DE2520927B2 - Aqueous coating composition for the interior painting of metal containers for beverages and process for their production - Google Patents
Aqueous coating composition for the interior painting of metal containers for beverages and process for their productionInfo
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Description
dadurch gekennzeichnet, daßcharacterized in that
(A) das Mischpolymerisat aus folgenden, durch Vinylpolymerisation erhaltenen Einheiten besteht: (A) the copolymer consists of the following units obtained by vinyl polymerization:
(1) 5 bis 25% Acrylamid- oder Methacrylamideinheiten der Struktur :"(1) 5 to 25% acrylamide or methacrylamide units of the structure : "
R — C —C—NH-CH.-OR
CR-C-C-NH-CH.-OR
C.
in der R' ein Methylrest oder Wasserstoff und R Wasserstoff oder ein Butylrest ist und 50 bis 100% der Reste R Butylreste sind.in which R 'is a methyl radical or hydrogen and R is hydrogen or a butyl radical and 50 to 100% of the radicals R are butyl radicals.
(2) 3 bis 25% Acrylsäureeinheiten,(2) 3 to 25% acrylic acid units,
(3) 5bis75%Styroleinheitenund 3">(3) 5 to 75% styrene units and 3 ">
(4) 5 bis 75% Äthylacrylateinheiten,(4) 5 to 75% ethyl acrylate units,
(B) das Mischpolymerisat in Gegenwart eines Katalysators und in Abwesenheit eines Mercaptans hergestellt worden ist,(B) the copolymer in the presence of a catalyst and in the absence of a mercaptan has been made
(C) das Mischpolymerisat durch partielles Neutrali- 4(l sieren mit einer solchen Menge eines Amins löslich gemacht worden ist, daß nicht mehr als 0,764 Milliäquivalente Salz pro Gramm Harzfeststoffe vorhanden sind undIs (C) the copolymer by partial neutralization 4 (Sieren l with such an amount of an amine solubilized that no more 0.764 milliequivalents of salt are to be present per gram of resin solids, and
(D) die Überzugsmasse aus 5 bis 60 Gew.-% des 4' partiell neutralisierten Mischpolymerisats und 40 bis 95 Gew.-% eines flüssigen Mediums aus 60 bis 100 Gew.-% Wasser und 40 bis 0 Gew.-% eines in Wasser löslichen oder mit Wasser mischbaren organischen Lösungsmittels be- '" steht.(D) the coating composition of 5 to 60% by weight of the 4 'partially neutralized copolymer and 40 to 95% by weight of a liquid medium of 60 to 100% by weight of water and 40 to 0% by weight of one in water soluble or water-miscible organic solvent.
?. Überzugsmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zum Neutralisieren verwendete Amin Dimethyläthanolamin oder Mono- r> ethanolamin ist.?. Coating composition according to Claim 1, characterized in that that used for neutralizing Amine is dimethylethanolamine or mono- r> ethanolamine.
3. Überzugsmasse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischpolymerisat 10 bis 15% Acrylamid oder Methacrylamid in Form der Einheiten der angegebenen Struktur, 5 bis 15% bn Acrylsäureeinheiten und 40 bis 60% Styroleinheiten und 20 bis 50% Äthylacrylateinheiten enthält.3. Coating composition according to claim 1 or 2, characterized in that the copolymer contains 10 to 15% acrylamide or methacrylamide in the form of the units of the specified structure, 5 to 15% b n acrylic acid units and 40 to 60% styrene units and 20 to 50% ethyl acrylate units .
4. Überzugsmasse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Amid N-Butoxymethylacrylamid ist. hi4. Coating composition according to claim 3, characterized in that the amide is N-butoxymethylacrylamide is. Hi
5. Verfahren zum Herstellen einer wasserhaltigen Überzugsmasse nach Anspruch I, gekennzeichnet durch folgende Stufen:5. A method for producing a water-containing coating composition according to claim I, characterized through the following stages:
(A) Polymerisieren einer Monomermischung, die ein Amid der Struktur(A) Polymerize a monomer mixture that is an amide of the structure
R' O
H2C = C — C—NH — CH,—ORR 'O
H 2 C = C-C-NH-CH, -OR
worin R' ein Methylrest oder Wasserstoff, R Wasserstoff oder ein Butylrest ist und 50 bis 100% der Reste R Butylreste sind. Acrylsäure, Styrol und Äthylacrylat enthält, in einer Mischung von in Wasser löslichen oder mit Wasser mischbaren organischen Lösungsmitteln, wobei die Lösungsmittelmischung aus einem Ätheralkohol aus der Gruppe von Äthylenglykolmonoäthyläther und Äthylenglykolmonobutyläther und einem niedrigen Alkanol aus der G:ruppe von Äthanol, Propanol, Isopropanol und Butanol besteht, in Gegenwart eines Polymerisationskatalysators unter Bildung des Mischpolymerisats in Lösung,where R 'is a methyl radical or hydrogen, R is hydrogen or a butyl radical and 50 to 100% of the residues R are butyl residues. Contains acrylic acid, styrene and ethyl acrylate in one Mixture of water-soluble or water-miscible organic solvents, wherein the solvent mixture consists of an ether alcohol from the group of Ethylene glycol monoethyl ether and ethylene glycol monobutyl ether and a lower alkanol from the group of ethanol, propanol, Isopropanol and butanol consists in the presence of a polymerization catalyst with formation of the copolymer in solution,
(B) Entfernen eines Teils des Lösungsmittels durch Destillation,(B) removing part of the solvent by distillation,
(C) Zugabe eines Amins zu der Mischpolymerisatlösung, (C) adding an amine to the copolymer solution,
(D) Zugabe von Wasser unter Rühren zu der Mischpolymerisatlösung, so daß eine Dispersion des Mischpolymerisats entsteht, und(D) adding water with stirring to the copolymer solution, so that a dispersion of the copolymer is formed, and
(E) Altern der Dispersion durch Erwärmen auf 70 bis 9O0C unter Rühren, bis die Viskosität der Dispersion im wesentlichen konstant geworden ist.(E) aging the dispersion by heating to 70 to 9O 0 C with stirring until the viscosity of the dispersion has become substantially constant.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das in Stufe (D) zugegebene Wasser auf eine Temperatur von 50 bis 990C vorerwärmtes entionisiertes Wasser ist.6. The method according to claim 5, characterized in that the water added in step (D) is deionized water preheated to a temperature of 50 to 99 0 C.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung der mit Wasser mischbaren Lösungsmittel eine Mischung von Isopropanol und Äthylenglykolmonobutylätheroder Äthylenglykolmono ithyläther ist.7. The method according to claim 5, characterized in that the mixture of the with water Miscible solvent is a mixture of isopropanol and ethylene glycol monobutyl ether or Ethylene glycol mono is ethyl ether.
8. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das in Stufe (C) zugegebene Amin Dimethyläthanolamin oder Monoäthanolamin ist.8. The method according to claim 5, characterized in that the amine added in stage (C) Is dimethylethanolamine or monoethanolamine.
Getränke, wie Bier, alkoholfreie Getränke mit und ohne Kohlensäure und Fruchtsäfte, werden häufig in Metallbehältern, zum Beispiel aus Aluminium, unverzinntem Stahl oder verzinntem Stahl, verpackt. Viele dieser Getränke üben eine korrodierende Wirkung auf das Metall aus, so daß zum Schutz des Behälters und zur Vermeidung einer Verunreinigung des verpackten Materials ein hygienisch einwandfreier Überzug auf die innere Oberfläche des Behälters aufgebracht werden muß. Die Verwendung solcher Überzüge ist aber mit einigen Problemen verbunden, wobei besondere Schwierigkeiten in der Trübung und in der Geschmacksveränderung des Getränkes zu sehen sind. Beverages, such as beer, carbonated and non-carbonated drinks, and fruit juices, are often used in Metal containers, for example made of aluminum, untinned Steel or tinned steel, packed. Many of these beverages are corrosive the metal off, so as to protect the container and avoid contaminating the packaged Material a hygienically perfect coating can be applied to the inner surface of the container got to. The use of such coatings is associated with some problems, with particular ones Difficulties in the cloudiness and in the change in taste of the beverage can be seen.
Da Vinylpolymerisate auf Basis von Vinylchlorid relativ geschmacksfrei sind, sind sie im großen Umfang für die Innenlackierung von Behältern für Getränke verwendet worden. Die Vinylpolymeren haben aber den Nachteil, daß sie aus Lösungen in flüchtigen organischenSince vinyl polymers based on vinyl chloride are relatively tasteless, they are on a large scale has been used for the interior painting of containers for beverages. The vinyl polymers have that Disadvantage that they are made from solutions in volatile organic compounds
Lösungsmilteln mit einem relativ niedrigen Feststoffgehalt aufgetragen werden, wodurch entweder eine beachtliche Luftverunreinigung auftritt oder eine aufwendige Einrichtung zur Rückgewinnung der Lösungsmitteldämpfe erforderlich ist.Solvents with a relatively low solids content can be applied, causing either significant air pollution or a expensive facility for recovering the solvent vapors is required.
In jüngerer Zeit hüben sich die Bemühungen verstärkt, die Umwelt möglichst frei von Verunreinigungen zu halten. Daraus resultiert der Wunsch, auch auf diesem Gebiet für die Innenlackierung von Getränkebehältern wasserhaltige Oberzugsmassen zu verwenden. Unter »wasserhaltig« oder »auf wäßriger Basis« wird hier ein Lösungsmittel verstanden, daß vorwiegend aus Wasser besteht. Dadurch wird die Handhabung der Überzugsmassen und die Emission von Dämpfen von organischen Lösungsmitteln wesentlich reduziert. Die bekannten Oberzugsmassen auf wäßriger Basis sind aber für diesen Zweck nicht befriedigend. Es zeigt sich, daß sie zur Eintrübung der Getränke führen und außerdem den Geschmack der Getränke in unerwünschter Weise verändern.More recently, efforts have been increasing to keep the environment as free from pollution as possible. This results in the desire to also get on this area to use water-based coating compounds for the interior painting of beverage containers. Under "water-containing" or "on an aqueous basis" is meant here a solvent that predominantly consists of Water exists. This reduces the handling of the coating compositions and the emission of fumes from organic solvents significantly reduced. The known topping compositions are water-based but not satisfactory for this purpose. It turns out that they lead to cloudiness of the drinks and also change the taste of the drinks in an undesirable way.
Für Oberzugsmassen für die Innenlackierung von Metallbehältern für Getränke ist folgende Kombination von Eigenschaften erwünscht, die bisher durch Überzugsmassen auf wäßriger Basis nicht erreicht wurde:The following combination is used for coating compounds for the interior painting of metal containers for beverages Desired for properties that have not previously been achieved by water-based coating compounds:
2 j (A) Eigenschaften der gehärteten Lackierung 2 j (A) Properties of the cured paint
(1) Haftung auf dem Metall(1) Adhesion to the metal
Es ist eine ausgezeichnete Haftung auf Metallen, einschließlich von Aluminium, unverzinntem Stahl und w verzinntem Stahl erwünscht. Diese Eigenschaft ermöglicht ein Auftragen der Überzugsmasse in einem Strich oder als Grundstrich und/oder als üeckstrich in einem Zweistrichsystem.It has excellent adhesion to metals including aluminum, untinned steel, and w tinned steel is desirable. This property enables the coating compound to be applied in one stroke or as a base line and / or as a back line in a two-line system.
(2) Geschmackseigenschaften(2) taste characteristics
Die Geschmackseigenschaften sollen mindestens so gut sein, wie bei den besten »geschacksfreien« Vinylpolymeren, die aus Lösungen in Lösungsmittel aufgetragen und in großem Umfang für Behälter verwendet werden.The taste properties should be at least as good as the best "taste-free" Vinyl polymers that are applied from solutions in solvents and are used extensively for containers be used.
(3) Trübungsbeständigkeit(3) Haze resistance
Nach dem Verpacken, Pasteurisieren und bei der Lagerung sollen die Getränke nicht trüb werden oder in anderer Weise ihr Aussehen nachteilig verändern.After packaging, pasteurization and storage, the drinks should not become cloudy or in otherwise adversely affect their appearance.
(4) Bearbeitungseigenschaften(4) Machining properties
Unter den Bearbeitungseigenschaften wird eine Kombination von Flexibilität, Dehnbarkeit und Haftung verstanden, die die Formgebungsvorgänge des lackierten Metalls ermöglicht, ohne daß Sprünge oder andere Beschädigungen des kontinuierlichen Lackfilms auftreten. Machining properties include a combination of flexibility, ductility and adhesion understood, which allows the shaping operations of the painted metal without cracks or other Damage to the continuous paint film occurs.
(5) Pasteurisierungsbeständigkeit(5) Pasteurization resistance
Bier wird im allgemeinen bei einer Temperatur von 60°C für 15 bis 40 Minuten pasteurisiert. Gelegentlich werden bei der Pasteurisierung auch höhere Temperaturen von etwa 71 bis 82°C erreicht. Unter diesen no Bedingungen soll die Lackierung beständig sein.Beer is generally pasteurized at a temperature of 60 ° C for 15 to 40 minutes. Occasionally higher temperatures of around 71 to 82 ° C are also reached during pasteurization. Among these no The paintwork should be resistant to conditions.
(6) Niedrige Härtungsternperatur(6) Low curing temperature
Die Härtungsternperatur der Überzugsmasse sollte nicht sehr hoch sein, da einige Behäiter mit Aufdrucken t>5 versehen sind, die sich bei höheren Temperaturen verfärben und unansehnlich werden. Außerdem werden bei einigen Behältern Klebstoffe udei BiuuciViiüe! verwendet, die durch Härten bei höherer Temperatur geschädigt werden.The hardening temperature of the coating mass should not be very high, as some containers with imprints t> 5 that discolor and become unsightly at higher temperatures. Also be with some containers adhesives udei BiuuciViiüe! which are damaged by hardening at higher temperatures.
(7) Extrahierbarkeit(7) Extractability
Es sollten keine unerwünschten Materialien während der Verarbeitung und Lagerung aus der Lackierung extrahiert werden.There should be no unwanted materials out of the paintwork during processing and storage extracted.
(8) Haftung an andere Überzüge(8) Liability to other coatings
Um eine Verwendung als Grundstrich zu ermöglichen oder gegebenenfalls Fehler zu reparieren oder zusätzliche Striche auftragen zu können, sollte die Überzugsmasse mit sich selbst und mit anderen, üblicherweise für Überzüge verwendeten Materialien, gut haften.To enable use as a base line or, if necessary, to repair errors or additional To be able to apply strokes, the coating should be used with itself and with others, usually for The materials used for coatings adhere well.
(B) Eigenschaften der ungehärteten
Zusammensetzung(B) Properties of the uncured
composition
(1) Anwendungseigenschaften(1) Application properties
Die Anwendung sollte unter Verwendung der üblichen Methoden und Einrichtungen möglich sein. So sollte die Zusammensetzung sich durch Tauchen, mit der Walze, Sprühen und dergleichen auftragen lassen.Application should be possible using standard methods and facilities. So it should be possible to apply the composition by dipping, roller coating, spraying, and the like.
(2) Lagerbeständigkeit(2) Shelf Life
Die Überzugsmasse muß in einer physikalischen Form vorliegen, die eine Handhabung und Lagerung unter sich ändernden Bedingungen ermöglicht. Zusammensetzungen auf wäßriger Basis in Emulsionsform sind zum Beispiel in der Regel nicht lagerbeständig, wenn nicht Zusatzstoffe zugesetzt werden, die im allgemeinen bei Lackierungen für Getränke und andere Nahrungsmittel unerwünscht sind.The coating composition must be in a physical form that allows handling and storage made possible under changing conditions. Water-based compositions are in emulsion form for example usually not stable in storage unless additives are added, which in general are undesirable in coatings for beverages and other foodstuffs.
Für die Außenlackierung und zu einem gewissen Umfang auch die Innenlackierung von Behältern hat man schon amidhaltige Mischpolymerisate vorgeschlagen, vergleiche zum Beispiel US-PS 28 70 117 und 3117 693 und CA-PS 7 66 103. In keiner dieser Patentschi iften werden aber Überzugsmassen auf wäßriger Basis für hygienisch einwandfreie Lackierungen beschrieben.For exterior painting and, to a certain extent, interior painting of containers amide-containing copolymers have already been proposed, compare, for example, US Pat. No. 2,870,117 and 3117 693 and CA-PS 7 66 103. In none of these patent documents are coating compounds on water-based base for hygienically perfect paintwork.
In der US-PS 30 07 887 sind Mischpolymerisate von (Meth)Acryl$äure-N-methylol(meth)acrylamid, Acrylestern und Methacrylestern sowie wäßrige Lösungen solcher Mischpolymerisate beschrieben, wobei auch erwähnt wird, daß diese Mischpolymerisate auch als Überzugsmassen für Behälter von Getränken verwendet werden können. Diese Mischpolymerisate enthalten kein einpolymerisiertes Styrol und ihre Methylolgruppen liegen in freiem Zustand vor.In US-PS 30 07 887 copolymers of (meth) acrylic acid-N-methylol (meth) acrylamide, acrylic esters and methacrylic esters and aqueous solutions of such copolymers are described, and also it is mentioned that these copolymers are also used as coating compositions for containers for beverages can be. These copolymers do not contain any polymerized styrene or their methylol groups are in a free state.
Die CA-PS 7 66 103 betrifft Behälter für Getränke und Lebensmittel mit einer Innenlackierung. Diese Innenlackierung soll aus einer mercaptanfreien Überzugsmasse im wesentlichen aus einem Mischpolymerisat eines äthylenisch ungesättigten Carbonsäureamids. eines vinylaromatischen Monomeren oder eines Alkylesters einer äthylenisch ungesättigten Carbonsäure, gegebenenfalls einer äthylenisch ungesättigten Carbonsäure und gegebenenfalls eines äthylenisch ungesättigten Nitrils bestehen. Die Amidogruppen des Mischpolymerisats sollen mindestens zum Teil mit Formaldehyd umgesetzt und mit einem einwertigen Alkohol alkoxy liert sein. Die Herstellung und die Anwendung dieser Mischpolymerisate erfolgt in organischen Lösungsmitteln und das einpolymerisierte saure Monomere liegt in Form der freien Säure vor.CA-PS 7 66 103 relates to containers for beverages and food with an interior coating. These Interior painting should consist of a mercaptan-free coating compound essentially from a copolymer of an ethylenically unsaturated carboxamide. a vinyl aromatic monomer or an alkyl ester an ethylenically unsaturated carboxylic acid, optionally an ethylenically unsaturated carboxylic acid and optionally an ethylenically unsaturated nitrile. The amido groups of the copolymer should at least partially reacted with formaldehyde and alkoxy with a monohydric alcohol be lured. These copolymers are produced and used in organic solvents and the polymerized acidic monomer is in the form of the free acid.
Auch diese bekannten Überzugsmassen erfüllen nichtThese known coating compositions also do not meet the requirements
von Getränkebehältern in geschmacklicher und hygienicher Beziehung hinsichtlich der Beständigkeit der Überzugsmassen und der Haftung auf dem Metallsubstrat gestellt werden.of beverage containers in terms of taste and hygiene with regard to the durability of the Coating compounds and the adhesion to the metal substrate are provided.
Dieser Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte wasserhaltige Oberzugsmasse für die Innenlackierung von Metallbehältern für Getränke und ein Verfahren zu ihrer Herstellung zur Verfugung zu stellen.This invention is therefore based on the object to provide an improved water-containing coating composition for Interior painting of metal containers for beverages and a process for their production are available too place.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine wäßrige Oberzugsmasse für die Innenlackierung von Metallbehältern für Getränke auf der Basis eines durch ein Amin partiell neutralisierten Mischpolymerisats ausAccording to the invention, this object is achieved by an aqueous coating composition for interior painting of metal containers for beverages based on a copolymer partially neutralized by an amine the end
(1) einem Acrylamid- oder Methacrylamidderivat.(1) an acrylamide or methacrylamide derivative.
(2) einer äthylenisch ungesättigten Carbonsäure,(2) an ethylenically unsaturated carboxylic acid,
(3) einem härtenden äthylenisch ungesättigten Monomeren und(3) a curing ethylenically unsaturated monomer and
(4) einem weichmachenden äthylenisch ungesättigten Monomeren,(4) a plasticizing ethylenically unsaturated monomer,
wobei diese Überzugsmasse dadurch gekennzeichnet ist, daßthis coating composition being characterized in that
(A) das Mischpolymerisat aus folgenden, iurch Vinylpolymerisation
erhaltenen Einheiten bc steht:
(1) 5 bis 25% Acrylamid- oder Methacrylamideinheiten der Struktur(A) the copolymer consists of the following units bc obtained by vinyl polymerization:
(1) 5 to 25% acrylamide or methacrylamide units of the structure
O
R' — C —C-NH-CH2-ORO
R '- C - C - NH - CH 2 --OR
in der R' ein Methylrest oder Wasserstoff und R Wasserstoff oder ein Butylrest ist und 50 bis 100% der Reste R Butylreste sind.in which R 'is a methyl radical or hydrogen and R is hydrogen or a butyl radical and 50 to 100% of the residues R are butyl residues.
(2) 3 bis 25% Acrylsäureeinheiten.(2) 3 to 25% acrylic acid units.
(3) 5bis75%Styroleinheitenund j-,(3) 5 to 75% styrene units and j-,
(4) 5 bis 75% Äthylacrylateinheiten.(4) 5 to 75% ethyl acrylate units.
(B) das Mischpolymerisat in Gegenwart eines Katalysators und in Abwesenheit eines Mercaptans hergestellt worden ist,(B) the copolymer in the presence of a catalyst and has been produced in the absence of a mercaptan,
(C) das Mischpolymerisat durch partielles Neutralisie- >o ren mit einer solchen Menge eines Amins löslich gemacht worden ist. daß nicht mehr als 0,764 Milliäquivalente Salz pro Gramm Harzieststoffe vorhanden sind und(C) the copolymer by partial neutralization -> o ren has been solubilized with such an amount of an amine. that no more than 0.764 Milliequivalents of salt are present per gram of rosin solids and
(D) die Überzugsmasse aus 5 bis 60 Gew.-% des partiell neutralisierten Mischpolymerisats und 40 bis 95 Gew.-% eines flüssigen Mediums aus 60 bis 100 Gew.-% Wasser und 40 bis 0 Gew.-% eines in Wasser löslichen oder mit Wasser mischbaren organischen Lösungsmittels besteht. t>o(D) the coating composition from 5 to 60% by weight of the partial neutralized copolymer and 40 to 95 wt .-% of a liquid medium from 60 to 100 % By weight of water and 40 to 0% by weight of a water-soluble or water-miscible one organic solvent. t> o
Eine derartige Überzugsmasse erfüllt alle vorstehend angeführten Anforderungen für eine hygienisch und geschmacklich einwandfreie Innenlackierung von Getränkebehältern, b)Such a coating mass meets all of the above requirements for a hygienic and interior coating of beverage containers with perfect taste, b)
Die Erfindung richtet sich auch auf ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen wasserhaltigen Überzugsmasse, das durch folgende Stufen gekennzeidniui im:The invention is also directed to a method for Production of such a water-containing coating mass, which is characterized by the following stages:
(A) Polymerisieren einer Monomermischung, die ein Amid der Struktur(A) Polymerize a monomer mixture that is an amide of the structure
R' OR 'O
I ilI il
H2C = C-C-NH-CH2-ORH 2 C = CC-NH-CH 2 -OR
worin R' ein Methylrest oder Wasserstoff, R Wasserstoff oder ein Butylrest ist und 50 bis 100% der Reste R Butylreste sind. Acrylsäure, Styrol und Äthylacrylat enthält, in einer Mischung von in Wasser löslichen oder mit Wasser mischbaren organischen Lösungsmitteln, wobei die .ösungsmittelmischung aus einem Ätheralkohol aus der Gruppe von Äthylenglykolmonoäthyläther und Äthylenglykolmonobutyläther und einem niedrigen Alkanol aus der Gruppe von Äthanol, Propanol. Isopropanol und Butanol besteht, in Gegenwart eines Polymerisationskaiaiysators unter Bildung des Mischpolymerisats in Lösung,where R 'is a methyl radical or hydrogen, R is hydrogen or a butyl radical and 50 to 100% the radicals R are butyl radicals. Contains acrylic acid, styrene and ethyl acrylate in a mixture of in Water-soluble or water-miscible organic solvents, the solvent mixture from an ether alcohol from the group of ethylene glycol monoethyl ether and Ethylene glycol monobutyl ether and a lower alkanol from the group of ethanol, propanol. Isopropanol and butanol consists, in the presence of a Polymerisationskaiaiysators with formation of the copolymer in solution,
(B) Entfernen eines Teils des Lösungsmittels durch Destillation,(B) removing part of the solvent by distillation,
(C) Zugabe eines Amins zu der Mischpolymerisatlösung. (C) Adding an amine to the copolymer solution.
(D) Zugabe von Wasser unter Rühren zu der Mischpolymerisatlösung, so daß eine Dispersion des Mischpolymerisats entsteht und(D) adding water with stirring to the copolymer solution, so that a dispersion of the copolymer is formed and
(E) Altern der Dispersion durch Erwärmen auf 70 bis 90cC unter Rühren, bis die Viskosität der Dispersion im wesentlichen konstant geworden ist.(E) Aging the dispersion by heating to 70 to 90 ° C. with stirring until the viscosity of the dispersion has become essentially constant.
Die Amideinheiten, aus denen die bei der Erfindung verwendeten Mischpolymerisate aufgebaut sind, leiten sich von Acrylamid oder Methacrylamid ab. Das bevorzugte Amid ist das N-Butoxymethylacrylamid. Es können auch Mischungen von N-(Butoxymethyl)acrylamid und N-Methylolacrylamid verwendet werden. Diese substituierten Amide können durch verschiedene Verfahren hergestellt werden. Ein bevorzugtes Verfahren besteht in der Umsetzung von einem Acrylamid mit Formaldehyd und Butanol unter sauren Bedingungen und in Gegenwart eines Polymerisationsinhibitors. Dieses Verfahren ist im einzelnen in der US-PS 3Q 79 434 beschrieben. Das erhaltene N-(Butoxymethyl)acrylamid wird dann mit den anderen Monomeren mischpolymerisiert.The amide units from which the copolymers used in the invention are built up are conductive differs from acrylamide or methacrylamide. The preferred amide is N-butoxymethylacrylamide. It Mixtures of N- (butoxymethyl) acrylamide and N-methylolacrylamide can also be used. These substituted amides can be prepared by various methods. A preferred method consists in the reaction of an acrylamide with formaldehyde and butanol under acidic conditions and in the presence of a polymerization inhibitor. This procedure is detailed in U.S. Patent 3Q 79 434. The resulting N- (butoxymethyl) acrylamide is then mixed with the other monomers copolymerized.
Bei der vorhin geschilderten Methode werden die substituierten Amideinheiten des Mischpolymerisates zuerst getrennt und vor der Mischpolymerisation mit den anderen Monomeren hergestellt. Alternativ können die substituierten Amideinheiten »in situ« oder nachträglich nach der Bildung des Mischpolymerisats erzeugt werden. So kann man das Acrylamid zuerst mit den anderen Monomern mischpolymerisieren und dann das erhaltene Produkt mit einem Aldehyd, zum Beispiel Formaldehyd und Butanol umsetzen. Dieses Verfahren ist im einzelnen in der US-PS 30 37 963 beschrieben. Die Arbeitsweise hat den Nachteil, daß überschüssiger Formaldehyd, der einen lästigen Geruch hat, entfernt werden muß. Außerdem ist der Verätherungsgrad der Methylolgruppen bei diesem Verfahren schwieriger zu kontrollieren. Bevorzugt sollten jedoch in der angegebenen Formel alle der nahezu alle R-Reste Butylrecte sein.In the method outlined above, the substituted amide units of the copolymer are first separately and prepared prior to interpolymerization with the other monomers. Alternatively you can the substituted amide units "in situ" or afterwards after the formation of the copolymer be generated. So you can first copolymerize the acrylamide with the other monomers and then react the product obtained with an aldehyde, for example formaldehyde and butanol. This method is described in detail in US Pat. No. 3,037,963. The method of operation has the disadvantage that excess Formaldehyde, which has an unpleasant odor, must be removed. In addition, the degree of etherification is the Methylol groups more difficult to control in this process. However, preference should be given in the specified Formula all of the nearly all R-residues be butylrecte.
Es ergibt sich somit, daß das Acrylamid oder das Methacrylamid in das Mischpolymerisat mit mindestens zu 50% Butoxymethylgruppen vorliegt, wobei die Einführung des BuiöxymcinylsubsüiuenicrIt thus follows that the acrylamide or the methacrylamide in the copolymer with at least 50% butoxymethyl groups are present, the introduction of the Buiöxymcinylsubsüiuenicr
vcdcrvcdcr
als ein Teil des Amidausgangsstoffes erfolgt oder durch Umsetzen des polymerisierten Amids mit Formaldehyd und Butanol. Es ist üblich, den Anteil des Amids in diesen Mischpolymerisaten unter Bezugnahme auf das unsubstituierte Amid, das heißt Acrylamid oder Methacrylamid, anzugeben. Dieses erfolgt deshalb, weil die Butoxymethylgruppe in der für die Herstellung des Mischpolymerisats verwendeten Monomermischung anwesend oder abwesend sein kann. Wenn sie anwesend ist, kann sie aßerdem in Abhängigkeit von dem enthaltenen besonderen Rest ein verschiedenes Molekulargewicht haben. Außerdem werden diese Reste beim Härten des Mischpolymerisatüberzuges abgespalten und gehen im wesentlichen verloren. Es wird deshalb bei der Schilderung dieser Erfindung in der ,5 Beschreibung und in den Ansprüchen der Gehalt des Amids in der geschilderten Weise angegeben. So kann zum Beispiel ein Mischpolymerisat, von dem angegeben ist, daß es 10% Acrylamid enthält, aus einer Monomermischung erhalten werden, die 10% Acrylamid selbst enthält. Das Mischpolymerisat wird später mit Formaldehyd und einem Alkanol umgesetzt. Das gleiche Mischpolymerisat kann durch Polymerisieren einer Monomermischung, die N-(Butoxymethyl)acrylamid enthält, gebildet werden. Dieses Monomere liegt dabei in einer solchen Menge vor, daß das Mischpolymerisat einen Acrylamid-Molekülanteil von 10% ohne die Butoxymethylgruppe hat. Im letzteren Fall wird in den Beispielen eine solche Komponente als »Acrylamid als NBMA« bezeichnet.takes place as part of the amide starting material or by reacting the polymerized amide with formaldehyde and butanol. It is customary to indicate the proportion of the amide in these copolymers with reference to the unsubstituted amide, that is to say acrylamide or methacrylamide. This occurs because the butoxymethyl group can be present or absent in the monomer mixture used for the preparation of the copolymer. If present, it can also have a different molecular weight depending on the particular residue contained. In addition, these residues are split off when the copolymer coating cures and are essentially lost. It is therefore indicated in the description of this invention in the 5 description and in the claims, the content of the amide in the manner described. For example, a copolymer which is stated to contain 10% acrylamide can be obtained from a monomer mixture which itself contains 10% acrylamide. The copolymer is later reacted with formaldehyde and an alkanol. The same copolymer can be formed by polymerizing a monomer mixture containing N- (butoxymethyl) acrylamide. This monomer is present in such an amount that the copolymer has an acrylamide molecule fraction of 10% without the butoxymethyl group. In the latter case, such a component is referred to as "acrylamide as NBMA" in the examples.
Die Mischpolymerisate in den Oberzugsmassen nach der Erfindung enthalten bevorzugt 10 bis 15% Acrylamid oder Methacrylamid.The copolymers in the coating compositions according to the invention preferably contain 10 to 15% Acrylamide or methacrylamide.
Aus ähnlichen Gründen wird der Gehalt der partiell neutralisierten Mischpolymerisate auf Basis der Mischpolymerisate mit unsubstituierten Amidgruppen berechnet, das heißt, solchen ohne den Butoxymethylsubstituenten. Die berechneten Werte entsprechen weitgehend den experimentellen Werten, bezogen auf den Gehalt an nichtflüchtigen Feststoffen des Mischpolymerisats, wie man ihn erhält, indem man es zwei Stunden auf 15O0C erwärmt. Dadurch wird der Verlust simuliert, der durch Abspaltung der Butoxymethylgruppen beim Härten eintritt.For similar reasons, the content of the partially neutralized copolymers is calculated on the basis of the copolymers with unsubstituted amide groups, that is, those without the butoxymethyl substituent. The calculated values largely correspond to the experimental values, based on the content of non-volatile solids of the copolymer, as obtained by allowing it heated two hours 15O 0 C. This simulates the loss that occurs when the butoxymethyl groups are split off during curing.
Die Einheiten des Mischpolymerisats, die sich von äthylenisch ungesättigten Carbonsäuren ableiten, erhält man am besten bei Verwendung von Acrylsäure oder Methacrylsäure als saure Monomere. Es lassen sich aber auch Itakonsäure, Crotonsäure und Maleinsäure und Halbester der Malein- und Fumarsäure benutzen. In den Halbestern ist eine der Carboxylgruppen mit einem Alkohol verestert, wobei die Identität des Alkohols nicht wesentlich ist, solange dieser die Polymerisation nicht hindert und die gewünschte Anwendung nicht stört Typische Beispiele sind Butylhydrogenmaleat und Äthylhydrogenfumarat.The units of the copolymer derived from ethylenically unsaturated carboxylic acids are retained best when using acrylic acid or methacrylic acid as acidic monomers. But it can also use itaconic acid, crotonic acid and maleic acid and half esters of maleic and fumaric acid. In the Half-ester is one of the carboxyl groups esterified with an alcohol, with the identity of the alcohol is not essential as long as this does not hinder the polymerization and the desired application does not disrupts Typical examples are butyl hydrogen maleate and ethyl hydrogen fumarate.
Die Mischpolymerisate in der Oberzugsmasse enthalten 3 bis 25% derartige saure Einheiten. Die besten Ergebnisse hinsichtlich der Härtbarkeit und der Leichtigkeit der Solubilisierung erhält man mit Misch- eo polymerisaten, die 5 bis 15% saure Einheiten enthalten. In manchen Fällen enthalten die Mischpolymerisate mehr Säure, als normalerweise zur Solubilisierung des Produktes erforderlich ist Häufig ist dies wünschenswert, um eine befriedigende Härtbarkeit des Mischpolymerisats zu erreichen.Contain the copolymers in the top coat 3 to 25% of such acidic units. The best results in terms of hardenability and Ease of solubilization is obtained with mixed eo polymers which contain 5 to 15% acidic units. In some cases the copolymers contain more acid than is normally used to solubilize the Product is required Often this is desirable in order to achieve satisfactory hardenability of the copolymer to reach.
Die anderen Einheiten des Mischpolymerisats leiten sich aus einer Kombination von härtenden und weichmachenden Monomeren ab, um die gewünschte Kombination von Eigenschaften zu erhalten. Das härtende Monomere ist Styrol. Die Mischpolymerisate enthalten 5 bis 75 Styroleinheiten. wobei ein Gehalt von 40 bis 60% solcher Einheiten bevorzugt ist.The other units of the copolymer are derived from a combination of hardening and plasticizing monomers to obtain the desired combination of properties. That curing monomers is styrene. The copolymers contain 5 to 75 styrene units. with a salary of 40 to 60% of such units is preferred.
Als weichmachendes Monomeres enthalten die Mischpolymerisate Äthylacrylat in einer Menge von 5 bis etwa 75%, wobei 20 bis 50% solcher Einheiten bevorzugt sind.The copolymers contain ethyl acrylate in an amount of 5 as a plasticizing monomer up to about 75%, with 20 to 50% of such units being preferred.
Ih der Überzugsmasse nach der Erfindung sind 5 bis etwa 60 Gew.-%, bevorzugt 15 bis 40 Gew.-%, Mischpolymerisat vorhanden und der Rest besteht aus dem flüssigen Medium.Ih the coating composition according to the invention are 5 to about 60 wt .-%, preferably 15 to 40 wt .-%, Copolymer present and the remainder consists of the liquid medium.
Das Mischpolymerisat wird durch Polymerisation in Gegenwart eines Katalysators für die Vinylpolymerisation hergestellt. Bevorzugte Katalysatoren sind Azoverbindungen, wie alpha,alpha'-Azobis(isobuttersäurenitril). Andere geeignete Katalysatoren sind tert.-Butylperbenzoat, tert.-Butyipivalat, Isopropylpercarbonat und ähnliche Verbindungen. In manchen Fällen können auch andere freie Radikale bildende Katalysatoren, wie Benzoylperoxid und Cumolhydroperoxid verwendet werden.The copolymer is made by polymerization in the presence of a catalyst for vinyl polymerization manufactured. Preferred catalysts are azo compounds, such as alpha, alpha'-azobis (isobutyric acid nitrile). Other suitable catalysts are tert-butyl perbenzoate, tert-butyl pivalate, isopropyl percarbonate and similar connections. In some cases, other free radical forming catalysts such as Benzoyl peroxide and cumene hydroperoxide can be used.
Wie bereits festgestellt wurde, wird die Polymerisation in Abwesenheit eines Mercaptans durchgeführt. Hierbei handelt es sich um eine wichtige Maßnahme, da in der Praxis üblicherweise kleine Mengen, zum Beispiel 1 bis 3%, Mercaptan als Kettenübertragungsmittel für die Herstellung von Amidmischpolymerisaten des gewünschten Typs verwendet wurden. Es wurde aber festgestellt, daß die Anwesenheit auch dieser kleinen Mercaptanmengen die Mischpolymerisate für die Verwendung in Anstrichmassen für Bierbehälter oder Behälter für ähnliche Getränke ungeeignet macht. Wenn ein Mercaptan in der Anstrichmasse vorhanden ist, verleiht die Lackierung dem Getränk, insbesondere bei einer Lagerung über mehrere Wochen, einen unerwünschten Geschmack. Da abgepackte Getränke normalerweise längere Zeiträume lagern können, wird dadurch die Verwendung solcher Mischpolymerisate für Innenanstriche ausgeschlossen.As already stated, the polymerization is carried out in the absence of a mercaptan. This is an important measure, since in practice usually small amounts, for example 1 to 3%, mercaptan as a chain transfer agent for the production of amide copolymers of the desired type were used. It was found, however, that the presence of this little one too Mercaptan quantities, the copolymers for use in paints for beer containers or Makes containers unsuitable for similar beverages. When a mercaptan is present in the paint is, the coating gives the drink, especially when stored for several weeks, a unwanted taste. Since packaged beverages can usually be stored for longer periods of time, will this ruled out the use of such copolymers for interior paints.
Die Anstrichmassen nach der Erfindung liegen als Dispersionen der zuvor charakterisierten Mischpolymerisate in einem flüssigen Medium vor. Das flüssige Medium kann in einigen Fällen vollständig aus Wasser bestehen, besteht aber in der Regel aus einer Mischung aus einem größeren Anteil an Wasser und einem kleineren Anteil an einem in Wasser löslichen oder mit Wasser mischbaren organischen Lösungsmittel. Geeignete organische Lösungsmittel sind Ätheralkohole, wie Äthylenglykolmonobutyläther und Äthylenglykolmonoäthyläther, niedrige Alkenole mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen, wie Äthanol, Propanol, Isopropanol, Butanol und dergleichen. In dem flüssigen Medium können auch kleinere Mengen an Kohlenwasserstofflösungsmitteln vorhanden sein, wie Xylol, Toluol und dergleichen. Man kann auch Mischungen der Lösungsmittel vom Typ der Ätheralkohole und der niedrigen Alkanole verwenden. Die bevorzugten wasserlöslichen oder mit Wasser mischbaren organischen Lösungsmittel sind Mischungen von Äthylenglykolmonobutyläther und Isopropylalkohol. Das flüssige Medium der Anstrichmasse nach der Erfindung enthält 60 bis 100 Gew.-%, bevorzugt 80 Gew.-% Wasser und 0 bis 40 Gew.-%, bevorzugt 20 Gew.-% eines wasserlöslichen oder mit Wasser mischbaren organischen Lösungsmittels. Das Wasser kann normales Leitungswasser sein, doch wird bevorzugt entionisiertes oder destilliertes Wasser verwendetThe coating compositions according to the invention are in the form of dispersions of the copolymers characterized above in a liquid medium. The liquid medium can in some cases consist entirely of water consist, but usually consists of a mixture of a larger proportion of water and one smaller proportion of a water-soluble or water-miscible organic solvent. Suitable organic solvents are ether alcohols, such as ethylene glycol monobutyl ether and ethylene glycol monoethyl ether, lower alkenols with 2 to 4 carbon atoms, such as ethanol, propanol, isopropanol, butanol and like that. Smaller amounts of hydrocarbon solvents can also be present in the liquid medium may be present such as xylene, toluene and the like. Mixtures of solvents of the type can also be used Use ether alcohols and lower alkanols. The preferred water-soluble or water-based Miscible organic solvents are mixtures of ethylene glycol monobutyl ether and isopropyl alcohol. The liquid medium of the paint composition according to the invention contains 60 to 100% by weight, preferably 80 Wt .-% water and 0 to 40 wt .-%, preferably 20 wt .-% of a water-soluble or with water miscible organic solvent. The water can be plain tap water, but is preferred Deionized or distilled water is used
Bezogen auf das Gesamtgewicht der Anstrichmasse kann die Zusammensetzung 40 bis 95 Gew.-%, bevorzugt 60 bis 85 Gew.-% des flüssigen Mediums enthalten.Based on the total weight of the paint, the composition can contain 40 to 95% by weight, preferably contain 60 to 85 wt .-% of the liquid medium.
Das bei der Erfindung verwendete Mischpolymerisat wird durch Zugabe eines Amins als Solubilisierungsmittel dispergierbar gemacht Es ist an sich bekannt, daß man Mischpolymerisate, die Säuregruppen enthalten, durch Neutralisieren oder partielles Neutralisieren mit einem Amin in Wasser löslich oder dispergierbar machen kann. Im allgemeinen werden hierzu die für diesen Zweck bekannten niedermolekularen Amine verwendet, einschließlich von Ammoniak, Äthylamin, Butylamin, Dimethylamin, Cyclohexylamin, Morpholin, monoäinanoiamin. Diethanolamin, Diäihyiäihanoiamin \i und dergleichen. Die bevorzugten Amine sind Monoäthanolamin und Dimethyläthanolamin, wobei Dimethyläthanolamin besonders bevorzugt ist, da es die besten Ergebnisse ergibt. Obwohl Amine allgemein verwendet werden können, ist es zweckmäßig, bei der Neutralisation eines bestimmten Systems gewisse Gesichtspunkte zu beachten. So sind zum Beispiel einige Amine wirksamer bei der Erzielung von beständigen Zusammensetzungen in Abhängigkeit von dem Neutralisationsgrad des Mischpolymerisats.The copolymer used in the invention is made dispersible by adding an amine as a solubilizing agent. It is known per se that copolymers containing acid groups can be made soluble or dispersible in water by neutralization or partial neutralization with an amine. In general, the low molecular weight amines known for this purpose are used for this purpose, including ammonia, ethylamine, butylamine, dimethylamine, cyclohexylamine, morpholine, monoäinanoiamine. Diethanolamine, Diäihyiäihanoiamin \ i and the like. The preferred amines are monoethanolamine and dimethylethanolamine, with dimethylethanolamine being particularly preferred because it gives the best results. Although amines can be used in general, it is useful to consider certain considerations in neutralizing a particular system. For example, some amines are more effective in achieving stable compositions depending on the degree of neutralization of the interpolymer.
Die Bezeichnung »Neutralisaiionsgrad« bezieht sich auf den Anteil der mit dem Amin neutralisierten Säure des Mischpolymerisats. Wenn zum Beispiel 20% der theoretischen Menge der Säure des Mischpolymerisats durch das Amin neutralisiert worden sind, liegt der Neutralisaticnsgrad bei 20% der theoretischen Neutralisation. Wenn 30% der theoretischen Menge der Säure neutralisiert worden sind, liegt der Neutralisationsgrad bei 30% der theoretischen Neutralisation. In allen Fällen ist der Neutralisationsgrad und die Menge des verwendeten Amins ausreichend, um eine beständige Zusammensetzung zu ergeben, worunter eine Zusammensetzung verstanden wird, die sich nicht in unterschiedliche Phasen trennt. Diese Beständigkeit der Zusammensetzung soll während der Lagerung aufrechterhalten bleiben. Wenn man anstrebt, dies bei einem relativ niedrigen Neutralisationsgrad zu erreichen, das heißt, unterhalb etwa 30%, sollten die bevorzugten Amine, das heißt, Dimethyläthanolamin und Monoäthanolamin, verwendet werden. Bei höheren Neutralisationsgraden, das heißt 30% oder höher, sind andere Amine wirksam. So kann man zum Beispiel bei 30% der theoretischen Neutralisation Diäthyläthanolamin mit guten Ergebnissen und bei 50% der theoretischen Neutralisation nahezu aiie der angeführten Amine mit guten Ergebnissen verwenden.The term »degree of neutralization« refers on the proportion of the acid neutralized with the amine in the copolymer. For example, if 20% of the theoretical amount of acid of the copolymer have been neutralized by the amine, is the Degree of neutralization at 20% of the theoretical neutralization. When 30% of the theoretical amount of acid have been neutralized, the degree of neutralization is 30% of the theoretical neutralization. In all Cases, the degree of neutralization and the amount of amine used is sufficient to ensure a stable To give a composition, which is understood to mean a composition that is not in separates different phases. This stability of the composition is intended to be maintained during storage stay. If one aims to achieve this with a relatively low degree of neutralization, that is, below about 30%, should be the preferred amines, that is, dimethylethanolamine and monoethanolamine can be used. At higher degrees of neutralization, i.e. 30% or higher, are other amines effective. For example, diethylethanolamine can be used at 30% of the theoretical neutralization with good results and with 50% of the theoretical neutralization almost all of those mentioned Use amines with good results.
Die in den Überzugsmassen nach der Erfindung verwendete Aminmenge ist von Einfluß auf die Dispergierbarkeit des Mischpolymerisats. Diese Menge ist besonders bei niedrigen Neutralisationsgraden des Mischpolymerisats für die Erzielung einer beständigen Zusammensetzung wesentlich.The amount of amine used in the coating compositions according to the invention has an influence on the Dispersibility of the copolymer. This amount is particularly important when the degree of neutralization is low Copolymer is essential for achieving a stable composition.
Die verwendete Aminmenge kann in manchen Fällen so niedrig sein, daß sie 0,180 Milliäquivalenten Salz pro Gramm der Harzfeststoffe entspricht. Üblicherweise ist die Aminmenge aber so groß, daß sie mindestens 0,200 Milliäquivalenten Salz pro Gramm Harzfeststoffe entspricht. Der Ausdruck »Milliäquivalente Salz pro Gramm Harzfeststoffe« bezieht sich auf die Anzahl der Säuremilliäquivalente pro Gramm Harzfeststoffe des Mischpolymerisats, die mit einer Base, das heißt mit einem Amin, neutralisiert worden sind. Die Anzahl der Milliäquivalente Salz pro Gramm Harzfeslsloffe kann unter Verwendung folgender Formel errechnet werdenThe amount of amine used can in some cases be so low that they are 0.180 milliequivalents of salt per Equivalent to grams of resin solids. Usually, however, the amount of amine is so large that it is at least 0.200 Corresponds to milliequivalents of salt per gram of resin solids. The expression "milliequivalents of salt per Grams of Resin Solids "refers to the number of acid milli-equivalents per gram of resin solids Copolymers which have been neutralized with a base, that is to say with an amine. The number of Milliequivalents of salt per gram of resin solids can be calculated using the following formula
Gewicht Säureanteil x 10
Äquivalenzgewicht der Säure Weight of acid content x 10
Equivalent weight of acid
XN= Milliäquivalente Salz pro Gramm HafzfeststofTeXN = milliequivalents of salt per gram of Hafz solids
In dieser Formel bedeutet N den Neutralisätionsgrad. Ein Neutralisationsgrad von größer als 100% zeigt an, daß ein Überschuß an Base verwendet worden ist. In einem derartigen Fall wird der Wert von 100% in der obigen Formel verwendet. Die Zusammensetzungen nach der Erfindung enthalten mindestens 0,200 Milliäquivalente Salz pro Gramm Harzfeststoffe.In this formula, N denotes the degree of neutralization. A degree of neutralization greater than 100% indicates that an excess of base has been used. In in such a case the value of 100% in the above formula is used. The compositions of the invention contain at least 0.200 milliequivalents of salt per gram of resin solids.
Die obere Grenze für die Menge des verwendeten Amins ist weniger wichtig und richtet sich weitgehend nach der Anwendungsweise. Wenn zum Beispiel die 5ü Zusammensetzung durch Aufstreichen, mit der Walze oder durch Tauchen aufgetragen werden soll, kann das Amin in einer Menge benutzt weden, daß so große Mengen, wie 3,47 Milliäquivalente Salz pro Gramm Harzfeststoffe vorhanden sind. Aber auch bei diesen Anwendungsverfahren ist es bevorzugt, daß das verwendete Amin eine Menge nicht überschreitet, die 1,910 Milliäquivalente Salz pro Gramm Harzfeststoffe ergibt Wenn jedoch die Zusammensetzung durch Sprühen aufgetragen werden soll, sollte die verwendete bo Amimnenge üblicherweise nicht mehr als 0,764 Milliäquivalente Salz pro Gramm Harzfeststoffe ergeben, obwohl in manchen Fällen die Aminmenge auch bis zu 1,40 Milliäquivalenten Salz pro Gramm Harzfeststoffe ergeben kann.The upper limit for the amount of amine used is less important and depends largely on the mode of use. For example, if the composition is to be brush, roller, or dipping applied, the amine can be used in an amount such that there are amounts as large as 3.47 milliequivalents of salt per gram of resin solids. Even in these methods of application, however, it is preferred that the amine used do not exceed an amount which will give 1.910 milliequivalents of salt per gram of resin solids, however, if the composition is to be applied by spray, the amount of bo amine used should usually not exceed 0.764 milliequivalents of salt per gram Resin solids, although in some cases the amount of amine can make up to 1.40 milliequivalents of salt per gram of resin solids.
Bei der Herstellung der Überzugsmassen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hängt der Zeitraum für die Alterung unter Erwärmen, das heißt die Stufe (E), von einigen Faktoren, wie der Zusammensetzung des Mischpolymerisats, dem Feststoffgehalt der Zusammensetzung, der Anfangsviskosität des gebildeten Mischpolymerisats und der Rührgeschwindigkeit ab. Im allgemeinen schwankt dieser Zeitraum zwischen einer Stunde oder noch weniger bis zu etwa 11 Stunden.In the production of the coating compositions by the process according to the invention, the period of time depends on the aging under heating, that is, stage (E), of some factors such as the composition of the Copolymer, the solids content of the composition, the initial viscosity of the copolymer formed and the stirring speed. In general, this period varies between one Hour or even less up to about 11 hours.
Bei einem bevorzugten Verfahren werden die Monomeren in einem Überschuß einer Lösungsmittclmischung polymerisiert, die im wesentlichen aus Äthylenglykolmonobutyläther und Isopropanol besteht, wobei das überschüssige Lösungsmittel im wesentlichen Isopropanol ist. Die Polymerisation erfolgt unter Verwendung eines Azokatalysators. Dann wird aus der erhaltenen Polymerisatlösung das überschüssige Lösungsmittel, das im wesentlichen aus Isopropanol besteht, durch Destillation bei atmosphärischem oder erniedrigtem Druck oder beidem abgetrieben. Dann wird das Amin der Mischpolymerisatlösung zugesetzt Anschließend wird entionisiertes Wasser bei einer Temperatur zwischen 50 und 99° C der Lösung unter Rühren zugefügt, wobei sich eine Dispersion des Mischpolymerisats bildet Schließlich wird die Mischpolymerisatdispersion durch Erwärmen gealtertIn a preferred method, the monomers are used in an excess of a solvent mixture polymerized, which consists essentially of ethylene glycol monobutyl ether and isopropanol, wherein the excess solvent is essentially isopropanol. The polymerization takes place under Use of an azo catalyst. Then the excess solvent is from the resulting polymer solution, which consists essentially of isopropanol, by distillation at atmospheric or depressed pressure or both. The amine is then added to the copolymer solution Deionized water is then added to the solution at a temperature between 50 and 99 ° C Stirring is added, a dispersion of the copolymer being formed. Finally, the copolymer dispersion is added aged by heating
Diese bevorzugte Ausführungsform zur Herstellung der wasserhaltigen Überzugsmassen nach der Erfindung besitzt eine Reihe von Vorzügen. Zunächst ist es vorteilhaft, daß die beiden Lösungsmittel so weit auseinanderliegende Siedepunkte haben (Äthylengly-This preferred embodiment for the production of the water-containing coating compositions according to the invention has a number of advantages. First, it is advantageous that the two solvents so far boiling points that differ from one another (ethylene glycol
kolmonobutyläther 171,2° C, Isopropanol 82,4° C). Diese große Differenz in den Siedepunkten ermöglicht die leichte Entfernung, zum Beispiel durch Destillation, des Isopropanols aus der Mischung. Wenn zum Beispiel, wie im vorliegenden Fall, ein Überschuß des Lösungsmittels bei dem Polymerisationsverfahren wünschenswert ist, besteht dieser Überschuß im wesentlichen aus Isopropanol, da das Isopropanol nachher leicht entfernt werden kann, so daß die Anstrichmasse den gewünschten Lösungsmittelgehalt hat. Außerdem wirkt das Isopropanol in der Lösungsmittelmischung als Kettenüberträger und kontrolliert dadurch das Molekulargewicht des Mischpolymerisats in diesem System. Dadurch entfällt die Notwendigkeit zur Verwendung eines äußeren oder zugegebenen Keitenübertragungsmittels, η wie Mercaptan, das üblicherweise für diesen Zweck verwendet wird. Schließlich ist die Zugabe von heißem Wasser zur Lösung des Mischpolymerisats vorteilhaft, da dieses die Bildung der Dispersion des Mischpolymerisats erleichtert und eine schnellere Erreichung der 2» gewünschten Viskosität der Überzugsmasse ermöglicht.col monobutyl ether 171.2 ° C, isopropanol 82.4 ° C). This large difference in boiling points enables the isopropanol to be easily removed from the mixture, for example by distillation. For example, if, as in the present case, an excess of solvent is desirable in the polymerization process, this excess consists essentially of isopropanol, since the isopropanol can be easily removed afterwards so that the paint has the desired solvent content. In addition, the isopropanol in the solvent mixture acts as a chain transfer agent and thereby controls the molecular weight of the copolymer in this system. This eliminates the need to use an external or added rate transfer agent, η such as mercaptan, which is commonly used for this purpose . Finally, the addition of hot water to the solution of the mixed polymer is advantageous, since this facilitates the formation of the dispersion of the mixed polymer and enables the desired viscosity of the coating composition to be reached more quickly.
Die vorstehend geschilderten Verfahren richten sich auf die Herstellung von bevorzugten wasserhaltigen Überzugsmassen, bei denen ein Teil des organischen Lösungsmittels, das ursprünglich bei der Herstellung des Mischpolymerisats verwendet wurde, in der fertigen Überzugsmasse verbleibt. Wie aber bereits festgestellt wurde, kommen bei der Erfindung auch wasserhaltige Überzugsmassen in Betracht, bei denen das flüssige Medium vollständig aus Wasser besteht. Solche jo Zusammensetzungen kann man unter Verwendung der bereits charakterisierten Verfahrensstufen herstellen, indem man an die Stufe (E) noch eine weitere Stufe anschließt Man kann zum Beispiel das organische Lösungsmittel, das nach der Stufe (E) in der Zusammen- J5 Setzung verbleibt, durch verschiedene Arbeitsweisen entfernen, wie zum Beispiel durch Destillation oder Flüssigkeits-Chromatographie. The processes outlined above are aimed at the production of preferred water-containing coating compositions in which part of the organic solvent which was originally used in the production of the copolymer remains in the finished coating composition. As has already been stated, however, water-containing coating compounds in which the liquid medium consists entirely of water can also be used in the invention. Such jo compositions can be prepared using the previously characterized method steps, by still adjoins the step (E), a further stage one can, for example, the organic solvent remaining J5 reduction after step (E) in the cooperation, by remove various working methods, such as by distillation or liquid chromatography.
Die wasserhaltigen oder auf wäßriger Basis hergestellten Überzugsmassen nach der Erfindung können durch übliche Anwendungsverfahren aufgetragen werden, wie zum Beispiel durch Streichen, Tauchen, mit der Walze, durch Sprühen und dergleichen, wobei beson ders solche Methoden verwendet werden, wie sie bisher zur Lackierung von Behältern benutzt wurden. Die genaue Formulierung der Überzugsmasse, zum Beispiel Gesamtfeststoffgehalt und Viskosität, hängt im Einzelfall von der Anwendungsart ab und die Festlegung der einzelnen Faktoren bereitet dem Fachmann keine Schwierigkeiten. The water-based or water-based coating compositions according to the invention can be applied by customary application methods, such as brushing, dipping, with a roller, spraying and the like, with special methods such as those previously used for painting containers were used. The exact formulation of the coating composition, for example total solids content and viscosity, depends in the individual case on the type of application and the determination of the individual factors presents no difficulties for the person skilled in the art.
Nach dem Auftragen werden die Überzugsmassen getrocknet und durch Erwärmen auf erhöhte Temperaturen gehärtet, wobei ein harter vernetzter Film entsteht Die Härtungsbedingungen hängen von der Natur der besonderen Zusammensetzung, der Natur des Substrats und der Verwendung ab. Im allgemeinen können die wasserhaltigen Überzugsmassen nach der Erfindung unter Benutzung der Bedingungen und Einrichtungen, die in der Behälterindustrie üblich sind, gehärtet werden. Bei typischen Härtungsbedingungen verwendet man Temperaturen im Bereich von etwa 150 bis etwa 215°C und Zeiten von 2 bis etwa 15 Minuten. After application , the coating compositions are dried and cured by heating to elevated temperatures, producing a hard, crosslinked film. The curing conditions depend on the nature of the particular composition, the nature of the substrate and the use. In general, the hydrous coating compositions of the invention can be cured using the conditions and equipment conventional in the container industry. Typical curing conditions use temperatures ranging from about 150 to about 215 ° C and times from 2 to about 15 minutes.
In den folgenden Beispielen wird die Erfindung noch näher erläutert Alle Angaben über Teile und Prozentsätze sind Gewichtsangaben, falls nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben ist Die Feststoffgehalte in den Beispielen wurden bei 105° C als Test für die Qualitätskontrolle durchgeführtThe invention is explained in more detail in the following examples. All data relating to parts and percentages are weight data, unless expressly stated something else is indicated. The solids contents in the examples were at 105 ° C as a test for the Quality control carried out
Dieses Beispiel erläutert die Herstellung einer wasserhaltigen Überzugsmasse nach der Erfindung.This example explains the production of a water-containing coating composition according to the invention.
In einen Reaktor, der mit einem Rückflußkühler. Heizeinrichtungen, Rührer, Thermometer und einer Einrichtung zum Einleiten von Stickstoff ausgerüstet war, wurden 159,0 Gramm Äthylenglykolmonoäthyläther, 325,0 Gramm Isopropanol und 290 Gramm einer Monomermischung aus 5,9% Eisacrylsäure, 28,2% einer 61,5%igen Lösung von N-(Butoxymethyl)acrylamid (NBMA) in einer 1 :3-Lösungsmittelmischung von Toluol und Butanol, 32,1% Styrol, 32,5% Äthylacrylat und 1,3% alpha,alpha'-Azobis(isobutyronitril) gegeben. Bezogen auf Monomerfeststoffe enthielt der Monomeransatz 10% Acrylamid als NBMA, 41% Styrol, 41,5% Äthylacrylat und 7,5% Acrylsäure. Die Ansatzmischung wurde dann unter Stickstoff auf Rückflußtemperatur (etwa 90 bis 930C) im Verlauf von etwa 45 Minuten erwärmt. Nachdem der Rückfluß begonnen hatte, wurden weitere 1081 Gramm der vorstehenden Monomermischung in den Reaktor im Verlauf von etwa 3 Stunden eingebracht. Dann wurden 12,0 Gramm p-Butylperbenzoat in drei gleichen Portionen zu je 4 Gramm im Verlauf von etwa 6 Stunden zugegeben, wobei jeweils eine Portion in einem Abstand von 2 Stunden zugegeben wurde. Am Ende dieses Zeitraums von 6 Stunden wurden 337 Gramm Lösungsmittel (geringfügig mehr als die ursprünglich verwendete Menge an Isopropanol) aus der erhaltenen Lösung des Mischpolymerisats durch Destillation bei atmosphärischem Druck bei einer Temperatur von etwa 94°C im Verlauf von etwa 75 Minuten abgetrieben. Zu diesem Zeitpunkt wurde eine Probe der Reaktionsmischung auf ihren Gesamtfeststoffgehalt untersucht und es wurde festgestellt, daß der bei 150°C ermittelte Feststoffgehalt 73 Gew.-% betrug. Dann wurden 49,8 Gramm (50% der theoretischen Neutralisation) Dimethyläthanolamin der Reaktionsmischung zugegeben, wobei die Mischung eine Temperatur von 97°C hatte. Nachdem die Zugabe des Dimethyläthanoiamins beendigt war, wurden 1939 Gramm entionisiertes Wasser auf 75° C vorerwärmt und dann der Reaktionsmischung unter Rühren zugegeben. Nach Beendigung dieser Zugabe wurde das Rühren noch für eine Stunde fortgesetzt.In a reactor equipped with a reflux condenser. Heating devices, stirrer, thermometer and a device for introducing nitrogen were equipped, 159.0 grams of ethylene glycol monoethyl ether, 325.0 grams of isopropanol and 290 grams of a monomer mixture of 5.9% glacial acrylic acid, 28.2% of a 61.5% solution of N- (butoxymethyl) acrylamide (NBMA) in a 1: 3 solvent mixture of toluene and butanol, 32.1% styrene, 32.5% ethyl acrylate and 1.3% alpha, alpha'-azobis (isobutyronitrile). Based on monomer solids, the monomer formulation contained 10% acrylamide as NBMA, 41% styrene, 41.5% ethyl acrylate and 7.5% acrylic acid. The batch mixture was then heated under nitrogen to reflux temperature (about 90 to 93 0 C) over the course of about 45 minutes. After reflux began, an additional 1081 grams of the above monomer mixture was added to the reactor over about 3 hours. Then 12.0 grams of p-butyl perbenzoate was added in three equal portions of 4 grams each over the course of about 6 hours, one portion being added every 2 hours. At the end of this 6 hour period, 337 grams of solvent (slightly more than the amount of isopropanol originally used) were driven off from the resulting solution of interpolymer by distillation at atmospheric pressure at a temperature of about 94 ° C over about 75 minutes. At this point, a sample of the reaction mixture was examined for its total solids content and it was found that the solids content found at 150 ° C. was 73% by weight. 49.8 grams (50% of the theoretical neutralization) of dimethylethanolamine were then added to the reaction mixture, the mixture having a temperature of 97.degree. After the addition of the dimethylethanoiamine was complete, 1939 grams of deionized water were preheated to 75 ° C. and then added to the reaction mixture with stirring. After this addition was complete, stirring was continued for an hour.
Die erhaltene Anstrichmasse auf wäßriger Basis ist eine Dispersion des Mischpolymerisats in einem flüssigen Medium mit folgenden Merkmalen:The aqueous-based paint obtained is an all-in-one dispersion of the copolymer liquid medium with the following characteristics:
Einheiten
(%)Mixed polymer
units
(%)
Styrol
Äthylacrylat
Eisacrylsäure Acrylamide as NBMA *)
Styrene
Ethyl acrylate
Ice acrylic acid
41,0
41,5
7,510.0
41.0
41.5
7.5
Organische Lösungsmittel**)Organic solvents **)
16,2 83.8
16.2
*) N-iButoxymethylJacrylamid.*) N-i-butoxymethyl / acrylamide.
*) Eine Mischung aus Äthylenglykolmonoäthyläther, Isopropanol, Toluol und Butanol.*) A mixture of ethylene glycol monoethyl ether, isopropanol, Toluene and butanol.
Weitere Eigenschaften der Anstrichmasse waren wieOther properties of the paint were like
folgt:follows:
Polymerisat-Feststoffgehalt: Polymer solids content:
Flüssiges Medium:
Viskosität:Liquid medium:
Viscosity:
Säurezahl:Acid number:
Milliäquivalent Salz pro
Gramm Harzfeststoffe:
Beständigkeit:Milliequivalent salt per
Grams of resin solids:
Resistance:
33,4 Gew.-°/o der Gesamtmasse 33.4% by weight of the total mass
65,6 Gew.-% der Gesamtmasse 65.6% by weight of the total mass
14OmPa s, Brookfield-Viskosität bei 25°C, Spindel No. 4 bei 20 upm
16,114OmPa s, Brookfield viscosity at 25 ° C, spindle no. 4 at 20 rpm
16.1
0,521
gut0.521
Well
Flüssiges Medium *):
Viskosität:Liquid medium *):
Viscosity:
Säurezahl:Acid number:
Milliäquivalente Salz pro
Gramm Harzfeststoffe:
Beständigkeit:Milliequivalents of salt per
Grams of resin solids:
Resistance:
mischung zugegeben. Nach dieser Zugabe wurden 5085 Gramm entionisiertes Wasser auf 75°C vorerwärmt und der Reaktionsmischung, wie in Beipiel 1, zugeführt.mixture added. After this addition, 5085 grams of deionized water was preheated to 75 ° C and the reaction mixture, as in Example 1, fed.
Die erhaltene Überzugsmasse auf wäßriger Basis hatte folgende Formuliei ung:The aqueous-based coating composition obtained had the following formulation:
MischpolymerisatMixed polymer
Die Zusammensetzung wurde auf ein Metallsubstrat aufgezogen und zwei Minuten bei etwa 19O0C ausgehärtet. Man erhielt einen glätten, harten und dauerhaften Film.The composition was coated on a metal substrate and cured for two minutes at about 19O 0 C. A smooth, hard and durable film was obtained.
Bei diesem Beispiel wurde Beispiel 1 wiederholt, mit der Ausnahme, daß die zum Neutralisieren verwendete Menge an Dimethyläthanolamin um 40% (auf 30% der theoretischen Neutralisation) reduziert wurde und die Menge an Isopropanol um 10% zur Einstellung der Viskosität erhöht wurde. Die fertige Zusammensetzung hatte folgende Eigenschaften:In this example, Example 1 was repeated except that the one used for neutralization Amount of dimethylethanolamine was reduced by 40% (to 30% of the theoretical neutralization) and the Amount of isopropanol was increased by 10% to adjust the viscosity. The finished composition had the following properties:
Polymerfeststoffe:Polymer solids:
35 Gew.-% der Gesamtmasse 35% by weight of the total mass
65 Gew.-% der Gesamtmasse 65% by weight of the total mass
100 mPa s, Brookfield-Viskosität bei 25°C, No. 4 Spindel
bei 20 upm
17,43100 mPa s, Brookfield viscosity at 25 ° C, No. 4 spindle at 20 rpm
17.43
0,314
gut0.314
Well
*) 85 Gew.-% entionisiertes Wasser und
15 Gew.-o/o organische Lösungsmittel*) 85 wt .-% deionized water and
15% by weight of organic solvents
Nach dem Aufziehen auf ein Metallsubstrat und Einbrennen für 2 Minuten bei etwa 1900C erhielt man einen glatten, harten und dauerhaften Film.After mounting on a metal substrate and baking for 2 minutes at about 190 ° C., a smooth, hard and permanent film was obtained.
In diesem Beispiel wird die Herstellung einer bevorzugten wasserhaltigen Überzugsmasse erläutert, bei deren Herstellung als Ätheralkohol Äthylenglykolmonobutyläther verwendet wird.In this example the production of a preferred water-containing coating composition explained, in their production as ether alcohol ethylene glycol monobutyl ether is used.
In den Reaktor von Beispiel 1 wurden 477 Gramm Äthylenglykolmonobutyläther, 975 Gramm Isopropanol und 870 Gramm der Monomermischung von Beispiel 1, aber ohne aIpha,alpha'-Azobis(isobutyronitril) gegeben. Die Mischung wurde unter Stickstoff auf Rückflußkühltemperatur, wie in Beispiel 1, erwärmt Nach dem Beginn des Rückflusses wurden weitere 3189 Gramm der Monomermischung von Beispiel 1 und 54 Gramm aIpha,aIpha'-Azobis(isobutyronitril) in den Reaktor im Verlauf von 3 Stunden, wie in Beispiel 1, eingeführt Danach wurden 12,0 Gramm T-Butylperbenzoat, wie in Beispiel 1, zugegeben. Dann wurden 981 Gramm organisches Lösungsmittel durch Destillation bei atmosphärischem Druck und bei Temperaturen zwischen etwa 95 und etwa 120° C abgetrieben. Anschließend wurden 89,4 Gramm (30% der theoretischen Neutralisation) Dimethyläthanolamin zu der Reaktions-Gew.-% GesamlreststofTe = 38,5In the reactor of Example 1 were 477 grams of ethylene glycol monobutyl ether, 975 grams of isopropanol and 870 grams of the monomer mixture of Example 1, but without the alpha, alpha'-azobis (isobutyronitrile). The mixture was heated to reflux temperature as in Example 1 under nitrogen The start of reflux was an additional 3189 grams of the monomer mixture from Example 1 and 54 grams aIpha, aIpha'-azobis (isobutyronitrile) was introduced into the reactor over 3 hours as in Example 1 Thereafter, 12.0 grams of t-butyl perbenzoate, as in Example 1 added. Then 981 grams of organic solvent were added by distillation atmospheric pressure and at temperatures between about 95 and about 120 ° C. Afterward were 89.4 grams (30% of the theoretical neutralization) of dimethylethanolamine to the reaction wt .-% Total residuals = 38.5
Mischpolymerisat-Einheiten (%)Mixed polymer units (%)
Acrylamid als NBMA
.. StyrolAcrylamide as NBMA
.. styrene
Äihylacrylal
EisacrylsäureEthyl acrylic
Ice acrylic acid
10,010.0
41.041.0
41,541.5
7,57.5
Flüssiges MediumLiquid medium
Gew.-% Gesamtflüssigkeit = 61,5Wt% total liquid = 61.5
Gew.-%Wt%
Entionisiertes Wasser 83,5Deionized water 83.5
Organische Lösungsmittel*) 16,5Organic solvents *) 16.5
*) Bestehend aus Äthylenglykolmonobutyläther, Isopropanol, Toluol und Butanol.*) Consists of ethylene glycol monobutyl ether, isopropanol, Toluene and butanol.
jo Die Zusammensetzung hatte folgende Eigenschaften:jo The composition had the following properties:
Gesamtfeststoffe:Total solids:
Säurezahl:Acid number:
Viskosität:Viscosity:
Milliäquivalente Salz pro
Gramm Harzfeststoffe:
Beständigkeit:Milliequivalents of salt per
Grams of resin solids:
Resistance:
38,5%
17,738.5%
17.7
300 mPa s, Brookfield-Viskosität bei 25° C, No. 4 Spindel bei 20 upm300 mPa s, Brookfield viscosity at 25 ° C, No. 4 spindle at 20 rpm
0,313
gut0.313
Well
Ein auf ein Metallsubstrat aufgetragener und in gleicher Weise wie bei den vorherigen Beispielen gehärteter Film war glatt, hart und dauerhaft.One applied to a metal substrate in the same way as the previous examples cured film was smooth, hard, and durable.
In diesem Beispiel wurde eine wasserhaltige Überzugsmasse in gleicher Weise wie in Beispiel 3 hergestellt, mit der Ausnahme, daß zusätzlicher Äthylenglykolmonobutyläther verwendet wurde, um den Gehalt an organischem Lösungsmittel der Zusammensetzung zu erhöhen. Die Masse hatte folgende Formulierung:In this example a water-based coating composition was used prepared in the same way as in Example 3, with the exception that additional Ethylene glycol monobutyl ether was used to reduce the organic solvent content of the composition to increase. The mass had the following formulation:
Die Oberzugsmasse ergab nach dem Auftragen auf ein Metallsubstrat und nach dem Einbrennen, wie in den Beispielen 1 bis 3, einen platten, harten und dauerhaften Film.The topcoat produced after application to a metal substrate and after baking, as in the Examples 1 to 3, a flat, hard and durable one Movie.
Beispiele 5 bis 8Examples 5 to 8
Diese Beispiele erläutern den Einfluß des Neutralisationsgrades, das heißt der Milliäquivalente Salz pro Gramm Feststoffe, auf die Stabilität der wasserhakigen Überzugsmassen, gemäß der Erfindung.These examples illustrate the influence of the degree of neutralization, i.e. the milliequivalents of salt per Grams of solids, on the stability of the water-hooked Coating compositions according to the invention.
Die Zusammensetzungen wurden im wesentlichen in gleicher Weise und unter Verwendung des gleichen Mischpolymerisats, wie in den Beispielen 3 und 4, hergestellt, mit der Ausnahme, daß die Menge desThe compositions were made in essentially the same manner and using the same Copolymer, as in Examples 3 and 4, prepared, with the exception that the amount of
verwendeten Dimethyläthanolamins derartig war, daß der Neutralisationsgrad des Mischpolymerisats 3O1VO der theoretischen Neutralisation (bei Beispiel 5, 25% der TN bei Beispiel 6,20% der TN bei Beispiel 7 und 15% der TN bei Beispiel 8). Da die niedrigen Neutralisationsgrade zu hohen Viskositäten der Zusammensetzungen führte, Beispiele 6 bis 8, wurde der Feststoffgehalt dieser Zusammensetzungen reduziert, indem zusätzliches Lösungsmittel in Form einer 80/20-Mischung von entionisiertem Wasser und Äthylenglykolmonobutyläther zugegeben wurde. Die erhaltenen Zusammensetzungen hatten folgende Formulierungen und Eigenschaften: Dimethylethanolamine used was such that the degree of neutralization of the copolymer 3O 1 VO of the theoretical neutralization (in Example 5, 25% of the TN in Example 6.20% of the TN in Example 7 and 15% of the TN in Example 8). Since the low degrees of neutralization resulted in high viscosities of the compositions, Examples 6 to 8, the solids content of these compositions was reduced by adding additional solvent in the form of an 80/20 mixture of deionized water and ethylene glycol monobutyl ether. The compositions obtained had the following formulations and properties:
Wie aus diesen Beispielen hervorgeht, hängt die Stabilität der Zusammensetzung von dem Neutralisationsgrad und infolgedessen von der Salzmenge pro Gramm Harzfeststoffe ab.As can be seen from these examples, the stability of the composition depends on the degree of neutralization and consequently on the amount of salt per gram of resin solids.
Die vorstehenden Beispiele wurden unter Verwendung von Monoäthanolamin anstelle von Dimethyläthanolamin wiederholt, wobei die Beständigkeit ähnlich war.The preceding examples were made using monoethanolamine in place of dimethylethanolamine repeated with similar durability.
Dieses Beispiel erläutert eine wasserhaltige Überzugsmasse nach der Erfindung, die bei niedrigen Temperaturen aushärtet.This example illustrates a water-based coating composition according to the invention, which at low Hardens temperatures.
Die Überzugsmasse wurde im wesentlichen In gleicher Weise hergestellt wie bei den Beispielen 1 bis 8, mit der Ausnahme, daß der Monomeran_satz 10% Acrylamid als NBMA, 10% Acrylsäure, 30% Äthylacrylat und 50% Styrol enthielt. Das Abtreiben des Lösungsmittels erfolgte unter vermindertem Druck und der Neutralisationsgrad der Säuregruppen des Mischpolymerisats betrug 27% der TN. Die erhaltene Zusammensetzung liatte folgende Formulierung und Eigenschaften:The coating composition was produced essentially in the same way as in Examples 1 to 8, with the exception that the Monomeran_satz 10% acrylamide as NBMA, 10% acrylic acid, 30% ethyl acrylate and contained 50% styrene. The solvent was driven off under reduced pressure and the degree of neutralization of the acid groups in the copolymer was 27% of the TN. The received Composition was the following formulation and properties:
Mischpolymerisat
(wie angegeben):
Flüssiges Medium *):
Viskosität:Mixed polymer
(as stated):
Liquid medium *):
Viscosity:
35 Gew.-%
65 Gew.-%35 wt%
65% by weight
340 mPa s, Brookfield-Viskosität bei 25° C, Nr. 4 Spindel bei 20 upm340 mPa s, Brookfield viscosity at 25 ° C, No. 4 spindle at 20 rpm
*) 82,3 Gew.-% entionisiertes Wasser und 17,7 Gew.-% organische Lösungsmittel bestehend aus Äthylenglykolmonobuiyiüther, Isopropano'i, Sutane! und Xylol.*) 82.3% by weight of deionized water and 17.7% by weight organic solvents consisting of ethylene glycol monobuiyiüther, isopropanol, sutane! and xylene.
Säurezahl: 25,3
Milliäquivalente Salz proAcid number: 25.3
Milliequivalents of salt per
Gramm Harzfeststoffe: 0,375Grams of resin solids: 0.375
Beständigkeit: gutPersistence: good
Ein Überzug dieser Zusammensetzung auf ein Metallsubstrat ergab nach dem Härten bei 160° C für 4 Minuten einen glatten, harten und dauerhaften Film.A coating of this composition on a metal substrate gave after curing at 160 ° C for 4 Minutes a smooth, hard and lasting film.
Wie bereits angegeben wurde, sind die Zusammensetzungen nach der Erfindung besonders als Überzugsmassen für die hygienisch einwandfreie Innenlackierung von Flüssigkeitsbehältern geeignet. Derartige Behälter werden einer Reihe von Prüfungen unterzogen. Diese Prüfungen werden vorgenommen sowohl vor als auch nach dem Füllen der Behälter mit Getränken, zum Beispiel Bier. Wenn ein solcher Behälter mit Bier gefüllt und verschlossen wird, wird das Bier der Pasteurisierung und anderen normalen Verarbeitungsvorgängen unterworfen. Nach der Lagerung werden die Behälter geöffnet und sowohl das Bier als auch die Lackierung untersucht. Die wichtigeren Prüfungen für hygienisch einwandfreie Überzugsmassen für Getränkebehälter sind nachstehend angeführt:As already indicated, the compositions according to the invention are particularly useful as coating compositions suitable for the hygienically perfect interior painting of liquid containers. Such containers are subjected to a series of tests. These checks are made both before and after after filling the containers with beverages, for example beer. When such a container is filled with beer and sealed, the beer is subjected to pasteurization and other normal processing operations. After storage, the containers are opened and both the beer and the paintwork examined. The more important tests for hygienically perfect coating compounds for beverage containers are listed below:
(a) Haftung an dem Metall(a) Adhesion to the metal
(b) Trübheit(b) turbidity
(c) Extrahierbarkeit(c) Extractability
(d) Geschmack und(d) taste and
(e) Pasteurisierungsbeständigkeit(e) Pasteurization Resistance
Bei den folgenden Beispielen 10 bis 13 wurden Proben der wasserhaltigen Überzugsmassen der Beispiele 1,2,4 und 9 für die Innenlackierung von Bierbehältern verwendet. Diese Behälter wurden dann den vorstehenden Prüfungen unterworfen und die Ergebnisse sind in · f«-tJrTf»nH^r) To Hi* Π Ρ βΠί In the following Examples 10 to 13, samples of the water-containing coating compositions of Examples 1, 2, 4 and 9 were used for the interior coating of beer containers. These containers were then subjected to the above tests and the results are in · f «-tJrTf» nH ^ r) To Hi * Π Ρ βΠί
030 133/178030 133/178
1010
PP.
PP.
PP.
PP.
PP.
PP.
PP.
PP.
Haftung an dem Metall
Trübheit
Extrahierbarkeit
Geschmack
Pasteurisierungsbeständigke itTest and result
Adhesion to the metal
Gloom
Extractability
taste
Pasteurization resistance
PP.
PP.
PP.
PP.
PP.
PP.
PP.
PP.
Wie aus der Tabelle hervorgeht, bestanden alle rung von Beispiel 1 entsprach, die aber 2,5% geprüften Zusammensetzungen sämtliche Tests. Mercaptoäthanol als Kettenübertragungsmittel enthielt,As can be seen from the table, all the tests from Example 1 passed, but 2.5% tested compositions all tests. Contained mercaptoethanol as a chain transfer agent,
Eine Zusammensetzung, die derjenigen der Formulie- 20 versagte bei dem GeschmackstestA composition which failed that of Formulation 20 in the taste test
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