DE2712229A1 - Einbrennlacke mit einem gehalt an reaktivverduennern - Google Patents

Einbrennlacke mit einem gehalt an reaktivverduennern

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Description

Bayer AktiengescE !schaft 2712229
Zentralbereich Patente, Marken und Lizenzen
5090 Leverkusen, Bayerwerk
Pv-by
«Β, März 1977
Einbrennlacke mit einem Gehalt an Reaktivverdünnern
Die vorliegende Erfindung betrifft Einbrennlacke auf Basis von Alkydharzen oder ölfreien Polyestern und Aminoplasten mit einem Gehalt an zwei verschiedenen Reaktivverdünnern.
Unter "Reaktivverdünner" versteht man eine niederviskose Verbindung, die durch Verdünnung des Lackbindemittels dem Lack die zu seiner Applikation notwendige Viskosität verleiht und beim Härtungsvorgang zum überwiegenden Teil nicht etwa verdampft, sondern Bestandteil des gehärteten Lackfilms wird.
Lacksysteme, die Reaktiwerdünner enthalten, sind bekannt. In der DT-OS 2 253 300 werden Verbindungen mit mindestens zwei Hydroxylgruppen und einem Molekulargewicht zwischen etwa 66 und etwa 1.0OO als Reaktivverdünner für Alkydharze oder ölfreie Polyester empfohlen. Die DT-OS 2 433 betrifft die Verwendung von £-Caprolactonen,die DT-OS 2 439 548 und 2 505 246 die Verwendung von £-Caprolactam für denselben Zweck.
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Bei Verwendung von Lacken mit einem Gehalt an Reaktivverdünnern bestehen zwei grundsätzliche Schwierigkeiten: Erstens ist es bis jetzt noch nicht gelungen, beim Arbeiten mit Alkydharzen oder ölfreien Polyestern mit relativ niedrigem Molekulargewicht sehr harte Überzüge herzustellen; zweitens läßt sich ein Verlust an Reaktivverdünnern, insbesondere bei nicht-wäßrigen Systemen, während des Einbrennens nicht vermeiden.
überraschenderweise wurde nun gefunden, daß die genannten Schwierigkeiten vermieden werden können, wenn man als Reaktivverdünner ein Gemisch von Lactam und Hydroxylverbindung einsetzt.
Gegenstand der Erfindung sind also Einbrennlacke aus
A) 40-94, vorzugsweise 50 bis 80 , Gew.-% Carboxy1- und Hydroxylgruppen-haltiger Alkydharze (mit einem ölgehalt bis 40 Gew.-%) oder ölfreier Polyester mit einer Säurezahl von 1 bis 100 und mittleren Molekulargewichten zwischen 400 bis 10.000, wobei die OH-Zahl zwischen 30 und 400 betragen kann,
B) 5-40, vorzugsweise 10 bis 30 , Gew.-% eines Aminoplastharzes,
C) 1-20 Gew.-% Reaktiwerdünner,
D) 0-35 Gew.-% organischer Lösungsmittel und
E) gegebenenfalls Pigmenten und/oder weiteren Hilfs- und Zusatzstoffen,
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2 7 I 2 Ί ι y
dadurch gekennzeichnet, daß als Reaktiwerdünner eine Mischung aus I. Lactam und II. Hydroxylverbindung mit mindestens zwei Hydroxylgruppen pro Molekül eingesetzt wird, wobei das molare Lactam/Hydroxylverbindungs-Verhältnis η : 1 betragen soll und η Werte von ^0 bis 10, vorzugsweise — bis 5, annehmen kann.
Die Prozentangaben beziehen sich auf die Summe der Komponenten A, B und C.
Im folgenden werden unter "Polyestern" fettsäure- und ölfreie Polyester, unter "Alkydharzen" fettsäure- oder ölmodifizierte Polyester verstanden.
Unter Alkydharzen und Polyestern versteht man durch Polykondensation nach bekannten Verfahren aus Alkoholen und Carbonsäuren hergestellte Polykondensate der Art, wie sie z.B. in Römpp's Chemielexikon, Band 1, Seite 202, Frankh'sche Verlagsbuchhandlung, Stuttgart, 1966, definiert oder bei D.H. Solomon, The Chemistry of Organic Filmformers, S. 75-101, John Wiley & Sons Inc., New York, 1967, beschrieben sind.
Für die Synthese der Alkydharze bzw. Polyester geeignete Alkohole sind aliphatische, cycloaliphatische und/oder aromatische Alkohole mit 1-6, vorzugsweise 1-4, an nichtaromatische C-Atome gebundenen OH-Gruppen und 1-24 C-Atomen pro Molekül, z.B. Glykole, wie Äthylenglykol, Propylenglykol, Butandiole, Neopentylglykol, 2-Äthylpropandiol-1,3, Hexandiole; Ätheralkohole wie Di- und Triäthylenglykole, oxäthylierte Bisphenole; perhydrierte Bisphenole, ferner Trimethyloläthan, Trimethylolpropan, Glycerin, Pentaerythrit, Dipentaerythrit. Mannit und Sorbit, einwertige, kettenabbrechende
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Alkohole wie Propanol, Butanol, Cyclohexanol und Benzylalkohol.
Für die Synthese der Alkydharze bzw. Polyester geeignete Säurekomponenten sind aliphatische, cycloaliphatische gesättigte oder ungesättigte und/oder aromatische mehrbasische Carbonsäuren, vorzugsweise Di-, Tri- und Tetracarbonsäuren, mit 4-12 C-Atomen pro Molekül oder deren veresterungsfähige Derivate (z.B. Anhydride oder Ester), z.B. Phthalsäureanhydrid, Isophthalsäure, Terephthalsäure, Tetrahydro- und Hexahydrophthalsäureanhydrid, Trimellitsäureanhydrid, Pyromellitsäureanhydrid, Maleinsäureanhydrid, Adipinsäure und Bernsteinsäureanhydrid, ferner halogenierte Säuren wie Chlorphthalsäuren und Hetsäure.
Für die Herstellung der Polyester bzw. Alkydharze geeignete Monocarbonsäuren sind aliphatische, cycloaliphatische gesättigte und ungesättigte und/oder aromatische Monocarbonsäuren mit 6-24 C-Atomen pro Molekül wie Benzoesäure, Buty!benzoesäure, Tolylsäure, Hexahydrobenzoesäure, Abietinsäure, Milchsäure sowie Fettsäuren und Fettsäureester wie Leinöl, Sojaöl, Holzöl, Saffloröl, Ricinusöl, Ricinenöl, Baumwollsaatöl, Erdnussöl, Tallölfettsäure, Leinölfettsäure, Sojaöl-, Holzöl-, Saffloröl- und Ricinenölfettsäure und aus natürlichen, ungesättigten ölen oder Fettsäuren durch Konjugierung oder Isomerisierung gewonnene Produkte; geeignete gesättigte Fettsäuren sind beispielsweise Cocosfettsäuren und «£-Äthylhexansäure.
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27 I 22 2^
Das als Zahlenmittel bestimmte Molekulargewicht der Polyester und Alkydharze beträgt 400-10.000 (bis zu Molekulargewichten von 5.000 <iampfdruckosmometrisch bestimmt in Dioxan und Aceton, wobei bei differierenden Werten der niedrigere Wert als korrekt angesehen wird; bei Molekulargewichten über 5.000 membranosmometrisch bestimmt in Aceton).
Die Polyester und Alkydharze können in an sich bekannter Weise durch Kondensation nach den üblichen Verfahren hergestellt werden.
Im allgemeinen läßt man hierbei die Rohstoffgemische bei Temperaturen von 14O-25O°C in einer Schutzgasatmosphäre, z.B. N„, solange unter Wasserabspaltung reagieren, bis die gewünschte Säurezahl erreicht ist.
Als Aminoplastharze sind beispielsweise Melamin-Formaldehyd- oder Harnstoff-Formaldehyd-Kondensationsprodukte anzusehen. Melaminharze sind alle herkömmlichen nicht verätherten oder mit gesättigten Monoalkoholen mit 1 bis 4 C-Atomen verätherten Melamin-Formaldehyd-Kondensate, wie sie z.B. in der FR-PS 943 411 oder bei D.H. Solomon, The Chemistry of Organic Filmformers, 235-240, John Wiley & Sons, Inc., New York, 1967, beschrieben sind. Die Melaminharze können jedoch auch ganz oder teilweise durch andere vernetzende Aminoplasten, wie sie z.B. in "Methoden der Organischen Chemie" (Houben-Weyl), Bd. 14/2, Teil 2, 4.Aufl., Georg Thieme Verlag, Stuttgart 1963, 319 ff. beschrieben sind, ersetzt werden.
Als Hydroxylverbindungskomponente des Reaktivverdünners eignen sich alle Alkohole, die als Ausgangskomponenten
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für die Polyester und Alkydharzherstellung bekannt sind (siehe oben). Es empfiehlt sich oft, zum Zwecke von Vernetzungsreaktionen und damit zur Verbesserung der Oberflächenhärte Hydroxylverbindungen mit mindestens drei Hydroxylgruppen zu verwenden. Dies wird immer dann besonders vorteilhaft sein, wenn relativ niedermolekulare Alkydharze oder Polyester zum Einsatz gelangen.
Als Lactamkomponente des Reaktivverdünners eignen sich Verbindungen der Formel
H2C C '
R-X NH
(CH2)ITi
X Stickstoff oder CH,
R Wasserstoff, einen aliphatischen Rest mit 1 bis 30 C-Atomen, einen araliphatischen Rest mit 3 bis 12 C-Atomen oder einen, gegebenenfalls durch C1-C.-Alkylreste substituierten, Pyridinrest und
m 0 oder eine ganze Zahl von 1 bis 9
bedeuten.
Bevorzugte Lactame sind 1-N-Methy!hexahydro-1,4-diazepinon-3
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21 Ml2 j
U) -Dodecyllactam, Ψ -Butyrolactam, a -Valerolactam, insbesondere χ, -Caprolactam.
Nach einer bevorzugten Variante werden die Lactam- und die Hydroxylkomponente des Reaktivverdünners bei Temperaturen von 4O-15O°C gelöst bzw. aufgeschmolzen und ca. 1 Stunde bei dieser Temperatur gerührt. Es resultieren in den meisten Fällen niederviskose, wasserklare Flüssigkeiten, die die beiden Komponenten als "Addukt" enthalten.
Für die erfindungsgemäßen Einbrennlacke geeignete organische Lösungsmittel sind die üblichen Lacklösungsmittel wie z.B. Alkohole mit 1 bis 4 C-Atomen wie Methanol, Äthanol n- und iso-Propanol, Butanole; Essigsäureester mit 2 bis 4 C-Atomen in der Alkoholkomponente, wie Essigsäure-äthyl- und -butylester oder Äthylglykolacetat; Äthylenglykol-monoalkyläther mit 1 bis 4 C-Atomen im Alkylrest wie ÄthylengIykolmonomethyl-, -äthyl- und -butyläther; aliphatische und alicyclische Ketone wie Methyläthylketon, Methylisobutylketon, Cyclohexanon, Aceton; niedere Äther, wie Tetrahydrofuran; chlorierte Kohlenwasserstoffe, wie Trichloräthylen; aromatische Kohlenwasserstoffe, wie Benzol, Toluol, Xylol oder Gemische der genannten Lösungsmittel.
Die erfindungsgemäßen überzugsmittel können übliche Hilfsund Zusatzstoffe, z.B. Pigmente, Verlaufmittel oder Füllstoffe, enthalten.
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Die erfindungsgemäßen Einbrennlacke können nach den üblichen Verfahren wie Spritzen, Tauchen, Gießen, Streichen oder nach dem "coil-coat"-Verfahren auf die zu beschichtenden Gegenstände aufgetragen und bei Temperaturen von ca. 80 bis ca. 260 C eingebrannt werden. Sie führen zu überzügen, die bei weitem härter sind als durch Einbrennlacke mit nur einem Reak ti werdunner erhältlich.
Die in den folgenden Beispielen genannten Teile und Prozente sind Gewichtsteile und Gewichtsprozente.
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Beispiel 1
Ein Gemisch aus 60 Teilen eines Polyesters, hergestellt aus 677 g Phthalsäureanhydrid (2 Mol), 668 g Adipinsäure (2 Mol) und 1903 g 2-Äthylpropandiol-1,3 (8 Mol), mit der Säurezahl 8, 10 Teilen eines Adduktes aus i-Caprolactam/Trimethylolpropan (Molverhältnis 1:1), 30 Teilen Hexamethoxymelamin (Cymel 301; Handelsprodukt der Fa. American Cyanamid) und 60 Teilen Titandioxid wird mit Äthylglykolacetat auf Anwendungsviskosität entsprechend einer Auslaufzeit (DIN 53 211, 4 mm-Becher) von 26 see. eingestellt und nach dem Auftragen auf ein Prüfblech (Naßfilmrchichtdicke = 150 ,u) bei 150°C 30 Minuten eingebrannt.
Es resultiert ein harter und elastischer Lackfilm.
Einbrennrückstand (1500C/ 1 Stunde): 73,8 % bei einer Viskosität entsprechend einer Auslaufzeit von 32 see.
Beispiel 2
Ein Gemisch aus 635 g Adipinsäure, 1692 g Benzoesäure und 1166 g Trimethylolpropan wird bei 200 C solange verestert, bis die Säurezahl 10 erreicht ist. Zu 60 Teilen dieses Polyesters werden 5 Teile eines Adduktes aus ^-Caprolactam/Trimethylolpropan (Molverhältnis 1:1), 20 Teile Hexamethoxymelamin (Cymel 301) und 60 Teile Titandioxid gegeben. Der auf der Dreiwalze hergestellte Weißlack wird mit Äthylglykolacetat auf Anwendungsviskosität entsprechend einer Auslaufzeit (DIN 53 211, 4 mm-Becher) von 28 see. einge-
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stellt und nach dem Auftragen auf ein Prüfblech wie oben zu einem harten und elastischen Lackfilm eingebrannt. Einbrennrückstand (150°C/1 Stunde): 70,6 % bei einer Viskosität entsprechend einer Auslaufzeit von 28 see.
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Claims (1)

  1. Einbrennlacke aus
    A) 40-94 Gew.-% Carboxyl- und Hydroxylgruppen-haltiger Alkydharze (mit einem Ölgehalt bis 40 Gew.-%) oder ölfreier Polyester mit Säurezahlen von 1 bis 100, Hydroxylzahlen von 30 bis 400 und mittleren Molekulargewichten zwischen 400 bis 10.000,
    B) 5-40 Gew.-% eines Aminoplastharzes,
    C) 1-20 Gew.-% Reaktivverdünner,
    D) 0-35 Gew.-% organischer Lösungsmittel und
    E) gegebenenfalls Pigmenten und/oder weiteren Hilfs- und Zusatzstoffen,
    dadurch gekennzeichnet, daß als Reaktivverdünner eine Mischung aus I. Lactam und II. Hydroxylverbindung mit mindestens zwei Hydroxylgruppen pro Molekül eingesetzt wird, wobei das molare Lactam/Hydroxylverbinoungs-Verhältnis n:1 betragen
    1 1
    soll, und η Herte von ·~ο bis 10, vorzurjsv.-eise ■=· bis 5, annehmen kann·
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    INSPECTED
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