DE2420212A1 - PROCESS FOR THE PRODUCTION OF SELF-CROSSLINKING PAINT - Google Patents
PROCESS FOR THE PRODUCTION OF SELF-CROSSLINKING PAINTInfo
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- C09D157/00—Coating compositions based on unspecified polymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
- C09D157/06—Homopolymers or copolymers containing elements other than carbon and hydrogen
Description
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Dipl.-Ing. P. WIRTH ■ Dr. V. SCHMIED-KOWARZIK Dipl.-Ing. G. DANNENBERG · Dr. P. WEINHOLD · Dr. D. GUDELDipl.-Ing. P. WIRTH ■ Dr. V. SCHMIED-KOWARZIK Dipl.-Ing. G. DANNENBERG Dr. P. WEINHOLD Dr. D. GUDEL
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LONZA A.G.
Gampel/Wallis
(Geschäftsleitung: Basel)LONZA AG
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(Management: Basel)
Verfahren zur Herstellung selbstvernetzender Lacke, Process for the production of self-crosslinking paints ,
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung pigmentierter oder nichtpigmentierter, selbstvernetzender Lacke auf Basis einer wässrigen Dispersion.The invention relates to a method for producing pigmented ones or non-pigmented, self-crosslinking lacquers based on an aqueous dispersion.
Die bisher üblichen Metallüberzüge auf Basis eines trocknenden Öls, eines schnelltrocknenden Lackgrundstoffes mit natürlichen Harzen, einer Kombination von natürlichen und synthetischen Harzen oder eines mit einem Harnstoff-, Melamin- oder Phenolformaldehydharz modifizierten Alkydharzes, enthalten flüchtige organische Lösungsmittel, die häufig entflammbar sind und die während des Überzugsverfahrens schädliche Dämpfe entwickeln. Es drängen sich aus diesen Gründen besondere Maßnahmen zur Rückgewinnung der Lösungsmittel auf.The previously common metal coatings based on a drying Oil, a quick-drying paint base with natural resins, a combination of natural and synthetic Resins or an alkyd resin modified with a urea, melamine or phenol-formaldehyde resin volatile organic solvents which are often flammable and which are harmful during the coating process Develop fumes. For these reasons, special measures for recovering the solvents are necessary.
Andere vorgeschlagene Bindemittel für Überzüge enthalten ungesättigte Polymersysteme wie beispielsweise Butadien-Styrollatices, Diesem Polymertyp haften jedoch die bekannten Nachteile an, mit fortschreitender Oxydation spröde und verfärbbar zu werden.Other proposed binders for coatings contain unsaturated ones Polymer systems such as butadiene-styrene latices, however, this type of polymer has its known disadvantages to become brittle and discolored as the oxidation progresses.
Demgegenüber besteht seit langem Bedarf für Überzugszusammensetzungen, die aus wässrigen Medien aufgetragen werden können und demnach keine unerwünschten, entflammbaren oder toxischen Dämpfe entwickeln und allein durch Wärmeeinwirkung selbstvernetzend sind.In contrast, there has long been a need for coating compositions, which can be applied from aqueous media and therefore not undesirable, flammable or toxic Develop vapors and are self-crosslinking through the action of heat alone.
Bekannte wässrige Systeme sind in den US-Patentschriften 2 760 886, 2 918 391 und 3 033 811 beschrieben. Diese Überzugsmassen sind nicht zufriedenstellend, da sie dazu neigen, beimKnown aqueous systems are described in U.S. Patents 2,760,886, 2,918,391 and 3,033,811. These coating compounds are unsatisfactory as they tend to when
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Aufbringen vorzeitig anzutrocknen oder infolge von Blasenbildung, während der. Wärmebehandlung,, keine glatte Filmoberfläche zu bilden vermögen. ... . ........._Application to dry prematurely or as a result of blistering, during the. Heat treatment ,, not a smooth film surface able to form. ... ........._
Es sind auch wärmehärtbare Überzugszusammensetzungen in Form wässriger. Latices bekannt (DOS 2 21.1 169), die nach einem übliehen. Emulsionspolymerisationsverfahren hergestellt und deren Bindemittel aus zwei Komponenten aufgebaut sind, einerseits aus einem Additionscopplymer, bestehend aus einem aromatischen HonovinylHionomer, einem Ester der Acryl- oder Methacrylsäure, mindestens einem olefinisch, ungesättigten Monomer mit einer Amid- oder, Hydroxylgruppe und einem olefinisch ungesättigten Monomer mit einer .Carboxylgruppe und zum anderen aus einem wasserlöslichen Harnstoff-Formaldehydharz.There are also thermosetting coating compositions in the form more watery. Latices known (DOS 2 21.1 169), which were customary after a. Manufactured emulsion polymerization and their binders are composed of two components, on the one hand from an addition copolymer consisting of an aromatic HonovinylHionomer, an ester of acrylic or methacrylic acid, at least one olefinically unsaturated monomer with a Amide or, hydroxyl group and an olefinically unsaturated monomer with a .Carboxyl group and on the other hand from one water-soluble urea-formaldehyde resin.
Der Nachteil dieser Überzugszusammensetzungen liegt darin, daß. sie nicht selbstverne.tzend sind und damit durch den erheblichen Zusatz einer, zweiten Vernetzungskomponente eine Vielzahl von wichtigen Eigenschaf ten,. wd.e Pigmentverträglichkeit und Pigmentverteilung, Haftvermögen, Glanz, Wasser- und Lösungsmittelbeständigkeit, Thermo- und Witterungsstabilität, beeinträchtigt werden.The disadvantage of these coating compositions is that. they are not Selbstverne.tzend and thus a large number of important properties. wd.e pigment compatibility and pigment distribution, Adhesion, gloss, water and solvent resistance, thermal and weather stability, impaired will.
Ziel der Erfindung ist es, selbstvernetzende Lacke auf Basis einer wässrigen Dispersion herzustellen, deren Thermo- und Witterungsstabilität gut sind, deren chemische Resistenz hoch ist und die hochglänzende Überzüge, die sowohl hart als auch zäh sind, ergeben.The aim of the invention is to provide self-crosslinking paints based on to produce an aqueous dispersion with good thermal and weather stability and high chemical resistance and which give high-gloss coatings that are both hard and tough.
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Erfindungsgemäß wird dies dadurch, erreicht, daß das Bindemittel im wesentlichen ausAccording to the invention this is achieved in that the binder essentially from
a) 30 - 70 Gewichtsteilen eines Monomers oder eines Monomergemisches, wobei die theoretischen Glastemperaturen des Homopolymers unter 1O0G liegen,a) 30-70 parts by weight of a monomer or a monomer mixture, the theoretical glass transition temperatures of the homopolymer being below 1O 0 G,
b) JO - 70 Gewichtsteilen eines Monomers oder eines Monomergemisches, wobei die theoretischen Glastemperaturen des Homopolymers über 3O0C liegen,b) JO - 70 parts by weight of a monomer or a monomer mixture, the theoretical glass transition temperatures of the homopolymer being above 3O 0 C,
c) 0,5 - 5 Gewichtsteilen einer polymerisiertaren Säure oder deren Salz, .c) 0.5-5 parts by weight of a polymerized acid or their salt,.
el) 2 - 35 Gewichtsteilen eines reaktiven Monomers und e) 0,5 - 5 Gewichtsteilen eines Alkali- oder Ammoniumsalzes einer polymerisierbaren Sulfonsäurevei-bindungel) 2-35 parts by weight of a reactive monomer and e) 0.5-5 parts by weight of an alkali or ammonium salt a polymerizable sulfonic acid bond
besteht und die Polymerisation bei Temperaturen von 15 - 300C mit Hilfe eines Eedoxsystems, bestehend aus 0,005 - 0,5 %, bezogen auf die Monomere*, eines Alkali- oder Ammdniumpersulfats, 0,001 - O^ %, bezogen auf die Monomere*, Ascorbinsäure und 10 - 30 ppm eines Eisen-(II)-salzes, bezogen auf die Monomere*, bei einem Start-pH von 3 - 4· durchgeführt wird,wobei maximal 30 % der Monomere* zusammen mit der Hauptmenge des Persulfats vorgelegt und die restliche Menge des Monomers parallel mit dem-Eisen-(II)-salz und der Ascorbinsäure so zudosiert wird, daß eine vorgewählte konstante Polymerisationstemperatur (+ 10C) resultiert.and the polymerization at temperatures of 15 - 30 0 C with the help of an Eedox system, consisting of 0.005 - 0.5%, based on the monomers *, of an alkali or ammonium persulfate, 0.001 - O ^%, based on the monomers *, Ascorbic acid and 10-30 ppm of an iron (II) salt, based on the monomers *, is carried out at a starting pH of 3 - 4, with a maximum of 30 % of the monomers * initially introduced together with the main amount of the persulfate and the the remaining amount of the monomer is metered in in parallel with the iron (II) salt and the ascorbic acid in such a way that a preselected constant polymerization temperature (+ 1 0 C) results.
*d.h. die Gesamtmenge* aller anwesenden Monomeren* i.e. the total amount * of all monomers present
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Die zweckmäßig zur Anwendung kommende Temperatur liegt bei 20 - 23°C. Die Temperaturregelung erfolgt zweckmäßig automatisch, wobei das Zudosieren des Eisen-(II)-salzes und der Ascorbinsäure sowie der Monomere und die äußere Kühlung aufeinander abgestimmt werden,.um eine vorgewählte konstante Polymerisationstemperatur, die während der Polymerisation nur + 10C abweichen soll, aufrechtzuerhalten.The appropriate temperature to be used is 20-23 ° C. The temperature control is expediently automatic, the metering in of the iron (II) salt and the ascorbic acid as well as the monomers and the external cooling being coordinated with one another, in order to maintain a preselected constant polymerization temperature, which should only deviate by + 1 ° C. during the polymerization, maintain.
Vorzugsweise kommt als Persulfat Kaliumpersulfat zur Anwendung, obwohl a.uch natrium- und Ammoniump er sulfat verwendbar sind. Die bevorzugten Mengen liegen bei 0,05 - 0,2 %. Davon werden mindestens 50 % vorgelegt und der Rest während oder am Schluß der Reaktion zudosiert.Potassium persulfate is preferably used as the persulfate, although sodium and ammonium persulfate can also be used. The preferred amounts are 0.05-0.2 %. At least 50 % of this is initially charged and the remainder is metered in during or at the end of the reaction.
Ascorbinsäure wird vorzugsweise in Mengen-von 0,01 - 0,2 % zusammen mit Emulgatoren und dem Eisen-(II)-salz zugegeben. Als Eisen-(II)-salz wird vornehmlich Eisen-(II)-sulfat in . Mengen von 10 - 20 ppm eingesetzt. Daneben sind auch andere Eisenverbindungen und Komplexe verwendbar, die unter den gegebenen Bedingungen zum Freisetzen von Eisen-(II)-ionen befähigt sind. Solche sind Eisen-(III)-sulfat, Eisen-(II)-chlorid, Eisensalz der Aethylendiamintetraessigsäure oder Ferrocen.Ascorbic acid is preferably added in amounts of 0.01-0.2 % together with emulsifiers and the iron (II) salt. The iron (II) salt used is primarily iron (II) sulfate in. Amounts of 10-20 ppm are used. In addition, other iron compounds and complexes can also be used which, under the given conditions, are capable of releasing iron (II) ions. Such are iron (III) sulfate, iron (II) chloride, the iron salt of ethylenediaminetetraacetic acid or ferrocene.
Der Start-pH, der zwischen 3 "und 4, vorzugsweise bei 3?5 liegt, wird nötigenfalls mittels organischen Säuren, vorzugsweise mit polymerisierbaren Säuren, wie Acrylsäure, Methacrylsäure, Maleinsäure, Fumarsäure usw. eingestellt. Während der Polymerisation kann sich der pH-Wert ändern, ohne daß die PoIy-The starting pH, which is between 3 "and 4, preferably 3? 5, if necessary with organic acids, preferably with polymerizable acids such as acrylic acid, methacrylic acid, Maleic acid, fumaric acid, etc. set. During the polymerization, the pH can change without the poly-
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iaerisation beeinträchtigt wird.iaerization is impaired.
Für besondere Zwecke, beispielsweise um die Einbrenntemperatur herabzusetzen, können der Dispersion nach der Polymerisation 1 - 15 Gewichtsprozent, bezogen auf die Dispersion, wasserlösliches Melamin- oder Harnstoffharz zugesetzt werden.For special purposes, for example around the stoving temperature to reduce, the dispersion after the polymerization can be 1-15 percent by weight, based on the dispersion, water-soluble Melamine or urea resin can be added.
Als Monomere, deren Homopolymere eine theoretische Glastemperatur von unter 10 C haben, kommen z.B. Acrylsäureester mit 1-8 C-Atomen im Esterrest, wie Methylacrylat, Aethylacrylat, Aethylhexylacrylat, Methacrylsäureester mit 6-18 C-Atomen im Esterrest, wie Hexylmethylacrylat, Octylmethylacrylat, n-Decylmethacrylat, n-Tetradecylmethacrylat, Vinylester mit 3-20 C-Atomen im Säurerest, vorzugsweise solche mit verzweigter C-Kette wie z.B. Vinylpropionat, Vinylbutyrat, Vinylvalerat, Vinylcapronat, Vinylstearat, Vinylasobutyrat und Vinylversatat ^7 , Olefine, wie Aethylen, Butylen, Propylen, Butadien, Maleinsäure- und fumarsäureester mit mehr als bis zu 4-18 C-Atomen im Esterrest in Betracht. Vorzugsweise werden 40 Gewichtsteile dieser Monomere verwendet.Monomers whose homopolymers have a theoretical glass transition temperature of below 10 C include, for example, acrylic acid esters with 1-8 carbon atoms in the ester residue, such as methyl acrylate, ethyl acrylate, ethylhexyl acrylate, methacrylic acid esters with 6-18 carbon atoms in the ester residue, such as hexyl methyl acrylate, octyl methyl acrylate, n-decyl methacrylate, n-tetradecyl methacrylate, vinyl esters with 3-20 carbon atoms in the acid residue, preferably those with a branched carbon chain such as vinyl propionate, vinyl butyrate, vinyl valerate, vinyl caproate, vinyl stearate, vinyl asobutyrate and vinyl versatate ^ 7 , olefins such as ethylene, butylene , Propylene, butadiene, maleic acid and fumaric acid esters with more than up to 4-18 carbon atoms in the ester residue. Preferably 40 parts by weight of these monomers are used.
Als Monomere, deren Homopolymere eine theoretische Glastemperatur von über 3O0C, zweckmäßig von 30 - 150°C, aufweisen, kommen z.B. Methacrylsäureester mit 1-4 C-Atomen im Esterrest in !Frage, wie Methylmethacrylat, Aethylmethylacrylat, Propylmethacrylat, Butylmethacrylat, ferner Acrylnitril, Vinylchlorid, Vinylacetat, Chloressigsäurevinylester, Trifluor-As monomers whose homopolymers have a theoretical glass transition temperature of about 3O 0 C, suitably 30-150 have ° C, such as methacrylic come with 1-4 carbon atoms in the Esterrest in question, such as methyl methacrylate, Aethylmethylacrylat, propyl methacrylate, butyl methacrylate, further! Acrylonitrile, vinyl chloride, vinyl acetate, vinyl chloroacetate, trifluoro
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essigsäurevinylester, Benzoesäurevinylester, Styrol, «*.-Methylstyrol, Vinytoluol. Zweckmäßig kommen 40 - 60 Gewichtsteile dieser Monomere zur Anwendung.vinyl acetate, vinyl benzoate, styrene, «* .- methylstyrene, Vinytoluene. Expediently, 40-60 parts by weight of these monomers are used.
Die Glastemperaturen stellen ein herkömmliches Kriterium dar und sind von Flöry in "!Principles of Polymer Chemistry", S. 56 und 57? (1953)? Cornell University Press, beschrieben. Obgleich "man die tatsächliche Messung der Glasübergangstemperatur bevorzugt, kann man sie auch errechnen, wie von Fox in Bull. Am/Physics Soc. 1, 3, S. 125 (1956), beschrieben ist.The glass transition temperatures are a common criterion and are from Flöry in "! Principles of Polymer Chemistry", P. 56 and 57? (1953)? Cornell University Press. Although "you get the actual measurement of the glass transition temperature preferably, they can also be calculated as described by Fox in Bull. Am / Physics Soc. 1, 3, p. 125 (1956).
Als polymerisierbare Säuren oder'deren Salze kommen z.B. Acryl-, Methacryl-, Itakon- und Crctonsäuren sowie ungesättigte Dicarbonsäuren,-wie Malein- und Fumarsäure, deren Halbester mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen im Esterrest oder deren Anydride in Frage. Die bevorzugte Menge dieser Säuren liegt bei 2-4-Gewicht st eilen·.As polymerizable acids or their salts come e.g. Acrylic, methacrylic, itaconic and crctonic acids and unsaturated dicarboxylic acids, such as maleic and fumaric acid, their half-esters with 1 to 18 carbon atoms in the ester radical or their anhydrides in question. The preferred amount of these acids is 2-4 weight st rush ·.
Die reaktiven Monomere,-die in bevorzugten Mengen von 10 Gewichtsteilen verwendet werden, sind z.B. Monomere mit funktionellen Hydroxylgruppen, wie Glycolmonoacrylat und -monomethacrylat, Hydroxymäleinsäureester, Butandiol-1,5-monoac'rylat und -monomethäcrylat, Butandiol-1,4—mono acryl at und -monomethacrylat, Monopolypropylenglycolacrylat und -methycrylat, y-Chlorhydroxyester ungesättigter Säuren, wie 3-(1-Chlor-2-hydroxy)~propylacrylat, 3-(1-Chlor-2-hydroxypropyl) -isopropylmaeinat; Monomere mit funktionellen Amidgruppen, wie Acrylamid, Maleinsäuremonoureid, mit methylolisierten Amid-The reactive monomers, -the preferred amounts of 10 parts by weight are used, for example, monomers with functional hydroxyl groups, such as glycol monoacrylate and monomethacrylate, Hydroxymaleic acid ester, butanediol-1,5-monoacrylate and -monomethacrylate, butanediol-1,4-mono acrylate and monomethacrylate, Monopolypropylene glycol acrylate and methacrylate, γ-chlorohydroxy esters of unsaturated acids, such as 3- (1-chloro-2-hydroxy) ~ propyl acrylate, 3- (1-chloro-2-hydroxypropyl) isopropyl methylate; Monomers with functional amide groups, such as Acrylamide, maleic acid monoureide, with methylolized amide
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gruppen, wie IT-Methy3.olmethacrylaBiid oder deren verkappte Methylolderivate, wie n-Butoxymethylenacrylamid; Monomere mit funktionellen Allylgruppierungen, wie Methacrylsäureallylester, Maleinsäurediallylester; Monomere mit funktioneilen Aziridinylgruppierungen, wie 2(l-Aziridinyl)äthylmethacrylat.groups like IT-Methy3.olmethacrylaBiid or their disguised Methylol derivatives such as n-butoxymethylene acrylamide; Monomers with functional allyl groups, such as allyl methacrylate, Diallyl maleate; Monomers with functional aziridinyl groups, like 2 (l-aziridinyl) ethyl methacrylate.
Als Alkali- oder Ammoniumsalze von polymerisierbaren Sulfonsäureverbindungen sind z.B. solche der Methallylsulfonsäure, Yinylsulfonsäure, sulfonierten Allylestern, z.B. sulfonierte Maleinsäure- und !Fumarsäureester sowie Sulfobetaine zu verstehen. Bevorzugt werden 1-3 Gewichtsteile eingesetzt.As alkali or ammonium salts of polymerizable sulfonic acid compounds are, for example, those of methallyl sulfonic acid, yinyl sulfonic acid, sulfonated allyl esters, e.g. sulfonated To understand maleic and! Fumaric acid esters and sulfobetaines. 1-3 parts by weight are preferably used.
Als Emulgatoren können die an sich bekannten anionischen Netzmittel zweckmäßig in Mengen von 0,05 - 3 %·> bezogen auf die Monomere, eingesetzt werden. Geeignete anionische Emulgatoren sind Alkylsulfate, Sulfate von Alkyl- und Alkylarylpolyäthoxyalkanolen, Alkylsulfonate, Alkylarylsulfonate3 sowie Ester der SuIfobernsteinsäure mit Alkanolen.The anionic wetting agents known per se can expediently be used as emulsifiers in amounts of 0.05-3 %, based on the monomers. Suitable anionic emulsifiers are alkyl sulfates, sulfates of alkyl and alkylaryl polyethoxyalkanols, alkyl sulfonates, alkylarylsulfonates 3 and esters of sulfosuccinic acid with alkanols.
Die Viskosität dieser als Bindemittel für Überzüge verwendeten Latices läßt sich nachträglich mit verschiedenen Verdickungsmitteln einstellen. Hierfür brauchbar sind Kolloide, wie beispielsweise Polyvinylalkohol und wasserlösliche Modifikationen davon; wasserlösliche Cellulosederivate, wie Hydroxyäthyl-, Hydropropyl-, Methyl-, Äthyl-, Carboxymethylcellulose; wasserlösliche Polysaccharide und Derivate davon; Polyacrylsäure und wasserlösliche Derivate derselben.The viscosity of these latices, which are used as binders for coatings, can be subsequently adjusted with various thickeners to adjust. Colloids such as polyvinyl alcohol and water-soluble modifications can be used for this purpose of that; water-soluble cellulose derivatives, such as hydroxyethyl, Hydropropyl, methyl, ethyl, carboxymethyl cellulose; water-soluble polysaccharides and derivatives thereof; Polyacrylic acid and water-soluble derivatives thereof.
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Die nach der Polymerisation anfällenden Dispersionen werden mit einem wasserlöslichen tertiären Amin, wie "beispielsweise Triäthylamin, Dimethy1aminoäthanol, Triethanolamin auf einen pH von zwischen 5 und 9> zweckmäßig pH 6, eingestellt und zur Verbesserung der Pigmentverträglichkeit und Lagerungsstabilität durch ca. 10-minütiges Erhitzen auf 50 - 600C gealtert.The dispersions obtained after the polymerization are adjusted to a pH of between 5 and 9 with a water-soluble tertiary amine such as, for example, triethylamine, dimethy1aminoethanol, triethanolamine, and then heated for about 10 minutes to improve pigment compatibility and storage stability Aged 50 - 60 0 C.
Die nach dem Verfahren der Erfindung herstellbaren Produkte können ohne weiteren nötigen Zusatz von Dispergierhilfsmitteln pigmentiert werden. Wenn Pigmente verwendet werden, kann das Verhältnis von Pigmenten zu den Feststoffen des Übe3?zuges in einem weiten Bereich variiert werden, je nach dem eingesetzten Pigment und der speziellen Anwendungsart. So kann, das Verhältnis Pigment zu Feststoffen des "Überzugs von 1:20 bis 20:1 betragen. Die klaren Überzüge sind besonders wertvoll als Decküberzüge, die verwendet werden, um dekorative Unterüberzüge ohne Beeinträchtigung des dekorativen Effektes zu schützen. Da die Überzüge gemäß der Erfindung völlig klar und durchsichtig und sowohl hart als auch zäh sind, hohen Glanz, ausgezeichnete Widerstandsfähigkeit gegen Lösungsmittel und Wasser und hohe Haftfähigkeit an einer Vielzahl von Oberflächen besitzen, eignen sie sich hervorragend als overprint finishes.The products which can be prepared by the process of the invention can be used without the need for any further addition of dispersing aids be pigmented. If pigments are used, the ratio of pigments to solids of the excess in can be varied over a wide range, depending on the one used Pigment and the special application. So can that Ratio of pigment to solids of the "coating from 1:20 to 20: 1. The clear coats are particularly valuable as top coats that are used to make decorative undercoats to protect without impairing the decorative effect. Since the coatings according to the invention are completely clear and are clear and both hard and tough, high gloss, excellent solvent resistance and water and high adhesiveness to a variety of surfaces they are ideal as overprint finishes.
Die selbstvernetzenden Lacke gemäß der Erfindung können aufThe self-crosslinking paints according to the invention can on
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eine Vielzahl von Substraten aufgebracht werden, mit der einzigen Einschränkung, dass das Substrat dem Härtungsprozess zu widerstehen vermag, der für die Herstellung der Ueberzüge wesentlich ist. Metalle sind besonders geeignet. So sind Eisen, Stahl, chromplattierter Stahl, zinnplattierter Stahl, Aluminium, Kupfer, Bronze oder Messing in Blech- oder aufgerollter Form ausgezeichnete Substrate für die erfindungs-•gemässen Ueberzugszusammensetzungen. Keramische Oberflächen und in einigen Fällen Holzoberflächen sind als Substrate ebenfalls geeignet.A variety of substrates can be applied, with the only restriction that the substrate undergoes the curing process able to withstand, which is essential for the production of the coatings. Metals are particularly suitable. So are iron, steel, chrome plated steel, tin plated Steel, aluminum, copper, bronze or brass in sheet metal or rolled-up form are excellent substrates for the • according to the invention Coating compositions. Ceramic surfaces and in some cases wood surfaces are used as substrates also suitable.
Für die Lacke gemäss der Erfindung kann eine Vielzahl von Pigmenten verwendet werden. Typische geeignete Pigmente sind Titandioxid, Eisenoxid, Chromoxid, Cadmiumoxid, Leichtspat, Calciumsilikat, Quarzmehl, Talcum, Russ, Calciumcarbonat,For the paints according to the invention, a variety of Pigments are used. Typical suitable pigments are titanium dioxide, iron oxide, chromium oxide, cadmium oxide, light spar, Calcium silicate, quartz flour, talc, soot, calcium carbonate,
(R)(R)
Baryte und organische Pigmente,wie PrintasolfarbenBarytes and organic pigments, such as printasol paints
Die Ueberzugszusammensetzungen können mit geeigneten Vorrichtungen aufgebracht werden, z.B. mit Spritzpistolen, Bürsten oder Walzen oder durch Eintauchen und überraschenderweise durch direktes Aufwalzen, d.h. eine einzige Walze bringt den Ueberzug auf das Substrat auf, wobei sie in einem Bad der Ueberzugszusammensetzung rotiert. Die aufgetragene Schicht kann in jedem Fall durch direkte Wärmeeinwirkung zu einem glatten Film gehärtet werden.The coating compositions can be used with suitable devices be applied, e.g. with spray guns, brushes or rollers or by immersion and surprisingly by direct rolling, i.e. a single roller applies the coating to the substrate, in which case it is in a bath Coating composition rotates. The applied layer can in any case by direct exposure to heat to one smooth film to be hardened.
Die resultierenden Lacke zeichnen sich durch hohen Glanz, gute chemische Resistenz, besondere Zähigkeit und Härte sowie durch vorzügliche Pigmentverträglichkeit und PigmentverteilungThe resulting paints are characterized by high gloss, good chemical resistance, special toughness and hardness as well due to excellent pigment compatibility and pigment distribution
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aus. Diese guten Eigenschaften kommen dadurch zustande, dass nach dem Verfahren der Erfindung sehr feinteilige Dispersionen, sogenannte Hydrosole, erzielt werden.the end. These good properties come about because very finely divided dispersions according to the process of the invention, so-called hydrosols, can be achieved.
In einem Rührautoklaven mit Heiz- und Kühleinrichtung sowie Zudosierungsmöglichkeiten wird zunächst ein Teil der wässrigen Phase, in der sich Emulgatoren und das Persulfat gelöst befinden, vorgelegt. Nach -Spülen mit Stickstoff wird eine bestimmte Menge des Monomergemisches voremulgiert, die erwünschte Temperatur (20 - 23°C) eingestellt und die Polymerisation durch Zudosierung einer wässrigen Lösung von Ascorbinsäure und Eisen-(TI)-salz gestartet. Es wird dabei ein plötzlicher Temperaturanstieg von 1 - 2°C beobachtet, worauf die Dosiergeschwindigkeit des Reduktionsmittels gedrosselt wird. Gleichzeitig kann der Zulauf der restlichen Monomere unter Ausnutzung der Kühlkapazität des Reaktionsgefässes auf die Dosiergeschwindigkeit des Reduktionsmittels abgestimmt werden, in der Art, dass die vorgewählte konstante Polymerisationstemper a tür (+ 1°C) aufrechterhalten wird.In a stirred autoclave with heating and cooling equipment as well Dosing options are initially a part of the aqueous Phase in which the emulsifiers and the persulfate are dissolved, submitted. After flushing with nitrogen, a certain amount of the monomer mixture, the desired amount, is pre-emulsified Temperature (20-23 ° C) set and the polymerization by metering in an aqueous solution of ascorbic acid and Iron (TI) salt started. A sudden increase in temperature of 1 - 2 ° C is observed, followed by the dosing speed the reducing agent is throttled. At the same time, the feed of the remaining monomers can be utilized the cooling capacity of the reaction vessel on the dosing speed of the reducing agent can be adjusted in such a way that the preselected constant polymerization temperature a door (+ 1 ° C) is maintained.
Polymerisierbare Komponenten, die nicht monomerlöslich sind, beispielsweise gewisse Säuren, reaktive Monomere oder Emulgatoren, werden in wässriger Lösung, parallel zum restlichen Monomergemi sch, zudosiert. Polyrnerisierbare Säuren können vor Zugabe mit einem wasserlöslichen tertiären Amin teilweise neutralisiert werden.Polymerizable components that are not monomer-soluble, For example, certain acids, reactive monomers or emulsifiers, are in aqueous solution, parallel to the rest Monomergemi sch, metered in. Polymerizable acids can partially before addition with a water-soluble tertiary amine be neutralized.
Wird die Einführung der reaktiven Methylolgruppierung in situWill introduce the reactive methylol group in situ
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vorgenommen, so legt man die dazu benötigte Menge an Formaldehyd, zusammen mit der wässrigen Phase, vor und dosiert das in Frage kommende monomere Amid je nach Gebrauch.carried out, the amount of formaldehyde required for this is placed in front of and dosed together with the aqueous phase eligible monomeric amide depending on use.
Nach diesem allgemeinen Verfahren wurde in einem 2-Liter-Rühr-Following this general procedure, a 2-liter stirring
autoklaven der folgende Ansatz polymerisiert:autoclave polymerizes the following approach:
1. Vorlage1st template
entionisiertes Wasser 410 g Fenopon 00-436^ (50%ig) 5 gdeionized water 410 g Fenopon 00-436 ^ (50%) 5 g
Methallylsulfonat (Natriumsalz) 1 gMethallyl sulfonate (sodium salt) 1 g
Kaliumpersulfat (KPS) 0,8 gPotassium Persulfate (KPS) 0.8 g
2. Dosierung2. Dosage
2.1. wässrige Phase2.1. aqueous phase
entionisiertes Wasser - 100 gdeionized water - 100 g
Acrylsäure (mit Triäthyle.min auf pH eingestellt)Acrylic acid (with triethyle.min to pH set)
N-Methylolacrylamid MethallylsulfonatN-methylolacrylamide methallyl sulfonate
2.2. monomere Phase2.2. monomeric phase
Aethylacrylat )Ethyl acrylate)
_. , » davon 20 g zum Start_. , »Of which 20 g at the start
2.3. Aktivatorlösung entionisiertes Wasser Ascorbinsäure Eisen-(II)-sulfat (Fe SO4 · 7K^O) 0,05 M2.3. Activator solution deionized water ascorbic acid iron (II) sulfate (Fe SO4 · 7K ^ O) 0.05 M
wässrige Lösung 0,5 gaqueous solution 0.5 g
Fenopon CQ-436 w Fenopon CQ-436 w
Polymerisationstemperatur 27°CPolymerization temperature 27 ° C
Reaktionsdauer (=Zulaufdauer der Monomere) 4 Std. pH mit Triäthylamin auf 6 eingestelltReaction time (= feed time of the monomers) 4 hours. pH adjusted to 6 with triethylamine
Entsprechend Beispiel 1) wurde eine Reihe von weiteren Versuchen durchgeführt, wobei Zusammensetzung und Reaktions-According to Example 1), a number of further experiments were carried out, with the composition and reaction
509838/0938509838/0938
NACHGEREICHT I WILL FOLLOW
bedingungen gemäss Tabelle IA variieren.conditions according to Table IA vary.
In Tabelle IB sind die Eigenschaften der erhaltenen Dispersion aufgeführt. Der Umsatz beträgt in jedem Fall über 99,5%. Die Feststoffgehalte liegen zwischen 35 und 40%. Tabelle 2 zeigt die lacktechnischen Eigenschaften der pigmentierten eingebrannten Filme.In Table IB are the properties of the dispersion obtained listed. The conversion is in any case over 99.5%. The solids contents are between 35 and 40%. Table 2 shows the coating properties of the pigmented stoved films.
Dieser Versuch wurde in einem 5-Liter-Rührautoklaven ausgeführt und dabei die 5fache Menge des Ansatzes in Beispiel 1a) polymerisiert. Die verwendete Initiatormenge konnte ca. auf die Hälfte vermindert werden.This experiment was carried out in a 5 liter stirred autoclave and at the same time 5 times the amount of the batch in example 1a) polymerized. The amount of initiator used could be approx can be reduced by half.
Gegenüber Beispiel 1a)wurde das Verhältnis von Styrol zu Aethylacrylat erhöht und ein zusätzlicher Emulgator in der Vorlage mitverwendet.Compared to Example 1a), the ratio of styrene to Ethyl acrylate increased and an additional emulsifier is used in the template.
Das 'vorgelegte Formaldehyd wurde in situ im Acrylamid und Maleinsäuremonoureid eingebaut. Der dosierte Anteil Methallylsulfonat wurde erhöht.The 'submitted formaldehyde was in situ in the acrylamide and Maleic acid monoureide incorporated. The dosed portion of methallyl sulfonate has been raised.
Das Emulgatorgemisch entsprach dem Beispiel 3). Gegenüber Beispiel 1a)wurde Polypropylenglycolmonoacrylat als zusätzliche Vernetzungskomponente eingesetzt und die Formaldehydanlagerung 'an Acrylamid wie in Beispiel 4) vorgenommen. Der dosierte Anteil Methallylsulfonat entsprach demjenigen in Beispiel 4).The emulsifier mixture corresponded to Example 3). Opposite to Example 1a), polypropylene glycol monoacrylate was used as an additional crosslinking component and the formaldehyde addition 'Made on acrylamide as in Example 4). The proportion of methallyl sulfonate dosed corresponded to that in Example 4).
509838/0938509838/0938
NACHGSRElCi-ITFOLLOW-UP IT
- 14- -- 14- -
Tabelle t (Beispiele 1&- 5) Table t (Examples 1 & - 5)
0,05 M wässrige Lösung JIron (II) sulfate (Fe 50, · 7H Π) "]
0.05 M aqueous solution J
bez.)Monomer residue ζ% on disp.
related)
509838/0938509838/0938
NACHGERKINACHGERKI
- 15 -- 15 -
Die nach Beispiel 1a- 5 hergestellten Dispersionen wurden mit Titandioxid (Rutil) im Verhältnis 1:1, "bezogen auf den Peststoffgehalt der Dispersion, in der Kugelmühle vermählen.The dispersions prepared according to Example 1a were 5 with titanium dioxide (rutile) in the ratio 1: 1, "based on the Peststoffgehalt the dispersion is ground in the ball mill.
Die mit einer 80. ai Spindel auf chromatiertem Aluminium (0,6 mm dick) aufgetragenen Filme des hergestellten pigmentierten Einbrennlackes wurden 2 Min. bei 180° - 260°C eingebrannt. Man erhielt blasenfreie weiße hochglänzende Lackierungen mit hervorragendem Verlauf und sehr guten lacktechnischen Eigenschaften.The films of the pigmented stoving enamel produced were applied to chromated aluminum (0.6 mm thick) with an 80th ai spindle and were stoved at 180-260 ° C. for 2 minutes. Bubble-free, white, high-gloss coatings with excellent flow and very good coating properties were obtained.
509838/0938509838/0938
brenn-
temp.
0CA-
burning
temp.
0 C
dicke
μlayer
thickness
μ
härte
nach
Koenig
Sek.Pendulum
hardness
after
King
Sec.
% shine
%
schnittGrid
cut
BendT
Bend
1 Min. Glacial acetic acid
1 min.
3 Min.acetone
3 min.
240
200
180260
240
200
180
20-21
20-22
20-2321-23
20-21
20-22
20-23
149
135
128160
149
135
128
89
88
9088
89
88
90
1
1
1 0
1
1
1
3
3
5 6th
3
3
5
gut
befriedigend
befriedigendWell
Well
satisfactory
satisfactory
mit 5%, bez.
auf Dispersion
Melaminharzzu-
satzExample 2
with 5%, re .
on dispersion
Melamine resin additive
sentence
gut
befriedigend
befriedigendWell
Well
satisfactory
satisfactory
sehr gutgood up
very good
sehr gutgood up
very good
sohr gutgood up
so good
sehr gutgood up
very good
Φ 4Φ 4
(D(D
H· (D 4 etH (D 4 et
(D(D
Φ Η·Φ Η ·
cwcw
S·S
et Φet Φ
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