DE2736542A1 - Grundiermittel zum ueberziehen von metallspulenwerkstoff - Google Patents
Grundiermittel zum ueberziehen von metallspulenwerkstoffInfo
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Description
1 BERLIN SS S MÜNCHEN SO
ir£T£jE5£ Dr. RUSCHKE & PARTNER IlTZTiT*
ο&ΙΚΑ?1·6* PATENTANWÄLTE ""»«-Ä**
0Μ/·4β3·0·
5 fl
TELEX: S227I7
SCM Corporation, New York, N.Y., V.St.A.
Grundiermittel zum Überziehen von Metallspulenwerkstoff
801807/Ö 8TI
Die Erfindung bezieht sich auf Spulenüberzüge und im spezielleren
auf wässrige Spulenüberzugsgrundiermittel zum Überziehen von
Spulenmetallwerkstoff.
Spulenüberzugsgrundiermittel werden im allgemeinen auf zusammenhängende
Spulen aus blankem Metallwerkstoff aufgetragen, um das unbeschichtete Metall vor einer Verarbeitung des grundierenden
Metalls zu schützen. Das blanke Spulenmetall wird zunächst von schützendem Öl gereinigt und dann mit einem Spulenüberzugsgrundiermittel
überzogen. Der grundierte Spulenmetallwerkstoff wird dann gewöhnlich mit einem Decküberzug versehen und vielfältigen Verarbeitungsprozessen
und Nachformgebungsoperationen unterworfen, bei denen das Spulenmetall zu bestimmten Längen zerschnitten,
mittels Preßformen oder Walzen geformt oder gestanzt bzw. gepreßt wird, um einen geformten Metallgegenstand zu ergeben. Wegen der
vielfältigen nachfolgenden Verarbeitungs-, Formgebungs- und
Biegeoperationen müssen die Spulenüberzugsgrundierengen ungewöhnliche
Eigenschaften besitzen, so daß sie das nachfolgende Schneiden,
Biegen, Pressen, Ziehen und dergl. aushalten können und
ihre Unversehrtheit und Haftfestigkeit auf dem Spulenwerkstoff beibehalten. Dementsprechend müssen Spulenüberzugsgrundierungen
Flexibilität und Haftfestigkeit aufweisen, so daß sie nachfolgenden Biegeoperationen widerstehen können, sowie auch gegenüber Chemi- j
kalien reststent und korrosionsfest sein und feuchtigkeits- und j
wasserfest sein, um das grundierte Metall bei nachfolgenden ; Verarbeitungsprozessen schützen zu können· Das Spulenüberzugsgrundiermittel
muß ferner einen Schutz gegenüber dem fertigen
Decküberzug ergeben und gegenüber letzterem Haftfestigkeit besitze^
80ΪΪ07/087«
-»*■ 27365A2
und seine Unversehrtheit und sein Haftvermögen gegenüber dem Spulenwerkstoff beibehalten.
Bisher sind in der Hauptsache auf Lösungsmitteln basierende Spulenüberzugsgrundiermittel verwendet worden. Aufgrund wirtschaftlicher
Erwägungen und im Hinblick auf Umweltsbelange ist es jedoch für den industriellen Einsatz sehr erwünscht, wässrige
Spulenüberzugsgrundiermittel zur Verfügung zu haben, Derartige wässrige Grundiermittel sind jedoch hinsichtlich einer Korrosionsverhinderung
und der Bildung einer geeigneten Grundierung auf der blanken Metallspule sowie der erforderlichen Flexibilität, Schlagfestigkeit,
Haftfestigkeit gegenüber der Metallspule, chemischen Beständigkeit und Korrosionsfestigkeit, Feuchtigkeits- und
Wasserfestigkeit und äußeren Haltbarkeit sowie der Haftfestigkeit zwischen Grundiermittel und fertigem Decküberzug unbefriedgend gewesen.
Es ist nun gefunden worden, daß ein wässriges Spulenüberzugsgrundiermittel
auf Basis eines wärmehärtbaren wasserdispergierbaren Polyurethanpolymerisats in synergistischer Kombination mit einem
Latex in erfolgreicher Weise ein verbessertes Spulenüberzugsgrundiermittel
darstellt»
Ein wärmehärtbares Spulenüberzugsgrundiermittel der Erfindung
zum Grundieren von gewundenem Metallwerkstoff enthält eine filmbAdende
Bindemittelphase und eine Pigmentphase aus korrosionsinhibieremdem
Pigment. Das Gewichtsverhältnis von der Pigmentphase zu der Bindemittelphase (p/b) beträgt etwa 0,05 bis etwa 1,0.
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Die Bindemittelphase enthält wasserdispergiertes Polyurethanpolymerisat
und eine filmbildende, wasserdispergiorbare wärmehärtendo
und/oder thermoplastische Latexphase in synergistischer Kombination. Vorzugsweise enthält die Bindemittelphase etwa 10
bis 85 r/o Polyurethan und I5 bis 90 c/o Latex.
Die Bindemitelphase enthält ein wärmehärtbares, wasserdispergierbares
Polyurethanpolymerisat und eine filmbildende, wassordispergierbare
Phase von wärmehärtenden oder thermoplastischen Polymerisaten in synergistischer Kombination.
Der hier benutzte Ausdruck "synergistische Kombination" erfaßt zwei verschiedene Kriterien, nach welchen der Spulenüberzug der
Erfindung bewertet wird: |) Die gesamte (oder durchschnittliche) Leistungsfähigkeit des Spulenüberzugsgrundiermittels der Erfindung
muß besser sein als ein aus jedem der einzelnen Bestandteile gebildetes Spulenüberzugsgrundiermittel, und 2) die gesamte Leistungsfähigkeit
des Spulenüberzugsgrundiermittels der Erfindung muß überraschend größer sein als die Leistungsfähigkeit, die von
dem Fachmann aufgrund der bloßen Kombination der einzelnen Kompomenten des Grundiermittels zu erwarten ist. Die gesamte (oder
durchschnittliche) Leistungsfähigkeit eines Spulentiberzugsgrundiermittels
wird gemäß derzeitigen Standards auf diesem Gebiet bestimmt, wozu gehören: 1) Flexibilität und Schlagfestigkeit, 2) Haftvermögen
der Grundierung auf der blanken Metallspule und gegenüber dem nachfolgend aufgebrachten Decküberzug, 3) chemische Beständigkeit
und Korrosionsfestigkeit, k) Feuchtigkeits- und Wasserfestigkeit
und 5) äußerliche Beständigkeit. Obwohl ein einziger Leistungskennwert gegenüber einem Grundiermittel, das nur eine der
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Komponenten der synergistischen Kombination enthält, gleich oder
nur leicht verbessert sein kann, muß die gesamte (oder durchschnitt
liehe) Leistungsfähigkeit aller vorstehenden Leistungsstandards zur Bestimmung der Leistungsfähigkeit der Grundiermittel betrachtet
und bewertet werden. Es muß außerdem berücksichtigt werden, daß die vorstehenden Standards die derzeitigen Standarfs der Technik
sind und diese Standards in der Zukunft modifiziert und verfeinert werden können, wobei die Erfindung durch derartige zukünftige
Leistungsstandards nicht eingeschränkt oder festgelegt wird.
Das wärmehärtbare, wasserdispergierbare Polyurethanpolymerisat
kann ein Polyesterpolyurethan, Siliconpolyurethan, Silicon-Acryl-Polyurethan,
Epoxypolyurethan, Epoxy-Esterpolyurethan, Acrylurethan,
Polyurethan und dergl. sein. Typierherweise enthalten
die Polyurethanpolymerisate Carboxyl- und Hydroxylseiten- (bzw.
—end-)gruppen zum Dispergierbar- und Löslichmachen des Polymerisats
in Wasser und zum Härten des Polymerisats. Typische wasserdispergierbare Polyurethanpolymerisate sind z.B. in den US-Patentschriften
3 ^I2 054, 3 759 873, 3 962 522, 3 773 729, 3 897 377
und 3 86O 5k6 angegeben. Auf diese Patentschriften wird hier Bezug genommen.
Ein bevorzugtes Polyurethanpolymerisat ist ein Polyester-Poly—
urethanpolymerisat, das im allgemeinen hergestellt wird aus einem
Isocyanat, eines Polyöl, einer Polyhydroxycarbonsäure und einer
Dicarbonsäure· Das Polyol ist im allgemeinen ein Diol oder Triol '■
und kann ein esterfreies Diol oder ein aus einer Dicarbonsäure ;
und einem Glykol gebildetes Polyesterdiol sein. Zu typischen j
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Diolen gehören Polylactondiole, Polypropylenglykole, Polyätherdiole,
Vinyldiole, Epoxydlole, phenolische Diole und dergleichen.
Zu typischen Dicarbonsäuren gehören Adipinsäure, Azelainsäure, Bernsteinsäure, Tetrahydrophthalsäure, Glutarsäure und dergl.,
und zu typischen Glykolen gehören Athylenglykol, Propylenglykol,
Butandiol, Ilexandiol, Neopentylglykol, Trimethylolpropanmonoallyläthor,
Diäthylenglykol, Dipropylenglykol, Tripropylenglykol und dergleichen. Das Polyurethanpolymerisat enthält ferner eine
üiisocynatkomponente, de vorzugsweise Tuluoldiisocyanat ist, und zwar wegen der vorteilhaften Eigenschaften, die diese dem Spuleniiberzugsgrundiermittel
verleiht. Zu anderen geeigneten typischen Diisocyanaten gehören Isophorondiisocyanat, Trimethyl-hexamethylendiisocynat,
PhenolindiisocyHnat, Diphenylurethandiisocyanat, Methylendiisocyanat und dergleichen» Das bevorzugte Polyurethanpolymerisat
enthält außerdem eine dritte Komponente aus Dimethylpropionsäure (dMPA), die mit der Dicarbonsäure bei Bildung des
Polyurethanpolymerisats reagiert, wobei das Polymerisat dann
Carboxylseiten- bzw. -endgruppen in unumgesetzter Form für die
Dispergierbarkeit des Polyurethanpolymerisats in Wasser enthält.
Das Polyurethanpolymerisat kann ein selbsthärtendes Urethan sein,
und zwar unter Ausnutzung eines blockierten oder maskierten Isocyanate, das nach dem Erwärmen zum Härten entblockiert wird·
i wie z.B. einem Aminoplast, wärmegehärtet werden,, Zu typischen j
Aminoplast-Vernetzungsmitteln gehören Melamin, Melamin-Formaldehyd, Harnstoff-Formaldehyd-Kondensate, Triazin-Formaldehyd,
Benzoguanamine und dergl ei chen. Das Polyurethanpolymerisat wird
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mit Ammoniak, einem Amin, Amlnsalz oder Aminderivat oder dergl.
neutralisiert, so daß das Polyurethanpolymerisat in Wasser dispergierbar ist. Zu geeigneten Aminen gehören z.B. Ammoniumhydroxid,
Äthylamin, Propylamin, Diisopropylamin, Dimethyläthanolamin und dergleichen.
Der Gewichtsanteil des Polyurethanpolymerisats beträgt im allgemeinen
etwa 10 bis 85 #, vorteilhafterweise etwa I5 bis 60 °/o
und insbesondere zwischen etwa 25 und 35 /£» bezogen auf das Gewicht
der Bindemittelphase. Die einzelnen Anteile des Polyurethanpolymerisats
und des Vernetzungsmittels (falls dieses erforderlich ist) werden dementsprechend so eingestellt, daß das bevorzugte
Gewichtsverhältnis bei dieser Kombination erhalten wird. Der Anteil des Polyurethanpolymerisats beträgt im allgemeinen etwa
5 bis 60 fot vorzugsweise 10 bis kO °/o und insbesondere 15 bis 25 %,
und der Anteil des Vernetzungsmittels beträgt im allgemeinen etwa 5 bis 25 %, vorzugsweise 5 bis 20 'jo und insbesondere 10 bis
20 fo„ wobei eich diese Angaben auf das Gewicht der Bindemittelphase
beziehen.
Die Bindemittelphase des Spulenüberzugsgrundiermittels enthält
außerdem wärmehärtbare (wärmehartende oder thermoplastische) KLymerisatphase,
wie z.B. Acryl-Latex-Polymerisate oder -Copoimerisate.
Zu geeigneten in Wasser einarbeitbaren Latexpolymerisaten gehören außerdem modifizierte Acry!polymerisate, wie z.B. Styrolacrylpolymerisate,
in Wasser einarbeitbare Polyester, Copolymerisate von Silicon-Acry!verbindungen, Vinylchlorid, Epoxyverbindungen,
Epoxyestern, Vinylacetatenund Polybutylacrylat, Äthyl-
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acrylat-Methylmethacrylat-Copolymerisate und dergl. und Kombinationen
davon. Viele andere Latexpolymerisate für Spulenüberzüge sind im allgemeinen bekannt und für den Fachmann ersichtlich.
Die wasserdispergierbaren Latexpolymerisate sind im allgemeinen in einem Anteil von etwa I5 bis 90 Gew.-fo der Bindemittelphase,
vorteilhafterweise von etwa kO bis 85 c/o und insbesondere von etwa
65 bis 75 °/o vorhanden.
Das Grundiermittel enthält ferner korrosionsinhibierendes Pigment
und kann gewünschten!alls Trübungspigment enthalten. TrUbungspigmente
haben einen Brechungsindex von mindestens etwa 1,8, und zu solchen Pigmenten gehören Titandioxid, Zinkoxid und dergleichen.
Zu korrosiönsinhibierenden Pigmenten gehören Bariumchromat,
Strontiumchromat, Bleichromat, Zinkchromat, basisches Zinkchromat, verschiedene Molybdat- und Phosphatpigmente und dergleichen. Zu
weiteren Fäll- oder Streckpigmenten gehören Talkaten, Ton, Kieselsäure
und so weiter. Die Pigmentphase des Grundiermittels kann etwa 2 bis 75 Gew-96 koerosionsinhibierendes Pigment und etwa 98 bis
25 Gew.-i» Trübungspigment enthalten. Im allgemeinen liegt das Gewicht
sverhältnis von der Pigmentphase zu der Bindemittelphase ι (p/b) in dem Bereich von etwa 0,05 bis etwa 1,0 und insbesondere
von etwa 0,5 bis 0,53· Vorzugsweise enthält die Pigmentphase etwa i
80 i> Titandioxidpigment und etwa 20 <$>
Strontiumchromat, bezogen '
i auf das Gewicht der Pigmentphase, um dem Grundiermittel eine gute .
ί korrosionsinhibierende Wirkung zu verleihen. Verschiedene andere j
Modifizierungsmittel können mit Vorteil in dem Grundiermittel enthalten sein, wozu Dispergiermittel, oberflächenaktive Mittel,
Entschäumer, Weichmacher, Katalysatoren und dergl. gehören.
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Die Verträglichkeit des Polyurethanpolymerisats und des Latex in
Wasser kann Schwierigkeiten ergeben hinsichtlich der Stabilität und der Leistungsfähigkeit, und zwar Jc nach (fen besonderen Typen
und Funktionalitäten dieser beiden Komponenten. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, bei der die Bindemittelphase
ein Polyester—Polyurethan und ein Aminoplast—Vernetzungsmittel
dafür und Acrylharzlatex enthält, wird ein Schaum nach Bildung eines Gemische von den Komponenten gebildet, der wahrscheinlich
auf die Unverträglichkeit der verwendeten besonderen Polymerisate zurückzuführen ist. Eine gesonderte Entschäumungsstufe wird dann
bei den Verfahren vorgesehen, wie in den Beispielen ausführlicher gezeigt wird· Obwohl das Entschäumen, wie es in den Beispielen
durchgeführt wird, geeignet ist, ist eine solche Operation für die Erfindung nicht wesentlich·
Das Grundiermittel hat im allgemeinen einen Gehalt an nichtflüchtigen Festsubstanzen von etwa 35 bis 65 Gew.-56 und vorzugsweise
von etwa kO bis 55 Gew.-56. D; s Grundiermittel wird auf die Metallspule nach Üblichen Überzugstechniken, wie z.B. durch Aufbürsten,
Aufsprühen, Auf fließen, Tauchen, direkten Valzenauftrag und vorzugsweise Gegenwalzenauftrag, aufgebracht. Die Trockenfilmdicke
der Grundierung beträgt typischerweise etwa 2,5*1 bis 12,7 Mikron.
ο
etwa 182 bis Zk3 C wärmegehärtet werden, wonach dann der Deck-
Ubersnig auf den gehärteten Grundierfilm aufgetragen wird. Andererseits kann die Grundierung einer Drucklufttrocknung bei einer
Teeperatur von etwa 93 C oder weniger ausgesetzt, dann der Decküberzug aufgebracht und die Grundierung und der Decküberzug
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gleichzeitig durch Erwärmen auf eine Metallspitzentemperatur
ο
von etwa 182 bis 2^3 C in einem konventionellen Einbrennverfahren gehärtet werden, wobei eine einzige eingebrannte Konfiguration (Netzwerk aus gehärtetem Film) von Grundierung und Decküberzug erhalten wird.
von etwa 182 bis 2^3 C in einem konventionellen Einbrennverfahren gehärtet werden, wobei eine einzige eingebrannte Konfiguration (Netzwerk aus gehärtetem Film) von Grundierung und Decküberzug erhalten wird.
Das Gewinde kann z.B. aus Stahl oder Aluminium, verzinktem (galvanisiertem)
, kaltgewalztem oder elektrogalvanisiertem, bestehen. Der stärkste Effekt des Grundiermittels der Erfindung kann festgestellt
werden, wenn es auf verzinkten Stahl oder verziriftes Aluminium
aufgetragen wird, wie den nachfolgenden Beispielen zu entnehmen ist.
Zu verschiedenen Decküberzügen, die auf die Grundierung der Erfindung
aufgetragen werden können, gehören solche aus ölfreien Polyestern, Alkydverbindungen, Urethanen, Vinylacetaten, polyvinylisierten
Fluoriden, Siliconpolyestern, Siliconacry!verbindungen,
Siliconurethanen, Acrylverbindungen und dergleichen. Xm allgemeinen
wird der Decküberzug auf die Grundierung mit einer Filmdicke von etwa 7,62 bis 127 Mikron aufgetragen, wobei eine durchschnittliche {
Filmdicke von etwa 10 bis 30 Mikron bevorzugt wird. Die Grundierung
der Erfindung zeigt ausgezeichnete Zwischenüberzugshaftfestigkeit (Haftfestigkeit zwischen der Grundierung und dem Decküberzug)
und auch eine ausgezeichnete Haftfestigkeit auf der Metallspule.
Die nachfolgenden Beispiele erläutern die Durchführung der Er- j
i findung, sollen die Erfindung jedoch nicht beschränken.
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Ein wasserdispergierbares Polyester-Polyurethan wurde aus 0,95 Mol
hydriertem Bisphenol A, 0,32 Mol Adipinsäure, 0,7** Mol Dimethylo!propionsäure
(DMPA) und 1 Mol Toluoldiisocyanat hergestellt· Das hydrierte Bisphenol A, die Adipinsäure und die Dimethylolpropionsäure
wurden in Methyläthylketonlösungsmittel in einem Reaktionskessel
dispergiert, und der Inhalt des Kessels wurde bei etwa
ο
80 bis 95 C am Rückfluß erwärmt. Zu dem am Rückfluß erwärmten Gemisch wurde Toluoldiisocyanat langsam innerhalb von 12 Stunden gegeben· Wenn der Isocyanatgehalt in dem Reaktionsgemisch gemäß Infrarotanalyse im wesentlichen Null betrug, war die Umsetzung beendet. Dann wurde 2-Butoxyäthanol-1-Lösungsmittel in den Kessel eingetragen und das Methyläthylketon-LBsungsmittel abdestilliert, wobei in dem Kessel eine Dispersion von Kiyester-Polyurethan mit einem Festsubstanzgehalt von 67 Gew.-% zurückblieb.
80 bis 95 C am Rückfluß erwärmt. Zu dem am Rückfluß erwärmten Gemisch wurde Toluoldiisocyanat langsam innerhalb von 12 Stunden gegeben· Wenn der Isocyanatgehalt in dem Reaktionsgemisch gemäß Infrarotanalyse im wesentlichen Null betrug, war die Umsetzung beendet. Dann wurde 2-Butoxyäthanol-1-Lösungsmittel in den Kessel eingetragen und das Methyläthylketon-LBsungsmittel abdestilliert, wobei in dem Kessel eine Dispersion von Kiyester-Polyurethan mit einem Festsubstanzgehalt von 67 Gew.-% zurückblieb.
: Herstellen/** des SpuleniAberz11frsgrundierrnlttels
ι Das Spulenüberzugs grundiermittel wurde aus den folgenden Bestand- .
teilen hergestelltt \
Nichtflüchtige Fe st sub stanzen! (Gew.-%) j
Latex: ^3,68
Thermoplastischer Acryllatex RHOPLEX MV-1
(%)
Thermoplastischer Acryllatex RHOPLEX MV-17
(8,7* Ii)
Polyester-Polyurethan 13»78
Hexamethoxymethylmelamin (HMMM)
(Vernetzungsmittel) 8,01
(Vernetzungsmittel) 8,01
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^ Nichtflüchtige Pestsubstanzen (
Pigment:
Strontiumchromat (6,11 c/>)
Titandioxid (28,42 %)
Titandioxid (28,42 %)
Der thermoplastische Acryllatex RHOPLEX hat folgende Eigenschaften«
1. ^5,5-^6,5 Gew.-$ Harzfestsubstanzen (in Wasser)
2. pH 9,0-10,0
3. 1,019 g/cm
4. anionisch
5. Mindestfilmbildungstemperatur von 8 c
6. Härtegrenzwert des klaren Films <1 (Tuken)
Das Grundiermittel wurde hergestellt, indem zunächst die Pigmentkomponenten
in einem Teil des Acryllatex dispergiert wurden und diese Dispersion der Wirkung einer Sandmühle ausgesetzt wurde, um
eine Pigmentepaste mit einer Mahlkorngröße von etwa 7 nach Hegman
zu erhalten. Diese Pigmentdispersion enthielt außerdem ein oberflächenaktives Mittel, Äthylenglykol, Tributylphosphat und Dimethy
äthanolamin (insgesamt etwa 2 Gew.-9ε des Grundiermittels)· Der
j restliche Teil des Acryllatex wurde dann zu der vermahlenen Pigmentpaste
gegeben, und dieses Gemisch wurde dann über Nacht zum Entschäumen stehengelassen.
In einem gesonderten Vorgang wurde das Polyester-Polyurethan mit Dimethyläthanolamin neutralisiert und mit dem Vernetzungsmittel
in Wasser dispergiert, so daß der Gehalt an nichtfluchtigen Sub-
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stanzen 45 r/o bet ing. Diese Dispersion wurde ebenfalls zum Entschäumen stehengelassen· Andererseits kann aus dem Polyester-Polyurethan
auch eine Dispersion gebildet oder die wässrige Dispersion ohne Vernetzungsmittel benutzt werden und letzteres dann später dem
Grundiermittel zugesetzt werden.
Das entschäumte Latex-Pigment-Gemisch und die entschäumte Polyester-Polyurethan-Dispersion
wurden dann in Wasser dispergiert, um ein Grundiermittel zu bilden, das einen Gehalt an nichtflüchtigen
Festsubstanzen von 51,9 # und ein Pigment-zuBindemittel-Verhältnis
(P/B) von 0,53 hatte.
Zwei VergleichsspulenUberzugsgrundiermittel wurden hergestellt,
von denen das erste nur Acryllatexbindemittel und das zweite nur
, Polyester-Polyurethan-Bindemittel enthielt. Die Bestandteile
der Formulierung für jedes Vergleichsgrundiermittel werden nach- :
, folgend angegeben:
Bestandteile Nichtflüchtige Substanzen (Gew. j Latexgrundiermittel Urethangrundiermittel
Latexs 62,48 ί
ι j
j RHOPLEX MV-1 (49,98 #)
RlIOPLEX MV-17 (12,5O #) j
I ; Polyester-Polyurethan 63»16 j
Hexamethoxymethylmelamin 3,23 13,94 ,
Pigment t
Strontiumchromat 6,86 k,6
Titandioxid 27,42 18,4
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Die Grundiermittel wurden nach einem Verfahren hergestellt, das
dem des Beispiels 1 entsprach, Jede iler beiden Vergleichsgrundiermittel
enthielt außerdem kleinere Mengen Entschäumer, Pigmentbenetzungsmittel,
ein Glykol und Tributylphosphat. Das Latexgrundiermittel hatte einen Gehalt an nichtflüchtigen Festsubstanzen
von 56 Gew.-5ε und ein Pigment-zu-Bindemittel-Verhältnis (P/B) von
0,52. Das Urethangrundiermittel hatte einen Gehalt an nichtflüchtigen
Fe st substanzen von 39 °/o und ein P/B-Verhältnis von 0,42. Das
Urethangrundiermittel war für praktische industrielle Spulenüberzugsoperationen bei einem Gehalt an nichtflüchtigen Festsubstanzen
von über etwa UO $ zu viskos.
Die beiden Vergleichsgrundiermittel und das Grundiermittel der Erfindung wurden auf saubere (öifreie) Aluminiumplatten mit einer j
Filmdicke von etwa 3,8 bis 5t1 Mikron aufgetragen und einer Druck-!
ο
lufttrocknung bei ^ 9 C unterworfen· Ein Decküberzug, da? ein Copo- !
lufttrocknung bei ^ 9 C unterworfen· Ein Decküberzug, da? ein Copo- !
lymerisatvon Butylacrylat, Methancrylsäure, Methylmethacrylat und !
2-Hydroxyäthylacrylat enthielt, wurde auf alle grundierten Platten'
mit einer Filmdicke von 20,3 bis 22,9 Mikron aufgetragen. Zur
Durchführung des Einbrennhärtungsprozesses wurden die Platten für
etwa eine Minute bei 216 C (Metallhöchsttemperatur) erwärmt.
Die synergistische Bindemittelkombination gemäß der Erfindung wird
in den nachfolgenden Vergleichstests zur Bestimmung der Leistungsfähigkeit gezeigt.
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Ein Satz von Platten mit jedem Grundiermittel wurde einem 2T-Biegeversuch (eine 180 -Biegung plus 2 weitere Faltungen) unterworfen. Das Latexgrundiermittel und das Grundiermittel der Erfindung zeigten kein Losreißen des Überzugs, während das Urethangrundiermittel eine vollständige Rißbildung zeigte und der gesamte Überzug in dem Biegebereich mit Band abgenommen werden konnte. Bei einem Rückstoß von Sktk6 cm.kg zeigte die Latexgrundierung
Anzeichen von Rißbildung, wobei etwa 5 °/o des Überzugs mit Band
von dem Stoßbereich abgehoben werden konnten. Die Grundierung der Erfindung zeigte demgegenüber keinerlei Anzeichen von Rißbildung,
und nichts in dem Stßbereich konnte mit Band abgezogen werden.
Die Urethangrundierung wies eine Rißbildung im Stoßbereich von
50 i» auf, und 50 °/ο des Überzugs wurden bei dieser Grundierung
mit Band bei einem Rückstoß von nur 23 cm.kg entfernt. ■
aus dem Wasser herausgenommen und mit einem Handtuch abgetrocknet·
I
Die Federhärte der Decküberzüge auf jeder grundierten Platte wurde dann sofort bestimmt. Der Decküberzug über der Latexgrundierung hatte eine Federhärte von 6B, während der Decküberzug auf der Grundierung der Erfindung eine Federhärte von 2B hatte. Der Deck-Überzug auf der Urethangrundierung hatte eine Federhärte von 11B.
Die Federhärte der Decküberzüge auf jeder grundierten Platte wurde dann sofort bestimmt. Der Decküberzug über der Latexgrundierung hatte eine Federhärte von 6B, während der Decküberzug auf der Grundierung der Erfindung eine Federhärte von 2B hatte. Der Deck-Überzug auf der Urethangrundierung hatte eine Federhärte von 11B.
. I
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einer modifizierten Version der Methode nach ASTM B 287-62 unterworfen·
Bei dieser modifizierten Methode werden die Platten für 45 Minuten dem lissigsäure-Salz-Spray in einer geschlossenen Kammer
und dann einer 2-stündigen Luftspülung der Kammer, wobei die relative
Feuchte auf otwa 50 fo gesenkt wird, ausgesetzt. Dann wird
die Kammer geschlossen und werden die Platten in der feuchten (relative Feuchte von etwa 90 $) korrodierenden Atmosphäre in der
Kammer für 3 Stunden und I5 Minuten gelassen. Dieser 6-Stunden-Zyklus
wird dann 60mal wiederholt.
Die Platte mit dem Überzug aus dem Grundiermittel der Erfindung
zeigte eine maximale Blasengrößennummer von 7 auf 50 CJ>
des Randbereichs der Platte und keine Blasen auf der Oberseite der Platte und dem beschriebenen Bereich der Platte. Die mit dem Latexgrundiermittel
grundierte Platte zeigte eine maximale Blasengrößennummer von 6 auf 80 $ des Randbereichs, eine maximale Blasengrößennummer
von 9 auf 20 r/o der Plattenoberseite und eine maximale Blasengrößennummer
von 6 auf 50 io des beschriebenen Bereichs. Die
Platte mit dem Urethangrundiermittel wies Blasen in einem derart!-
gen Ausmaß auf, daß sie der Bewertung nach bei diesem Test versagt ;
I hatte.
j Salzspravfestjgkeit I
wurden einem 500-Stunden-Salzsprayfestigkeitstest gemäß der Methode
nah ASTM B 117-64 unterworfen. j
Die Platten mit der Grundierung gemäß der Erfindung hatten einen 25-96-Abriß von etwa 0,08 cm des Überzugs entlang des beschriebenen
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COPY
Bereichs und keine Blasen auf der Oberseite der Platte, üie Platten mit der Latexgrundierung und die Platten mit der Urethangrundierung versagten bei diesem Test.
ο Aluminiumplatten wurden in einem Winkel von 15 (von der Waagerech·
ο ten) über einem Leitungswasserbad, das bei 60 C gehalten wurde,
für ZkO Stunden aufgehängt. Alle Platten zeigten keinen Überzungsfehler nach 22KD Stunden. Dieser Test wurde mit verzinkten Stahlplatten wiederholt, auf die jeweils eines dor Überzugssysteme
aufgetragen worden war. Nur die Platte mit dem Grundiermittel der
Erfindung bestand diesen Test mit Kondensationswasser·
Die vorstehenden Ergebnisse zeigen eindeutig den synergistischen
Effekt der Bindemittelkombination in dem Grundiermittel der Erfindung. Die gesamte Leistungsfähigkeit des Latexgrundiermittels
und des UrethangrundiermittAs war für industrielle Spulonüberzugsoperationen nicht geeignet. Außerdem konnten aufgrund der Ergebnisse der einzelnen Tests mit den Vergleichsgrnndiermitteln
die mit dem Grundiermittel der Erfindung erzielten Ergebnisse nicht vorhergesagt werden, Die gesamte Leistungsfähigkeit des
Grundiermittels der Erfindung lag völlig innerhalb der von der Industrie akzeptierten Standardwerte. Das Grundiermittel der Er-
: findung zeigte außerdem eine solche gute Leistungsfähigkeit mit anderen Decküberzugssystemen und bei Spulen aus anderen Metalltypen·
809807/0879 COPY j
Claims (1)
- Patentansprüche1. Warmehärtbares Spulenüberzugsgrundiermittel in wässriger Dispersion zum Grundieren von Metallspulenwerkstoff, dadurch gekennzeichnet. daß es enthälta) eine fUmbildende Bindemittelphase aus einem wärmehärtbaren, wasserdispergierbaren Polyurethanpolymerisat und einem wasserdispergierbaren, wärmehärtbaren Harzlatex in synergistischer Kombination undb) eine Hgmentphase aus korrosionsinhibierendem Pigment.2. Grundiermittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyurethanpolymerisat ein Polyester-Polyurethan-Polymerisat ist.3. Grundiermittel nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet. daß die synergistische Kombination von dem Polyurethanpolymerisat und dem Harzlatex eine oder mehrere der folgenden Eigenschaften verbessert hat: Flexibilität und Schlagfestigkeit, Haftfestigkeit gegenüber dem Spulenmaterial und gegenüber einem auf dem besagten Grundiermittel aufgebrachten Decküberzug, Feuchtigkeits- und Wasserbeständigkeit, äußere Haltbarkeit und chemische Beständigkeit und Korrosionsfestigkeit.k. Wärmehärtbares Spulenüberzugsgrundiermittel in wässriger Dispersion zum Grundieren von Metallspulenwerkstoff, dadurch ge-Vann^ftlehnet. daß es enthält eine Bindemittelphase, die etwa 10 bis 85 56 eines wärmehärtbaren, wasserdispergierbaren Polyurethanpolymerisats und etwa I5 bis 90 # eines wasserdispergierbaren809807/0879ORIGINAL INSPECTED-ΛwärmehÄrtenden und/oder thermoplastischen Harzlatex, jeweils bezogen auf das Gewicht der Bindend.ttelphase, enthält, und eine Pigmentphase, die korrosionsinhibierendes Pigment enthält, und daß das Gewichtsverhältnis dieser Pigmentphase zu der Bindemittelphase (P/B) etwa 0,05 bis etwa 1,0 beträgt.5. Spulenüberzugsgrundiermittel nach Anspruch k, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyurethanpolymerisat ein Polyester-Polyurethan-Polymerisat ist.6. Spulenüberzugsgrundiermittel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyester-Polyurethan zur Dispergierbarkeit in Wasser aminneutralisiert ist.7· Spulenüberzugsgrundiermittel nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß etwa 15 bis etwa 60 °ß> von dem Polyester-Polyurethan in der Bindemittelphase enthalten sind.8. Spulenüberzugsgrundiermittel nach Anspruch 5 t dadurch gekennzeichnet, daß etwa 25 bis etwa 35 0Jo von dem Polyester-Polyurethan in der Bindemittelphase enthalten sind.9. Spulenüberzugsgrundiermittel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der wärmehärtende und/oder thermoplastische Harzlatex ein äthylenisch ungesättigtes Latexpolymerisat und/oder -copolymerisat enthält.809807/087910. Spulenüberzugsgrundiermittel nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Bindemittelphase etwa 5 bis etwa 25 °/o Aminoplastvernetzungsmittel für das Polyester-Polyurethan enthält und das Polyester-Pofyurethan etwa 5 bis etwa 6o fa ausmacht und die Pigmentphase etwa 25 bis etwa 98 c/o Trübungspigment enthält.11. Metallspulenwerkstoff, dadurch gekennzeichnet, daß er als Überzug das wärmehärtbare Spulenüberzugsgrundiermittel nach einem der Ansprüche k bis 10 enthält.12. Metallspulenwerkstoff, dadurch gekennzeichnet, daß er einen wärmegehärteten Überzug aus dem Spulenüberzugsgrundiermittel nach einem der Ansprüche h bis 10 enthält.13. Verfahren zum Auftragen eines wärmehärtbaren Spulenüberzugsgrundiermittels in wässriger Dispersion als Überzug auf Metallspulenwerkstoff, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Film aus dem Grundiermittel auf den Spulenwerkstoff aufträgt, wobei man als Grundiermittel ein solches verwendet, das enthält (a) eine filmbildende Bindemittelphase aus etwa 10 bis etwa 85 $> eines wärmehärtbaren, wasserdispergierbaren Polyurethanpolymerisats und etwa 15 bis etwa 90 % eines wasserdispergierbaren, wärmehärtenden und/ oder thermoplastischen Harzlatex und (b) eine Pigmentphase, die korrosionsinhibierendes Pigment enthält, und den Film aus dem Grundiermittel wärmehärtet.lU. Verfahren nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, daß man einen wärmehärtbaren Decküberzug als Film auf das wärmegehärtete8098Ö7/0879Grundiormilfcel aufträgt.15· Verfaliren nach Anspruch 13f dadurch gekennzeichnet, daß man das Grundiermittel des Spulenwerkstoffs bei einer Temperatur lufttrocknet, die zum Härten des Grundiermittelfilms unzureichend ist, einen wärmehärtbaren Decküberzug als Film auf den luftgetrockneten Film aus dem Grundiermittel aufträgt und den grundierten, mit Decküberzug versehenen Spulenwerkstoff bei einer Temperatur und für eine Dauer erwärmt, welche zum Härten sowohl der Grundierung als auch des üecküberzugs ausreichen.16. Verfahren zur Herstellung eines wärmehärtbaren Überzugsgrundiermittels in wässriger Dispersion, dadurch gekennzeichnet, daß maneine vermahlene Pigmentpaste aus korrosionsinhibierendem Pigment, dispergiert in wasscrdispergierbarem wärmehärtendem und/oder thermoplastischem Ilarzlatex, bildet,sich die Pigment-Latex-Dispersion beim Stehen entschäumen läßt, eine wässrige Dispersion eines wasserdispergierbaren, wärmehärtbaren Polyurethanpolymerisats bildet,sich die wasserdispergierte Polyurethandispersion beim Stehen entschäumen läßt und die entschäumte Pigment-Latex-Dispersinn mit der wässrigen Polyurethannolymerisatdispersion zu dem Grundiermittel vermischt, so daß das Grundiermittel das korrosionsinhibierende Pigment, daß Polyurethanpolymerisat und den Harzlatex enthält.8OÖ8Ö7/Ö87Ö
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