DE2264467A1 - Neue lackzusammensetzungen - Google Patents
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Description
Neue Lackzusammensetzungen
(Ausscheidung aus Patentanmeldung P 22 30 831.2-45) Die Erfindung betrifft eine neue Lackzusamrnensetzung (paint
composition) und insbesondere eine Lackzusammensetzung, die flüssiges cis-Polybutadien und flüssiges trans-Polypentadien
enthält, welche gemäß den speziellen Anforderungen modifiziert worden sind.
Lacke werden im allgemeinen in Öl- und Email-Lacke, wie an der Luft trocknende Lacke und Einbrennlacke (baking paints),
und mit Wasser verdünnbare Lacke, wie Elektroabscheidungslacke (electrodeposition paints) eingeteilt. Früher enthielten die
meisten im Handel erhältlichen Öl- und Email-Lacke als filrnbildendes
Material ein natürliches trocknendes Öl, das hauptsächlich aus Glyceriden der Linolsäure, Linolensäure, Ölsäure,Rizinolsäure
etc.bestand, oder ein aus diesen hergestelltes Standöl. Da diese Lacke im Hinblick auf die Beständigkeit gegenüber
Chemikalien, auf den Oberflächenglanz, die Lagerungsstabilität
etc. Mangel besaßen und ihre Qualität nicht immer gleichbleibend
war, wurde die Verwendung von synthetischen Ölen anstelle der natürlichen Öle als Rohmaterialien für Lack'e unter-
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sucht. Später wurde mit fortschreitender Entwicklung von cis-Polybutadienkautschuk
flüssiges cis-Polybutadien erhalten, und dieses erwies sich als ein in hohem Maße überlegener Lack
(vgl. US-Patentschrift 3 442 6 75). Gemäß diesem Verfahren kann
unter Verwendung von cis-Polybutadien mit einer Viskosität von 30 bis 30 000 Centipoise bei 200C, epoxydiertem Polybutadien,
Polybutadien, das einer Diels-Alder-Additionsreaktion unterzogen
worden war, oder Polybutadien, zu dem als filmbildendes Material des Lackes eine eine Carbonsäuregruppe und/oder eine
Carbonsäureanhydridgruppe enthaltende ungesättigte Verbindung hinzugegeben worden war, ein synthetischer Lack mit einer hohen
Trocknungsgeschwindigkeit und überlegenem Glanz sowie Farbton erhalten werden. Dieser Lack besaß jedoch einige Mangel im
Hinblick auf die Härte und die Schlagfestigkeit, und es war deshalb eine Verbesserung im Hinblick auf diese Mangel erwünscht.
Später hat man der Überzugstechnik auf elektrochemischem Weg große Aufmerksamkeit geschenkt und der praktischen Verwendung
zugeführt, und es wird in großem Umfang nach mit Wasser verdünnbaren
Lacken geforscht, wobei der Schwerpunkt auf Elektroabscheidungslacken liegt. Das Überziehen durch elektrochemische
Abscheidung umfaßt in etwa ein Verfahren zur Herstellung eines wasserlöslichen Harzes, ein elektrochemisches Abscheidungsverfahren
und ein Einbrennverfahren, und nur eine Kombination dieser drei Verfahren und des filmbildenden Materials
kann überzogene Gegenstände mit überlegenen Überzugseigenschaften ergeben, und wenn .die Kombination des filmbildenden
Materials mit lediglich einem der drei Verfahren nicht geeignet ist, ist es schwierig, gut verwendbare überzogene Gegenstände
zu erhalten. Hierbei stehen alle, nämlich das filmbildende Material, das Verfahren zur Herstellung eines wasserlöslichen
Harzes und das filmbildende Material und das elektrochemische Abscheidungsverfahren in einer nicht-trennbaren Beziehung zueinander,
was weithin von der Fachwelt erkannt worden ist.
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Die Substanzen, die bisher als fumbildendes Material verwendet
wurden, enthalten eine Säuregruppe, die -durch Basen neutralisiert
ist, um in Wasser dispergierbar oder löslich zu sein. Typische Beispiele sind Maleinsäure-Leinsamenöl, MaIeinsäure-dehydratisiertes
Rizinusöl, Fumarsäure-Tungöl, MaIeinsäure-modifiziertes
Hydroxypolybutadien mit einer Hydroxylgruppe am Ende oder in der Molekülkette, Maleinsäure-modifiziertes
Polybutadien mit 1,2-Bindungen mit nicht weniger als SO % j da aber alle diese nicht geeignet sind für das Verfahren
zur Herstellung von wasserlöslichem Harz und/oder das elektrochemische Abscheidungsverfahren, ergibt keines derselben zufriedenstellende Überzugseigenschaften.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde versucht, als filmbildendes
Material von mit Wasser verdünnbarem Lack flüssiges eis—Polybutadien zu verwenden, das als an der Luft trocknender
Lack mit überlegener Beständigkeit gegenüber Lösungsmitteln und Wasser verwendet worden war, es konnte jedoch
kein zufriedenstellendes Ergebnis erhalten werden, und es fand in bemerkenswertem Umfang eine Gelbildung als Nebenreaktion
in dem Verfahren für die Herstellung eines wasserlöslichen Harzes statt, und es wurde ein gewisser Mangel im Hinblick auf
die Streufähigkeit (throwing power) bei dem elektrochemischen Abscheidungsverfahren verursacht.
Nach weiteren eingehenden Studien zur Verbesserung des synthetischen
Lackes aus flüssigem cis-Polybutadien wurde jedoch erfindungsgemäß
gefunden, daß diese Mängel durch Mischen von flüssigem cis-Polybutadien mit flüssigem trans-Polypentadien
ohne Verschlechterung der durch das cis-Polybutadien verursachten
Vorteile behoben werden können.
Hauptgegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, eine synthetische
Lackzusammensetzung mit überlegenem Oberflächenglanz, Schlagfestigkeit, Beständigkeit gegenüber Wasser und Lösungsmitteln
und Härte sowie einer hohen Trocknungsgeschwindigkeit zur Verfügung zu stellen. Ein weiterer Gegenstand· der vorliegenden
Erfindung besteht darin, eine verbesserte, mit Wasser
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verdünnbare Lackzusammensetzung zu schaffen, für die die Synthese des wasserlöslichen Harzes leicht durchgeführt werden
kann und die überlegene Elektroabscheidungs-Eigenschaften und
Filmüberzugs-Eigenschäften besitzt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden eine Zusammensetzung, die als filmbildendes Material eine Mischung enthält, die 90
bis 40 Gewichts-% Polybutadien mit zumindest 60 % cis-Konfiguration und einem zahlenmittleren Molekulargewicht von 500
bis 20 000 und 10 bis 60 Gewichts-% Polypentadien mit zumindest 70 % trans-Konfiguration und einem zahlenmittleren Molekulargewicht
von 500 bis 20 000 enthält, und eine wäßrige Zusammensetzung, die als filmbildendes Material ein durch Wasserlöslichmachen
dieser Mischung in bekannter Weise erhaltenes Produkt enthält, als Lackzusammensetzungen, die diese Gegenstände
verwirklichen, zur Verfügung gestellt.
Das in der vorliegenden Erfindung verwendete cis-Polybutadien
enthält zumindest 60 % cis-Konfiguration und hat ein zahlenmittleres
Molekulargewicht von 500 bis 20 000, vorzugsweise 1000 bis 10 000, und wird üblicherweise durch Polymerisation
von Butadien in Anwesenheit eines Ziegler-Katalysators, der im
wesentlichen aus einem Organoalurniniumhalogenid und einer Nikkeiverbindung (vgl. z.B. US-Patentschrift 3 329 734
und japanische Patent-Publikation Nr. 20 495/71) besteht, hergestellt, aber das Verfahren zu seiner Herstellung ist nicht
auf dieses Verfahren beschränkt. Wenn die cis-Konfiguration weniger
als 60 % beträgt, besitzt der resultierende Lack ein
schlechtes Trocknungsvermögen, und wenn das zahlenmittlere Molekulargewicht kleiner als 500 ist, wird die Trocknungsfähigkeit
schlecht, und der Überzugsfilm neigt dazu, eine Schrumpfung zu verursachen, und es gibt keine praktischen Mittel,
um dies zu verhindern. Andererseits wird es leicht durch Erwärmen geliert, wenn das zahlenmittlere Molekulargewicht
20 000 übersteigt, und kann somit nicht der praktischen Verwendung als Lack zugeführt werden· Insbesondere ist es, wenn es
als mit Wasser verdünnbarer Lack verwendet wird, bevorzugt, das zahlenmittlere Molekulargewicht nicht größer als 5000 zu
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machen, vorzugsweise nicht größer als 3000, im Hinblick auf
die Verhinderung der Gelbildung bei der Synthese von wasserlöslichem Harz. -
Das verwendete trans-Polypentadien ist ein flüssiges Polymerisat,
das zumindest 70 % trans-Konfiguration enthält und ein zahlenmittleres Molekulargewicht von 500 bis 20 000, vorzugsweise
1000 bis 10 000, besitzt. Dieses kann leicht durch Polymerisation von 1,3-Pentadien in einem homogenen System unter
Verwendung eines Friedel-Crafts-Katalysators, wie eines
löslich gemachten Aluminiumchlorids, Bortrifluorids oder eines Komplexes hiervon, Zinntetrachlorids, Organoaluminiumdihalogenids
oder Schwefel säure, hergestellt werden, wobei jedoch
keine spezielle Einschränkung hinsichtlich seines Herstellungsverfahrens besteht. Weiterhin kann auch trans-Polypentadien,
das mit einer geringen Menge anderer Olefine, wie Buten-1, 2-Methyl-buten-2, Butadien und Isopropen, mischpolymerisiert.
wurde, erfindungsgemäß verwendet werden. Der Grund, weshalb der trans-Konfigurations-Gehalt begrenzt ist, liegt darin,
daß, wenn er weniger als 70 % beträgt, die Härte nicht verbessert wird und sich die Streuung als Elektroabscheidungslack
erniedrigt. Der Grund, weshalb das Molekulargewicht begrenzt
ist, ist der gleiche, wie er im Falle des cis-Polybutadiens angegeben wurde. Im Falle einer Verwendung für ir.it Wasser verdünnbare
Lacke ist es bevorzugt, das zahlenmittlere Molekulargewicht nicht größer als 5000 zu machen, vorzugsweise nicht
größer als 3000, um die Abnahme der Wasserlöslichkeit zu verhindern.
Erfindungsgemäß ist das Mischungsverhältnis von Polybutadien zu Polypentadien eines der die Erfindung begründenden bedeutenden
technischen Mittel, und es können nur überlegene Wirkungen erhalten werden, wenn 90 bis 40 Gewichts-%, vorzugsweise
80 bis 60 Gewichts-% Polybutadien und 10 bis 60 Gewichts-%, vorzugsweise 20 bis 40 Gewichts-% Polypentadien
verv/endet werden. Beträgt die Menge an Polypentadien mehr als 60 Gewichts-%, so v/erden die Biegsamkeit, die Schlagfestigkeit,
die Beständigkeit gegenüber Wasser und Lösungsmit-
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teln etc. des Produktes schlecht, und wenn sie weniger als
10 Gewichts-% beträgt, können weder die Härte noch die Schlagfestigkeit verbessert werden. Weiterhin besteht, wenn sie weniger
.als 10 Gewichts-% beträgt, ein Mangel insofern, als Gelbildung stattfindet, wenn eine ungesättigte Säure, wie Maleinsäureanhydrid,
zu dem Polymerisat, um es wasserlöslich zu machen, hinzugegeben wird. Darüber hinaus zeigt der so hergestellte
mit Wasser verdünnbare Lack schlechte Elektroabscheidungseigenschaften,
wie die Bildung von Wasserflecken (water spotting), die Stroufähigkeit und die Beanspruchbarkeit des
Films.
Da die erfindungsgemäß verwendeten Polymerisate beide flüssige
Polymerisate sind, können sie leicht miteinander gemischt werden, und gewünschtenfalls kann die Mischung mit bekannten Mitteln
vor der Verwendung modifiziert v/erden. Beispielsweise kann die Haftfestigkeit durch Epoxydieren von 1 bis 50 %, vorzugsweise
5 bis 20 %, der Doppelbindungen der Polymerisate nach einem bekannten Verfahren vergrößert werden, und es kann ein
das Feuer selbst-löschender Film durch Umsetzung der Mischung
mit Hexachlorcyclopentadien gemäß der Diels-Alder-Additionsreaktion
erhalten werden. Weiterhin kann eine ungesättigte Verbindung, die eine Carbonsäuregruppe und/oder eine Carbonsäureanhydridgruppe
enthält, gemäß einem bekannten Verfahren mit den Polymerisaten verknüpft werden, und, falls das Additiv
einen Säurewert von 1 bis 200 besitzt, können hierdurch die Festigkeit der Bindung an die überzogene Oberfläche, die Pigmentbenetzungseigenschaft
und die Affinität gegenüber Verbindungen ir.it einer polaren Gruppe des Lackes verbessert werden.
Weiterhin kann das Polymerisat, das eine Carbonsäuregruppe
und/oder eine Carbonsäureanhydridgruppe enthält, mit einer Verbindung mit einer funktioneilen Gruppe, wie einer Säureamidgruppe,
eine Amingruppe, eine Isocyanatogruppe oder einer Hydroxylgruppe, die chemisch mit den obigen funktionellen Gruppen
reagiert, gemischt, auf die Oberfläche einesSubstrats aufgebracht und danach geineinsam umgesetzt werden.
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Weiterhin können die erfindungsgemäßen Polymerisate mit einer ungesättigten Carbonsäure oder einem ungesättigten Carbonsäureanhydrid
bei einer Temperatur von 50 bis 3oO°C, vorzugsweise 150 bis 2000C, während 5 Minuten bis 10 Stunden, vorzugsweise
1 bis 5 Stunden, umgesetzt werden, wobei danach das Reaktionsprodukt mit 0,5 bis 1,5 molaren Äquivalenten eines anorganischen
Alkalis, eines Alkalisalzes oder eines Amins neutralisiert wird, um es in Wasser löslich oder dispergierbar zu machen.
Die ungesättigte Carbonsäure oder das ungesättigte Carbonsäureanhydrid werden in einer Menge von 5 bis 100 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile des Polymerisats verwendet, und
üblicherweise ist eine minimale Menge erforderlich, um das Reaktionsprodukt durch Neutralisation wasserlöslich zu machen.
Es ist bevorzugt, die Umsetzung auszuführen, nachdem das Polybutadien mit dem Polypentadien gemischt worden ist, wodurch
die Gelbildung von Polybutadien beträchtlich eingeschränkt wird. Während der Reaktionszeit kann, wenn notwendig, ein Antigelbildungsmittel,
wie tert.-Amylhydrochinon, Hydrochinon, Diphenylamin, 2,6-Di-tert.~butyl-4-methylphenol oder eine Kupferverbindungen
einer Menge von 0,01 bis 5 Gewichts-%, bezogen auf das Polymerisat, hinzugegeben werden. Die verwendete ungesättigte
Carbonsäure oder das verwendete ungesättigte Carbonsäureanhydrid können eine bekannte Verbindung sein, und beispielsweise
können Acrylsäure, Methacrylsäure, Crotonsäure, Maleinsäure, Citraconsäure, Fumarsäure und andere α,B-ungesättigte
Carbonsäuren, Maleinsäureanhydrid, und Citraconsäureanhydrid
genannt werden, jedoch wird mit Rücksicht auf die Qualität und die VJirtschaftlichkeit das Maleinsäureanhydrid
bevorzugt verwendet. Gleichzeitig kann, falls erforderlich, auch ein Katalysstor zur Beschleunigung der Reaktion verwendet
werden, beispielsweise ein Radikale bildendes Mittel, das sich bei einer Temperatur unterhalb der Reektionstenperatur zersetzt,
wie Di-tert.-butylperoxyd, Lauroylperoxyd, Benzoylperoxyd,
tert.-Butylhydroperoxyd, Peroxylaurinsäure oder Perbenzoesäure.
Weiterhin kann, um die Viskosität zu erniedrigen und die Reaktion abzumildern, ein inertes Lösungsmittel in der Reaktion,
wie Benzol oder Toluol, verwendet werden. Als Amin, das zur Neutralisation des Reaktionsproduktes verwendet wird,
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können allgemein bekannte /imine, wie Äthanolamin,
Diethanolamin, Triäthanolamin, Dimethylaminoäthanol,
DiäthylaminoMthanol, Trimethylamin, N-Methylmorpholin,
2-Amino-2-methyl-l--propanol, 2-Amino-2-inethyl-l, 3-pro—
pandiol und Tris-(hydroxymethyl)-aminomethan, genannt
werden. Für die Neutralisation können auch Alkalien, wie Ammoniakwasser, kaustische Soda und kaustische Pottasche,
und Alkalisalze, wie Ammoniumcarbonat, Natriumcarbonat und Kaliumcarbonat, verwendet werden. Das so erhaltene wasserlösliche
oder -disporgierbare Produkt wird üblicherweise als wasserverdünnbarer Lack verwendet, nachdem dessen wäßrige Lösung
oder Dispersion mit einer Konzentration von 10 bis 25 Gewichts-% hergestellt und dessen pH-Wert auf etwa 7,5 bis 8,5
eingestellt wurde.
Die erfindungsgemäße Lackzusammensetzung kann mit einem herkömmlichen
Verdünnungsmittel für die Verwendung als üblicher Lack verdünnt v/erden. Wenn die Zusammensetzung als Öl- oder ·
Emaillack oder als mit Wasser verdünnbarer Lack verwendet wird,
können gewünschtenfalls ein Pigment, ein Füllstoff etc. hinzugefügt
werden. Der so hergestellte Öl- und Emaillack weisen eine überlegene Trocknungseigenschaft auf und können in großem
Umfang als Lack mit überlegener Härte, Schlagfestigkeit, Beständigkeit
gegenüber Lösungsmitteln und Wasserundurchlässigkeit verwendet v/erdcn. Der durch Elektroabscheidung hergestellte
Überzugsfilm, der durch diesen mit Via s ε er verdünnbaren
Lack gebildet wird, zeigt nach dem Trocknen überlegenen Glanz, Biegsamkeit, Schlagfestigkeit, einen überlegenen Wert
in der Ericksen-Test-Härte, überlegene Wasserundurchlässigkeit
und Beständigkeit gegenüber Lösungsmitteln.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung. Wenn nicht anders angegeben, bedeuten die Teile Gewichtsteile. In jeder
Tabelle bedeuten die Zeichen 0, /\ und X "gut", "mittelmäßig"
bzw. "schlecht".
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Durch Polymerisation von 1,3-Butadien in Buten-!-Lösungsmittel
unter Verwendung eines Katalysators, zusammengesetzt aus Diäthylaluminiumchloridj
Nickelnaphthenat und Wasser, wurden
Proben von flüssigem Polybutadien mit den unten angegebenen Eigenschaften hergestellt.
Proben von flüssigem Polybutadien mit den unten angegebenen Eigenschaften hergestellt.
Probe
79, | 0 . | 83, | 0 | 90 | ,1 |
19, | 9 | 14, | 9 | 7 | ,7 |
1, | 1 | 1, | 2 | 2 | ,2 |
Zahlenmittleres
Molekulargewicht 1600 3200 5700
Mo 1 eku 1 ar s truk tür cis-Form (%)
trans-Form (%) Vinyl-Form (%)
Durch Polymerisation von 1,3-Pentadien unter Verwendung von
Bortrifluoridäthylätherat als Katalysator wurden Proben von Polypentadien mit den nachstehend angegebenen Eigenschaften
hergestellt.
Probe
D E
Zahlenmittleres
Molekulargewicht 1500 6300
Molekülarstruktür
cis-Form (%) trans-Form(%) Vinyl-Form(%)
s, | 0 | 6 | ,5 |
90, | 0 | 91 | ,0 |
2, | 0 | 2 | ,5 |
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Das cis-Polybutadien (Probe B) mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht
von 3200, das in Bezugsbeispiel 1 hergestellt worden war, wurde mit Polypentadien (Probe D) mit einem zahlenmittleren
Molekulargewicht von 1500, das in Bezugsbeispiel 2 hergestellt worden war, in den in Tabelle I angegebenen Verhältnissen
gemischt, und es wurden dann 40 Teile dieser Mischung mit 60 Teilen Titanweiß vom Rutil-Typ vermischt. Die
resultierende Mischung wurde während 2,5 Stunden in einer Kugelmühle dispergiert, und, nachdem mit einem Partikelmaß bestätigt
worden war, daß die Partikel hinsichtlich ihrer Größe kleiner als 10 Mikron waren, wurde einmal ein Überziehen mit
einer Bürste in einer Menge von 1 g/dm durchgeführt. Nach dem Überziehen wurde während 30 Minuten in einem auf 180 C
erhitzten Ofen mit Heißluftzxrkulatxon eingebrannt, und der
resultierende Film wurde gemäß JIS-K-54OO untersucht. Zu Vergleichszwecken
wurde im Handel erhältliches flüssiges 1,2-Polybutadien (zahlenmittleres Molekulargewxcht 2140, 1,2-Konfiguration
91,2 %, Produkt der Nippon Soda Co., Ltd.) dem gleichen Test unterworfen. Die Ergebnisse sind in der nachstehenden
Tabelle I angegeben.
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Probe B (Teile)
Frobe D (Teile)
flüssiges 1,2-Po.lybutadien (Teile) Aussehen (Glätte und Glanz)
Biegetest (zylindrisches Dorngerät)
(4 mm)
(2 mm)
Bleistifthärte
Querschlagswert (cross cut value) Du Pont-Schlagfestigkeit "
Erickcen-Wert (mm)
Wasserbeständigkeit
2)
Lösungsmittelbcständigkeit
antikorrosives 'Verhalten (Besprühen mit Salzwasser)
3)
ch | Ansatz | 3 | Nr. | spiele | . 5 | Vergleich | 7 | |
Verqlei | erfindunqsqemäf | 70 30 |
•>e Bei | 4 | 30 70 |
6 | - | |
1 | 2 | 50 50 |
100 | |||||
100 | 90 10 |
|||||||
— | - | — | — | — | — | 100 |
O | 0 | 0 | 0 | X | X | 0 |
O | 0 | 0 | 0 | X | . X | X |
X | 0 | 0 | 0 | X | X | X |
B | HB | HB | HB | H | H | H |
70 | 80 | 70 | 70 | 50 | 50 | 80 |
X 7,2 0 |
0 7,7 0 |
0 8,6 0 |
0 8,0 0 |
X 4,0 X |
X nicht meßbar X |
X 2,0 0 |
0 | 0 | 0 | 0 | X | X | 0 |
Rost flecken |
Rost flecken |
keine Unre- aelmäßia- |
- Rost flecken |
Rost- Rost- Ros flecken flecken flecl· |
keiten
1) Du Pont-Schlagfestigkeit: 1,2 7-cm (1/2 inch) χ 500 g χ 50 cm
2) Wasserbeständigkeit: 3 Tage in Wasser bei 20°C eingetaucht.
3) Lösungsmittelbeständigkeit: 2 Tage in Naphtha Nr.2 bei 20°C eingetaucht.
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Aus den obigen Ergebnissen geht hervor, daß der erfindungsgemäße Lack im Hinblick auf Härte und Schlagfestigkeit im Vergleich
mit dem Lack, der cis-Polybutadien als filmbildendes
Material verwendet, überlegen ist und überlegen ist im Hinblick auf Biegsamkeit, Schlagfestigkeit und den Viert für den
Ericksen-Härte-Test im Vergleich mit dem Lack, der 1,2-Polybutadien
als filmbildendes Material verwendet.
Polybutadien (Probe C) mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht von 5 700, das in dem Bezugsbeispiel 1 hergestellt worden
war, wurde mit Polybutadien (Probe D) mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht von 1500, das in Bezugsbeispiel 2
hergestellt worden war, in den in Tabelle II angegebenen Verhältnissen gemischt, und es wurden dann 1,0 Teile als Blei
von BleinaphLhenat und 0,1 Teile als Nickel von Nickelnaphthenat
zu 100 Teilen dieser Mischung hinzugegeben, und die Mischung wurde ausreichend gemischt. Die resultierende Lackzusammensetzung
wurde auf ein reines Teststück aus Glas oder auf eine Zinnplatte mit einer Dicke von 0,00254 cm (1 mil bzw.
l/lOOO inch) mit einem Arztmesser als Überzug aufgebracht.
Der Überzugsfilm wurde bei einer Temperatur von 20 C und einer relativen Feuchtigkeit von 75 % stehengelassen, und es wurden
seine Trocknungseigenschaften in regelmäßigen Zeitabständen
untersucht. Nachdem der Film gehärtet war, wurde er während 1 Woche weiter stehengelassen und dann gemäß JIS-K-54OO untersucht.
Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle II angegeben.
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Probe C (Teile), Probe D (Teile) Trocknungszeit
berührungsfest (set to touch) (Std.) halb-gehärtet (Std.) gehärtet (Std.)
Biegetest (zylindrisches Dorngerät) 4 min im Durchmesser
2 mm im Durchmesser Bleistifthärte Querschlagswert
Du Pont-Schlagfestigkeit
Ericksen-Wert (mm) Wasserbeständigkeit
Lösungsmittelbeständigkeit
antikorrosives Verhalten (Besprühen mit Salzwasser)
Tabelle | II | Ansatz Nr. | 10 | 11 | Vergleich | 13 |
erfindungsgemäße Beispiele | 70 | 50 | 12 | — | ||
Vergleich | 9 | 30 | 50 | 30 | 100 | |
8 | 90 | ,5 <O,75 | 70 | <2,0 | ||
100 | 10 | <o, | ,75 <l,0 | <2,0 | <A,0 | |
- | <0,5 | <18 | <18 | •<4,0 | <12 | |
< 0,5 | <O,75 | 0 | 0 | <48 | X | |
< 0,75 | <18 | 0 | Δ | X | X | |
<18 | 0 | B | B | X | 3B | |
0 | Δ | 50 | 50 | 2B | 20 | |
X | 2B | 0 | 0 | 30 | X | |
6B | 50 | 10, | ,0 9,-0 | X | 3,4 | |
40 | 0 | 0 | 0 | 8,2 | X | |
X | 9,4 | 0 | 0 | X. | X | |
9,0 | 0 | X | ||||
0 | 0 | |||||
0 | ||||||
Rost- Rost- keine Unre- Rost- Rost- Rostflecken flecken gelmäßig- flecken flecken flecken
keiten
(7)
σ)
Aus den obigen Ergebnissen geht hervor, daß der erfindungsgemäße
Lack eine Trocknungseigenschaft besitzt, die dem Lack,
der cis-Polybutadien als filmbildendes Material verwendet, gleichwertig ist.
Das Polybutadien (Probe B) mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht
von 3200, das in Bezugsbeispiel 1 hergestellt worden war, wurde mit dem Polypentadien (Probe E) mit einem zahlenmittleren
Molekulargewicht von 6300, das in Bezugsbeispiel 2 hergestellt worden war, in den in Tabelle III angegebenen
Verhältnissen gemischt, und diese Mischung wurde weiter mit Bleinaphthenat und Nxckelnaphthenat nach der gleichen Vorschrift
wie in Beispiel 2 gemischt. Die resultierende Lackzusammensetzung wurde auf ein Substrat in der gleichen Weise
wie in Beispiel 2 als Überzug aufgebracht, und der Film wurde gemäß JIS-K-54OO untersucht. Die Ergebnisse sind in Tabelle
III angegeben. Tabelle III
Ansatz Nr.
Ver- erfindungs- Vergleich gemäß gleich
14
15
Probe B (Teile) Probe E (Teile) Biegsamkeitstest (4 mm)
11 (2 mm)
Bleistifthärte Querschlagswert
Du Pont-Schlagfestigkeit Ericksen-Wert (mm) Wasserbeständigkeit
Lösungsmittelbeständigkeit
antikorrosives Verhalten (Besprühen mit Salzwasser)
100
70
- | 8,4 | 30 | 100 |
X | 0 | 0 | X |
X | 0 | Δ | X |
6B | B | 2B | |
40 | 50 | 20 | |
X | 0 | X | |
9,3 | 3,7 | ||
0 | X | ||
0 | X |
Rost- keine Unregel- Rostflecken mäßigkeiten flecken
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Aus den obigen Ergebnissen geht hervor, daß der erfindungsgemäße
Lack hinsichtlich Biegsamkeit, Härte, Du Pont-Schlagfestigkeit
und Ericksen-Härte-Wert im Vergleich zu dem Lack, der
cis-Polybutadien als filmbildendes Material verwendet, überlegen
ist.
Das Polybutadien (Probe A) mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht
von 1600, das in Bezugsbeispiel 1 hergestellt worden war, das Polypentadien (Probe D) mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht
von 1500, das in Bezugsbeispiel 2 hergestellt worden war, Leinsamenöl und flüssiges 1,2-Polybutadien (zahlenmittleres
Molekulargewicht 2140, 1,2-Bindungsgehalt 91,2 %,
Produkt der Nippon Soda Co., Ltd.) wurden zusammen in den in
Tabelle IV angegebenen Verhältnissen vermischt. Ein Glasbehälter, der mit einem Thermometer, einem Rührer, eine Rückflußkühler und einer Gaseinlaßleitung versehen war, wurde mit 100
Teilen dieser Polymerisatrnischung und 20 Teilen Maleinsäureanhydrid
beschickt und dann mit geisförmigem Stickstoff gespült.
Während der gasförmige Stickstoff eingeleitet wurde,
wurde der Behälterinhalt zum Schmelzen des Maleinsäureanhydrids auf600C erwärmt. Nachdem das Maleinsäureanhydrid geschmolzen
war,, wurde der Behälterinhalt auf 2GO''C unter Rühren erhitzt,
und die Reaktion wurde bei 200 C während 4 Stunden fortgesetzt.
Es wurde ein kleiner Teil der Probe aus dem Reaktor entnommen
und zu einer Farbtüpfelreaktion (spot colour reaction) gebracht,
um festzustellen, ob Maleinsäureanhydrid zurückblieb. Das Ergebnis
war negativ mit Ausnahme des Falles von Ansatz 24, wo 1,2-Polybutadien verwendet wurde. FJs wurde die Löslichkeit der
Probe in Butylcellosolve, Toluol und Tetrachlorkohlenstoff
untersucht, um festzustellen, ob irgendeine Gelbildung stattgefunden
hatte.
Nach diesem Test wurde der Inhalt abgekühlt, und nachdem dessen Innentemperatur auf etwa 60°C gefallen war, wurden 15 Teile
Butylcellosolve zu 85 Teilen des Inhalts hinzugegeben, von dem ein gegebenenfalls gebildetes Gel entfernt worden war, und nach
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226U67
gutem Mischen wurde der Säurewert der Mischung gemessen. Es
wurden 0,8 Äquivalente, bezogen auf diesen Säurewert, an Tri
ethanolamin hinzugegeben und gut gemischt. Bei der Zugabe von
entionisiertem Wasser· hierzu wurde eine wasserlösliche wärme-
härtbare Harzzusammensetzung mit einem Harzgehalt von 20 % erhalten. Nachdem man die Zusammensetzung über Nacht stehengelassen
hatte, wurde deren wasserunlösliches Gel durch ein Draht netz mit einer Maschenweite von 0,175 mm (80 mesh) (wire gauge)
entfernt, deren Feststoffgehalt bestimmt und die berechnete
Menge an reinem Wasser hierzu hinzugegeben, um den Feststoff-
gehalt auf 15 % einzustellen. Es wurde der pH-Wert geraessen
und gefunden, daß der Wert innerhalb des Bereiches von 7,5 bis 8,5 lag. Unter Verwendung dieser Flüssigkeit wurde ein Elektroabscheidungstest
unter den folgenden Bedingungen vorgenommen.
Elektroabscheidung bei konstanter Spannung: 80 Volt Abscheidungszcit: 2 Minuten
Abstand zwischen Kathode und Anode: 7 cm
2 )5 cm (0,8 mm χ 65 mr
säurebehandelte Eisenplatte)
2
Anodenoberfläche: 195 cm (0,8 mm χ 65 mm x 150 mm phosphor-
Anodenoberfläche: 195 cm (0,8 mm χ 65 mm x 150 mm phosphor-
Rühren: erfolgt
Badtemperatür: 25 C.
Nachdem der Strorndurchgang unterbrochen worden war, wurde das
auf diese Weise elektrolackierte Teststück herausgenommen,
die Filmüberzugsoberflache kräftig mit Wasser besprüht, um
anhaftende Elektroabscheidungsflüssiqkeit zu entfernen, und
dann das Testück während 3 Stunden in einer Kammer bei 25 C und einer relativen Feuchtigkeit von 75 % an der Luft getrocknet.
Danach wurde dessen Beflcckbarkeit durch Wasser (water
spotting) bestimmt. Hierauf wurde das an der Luft getrocknete
Testsück während 30 Minuten in einen Ofen mit Heißluftzirku-
o
lation von 180 C eingebracht, um den Uberzugsfilm zu härten, der einem Überzugsbeständigkeitstest gemäß JIS-K-54OO unter zogen wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle IV angegeben.
lation von 180 C eingebracht, um den Uberzugsfilm zu härten, der einem Überzugsbeständigkeitstest gemäß JIS-K-54OO unter zogen wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle IV angegeben.
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Probe A (Teile) Probe D (Teile)
Leinsamenöl (Teile) -
flüssiges 1,2-Polybutadien(Teile) -
Gelbildung bei der Haleinsäureanhydrid-UmSetzungsreaktion
ButyIcelIosolve
Tabelle IV | Ansatz Nr. | 21 | Vergleich | 24 | |
Beispiele | 30 70 |
22 23 | - | ||
Vergleich | erfindungsgem. | 20 | 100 | ||
17 | 18 19 | 50 50 |
|||
100 | 90 70 10 30 |
||||
Toluol
Tetrachlorkohlenstoff Säurewert (mg-KOH/g-Polymerisat)
Elektrοabscheidungseigenschaften
Waschechtheit
Wasserfleckenbildung
(water spotting)
Streuung (%) nicht
gelöst
gelöst
100
100
gelöst gelöst gelöst gelöst gelöst gelöst gelöst
(I
ti
88
It
tt
90
92
»t
It
ti
t» 95
Il
It
95
ausge- ausge- ausge- ausge- ausgez- gut sehr zeichnet zeichnet zeichn.zeichn. zeichn. schlecht
gut | gut | gut | gut | gut | gut |
80 | 100 | 100 | 100 | 100 | 80 |
GJ
O
CO
CO
O
CO
CO
Eigenschaften des
abgeschiedenen Films
abgeschiedenen Films
Glätte und Glanz
Filmdicke ( /u )
Biegsamkeit (10 mm)
(2 mm)
Filmdicke ( /u )
Biegsamkeit (10 mm)
(2 mm)
Bleistifthärte
Quersch lagεwert
Du Pont-Schlagfestigkeit
(1,27 cm χ 1000 g χ 50 cm)
(1,27 cm χ 1000 g χ 50 cm)
Ericksen-Wert (mm)
Wasserbeständigkeit
Lösungsmittelbeständigkeit
antikorrosives Verhalten
(Besprühen mit Salzwasser)
(Besprühen mit Salzwasser)
Tabelle IV (Fortsetzung)
Ansatz Nr.
Vergleich
17
19
20
21
22
23
ausge- - zeichnet |
ausge zeichnet |
ausge- zeichn. |
schlecht | . schlecht | gut | sehr schlecht |
25 | 25 | 25 | 15 | 10 | 25 | 15 |
0 | 0 | 0 | X | X | 0 | X |
0 | 0 | 0 | X | X | 0 | X |
HB | HB | HB | HB | HB | HB | H |
90 | 100 | 100 | 100 | 80 | 90 | 90 I |
0 | 0 | 0 | X | X | X |
Y 1^
Λ CO |
7,2 | 10,0 | 9,6 | 4,1 | 2,9 | 7,2 | 4,5 ' |
0 | 0 | 0 | X | X | 0 | 0 |
0 | 0 | 0 | Δ | X | X | X |
Rost flecken |
gut | out Rost~ Rost- ' flecken flecken |
gut | gut |
Aus der obigen Tabelle ist ersichtlich, daß im Falle einer Verwendung
von cis-Polybuatdien als fUmbildendes Material die
Gelbildung des Polymerisats während der Umsetzungsreaktion mit Maleinsäureanhydrid (fnaleinization reaction) stattfindet,und es
ist schwierig, dieses wasserlöslich zu machen. Wird ein bekanntes Antigelbildungsmittel, wie Kupfernaphthenat, hinzugefügt
und eine gleiche Behandlung vorgenommen, so zeigt der eingebrannte Überzugsfilm Klebrigkeit, was nicht erwünscht ist,
und eine schlechtere Bleistifthärte (pencil hardness) und Beständigkeit
gegenüber Lösungsmitteln im Vergleich zu den Vergleichsbeispielen. In den erfindungsgemäßen Beispielen findet
Gelbildung nicht statt, und es werden Filme mit überlegener Waschechtheit (washäbility), Wasserfleckenbildung und Streufähigkeit
erhalten. Da maleinisiertes 1,2-Polybutadien mit
einem zahlenmittleren Molekulargewicht von 2140 eine wesentlich schlechtere Waschechtheit ergibt, wenn es unter den gleichen
Bedingungen behandelt wird, ist dieses nicht für die praktische Verwendung geeignet, und Leinsamenöl ergibt schlechtere
Ergebnisse im Hinblick auf die Streufähigkeit und die Schlagfestigkeit. Die erfindungsgemäßen Filme zeigen im allgemeinen
überlegene Eigenschaften, wie Glanz, Glätte, Biegsamkeit, Bleistifthärte, Schlagfestigkeit, Wasserbeständigkeit
und Lösungsmittelbeständigkeit.
Das Polybutadien (Probe B) mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht
von 3 200, das in Bezugsbeispiel 1 hergestellt worden
war, wurde mit Polypentadien (Probe D) mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht von 1500, das in Bezugsbeispiel 2
hergestellt worden war, in den in Tabelle V angegebenen Verhältnissen gemischt und dann demselben Verfahren wie in Beispiel
4 unterworfen. Die Elektroabscheidungseigenschaften des
abgeschiedenen Films wurden bestimmt. Die Ergebnisse sine in Tabelle V angegeben.
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ch | erfindung | Ansatz Nr. | Vergleich | |
Verglei | 26 | sgemäße Beispiele | 29 | |
25 | 27 28 | |||
Probe B (Teile) Probe D (Teile)
Gelbildung bei der Maleinsäureanhydrid-UmSetzungsreaktion
Elektroabscheidungseigenschäften
Beschaffenheit des abgeschiedenen
Films
Filmdicke
Gleichgewicht zwischen Bleistifthärte, Du Pont-Schlagfestigkeit und
Ericksen-Wert
100 | 90 | 70 | 50 | - | I |
- | 10 | 30 | 50 | 100 | IV) O |
erkenn bar |
schwer er kennbar |
nicht er kennbar |
nicht er kennbar |
nicht er kennbar |
|
- | gut | gut | gut | gut | |
_ | gut | ausge zeichnet |
ausge zeichnet |
schlecht | |
20 | 25 | 25 | 10 | ||
ausgezeichnet
ausgezeichnet
ausgzezeichnet
schlecht
Vergleicht man Ansatz Nr. 26 (Tabelle V) mit Ansatz Nr. 18 (Tabelle IV), so findet man, daß mit zunehmendem Molekulargewicht
des cis-Polybutadiens die Neigung zur Gelbildung bei
der Maleinisierungsreaktion stärker hervortritt« Ein. "ausg.ezeichnetes"Gleichgewicht
zwischen Bleistifthärte, Du Font-Schlagfestigkeit und Ericksen-Wert bedeutet, daß all diese
Eigenschaften überlegen sind gegenüber jenen von herkömmlich
verwendeten Elektroabscheidungs-ZusammenSetzungen.
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Claims (6)
- Patentansprüche.) Mit Wasser verdünnbare Harz-Lackzusammensetzung, dadurch gekennzeichnet, daß sie das Produkt enthält, welches erhältlich ist durch Verknüpfen einer ungesättigten Carbonsäure oder ihr^es Anhydrids mit einer Mischung, die 90 bis 40 Gewichts-% Polybutadien mit zumindest 60 % cis-Konfiguration und einem zahlenmittleren Molekulargewicht von 500 bis 20 000 und 10 bis 60 Gewichts-% Polypentadien mit zumindest 70 % trans-Konfiguration und einem zahlenmittleren Molekulargewicht von 500 bis 20 000 enthält, durch eine Anlagerungsreaktion und Neutralisation des Reaktionsprodukts.
- 2.) Mit Wasser verdünnbare Harz-Lackzusammensetzung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie das Produkt enthält, welches erhältlich ist durch Verknüpfen einer ungesättigten Carbonsäure oder deren Anhydrid mit einer Mischung, die 80 bis 60 Gewichts-% Polybutadien mit zumindest 60 % cis-Konfiguration und einem zahlenmittleren Molekulargewicht von 500 bis 20 000 und 20 bis 40 Gewichts-% Polypentadien mit zumindest 70 % trans-Konfiguration und einem zahlenmittleren Molekulargewicht von 500 bis 20 000 enthält, durch Anlagerungsreaktion und Neutralisation des Reaktionsprodukts.
- 3·) Mit Wasser verdünnbare Harz-Lackzusammensetzung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie das Produkt enthält, welches erhältlich ist durch Verknüpfen einer ungesättigten Carbonsäure oder deren Anhydrid mit einer Mischung, die 90 bis 40 Gewichts-% Polybutadien mit zumindest 60 % cis-Konfiguration und einem zahlenmittleren Molekulargewicht von 500 bis 5000 und 10 bis 60 Gewichts-% Polypentadien mit zumindest 70 % trans-Konfiguration und einem zahlenmittleren Molekulargewicht von 500 bis 5000 enthält, durch Anlagerungsreaktion und Neutralisation des Reaktionsprodukts.309842/1064
- 4. ) Mit V/asser verdünnbare Harz-Lackzusammensetzung nach Anspruch-^ dadurch gekennzeichnet, daß sie das Produkt enthält, das erhältlich ist durch Verknüpfen einer ungesättigten Carbonsäure oder deren Anhydrid mit einer Mischung, die 80 bis 60 Gewichts-% Polybutadien mit zumindest 60 % cis-Konfiguration und einem zahlenmittleren Molekulargewicht von 500 bis 5000 und 20 bis 40 Gewichts-% Polyperitadien mit zumindest 70 % trans-Konfiguration und einem zahlenmittleren Molekulargewicht von 500 bis 5000 enthält, durch Anlacjerungsreaktion und Neutralisation des Reaktionsprodukts«
- 5.) Mit Wasser verdünnbare Harz-Lackzusammensetzung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie das Produkt enthält, welches erhältlich ist durch Verknüpfen einer ungesättigten Carbonsäure oder deren Anhydrid mit einer Mischung, die 90 bis 40 Gewichts-% Polybutadien mit zumindest 60 % eis—Konfiguration und einem zahlenmittleren Molekulargewicht von 500 bis 3000 und 10 bis 60 Gewichts-% Polypentadien mit zumindest 70 % trans-Konfiguration und einem zah— lenmittleren Molekulargewicht von 500 bis 3000 enthält, durch Anlagerungsreaktion und Neutralisation des Reaktionsprodukts.
- 6.) Mit Wasser verdünnbare Harz-Lackzusammensetzung nachAmprudi 1, dadurch gekennzeichnet,daß sie das Produkt enthält, das erhältlich ist durch Verknüpfen einer ungesättigten Carbonsäure oder deren Anhydrid mit einer Mischung, die 80 bis 60 Gewichts-% Polybutadien mit zumindest 60 % cis-Konfiguration und einem zahlenmittleren Molekulargewicht von 500 bis 3000 und 20 bis 40 Gewichts-% Polypentadien mit zumindest 70 % trans-Konfiguration und einem zahlenmittleren Molekulargewicht von 500 bis 3000 enthält, durch Anlagerungsreaktion und Neutralisation des Reaktionsprodukts.309842/1064
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ID=26385802
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---|---|
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DE (1) | DE2264467C3 (de) |
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