DE2425779C3

DE2425779C3 - Verfahren *ur Trocknung bzw. Aushärtung oder Vernetzung einer Überzugsoder Tränk- bzw. Formmasse, insbesondere Lack, und Masse zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE2425779C3
Application number: DE19742425779
Authority: DE
Inventors: Joachim Wien; Schön Christian Dipl.-Ing. Dr. Perchtoldsdorf; Plöchl (Österreich)
Original assignee: Stofffack AG, Guntramsdorf (Österreich)
Priority date: 1973-10-11
Filing date: 1974-05-28
Publication date: 1977-08-18

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Trocknung bzw. Aushärtung oder Vernetzung einer Überzugsoder Tränk- bzw. Formmasse, insbesondere Lack, auf Basis von Bindemittel, Zusatz- und Hilfsstoffen, wobei das Bindemittel Phenolharz neben allfälligen anderen Harzen enthält und die Trocknung vorzugsweise bei erhöhter Temperatur vorgenommen wird, und eine Masse zur Durchführung des Verfahrens.

Die in den Massen enthaltenen Zusatz- und Hilfsstoffe können beispielsweise aus Lösungsmitteln, Wasser, Pigmenten, Farbstoffen, Füllstoffen, Trockenstoffen, Hautverhindei'ungsmitteln, Verlaufmitteln, Glanzmitteln, Absetzverhütungs- oder Schwebemitteln, Ausschwimmverhütungsmitteln und bzw* oder Mattierungsmitteln bestehen.

Die beim erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Massen können als Bindemittelbestandteile neben dem Phenolharz insbesondere Epoxidharz, Melaminharz und bzw. oder Polyesterharz enthalten, wobei der Anteil des Phenolharzes vorzugsweise wenigstens 15 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht des Bindemittels, beträgt. Das Phenolharz kann gegebenenfalls modifiziert, wärmehärtbar und bzw. oder wasserlöslich sein.

Aus der US-PS 32 98 848, den FR-PS 9 04 613 und 10 95 484 sowie der DT-AS 16 44 985 ist die Verwendung von anorganischen Verbindungen verschiedener Metalle als Trockenstoffe oder Oxydationskatalysatoren für in Gegenwart von Sauerstoff trocknende bzw. aushärtende Anstrichmittel auf Basis ölmodifizierter Epoxyharzester bzw. Alkydharze bzw. spezieller Polymerisate bekannt. In der DT-PS 4 02 616 ist ebenfalls die Verwendung von Metallen oder deren Verbindungen, z. B. ein Kobaltsalz, in fein verteilter oder kolloidaler Form unmittelbar in Leinöl als Trockner angegeben. Weiter ist aus der DT-PS 4 28 390 bereits die Verwendung geringer Mengen kolloidalen Palladiums als Zusatz zu handelsüblichen ofentrocknenden Lacken bekannt, um deren Trockendauer nahezu auf die Hälfte herabzusetzen bzw. bei der gleichen Trockenzeit die Trocknung bei niedrigen Temperaturen durchführen zu können. Dabei wurde vorgeschlagen, das Palladium in einer Menge von 0,01 Gew.% bezogen auf den Lack als Katalysator einzusetzen. Diese Veröffentlichung blieb offensichtlich auf Grund des geringen Effektes, der lediglich mit dem Effekt üblicher Trockenstoffe vergleichbar ist, für die Fachwelt ohne jede Bedeutung.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Vernetzungs- bzw. Durchtrocknungsgeschwindigkeit von Massen der eingangs genannten Art wesentlich zu erhöhen. Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Trocknung bzw. Aushärtung oder Vernetzung der Masse in Anwesenheit eines pulverfeinen Beschleunigungsmittels bestehend aus Zinn durchgeführt wird, das mit einer maximalen Teilchengröße von 12 μίτι eingesetzt wird. Vorteilhaft wird das Zinn in einer Menge von maximal 1 Gewichtsprozent, insbesondere 0,1 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht der Masse, eingesetzt.

Die Erfindung bewirkt insbesondere bei entsprechenden Einbrennlacken oder -grundierungen, z. B. Emballagenlacken, Drahtlacken und Coil-Coating-Lacken, eine Verringerung der Einbrennzeit auf etwa 15 bis 45%. Auch bei anderen Lacktypen, z. B. bei Pulverlack und ofen- oder lufttrocknendem Lack und sonstigen Massen, wird die erforderliche Durchtrocknungszeit bzw. Vernetzungszeit wesentlich verringert.

Aus den OE-PS 166 247, 2 49 381, 2 79 173 und 3 05 629 ist die Verwendung verschiedener Metalle, z. B. Zinn, sowie deren Verbindungen lediglich als Katalysator bei der Herstellung von Polyestern oder Copolyestern bekannt und somit für den Erfindungsgegenstand ohne Bedeutung. Beispielsweise ist in der OE-PS 1 66 247 Zinn ausdrücklich als Veresterungskatalysator angeführt.

Aus der OE-PS 1 73 778, der DT-AS 11 56 922, der FR-PS 13 06 733 sowie den DT-OS 1519 094 und 21 50 353 ist die Verwendung verschiedener Metalle als Pigment in Überzugsmittel bereits bekannt. In der DT-OS 1 50 353 ist dabei angeführt, daß ein metallisches Blattpigment, z. B. Zinn, vorzugsweise in einer Menge von 5 bis 50 Gewichtsprozent bezogen auf die Gesamtmasse im Überzugsmittel auf Basis eines Petrolwachses und eines polymeren Materials enthalten ist. Nach der OE-PS 1 73 778 und der DT-AS 11 56 922 enthält das Anstrichmittel zur Bildung eines wie eiine Metallschicht wirkenden Überzugs beispielsweise etwa 80 Gewichtsprozent eines Schwermetallpigments, z, B. Blei, Kupfer, Zink, Chrom oder Zinn, wobei als Bindemittel chlorierte organische Verbindungen wie z. B, Chlorkautschuk mit niedriger Viskosität bevorzugt sind. Erfahrungsgemäß bewirken die Schwermetallpigmente in diesen Zusammenhängen keine Beschleunigung der Trocknung und Vernetzung, da die Teilchengröße der Pigmente zu groß ist und die Bindemittel kein Phenolharz enthalten.

Bei der praktischen Ausführung der Erfindung weist das als pulverfeines Beschleunigungsmittel dienende Zinn vorteilhaft eine maximale Teilchengröße von 7 μπι auf, wobei die Teilchengröße insbesondere im Bereich »5 von 3 bis 5 μσι liegt. Das Zinn wird beim erfindungsgemäßen Verfahren vorteilhaft in Pulverform oder in Form einer kolloidalen Metallösung eingesetzt. In der Metallösung hat das Zinn vorzugsweise eine Teilchengröße von 0,001 bis 0,1 μηι.

Besonders kurze Trockenzeiten werden in weiterer Ausgestaltung der Erfindung dann erzielt, wenn das Zinn als Beschleunigungsmittel für eine außer Phenolharz noch Melaminharz und organische Phosphorsäureester, Orthophosphorsäure, Paratoluolsulfosäure oder Alkyl- bzw. Aryl-Sulfonsäure enthaltende Masse eingesetzt wird.

Bei der praktischen Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann das Zinn vor, während oder nach dem Aufbringen der Überzugs- oder Tränkmasse auf ein Substrat auf das Substrat selbst bzw. auf die Masse aufgebracht werden; die Aufbringung des Zinns kann dabei durch Streuen, Sprühen oder gegebenenfalls elektrostatisches Spritzen vorgenommen werden.

Bei einer bevorzugten Durchführungsart des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das als Beschleunigungsmittel dienende Zinn bereits in den eingesetzten Überzugs-, Tränk- oder Formmassen enthalten. Die Erfindung betrifft somit auch eine Überzugs- oder Tränkmasse bzw. Formmasse, insbesondere Lack oder Spachtelmasse, auf Basis von Bindemittel und Hilfsstoffen, mit einem anfälligen Gehalt an Lösungsmittel, Pigmenten, Farbstoffen und bzw. oder Füllstoffen, wobei das Bindemittel Phenolharz neben anfälligen anderen Harzen, z. B. Epoxidharz, Melaminharz und bzw. oder Polyesterharz enthält, wobei der Anteil des Phenolharzes vorzugsweise wenigstens 15 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht des Bindemittels, beträgt und das Phenolharz gegebenenfalls modifiziert, wärmehärtbar und bzw. oder wasserlöslich sein kann, zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, die nach der weiteren Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, daß die Masse als pulverfeines Beschleunigungsmittel Zinn enthält, das eine maximale Teilchengröße von 12 μπι, vorzugsweise 7 μηι, aufweist und in einer Menge von maximal 1 Gewichtsprozent, vorzugsweise 0,1 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht der Masse eingesetzt ist.

Bei derartigen Massen bringt der Einsatz von Zinn besonders geringer Teilchengröße den weiteren Vorteil, daß diese kleinen Teilchen bei Erwärmung auf etwa 6O⁰C, die z. B, bereits bei einer sorgfältigen Vermischung der Lackbestandteile im Rührwerk auftritt, gelöst werden.

Die Trocknung bzw. Aushärtung oder Vernetzung der eingesetzten Massen kann beim erfindungsgemäßen Verfahren in Abhängigkeit vom eingesetzten Bindemittel bei Raumtemperatur oder unter Energiezufuhr, z. B. Infrarotstrahlung, Betastrahlung, Elektronenstrahlung oder mittels üblicher Trocknungsofen erfolgen, insbesondere auch bei üblicher Einbrenntemperaturen.

Die Erfindung wird iro folgenden an Hand von Beispielen erläutert. Die angegebenen Teile und Prozente bedeuten stets Gewichtsteile bzw. Gewichtsprozente.

Beispiel 1

Ein tiefziehfähiger Dosen-Innenlack wird durch sorgfältige Vermischung von 15 Teilen eines nichtplastifizierten, wärmehärtbaren, verätherten Phenolharzes, das 70°/oig in Xylol gelöst ist, 30 Teilen eines Epoxidharzes mit einem Epoxid-Äquivalentgewicht von 1900 bis 2200, 44,9 Teilen Äthylglykol und 0,1 Teilen Zinnstaub mit einer Teichengröße von 3 bis 5 μΐη hergestellt.

Dieser Lack wird beispielsweise auf ein Weißblech aufgespritzt und weist bereits nach einer Einbrenndauer von 5 Minuten bei 200⁰C eine optimale Vernetzungsdichte auf.

Ein Vergleichsversuch unter Weglassung des aus der Alphaform des Zinns (Zinnpest) hergestellten Zinnstaubes zeigt, daß der Lack bei 200⁰C eine Einbrenndauer von 15 Minuten erfordert.

Beispiel 2

Ein lufttrocknender Lack, der z. B. zur Verwendung als Autodecklack nach Bedarf pigmentiert werden kann, wird durch sorgfältige Vermischung von 3ü Teilen eines lufttrocknenden Phenolharzes, 15 Teilen eines fettsäuremodifizierten lufttrocknenden Alkydharzes, 0,5 Teilen Orthophosphorsäure, 49,4 Teilen Äthylglykol und 0,1 Teilen pulverförmigem Zinn hergestellt. Dieser Lack trocknet etwa dreimal so schnell wie bei Weglassung des Zinns.

Beispiel 3

Ein besonders als Bandlack geeigneter Einbrennlack wird durch sorgfältige Vermischung von 28 Teilen eines Phenolformaldehydkondensationsproduktes mit mittlerer Reaktivität, 65%ig in Xylol/Butanol, 2 Teilen eines Hexamethoxymethyl-Melaminharzes, 0,5 Teilen Orthophosphorsäure, 19,45 Teilen eines hochmolekularen Epoxidharzes, 0,05 Teilen Zinnstaub, 30 Teilen Äthylglykol, 10 Teilen Xylol und 10 Teilen Butylacetat hergestellt. Dieser Einbrennlack kann bei der Verwendung als Brandlack bei Temperaturen zwischen 200 und 270⁰C eingebrannt werden. Die Einbrenndauer beträgt z. B. bei 250⁰C auf einer 0,1 mm dicken Aluminiumfolie nur 4 Sekunden, wonach der Lack vollständig vernetzt, sterilisationsfest und z. B. gegenüber einem mit Aceton durchtränkten Wattebausch absolut abriebfest ist.

Ein Vcrglcichsverusch unter Weglassung des Zinnstaubes zeigt, daß der Lack bei 250°C ein,: Einbrenndaucr von 30 Sekunden erfordert.

Beispiel 4

Ein Pulverlack wird durch sorgfältige Vermischung von 79,8 Teilen eines mittelmolekularen Epoxidharzes, 20 Teilen sines Phenolformaldehydkondensationsproduktcs mit geringer Reaktivität, 0,1 Teilen Paratoluolsulfosäure und 0,1 Teilen Zinnstaub, Erwärmung des Gemischesund Psjlverisierungdes abgekühlten Produktes hergestellt. Dieser Pulverlack ergibt bezüglich Einbrenndaucr und Einbrenntemperatur günstige Bedingungen, als ob ein hochreaktives Phenolharz enthalten wäre, dessen Einsatz jedoch während der Herstellung eine zu große Präkondensation ergeben würde.

Analog günstige Einbrennbedingungen werden erzielt, wenn der vorerwähnte Pulverlack ohne Zinnstaub hergestellt, aber gleichzeitig mit oder vor dem Zinnstaub auf das zu beschichtende Substrat aufgebracht und danach eingebrannt wird.

Beispiel 5

Ein wasserverdünnbarer Einbrennlack wird durch sorgfältige Vermischung von 30 Teilen eines 83%igen in Glykoläthern gelösten Phenolharzes, 25 Teilen eines 70%ig in Glykoläthern gelösten wasscrvcrcliinnbaren ofenlrocknenden Elektrophorese-Kunstharzes auf Alkydharzbasis, 0,1 Teilen Phosphorsäure, 0,05 Teilen pulverförmiger Zinnstaub, 20 Teilen Äthylglykol und 24,85 Teilen Wasser hergestellt. Bei Verwendung dieses Lackes als nichttiefzichfähiger Konscrvendoscn-Inncnschutzlack ergibt das nach dem ciTindungsgemäLicn Verfahren eingesetzte ßesehleunigungsmiticl nicht nur eine niedrige Einbrenndauer von 8 Minuten bei 200"C, sondern auch eine absolute Sierilisationsfestigkeil, z. B. gegenüber 3%iger Essigsäure oder 5%iger Kochsalzlösung.

Derselbe Lack benötigt bei Weglassung des ßeschleunigungsmiltcls eine Einbrcnndaucr von 15 Minuten bei 200"C, ohne die Stciilisationsfestigkeit zu erreichen. d. h., der Lacküberzug wird bei den vorerwähnten Tests abgelöst oder verfärbt.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Trocknung bzw. Aushärtung oder Vernetzung einer Überzugs- oder Tränk- bzw. Formmasse, insbesondere Lack, auf der Basis von Bindemittel, Zusatz- und Hilfsstoffen, wobei das Bindemittel Phenolharz neben gegebenenfalls anderen Harzen enthält und die Trocknung vorzugsweise bei erhöhter Temperatur vorgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Trocknung bzw. Aushärtung oder Vernetzung der Masse in Anwesenheit von Zinn einer maximalen Teilchengröße von 12 μπι durchgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zinn mit einer Teilchengröße von 3 bis 5 μηι eingesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zinn in einer Menge von maximal 1 Gewichtsprozent, vorzugsweise 0,1 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht der Masse eingesetzt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Zinn in Form einer kolloidalen Metallösung eingesetzt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Zinn mit einer Teilchengröße von 0,001 bis 0,1 μηι eingesetzt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Zinn als Beschleunigungsmittel für eine zusätzlich zum Phenolharz noch Melaminharz und organische Phosphorsäureester, Orthophosphorsäure, Paratoluolsulfosäure oder Alkyl- bzw. Aryl-Sulfonsäure emhaltende Masse eingesetzt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschleunigungsmittel nach dem Aufbringen der Masse auf ein Substrat auf die Masse aufgebracht wird.

8. Überzugs- oder Tränkmasse, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse als pulverfeines Beschleunigungsmittel Zinn enthält, das eine maximale Teilchengröße von 12μΐτι, vorzugsweise 7 μίτι, aufweist und in einer Menge von maximal 1 Gewichtsprozent, vorzugsweise 0,1 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht der Masse eingesetzt ist.

9. Masse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das pulverförmige Beschleunigungsmittel eine Teilchengröße von 3 bis 5 μίτι aufweist.

10. Masse nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse außer Phenolharz, Melaminharz und Zinn noch organische Phosphorsäureester, Orthophosphorsäure, Paratoluolsulfosäure oder Alkyl- bzw. Aryl-Sulfonsäure enthält.