DE2421460A1 - Ueberzugsmittel - Google Patents

Description

Überzugsmittel

Gegenstand der Erfindung sind Überzugsmittel bestehend aus

1. einem ungesättigten Polyester

2« einem mit 1. mischpolymerisierbaren Vinylmonomeren

3. einem Aktivatorsystem

4. üblichen Hilfs- und Zusatzstoffen

welche mittels Infrarotstrahlen von einer Wellenlänge von 1 bis 5 Jim ausgehärtet werden.

Es ist bekannt, ungesättigte Polyesterharze in Überzugsmitteln nach Zusatz geeigneter Initiatoren, Beschleuniger und anderer Zusatzstoffe bei Raumtemperatur zum Härten und Beschichten von Holz, Glas sowie Steinplatten eingesetzt werden können. Die Polyestermassen können ferner nach Zusatz von Füllstoffen als Spachtelmassen verwendet werden. Eine wesentliche Verkürzung der Härtungszeiten bis zur Stapel- und Schleiffähigkeit der beschichteten Flächen wird durch die Verwendung von UV-Strahlen und durch den Zusatz geeigneter UV-Sensibilisatoren möglich. Mittels UV-Strahlen können insbesondere Klarlacke oder lasierend gefärbte Lacke gehärtet werden.

Die mit UV-Strahlen gehärteten ungesättigten Polyesterharze zeigen allerdings den Nachteil, daß hellfarbig pigmentierte Lacke vergilben können, wofür die Anwesenheit des UV-Sensibilisators verantwortlich gemacht wird. Ein weiterer Nachteil

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ist, daß füllstoffhaltige Spachtelmassen, besonders mit größeren Schichtdicken als 100 um, unvollständig aushärten, so daß beim Gebrauch Mangel wie Rißbildung oder Ablöseerscheinungen auftreten. -

Aus der deutschen Patentschrift 1 054 620 ist bekannt, lösungsmittelfreie, lufttrocknende Lacke durch Veresterung von ausschließlich äthergruppenhaltigen Alkoholen, die 2 bis 7 Äthersauerstoffatome enthalten, mit cL,ß-ungesättigten Dicarbonsäuren herzustellen. Diese trocknen aber beispielsgemäß nur langsam in ca. 12h. Aus den deutschen Patentschriften 1 020 428 und 1 130 101 geht hervor, daß die Trocknung von äthergruppenhaltigen Polyestern durch Anwendung von Wärme abgekürzt werden kann. Die Übertragung dieser Ergebnisse auf die Härtung mit Infrarotstrahlen mit einer bestimmten Wellenlänge von 1 bis 5 pm führt jedoch zu unbefriedigender Durchhärtung und damit schlechter Lösungsmittelbeständigkeit. Hierdurch wird gezeigt, daß bei der Härtung von Ätherglykole enthaltenden Polyestern mit Infrarotstrahlen bestimmter Wellenlänge andere Härtungsmechanismen vorliegen als bei Wärmeeinwirkung.

Es ist außerdem bekannt, daß diese Nachteile mittels der Härtung durch Infrarotstrahlen vermieden werden können. Diese Art der Härtung ist besonders für Klarlacke, pigmentierte Lacke und hochgefüllte Spachtelmassen geeignet. Die Trocknungszeiten sind aber - wie der DT-OS 2 029 657 entnommen werden kann — langer als bei der UV-Härtung.

Diese längeren Bestrahlungszeiten verursachen in unerwünschtem Maße eine Erwärmung des Untergrundes. Dies führt zur Bildung von Spannungsrissen. Es zeigt sich, daß bei Verwendung herkömmlicher Polyester" die Bestrahlungszeiten nicht verkürzt werden können. Die Lackfilme härten dann gar nicht oder nur

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unvollständig aus. Dies hat zur Folge, daß die Filme bei Behandlung mit Xylol anquellen oder sogar aufgelöst werden.

Aufgabe der Erfindung war es, für Überzüge geeignete Polyester zu finden, welche mit Infrarotstrahlen ausgehärtet werden können, und wobei die oben aufgeführten Nachteile des Standes der Technik vermieden werden.

Diese Aufgabe wurde dadurch gelöst, daß die Diolkomponente des ungesättigten Polyesters zu 5 bis 75 Molprozent aus einein gerad- oder verzweigtkettigen aliphatischen Polyalkylenglykol mit 2 bis 3 C-Atomen im Alkylrest und mit 1 bis 7 Äthersauerstoff atomen besteht. Vorzugsweise werden solche Polyalkylenglykole eingesetzt, die 1 bis 3 Äthersauerstoffatome enthalten.

Es zeigte sich, daß der Einbau der erfindungsgemäßen Polyalkylen glykole der Arte und Menge nach alle Schwierigkeiten des Standes der Technik beseitigt. Als Polyalkylenglykole kommen beispielsweise 3-0xa-pentandiol-1,5» 3» 6-Dioxa-octandiol-i,8, 3, 6,9-Trioxa-undecandiol-i,11, 1,S-Dimethyl^-oxa-pentandiol-1»5» 4-Oxa-heptandiol-i,7■infrage. Bevorzugt eingesetzt werden 3-0xa-peⁱrfcandiol-1, 5» 3» 6-Dioxa-octandiol-i , 8 und 1,5-Dimethyl-3-oxa-pentandiol-1,5.

Der Anteil der Ätherglykole in der Diolkomponente richtet sich nach der Anzahl der Äthersauerstoffatome im Molekül: Polyalkylenglykole mit einem Äther-Atom werden zu 20 bis 70 Mol-$, solche mit 2 Äthersauerstoffatomen werden zu 10 bis 40 Mol-$ und solche mit 3 ^und mehr Äthersauerstoffatomen werden zu 5 bis -# in der Diolkomponente eingesetzt.

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Neben den erfindungsgemäßen Diolen eignen sich zusätzlich die nachfolgend aufgeführten äthergruppenfreien Diole für die
Polyesterherstellung:

Äthylenglykol-(1.2), Propandiol-(1.3), Butandiol-(1.k) oder Hexandiol-(1.6)als unverzweigtkettige Diole; Propandiol-(1.2), Butandiol-(1.2) oder Butandiol-(1.3), ferner Neopentylglykol als verzweigtkettige Diole" geeignet ist ferner Tricyclodecandimethanol.

In der Säurekomponente werden üblicherweise Fumarsäure, Maleinsäure oder Maleinsäureanhydrid, ferner auch Itaconsäure oder Citraconsäure verwendet. Bis zu 50 $ der G£,ß-ungesättigten Dicarbonsäuren können durch gesättigte Dicarbonsäure, wie vor allem o-Phthalsäure oder e-Phthalsäureanhydrid, ferner Isophthalsäure, Bernstein- und Adipinsäure, Tetrachlor- oder
Tetrabromphthaisäure oder Hexachloroendomethylentetrahydrophthalsäure oder deren Anhydride ersetzt werden.

Als ungesättigte, mischpolymerisationsfähige Vinylmonomere
eignen sich Styrol, substituierte Styrole, sowie tert.-Butylstyrol oder CX,- Methyl styrol; ebenfalls auch Mischungen der letzteren mit Styrol. Andere äthylenisch ungesättigte
Monomere, die in Kombination mit Styrol in Mengen von weniger als 50 Gewichtsprozent, bezogen auf Styrol verwendet werden können, sind niedere (C₁-C.)-Alkylester von Acrylsäure oder Methacrylsäure sowie halogenierte Styrole wie Chlorstyrol,
Dichlorstyrol, ferner auch Diallylphthalat.

Die Herstellung der ungesättigten Polyester erfolgt bei
Temperaturen von I50 bis etwa 250 C durch übliche Azeotrop- oder Schmelzkondensation der Komponenten. Im allgemeinen
werden die Diole in einem etwa 2 bis 10 prozentigen molaren Überschuß gegenüber den Dicarbonsäuren eingesetzt. Das Molverhältnis Diole und Dicarbonsäuren ist jedoch nicht kritisch.

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Die Säurezahlen der ungesättigten Polyester liegt im allgemeinen zwischen 10 und 70» vorzugsweise bei 20 bis 50, insbesondere bei 25 bis 40. Dementsprechend liegt das Molekulargewicht, das nicht kritisch für die Erfindung ist, zwischen 5500 und 800, vorzugsweise zwischen 3000 und 1000, insbesondere bei 25OO und I5OO.

Zur Durchhärtung der Überzugsmittel können Radikale bildende Katalysatoren wie Diacylperoxide, z.B. Dibenzoylperoxid, Dilaurylperoxid, Perester wie tert.-Butylperbenzoat, Hydroperoxide wie Cumyl- oder tert.-Buty!hydroperoxid, Ketonperoxide wie Methyläthylketon oder Cyclohexanonperoxide verwendet werden. Besonders geeignet sind Peroxydicarbonate, vor allem solche mit 3 bis 6 C-Atomen im Alkylrest, wie z.B. Diisopropylperoxydicarbonat, Di-tert.-Butylperoxydicarbonat oder Dicyclohexylperoxydicarbonat. Letztere werden in Mengen von 0.1 bis 3 Gewichtsprozent eingesetzt. Ebenso ist der Zusatz von Härtungsbeschleunigern wie tertiären, aromatischen Aminen oder Kobaltsalzen möglich.

Die Überzugsmittel können ferner übliche Polymerisationsinhibitoren, beispielsweise Hydrochinon, tert.-Butylcatechol, Benzochinon, Di-tert.-butylbenzochinon und dergleichen, im allgemeinen etwa 0.001 bis etwa 0.1 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamtmischung, enthalten.

Weitere Hilfs- und Zusatzstoffe können Füllstoffe, Pigmente, Paraffin, Thixotropiermittel und/oder Lichstabilisatoren sein.

Die erfindungsgeraäßen Überzugsmittel zeichnen sich durch eine Reihe von guten Eigenschaften aus: Neben guten Allgemeineigenschaften wird bei der IR-Härtung in kurzer Zeit eine schnelle Trocknung und gute Durchhärtung der Überzüge erreicht,

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Die Trocknungszeit hängt dabei wesentlich von der eingesetzten Menge an erfindungsgemäßem Polyalkylenglykol ab.

Bei der Härtung hängen die Trocknungszeiten vom Anteil des erfindungsgemäßen Polyalkylenglykol im Polyester ab: Bei Verwendung von 0.5 Gewichtsprozent Peroxid, bezogen auf die Polyesterformmasse, können bei einem Polyalkylenglykolanteil von 5 Mol-$ an Trocknungszeiten von ca. 3 Minuten, bei einem Anteil von ca. 6o Μοί-^έ sogar Trocknungszeiten von weniger als 1 Minute erzielt werden.

Wie die Ausführungen zeigen, können die erfindungsgemäßen Polyestermassen mit Hilfe von IR-Strahlen einfach und schnell verarbeitet werden. Die Durchhärtung ist so gut,"daß erfindungsgemäß hergestellt Überzüge bei einer Lagerung in Xylol kaum beeinträchtigt werden. Demgegenüber werden entsprechend hergestelle Überzüge, deren Polyester lediglich äthergruppenfrexen Diol enthalten, nach einer Behandlung mit Xylol vollständig aufgelöst.

Beispiele

Ein Polyesterharz - bestehend aus 6j Gewichtsprozent ungesättigtem Polyester und 33 Gewichtsprozent Styrol - wurde auf Glasplatten (17 cm χ 7.5 cm) mit einem Filmaufziehgerät in einer Schichtdicke von 100 μ aufgebracht, eine Stunde bei Raumtemperatur vorgetrocknet und anschließend mit einem IR-Strahler Typ H 8 der Firma Heraeus gehärtet. Der Abstand zwischen Strahler und Lackfilm war 45

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Jeder Versuchsansatz enthält O.5 Gewichtsprozent Isopropylperoxydicarbonat und 1 Gewichtsprozent einer Kobaltoctoat-Lösung, deren Kobaltgehalt 1 °/o beträgt. Die Bestrahlungszeit (= Härtungszeit) beträgt 5 Minuten.

Die Prüfwerte in den Tabellen geben die Pendelhärte in Sekunden nach DIN 53 157 an. Hierbei bedeutet der ¥ert v), daß die Probe direkt nach der Härtung gemessen wird, während der ¥ert n) die Pendelhärte angibt, nachdem die gehärtete Probe 15 Minuten in ein Xylolbad getaucht und anschließend eine Stunde lang bei Raumtemperatur getrocknet worden war.

Die mit Buchstaben gekennzeichneten Versuche dienen zum Vergleich.

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Tabelle

cn CD co co

CD

CD CD CD

Versuch	Nr.	Fumarsäure [MoI-^	Phthalsäure anhydrid Dioi-^a	Propandiol [Μο1-9έ]	P ο Iy al] Art	cylenglykol VIenge ["Mol-jy	Pendelhärte [se	(din 57157) kj η
	1	1.5	1.0	2.25	Diglykol	0.25	210	76
τ	2	1.5	1 .0	1.875	Il	0.625	190	185
	3	1.5	1.0	1.25	(I	1 .25	136	130
	4	1.5	1.0	0.625	Il	1.875	180	96
II	1	1.5	1 .0	2.25	Triglykol	0.25	I8*f	1 64
	2	1.5	1 .0	1.875	Il	0.625	150	λ h6
III	1 2	1.5 1.5	1.0 1 .0	1.875 1.25	Dipropan- diol It	0.625 1 .25	210 180	65 155
A	1 2	1.5 1.5	1.0 1.0	2.25 1.875	Äthoxyl. Bis-phenolA Il	0.25 0.625	210 207	12 8
	3	1.5	1.0	1.25	Il	1.25	207	10
	1	1.5	1.0	2.25	Butandi-	0.25	215	18
B	2	1.5	1.0	1.875	ol-(i.4) Il	0.625	200	15
	3	1.5	1.0	1.25	It	1.25	135	16

00 I

Ui

VO

00 Ui

Tabelle (Fortsetzung)

CD CXJ CD

Versuch	Nr.	Fumarsäure |Mo1-^	Phthalsäure anhydrid Γμο1-#1	Propandiol (moI-93	Polya: Art	Jkylenglykol Menge [mo1-?£J	■	2.5	Pendelhärte [se ν	(PIN 57157) η
C	1 2 3	1.5 1.5 1.5	1 .0 1 .0 1.0	2.25 1.875 1.25	Äthoxyl. Hydrochin. »» ti	0.25 0.625 1.25	224 224 217	4 ' 4 3
D		1.5	1 .0	2.5		210	17.
E		1.5	1.0	-	Diglykol	40	ho

Claims (3)

1. Patentansprüche

   welche mittels Infrarotstrahlen von einer Wellenlänge von 1 bis 5 yt- ausgehärtet werden,

   dadurch gekennzeichnet , daß die Diolkomponente des ungesättigten Polyesters zu 5 bis 75 MoI-^ aus einem gerad- oder verzweigtlcettigen aliphatischen Polyalkylenglykol mit 2 bis 3 C-Atomen im Alkylrest und mit 1 bis 7 Äthersauerstoffen besteht.
2. 2. Überzugsmittel nach Anspruch 1,

   dadurch gekennze' lehnet , daß das als Diolkomponente eingesetzte Polyalkylenglykol 1 bis 3 Äthersauerstoffatome enthält.
3. 3. Überzüge nach Anspruch 1 und 2,

   dadurch gekennzeichnet , daß die Diolkomponente zu 10 bis 60 Mol-^ό aus einem gprad- oder verzweigtkettigen Polyalkylenglykol besteht. fj

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