DE2639967A1 - Ueberzugsmittel - Google Patents
UeberzugsmittelInfo
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- DE2639967A1 DE2639967A1 DE19762639967 DE2639967A DE2639967A1 DE 2639967 A1 DE2639967 A1 DE 2639967A1 DE 19762639967 DE19762639967 DE 19762639967 DE 2639967 A DE2639967 A DE 2639967A DE 2639967 A1 DE2639967 A1 DE 2639967A1
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- C08L61/20—Condensation polymers of aldehydes or ketones with only compounds containing hydrogen attached to nitrogen
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- C08L67/00—Compositions of polyesters obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
Description
CHEMISCHE WERKE HÜLS AG - 4370 Mari, den OI.O9.76
- RSP PATENTE - 7465/Go
Unser Zeichen: O.Z. 2947
Gegenstand der Erfindung sind Überzugsmittel auf der Basis einer Mischung aus Bindemittel, Wasser, einem raonomolekularen
Aikohol· als Hilfslösemittel sowie gegebenenfalls übliche
Hilfsstoffe, wobei das Bindemittel aus einem Gemisch von
einem Polyester mit einem Aminoplasten bzw. dessen niedermolekularer definierter Vorstufe besteht.
¥asserverdünnbare Überzugsmittel auf Basis der genannten
Bindemittel sind bekannt (DT-AS 1 805 I89). In dieser Druckschrift
wird auch die zusätzliche Verwendung von Hilfslösemittein beschrieben.
Die DT-OS 2 253 300 beschreibt monomolekulare Dioie al·s
Hilfslösemittel für lösemittelarme bzw. -freie Überzugsmittel.
Hier wirkt das verwendete Diol als "Reaktiwerdünner",
da es während des Einbrennvorganges in das Bindemittel chemisch eingebaut wird. Eigene Untersuchungen haben ergeben,
daß dagegen bei wäßrigen Lacksystemen dieser Einbau nicht stattfindet. Mit anderen Worten - diese Vorteile gehen für
wäßrige Systeme in Hinblick auf den Umweltschutz verloren, da beim Einbrennen neben Wasser auch organische Anteile sich
verflüchtigen.
Andererseits sind "Reaktiwerdünner" auch für wäßrige Systeme
bekannt. So beschreibt die DT-OS 2 439 548 monomeres Caprolactam
als Reaktivverdünner. Jedoch auch dieses wird noch
nicht in ausreichendem Maße beim Einbrennen in den Überzug eingebaut. 809810/0362
-.4T-
O. Z. 2947
-» 01.09.76
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, ein Hilfslösemittel
zu finden, das bereits in möglichst geringen Anteilen seine Wirkung entfaltet, das in den Überzug eingebaut wird
und welches möglichst die Eigenschaften des Überzuges weiter verbessert.
Diese Aufgabe wurde dadurch gelöst, daß das Hilfslösemittel
zu 10 bis 100 Gewichtsprozent, vorzugsweise zu 33 bis 66
Gewichtsprozent aus 1.k.-Bis-(hydroxymethyl)-cyclohexan
besteht.
1.4.-Bis-(hydroxymethyl)—cyclohexan kann sowohl als eis- als
auch als trans-Form bzw. als Gemisch beider Formen eingesetzt werden. Bevorzugt verwendet wird das cis-trans-Gemisch.
Anspruchsgemäß werden wasserverdünnbare Überzugsmittel aus
Polyestern und Aminoplasten eingesetzt. Derartige Überzugsmittel sind bekannt. Als Polyester kommen insbesondere solche
infrage, die ein Molgewicht (Zahlenmittel) von 800 bis 3000 haben und die Säurezahl bei etwa kO bis 80 mg KOH/g
sowie Hydroxylzahlen von mindestens der gleichen Größenordnung
besitzen. Die Polyester können linear oder verzweigt sein. Gleichfalls können ölmodifizierte Polyester eingesetzt
werden. ^- ·
Derartige Bindemittel werden beispielsweise in den DT-ASS
1 805 188, 1 805 189, 2 013 097, 2.013 702 oder 2 225 6h6
beschrieben. Ölmodifizierte Bindemittel sind z.B. aus den
DT-^ASS 1 4-95 244 oder 1 519 146 bekannt. Insbesondere geeignet ist das erfindungsgemäße Hilfslösemittel für Überzugsmittel
aus wasserlöslichen 1. 4-Bis-^(hydroxymethyl)-cycloh.exan
enthaltenden Polyestern und Aminoplasten gemäß DT-AS 1 805 189.:
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- J» -
O. Z. 29^7
ι, 01.09.76
Die Überzugsmittel, deren Feststoffgenalt in der Regel 30
bis 60, vorzugsweise hO bis 50 Gewichtsprozent beträgt, enthalten
als Löse- bzw. Verdünnungsmittel in erster Linie Wasser.
Das erfindungsgemäße Hilfslösemittel ist im Überzugsmittel
in Mengen von 1 bis 25, vorzugsweise von 3 bis 15 Gewichtsprozent
enthalten. Daneben können noch Anteile üblicher Hilfslösemittel wie Alkohole, Glykolether, Ester, Ketone
oder Ketonalkohole, eingesetzt werden.
Wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Hilfslösemittels
ist es, daß nunmehr auch für wäßrige Lacksysteme ein voll einbaubarer Reaktiwerdünner zur Verfügung steht, so daß
die umweltfreundlichen Eigenschaften wasserverdünnbarer
Lacksysteme voll zur Geltung gebracht werden können.
Durch den Zusatz des erfindungsgemäßen Hilfslösemittels wird
es weiterhin möglich, von ÜberzugsmitteIn die Lagerstabilitat
zu verbessern sowie die Absetzneigung von Pigmenten zu verringern; gleichfalls verbessert wird die Standfestigkeit des
frisch aufgetragenen Überzugsmittels an senkrechten Flächen. Ferner weisen pigmentierte Überzugsmittel in der Regel bei
gleicher Verarbeitungsviskosität höhere Feststoffgehalte auf.
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Jf - 0.7,.
5 01.09.76
Polyester I
519 g 1.4.-Bis-(hydroxymethyl)-cyclohexan, 16I g Trimethylolpropan,
249 g Phthalsäureaiihydrid und 280 g Adipinsäure werden
unter Durchleiten eines gelinden Stickstoffstromes 2 Stunden
lang auf 15O °C und anschließend 28 Stunden lang auf 200 °C
erhitzt. Der resultierende Polyester, der eine Säurezahl von 4.7 mg KOH/g aufweist, wird auf I30 C abgekühlt und nach Hinzugabe
von 142 g Phthalsäureanhydrid noch 1.5 Stunden bei
dieser Temperatur belassen. Der gebildete saure Polyester weist eine Säurezahl von 46 und eine Hydroxylzahl von II3 mg
KOH/g auf.
Polyester II
Nach der beschriebenen Herstellungsweise wird aus 6O5 g 1.4.-Bis-(hydroxymethyl)-cyclohexan,
134 g Trimethylolpropan, 311 g Phthalsäureanhydrid und 277 g Adipinsäure sowie 148 g
Phthalsäureanhydrid zur Aufsäuerung ein Polyester mit einer Säurezahl von 45 und einer Hydroxylzahl von 97 mg KOH/g hergestellt.
Polyester_III - ... -
Aus 864 g 1.4.-Bis-(hydroxymethyl)-cyclohexan, 268 g Trimethylolpropan,
592 g Phthalsäureanhydrid 'und 438 g Adipinsäure
sowie 296 g Phthalsäureanhydrid zum Aufsäuern wird
ein Polyester mit einer Säurezahl von 50 und einer Hydroxylzahl
von 51 mg KOH/g hergestellt.
Polyester IV
Aus 527 g Ethylenglykol, 313 g Glycerin, 1133g Phthalsäureanhydrid
und 744 g Adipinsäure wird einstufig ein saurer Polyester
mit einer Säurezahl von 60 und einer Hydroxylzahl von 95 mg KOH/g hergestellt.
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ST -
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- ΟΙ.Ο9.76
Versuch. 1
833 S des Polyesters I werden in 84 g 1.4.-Bis-(hydroxymethyl)-cyclohexan
und 83 g n-Butanol gelöst. Zu I80 Teilen
der 83.3 folgen Polyesterlösung werden 50 g eines handelsüblichen,
weitgehend methylveretherten Hexamethylolmelamins
hinzugefügt. Anschließend wird unter Rühren mit 11.1 g
N.N-Dimethylaminoethanol neutralisiert und nach etwa 30 '
mit 159 S Wasser verdünnt. Der resultierende Klarlack enthält
50 Gewichtsprozent Bindemittel.
833 S des Polyesters I werden mit 84 g der in Tabelle 1 aufgeführten
Hilfslösemittel und 83 g n-Butanol zu einer 83.3
^igen Lösung gemischt. Die Herstellung der Klarlacke erfolgt
wie in Versuch 1 beschrieben.
Tabelle 1 gibt die experimentell ermittelte, relative Veränderung des Feststoffgehaltes des eingebrannten Klarlackes
in Abhängigkeit von dem jeweils verwendeten Hilfslösemittel wieder. Als Referenzprobe dienen die Versuche A bzw. B,
deren ermittelter Feststoff gehalt der Überzüge gleich 100 °/o gesetzt wird. Je mehr ein Hilfslösemittel in den Überzug
eingebaut wird, um so mehr liegt der Feststoffgehalt über 100 ?έ bzw. um so größer ist die relative Veränderung des
Feststoffgehaltes.
Zur Bestimmung des Feststoffgehaltes im eingebrannten Überzug,
wird der Klarlack (1.O bis 1.5 g) in ein Aluminiumschälchen
(0 55 mm) eingewogen und 30 ' bei I60 °C eingebrannt. -
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-JZ-
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Relative Veränderung des Feststoffgebaltes
eines eingebrannten Überzuges
Versuch | Hilfslosemittel | relative Veränderung |
A | n-Butanol | (Referenzprobe) |
B | Ethylglykol | (Referenzprobe) |
C | Ethylenglykol | 0 |
D | Butandiol-(1 Λ) | 0 |
Neopentylglykol | 0 | |
F | 1 . 1 '■'■■-Isopropyliden-bis- (p- phenylen-oxy)-di-propanol-(2) |
6.1 |
G | x.8-Bis-(hydroxymethy1)—tri- cyclo [5.2.1. 02· "Idecan (x =3, 4 und 5)*) |
5.8 |
H | Polyethylenglykol (MW = 2000) | 5.9 |
J | Polyester ' - | 7.5 |
K | Caprolactam | 2.2 |
1 | 1.h.-Bis-(hydroxymethyl)- cycl hexan |
>- 6.0 |
isomerengemisch
Handelsübliches Bindemittel eines High solid-Lackes
(Säurezahl: -=:1 mg KOH/g; OH-Zahl: I70 mg KOH/g)
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Viskosität s vernal ten der Klarlacke bei
unterschiedlichem Bindemittelgehalt
Versuch. | Hilfslösemittel | Viskosität [mPa sj bei 50 45 4o Gbv.-°/o Bindemittelgeh.**) |
1 000 | 840 |
A | n-Butanol | 1 250 | 2 300 | 1 300 |
B | Ethylglykol | 2 600 | 6 400 | 4 700 |
P | 1.1f-Isopropyliden-bis- (p-phenylen-oxy)-di- propanol—(2) |
6 800 | 3 900 | 3 500 |
G | x. 8-Bis- (hydroxymethyl)- tricyclo [5. 2.1. O2* ^J decan (x = 3, 4 und 5)(s.Tab.i) |
4 100 | 5 800 | 1 200 |
H | PoIyethylenglyko1 | 6 000 | 6 700 | 4 450 |
J | Polyester (s.Tab.1) | 8 050 | 3 450 | 1 860 |
K | Caprolactam | 3 700 | 3 100 | 1 050 |
1 | 1.4.-Bis-(hydroxymethyl)- cyclohexan |
4 300 |
Die Bestimmung erfolgte im Rotationsviskosimeter bei Die Verdünnung auf die Endkonzentratxon erfolgte durch
weitere Zugabe von Wasser zu' der Ausgangslösung.
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01.09.76
Pendelhärte H (DIN 53 157) der f lang bei I50 °C eingebrannten Klarlacke
Versuch | Hilfslösemittel | H [see] |
A | n-Butanol | 158 |
B | Ethylglykol | 167 |
F | 1.1'-Isopropyliden-bis- (p-phenylen-oxy)-di-propanol-(2) |
198 |
G | x.8-Bis-(hydroxymethyl)-tri- cyclo J5.2. 1 . 02· °j decan (x = 3, 4 und 5)(s.Tab.i) |
211 |
H | Polyethylenglyko1 | 38 |
J | Polyester (s.Tab.i) | 111 |
K | Caprolactam | 159 |
1 | 1.4.-Bis-(hydroxymethyl)-cyclohexan | 199 |
Alle Überzüge weisen Elastizitätswerte (DIN 53 156) von 10
bis 11 mm auf.
Versuch 2 . ... ■
S des Polyesters II werden in 84 g 1.4.-Bis-(hydroxymethyl)-cyclohexan
und 83 g n-Butanol gelöst. Aus der 83.3 j6igen Polyesterlösung wird nach folgender Rezeptur eine
Lackfarbe hergestellt:
Polyesterlösung
Dimethylaminoethanol
Dimethylaminoethanol
fast vollständig methyliertes HexamethyIolme1amin
TiO2 (Rutil)
Silikonharzlösung (50 $ig in Butylglykol)
Wasser
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25.2 | S |
1.57 | S |
5.75 | ε |
22.9 | ε |
0.35 | S |
44.23 | e |
ΛΌ
O.Z. 29^7
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Die resultierende Lackfarbe (Viskosität: 6i " - DIN 4 mm/
23 °C) ließ sich, einwandfrei mit der Spritzpistole verarbeiten und zeigte gute Standfestigkeit auf senkrechten
Flächen. Die Absetzneigung des Pigmentes ist äußerst gering.
Flächen. Die Absetzneigung des Pigmentes ist äußerst gering.
Versuch L
833 S des Polyesters II werden in 167 g n-Butanol gelöst.
Es wird analog Versuch. 2 eine pigmentierte Lackfarbe hergestellt.
Um die gleiche Viskosität wie in Versuch 2 zu
erreichen, werden noch weitere 8.7 S Wasser hinzugefügt.
Die Absetzneigung der Pigmente und die Standfestigkeit an senkrechten Flächen ist signifikant schlechter als bei
Versuch 2.
erreichen, werden noch weitere 8.7 S Wasser hinzugefügt.
Die Absetzneigung der Pigmente und die Standfestigkeit an senkrechten Flächen ist signifikant schlechter als bei
Versuch 2.
Lagerstabilität (45 C) sowie mechanische
Eigenschaften pigmentierter Überzüge
Eigenschaften pigmentierter Überzüge
Versuch. | LagerSta | Einbrennbe | Pendelhärte**) | Tief zieh.-***) |
bilität*) | dingungen | fähigkeit | ||
[Tage] | [°C/minJ | fs e c] | fmm] | |
2 | 45 | 140/30 | 126 | 10 |
15O/3O | 9.2 | |||
I6O/3O | 188 | 9.0 | ||
L | 24 | 140/30 . | 88 | 10 |
150/30 | 113 | 9.4 | ||
I6O/3O | 14O | 8.5 |
Die Prüfung erfolgt in geschlossenen Gefäßen. Der Endpunkt der Lagerstabilität ist erreicht, wenn das Harz aus der
Lösung ausfällt.
DIN 53 157
DIN 53 156
DIN 53 157
DIN 53 156
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01.09.76
Versuch 3
Aus 200 g des Polyesters III, 20 g 1 .4.-Bis-(hydroxymethyl)-cyelohexan
und Hh g n-Butanöl wird eine Polyesterlösung hergesteilt,
die nach. Hinzufügen von 73·3 g eines Handelsüblichen,
weitgehend methylveretherten Hexamethylolmelamins mit. 16.0 g N. N—Dimethylaminoethanol neutralisiert wird. Der
nach Hinzufügen -von 233·3 S Wasser resultierende Klarla.ck
ergibt nach halbstündiger Aushärtung bei 120 C einen glatten,
glänzenden Überzug mit folgenden mechanischen Werten:
Pendelhärte (DIN 53 157) : 13Ο sec
Tiefziehfähigkeit (DIN 53 I56): 10.5 mm
Versuch
h
Eine Polyesterlösung aus 100 g Polyester IV, 10 g n-Butanol
und 10 g 1.h,—Bis-(hydroxymethyl)—cyclohexan wird nach Hinzufügen von 33· 3 S eines weitgehend me thylver ether ten Hexamethylolmelamins
mit 10.8 g Triethylamin neutra.lisiert und mit Wasser auf einen Bindemittelgehalt von 50 Gewichtsprozent
verdünnt. Der bei 16O C/3O1 eingebrannte Klarlaclc zeigt
folgende Eigenschaften:
Pendelhärte (DIN 53 157) : II8 sec
Tiefziehfähigkeit (DIN 53 156): >10 mm
Feststoff des eingebrannten . " · _ _ _, ν
Überzuges
Versuch M
Eine Polyesterlösung aus 100 g Polyester IV und 20 g n-Butänol
wird wie im Versuch h beschrieben verarbeitet. Der resultierende Überzug zeigt- folgende Eigenschaften:
Pendelhärte (DIN 53 157) * 85 sec
Tiefziehfähigkeit (DIN 53 156):
>10mm Feststoff des eingebrannten .". Z16 "? G -^>
Überzuge s * * ■
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- >r - O. Z. 29*17
01.09.76
Versuch 5
Einer 65 folgen Alkydharz].ösung in Butylglykol (wasserverdünnbares
Produkt des Handels) werden im Vakuum 55 "/» des Lösemittels
abgezogen und durch 1.4.-Bis-(hydroxymethyl)-cyclohexan
ersetzt. Danach wird ein weitgehend methylverethertes
Hexamethylolmelamin hinzugefügt (Alkydharz/Aminoplast-Verhältnis 3 ! 1)· Es wird mit Triethylamin neutralisiert
und anschließend mit Wasser auf einen Bindemittelgehalt von 50 Gewichtsprozent verdünnt. Der Klarlack wird bei 17O C
30 ' lang eingebrannt. Der erhaltene Film hat folgende Eigenschaften:
Pendelhärte (DIN 53 157) : 95 sec Tiefziehfähigkeit (DIN 53 I56): 5,2 mm
Peststoff des eingebrannten _•- s _, „/
irv. s 56,6 Gew. -%
Überzuges '
Versuch N
Der gleichen handelsüblichen Alkydharzlösung wie in Versuch
wird direkt der Aminoplast zugesetzt; diese Mischung wird wie in Versuch 5 neutralisiert, verdünnt und eingebrannt. Nach dem
Einbrennen erhält man einen transparenten Überzug mit folgenden Eigenschaften:
Pendelhärte (DIN 53 157) : 79 sec Tiefziehfähigkeit (DIN 53 156): 5,8 mm
Feststoff des eingebrannten ;, Q _
Überzuges . '' k8>7
Die mit Buchstaben gekennzeichneten Versuche sind nicht erfindungsgemäß.
Alle Mengenangaben und Prozentwerte beziehen sich auf das Gewicht.
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Claims (2)
1. Überzugsmittel auf der Basis einer Mischung aus Bindemittel,
-Wasser-, einem monomolekularen Alkohol als Hilfslösemittel sowie gegebenenfalls üblichen Hilfsstoffen, wobei das
Bindemittel aus einem Gemisch von einem Polyester mit einem Aminoplasten bzw. dessen niedermolekularer definierter Vorstufe besteht,
dadurch gekennzeichnet , daß
das Hilfslösemittel zu 10 bis 100 Gewichtsprozent aus 1.4,-Bis-(h.ydroxymethyl)-cyclohexan
besteht.
2. Überzugsmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß
das Hilfslösemittel zu 33 bis 66 Gewichtsprozent aus 1.
Bis-(hydroxymethyl)-cyclohexan besteht./
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INSPECTED
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