DE2312409A1 - HEAT-RESISTABLE EPOXY RESIN COMPOSITES AND THEIR USE FOR COATING SUBSTRATES - Google Patents
HEAT-RESISTABLE EPOXY RESIN COMPOSITES AND THEIR USE FOR COATING SUBSTRATESInfo
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Description
Patentanwälte Dipl.-Ing. F. WsickPatent attorneys Dipl.-Ing. F. Wsick
Dipl.-Ing. H.W:iicKMANf, Pipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. HuberDipl.-Ing. H.W: iicKMANf, Pipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A. Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber
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<98392I/22><98392I / 22>
Case 15,937-P
H/BA/bgrCase 15,937-P
H / BA / bgr
The Dow Chemical Company,The Dow Chemical Company,
2030 Abbott Road, Midland, Michigan, USA2030 Abbott Road, Midland, Michigan, USA
Hitzehärtbare Epoxyharamassen und deren Verwendung zum Beschichten von SubstratenThermosetting epoxy resins and their use for coating of substrates
Die Erfindung betrifft hitzehärtbare Epoxyharzmassen und deren Verwendung zum Beschichten von Substraten, insbesondere von Metalloberflächen.The invention relates to thermosetting epoxy resin compositions and their use for coating substrates, in particular metal surfaces.
Beschichtungsmassen auf der Basis von Epoxyharzen werden gegenwärtig in geeigneten Reaktoren hergestellt, hierauf gegebenenfalls pigmentiert, bis zur gewünschten Viskosität verdünnt und dann auf die jeweiligen Substrate aufgebracht.Coating compositions are based on epoxy resins currently produced in suitable reactors, optionally pigmented thereupon, up to the desired viscosity diluted and then applied to the respective substrates.
Es wurde nun gefunden, daß sich hochmolekulare Epoxyharzbeschichtungen mit einem Molekulargewicht von mehr als 15.000 in situ auf geeignete Substrate aufbringen lassen, wenn man ein Gemisch der Ausgangsmaterialien, gewöhnlich eine Verbindung mit mehr als einer 1,2-Epoxygruppe, eine Verbindung mit mehr als einer phenolischen Hydroxylgruppe und einen, geeigneten Katalysator sowie gegebenenfalls Farbstoffe, Pigmente,It has now been found that high molecular weight epoxy resin coatings with a molecular weight of more than 15,000 can be applied in situ to suitable substrates if a mixture of starting materials, usually a compound having more than one 1,2-epoxy group, a compound having more than one phenolic hydroxyl group and a suitable catalyst and optionally dyes, pigments,
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die Pließeigenschaften regelnde Zusätze, Lösungsmittel und andere übliche Zusätze, auf ein geeignetes Substrat aufträgt und dieses hierauf erhitzt-, so'daß es zu einer Reaktion zwischen der Epoxyverbindung und der Phenolverbindung kommt.additives, solvents and regulating the peeling properties other common additives, applied to a suitable substrate and then heated, so that there is a reaction between the epoxy compound and the phenolic compound.
Die Beschichtungsmassen der Erfindung haben unter aViderem den Vorteil, daß sie bei derselben Auftragviskosität weniger Lösungsmittel erfordern, als bekannte Beschichtungsmassen mit etwa demselben Molekulargewicht."Außerdem bändelt es sich um neuartige Beschichtungen, die bisher nicht- zur Verfügung standen, da sie sich nur nach dem Verfahren der Erfindung herstellen lassen.The coating compositions of the invention have under aViderem the advantage that they require less solvent than known coating compositions with the same application viscosity about the same molecular weight. ”Plus, it straps around novel coatings that were previously not available because they could only be obtained by the method of the invention can be produced.
Es war bisher nicht möglich, BeSchichtungen aus den Reaktionsprodukten einer Epoxyverbindung mit mehr als zwei 1,2-Epoxygruppen und einer Phenolverbindung 'mit zwei oder mehr phenolischen Hydroxylgruppen oder einer Verbindung mit mehr als zwei phenolischen Hydroxylgruppen und einer Verbindung mit zwei oder mehr 1,2-Epoxygruppen bzw. einer- Verbindung mit mehr als zwei 1,2-Epoxygruppen und einer Verbindung mit mehr als zwei phenolischen Hydroxylgruppen herzustellen, da diese während der Herstellung im Reaktor meist gelieren. .So far it has not been possible to make coatings from the reaction products an epoxy compound having more than two 1,2-epoxy groups and a phenolic compound having two or more phenolic groups Hydroxyl groups or a compound with more than two phenolic hydroxyl groups and a compound with two or more 1,2-epoxy groups or a compound with more than two 1,2-epoxy groups and a compound with more than two phenolic hydroxyl groups, as these during usually gel during manufacture in the reactor. .
Die Erfindung betrifft daher Beschichtungsmassen ausThe invention therefore relates to coating compositions
a) einem Epoxyharz mit mehreren 1,2-Epoxygruppen,a) an epoxy resin with several 1,2-epoxy groups,
b) einem Polyol mit mehreren phenolischen Hydroxylgruppen undb) a polyol with several phenolic hydroxyl groups and
c) einer die Reaktion zwischen a) und b) katalysierenden Verbindung, wobei a) und/oder b) eine mittlere Funktionalität von mehr als 2 aufweisen.c) a compound which catalyzes the reaction between a) and b), where a) and / or b) have an average functionality of more than 2.
Zur Beschichtung von Substraten trägt man die Epoxyharzmassen der Erfindung auf das Substrat auf und erhitzt dieses zehn Sekunden bis 60 Minuten auf Temperaturen von 120 bis 3000C, vorzugsweise 10 Sekunden bis 30 Minuten auf 140 bis 300°C.For coating substrates to wear the epoxy resin compositions of the invention to the substrate and heated to this tens of seconds to 60 minutes to temperatures of 120 to 300 0 C, preferably from 10 seconds to 30 minutes at 140 to 300 ° C.
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Gegenstand der Erfindung sind ferner Epoxyharz-Dispersionsanstrichmittel, dieThe invention also relates to epoxy resin dispersion paints, the
einerone
1) ein flüssiges Epoxyharz mit mehr als/l»2-Epoxygruppe bzw.1) a liquid epoxy resin with more than / l »2-epoxy group or
ein Gemisch solcher Harze unda mixture of such resins and
2) ein Gemisch aus a) einer festen Phenolv-erbindung mit mehr als einer phenolischen Hydroxylgruppe und b) einem Katalysator enthalten, wobei das Gemisch aus der Ph-enolverbindung und dem Katalysator im flüssigen Epoxyharz dispergiert ist und das Verhältnis von Epoxyharz zu Phenolverbindung so gewählt ist j daß ein Produkt mit einem Molekulargewicht von mindestens 15-000 entstehen kann.2) a mixture of a) one solid phenol compound with more as a phenolic hydroxyl group and b) a catalyst, the mixture of the ph-enol compound and the catalyst is dispersed in the liquid epoxy resin and the ratio of epoxy resin to phenol compound is chosen j is that a product with a molecular weight of at least 15-000 can be created.
Unter den Begriff "flüssige Epoxyharze" fallen auch feste Epoxyharze, die in einem Lösungsmittel für das Epoxyharz, das jedoch ein Nichtlösungsmittel für die Phenolverbindung ist, gelöst sind. Spezielle Beispiele für derartige Lösungsmittel sind Xylol, Toluol, 2-Nitropropan, und handelsübliche, hochsiedende, aromatische Lösungsmittel, z.B. mit einem Siedepunkt von 155 bis 173°C, einem Flammpunkt von 4l37 C, einem Aromatengehalt von 98,9$ und einem Kauri-Butanolwert von 92.The term "liquid epoxy resins" also includes solid epoxy resins which are dissolved in a solvent for the epoxy resin which, however, is a nonsolvent for the phenolic compound. Specific examples of such solvents are xylene, toluene, 2-nitropropane, and commercially available, high-boiling aromatic solvent, for example having a boiling point 155-173 ° C, a flash point of 4l 3 7 C, an aromatic content of 98.9 $ and a Kauri butanol value of 92.
Die Dispersionen werden üblicherweise dadurch hergestellt, daß ' man die Schmelze der festen Phenolverbindung mit dem Katalysator vermengt, hierauf das Gemisch abkühlt und die erhaltene feste Masse auf die gewünschte Teilchengröße zerkleinert. Das entstandene Produkt wird dann auf geeignete Weise, z.B. in einer Kugelmühle, einer Sandmühle oder einem Lösekessel, im flüssigen Epoxyharz dispergiert.The dispersions are usually prepared by the fact that the melt of the solid phenolic compound with the catalyst mixed, then the mixture is cooled and the solid mass obtained is crushed to the desired particle size. The resulting Product then becomes liquid in a suitable manner such as in a ball mill, sand mill or dissolving kettle Epoxy resin dispersed.
Die Dispersion kann darüber hinaus Pigmente, Füllstoffe, Farbstoffe und/oder die Fließeigenschaften regelnde Zusätze enthalten, wobei diese üblicherweise zusammen mit dem Katalysator mit der geschmolzenen Phenolverbindung vermengt werden.The dispersion can also contain pigments, fillers, dyes and / or contain additives regulating the flow properties, these usually together with the catalyst be mixed with the molten phenolic compound.
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Die Dispersionen besitzen bessere Lagerstabilität als ein Gemisch aus Lösungen des Epoxyharzes, der Phenolverbindung und des Katalysators.The dispersions have better storage stability than a mixture from solutions of the epoxy resin, the phenolic compound and the catalyst.
Die gehärteten Epoxyharzmassen der Erfindung besitzen Molekulargewichte über 15.000, vorzugsweise über 19.000. Diese Werte beziehen sich auf das mit Hilfe der Gelpermeationschromatographie bestimmte Gewichtsmittel.The cured epoxy resin compositions of the invention have molecular weights over 15,000, preferably over 19,000. These values relate refers to the weight average determined with the aid of gel permeation chromatography.
Spezielle Beispiele für die erfindungsgemäß verwendeten Epoxyharze sind aromatische Epoxyharze der allgemeinen FormelnI und II, bzw. deren Gemische:Specific examples of the epoxy resins used in the present invention are aromatic epoxy resins of the general formula I. and II, or their mixtures:
wobei A ein zweiwertiger Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen bzw. die Restewhere A is a divalent hydrocarbon radical having 1 to 6 carbon atoms or the radicals
(I)(I)
0 00 0
11 Il11 Il
-C-, -0-, -S-, -S-S-, -S- oder-C-, -0-, -S-, -S-S-, -S- or
0 U0 U
-S-Il -S-Il
bedeutet, X ein Wasserstoff-, Chlor- oder Bromatom darstellt und η einen mittleren Wert von 0 bis 15, vorzugsweise 0,1 bis 5j hat. means X represents a hydrogen, chlorine or bromine atom and η has an average value of 0 to 15 , preferably 0.1 to 5j.
Q-CH2-CH-CH2 Q-CH 2 -CH-CH 2
, Λ, Λ
P-CH -CH-CH0 2 2P-CH -CH-CH 0 2 2
(II)(II)
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in der R ein Wasserstoffatom oder einen Alkylrest rait I bis Kohlenstoffatomen bedeutet, X ein Wasserstoff-, Chlor- oder Bromatom bzw. einen Alkylrest mit 1 bis k Kohlenstoffatomen darstellt und η einen mittleren Wert von 0,1 bis 5 hat.in which R is a hydrogen atom or an alkyl radical with I to carbon atoms, X is a hydrogen, chlorine or bromine atom or an alkyl radical with 1 to k carbon atoms and η has an average value of 0.1 to 5.
Die erfindungsgemäß verwendeten Epoxyharze werden auf übliche Weise hergestellt, z.B. durch Umsetzung einer Bisphenol-Verbindung mit einem Epihalogenhydrin in Gegenwart eines geeigneten Katalysators oder durch Umsetzung eines flüssigen PoIyepoxids mit einem Bisphenol in Gegenwart von quaternären Ammoniumverbindungen, tertiären Aminen oder Phosphoniumverbindungen .The epoxy resins used in the present invention are prepared in a conventional manner, for example by reacting a bisphenol compound with an epihalohydrin in the presence of a suitable catalyst or by reacting a liquid polyepoxide with a bisphenol in the presence of quaternary ammonium compounds, tertiary amines or phosphonium compounds .
Jedes aromatische Epoxyharz mit mehr als einer 1,2-Epoxyverbindung ist für die Zwecke der Erfindung geeignet.Any aromatic epoxy resin with more than one 1,2-epoxy compound is suitable for the purposes of the invention.
Auch aliphatische Epoxyharze können im Rahmen der Erfindung eingesetzt werden, z.B. die Glycidylather aliphatischer Hydroxyverbindungen mit mehr als einer aliphatischen Hydroxylgruppe. Spezielle Beispiele für derartige Verbindungen sind Glykole, z.B. Xthylenglykol, Propylenglykol, 1,4-Butandiol, Neopentylglykol, Dibromneopentylglykol, Dxchiorneopentylglykol und Glycerin, bzw. deren oxyalkylierte Derivate, z.B. oxypropylierte, oxyathylierte und oxybutylierte Derivate, bzw. deren Gemische. Auch Butadiendiepoxid ist als aliphatisches Epoxyharz geeignet.Aliphatic epoxy resins can also be used within the scope of the invention can be used, e.g. the glycidyl ethers of aliphatic hydroxyl compounds with more than one aliphatic hydroxyl group. Specific examples of such compounds are glycols, e.g. ethylene glycol, propylene glycol, 1,4-butanediol, Neopentyl glycol, dibromoneopentyl glycol, dxchiorneopentyl glycol and glycerine, or their oxyalkylated derivatives, e.g. oxypropylated, oxyethylated and oxybutylated derivatives, or mixtures thereof. Butadiene diepoxide is also considered to be aliphatic Suitable for epoxy resin.
Darüberhinaus können Oxazolidinon-modifizierte, aromatische oder aliphatische Epoxyharze verwendet werden, die nebenIn addition, oxazolidinone-modified, aromatic or aliphatic epoxy resins can be used, which in addition to
pn viapn via
Oxazolidinongruppen mehr als/1,2-Epoxygruppe enthalten.Oxazolidinone groups contain more than / 1,2-epoxy groups.
Weiterhin sind veresterte Epoxyharze geeignet, die sich durch Umsetzen eines Epoxyharzes mit mehr als einer 1,2-EpoxygruppeEsterified epoxy resins, which are obtained by reacting an epoxy resin with more than one 1,2-epoxy group, are also suitable
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mit einer Dicarbonsäure herstellen lassen, wobei .das. Verhältnis so gewählt wird, daß mindestens zwei Epoxygruppen auf jede Carbonsäurefunktion kommen.can be produced with a dicarboxylic acid, where. relationship is chosen so that there are at least two epoxy groups on each Carboxylic acid function come.
Spezielle Beispiele für erfindungsgemäß verwendete Polyole mit mehreren phenolischen Hydroxylgruppen sind die Polyphenole der folgenden allgemeinenen Formeln bzw. deren Gemische:Specific examples of polyols used in the present invention with several phenolic hydroxyl groups are the polyphenols of the following general formulas or their mixtures:
(III)(III)
(IV)(IV)
Η» ΟΗ »Ο
0-CH0-CH-CH0--O0-CH 0 -CH-CH 0 -O
in denen X und A die zu Formel (I) angegebene Bedeutung haben und η einen mittleren Wert von 2 bis 5} vorzugsweise 2 bis 33 hat;in which X and A have the meaning given for formula (I) and η has an average value of 2 to 5 }, preferably 2 to 3 3 ;
OHOH
•c k • c k
oIh o-|ch2-ch-ch2-ooIh o- | ch 2 -ch-ch 2 -o
OHOH
in der R und X die zu Formel (II) genannte Bedeutung haben und η einen mittleren Wert von 2 bis 9, vorzugsweise 3 bis 5jin which R and X have the meaning given for formula (II) and η has an average value of 2 to 9, preferably 3 to 5j
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hat, y den Wert O oder 1 annimmt μηα A wie in Formel (I) definiert ist. ' .has, y assumes the value O or 1 μηα A as defined in formula (I) is. '.
Harze der allgemeinen Formel (VI)3 bei denen y den Wert 1 hat, werden üblicherweise durch Umsetzen eines Bisphenols mit einem Epoxy-Novolackharz hergestellt. Die Verbindungen der allgemeinen Formel (V) lassen sich durch Umsetzen von überschüssigem Bisphenol mit einem Bisphenol-Diglycidylather in Gegenwart eines geeigneten Katalysators herstellen.Resins of the general formula (VI) 3 in which y has the value 1 are usually produced by reacting a bisphenol with an epoxy novolac resin. The compounds of the general formula (V) can be prepared by reacting excess bisphenol with a bisphenol diglycidyl ether in the presence of a suitable catalyst.
Die Reaktion zwischen der Epoxyverbindung und der Phenolverbindung wird z.B. durch Phosphoniumsalze organischer oder anorganischer Säuren, Imidazole, Imidazoline und quaternäre Ammoniumverbindungen katalysiert. Es sind jedoch auch beliebige andere Katalysatoren geeignet, welche die Umsetzung einer 1,2-Epoxygruppe mit einer phenolischen Hydroxylgruppe wirksam beschleunigen.The reaction between the epoxy compound and the phenolic compound is e.g. by phosphonium salts of organic or inorganic acids, imidazoles, imidazolines and quaternaries Ammonium compounds catalyzed. However, any other catalysts are also suitable, which the implementation of a 1,2-epoxy group having a phenolic hydroxyl group is effective accelerate.
Die Katalysatoren werden üblicherweise in einer Menge von 0,001 bis 10 Gewichtsprozent, vorzugsweise 0,05 bis 5 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht von Epoxyverbindung und Phenolverbindung, eingesetzt.The catalysts are usually used in an amount of 0.001 to 10 percent by weight, preferably 0.05 to 5 percent by weight, based on the total weight of epoxy compound and Phenolic compound, used.
Die als Katalysatoren verwendeten anorganischen und organischen Phosphoniumverbindungen sind Phosphoniumsalze einer Säure, eines Halbesters oder eines Esters, der sich von Kohlenstoff, Stickstoff, Phosphor, Schwefel,·Silicium, Chlor, Brom, Jod oder Bor ableiten. Die Phosphoniumverbindungen besitzen die allgemeine FormelThe inorganic and organic phosphonium compounds used as catalysts are phosphonium salts of an acid, of a half ester or an ester, which is composed of carbon, nitrogen, phosphorus, sulfur, silicon, chlorine, bromine, Derive iodine or boron. The phosphonium compounds have the general formula
R4- P-R2 R 4 - PR 2
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in der FL, R?, R, und Rj, unabhängig voneinander Wasserstoffatome3 aliphatische Kohlenwasserstoffreste mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen gegebenenfalls Alkyl-substituierte aromatische Kohlenwasserstoffreste oder Reste der Formel -R^-Y darstellen, wobei Rj- ein aliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen ist und Y ein Chlor-, Brom-, Jod-oder Wasserstoffatom bzw. eine Nitro- oder Hydroxylgruppe bedeutet, X das Anion einer Säure, eines Esters oder .eines Halbesters darstellt, der sich von Kohlenstoff, Stickstoff, Phosphor, Schwefel, Silicium, Chlor, Brom, Jod oder Bor ableitet, und m die Wertigkeit des Anions X ist.in the FL, R ? , R, and Rj, independently of one another, represent hydrogen atoms, 3 aliphatic hydrocarbon radicals having 1 to 20 carbon atoms, optionally alkyl-substituted aromatic hydrocarbon radicals or radicals of the formula -R ^ -Y, where Rj- is an aliphatic hydrocarbon radical having 1 to 20 carbon atoms and Y is chlorine -, bromine, iodine or hydrogen atom or a nitro or hydroxyl group, X is the anion of an acid, an ester or a half ester, which is composed of carbon, nitrogen, phosphorus, sulfur, silicon, chlorine, bromine, iodine or boron, and m is the valence of the anion X.
Speziell geeignete Katalysatoren sind A'thyltriphenylphosphoniumjodid, A'thyltriphenylphosphoniumchlorid, Ä'thyltriphenylphosphoniumthiocyanat, A'thyltriphenylphosphoniumacetat als Essigsäurekomplex, Tetrabutylphosphoniumjodid, Tetrabutylphosphoniumbromid und Tetrabutylphosphoniumacetat als Essigsäurekomplex.Particularly suitable catalysts are ethyltriphenylphosphonium iodide, Ethyltriphenylphosphonium chloride, ethyltriphenylphosphonium thiocyanate, Ethyltriphenylphosphonium acetate as acetic acid complex, tetrabutylphosphonium iodide, tetrabutylphosphonium bromide and tetrabutylphosphonium acetate as an acetic acid complex.
Als Katalysatoren geeignete Imidazole sind z.B. 2-Styrylimidazol, l-Benzyl-2-methylimidazol, 2-Methylimidazol, 2-Butylimidazol bzw. deren Gemische..Imidazoles suitable as catalysts are e.g. 2-styrylimidazole, 1-benzyl-2-methylimidazole, 2-methylimidazole, 2-butylimidazole or their mixtures ..
Geeignete Lösungsmittel sind z.B. gebundenen Sauerstoff enthaltende Lösungsmittel, wie Aceton, Methyläthylketon, Cyclohexanon, Diacetonalkohol und deren Gemische, Glykoläther, wie Äthylenglykoläthylätheracetat, Sthylenglykolmethylather, üthylenglykol-n-butyläther, Diäthylenglykoläthylather, Diäthylenglykol-n-butylather, Propylenglykolmethylather, Dipropylenglykolmethylather und deren Gemische bzw. deren Gemisch mit aromatischen Lösungsmitteln, wie Xylol, Toluol und Äthylbenzol. Als Lösungsmittel sind weiterhin halogenierte Lösungsmittel, z.B. Trichloräthylen- und methylenchlorid geeignet.Suitable solvents are, for example, those containing bound oxygen Solvents such as acetone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, diacetone alcohol and mixtures thereof, glycol ethers, such as Ethylene glycol ethyl ether acetate, ethylene glycol methyl ether, ethylene glycol n-butyl ether, diethylene glycol ethyl ether, diethylene glycol n-butyl ether, Propylene glycol methyl ether, dipropylene glycol methyl ether and their mixtures or their mixture with aromatic solvents such as xylene, toluene and ethylbenzene. Halogenated solvents are also used as solvents, e.g. trichlorethylene and methylene chloride are suitable.
Die hitzehärtbaren Epoxyharzmassen der Erfindung dienen zurThe thermosetting epoxy resin compositions of the invention are used for
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Beschichtung von metallischen Substraten, z.B. aus Stahl oder Aluminium, jedoch sind auch andere Substrate geeignet, welche Temperaturen von mindestens 13Q0C standhalten.Coating metallic substrates, for example steel or aluminum, but are suitable, other substrates capable of withstanding temperatures of at least 0 C 13Q.
In den Epoxyharzmassen der Erfindung hängt das Verhältnis von Epoxyharz zu Polyol vom gewünschten Molekulargewicht der Beschichtung sowie von der Funktionalität der Ausgangsverbindungen ab. Das Molekulargewicht des Epoxyharzes liegt auf jeden Fall weit niedriger als das Molekulargewicht des schließlich erhaltenen Überzugs. Im allgemeinen stellt man jedoch das Verhältnis von Epoxyharz zu Polyol so ein, daß die gehärteten Epoxyharzüberzüge ein Molekulargewicht von mindestens 15.000 aufweisen. Die hierzu jeweils erforderlichen Mengenverhältnisse lassen sich durch einfache Versuche bestimmen.In the epoxy resin compositions of the invention, the ratio of epoxy resin to polyol depends on the desired molecular weight of the coating as well as the functionality of the output connections. The molecular weight of the epoxy resin is any Fall far lower than the molecular weight of the final coating. In general, however, one poses the ratio of epoxy resin to polyol such that the cured epoxy resin coatings have a molecular weight of at least 15,000. The proportions required for this in each case can be determined by simple experiments.
Um die Reaktion zwischen dem Epoxyharz und der Phenolverbindung in Gang zu setzen, werden die beschichteten Substrate erhitzt. Die erforderliche Erhitzungsdauer hängt natürlich von der angewandten Temperatur und der Masse des beschichteten Substrats ab. Bei dünnen Metallsubstraten genügt z.B. wenige Sekunden dauerndes Erhitzen auf 300 C, um eine vollständige Aushärtung zu bewirken; andererseits müssen Automobilkarosserien bis zu 60 Minuten auf 12O°C erhitzt werden, um eine vollständige Reaktion zu erzielen.In order to initiate the reaction between the epoxy resin and the phenolic compound, the coated substrates are heated. The required heating time depends of course on the temperature used and the mass of the coated Substrate. With thin metal substrates, for example, heating to 300 C for a few seconds is sufficient to achieve a complete Effect curing; on the other hand, automobile bodies must be heated to 120 ° C. for up to 60 minutes in order to achieve a achieve full response.
Die Epoxyharzmassen der Erfindung eignen sich zur Beschichtung von Automobilkarosserien, Maschinen, Anlagen und Behältern.The epoxy resin compositions of the invention are suitable for coating of automobile bodies, machines, systems and containers.
Die Beispiele erläutern die Erfindung.The examples illustrate the invention.
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Beispiele 1-3Examples 1-3
Gebönderte Stahlplatten werden mit verschiedenen Beschichtungsmassen überzogen, die einen Bisphenol-A-diglycidyläther (DGEBA) mit einem Epoxid-Äquivalentgewicht von I87, Bisphenol A, · Äthyltriphenylphosphoniumacetat-Essigsäurekomplex als Katalysator (ETPA*HAc) und Äthylenglykolmonomethyläther (EGME) als Lösungsmittel enthalten. Nach dem Auftragen der Beschichtungsmassen werden die Stahlplatten 30 Minuten auf 2O4°C erhitzt, wobei Überzugsfilme mit einer Dicke von 0,03 mm im trockenen Zustand entstehen. Die einzelnen Beschichtungsmassen und die gefundenen Eigenschaften sind in Tabelle I zusammengestellt. Banded steel plates are made with different coating compounds coated, which contains a bisphenol A diglycidyl ether (DGEBA) with an epoxy equivalent weight of 187, bisphenol A, · Ethyl triphenylphosphonium acetate-acetic acid complex as a catalyst (ETPA * HAc) and ethylene glycol monomethyl ether (EGME) contained as a solvent. After the coating compounds have been applied, the steel plates are heated to 2O4 ° C for 30 minutes, coating films with a thickness of 0.03 mm in the dry state are formed. The individual coating compounds and the properties found are summarized in Table I.
2is ρ ie
2
netexcellent
net
zeichnetout
draws
33 1
3
versuch BComparison
attempt B
versuch A 1Comparative B e
attempt A 1
71,4
positiv
35,7negative
71.4
positive
35.7
285,7positive
285.7
TeileDGEBA, weight
Parts
Gew.-TeileBisphenol-A,
Parts by weight
Gew.TeileETPA-HAc,
Parts by weight
Gew.TeileEGME,
Parts by weight
Bestandteile,Non-escapees
Components,
sität, Poise *Gardner Visco
sity, poise *
; zeichnetexcellent
; draws
brüchigvery
brittle
keit 2)Spatula-tough
ability 2)
positiv
17,8negative
positive
17.8
positiv
35,7negative
positive
35.7
8,9negative
8.9
Schlagfestig
keit (kg-cm)Backside
Impact resistant
speed (kg-cm)
3)3)
309838/1182309838/1182
Durch Vermischen eines Epoxy-Novolackharzes mit einer Funktionalität von 3,6 und einem Epoxy-Äquivalent-gewicht von 176, Bisphenol-A, Äthyltriphenylphosphoniumaeetat-Essigsäurekomplex als Katalysator (ETPA'HAc) und A'thylenglykolmonomethyläther (EGME) als Lösungsmittel wird eine Epoxylösung mit hohem Feststoffgehalt hergestellt. Die mit verschiedenen Mengenverhältnissen hergestellten Lösungen werden hierauf auf gebonderte Stahlplatten bis zu einer Trockenfilmdicke von 0,03 mm aufgetragen und anschließend 30 Minuten bei 20^0C in einem Ofen gehärtet. In Tabelle II sind die verwendeten Bestandteilmengen und die physikalischen Eigenschaften der erhaltenen Überzüge aufgeführt.By mixing an epoxy novolac resin with a functionality of 3.6 and an epoxy equivalent weight of 176, bisphenol-A, ethyltriphenylphosphonium acetate-acetic acid complex as a catalyst (ETPA'HAc) and ethylene glycol monomethyl ether (EGME) as a solvent, an epoxy solution is created high solids content. The solutions prepared with various ratios are then applied mm on bonderized steel panels to a dry film thickness of 0.03 and then cured 30 minutes at 20 ^ 0 C in an oven. Table II lists the ingredient levels used and the physical properties of the coatings obtained.
H Components
H
5B e
5
6is ρ i
6th
zeichnetout
draws
zeichnetout
draws
7e 1
7th
Gew.-Teile 70Epoxy novolac,
Parts by weight 70
285,7positive
285.7
285,7positive
285.7
zeichnet'out
draws'
Gew.-Teile 30Bisphenol af
Parts by weight 30
zeichnetout
draws
zeichnetout
draws
285,7positive
285.7
zeichnetout
draws
Bestandteile, % 75Non-volatile
Components, % 75
sität, Poise I) 3,1Gardner Visco
sity, Poise I) 3.1
keit 2) zeichnetSpatula-excellent
ability 2)
zeichnetout
draws
Schlagfestig- 178,5
keit (kg-cm)Positive on the back
Impact Resistant 178.5
speed (kg-cm)
285,7positive
285.7
lung mit Methyl-weich
äthylketon A) after 5 minutes of handling
treatment with methyl soft
ethyl ketone A)
zeichnetout
draws
309838/1 1 82309838/1 1 82
. - 12 -. - 12 -
1) Die Gardner-Viskosität wird bei 25 C gemessen;1) The Gardner viscosity is measured at 25 C;
2) Zur Bestimmung der Spatelzähigkeit wird mit der Kante eines Stahlspatels auf der beschichteten Oberfläche geschabt. Ist zum Entfernen des Überzugs starker Druck erforderlich, so wird die Zähigkeit als aus-gezeichnet bewertet. Ist dagegen nur geringer Druck erforderlich, wird die Zähigkeit als schlecht bewertet;2) To determine the spatula toughness, use the edge of a Steel spatula on the coated surface. If strong pressure is required to remove the coating, the toughness is rated as excellent. Is against only little pressure is required, the toughness is rated as poor;
3) Gewichtsmittel, bestimmt durch Gelpermeationschromatographie; 3) weight average determined by gel permeation chromatography;
4) Die Eigenschaften nach 5minütiger Behandlung mit Methyläthy!keton werden dadurch bestimmt, daß man ein Tuch mit dem Lösungsmittel tränkt, dieses auf die Beschichtung legt und mit einem Uhrglas bedeckt. Nach 5 Minuten kratzt man die geprüfte Stelle mit einem Stahlspatel und bewertet die Eigenschaften je nach dem zum Entfernen der Beschichtung erforderlichen Druck als ausgezeichnet oder weich.4) The properties after 5 minutes of treatment with methyl ethyl ketone are determined by soaking a cloth with the solvent and placing it on the coating and covered with a watch glass. After 5 minutes, the tested area is scratched with a steel spatula and rated Properties as excellent or soft, depending on the pressure required to remove the coating.
Ein pigmentiertes Pulver-Grundiermittel wird auf folgende Weise hergestellt:A pigmented powder primer is made in the following ways:
EpoxyharzEpoxy resin
Handelsübliches festes Epoxyharz aus Bisphenol-A-diglycidyläther mit einem Epoxy-Kquivalentgewicht von 887 und einem Durran-Erweichungspunkt von 99° C. Commercially available solid epoxy resin made from bisphenol A diglycidyl ether with an epoxy equivalent weight of 887 and a Durran softening point of 99 ° C.
3098 38/11823098 38/1182
Feste Phenolverbindung , die durch Umsetzen eines Gemisches aus 63j5 kg Bisphenol-A-diglyeidyläther mi.t einem Epoxy Äquivalentgewicht von I87, 77S55 kg Bisphenol-A und 40 g einer 80prozentigen Lösung von Ä'thyltriphenylphosphoniumacetat in Methanol hergestellt worden ist.Solid phenolic compound kg by reacting a mixture of bisphenol A 63j5 diglyeidyläther mi.t an epoxy equivalent weight of I87, 77 S 55 has been kg of bisphenol A and 40 g of a solution of 80prozentigen Ä'thyltriphenylphosphoniumacetat in methanol.
Ein Gemisch aus 68,6 g des vorstehenden festen Epoxidharzes, yiyH g der vorstehenden festen Phenolverbindung, 1,0 g eines üblichen Flußmittels und 0,45 g Äthyltriphenylphosphoniuma.eetat wird 10 Minuten bei 1200C in einem Auflösebehälter als Schmelze vermengt, hierauf abgekühlt und zerflockt. Das erhaltene Produkt wird dann in einem Mischer im trockenen Zustand mit 100 g Bariumsulfat vermengt und anschließend bei 100 C in einem Extruder stranggepreßt. Das erhaltene Gemisch wird abgekühlt, zerflockt, pulverisiert und gesiebt. Ein Teil des Produkts mit einer Teilchengröße von höchstens 0,044 mm wird bis zu einer Trockenfilmdicke von 0,025 mm elektrostatisch auf eine gebonderte Stahlplatte gesprüht. Durch 30minütiges Erhitzen in einem Ofen auf 176,70C erhält man einen Überzugsfilm mit einem mittleren Molekulargewicht von 28.455 (Gewichtsmittel bestimmt durch Gelpermeationschromatographie), der ausgezeichnete Haftfestigkeit für Automobildecküberzüge aus thermoplastischen Acrylharzen besitzt. Der Überzugsfilm hält bei einer Trockenschichtdicke von 0,025 mm einem Rückseiten-Schlagfestigkeitsversuch bei 285,7 kg-cm stand.A mixture of 68.6 g of the above solid epoxy resin, yiyH g of the above solid phenolic compound, 1.0 g of a conventional flux, and 0.45 g Äthyltriphenylphosphoniuma.eetat 10 minutes at 120 0 C in a dissolution vessel of a melt blended, cooled, then and flaked. The product obtained is then mixed in a mixer in the dry state with 100 g of barium sulfate and then extruded at 100 ° C. in an extruder. The resulting mixture is cooled, flaked, pulverized and sieved. Part of the product with a particle size of at most 0.044 mm is electrostatically sprayed onto a bonded steel plate to a dry film thickness of 0.025 mm. Is obtained by heating in an oven for 30 minutes at 176.7 0 C a coating film having an average molecular weight of 28,455 (weight average determined by gel permeation chromatography), has excellent adhesive strength for automotive topcoats of thermoplastic acrylic resins. The coating film withstands a rear-side impact test at 285.7 kg-cm at a dry layer thickness of 0.025 mm.
Ein Gemisch aus 37 g Bisphenol-A, 63 g Bisphenol-A-diclycidyläther mit einem Epoxy-Äquivalentgewicht von 190 und 0,5 gA mixture of 37 g bisphenol A, 63 g bisphenol A diclycidyl ether with an epoxy equivalent weight of 190 and 0.5 g
309838/ 1 182309838/1 182
Äthyltriphenylphosphoniumacetat-Essigsäurekomplex als Katalysator wird mit 100 g Methyläthylketon bis zu einem Gehalt an nichtflüchtigen Bestandteilen von 50% verdünnt. Die Viskosität des Gemisches wird mit dem Zahn-Becher Nr. 2 bei 25°C zu l8 Sekunden ermittelt. Die Beschichtung gibt an die Atmosphäre pro 100 g des eingesetzten festen Harzes 100 g Lösungsmittel ab.Ethyltriphenylphosphonium acetate-acetic acid complex as a catalyst is diluted with 100 g of methyl ethyl ketone to a non-volatile content of 50%. The viscosity of the mixture is determined with the Zahn cup No. 2 at 25 ° C to 18 seconds. The coating releases 100 g of solvent into the atmosphere per 100 g of the solid resin used.
100 g eines handelsüblichen Epoxyharzes, das aus Bisphenol-A-diglycidyläther und Bisphenol-A hergestellt worden ist, und 40 Gewichtsprozent des Reaktionsprodukts mit einem mittleren Molekulargewicht von 25.OQO (Gewichtsmittel, bestimmt durch Gelpermeationschromatographie), sowie 60 Gewichtsprozent Methyläthylketon als Lösungsmittel enthält, wird mit 128 g Methyläthylketon bis zu einem Gehalt an nichtflüchtigen Bestandteilen von 17,8% verdünnt. Die Viskosität des Gemisches wird mit dem Zahn-Becher Nr. 2 bei 25°C zu l8 Sekunden ermittelt. Die Beschichtung gibt pro 100 g. des eingesetzten festen Harzes 470 g Lösungsmittel an die Atmosphäre ab.100 g of a commercially available epoxy resin, which has been prepared from bisphenol A diglycidyl ether and bisphenol A, and 40 percent by weight of the reaction product with an average molecular weight of 25 OQO (weight average, determined by gel permeation chromatography), and 60 percent by weight methyl ethyl ketone as a solvent , is diluted with 128 g of methyl ethyl ketone to a content of non-volatile components of 17.8 %. The viscosity of the mixture is determined with the Zahn cup No. 2 at 25 ° C to 18 seconds. The coating gives per 100 g. of the solid resin used, 470 g of solvent were released into the atmosphere.
Der Ansatz A wird auf eine .Stahlplatte aufgetragen und 30 Minuten in einem Ofen auf 155°C erhitzt. Der Ansatz B wird ebenfalls auf eine Stahlplatte aufgetragen und das Lösungsmittel wird durch 110 Minuten dauerndes Erhitzen auf 48,9 C vertrieben. Die physikalischen Eigenschaften der jeweils erhaltenen überzüge und deren Molekulargewichte sind in Tabelle UT zusammengestellt.Approach A is applied to a steel plate and 30 minutes heated in an oven to 155 ° C. Approach B is also applied to a steel plate and the solvent is driven off by heating to 48.9 C for 110 minutes. The physical properties of the coatings obtained in each case and their molecular weights are shown in Table UT compiled.
309838/1182309838/1182
pro 100 g des eingesetzten festen Harzes an die Atmosphäre abgegebene Lösungsmittelmenge, g 100 i|70amount of solvent released into the atmosphere per 100 g of the solid resin used, g 100 i | 70
Rückseiten-SchlagfestigkeitRear impact resistance
(kg-cm) positiv positiv(kg-cm) positive positive
285,7 285,7285.7 285.7
l80 konische Biegung überl80 conical bend over
Dorn positiv positivThorn positive positive
mittleres Molekül ar ge v/i ent,middle molecule ar ge v / i ent,
bestimmt durch Gelpermeations-determined by gel permeation
chromatographie 29-931 27.500chromatography 29-931 27,500
Zum Nachweis, daß aus einer Verbindung mit zwei phenolischen Hydroxylgruppen und einem Epoxyharz mit mehr als zwei Epoxygruppen nach üblichen Verfahren keine Besehichtungsmassen hergestellt werden können, wird folgende Reaktion durchgeführtTo demonstrate that a compound with two phenolic hydroxyl groups and an epoxy resin with more than two epoxy groups If no coating compositions can be produced by conventional methods, the following reaction is carried out
Ein mit Rührer und Temperaturregelung ausgerüsteter Reaktor wird mit 35 Gewichtsteilen Bisphenol-A3 65 Gewichtsteilen eines Epoxy-Novolaekharzes mit einer Funktionalität von 3,6 und einem Epcxy-Xquivalentgewicht von etwa I76, 33 Gewichtsteilen Äthylenglykolmonoäthyläther als Lösungsmittel· und 0,33 Gewichtsteilen Äthyltriphenylphosphoniumacetat-Essigsäurekomplex als Katalysator beschickt. Die Temperatur wird unter Rühren auf 1200C erhöht. Nach 15 Minuten ist der Inhalt des Reaktionsgefäßes geliert.A reactor equipped with a stirrer and temperature control is charged with 35 parts by weight of bisphenol A 3 65 parts by weight of an epoxy novolaek resin with a functionality of 3.6 and an epoxy equivalent weight of about 176.33 parts by weight of ethylene glycol monoethyl ether as solvent and 0.33 parts by weight of ethyl triphenylphosphonium acetate Acetic acid complex charged as a catalyst. The temperature is increased to 120 ° C. with stirring. After 15 minutes the contents of the reaction vessel have gelled.
3 0 9 8 3 8/11 S /3 0 9 8 3 8/11 S /
Beispiel 11 Es wird eine Dispersions-Beschichtungsmasse hergestellt. Example 11 A dispersion coating composition is prepared.
Ein mit Rührer und Temperaturregelung ausgerüsteter ReaktorA reactor equipped with a stirrer and temperature control
1) wird.mit 86,1 Gewichtsteilen einer Dicarbonsäure , 213561) wird.mit 86.1 parts by weight of a dicarboxylic acid, 213 5 6
2)2)
Gewichtsteilen eines Epoxy-Novolackharzes , 0,3 Gewichtsteilen Ä'thyltriphenylphosphoniumacetat-Essigsäurekomplex und 0,07 Gewichtsteilen Natriumcarbonat beschickt. Nach einstündigem Rühren des Gemisches bei 1500C wird das Produkt abgekühlt und mit einem aromatischen Lösungsmittel bis zu einem Gehalt an nichtflüchtigen Bestandteilen von 80$ verdünnt. Dieses als Komponente I bezeichnete Produkt besitzt folgende Eigenschaften:Part by weight of an epoxy novolak resin, 0.3 part by weight of Ä'thyltriphenylphosphoniumacetat-acetic acid complex and 0.07 part by weight of sodium carbonate charged. After stirring the mixture at 150 ° C. for one hour, the product is cooled and diluted with an aromatic solvent up to a content of non-volatile constituents of 80%. This product, designated as component I, has the following properties:
Säurezahl 2Acid number 2
Epoxygehalt l~b\2% Epoxy content l ~ b \ 2%
Gardner-Viskosität Z, - Z^Gardner viscosity Z, - Z ^
99»5 Gewichtsteile Bisphenol-A werden als Schmelze mit 0,5 Gewichtsteilen ÄthyItriphenylphosphoniumacetat-Essigsäurekomplex als Katalysator vermengt.99 »5 parts by weight of bisphenol-A are used as a melt with 0.5 Parts by weight of EthyItriphenylphosphoniumacetat-acetic acid complex mixed as a catalyst.
Eine Dispersions-Beschichtungsmasse- wird durch gründliches Vermischen der folgenden Bestandteile in einem Hochgeschwindigkeitsmischer hergestellt:A dispersion coating compound is made through thorough Mixing the following ingredients made in a high speed mixer:
100 Gewichtsteile der Komponente I, 82,6 Gewichtsteile'Xylol, 27,6 Gewichtsteile der Komponente II und 3 Tropfen eines die Fließeigenschaften regelnden Mittels . Die erhaltene Dispersion enthält 50$ nichtflüchtige Bestandteile und besitzt eine Gardner-Viskosität von 15-20 Sekunden.100 parts by weight of component I, 82.6 parts by weight of xylene, 27.6 parts by weight of component II and 3 drops of a die Fluid regulating agent. The dispersion obtained contains 50% non-volatile components and has a Gardner viscosity of 15-20 seconds.
3098 38/11823098 38/1182
Die Dispersion wird bis zu einer Gardner-Viskosität von 5 Sekünden mit Xylol verdünnt und hierauf mit Hilfe eines drahtumwickelten Stabes Nr. 12 auf ein mit Lauge gewaschenes Aluminiumblech aufgetragen. Das beschichtete Blech wird 5 Minuten in einem Ofen auf 176,7°C erhitzt, wobei ein überzug mit einer Trockenschichtdicke von 0,0076 bis 0,0152 mm erhalten wird. Der überzug hält einem ■Vorderseiten-Schlagfestigkeitsversuch bei 53>56 kg-cm ohne Bruch stand, wie sich aus einem Kupfersulfat-Färbungstest ergibt. Die Dispersions-Beschiehtungsmasse ist mehr als 6 Wochen ausgezeichnet stabil.The dispersion will have a Gardner viscosity of 5 seconds diluted with xylene and then with the help of a wire-wound rod No. 12 on a washed with lye Aluminum sheet applied. The coated sheet is heated in an oven at 176.7 ° C. for 5 minutes, with a coating is obtained with a dry layer thickness of 0.0076 to 0.0152 mm. The coating withstands a ■ front impact strength test at 53> 56 kg-cm stood without break, as is evident from a copper sulfate staining test. The dispersion coating compound is extremely stable for more than 6 weeks.
' Die Dicarbonsäure besteht zu 9755 aus einer C g-Dicarbonsäure mit einem , Molekulargewicht von etwa 845 und 3 Gewichtsprozent C-u-Tricarbonsäuren mit einem Molekulargewicht von etwa 845, wobei das Gemisch eine Säurezahl von 191 bis 197 besitzti 'The dicarboxylic acid to 9755 g of a C-dicarboxylic acid having a molecular weight of about 845 and 3 weight percent Cu-tricarboxylic acids having a molecular weight of about 845, wherein the mixture has an acid number 191-197 besitzti
' Das Epoxy-Novolackharz besitzt ein Epoxy-Äquivalentgewicht von I80 und eine Funktionalität von 3*6; ' The epoxy novolac resin has an epoxy equivalent weight of 180 and a functionality of 3 * 6;
Das aromatische Lösungsmittel besteht zu 98,9$ aus Aromaten und zu 1,1$ aus Paraffinen mit einem Siedebereich von 155 bis 173°C;The aromatic solvent consists of $ 98.9 of aromatics and at $ 1.1 from paraffins with a boiling range of 155 to 173 ° C;
Das Flußmittel ist* ein mit Anstrichmitteln verträglichesThe flux is * compatible with paints
Siliconharz mit einem spezifischen Gewicht von 0,94 und einem Brechungsindex von 1,465.Silicone resin with a specific gravity of 0.94 and one Refractive index of 1.465.
Aus 186 g des Epoxy-Novolackharzes aus Beispiel 11, 114 g Bisphenol-A, 100 g Äthylenglykolmonoäthylather, 98 g Äthylenglykolmonobutylätheracetat, 1,5 g Celluloseacetat-butyratharz als Flußmittel und verschiedenen Mengen der in Tabelle IV ge-From 186 g of the epoxy novolac resin from Example 11, 114 g Bisphenol-A, 100 g of ethylene glycol monoethyl ether, 98 g of ethylene glycol monobutyl ether acetate, 1.5 g of cellulose acetate butyrate resin as a flux and various amounts of the substances shown in Table IV
309838/1182309838/1182
nannten Katalysatoren werden Beschichtungsmassen hergestellt. Hierzu mischt.man das Epoxyharz, Bisphenol-Ä und das Celluloseacetat-butyratharz bei 110 bis 1200C in geschmolzenem. Zustand. Hierauf kühlt man das Gemisch ab und gibt die Lösungsmittel sowie den Katalysator zu. Die Beschichtungsmassen werden auf Testplatten aufgetragen. Die verwendeten Katalysatoren und die erzielten Ergebnisse sind in Tabelle IV zusammengestellt.The catalysts mentioned are used to produce coating compounds. For this purpose mischt.man the epoxy resin, bisphenol-Ä and the cellulose acetate butyratharz at 110 to 120 0 C in molten. State. The mixture is then cooled and the solvents and the catalyst are added. The coating compositions are applied to test panels. The catalysts used and the results obtained are shown in Table IV.
^L / Λ \
ft ' -·*· /catalyst
^ L / Λ \
ft ' - * * /
dicke (mm)layer
thickness (mm)
Schlagfestig
keit (kg-cm)Backside
Impact resistant
speed (kg-cm)
Nr.Attempt-
No.
plattetest
plate
min/°CHardening
min / ° C
178,589.3-
178.5
härtetnot ge
hardens
gehärtetnot
hardened
t- \ B.
t- \
gehärtetnot
hardened
309838/ 1 182309838/1 182
£-Katalysator, bezogen auf die nichtflüchtigen Bestandteile der Beschichtungsmassen;£ -Catalyst, based on the non-volatile components the coating compounds;
2^ 2-Methylimidazol; Testplatte A besteht aus 20-gauge Bonderit; 2 ^ 2-methylimidazole; Test plate A consists of 20-gauge bonderite;
Testplatte B besteht aus kaltgewalztem Stahl; Testplatte C besteht aus Aluminium; Äthyltriphenylphosphonium-thioeyanat.Test plate B is made of cold rolled steel; Test plate C is made of aluminum; Ethyl triphenylphosphonium thioeyanate.
309833/1182309833/1182
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OD | Request for examination | ||
D2 | Grant after examination | ||
8363 | Opposition against the patent | ||
8331 | Complete revocation |