DE2637167A1

DE2637167A1 - In wasser dispergierbare polyester

Info

Publication number: DE2637167A1
Application number: DE19762637167
Authority: DE
Inventors: Deno Laganis
Original assignee: Schenectady Chemicals Inc
Current assignee: SI Group Inc
Priority date: 1975-10-21
Filing date: 1976-08-18
Publication date: 1977-05-05
Also published as: BR7607037A; JPS6116920A; FR2328729A1; DE2637167C2; AU509920B2; US4179420A; AU1883476A; FR2328729B1; JPS5251496A; GB1499080A

Description

In Wasser dispergierbare Polyester

Gegenstand der Erfindung sind ölmodifizierte sowie ölfreie Polyester, Verfahren zu ihrer Herstellung und die Verwendung dieser Polyester zur Herstellung von Lacken.

Es ist bekannt, daß Maleinsäureanhydrid und Trimellithsäureanhydrid zur Herstellung von Polyestern verwendet werden können, die wasserlöslich gemacht werden können. Das Maleinsäureanhydrid und das Trimellithsäureanhydrid stellen Carboxylgruppen für die Löslichmachung in Wasser zur Verfügung. Die Löslichmachung erfolgt mit Hilfe von Aminen, Metalloxiden, -hydroxiden oder -carbonaten.

Man hat gefunden, daß eine Vielzahl von Polycarbonsäuren und ihrer Anhydride in gleicher Weise wie Maleinsäureanhydrid und Trimellithsäureanhydrid zur Löslichmachung von Polyestern beitragen.

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Die Polyester gemäß der Erfindung sind in Wasser dispergierbar und können als Schutzüberzüge für technische und bautechnische Anwendungszwecke verwendet werden.

Diese Polyester können aus Zusammensetzungen hergestellt werden, die beträchtliche Mengen an Monocarbonsäuren enthalten. Die Polyester können jedoch auch aus Komponenten gebildet werden, die überhaupt keine Monocarbonsäuren enthalten. Einige dieser Polyester fallen unter den bekannten Begriff "ölfreie" Polyester.

Die erfindungsgemäßen Polyester können in verbesserten Überzugssystemen für eine Vielzahl von Metall- und Nichtmetallsubstraten verwendet werden und zeichnen sich durch überlegene Hitze- und chemische Beständigkeit aus.

Aus den erfindungsgemäßen Polyestern hergestellte wässrige Überzüge besitzen verbesserte Fließ-, Netz- sowie nichtschäumende Eigenschaften und bei ihrer Anwendung auf bestimmte Substrate verbesserte Filmkontinuität.

Die Polyester gemäß der Erfindung umfassen sowohl ölmodifizierte als auch ölfreie Polyester. Pflanzliche trocknende und nicht-trocknende öle oder ihre entsprechenden Fettsäuren werden mit einer Kombination aus (1) spezifischen nachfolgend angegebenen aromatischen Dicarbonsäuren, (2) Trimellithsäure-

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anhydrid, aliphatischen Dicarbonsäuren und ihren Anhydriden sowie cycloaliphatischen Dicarbonsäuren und ihren Anhydriden und (3) Polyolen zu Alkydharzen oder ölmodifizierten Polyestern umgesetzt. Für die Herstellung ölfreier Polyester kommen keine Öle oder ihre entsprechenden Fettsäuren zur Anwendung, jedoch ähneln die verwendeten Reaktionsteilnehmer den bei der Herstellung der Alkydharze eingesetzten.

Die Erfindung umfaßt auch das Verfahren zur Herstellung der ölfreien und ölmodifizierten Polyester. Man hat gefunden, daß die Bildung der Polyester leichter und bei niedrigeren, eine bessere Kontrolle der Polymerbildung ermöglichenden Temperaturen vor sich geht, wenn zuerst die aromatische Dicarbonsäure mit den Polyolen und/oder Diolen zu einem Zwischenprodukt umgesetzt wird, das nachfolgend durch Umsetzung mit den aliphatischen oder cycloaliphatischen Dicarbonsäuren oder Anhydriden oder Trimellithsäureanhydrid in die Polyester übergeführt wird.

Die Erfindung umfaßt auch die Herstellung von Lacken unter Verwendung der erfindungsgemäßen Polester und Bildung eines Polyester-Triazin Systems, die als Lacke für Trafobleche und als Isolierlacke verwendet werden können. Sie scheinen auch als Decküberzüge für Metalle geeignet zu sein (enamel top coats).

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Die erfindungsgemäßen Produkte umfassen sowohl ölfreie als auch ölmodifizierte Polyester, Sie werden durch Umsetzung von mindestens drei Komponenten: (1) einer wie vorstehend angegebenen aromatischen Dicarbonsäure,.(2) einer aliphatischen Carbonsäure oder ihres Anhydrids, einer cycloaliphatischen Säure oder ihres Anhydrids oder von Trimellithsäureanhydrid und (3) eines Polyols mit mindestens drei Hydroxylgruppen und/oder eines Diols hergestellt. Mit anderen Worten, man hat gefunden, daß außer dem herkömmlichen Maleinsäureanhydrid Uiä. oder Trimellithsäureanhydrid aromatische Polycarbonsäuren oder deren Anhydride zur Herstellung der erfindungsgemäßen Polyester geeignet sind. Wenn Iso- oder Terephthalsäure die einzige Säure des Polyesters darstellt, ist es außerordentlich schwierig, zu gewährleisten, daß sich die gesamte aromatische Säure mit dem Polyol bis zu einer Säurezahl von 25 bis 90 umsetzt und eine wässrige klare Lösung des Polyesters erhalten wird. Selbst wenn unter diesen Bedingungen eine klare Lösung erzielt wird, leidet die Lagerfähigkeit nach einem Monat oder so der Alterung bei normalen Umgebungstemperaturen. Die Verwendung der aliphatischen oder cycloaliphatischen Dicarbonsäure oder ihres Anhydrids oder von Trimellithsäureanhydrid überwindet diese Schwierigkeiten und man erhält beständigere wässrige Lösungen des Polyesters.

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Die ölfreien Polyester gemäß der Erfindung enthalten etwa 35 bis 85 %, vorzugsweise 60 bis 70 %, bezogen auf die Gesamtanzahl der Mole der für die Herstellung des Polyesters verwendeten zweibasischen Säure oder ihres Anhydrids, einer aromatischen zweibasischen Säure der nachfolgend angegebenen Art, 15 bis 65 Mol%, vorzugsweise 20 bis 40 Mol% einer aliphatischen zweibasischen Säure oder ihres Anhydrids oder Trimellithsäureanhydrid, bezogen auf die Gesamtanzahl der Mole der für die Herstellung des Polyesters verwendeten zweibasischen Säure, 20 bis 55 Mol% eines Diols, bezogen auf die gesamten Reaktionsteilnehmer, und 0 bis 35 Mol% eines höheren Polyols, bezogen auf die Gesamtanzahl der Mole der Reaktionsteilnehmer. 0 bis 50 Mol% oder mehr der aliphatischen zweibasischen Säure können durch Trimellithsäureanhydrid ersetzt werden. Das Trimellithsäureanhydrid kann zum Beispiel bis zu 20 Mol%, bezogen auf alle Reaktionsteilnehmer, ausmachen.

Die für die Herstellung der ölfreien Produkte verwendeten aromatischen zweibasischen Säuren umfassen Isophthalsäure, Terephthalsäure, 4,4'-Benzophenondicarbonsäure und deren Gemische.

Die andere Säurekomponente ist Trimellithsäure oder eine aliphatische zweibasische Säure oder ein Anhydrid einer cycloaliphatischen Säure oder ein Anhydrid, zum Beispiel der Adipinsäure,

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Bernsteinsäure, Azelainsäure, Sebacinsäure, dimerisierter Fettsäuren, zum Beispiel dimerisierter Linolsäure, Maleinsäureanhydrid, Maleinsäure, Fumarsäure, Tetrahydrophthalsäureanhydrid, Hexahydrophthalsäureanhydrid oder 3,6-Endomethylen-Δ 4-tetrahydrophthalsäureanhydrid.

Für die Herstellung der ölfreien Produkte brauchbare Diole umfassen Äthylenglykol, 1,4-Butylenglykol, Propylenglykol und dergleichen sowie Dipropylenglykol, Diäthylenglykol, Neopentylglykol, Dimethylolhydantoin, Cyclohexandimethanol, hydriertes Bisphenol A, Hydrochinon-di-(ß-hydroxyäthyl)-äther, den Diäther von Propylenglykol und Bisphenol A, den Diäther von Diäthylenglykol und Bisphenol A und dergleichen.

Das zur Herstellung der ölfreien Polyester verwendete Polyol kann Trimethylolpropan, Trimethyloläthan, Glycerin, Pentaerythrit, sowie Tris-(hydroxyäthyl)-isocyanurat und Tris-(hydroxymethy1)-aminomethan sein.

Das Verhältnis OH:COOH in den ölfreien Polyestern kann 1:1 bis 1,3:1 betragen.

Die öl- oder fettsäuremodifizierten Polyester werden aus (1) (a) einer höheren ungesättigten oder gesättigten Fettsäure

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•Λ.

mit zum Beispiel 9 bis 18 Kohlenstoffatomen hergestellt, wobei der Prozentsatz der Fettsäure, bezogen auf alle Reaktionsteilnehmer, 5 bis 60 Gew.% betragen kann, oder (b) 5 bis Gew.% pflanzlichem Öl; (2) 30 bis 50 Gew.% aromatischer Dicarbonsäure; (3) 3 bis 30 Gew.% aliphatischer oder cycloaliphatischer Dicarbonsäure; (4) 10 bis 27 Gew.% eines Polyols mit mindestens drei Hydroxylgruppen und gegebenenfalls O bis 41 Gew.% Diol, gewöhnlich 0 bis 27 % Diol. Das Verhältnis OH:COOH in den ölmodifizierten Polyestern der Erfindung beträgt 1:1 bis 1,5:1.

Die für die Herstellung der ölmodifizierten Polyester verwendete ungesättigte Fettsäure kann konjugiert oder nicht konjugiert sein. Beispiele für ungesättigte Fettsäuren sind Linolensäure, Linolsäure, ölsäure, Eläostearinsäure und dergleichen. Die verwendbaren gesättigten Monocarbonsäuren umfassen Laurinsäure, Stearinsäure, Palmitinsäure, Isodecansäure, Pelargonsäure, Myristinsäure und dergleichen. Außerdem können aromatische Säuren einschließlich Benzoesäure, Butylbenzoesäure, Hydroxybenzoesäure, zum Beispiel Salicylsäure und dergleichen eingesetzt werden.

Es kann die natürliche Linolsäure, die normalerweise nicht konjugiert ist, oder die konjugierte Linolsäure oder ein Gemisch dieser Säuren verwendet werden, zum Beispiel ein Ge-

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misch, in dem ein Teil der nicht konjugierten Linolsäure durch Erhitzen/in Gegenwart eines Katalysators in konjugierte ölsäure umgewandelt wurde.

Man kann auch Gemische von Säuren einsetzen, zum Beispiel ein Gemisch aus Ölsäure und Linolsäure mit . 11 bis 47 % ölsäure, sowie natürliche Gemische, die durch Verseifung eines Fetts und nachfolgendes Ansäuern erhalten werden.

Öle, die als modifizierende Substanz bei der Herstellung der Ölmodifizierten Polyester eingesetzt werden können, umfassen Sojabohnenöl, Baumwollsaatöl, LeinsamenöT, Safloröl, Maisöl, Tungöl, Menhadenöl, Tallöl, Rizinusöl, Palmöl, Citicicaöl und dergleichen. "

Die zur Herstellung der öl- oder fettsäuremodifizierten Polyester verwendbaren aromatischen Dicarbonsäuren umfassen Isophthalsäure/ Terephthalsäure, Benzophenondicarbonsäure oder deren Gemische. Bei den aliphatischen Dicarbonsäuren und Anhydriden, cycloaliphatischen Dicarbonsäuren und Anhydriden handelt es sich um die vorstehend genannten und selbstverständlich kann auch Trimellithsäureanhydrid verwendet werden.

Die zuf Herstellung der Öl- und fettsäuremodifizierten Polyester verwendeten Polyole umfassen Glycerin, Trimethyloläthan,

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Trimethylolpropan, Pentaerythrit, Tris-(hydroxymethyl)-aminomethan und Tris-(hydroxyäthyl)-isocyanurat.

Zur Herstellung der Polyester geeignete Diole umfassen Neopentylglykol, Diäthylenglykol, Dimethylolhydantoin, Dipropylenglykol, Äthylenglykol, Propylenglykol, Cyclohexandimethanol, hydriertes Bisphenol A, Hydrochinon-di-(ß-hydroxyäthyl)-äther, den Diäther aus Propylenglykol und Bisphenol A, den Diäther aus Äthylenglykol und Bisphenol A und dergleichen.

Die Erfindung umfaßt auch das Verfahren zur Herstellung der ölfreien und ölmodifizierten Polyester. Wenn vorliegend der Ausdruck "ölmodifiziert" verwendet wird, so bezeichnet er, die Ausführungsbeispiele ausgenommen, ölmodifizierte Polyester sowie Polyester, die mit Fettsäuren dieser öle modifiziert s ind.

Erfindungsgemäß wird die aromatische Dicarbonsäure zuerst mit den Polyolen und Fettsäuren, sofern letztere verwendet werden, umgesetzt. Hierdurch wird das Problem der geringeren Löslichkeit der aromatischen Dicarbonsäuren im Reaktionsmedium, insbesondere der Isophthalsäure und Terephthalsäure, und ihrer geringeren Reaktionsgeschwindigkeit überwunden, die höhere Verfahrenstemperaturen erfordert. In der nachfolgenden Stufe wird die aliphatische oder cycloaliphatische Dicarbonsäure

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oder Trimellithsäureanhydrid mit dem Zwischenprodukt bei niedrigeren Temperaturen als den Temperaturen der ersten Stufe umgesetzt. Die niedrigeren Temperaturen der zweiten Stufe ermöglichen eine bessere Kontrolle der Polymerbildung. Wie schon ausgeführt, werden die aliphatischen oder cycloaliphatischen Dicarbonsäuren mit Vorteil verwendet, um leicht löslich zu machende Stellen in Form von freien Carboxylgruppen zur Verfügung zu stellen, die nachfolgend mit Aminen oder Metallhydroxiden zu Salzen umgesetzt werden, die in Wasser löslich sind.

Gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Polyol mit mindestens drei Hydroxylgruppen und/oder das Diol auf eine Temperatur von mindestens 149 C erhitzt, worauf die aromatische Dicarbonsäure zugefügt wird. Das Erhitzen des Diols und/oder Polyols mit mindestens drei Hydroxylgruppen und der aromatischen Dicarbonsäure wird bis zu einem Punkt fortgesetzt, bei dem Destillation einsetzt. Die Veresterung wird weitergeführt, bis bei einem Feststoffgehalt von 100 % eine Säurezahl von 10 bis 20 erreicht ist.

Danach wird das Reaktionsgemisch auf eine Temperatur von 149°C gekühlt. Anschließend werden die aliphatische Dicarbonsäure, die cycloaliphatische Dicarbonsäure oder Trimellithsäureanhydrid zu dem Reaktionsgemisch mit einer Temperatur von

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etwa 149 C gegeben. Darauf wird erneut erhitzt, bis bei einer Probe, die auf einen Feststoffgehalt von 80 % verdünnt ist, die Säurezahl 25 bis 90 beträgt. Dieses Verfahren ist kritisch und offensichtlich macht die Zugabe des Trimellithsäureanhydrids und der aliphatischen oder cycloaliphatischen zweibasischen Säure oder ihres Anhydrids in der zweiten Stufe das wesentliche Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens aus.

Der Vorteil dieses Verfahrens besteht in der Möglichkeit der Herstellung von Polyestern aus aromatischen Dicarbonsäuren, wobei die Polyester bis zu einer Säurezahl· von 25 bis 90 umgesetzt werden und dadurch gekennzeichnet sind, daß sie eine wässrige klare Lösung zu bilden vermögen. Darüber hinaus sind die erfindungsgemäß hergestellten Polyester lagerbeständig.

Bei der Herstellung der ölmodifizierten Polyester gemäß der Erfindung wird das ölmodifizierungsmittel zusammen mit dem Polyol, dem Diol und der aromatischen Dicarbonsäure in die erste Stufe des Verfahrens eingeführt.

Die erfindungsgemäßen Polyester setzen sich mit AminotriazinAldehyd Reaktionsprodukten zu brauchbaren Lackzusammensetzungen um. Vorzugsweise besteht das Triazin-Aldehyd Reaktionsprodukt aus Hexamethoxymethy!melamin, dem Reaktionsprodukt aus Melamin-

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Formaldehyd und Methanol. Andere geeignete Triazine und Triazin-Aldehyd Reaktionsprodukte, einschließlich verätherter Triazin-Aldehyd Reaktionsprodukte, sind zum Beispiel in der US-Patentschrift 2 197 357 beschrieben. Zum Beispiel kann Trimethoxymethylnielamin, Trimethylolmelamin usw. verwendet werden... . .

Zur Herstellung der Lackzusammensetzung wird der Polyester, der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren in in Wasser dispergierbarer Form hergestellt wird, mit einem Lösungsmittel auf einen Feststoffgehalt von mindestens etwa 3O % verdünnt. Bei dem Lösungsmittel kann es sich um jedes Lösungsmittel handeln, das das Polyesterkonzentrat zu lösen vermag. Nach der in den Beispielen erläuterten bevorzugten Ausführungsform besteht das Lösungsmittel aus Butoxypropanol.

Danach wird das Polyesterkonzentrat durch Zuitiischung und Umsetzung mit einem Amin, Metalloxid, -hydroxid oder -carbonat wasserlöslich gemacht. Vorzugsweise wird ein Amin verwendet. Am vorteilhaftesten ist Dimethyläthanolamin. Andere geeignete Amine sind Äthanolamin, Diäthanolamin, 2-Dimethylamino-2-methyl-1-propanol (DMAMP), 2-Amino-2-methyl-1-propanol (AMP), Ν,Ν-Diäthyläthanolamin, N-Methyl-(diäthanol)-amin, Morpholin, Triäthanolamin und Triäthylamin. Geeignete Oxide, Hydroxide'

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und Carbonate sind Bariumoxid, Calciumoxid, Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Natriumcarbonat, Kaliumcarbonat, Magnesiumcarbonat, Bariumhydroxid und Calciumhydroxid.

Nachdem der Polyester mit dem Amin, dem Metalloxid, -hydroxid oder -carbonat vermischt wurde, wird das Gemisch mit der Triazin-Aldehyd Komponente behandelt. Man erhält eine homogene Mischung. Dann wird langsam unter Rühren Wasser zugefügt. Bei einem Feststoffgehalt von mindestens etwa 30 % ist die erhaltene Lacklösung klar.

Die Lacke gemäß der Erfindung werden aus Zusammensetzungen hergestellt, die 25 bis 50 Gew.% eines Polyesterkonzentrats mit einem Feststoffgehalt von 30 % und gewöhnlich etwa 80 % enthalten. Das löslichmachende Mittel, einschließlich der Amine, Metalloxide, -hydroxide oder -carbonate ist in einer Menge von 1,5 bis 4 Gew.% vorhanden. Die Triazinkomponente wird in Mengen von 4 bis 25 Gew.% der Lackzusammensetzung zugefügt. Das Wasser macht im allgemeinen etwa 30 bis 55 Gew.% der gesamten Lackzusammensetzung aus. Gegebenenfalls können andere Lösungsmittel in einer Menge von bis zu 15 % in die Lackzusammensetzung eingearbeitet werden.

Zu den praktischen Vorteilen der erfindungsgemäßen Produkte gehören ihre gegenüber den meisten anderen wässrigen, wasser-

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löslichen oder Latex-Systemen sowie den in organischen Lösungsmitteln löslichen überzügen überlegene Hitze- und chemische Beständigkeit. Außerdem verursacht ein wässriges System eine geringere Umweltverschmutzung und erfüllt damit die EPA-Anforderungen leichter als organische Lösungsmittelsysteme, da es keine reaktionsfähigen Kohlenwasserstofflösungsmittel abgibt. Aufgrund seiner ausgezeichneten Widerstandsfähigkeit gegenüber Feuchtigkeit sind seine elektrischen Eigenschaften ebenso gut wie die von Überzügen auf der Basis organischer Lösungsmittel. Andere Vorteile sind die gute Netzeigenschaft und die Haftung an Metall und an Substraten aus Glasgewebe, sowie an Holz, Textilgeweben, Kunststoffilmen oder zusammengesetzten Materialien. Schließlich hat es eine Lagerbeständigkeit unter heißen und kalten Bedingungen von über einem Jahr, während die Lagerbeständigkeit von Latex und anderen wässrigen Systemen weitaus geringer ist.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.

Beispiel 1

1. Herstellung des ölfreien Polyesters

Reaktionsteilnehmer Gewicht, g Äquivalente Mole

A) Neopentylglykol

B) Trimethylolpropän

C) Isophthalsäure

D) Adipinsäure

582	11 ,20	5,60
354	7,92	2,64
797	9,60	4,80
467	6,40	3,20

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•η.

Verfahren:

In einen 5-Liter-Dreihalskolben mit rundem Boden, der mit einem durch einen Motor angetriebenen Schaufelrührer aus nicht rostendem Stahl, einem Thermometer zum Anzeigen der Temperatur des Ansatzes, einer Snyder-Destillationskolonne mit drei Glockenboden und einem Destillationskopf, einem Thermometer zur Messung der Kopf- oder Dampftemperatur des Destillats, einem abwärts gerichteten Kühler und einer Auffangvorrichtung versehen war, wurden A) und B) gegeben. Dann wurde auf eine Temperatur von 166 bis 171°C erhitzt.

Bei 166 C wurde die Verbindung C) in den Kolben gegeben und es wurde rasch auf den Punkt erhitzt, bei dem die Destillation begann. Von diesem Punkt an wurde die Wärmezufuhr so eingestellt, daß die Kopftemperatur, um den Verlust an Glykol so gering wie möglich zu halten, 93,3 bis 99°C betrug. Die Veresterung wurde fortgeführt, bis die Säurezahl· bei einem Feststoffgehalt von 100 % 10 bis 20 betrug.

Der Kolbeninhalt wurde auf 149 C gekühlt, dann wurde die Verbindung D) in den Kolben gegeben. Anschließend wurde wieder erhitzt und die Veresterung fortgeführt, bis die Säurezahl einer in Methoxyäthylacetat auf einen Feststoffgehalt von 80 % verdünnten Probe 40,39 betrug. Der geschmolzene Polyester wurde darauf in 472 g Butoxypropan zu einem Konzentrat mit den folgenden Eigenschaften gelöst:

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Viskosität, Gardner-Hoidt-Skala: Z7 3/4 bei 25°C

Feststoffgehalt, %: 80

Säurezahl der Lösung: 40,4

Lösungsmittel: Butoxypropanol

2. Herstellung des elektrischen Isolierlackes

Lack Nr. 1 Gewicht, g

A) Polyesterkonzentrat des Beispiels 1 269

B) Dimethyläthanolamin 16

C) Hexamethoxymethylmelamin 72

D) entionisiertes destilliertes Wasser 400

E) Butoxypropanol 45

Verfahren:

In einen 1-Liter-Kolben, der mit einem durch einen Motor angetriebenen Rührer aus nicht rostendem Stahl, einem Kühler und einem Tropftrichter versehen war, wurden A) und B) gegeben und gemischt, bis eine gleichmäßige Mischung erhalten war. Dann wurde C) zugefügt und gerührt, bis der Kolbeninhalt homogen war. Anschließend wurde D) durch den Tropftrichter langsam und stetig zugefügt und homogen gerührt. Dann wurde E) zugegeben und wiederum gerührt.

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Lack Nr. 1, Flüssigkeitseigenschaften

Viskosität, Gardner-Holdt-Skala: T 1/2 bei 25°C Feststoffgehalt, %: 35,8

pH: 7,8

% Härtungsmittel: -25

% sauerstoffhaltiges Löungsmittel: 19,8 Aussehen der Lösung: klar

Lack Nr. 2 Gewicht, g

A) Polyesterkonzentrat des Beispiels 1

B) Diitiethyläthanolamin

C) Hexamethoxymethylmelamin

D) entionisiertes oder destilliertes Wasser

E) Butoxypropanol

Verfahren:

Wie für den Lack Nr. 1 .

Lack Nr. 2, Flüssigkeitseigenschaften

Viskosität, Gardner-Holdt-Skala: T 1/2 bei 25°C

Feststoffgehalt, %: 32,5

pH: 8,1

sauerstoffhaltiges Lösungsmittel, %: 21,4

Härtungsmittel, %: 15

Aussehen der Lösung: klar

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Testergebnisse

Der Lack Nr. 1 wurde mit 3 Teilen Butoxypropanol je 100 Teile Lack verdünnt, um auf einem Kupferstreifen die entsprechende Überzugsdicke zu erhalten. Der Lack Nr. 2 mußte nicht verdünnt werden; er wurde so wie er erhalten wurde, angewandt.

Überzugsfähigkeit
auf Kupferstreifen

gehärteter Film

- 2 mal eingetaucht

- Dicke

- Härtung

- Aussehen

auf Glasgewebe - 1 mal eingetaucht

gehärteter Film -

Härtung - Aussehen

Haftfestigkeit

Lack Nr. 1 Lack Nr. 2

24,64 ,um/Seite 26 , 67 ,um/Seite 1 Std.b.163°C 1 Std.b.163°C

glatt - einige ziemlich glatt Bläschen oder einige Bläschen kleine Offnun- oder kleine gen öffnungen

1 Std.b.163°C 1 Std.b.163°C

glatt

auf schraubenförmigen Windungen	2 Std.b.163°C/ Überzug	2 Std.b Überzug
2 Überzüge/Seite	19,7	27,4
Härtung	2,5	2,1
kg bei 25°C	einige kleine Bläschen	glatt
kg bei 150°C
Aussehen

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- vr -

kalt gezogene Aluminiurap latte, Härtung

1 Std. bei 163 C, 5 g Probe

1 Std. bei 163 C, 20 g Probe

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gehärtet, gehärtet, hart hart

Beispiel 2

1. Herstellung des ölfreien Polyesters

Reaktionsteilnehmer

A) Neopentylglykol

B) Triitiethylolpropan

C) Isophthalsäure

D) Adipinsäure

E) dimerisierte Sojafettsäuren

Gewicht, g	Äquivalente	Mole
582	11,20	5,60
354	7,92	2,64
996	12	6
175	2,40	1 ,20

472

1 ,60

0,80

Verfahren:

Es wurden die gleiche Vorrichtung und das gleiche Verfahren angewandt wie in Beispiel 1. Die Verbindungen D) und E) wurden zuletzt bei 149°C zugefügt. Dann wurde wieder erhitzt und die Veresterung wurde fortgeführt, bis eine in Methoxyäthylacetat auf einen Feststoffgehalt von 80 % verdünnte Probe eine Säurezahl von 42,1 aufwies. Der geschmolzene Polyester wurde in 581 g Butoxypropanol zu einem Konzentrat mit den folgenden Eigenschaften gelöst:

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Viskosität, Gardner-Holdt-Skala: 28 3/4 bei 25°C

Feststoffgehalt, %: 80

Säurezahl der Lösung: 40,4

Lösungsmittel: Butoxypropanol

2. Herstellung der elektrischen Isolierlacke

Lack Nr. 1 Gewicht, g

A) Polyesterkonzentrat des Beispiels 2 269

B) Dimethyläthanolamin 16

C) Hexamethoxymethylmelamin . ■ 38

D) entionisiertes oder destilliertes Wasser 400

E) Butoxypropanol 80

Verfahren:

Das gleiche wie für den Lack Nr. 1 des Beispiels 1.

Lack Nr. 1, Flüssigkeitseigenschaften

Viskosität, Gardner-Holdt-Skala: T 1/2 bei 25°C

Feststoffgehalt, %: 31,5

pH: 8,43

% Härtungsmittel: 15

% sauerstoffhaltiges Lösungsmittel: 25,1

Aussehen der Lösung: klar

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2637267 ■IS-

Lack Nr. 2 Gewicht, g

A) Polyesterkonzentrat des Beispiels 2 269

B) Dimethyläthanolamin 16

C) Hexainethoxymethylmelamin 54

D) entionisiertes oder destilliertes Wasser 300

E) Butoxypropanol 80

Verfahren:

Das gleiche wie für den Lack Nr. 1 des Beispiels 1.

Lack Nr. 2, Flüssigkeitseigenschaften

Viskosität, Gardner-Holdt-Skala: T 1/2 bei 25°C

Feststoffgehalt, %: 37,4

pH: 8,39

% Härtungsmittel·: 20

% sauerstoffhaitiges Lösungsmittel·: 30,8

Aussehen der Lösung: kiar

Testergebnisse

Der Lack Nr. 1 wurde mit zwei Teiien Butoxypropanol· je 100 Teile Lack verdünnt, um auf einem Kupferstreifen die entsprechende überzugsdicke zu erreichen. Der Lack Nr. 2 erforderte vier Teile Lösungsmittel, um die entsprechende Überzugsdicke zu erzielen.

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Überzugsfähigkeit

auf Kupferstreifen - 2 mal eingetaucht

Lack Nr. 1

Lack Nr. 2

gehärteter Film - Dicke	Haftfestigkeit	23,37 ,um/Seite	°C	23,37,um/Seit	•
- Härtung	auf schraubenförmigen Windungen	1 .Std.b.163		1 Std.b.163°C	2 Std.b.163°C
- Aussehen	2 Überzüge/Seite	glatt		glatt	25,1
auf Glasgewebe - 1 mal ein getaucht	Härtung				2,4
gehärteter Film -	kg bei 25°C		°C
- Härtung	kg bei 150°C	1 Std.b.163		1 Std.b.163°C	gehärtet, hart
- Aussehen	kalt gezogene Aluminiumplatte,	glatt		glatt	gehärtet, hart
1 Std. bei 163°C, 5 g Probe
1 Std. bei 163°C, 20 g Probe
	°c
2 Std.b.163
25,2
2,0
Härtung	I
gehärtet hart	I
gehärtet hart

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< 30 ·

Beispiel 3

1. Herstellung eines trocknenden ölmodifizierten Polyesters

a) ausgehend, von Fettsäuren zur Bildung von neu aufgebautem öl

Reaktionsteilnehmer Gewicht, g Äquivalente Mole A)

Verfahren:

Tallölfettsäuren	-	2,80	2,80
(weniger als 2 % Harz)	820	11 ,70	3,80
Trimethylolprοpan	523	0,80	0,40
D ipropylenglyko1	54	6,40	3,20
Isophthalsäure	531	2,70	0,90
Trimellithsäureanhydrid	173

Die Verbindungen A), B), C) und D) wurden in einen 5-Liter-Dreihalskolben mit rundem Boden gegeben, der mit einem durch einen Motor angetriebenen Schaufelrührer aus nicht rostendem Stahl, einem Thermometer zur Messung der Temperatur des Ansatzes, einer mit einem Kühler verbundenen Dean-Stark Wasserfalle und einem Sprinkler für die Einleitung von inertem Gas versehen war. über einen Heizmantel wurde erwärmt und die Temperatur allmählich auf 210 bis 216°C erhöht. Auf dieser Temperatur wurde gehalten, bis eine Säurezahl von 22,4 erreicht war.

Der Kolbeninhalt wurde auf 149°C gekühlt, dann wurde die Verbindung E) zugefügt. Darauf wurde wieder erhitzt und die Temperatur auf 183°C erhöht. Auf dieser Temperatur wurde gehalten,

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' -V^s - 2637267 ,31·

bis eine in Methoxypropanol auf einen Feststoffgehalt von 75 % verdünnte Probe eine Viskosität von Z3 3/4 und eine Säurezahl von 43,76 hatte. Das geschmolzene Polymere wurde anschließend mit Butoxypropanol auf einen Feststoffgehalt von 80 % verdünnt.. . .-"·.'.

2(a). Herstellung von elektrischen Isolierlacken . Lack Nr. i

A) Polyesterkonzentrat des Beispiels 3

B) Dimethyläthanolamin

C) Hexamethoxymethylmelamin

D) entionisiertes oder destilliertes Wasser

E) Butoxypropanol

Verfahren: .

Gewxcht, g	r9 .
29S₁
17	,8
41,
385
120

Das gleiche wie für den Lack Nr. 1 des Beispiels

Lack Nr. 1, Flüssigkeitseigenschaften

Viskosität, Gardner-Holdt-Skala: T 1/2

Feststoffgehalt, %: 32,4

pH: . -^: "..-'.■■' 7,8

% Härtungsmittel: 15

% sauerstoffhaltiges Lösungsmittel: 31,8

Aussehen der Lösung: klar

709818/1048

2637267

Lack Nr. 2

A) Polyesterkonzentrat des Beispiels 3

B) Dimethyläthanolamin

C) Hexamethoxymethylmelamin

D) entionisiertes oder destilliertes Wasser

E) Butoxypropanol

Gewicht, g

295,9

78,9 385 115

Verfahren:

Das gleiche wie für den Lack Nr. 1 des Beispiels

Lack Nr. 2, Flüssigkeitseigenschaften

Viskosität, Gardner-Holdt-Skala: T 1/2

Feststoffgehalt, %: 35,4

pH: 7,7

% Härtungsmittel: 25

% sauerstoffhaltiges Lösungsmittel: 31,2

Aussehen der Lösung: klar

Testergebnisse

Die Lacke Nr. 1 und 2 ergaben so wie sie anfielen die entsprechende Überzugsdicke.-

709818/1048

2637267

Überzugsfähigkeit

auf Kupferstreifen

gehärteter
Film

Lack Nr. 1

Lack Nr.

- 2 mal eingetaucht

- Dicke

- Härtung

- Aussehen

auf Glasgewebe - 1 mal eingetaucht

gehärteter Film -

- Härtung

- Aussehen Haftfestigkeit

auf schraubenförmigen Windungen 2 Überzüge/Seite Härtung

kg bei 25°C

kg bei 150°C

22,1 ,um/Seite 24 , 64 ,um/Seite 1 Std.b.163°C 2 Std.b.163°C

glatt

1 Std.b.163°C 1 Std.b.163°C glatt

glatt

2 Std.b.163°C 2 'std.b.163°C 9,7
1,5

12,5 3,1

2(b). Herstellung eines Lackes für Trafobleche - organischer Typ Die Formulierung entsprach genau dem Lack Nr. 1 des Beispiels 3.

Testergebnisse Uberzugsfähigkeit

auf elektrischer Stahlspule gehärteter Film - Dicke

-. Härtung - Aussehen

Überzugsgeschwindigkeit, m/Sek.

Franklin Widerstand heiße Franklins

Lack Nr. 1

2,54 - 4,58,Um

gut 0,508 - 1,016

709818/1048

2637267 .3*.

Um zu erläutern, daß auch andere löslichmachende Reaktionsteilnehmer als Trimellitsäureanhydrid verwendet werden können, wurde nach Beispiel 3 eine Reihe von Polyestern hergestellt, in denen, mit Ausnahme der geringeren Menge Disäure, alle Reaktionsteilnehmer die gleichen waren. In der Tabelle I sind die verschiedenen,anstelle des Trimellithsäureanhydrids in äquimolarer Menge verwendeten Dicarbonsäuren aliphatischen, cycloaliphatischen und bicycloaliphatischen Typs aufgeführt.

Verfahren:

Für die Beispiele 4, 5, 6 und 7 wurde die gleiche Vorrichtung und das gleiche Verfahren angewandt wie in Beispiel 3. Hierbei wurden vor der Verdünnung auf einen Feststoffgehalt von 80 % in Butoxyäthanol die folgenden physikalischen Eigenschaften erzielt:

Beispiele

physikalische Eigenschaften	3	4	5	6	7
Viskosität	Z 3 3/4	X 3/4	X 3/4	U 1/2	V 3/4
Säurezahl	43,76	37,0	37,0	33,2	33,66
Feststoff gehalt, %	75	75	75	75	75

Lösungsmittel Methoxy- Methoxy- Methoxy- Methoxy- Methoxypropanol propanol propanol propanol propanol

709818/1048

2637267 •BJT.

Der Feststoffgehalt bezieht sich auf die Feststoffe in der Polyesterprobe während der Herstellung, um die richtige Endviskosität zu erreichen. Als Lösungsmittel wurde Methoxypropanol verwendet, um das Fortschreiten des Kochens während der Herstellung zu kontrollieren. Nach der Beendigung des Verfahrens wurden die Polyester mit Butoxypropanol oder Butoxyäthanol auf einen Feststoffgehalt von 80 % verdünnt, worauf sie die folgenden Eigenschaften hatten:

Beispiele '--'■■ 3 4 5 '6 7

Viskosität —■ Z4 1/2 Z3 1/2 Z4 Ζ4Ί/2

Feststoffgehalt, % 80 80 80 80 80

Lösungsmittel Butoxy- Butoxy- Butoxy- Butoxy- Butoxypropanol äthanol äthanol äthanol äthanol

Aus den jeweiligen Konzentraten wurden die folgenden Lacke hergestellt:

Beispiel 4 Beispiel 5 Beispiel 6 Beispiel 7

Lack Lack Lack Lack Lack Lack Lack Lack Nr.1 Nr.2 Nr.1 Nr.2 Nr.1 Nr.2 Nr.1 Nr.2

Polyester-

konzentrat 269 269 269 269 269 269 269 269

Dimethyl-

äthanolamin 16 19 16 16 16 16 16 19

Hexamethoxy- .

methylmelamin 38 72 38 72 38 72 38 72

entionisiertes

Wasser 340 340 340 200 340 220 340 340

Butoxyäthanol 30 30 30 10 20 10 30 30

709818/1048

	A)	Tallölfettsäuren	Beispiel 3	Mole	Tabelle	Mole	I	Beispiel 5	Mole	Beispiel 6	Mole	Beispiel 7	Mole
	B)	Trimethylolpropan	g	2,80	Beispiel 4	2,80		g	2,80	g	2,80	g	2,80
	C)	Dipropylenglykol	820	3,80	g	3,80	820	3,80	820	3,80	820	3,80
	D) E) E¹)	Isophthalsäure Trimellithsäure- anhydr id Maleinsäure anhydrid	523	0,40	82O	0,40	523	0,40	523	0,40	523	0,40
	E")	Tetrahydrophthal- säureanhydr id	54	3,20 0,90	523	3,20 0,90	54	3,20	54	3,20	54	3,20
O			531 173		54		531	0,90	531		531
818/1048				531 88	137

E¹") Hexahydrophthal-

säureanhydrid 139 0,90

E"") 3,6-Endomethylen-

4-tetrahydrophthal-

Säureanhydrid 148 0,90

2637267

Die Lacke hatten die folgenden Eigenschaften:

	Beispiel 4	Lack Nr. 2	Beispiel 5	Lack Nr. 2
	Lack Nr. 1	T i/4	Lack Nr. 1	T 1/2
Viskosität	T 1/2	39,4	T 1/4	50,65
Feststoffgehalt, %	36,5	8,45	36,5	7,7
pH	7,8	25	7,6	25
Härtungsmittel, %	15	19,8	15	24,2
sauerstoffhaltiges Lösungsmittel, %	19,8	19,8

	Beispiel 6	Lack Nr. 2	Beispiel 7	Lack Nr. 2
	Lack Nr. 1	T 1/2	Lack Nr. 1	T 1/4
Viskosität	T 1/2	48,9	T 1/2	39,3
Feststoffgehalt, %	37,1	8,19	36,5	8,4
PH	• 8,21	25	7,65	25
Härtungsmittel, %	15	22,5	15	19,8
sauerstoffhaltiges Lösungsmittel, %	17,8	19,8

709818/1048

Testergebnisse

	Haftfestigkeit	(Kontrolle) Beispiel 3	Beispiel 4	Lack Nr. 2	Beispiel 5	Lack Nr. 2	Beispiel 6	Lack Nr. 2	Beispiel 7	Lack Nr. 2
	kg bei 25°C	Lack Lack Nr.1 Nr.2	Lack Nr. 1		Lack Nr. 1		Lack Nr .1		Lack Nr. 1
	kg bei 15O°C			11 ,9		11 ,4		—		11,1
	Überzugsfähigkeit auf Kupferstreifen	9,7 12,5	10,2	3,3	11,1	2,4	10,0	—	9,9	2,6
	auf Glasgewebe	1,5 3,1	1,9	glatt	1,6	glatt	1,8	konnte nicht aufge bracht werden	1,9	glatt
709818/10	glatt glatt	glatt	einige Bläs chen	glatt	glatt	glatt		glatt	glatt
	glatt glatt	einige Bläs chen	glatt	glatt	glatt

auf kalt gezogenem Aluminium

1 Std. bei 163°C, 5 g

1 Std. .bei 163°C, 20 g

ge- gehärtet härtet

2637267 35.

Beispiel 8

1 .	Herstellung eines trocknenden ölmodifizierten Polyesters	Gewicht, g Äquivalente	Mole
b)	ausgehend von natürlichem pflanzlichen Öl
	Reaktionste ilnehmer	1431	1,626
A)	Sojabohnenöl	429 10,725	3,575
	(Alkali-raffiniert)	0,72	—
B)	Trimethyloläthan	182 4,548	1 ,516
C)	Bleiglätte	792 9,54	4,77
D)	Trimethyloläthan	261 4,08	1,36
E)	Isophthalsäure
F)	Trimellithsäureanhydrid

Verfahren:

Die Verbindungen A) und B) wurden in einen 5-Liter-Dreihalskolben mit rundem Boden gegeben, der mit einem durch einen Motor angetriebenen Schaufelrührer aus nicht rostendem Stahl, einem Thermometer zur Messung der Temperatur des Ansatzes, einer mit einem Kühler verbundenen Dean-Stark Wasserfalle und einem Sprinkler für inertes Gas versehen war. Über einen Heizmantel wurde erwärmt und mit hoher Geschwindigkeit inertes Gas durch den Kolben geleitet. Die Temperatur wurde rasch auf 14 9°C erhöht, worauf man die Verbindung C) zugab. Dann wurde weiter erhitzt und die Temperatur auf 238°C erhöht. Diese Temperatur hielt man. 45 Minuten aufrecht, um die Alkoholyse zu vervollständigen, was durch Entnahme einer kleinen Probe

7 0 9 818/1048

-w- 2637267 ■Ho.

und Umsetzung mit der entsprechenden Menge Isophthalsäure in einer Aluminiumschale geschah, bis die Probe in heißem und dann in kaltem Zustand klar war.

Das Alkoholysat wurde auf 177°C gekühlt, dann wurden die Verbindungen D) und E) zugefügt. Die Veresterung erfolgte bei 199 bis 2O4°C, bis eine Säurezahl der Feststoffe von 20,8 erreicht war. Nach dem Kühlen auf 14 9 C wurde die Verbindung F) zugegeben. Die Temperatur des Ansatzes wurde auf 166 bis 171 C erhöht. Auf dieser Temperatur wurde gehalten, bis eine mit Butoxypropanol auf einen Feststoffgehalt von 65 % verdünnte Harzprobe eine Viskosität von Z1 1/2 und eine Säurezahl von 43,2 erreicht hatte. Das geschmolzene Harz wurde darauf mit Butoxypropanol auf einen Feststoffgehalt von 80 % verdünnt.

2 Herstellung des elektrischen Isolierlackes

Lack Nr. 1

A) Polyesterkonzentrat des Beispiels 8

B) Dimethyläthanolamin

C) Hexamethoxymethylmelamin

D) entionisiertes oder destilliertes Wasser

E) Butoxypropanol

Gewicht	8
296	5
21	3
41,
445,
58,

709818/1048

2637267

Verfahren:

Das gleiche wie für den Lack Nr. 1 des Beispiels 1.

Lack Nr. 1, Flüssigkeitseigenschaften

Viskosität, Gardner-Holdt-Skala: T 1/2

Feststoffgehalt, %: 32,3

pH: 8,2

Härtungsmittel, %: 15

sauerstoffhaltxges Lösungsmittel, %: 20,9

Aussehen der Lösung: klar

Testergebnisse

Der Lack Nr. 1 wurde weiter mit 6 Teilen entionisiertem Wasser

je 100 Teile Lack verdünnt, um die gewünschte Überzugsdicke zu

erreichen.

Überzugsfähigkeit Lack Nr.

auf Kupferstreifen - 2 mal eingetaucht

gehärteter Film - Dicke 27,43 ,um/Seite

- Härtung 1 Std.b.163°C

- Aussehen glatt

auf Glasgewebe - 1 mal eingetaucht gehärteter Film -

- Härtung 1 Std.b.163°C

- Aussehen glatt

709818/1048

2637267 Al-

Haftfestigkeit

auf schraubenförmigen Windungen

2 Überzüge/Seite

Härtung 2 Std.b.163°C

kg bei 25°C 12,4

kg bei 150°C . . 2,5

auf kalt gezogener Aluminiumplatte

1 Std. bei 163°C, 5 g Probe gehärtet, hart

1 Std. bei 163°C, 20 g Probe gehärtet, hart

Beispiel 9 Polyester mit langkettigem Öl - kein Trimellithsäureanhydrid Reaktionsteilnehmer Gewicht, g Äquivalente Mole

A) Sojafettsäuren

B) Glycerin, 96 %ig

C) Isophthalsäure

D) 3,6-Endomethylen-

4-tetrahydrophthalsäureanhydrid 131 1,60 0,80

Verfahren:

1120	4	,00	4	,00
430	13	,44	4	,48
531	6	,40	3	,20

Es wurden die gleiche Vorrichtung und das gleiche Verfahren angewandt wie in Beispiel 3. Die Verbindungen A), B) und C) wurden in einen 5-Liter-Kolben gegeben und bei einem Feststoffgehalt von 100 % bis· zu einer Säurezahl von 25,2 umgesetzt.

709818/1048

-■»<- 2637267

Der Kolbeninhalt wurde dann auf 14 9°C gekühlt, worauf man die Verbindung D) zugab. Anschließend wurde die Temperatur allmählich auf 177 bis 182°C erhöht. Das Reaktionsgemisch wurde auf dieser Temperatur gehalten, bis eine mit Methoxypropanol auf einen Feststoffgehalt von 75 % verdünnte Probe eine Viskosität von J 1/4 und eine Säurezahl von 34,2 aufwies, Das Harz wurde mit einem Feststoffgehalt von 100 % für die Herstellung der folgenden Lacke verwendet. Es wurde nur sehr wenig oder gar kein polares oder sauerstoffhaltiges Lösungsmittel für die Auftragung von zwei oder mehr Überzügen benötigt.

Herstellung der elektrischen Isolierlacke

Lacke Nr. 1 Nr. 2

A) Polyester des Beispiels 9

B) Dimethyläthanolamin

C) Hexamethoxymethylmelamin

D) entionisiertes oder destilliertes Wasser

E) Butoxyäthanol

Flüssigkeitseigenschaften

Viskosität

Feststoffgehalt, %

Härtungsmittel,: % ' Aussehen der Lösung

sauerstoffhaltiges Lösungsmittel, % 13,8 0

215	215
18	16
72	143,5
250	3 60
40	—
Nr. 1	Nr. 2
T 1/2	T 1/2
48,3	48,8
8,5	8,4
25	40
klar	klar

709818/1048

2637267 '.ff.

Testergebnisse

Die Lacke Nr. 1 und 2 konnten so wie sie erhalten wurden auf Kupferstreifen aufgetragen werden. Eine Verdünnung war nicht

erforderlich.

Überzugsfähigkeit Lack Nr. 1 Lack Nr. 2

auf Kupfer streifen	-	auf Glasgewebe	Haftfestigkeit	■ 2 mal ein getaucht	2	5 g Probe	24,89 ,um/ überzug	27,94,um/ Überzug
gehärteter Film	gehärteter Film -	■ Dicke		20.g Probe	Std.b.163°C ■	1 Std.b.163°C
	-	Härtung 1			glatt	glatt
-	Aussehen	auf kalt gezogenen Aluminiumplatten
1 mal ein getaucht	1 Std. bei 163°C,
	1 Std. bei 163°C,	Std.b.163°C	1 Std.b.163°C
Härtung 1	glatt	glatt
Aussehen

auf schraubenförmigen Windungen
2 Überzüge/Seite	Std.b.163°C/ Überzug	2 Std.b.163°C Überzug
Härtung	8,4	10,2
kg bei 25°C	1,2	2,0
kg bei 150°C
	gehärtet	gehärtet
gehärtet .	gehärtet

7 098 18/1048

2637267

Beispiel 10

1. Herstellung von nicht-trocknendem ölmodifizierten Polyester

a. ausgehend von einer gesättigten Fettsäure zur Herstellung von wieder aufgebautem Öl

Reaktionsteilnehmer Gewicht, g Äquivalente Mole

Pelargonsäure	379	2,40	2,40
Trimethylolpropan	571	12,78	4,26
Neopentylglykol	234	4,50	2,25
Isophthalsäure	747	9,00	4,50
Adipinsäure	219	3,00	1 ,50

Verfahren:

Es wurden eine ähnliche Vorrichtung und ein ähnliches Verfahren angewandt wie in Beispiel 1. Die Verbindungen A), B), C) und D) wurden in einen 5-Liter-Kolben gegeben und bis zu einer Säurezahl· von unter 20 bei einem Feststoffgehalt von 100 % umgesetzt.

Der Koibeninhalt wurde auf 149°C gekühlt, worauf man die Verbindung E) zugab. Die Temperatur wurde allmählich auf 171 bis 177°C erhöht. Auf dieser Temperatur wurde gehalten, bis eine mit Methoxypropanol auf einen Feststoffgehalt von 75 % verdünnte Probe eine Viskosität von Z1 und eine Säurezahl von 3 6,4 aufwies. Der geschmolzene Polyester wurde darauf mit Butoxyäthanol auf einen Feststoffgehalt von 80 % verdünnt.

70981 8/Ί048

2637267 ■Η.

2. Herstellung der elektrischen Isolierlacke

Lack Nr. 1 Gewicht, g

A) Polyesterkonzentrat des Beispiels 9 269

B) Dimethyläthanolamin 18

C) Hexamethoxymethylmelamin 72

D) entionisiertes oder destilliertes Wasser 300

E) Butoxyäthanol 42

Verfahren:

Das gleiche wie für den Lack Nr. 1 des Beispiels 1.

Lack Nr. 1, Flüssigkeitseigenschaften

Viskosität, Gardner-Holdt-Skala: T 1/2

Feststoffgehalt, %: 41

pH: 8,35

Härtungsmittel·, %: 25

sauerstoffhaltiges Lösungsmittel, %: 24,2

Aussehen der Lösung: klar

Lack Nr. 2 Gewicht, g

A) Polyesterkonzentrat des Beispiels 9 269

B) Dimethyläthanolamin 18

C) Hexamethoxymethylmelamin 116

D) entionisiertes oder destilliertes Wasser 300

E) Butoxyäthanol ' 34

709818/1048

- vr-. 2637267

/VV-

Verfahren:

Das gleiche wie für den Lack Nr. 1 des Beispiels

Lack Nr. 2, Flüssigkeitseigenschaften

Viskosität, Gardner-Holdt-Skala: T 1/2 bei 25°C

Feststoffgehalt, %: 44,9

pH: 8,46

Härtungsmittel, %: 35

sauerstoffhaltiges Lösungsmittel, %: 22,6

Aussehen der Lösung: klar

Testergebnisse .

Die Lacke Nr. 1 und 2 wurden mit 5 Teilen Butoxyäthanol je 100 Teile des Lackes verdünnt, um die gewünschte Überzugsdicke zu erreichen.

Überzugsfähigkeit Lack Nr. 1 Lack Mr. 2

auf Kupferstreifen - 2 mal eingetaucht

gehärteter

Film - Dicke 26,67,Um/ 26,92.um/

Überzug Überzug

- Härtung 1 Std.b.163°C 2 Std.b.163°C r- Aussehen glatt glatt

auf Glasgewebe - 1 mal eingetaucht

- Härtung 1 Std.b.163°C 1 Std.b.163°C

- Aussehen gut . gut

709818/1048

2637267

Haftfestigkeit

auf schraubenförmigen Windungen

2 Überzüge/Seite

Härtung

kg bei 25°C
kg bei 150°C

auf tiefgezogenen Aluminiumplatten 1 Std. bei 163°C, 5 g Probe

1 Std. bei 163°C, 20 g Probe 2 Std.b.163°C/ 2 Std.b.163°C/

Überzug	Überzug
17,3	17,8
2,5	2,4
gehärtet, weich	gehärtet, hart
gehärtet, weich	gehärtet, hart

In der Tabelle II sind alkyd- und ölfreie Polyesterharze angegeben, während die Tabelle III wässrige, aus den .Polyestern der Tabelle II hergestellte Lacklösungen wiedergibt.

709818/1048

Tabelle II

Tallölfettsäuren Soj afettsäuren Pamolyn Soj abohnenöl IPA TMA TMP TMÄ

DPG DÄG THEIC NPG TPA MA AA

wässrige Isolierlacke

alkyd- und "ölfreie" Polyesterharze (auf Molbasis)

II III IV

V VI VII VIII IX X

XI XII

1,40 1,229
1,629 1,25 1,10 1,00 0,80 0,80

0,343
0,542

1,590 1,60 1,590 1,590 1,60 0,78 1,60 1,60 1,60 0,55 0,70 0,65 0,453 0,45 0,453 0,453 0,50 0,22 0,50 0,50 0,50 0,15 2,159 1,95 2 0,33 0,33

1,27

1,696 1,80 1,50 1,27

0,20 0,208 1,12

0,72 1,03 1,26 1,26
1,00

0,33 0,70 0,70 .

0,10 0,20

0,30 0,35 "

IPA = Isophthalsäure DPG

TMA = Trimellithsäureanhydrid DÄG

TMP = Trimethylolpropan THEIC

TMÄ = Trimethyloläthan NPG

G = Glycerin TPA

MA = Maleinsäureanhydrid AA

- Dipropylenglykol

= Diäthylenglykol

= Trishydroxyäthylisocyanurat

= Neopentylglykol

= Terephthalsäure

= Adipinsäure

Pamolyn 347 ist ein von Tallöl abgeleitetes Fettsäuregemisch, das 5 % nicht konjugierte Linolsäure, 4 6 % konjugierte Linolsäure und 47 % Ölsäure enthält (Hersteller Hercules).

Tabelle III

σ
co
αο

	Nr.	I	Wässrige Lacklösungen	Ha	Hb	III	IV	V	VIa
Lack, Nr.	Konζ. Menge	Ia
Typ	296	303,5	289	322,8	296	322,8	354,64
polares Lösungsmittel	Prop B	BC	Prop B	Prop B	Prop B	Prop B	Prop B
Menge
Typ	90	45	50	5	80	28	21
Axnin Menge	DMÄA	DMÄA	DMÄA	DMÄA	DMÄA	DMÄA	DMÄA
Typ	17	22	22	19,2	20	20	14
Vernetzungsmittel» Menge	Res-X-745	X-745	X-745	X-745	X-745	X-745	X-745
entionisiertes Wasser	42	41 ,8	78,9	45,6	42	45,6	49,4
Lösungseigenschaften Viskosität	385	385	385	420	385	379,2	383,26
PH	T⁺	_TV2	_T1/2	_T3/4	_T1/4	_T1/2-	_T1/4
ber.Feststoffgehalt, %	7,4	7,91	8,2	7,88	7,7	7,65	7,9
Verhältnis: H2O/	33,6	35,0	38,2	37,4	33,9	38,6	40,5
org.Lösungsmittel	72,9	77,5	79	85,8	74,4	80	80
% MF	27,1	22,5	21	14,2	25,6	20	20
	15	15	25	15	15	15	15
		Filmeigenschaften

Haftfestigkeit - APR-2000

kg bei 25⁶C 8,1

kg bei 150 C 1,53

Dielektrische Eigenschaften

trocken, KV/25,4 ,um naß, KV/25, 4 ,um '

Durchbrennen¹, APR-2000

TGA Analyse,
^C bei 50 % Gew.Verlust Überzug auf Kupferstreifen auf Glasgewebe

8,4
1 ,31

3157
3157
14,10
9,25

497

gut
mäßig

11 ,7 2,72

3250 2826

9,25

7,32

479

gut schlecht

6,3 1,33

1 ,52

6,4 1,73

gut gut

7,7 1 ,46

	gut	cn
gut	gut	GO
gut		ro
	cn

Tabelle III (Fortsetzung)

CD CO CD

	Nr.	VIb	Wässrige	Lacklösungen	8 ,6753	VIIIb	VIIIc	IX	χ
Lack, Nr.	Konz. Menge		Vila VIIb Villa	,5 Prop B
Typ	354,64			320,4	320,4	322,8	292,25
polares Lösungsmittel	Prop B	322,8 322,	,5 722	Prop B	Prop B	Prop B	Prop B
■ Menge		Prop B PM 26	DMÄA
Typ	17		586	46,4	46,4	63,6
Amin Menge	DMÄA	30 DPM 2 6	X-745	DMÄA	DMÄA :	DMÄA	., DMÄA
Typ	15	DMÄA DMÄA	961	24 '	24	22,8	17,6
Vernetzungsmittel, Menge	X-745	20 19	8143	X-745	X-745	X-745	X-745
entionisiertes Wasser	93,27	X-745 X-745	_T1/2	64,6	86,09	45,6	41,25
Lösungseigenschaften Viskosität	367,26	45,6 45,6	7,5	394,24	394,24	408	533
pH	_T1/4	378,24 474,24	37,3	R	S	_T1/2	τ¹/⁴
ber.Feststoffgehalt, %	7,65	_T1/4+ _R1/2	80	7,75.	7,85	8,32	8,12
Verhältnis: H2O/	44,1	7,92 7,57	.20	38,25	39,6	35,2	31,1
org. Lösungsmittel	80	38,1 33,3	15	78,4	78,4	76,1
% MF	20:	80 80 .	Filmeigenschaften	21 ,6	21 ,6	23,9
	25	20 20		20	25	15	15 ·
		15 15

Haftfestigkeit - APR-2000

kg bei 25^UC 14,1

kg bei 150°C 2,62

Dielektrische Eigenschaften

trocken, KV/25,4 ,um naß, KV/25,4 ,um ' Durchbrennen, APR-2000

TGA Analyse,
°C bei 50 % Gew.Verlust Überzug auf Kuperstreifen auf Glasgewebe

8,0
1,73

9,0
1,73

7,1
0,91

7,1
1,53

11,2 2,28

14,9 1,9

	gut	gut	435	436	424
gut	gut	schlecht	gut	gut	gut
gut		gut	gut	gut

	-.-	gut	K)
	gut	CD
gut		CO
gut		--J
		K)
	CO

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• η.

Beispiel 11

Überzüge, die aus einem Isolierlack gemäß· Beispiel 3, Lack 1, hergestellt worden waren, wurden unter Anwendung des als "Isolierwiderstand", Methode 2, ASTM A 344 bekannten ASTM-Tests auf ihren spezifischen Widerstand untersucht. Die Franklin-Werte in diesem Test werden von den Eigenschaften der verwendeten Proben beeinflußt. Hierzu gehören ebene Beschaffenheit des Stahls, Dicke des Überzugs, Grad der Härtung sowie Art und Menge des Wassers, das zur Verdünnung des Lackes vor seiner Anwendung verwendet worden sein kann.

Auf C-3 Trafoblechen wurden erhalten:

a) Type 3A - 0,5 bis 0,7 Amp. bei einer Überzugsdicke von 1,27,um;

b) Type 3C - 0,3 bis 0,4 Amp. bei einer Überzugsdicke von 25,4 ,um;

c) bei spezieller Anwendung auf große Generatoren - 0,2 bis 0,3 Amp. bei einer Dicke von 38,1 ,um.

Diese Werte wurden bei Anwendung von Härtungstemperaturen von 370 bis 400⁰C erhalten. Diese Härtung macht den Stahl blau. Die Abnehmer, die diesen Test durchführten, beurteilten das erfindungsgemäße Produkt aufgrund seiner Gesamtleistungsfähigkeit als sehr gut.

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Beispiel 12

Das gleiche Grundharz wie in Beispiel 3 wurde auch zu einem pigmentierten Lack verwendet. Die Formulierung war wie folgt:

Pigmentierter Lack für Trafobleche

Zusammensetzung	Gewichtsteile
Polyesterkonzentrat des Beispiels 3	1206
Hexamethoxymethylmelamin	193
Butoxyäthano1	603
Dimethy1äthanolamin	90
Borax (Na^B.O₇.1OH»O)	52
Siliciumdioxid (feinstteilig)	175
Diatomeenerde	207
Antischaummittel	4
2-Äthylhexanol	30
entionisiertes Wasser	2200

Unter Anwendung des in Beispiel 11 angegebenen ASTM-Tests wurde ein Vergleich zwischen Aluminiumphosphat und dem pigmentierten Lack des Beispiels 12 durchgeführt. Die erzielten Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle zusammengestellt,

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Tabelle Vergleich der C-5 Type überzüge für Silikonstahl·

Aluminiumphosphat Franklin-Werte, Ampere RT

pigmentierter Lack für Trafobleche gemäß Beispiel 12

7O4°C 732°C 76O°C 788°C 816°C 843°C

0,01 0,15 0,20 0,20 0,18 0,16 0,14 unverdünnt 0,21

0,50
0,34
0,28

verdünnt 0,25

0,32 0,44 0,48

mittlere (oberes und unteres Ende) Überzugsdicke, Inch

RT

7O4°C 732°C 76O°C 788°C 816°C 843°C

3,0 χ 10-4

2,5 x 10-4

2,5 χ 10-4

1 x 10-4

1,2 χ 10-4

1 χ 10-4

4 χ 10-5

χ 10-5

χ 10-5 χ 10-5 χ 10-5

3 χ 10-5

3 χ 10-5 3 χ 10-5 3 χ 10-5

RT

7O4°C 732°C 76O°C 788°C

816°C

843°C

geringe

Staubbi idung

l·eichte Fiockenbiidung

stärkere Flockenbildung

durchwegs starke Flockenbildung glatt und haftend

leichter Kohlenstoffrückstand

Die Ergebnisse waren für den unverdünnten und den verdünnten Lack gleich.

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ο ρ ο τ ο ρ 7

Der pH-Wert, der gemäß Beispiel 12 hergestellten Lacke, betrug 7,9 bis 8,3. ' .' -.-' _;_

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Claims

Patentansprüche

1. In Wasser dispergierbarer Polyester, der in Wasser löslich gemacht werden kann und aus dem Reaktionsprodukt der Komponenten (A) und (B) besteht, wobei

(A) das Reaktionsprodukt aus (1) und (2a) oder (2b) ist, und (1) aus Isophthalsäure, Terephthalsäure, Benzophenondicarbonsäure oder deren Gemischen besteht; (2a) 20 bis 55 Mol%, bezogen auf die Gesamtanzahl der Mole der Reaktionsteilnehmer für die Bildung des Polyesters, eines Diols, nämlich Neopentylglykol, 1,4-Butylenglykol, Dimethylolhydantoin, Dipropylenglykol, Äthylenglykol, Diäthylenglykol, Propylenglykol, Cyclohexandimethanol, hydriertes Bisphenol A, Hydrochinon-di-(ß-hydroxyäthyl)-äther, der Diäther aus Propylenglykol und Bisphenol A, der Diäther aus Äthylenglykol und Bisphenol A sind und 0 bis 35 Mol% aller Reaktionsteilnehmer aus einem Polyol mit mindestens drei Hydroxylgruppen bestehen, nämlich Trimethylolpropan, Tris-(hydroxymethyl)-aminoäthan, Trimethyloläthan, Glycerin, Pentaerythrit oder Tris-(hydroxyäthyl)-isocyanurat; (2b) aus einem Gemisch gesättigter oder ungesättigter Fettsäuren besteht, nämlich nicht konjugierter oder konjugierter Linolsäure, Linolensäure, ölsäure, Palmitinsäure, Stearinsäure,

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Eläostearinsäure, Laurinsäure, Myristinsäure, Pelargonsäure, Isodecansäure oder deren Gemischen in einer Menge von 5 bis 60 Gew.% des Polyesters, wobei 10 bis 27 Gew.% des Polyesters von einem Polyol mit mindestens drei Hydroxylgruppen gemäß (2a) und 0 bis 27 Gew.% des Polyesters von einem Diol gemäß (2a) abgeleitet sind und

(B) ist (a) Trimellithsäureanhydrid oder (b) eine aliphatische zweibasische Säure, nämlich Adipinsäure, Bernsteinsäure, Azelainsäure, Sebacinsäure, dimerisierte Fettsäuren, Maleinsäure, Fumarsäure oder ein Anhydrid einer solchen Säure oder (c) eine cycloaliphatische Säure, nämlich Tetrahydrophthalsäure, Hexahydrophthalsäure, 3,6-Endomethylen- Δ4-tetrahydrophthalsäure oder ein Anhydrid einer solchen Säure, wobei die Komponente (B) 15 bis 65 Mol%, bezogen auf die Gesamtanzahl der Mole von (1) und (B) und (1) 35 bis 85 Mol% der Gesamtmenge von (1) und (B) ausmacht; und

das Verhältnis OH:COOH des Polyesters 1:1 bis 1,5:1 beträgt.

2. Polyester nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis OH:COOH 1:1 bis 1,3:1 beträgt.

3. Polyester nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß (A) aus dem Reaktionsprodukt von (1) und (2b) besteht.

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4. Polyester nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente (B) aus Trimellithsäureanhydrid besteht und in einer Menge bis zu 10,6 Mol%, bezogen auf alle
Reaktionsteilnehmer, vorhanden ist.

5. Polyester nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente (B) aus Trimellithsäureanhydrid besteht und, bezogen auf alle Reaktionsteilnehmer, in einer Menge von bis zu 20 Mol% vorhanden ist.

6. Polyester nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

(A) aus dem Reaktionsprodukt von (1) und (2a) besteht
und die Komponente (B) Trimellithsäureanhydrid ist.

7. Polyester nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

(A) aus dem Reaktionsprodukt von (1) und (2b) besteht
und die Komponente (B) Trimellithsäureanhydrid ist.

8. Polyester nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er aus 2,8 Mol Tallölfettsäuren, 3,8 Mol Trimethylolpropan, 0,4 Mol Dipropylenglykol, 3,2 Mol Isophthalsäure und 0,9 Mol Trimellithsäureanhydrid hergestellt wurde.

9. Polyester nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente (A) eine Säurezahl von. 10 bis 20 und der

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in Wasser dispergierbare Polyester eine Säurezahl von 25 bis 90 hat.

10. Polyester nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente (B) aus Trimellithsäureanhydrid besteht.

11. Polyester nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Diol aus Neopentylglykol besteht.

12. Polyester nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyol aus Trimethylolpropan besteht.

13. Polyester nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß . (1).aus Isophthalsäure besteht.

14. Polyester nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß er Adipinsäure enthält. '

15. Polyester nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Diol aus Dipropylenglykol, Diäthylenglyköl oder Neopentylglykol besteht.

16. Polyester nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyol aus Trimethylolpropan, Trimethyloläthan, Glycerin oder Tris-(hydroxyäthyl)-isocyanurat besteht.

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17. Polyester nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente (B) aus Maleinsäureanhydrid oder Adipinsäure besteht.

18. Polyester nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente (B) aus Maleinsäureanhydrid, Tetrahydrophthalsäureanhydrid, Hexahydrophthalsäureanhydrid, 3,6-Endomethylen- Δ4-tetrahydrophthalsäureanhydrid oder Trxmellithsaureanhydrid besteht.

19. Verfahren zur Herstellung der Polyester nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man (1) mit (2a) oder (2b) zu (A) umsetzt und dann bei einer Temperatur von mindestens etwa 300°C die Komponente (B) zugibt.

20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Polyol mit mindestens drei Hydroxylgruppen und ein Diol zusammen erhitzt und dann (1) zugibt.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß man das Erhitzen fortsetzt, bis ein Teil des Gemisches bei einem Feststoffgehalt von 100 % eine Säurezahl von mindestens etwa 10 hat.

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22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Säurezahl bis zu 20 beträgt.

23. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß man nach dem Erhitzen, kühlt und dann die Komponente (B) zugibt.

24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß man nach der Zugabe der Komponente (B) erhitzt.

25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß man erhitzt, bis das Reaktionsprodukt beim Verdünnen auf einen Feststoffgehalt von 80 % einen Säurewert von etwa 40 hat.

26. Polyester nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er in Wasser dispergiert ist.

27. Polyester nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er wasserlöslich ist.

28. Das Reaktionsprodukt aus dem Polyester nach Anspruch 1 und einem Aminotriazin-Aldehyd Reaktionsprodukt.

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- 54T-"

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29i Das Produkt nach Anspruch 28,dadurch gekennzeichnet, daß das. Triazin HeXamethoXymethyimelamin ist.

30. Das' Produkt nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß es mit Wasser vermischt ist. '

31. Das Produkt nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß "es mit Wasser vermischt ist. . -

schikö

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