DE2314814C3 - UV-Härtbare Überzugsmasse auf der Basis ungesättigter Polyesterharze - Google Patents

Description

Die Strahlungshärtung von ungesättigten Kunstharzen bzw. Lackbindemitteln hat in den letzten Jahren an Bedeutung stark zugenommen. Speziell die Härtung mittels UV-Strahlen wird vielfach angewendet, da sie energiereicher sind als Wärmestrahlen und daher wesentlich kürzere Härtungszeiten erzielt werden können.

Die Härtung mittels UV-Strahlen wurde durch den Einsatz sogenannter UV-Sensibilisatoren wirtschaftlich interessant UV-Sensibilisatoren sind Verbindungen, die bereits bei kurzzeitigem Einfluß der UV-Strahlung freie Radikale bilden, welche die rasche Polymerisation des Bindemittels — wobei im allgemeinen ungesättigte Polyesterharze verwendet werden — zur Folge hat.

Die praktisch erzielbare Härtungszeit hängt jedoch nicht nur von der Art und Menge der eingesetzten UV-Sensibilisatoren ab, sie ist außerdem eine Funktion dsr Dicke des aufgebrachten und zu härtenden Lackfilmes. Im allgemeinen kann gesagt werden, daß die Eindringtiefe der UV-Strahlen und damit deren Härterwirkung in die Tiefe des Lackfilmes umso geringer wird, je energiereicher, d. h. mit anderen Worten, je kurzwelliger die Strahlung ist. Umgekehrt darf jedoch auch die eingesetzte UV-Strahlung nicht zu langwellig sein, da eine zu energiearme Strahlung zwar Lackschichten beliebiger Dicke durchdringt, mit den darin enthaltenen Molekülen jedoch nicht in Wechselwirkung tritt und damit durch diese Strahlung keine Härtung des Lackfilmes verursacht wird. Für die Praxis ist es daher notwendig, einen Kompromiß zu finden, und es hat sich im allgemeinen herausgestellt, daß UV-Strahlung mit einer Wellenlänge von etwa 3000 bis 4000 Ä für den gewünschten Zweck am besten geeignet ist. Diese Überlegungen gelten jedoch nur für ungefüllte bzw. bestenfalls lasierende Lackfilme.

Es ist nicht gelungen, deckend pigmentierte, UV-härtbare Filme herzustellen, da durch die in der Lackir.dustrie üblicherweise verwendeten, deckenden Pigmente die UV-Strahlung in so hohem Maße absorbiert oder reflektiert wird, daß eine Durchdringung des Filmes, eine Zerlegung der UV-Sensibilisatoren und somit die Polymerisation des Bindemittels hintangehalten wird.

Wenn trotzdem eine UV-Strahlung für die Härtung deckend pigmentierter Systeme erwähnt oder durchge= führt (DE-OS 19 64 969) wird, dann handelt es sich hierbei um eine Wärmepolymerisation, ausgelöst durch die während der UV-Bestrahlung anfallende Wärmestrahlung. In diesem Fall entsprechen die erzielbaren Härtungszeiten daher den üblicherweise bei der Wärmehärtung (IR-Härtung) erreichbaren Reaktionszeiten.

Die US-PS 34 12 043 befaßt sich zwar mit pigmentierten Anstrichstoffen, die ungesättigte Polyesterharze als Bindemittel enthalten, jedoch ist dieser Patentschrift nirgends der Vorschlag zu entnehmen, dabei eine UV-Härtung einzusetzen. Tatsächlich wurden bisher auch derartige Anstriche als durch UV nicht härtbar angesehen.

Die DE-OS 17 94 230 bezieht sich auf im UV-Licht trocknende LackbindemitteL Es wird zwar erwähnt, daß

ίο diese auch sonstige in der Technik übliche Zusatzstoffe, wie Pigmente, Farbstoffe und in begrenztem Umfang auch Lichtschutzmittel enthalten können. Es wird aber weiter ausdrücklich darauf hingewiesen, daß sich die Bindemittel nur in der beim Drucken üblichen extrem

ι⁵ dünnen Schicht durch Einwirkung von Licht unmittelbar nach dem Druckvorgang in Sekunden aushärten lassen. Diesem bekannten Stand der Technik ist somit zu entnehmen, daß bisher das Vorurteil bestaa'i beliebige Pigmente in UV-härtbaren Bindemitteln für den Fall, daß diese Bindemittel durch UV-Bestrahlung ausgehärtet werden sollen, nur dann einzusetzen, wenn extrem dünne Schichten des Bindemitteis, wie sie beispielsweise bei Druckfarben Anwendung finden, der Härtung unterworfen werden sollen.

Füllstoffe und andere Zusätze (mit Ausnahme des UV-Sensibilisators) für UV-härtbare Systeme dürfen daher im UV-Bereich nur so weit absorbierend sein, daß eine ausreichende UV-Durchlässigkeit des Filmes gegeben ist und so überhaupt erst eine UV-Härtung ermöglicht wird.

Eine ausführliche Diskussion des oben kurz angeführten Standes der Technik kann den Aufsätzen von Deninger und Patheiger in den Zeitschriften »Farben und Lacke«, 74. Jahrgang Nr. 12, Seiten 1179 bis 1184 sowie »Industrielackierbetrieb«, 37. Jahrgang, März 1969, Seiten 85 bis 91, entnommen werden.

Die in den bisher beschriebenen UV-härtbaren Systemen eingesetzten »UV-durchlässigen« Füllstoffe haben im sichtbaren Bereich nur eine sehr geringe

■»ο Extinktion. Der Erfindung lag nun die Überlegung zugrunde, daß die für UV-härtbare Systeme verwendeten Füllstoffe und Zusätze zwar im UV-Bereich nur schwach absorbieren dürfen — jedenfalls schwächer als der verwendete Fotoinitiator, um die Radikalbildung zu ermöglichen — jedoch im Bereich des sichtbaren

Lichtes nicht unbedingt auch eine geringe Extinktion

besitzen müssen, was mit anderen Worten bedeutet, daß sie nicht unbedingt auch »nicht deckend« sein müssen.

Es gelang nun, verschiedene für UV-härtbare

Systeme als Pigmente einsetzbare StO«e zu finden, die einerseits die Forderung nach schwacher Absorption bzi''. Brechungsindexgleichheit mit dem verwendeten Bindemittel im UV-Bereich (Christiansen-Effekt) und andererseits eine genügend starke Extinktion und/oder Reflexion im sichtbaren Bereich erfüllen bzw. aufweisen, daß der Lackfilm vom menschlichen Auge als lichtundurchlässig empfunden wird. Auf diesem Wege kann eine deckende Pigmentierung UV-härtbarer Systeme erreicht werden, ohne die Härtungszeiten wesentlich zu verlängern.

Bindemittel — wobei ungesättigte Polyesterharze in Betracht gezogen werden können — die mit einem oder mehreren den erwähnten Anforderungen entsprechenden Stoffen deckend pigmentiert werden, sind zur

UV-Härtung geeignet und liefern Überzüge und Beschichtungen.

Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit eine UV-härtbare Überzugsmasse auf der Basis

ungesättigter Polyesterharze, die Pigment und einen Photosensibilisator enthalten, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie als Pigment Metallpulver oder Pulver stabiler Metallverbindungen, insbesondere von Metallsulfiden, die im UV-Bereich schwächer als der Photosensibilisator absorbieren, aber im sichtbaren Bereich eine solche Extinktion und/oder Reflexion zeigen, daß sie deckend pigmentieren, enthalten.

Hinsichtlich des technischen Fortschrittes ist darauf hinzuweisen, daß gemäß der DE-OS 21 24 396 es bekannt ist, einen deckenden Aufstrich aus zwei Schichten aufzubauen, wobei die unterste deckende Schicht aus einem Material besteht, das aus einem Lösungsmittel aufgetragen wird und nach Abdampfen des Lösungsmittels eine fest haftende Schicht bildet, die durch UV-Bestrahlung nicht beeinflußt wird, während die eigentliche UV-härtbare Schicht transparent ist und nach Trocknen der Grundierschicht auf diese aufgetragen und durch UV-Bestrahlung gehärtet wird. Im Gegensatz dazu kann mit der erfindungsgemäßen Überzugsmasse «n einschichtiger deckender Farbauftrag hergestellt werden, der als solcher durch UV-Bestrahlung gehärtet werden kann.

War es somit bisher erforderlich, z. B. eine Spanplatte zunächst mit einem hochgefüllten, aber nicht deckend pigmentierten UV-härtbaren Polyesterspachtel zu grundieren und anschließend mit einem deckend pigmentierten wärmehärtenden Decklack überzulackieren, so ist es nun unter Verwendung der den erwähnten Anforderungen entsprechenden Pigmente möglich, diese beiden Arbeitsgänge in einem Arbeitsgang durchzuführen.

Derartige Pigmente gehören zu den Metallen oder Metallverbindungen, wie beispielsweise Aluminium, kolloidales Silber, Wolfram, Molybdän, Molybdän-Disulfid.

Die Pigmente werden in die Überzugsmittel mit den bekannten Dispergiergeräten, wie Mischern, Rührern, Kugelmühlen, Sandmühlen, Dissolvern, Walzenstühlen, eindispergiert Die einzusetzende Masse an Pigment hängt von der zu härtenden Schichtdicke ab. Um eine möglichst rasche und gute Härtung zu erreichen, setzt man zweckmäßigerweise nur soviel Pigment dem Überzugsmittel zu, daß bei der gewünschten Schichtdikke eine gerade ausreichende Deckfähigkeit erreicht wird.

Die folgenden Beispiele sollen die vorliegende Erfindung näher erläutern.

Beispiel 1

Ein lasierend gefülltes bzw. ungefülltes UV-härtbares Polyesterharz wurde mit 2% Aluminiumpaste mit einem Metallgehalt von 65% und einer durchschnittlichen Korngröße von 0,044 mm vermischt.

Bei einer Schichtstärke von 0,1 mm wurde nach einer UV-Bestrahlung von 25 see eine vollständige Durchhärtung des völlig gedeckt wirkenden Lackfilmes erreicht

Beispiel 2

Ein lasierend gefülltes bzw. ungefülltes UV-härtbares

Polyesterharz wurde mit 20% kolloidalem Silber, das

ίο einen Metallgehalt von 60% mit durchschnittlicher Korngröße zwischen 0,001 und 0,002 mm aufwies, vermischt

Bei einer Schichtstärke von 0,05 mm wurde nach einer UV-Bestrahlung von 25 see eine vollständige Durchhärtung des völlig gedeckt wirkenden Lackfilmes erreicht

Beispiel 3

Ein lasierend gefülltes bzw. ungefülltes Polyesterharz wurde mit 2% Wolfram-Pulver, das eine Korngröße zwischen 0,003 und 0,004 mm aufwies, vermischt

Bei einer Schichtstärke von 0,1 mm wurde nach einer UV-Bestrahlung von 30 see eine vollständige Durchhärtung des völlig gedeckt wirkenden Lackfilms erreicht

Beispiel 4

Ein lasierend gefülltes bzw. ungefülltes UV-härtbares Polyesterharz wurde nut 15% Molybdän-Pulver, das eine Korngröße zwischen 0,003 und 0,004 mm aufwies, vermischt

Bei einer Schichtstärke von 0,1 mm wurde nach einer UV-Bestrahlung von 30 see eine vollständige Durchhärtung des völlig gedeckt wirkenden Lackfilmes erreicht

Beispiel 5

Ein lasierend gefülltes bzw. ungefülltes UV-härtbares Polyesterharz wurde mit 1 bis 3% verschiedener Aluminium-Bronze-Pasten vermischt

Bei einer Schichtstärke von 0,1 mm wurde nach einer UV-Bestrahlung von 30 bis 40 see eine vollständige Durchhärtung des völlig gedeckt wirkenden Lackfilmes erreicht.

Beispiel 6

Ein lasierend gefülltes bzw. ungefülltes UV-härtbares Polyesterharz wurde mit 1% Molybdändisulfid vermischt

Bei einer Schichtstärke von 0,1 mm wurde nach einer UV-Bestrahlung von 30 bis 40 see eine völlige Durchhärtung des völlig gedeckt wirkenden Lackfilmes erreicht.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   UV-Härtbare Überzugsmasse auf der Basis ungesättigter Polyesterharze, die Pigment und einen Photosensibilisator enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Pigment Metallpulver oder Pulver stabiler Metallverbindungen, insbesondere von Metallsulfiden, die im UV-Bereich schwächer als der Photosensibilisator absorbieren, aber im sichtbaren Bereich eine solche Extinktion und/oder Reflexion zeigen, daß sie deckend pigmentieren, enthalten.