DE2749576A1 - Verfahren zur herstellung eines glycidylgruppen aufweisenden acrylharzes und dessen verwendung - Google Patents
Verfahren zur herstellung eines glycidylgruppen aufweisenden acrylharzes und dessen verwendungInfo
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Description
DEUTSCHE GOLD- UND SILBER-SCHEIDEANSTALT VORMALS ROESSLER
Veiaafrauenatraase 9t 6000 Frankfurt
Verfahren zur Herstellung eines Glycidylgruppen aufweisenden Acrylharzes und dessen Verwendung
Pulverlackbindemittel auf der Grundlage von Glycidylgruppen aufweisenden Acrylharzen und von aliphatischen Dicarbonsäuren
sind bereite bekannt (z.B. aus der DT-OS 2 06h
<M6, DT-AS 22 ^k 65Ο, DT-AS 22 kO 312 oder DT-AS 2k 2k 80°).
Die Herstellung des Acrylharze* erfolgt Im allgemeinen
durch Lösungspolymerisation, Suspensionspolymerisation oder durch ein kombiniertes Substariz/Süspensibnspolymerisations-Verfahren.
Der Anwendung des einfacheren und wirtschaftlicheren Substanzpolymerisations-Verfahrens steht entgegen» dass
es nicht gelingt, die Polymerisation in Substanz zu einem hohen Umsatz zu führen und eilt Polymerisat mit niedrigem
Gehalt an Restmonomeren zu erhalten.
Die Vernetzung, also die Umsetzung zwischen dem Acrylharz und der Dicarbonsäure, erftflg« bei den bekannten Mitteln
entweder in Abwesenheit eines Katalysators. Dann sind relativ
lange Einbrennzelten und relativ hohe Einbrenntemperaturen erforderlich. Oder die Vernetzung erfolgt in Gegenwart eines
Katalysators, der nachträglich in einer zusätzlichen Verfahrensstufe, meist in Form eines "master-batchH oder eines
Addukte, in das Bindemittel eingearbeitet werden muss.
Gegenstand der Erfindung ist nun «in Verfahren zur Herstellung
eines für die Abmischung mit aliphatischen Dicarbonsäuren zu
einem Pulverlackbindemittel geeigneten Glyoidylgruppen auf-
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weisenden Acrylharzes, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Gemisch aus
a) 20 bis 70 Gewichtsprozent MethylmetHacrylat,
b) 10 bis kO Gewichtsprozent mindestens eines Esters der
Acryl- oder Methacrylsäure mit einem einwertigen Alkohol, dessen Homopolymerisat eine Glasübergangstemperatur unter kO C
aufweist,
c) 10 bis 25 Gewichtsprozent Glycidylacrylat oder Glycidyl-
tnethacrylat und
an weiteren, mit den Komponenten a) bis c) copolymerisierbaren
Monomeren fc
d) 0 bis 50 Gewichtsprozent
in Gegenwart eines radikalischen Katalysators und in Gegenwart von, bezogen auf das Gewicht der Monomerenmischung, 0,1
bis 3,0 Gewichtsprozent mindestens eines Esters der phosphorigen Säure mit der allgemeinen Formel
OR,
OR.
in der R. ein Wassers toffatom oder einen gesättigten aliphatischen
Rest mit 1 bis i6 Kohlenstoffatomen, einen Arylrest
mit 6 bis 10 Kohlenstoffatomen oder einen Aralkylrest mi't 7 bis 18 Kohlenstoff atomen und R_ und Π- gleiche oder verschiedene
gesättigte aliphatische Reste mit 1 bis 16 Kohlenstoffatomen, Arylreste mit 6 bis 10 Kohlenstoffatomen oder
Aralkylreste mit 7 bis 18 Kohlenstoffatomen bedeuten, in
Substanz polymerisiert.
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Vorzugsweise werden die Ester der phosphorigen Säure in Mengen von 0,2 bis 1,0 Gewichtsprozent eingesetzt. Sie
können der Monomerenmischung vor der Polymerisation zugesetzt werden oder auch im Verlaufe der Polymerisation. Die letztere
Variante ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Polymerisation in mehreren Stufen vorgenommen wird.
Die Ester der phosphorigen Säure entfalten eine zweifach vorteilhafte Wirkung! Zum einen ermöglichen sie einen höheren
Umsatz bei der Polymerisation« Es wird also ein Polymerisat mit erniedrigtem Gehalt an Restmonomeren erhalten. Und zum
anderen stellen sie sehr wirksame Katalysatoren für die spätere Vernetzung mit den aliphatischen Dicarbonsäuren dar.
Sie liegen nach der Polymerisation in völlig homogener Verteilung im gebildeten Acrylharz vor und werden daher bei
der späteren Abmischung mit den Dicarbonsäuren ohne zusätzlichen Aufwand, beispielsweise flir die Herstellung eines
"master-batch", auch in dem fertigen Pulverlackbindemittel völlig homogen verteilt.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist daher die Verwendung der nach dem erfindungsgomässen Verfahren hergestellten
Acrylharze in Kombination mit aliphatischen Dicarbonsäuren als Pulverlackbindemittel.
Die boim erfindungsgemässen Verfahren einzusetzende Monomerenmischung
setzt sich zusammen aus
a) 20 bis 70 Gewichtsprozent, vorzugsweise kO bis 6$ Gewichtsprozent,
Methylmethacrylatt
b) 10 bis kO Gewichtsprozent, vorzugsweise 15 bis 30 Gewichtsprozent,
mindestens eines lästere der Acryl- oder Methacrylsäure mit einem einwertigen Alkohol, dessen Homopolymerisat
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eine GlasUbergangstemperatur unter kO C aufweist. Bevorzugt
werden das n-Butylacrylat und n-Butylmethacrylat
verwendet. Weitere Beispiele sind das Äthylacrylat, 2-Methoxyäthylacrylat, 2-Äthoxyäthylacrylat, 2-Methoxyäthylmethacrylat,
2-Äthoxytithylmethacrylat, Isobutylmethacrylat,
2-Athylhexylacrylat, Laurylmethacrylat,
Stearylmethacrylat oder Cyclohexylacrylat;
c) 10 bis 25 Gewichtsprozent, vorzugsweise I5 bis 20 Gewichtsprozent, Glycidylacrylat oder Glycidylmethacrylat. Bevorzugt
wird das Glycidylmethacrylat verwendet.
d) 0 bis 50 Gewichtsprozent, vorzugsweise höchstens 25 Gewichtsprozent,
an weiteren, mit den Komponenten a) bis c) copolymerisierbaren Monomeren, Beispiele für solche Monomere
sind Styrol, oc-Methyletyrol, Acrylnitril, Athylmethacrylat,
2-Hydroxyäthylmethacrylat, 2-Hydroxypropylmethacrylat,
^-Hydroxybutylmethacrylat, 2-Hydroxyäthylacrylat, 2-Hydroxypropylact*ylat oder ^-Hydroxybutylacrylat.
ZweckjnUssig ist es, die Polymerisation dieser Monomoronmischung
in Gegenwart von 0,5 bis 4,0 Gowichtsprozent, vorzugsweise
von 1,5 bis 2,5 Gewichtsprozent, mindestens eines an sich bekannten Kettenreglors für die Vlnylpolynierisation
vorzunehmen. Beispiele für solche Kettonrogler sind Mercaptane,
wie Octy!mercaptan, n-Dodocylmercaptan odor tert.-Dodecylmorcaptan;
Thioglykolsäure; Ester der Thioglykolsäure mit einbis vierwertigon Alkoholen, wie Butylalkohol, Hexylalkohol,
Octylalkohol, Isooctylalkohol, Xthylenglykol, 1,2-Propylenglykol,
1,3-Propylenglykol, 1,2-Butylenglykol, 1,3-Butylongiykol,
1,Ί-Butylenglykol, Glycerin, Trimethylolpropan,
Pentaerythrit oder Di-, Tri- öder TetraUthylenglykol.
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Die Polymerisation der Monomerenmiechung wird in Substanz
durchgeführt. Sie kann in einer Stufe oder in mehreren Stufen erfolgen. Besonders zweckmässig kann slö beispielsweise in
zwei Stufen vorgenommen werden, wobei in der ersten Stufe bei Temperaturen zwischen etwa 60 und etwa 120 C ein
sirupöscs Vorpolymerisat mit einer Viskosität von beispielsweise
etwa 1000 mPas hergestellt wird» das in einer zweiten Stufe durch Substanzpolyeerisation diskontinuierlich in
flachen Einzelformen oder auch kontinuierlich» z.B. in einem schlauchförmigon KunstStoffgebilde oder zwischen zwei
endlosen Stahlbändern» in Schichtdicken von einigen Millimetern bis höchstens einigen Zentimetern bei Temperaturen
zwischen etwa 70 und etwa 100 C ausgehärtet wird. Dabei sollte durch ein Luft- oder Wasserbad für eine ausreichende
Abfuhr der freiwerdenden Polymerisationswärme gesorgt werden. Vorteilhaft ist in manchen Fällen eine Nachhärtung bei etwa
100 bis etwa 120°C. Die Ester der phosphor igen Säure können
bei dieser zweistufigen Polymerisation beispielsweise erst dem zunächst hergestellten sirupösen Vorpolymerisat zugesetzt
werden.
Als Polymerisationskatalysatoren dienen bekannte radikalischo
Katalysatoren» insbesondere Peroxide und Azoverbindungen, mit Zerfallsteraperaturen untdr 100 C* Beispielsweise seien
genannt tert.rButylporpivalat, tert.-Butylperisobutyrat,*
tert.-Butylpcroctoat, Bcnzoylperoxid, Monochlorbenzoylperoxid,
Dichlorbenzoylperoxid, Diacetylperoxid, Lauroylperoxid»
Cyclohexanonhydroperoxid, Diisopropylperoxydicarbonat,
Cyclohexylperoxydicarbonat, Diisooctylperoxydicarbonat,
Acotylcyclohoxylsulfonylperoxid, Acetylisopropylsulfonylperoxid,
Azobisisobutternsäurenitril oder Azobis-(2,'t-dimethyl)valeronitril.
Unter Umständen kann es vorteilhaft sein» Mischungen verschiedener Polymerisationskatalysatoren
zu verwenden.
♦tert.-Butylpermaleinat; - 8 -
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FUr das erfindungsgemässe Verfahren geeignete Ester
der phosphorigen Säure sind beispielsweise Dimethylphosphit, Dibutylphosphit, Dilaurylphosphit, Diphenylphosphit,
Dinaphtylphosphit, Di(nonylphenyl)phosphit,
Methyloctylphosphlt, Cetylphenylphosphit, Trimethylphosphit,
Tributylphosphit, Tridecylphosphit, Trieetylphosphit, Triphenylphosphit,
Trinaphtylphosphit, Tris(nonylphenyl)phosphit,
Didecylphenylphosphit, Methyldecylphenylphosphit. Bevorzugt
werden die neutralen Triester der phosphorigen Säure verwendet, besonders bevorzugt das Triphenylphosphit.
Wenn die Polymerisation der Mdnomerenmischung in Gegenwart
der genannten Mengen an Kettertreglern vorgenommen wird, dann
liogt das mittlere Molokulargdwicht (Zahlenrrtittcl) des
Acrylharzos zwischen etwa 300Ö und etwa 30 000, insbesondere
zwischen etwa 5000 und etwa 1Ö 000. Ihr Schmelzviskositätsindex
(MFI 125/2; DIN 53 735) liegt zwischen etwa 2 und etwa 50 g/10 min, insbesondere zwischen etwa 5 und etwa 15 g/10 min.
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Die Harze weisen dann Viskositätszahlen (eta-i-Werte) von
0,06 bis 0,25 dl/g, insbesondere von 0,10 bis 0,15 dl/g
- gemessen bei 20°C in einer 111-Mischung von Dimethylformamid
und Toluol - auf.
Das Epoxidäquivalentgewicht der nach dem erfindungsgemässen
Verfahren hergestellten Acrylharze liegt zwischen etwa 500 und etwa 1400, insbesondere zwischen etwa 6OO und etwa 1000.
Sie besitzen eine Glasübergangetemperatur zwischen etwa 30
und etwa 80°C, insbesondere zwischen etwa 35 und etwa 60 C.
Die nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellten
Glycidylgruppen aufweisenden Acrylharze werden zur Herstellung
von Pulverlackbinderaitteln mit gesättigten, geradkettigen,
aliphatischen Dicarbonsäuren abgemischt, die k bis 20 Kohlenstoff
atome pro Molekül enthalten. Beispiele solcher Dicarbonsäuren sind Verbindungen wie Adipinsäure, Pimelinsäure,
Subcrinsäure, Azelainsäure, Sebacinsäure, Undecan-1,11-dicarbonsäure,
Dodecan-1,12-dicarbonsäuro. Bevorzugt werden Dicarbonsäuren
mit 7-1*» Kohlenstoffatomen verwendet. Ganz
bosondors bevorzugt sind Sebacinsäure und Dodocan-1,12-dicarbonsäure.
In den fertigen Pulverlackbindomitteln soll das Verhältnis
der aus dem Acrylharz stammenden Glycidylgruppen zu den Carboxylgruppen der Dicarbonsäure bzw. der Dicarbonsäuren,
falls diese im Gemisch eingesetzt werden, zwischen 0,8 und 1,4, vorzugsweise zwischen 0,9 und 1,2, liegen. Dies wird im
allgemeinen erreicht, wenn 75 bis 95 Gewichtsprozent eines nach dem erfindungsgemässen Vorfahren hergestellten Acrylharzes
mit 5 bis 25 Gewichtsprozent mindestens einer Dicarbonsäure
abgcmiecht werden.
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Zur Modifizierung der Eigenschaften der fertigen Pulverlackbindemittel
können gegebenenfalls in untergeordnetem Umfang auch andere bekannte Carboxylgruppen enthaltende Vernetzungsmittel
oder deren Anhydride eingesetzt werden. Beispielsweise sind zu nennen gesättigte verzweigte odör ungesättigte geradkettige
oder verzweigte mehrbasische Carbonsäuren oder deren Anhydride, wie Maleinsäure, Maleinsäureanhydrid,
Fumarsäure, Muconsäure, Dihydromuconsäure; gesättigte oder ungesättigte cycloaliphatische mehrbasischo Carbonsäuren,
wie Cyclohexandicarbonsäure oder Tricyclodecandicarbonsäure;
Aminosäuren; p-Hydroxybenzoosäure; Polymere
mit Carboxylgruppen, wie sie z.B. durch Reaktion von Epoxidharzen mit Dicarbonsäuren entstehen; Carboxylgruppen als
Endgruppen enthaltende Polyester, Polyäther oder Polyamide; sowie Carboxylgruppen enthaltende Acrylharze. Diese Verbindungen
sollten aber höchstens in solchen Mengen zugesetzt
werden, dass die aus diesen Substanzen stammenden Carboxylgruppen maximal in der halben Anzahl vorliegen wie die durch
die gesättigten, geradkettigeh,aliphatischen Dicarbonsäuren
eingeführten. Dadurch können z.B. dio Flexibilität und die Verlaufseigcnschaften des fertigen Pulverlacks beeinflusst
werden.
Gegebenenfalls können noch bis zu 15 Gewichtsprozent mindestens
eines weiteren an sich bekannten Lackbindemittcls, z.B.
Cellulosoacetobutyrat, zugemischt werden, sowie sonstige übliche Komponenten von Lackbindemitteln, wie Pigmente,
Füllstoffe, Mattierungsmittel, Verlaufshilfsmittol, antistatische
Mittel oder oberflächenaktive Stoffe, in den üblicherweise
angewandten Konzentrationen.
Fortige Einbrennpulvorlacke worden erhalten) wenn man das
Acrylharz mit dor Dicarbonsäufe und Pigmenten, z.B. den Ub-
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lichen Titandioxidpigmente!!, und gegebenenfalls weiteren Lackhilfemitteln in der Schmelzet z.B. bei erhöhten
Temperaturen zwischen etwa 90 und etwa IJlO0C, in einem
Kneter oder Extruder homogenisiert, die Schmelze abkiihlt und die feste Mischung dann zu einem Pulver der gewünschten
Korngrösse (meist kleiner als 90 /u) vermahlt.
Nach der Aufbereitung zu einem spritzf&higen Pulver kann
der Einbrennpulverlack nach den Üblichen Methoden der elektrostatischen Pulversprühmethode auf goeignete Metalloberflächen
aufgebracht und bei Temperaturen von 170 bis 200°C eingebrannt werden. Die eingebrannten Lackfilme
zeigen gute Haftung und gute mechanische Eigenschaften schon
auf entfettetem, aber sonst unbehandeltem Stahlblech und auf anderen Metallen, sowie hervorragende Chemikalienresistenz.
Hervorzuheben ist weiterhin die sehr gute Beständigkeit gegen Salzwasser. Die hervorstechendste Eigenschaft
ist Jedoch ihre hervorragende Vetterbeständigkeit.
Acrylharze, die unter sonst gleichen Bedingungen, aber in Abwesenheit von Estern der phosphorigeh Säure hergestellt
wordan, weisen einen höheren Gehalt an nicht polymcrisierten
Anteilen auf. Die aus solchen Acrylharzen hergestellten Pulverlacke zeigen eine grössere Neigung zur Klumponbildung
bei Lagertemperaturen über 30 C und erleiden beim Einbrennen
stärkere Gewichtsverluste. Diese Pulverlacke ergeben ausserdem unter entsprochenden Einbrennbedingungen Lackfilme mit
schlechteren mechanischen Eigenschafteh und geringerer
phemikalienboständigkoit. Durch Erhöhung der Einbrenntemporatur
auf über 200°C lassen sich diese Eigenschaften zwar in gewissem Umfang verbessern, jedoch sind solche Einbrennbedingungen
wirtschaftlich ungünstig uhd können ausserdem zu einer Vergilbung der Lackfilme führen.
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Die Erfindung soll durch die nachfolgenden Beispiele
näher verdeutlicht werden)
a) Herstellung eines Acrylharze«
In einer Mischung aus hO Gewichtsteilen Methylmethacrylat,
25 Gewichtsteilen n-Butylmothacrylat, 8 Gewichtsteilen
n-Butylacrylat, 10 Gowichtsteilen Hydroxypropylraethacrylat
und 17 Gewichtsteilen Glycidylmethacrylat werden unter Erwärmen
1,5 Gewichtsteile Pentaerythrittetrathioglykolat und 1,0 Gewichtsteile Glykoldimercaptoacetat gelöst. Die
Mischung wird auf 80°C erhitzt und die Polymerisation durch Zugabe von 0,07 Gewichtsteilen Azobisisobuttersäurenitril
ausgelöst. Die Reaktionstemperatur wird durch Unterdruck zwischen 80 und 90°C gehalten. Kach ca. k0 bis 60 Minuten
ist ein sirupöses, giessfähiges Vorpolymerisat entstanden. Dieses wird nach Abkühlen auf etwa 30°C mit 0,5 Gewichtstoilon
Triphenylphosphit und mit 0,8 Gewichtsprozent
25 $iger Diacetylporoxidlösung (in Dibutylphthalat) vorsetzt
und in Polyäthylenfolie zwischen Metallplatten in einer Schichtdicke von ca. 1 cm im Vassorbad bei 85 C in ca.
1 Stunde ausgehärtet. Das klare Polymerisat besitzt eine Viskositätszahl eta-i (in Dimethylformamid/Toluol 1 r1 ) von
0,115 dl/g und einen Schmelzviskositätsindex (MFI 125/2) von 12 g/10 min. Der Gesamt-Hestmonoraorgehalt liegt nach
gaschromatographischor Bestimmung unter 1,0 Gewichtsprozent.
b) Abmischung zu einem Pulverlack
100 Gewichtsteile des nach a) hergestellten Acrylharzes
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werden mit 11 Gewichtsteilch Sebacinsäure und mit 60
Gewichtsteilen sehr feinteiligem, weissem Titandioxid
vom Rutiltyp (hergestellt nach dem Chlorid-Verfahren) gemischt. Die Pulvermischung wird anschliessend 1 Minute
lang boi 120 bis 135 C In einem Extruder homogenisiert.
Die Schmelze wird auf Raumtemperatur abgeschreckt und zu einer Kornfeinheit unter 90 /um vermählen. Es resultiert
ein bei einer Lagertemperatur von 30 bis hO°C noch gut
rieselfähiges Pulver.
c) Applikation des Pulverlacks Und Eigenschaften der ein gebrannten Lackfilme
Der Pulverlack wird in einer handelsüblichen Pulversprühanlage bei einer Spannung von 60 kV auf 0,88 mm starke,
entfettete Stahlprüfbleche gespritzt und anschliessend
»5 Minuten bei 180 C Objekttemperatur eingebrannt. Es
resultieren gilbungsfreie überzüge mit folgenden Eigenschaf
tont
Einbrennverlust (Gewichtsprozent)t 1,0
Gitterschnittkennwert (DlN 53 151)» 0
Dornbiegung (DIN 53 152)t . Ί mn
Erichsentiefung (DIN 53 156)« 7 mm
Erichsonschlagtiefung (350 kg; Modell 223)ι 2 mm
Salzsprühtest (500 Std.) (ASTM B 117-61)j Haftminderung
am Andreaskreuz 2 mm
Xenotest 150, 1» Glanzhaltung nach
1000 Stunden 95
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a) Herstellung eines Acrylharzee
In einer Mischung aus ^O Gowichtsteilen Me thylmethacrylat,
25 Gewichtsteilen n-Butylmethacrylat, 8 Gewichteteilen
n-Butylacrylat, 10 Gewichtsteilen Hydroxypropylmothacrylat
und 17 Gewichtsteilen Glycidylmethacrylat werden unter Erwärmen
1,5 Gewichtsteile Pehtaerythrittetrathioglykolat und 1,0 Gewichtsteile Glykoldimercaptdacetat gelöst. Die
Mischung wird auf 80°C erhitzt und die Polymerisation durch Zugabe von 0,07 Gewichtsteilen Azoisobuttersäurenitril
ausgelöst. Die Reaktionstemperatur wird durch Unterdruck zwischen 80 und 900C gehalten. Nach ca. ^O bis 60 Minuten
ist ein sirupö'ses, giessfähiges Vorpolymerisat entstanden.
Dieses wird nach Abkühlen auf etwa 30 C mit 0,8 Gewichtsprozent 25 #igor Diacctylperoxidlösung (in Dibutylphthalat)
versetzt und in Polyäthylenfolio zwischen Motallplatten
in einer Schichtdicke von ca. 1 cm im Wasserbad bei 85 C in ca. 1 Stunde ausgehärtet· Das klare Polymerisat besitzt
eine Viskositätszahl ota-i (in Dimethylformamid/Toluol 1*1)
von 0,113 dl/g und einen SchmelzviskositUtsindex (MFI 125/2) von 18 g/10 min. Dor Gesamt'-Rcstmonomcrgohalt liegt nach
gaschroraatographischor Bestimmung bei 1,8 Gewichtsprozent.
b) Abmischung zu einem Pulverlack
100 Gewichtstoilo des nach a) hergestellten Acrylharzee werden mit 11 Gowichtstollen Sebacinsäure und mit 60 Gewiclitstoilen
sehr f olnteiligeui, welssofn Titandioxid vom
Rutiltyp (hergestellt nach dom Chloridvorfahron) gemischt.
Die Pulvormischung wird ansuhlieesond 1 Minute lang bei
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120 bis 135°C in einem Extruder homogenisiert. Die
Schmelze wird auf Raumtemperatur abgesehreckt und zu einer Kornfeinheit unter 90 ,u vermählen. Es resultiert ein
Pulver, das bereits bei einer Lagertemperatur von 30 bis 35°C aar Klumpenbildung neigt.
<) Applikation des Pulverlacks und Eigenschaften
der eingebranpten Lackfilme
Der Pulverlack wird in einer handelsüblichen PulversprUhanlage
bei einer Spannung von 60 kV auf 0,88 mm starke, entfettete Stahlprüfbloche gespritzt und anschliessend
15 Minuten bei 180°C Objekttemperatur eingebrannt. Es
resultieren gilbungsfreie Überzüge mit folgenden Eigenschaften!
Erichsenschlagtiefung (120 kg, Modell 223)< platzt ab
Salzsprühtest (120 Std.) (ASTM B 117-01)I Film zerstört
a) Herstellung eines Acrylharzes
•In einer Mischung aus 56 Gewichtateildn Methylmethacrylat,
20 Gewichteteilen 2-Xthylhexylaerylat, 10 Gewichtsteilen
2-Hydroxypropylmethacrylat und 1*» Gewichteteilen Glycidyl·*
acrylat werden unter Erwärmen 2,0 Gewichtsteile Glykoldimcrcaptoacetat
gelöst. Die Mischung wird auf 8O0C erhitzt
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und die Polymerisation durch Zugabe von 0,05 Gewichtsteilen Azobisisobuttersäurenitril ausgelöst. Die Reaktionstemperatur wird durch Unterdruck auf einer Temperatur
zwischen bO und 85°C gehalten. Nach ca. 60 Minuten ist ein sirupöses, giessfähiges Vorpolymerisat entstanden. Dieses
wird nach Abkühlen auf etwa 30°C mit 0,7 Gewichtsprozent 25 Obiger Diacetylperoxidlösung (in Dibutylphthalat) und
0,3 Gewichtsprozent Didecylphonylphosphit vorsetzt und
in Polyäthylonfolie zwischen Metallplatten in einer Schichtdicke von ca. 1 cm im Wasserbad bei 85°C in ca. 1 Stunde
ausgehärtet. Das klare Polymerisat besitzt eine Viskositätszahl eta-i (in Dimethylformamid/Toluol 1»i) von 0,128 dl/g
und einen Schmelzviskositätsindex (MPl 125/2) von 9 β/10 min. Der Gesamtrestmonomergehalt liegt unter 1,0 Gewichtsprozent.
b) Abmischung zu einem Pulverlack
100 Gewichtsteile des nach a) hergestellten Acrylharzee
werden mit 13 Gewichtsteilen Dodecan-1,12-dicarbonsäure
und mit 60 Gewichtstoilcn sehr feinteiligem weissem Titandioxid vom Rutiltyp (hergestellt nach dom Chloridverfahren)
gemischt. Die Pulvermischurig wird anschliessend 1/2 Minute
lang bei etwa 120 C in einem Extruder homogenisiert. Die Schmelze wird auf Raumtemperatur abgeschreckt und zu einer
Kornfeinheit unter 90 /um vermählen. Es resultiert ein
bei einer Lagertemperatur von 35 C noch gut riesclfähiges
Pulver.
c) Applikation des Pulverldcks und Eigenschaften
der eingebrannten Lackfilme
Der Pulverlack wird in einer handelsüblichen PulvoreprUhanlage
bei einer Spannung von 60 kV auf 0,88 mm starke,
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entfettete Stahlprüfbleche gespritzt und anschliesaeud
15 Minuten bei 170°C Objekttemperatur eingebrannt. Es
resultieren gilbungsfreie Überzüge mit folgenden Eigenschaf
tent
am Andreaskreuz 2 mm
Vergleicheversuch 2 (ohne Zusatz von Didecylphenylphosphit)
a) Herstellung eines Acrylharzes
In einor Mischung aus 56 Gewichtsteilen Mothylmethacrylat,
20 Gewichtsteilen 2-Äthylhoxylacrylat, 10 Gewichtsteilen
Hydroxypropylmothacrylat und 14 Gewichtstellen Glycidylacrylat
worden unter Erwärmen 2,0 Gewichtsteile Glykoldimercaptoacetat
gelöst. Die Mischung wird auf 8O0C erhitzt und die Polymerisation
durch Zugabe von 0,05 Gowichtsteilen Azobisisobuttersäurenitril
ausgelöst. Die Reaktionstemperatur wird durch Unterdruck auf einer Temperatur von 80 bis 850C gehalten.
Nach ca. 60 Minuten ist ein eirupöses, giossfähigos Vorpolymerisat
entstanden. Dieses wird nach Abkühlen auf etwa 30°C mit 0,7 Gewichtsprozent 25 /6igor Diacetylperoxidlösung (in
Dibutylphthalat) versetzt und in Polyüthylonfolio zwischen
Motallplatten in einer Schichtdicke von ca* 1 cm in Wasserbad
boi 85°C in ca. 1 Stunde ausgehärtet. Das klare Polymerisat
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besitzt eine Viskositätszahl eta-i (in Dimethylformamid/
Toluol 1:1) von 0,122 dl/g und einen Schmelzviskositätsindox (MFI 125/2) von 1*» e/10 min. Der Gesamt-Restmonomergehalt
liegt bei 1,6 Gewichtsprozent.
b) Abmischung zu einem Pulverlack
100 Gewichtsteile dos nach a) hergestellton Acrylharzes
worden mit 13 Gewichtsteilon Dodecan-1,12-dicarbonsäure
und mit 60 Gewichtsteilen sehr feinteiligem, weissein Titandioxid vom Rutiltyp (hergestellt nach dem Chloridverfahren)
gemischt. Die Pulvermischung wird anschliessend während 30 Sekunden bei etwa 120°C in einem Extruder homogenisiert.
Die Schmelze wird auf Raumtemperatur abgeschreckt und zu einer Kornfeinheit unter 90 «um vermählen. Es
resultiert ein Pulver, das boreits bei einer Lagertemperatur von 35 C zur Klumpenbildung neigt.
c) Applikation des Pulverlacks und Eigenschaften der
eingebrannten Lackfilme
Der Pulverlack wird in einer handelsüblichen Pulvorsprühanlago
bei einer Spannung von 60 kV aUf 0,88 mm starke, entfettete Stahlprüfbleche gespritzt Und anschliessond
15 Minuten bei 17O C Objckttompcratur eingebrannt. Es
resultieren gilbungsfroie Überzüge mit folgenden Eigenschaften!
.Gitterschnittkonnwort (DIN 53 15i)i 3-4
rostung
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ORIGINAL INSPECTED
a) Herstellung eines Acrylharzes
In einer Mischung aus 53 Gewichtsteilen Methylmethacrylat,
14 Gewichtsteilen n-Butylmethacrylat, 13 Gewichtsteilen
n-Dutylacrylat und 20 Gewichtsteilen Glycidylmcthacrylat
werden unter Erwärmen 3,0 Gewichtsteile tert. Dodecylmercaptan und 0,3 Gewichtsteile Tributylphosphit gelöst. Die Mischung
wird auf 80°C erhitzt und die Polymerisation durch Zugabe von 0,08 Gewichtsteilen Azobisisobuttersäurenitril ausgelöst.
Die Reaktionstemperatur wird durch Unterdruck zwischen 80 und 90°C gehalten. Nach ca» Ίθ bis 60 Minuten
ist ein sirupöses, giessfähiges Vorpolymerisat entstanden.
Dieses wird nach Abkühlen auf etwa 300C mit 0,7 Gewichtsprozent
25 $iger Diacetylperoxidlösung (in Dibutylphthalat)
und 0,03 Gewichtsprozent tert. Dutylpermaleinat versetzt
und in Polyäthylenfolie zwischen Metaliplatten in einer Schichtdicke von ca. 1 cm int Wasserbad bei 850C in ca.
1 Stunde ausgehärtet. Das klare Polymerisat besitzt eine Viskositätszahl eta-i (in Dimethylformamid/Toluol 111)
von 0,123 dl/g und einen Schmelzviskositätsindex (MPI 125/2) von 8 g/10 min. Der Gcsant-Restmonomergehalt liegt unter
1,0 Gewichtsprozent.
b) Abmischung zu einem Pulverlack
100 Gewichtsteile des nach ä) hergestellten Acrylharzes
werden mit 13 Gewichtsteilen Undecan-1«11-dicarbonsäure
und mit 60 Gewichtsteilen sehr feintelligen weisscm Titandioxid
vom Rutiltyp (hergestellt nach dem Chloridverfahron) gemischt. Die Pu!Vermischung wird anschliessend 1 Minute lang
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bei 115 bis 125 C in einem Extruder homogenisiert. Die
Schmelze wird auf Raumtemperatur abgeschreckt und zu einer Kornfeinheit unter $0 ,um vermählen. Es resultiert ein
bei Lagerteraporatur von 30 bis **0°C noch gut rieselfähiges
Pulver.
c) Applikation des Pulverlacks und Eigenschaften
der eingebrannten Lackfilme
Der Pulverlack wird in einer handelsüblichen Pulversprühanlage bei einer Spannung von 60 kV auf 0,88 mm starke,
entfettete Stahlprüfbleche gespritzt und anschliessend 10 Minuten bei 19O C Objekttemperatur eingebrannt. Es
resultieren gilbungsfreie Überzüge mit folgenden Eigenschaften:
Einbronnverlust (Gewichtsprozent)» 1,1
Gitterschnittkennwert (DIN 53 150* °
Dornbiegung (DIN 53 152)1 k mm
Erichsenticfung (DIN 5.3 156)1 6 - 7 nun
Erichsenschlagtiefung (350 kg 5 Modell 223)% 2 mm
Salzsprühtest (5OO Std.) (ASTM D 117-61)* Haftmindorung
am Andreaskreuz 2 mm
Beispiel k *
e) Herstellung eines Acrylharzes
In einer Mischung aus 30 Gewichtsteilon Methylmethacrylat,
18,5 Gewichtsteilen Laurylmcthacrylat, 25 Gewichtsteilen
2-Xthylhexylacrylat, 10 Gowichtsteilen Hydroxypropylmethacrylat
und 16 f 5 Gewichtsteilon Glycidylmethacrylat werden
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unter Erwärmen 2,5 Gewichtstdile Glykoldimercaptoacetat
und 0,3 Gewichtsteile DibutylpHosSphit gelöst. Die Mischung
wird auf 800C erhitzt und die Polymerisation durch Zugabe
von 0,2 Gewichtsteilen Lauroylperoxid ausgelöst. Die Reaktionstemperatur steigt zunächst auf etwa 95 C an und
fällt danach wieder langsam ab. Nach ca. 60 Minuten ist ein sirupöses, giessfähiges Vorpolyroerisat entstanden.
Dieses wird nach Abkühlen auf etwa 30°C mit 0,7 Gevd chtsprozont 25 #iger Diacotylperoxidlösung (in Dibutylphthalat)
versetzt und in Polyäthylenfolie zwischen Metallplatten in einer Schichtdicke von ca. 1 cm im Wasserbad bei 85 C
in ca. 1 Stunde ausgehärtet. Das klare Polymerisat besitzt eine Viskositätszahl eta-i (in Dimethylformamid/Toluol lsi;
von 0,100 dl/g und einem Schmclzviskositätsindex (MFI 125/2) von 15 g/10 min. Der Gesamt-Restmonomergehalt liegt bei
1,0 Gewichtsprozent.
b) Abmischung zu einem Pulverlack
100 Gewichtstoile des nach a) hergestellten Acrylharzes werden mit 10 Gewichtsteilen Azelainsäure und mit 60 Gewichtsteilcn
eines sehr feinen, weissert Titandioxids vom Rutiltyp (hergestellt nach dem Chloridverfahren) gemischt.
Die Pulvermischung wird anschlieasend 1 Minute lang bei 110 bis 125°C in einem Extruder homogenisiert. Die Schmelze
wird auf Raumtemperatur abgeschreckt und Zu einer Kornfeinheit unter 90 /um vermählen.
c) Applikation dee Pulverlacks und Eigenschaften
der eingebrannten Lackfilme
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lage bei einer Spannung von 60 kV auf 0,88 mm starke,
entfettete Stahlprüfbleche gespritzt und anschliesscnd 10 Minuten bei 1900C Objekttemperatur eingebrannt. Es
resultierten gilbungsfreie Überzüge mit folgenden Eigen"
schafton?
Andreaskreuz 3 mm
a) Herstellung eines Acrylharze«
In einer Mischung aus 53 Gewichtsteilen Methylmothacrylat,
8 Gowichtstoilen n-Dutylmethacrylat, 17 Gewichtsteilen
n-Butylacrylat und 22 Gewichtstoilen Glycidylmethacrylat
werden unter Erwärmen 2,8 Gewichtsteile Thioglykolsäuroisooctylester
gelöst. Die Mischung wird auf 80 C erhitzt und die Polymerisation durch Zugabo von 0,1 Gewichtsteilen
Azobisisobuttersäuronitril ausgelöst. Die Reaktionstcmperatur
wird durch Unterdruck auf einer Temperatur von 80 bis 90 C gohalten. Nach ca. 60 Minuton ist ein sirupöses, gicss-.fiihigos
Vorpolymerisat entstanden. Diosos wird nach Abkühlen
auf etwa 30°C mit 1,0 Gewichtsprozent 25 ^igor Diacetylperoxidlösung
(in Dibutylphthalat) Und 0,5 Gewichtsteilcn Tris(nonylphenyl)phosphit versetzt und in Polyüthylenfolie
zwischen Motallplatten in oihor Schichtdicke von ca· 1 cm
. - 23 -
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im Wasserbad bei Ö5°C in ca. 1 Stunde ausgehärtet. Das
klare Polymerisat besitzt eine Viskositütszahl eta-i (in Dimethylformamid/Toluol 1ti)von 0,098 dl/g und einen
Schmelzviskositätsindex (MPI 125/2) von 11 g/10 min. Der Gesamt-Uestmonomcrgehalt ließt um I1O Gewichtsprozent*
b) Abmischung zu einem Pulverlack
100 Gewichtsteile des nach a) hergestellten Acrylhaxzes
werden mit 12,5 Gewichtsteilen Sebacinsäure, mit 10 Gewichtsteilen
eines Copolymerisate aus 59 Gewichtsprozent Methylmethacrylat, 30 Gewichtsprozent n-Butylacrylat und
11 Gewichtsprozent Acrylsäure mit einer Viskositütszahl eta-i (in DimethyIformamid/Toluol 111) von 0,100 dl/ß und
mit 60 Gowichtsteilen sehr feinteillgem, weissem Titandioxid
vom Rutiltyp (hergestellt nach dem Chloridverfahren) gemischt. Die Pulvermischung wird anschliessend maximal
1 Minute lang bei 120 bis 130°C in einem Extruder homogenisiert. Die Schmelze wird auf Raumtemperatur abgeschreckt
und zu einer Kornfeinheit unter 90 /um vermählen. Es
resultiert ein bei 35°C ndch gut riesclfähigos Pulver.
c) Applikation des Pulverlacks und Eigenschaften
der eingebrannten Lackfilme
Der Pulverlack wird in einer handelsüblichen PulversprUhanlage
bei einer Spannung von 60 kV auf 0,08 mm starke, entfettete StahlprUfblochu gespritzt und anschliossond
20 Minuten bei 180°C Objekttemperatur eingebrannt. Es
resultieren gilbungsfreie Überzüge mit folgendon Eigenschaften*
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ORIGINAL INSPECTED
Einbrennverlust (Gewichtsprozent)ι 1,2
Gitterschnittkennwort (DIN 53 151)* 0
Dornbiegung (DIN 53 152)t U mm
Erichsontiefung (DIN 53 156)ι 5 - 6 mm
Erichsenschlagtiefung (350 kg; Modell 233): 2 - 3 mm
SalzsprUhtest (500 Std.) (aSTM B 117-01)s Haftminderung
am Andreaskreuz 2 mm
a) Herstellung eines Acrylharzes
In einer Mischung aus 32,5 Gewichtsteilen Methylmethacrylat,
20 Gewichtsteilon Styrol, 20 Gewichtsteilen n-Butylacrylat,
12,5 Gewichtsteilen Hydroxypropylmethgtcrylat und 15 Gewichtsteilcn
Glycidylmethacrylat werden unter Erwärmen 2,8 Gewichtsteile Glykoldiraercaptoaoetat ilnd 1,0 Gewichtsteile
Triphenylphosphit gelöst. Die Mischung wird auf 900C erhitzt
und die Polymerisation durch Zugabe vtfn 0,12 Gewichtsteilon
Azobisisobuttorsciureuitril ausgelöst. Die Iloaktionstcmpcratur
steigt zunächst auf etwa 90°C on und fHllt danach wieder langsam
ab. Nach ca. 70 Minuten ist ein sirupösca, giessfahiges
Vorpolymerisat entstanden. Dieses wird nach Abkühlen auf etwa 30 C mit 1,2 Gewichtsprozent 25 ^iger Diacetylperoxidlösung
(in Dibutylphthalat) und 0,0i Gewichtsprozent tert. Butylperoctoat
versetzt und in Poly.'ithylenf olio zwischen Metallplatten in oiner Schichtdicke von ca. 1 cm im Wasserbad bei
85 C in ca. 1 Stunde ausgehärtet. Das klaro Polymerisat
'besitzt eine Viskositlitszahl bta-i (ir! Dimethylformamid/
Toluol 1:1) von 0,138 dl/g und einen Öchmelzviskositätsindex
(MFI 125/2) von 12 g/10 min.
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b) Abmiachung zu oinem Pulverlack
100 Gewichtstelle des nach a) hergestellten Acrylharzes
werden mit 6 Gcwichtsteilen Dodecan-1,12-dicarbonsäure,
k Gewichtstellen Sebacinsäure und 60 Gewichtstellen sehr feinteiligem weissem Titandioxid vom Rutiltyp (hergestellt
nach dem Chloridverfahren) gemischt. Die Pulvermischung
wird anschliessend 1 Minute lang bei 115 bis 125°C in
einem Extruder homogenisiert. Die Schmelze wird auf Raumtemperatur abgeschreckt und zu einer Kornfeinheit unter 90 /Um vermählen. Es :
riesQlfähiges Pulver.
einem Extruder homogenisiert. Die Schmelze wird auf Raumtemperatur abgeschreckt und zu einer Kornfeinheit unter 90 /Um vermählen. Es :
riesQlfähiges Pulver.
90 ,um vermählen. Es resultiert ein bei 35°C noch gut
c) Applikation des Pulverlacke und Eigenschaften
der eingebrannten Lackfilme *"
der eingebrannten Lackfilme *"
Der Pulverlack wird in einer handelsüblichen Pulversprühanlage
bei einer Spannung von 60 kV auf 0,88 mm starke,
entfcttcto Stahlprlifbleche gespritzt und anschliosscnd
10 Minuten bei 1900C Objekttemperatur eingebrannt. Es
resultieren gilbungsfreie Überzüge mit folgenden Eigenschaf ten t
10 Minuten bei 1900C Objekttemperatur eingebrannt. Es
resultieren gilbungsfreie Überzüge mit folgenden Eigenschaf ten t
Erichsenschlagtiefung (350 kg, Modell 223)l 3 mm
Salzsprühtest (5OO Std.) (aSTM B 117-61)s Haftminderung
Salzsprühtest (5OO Std.) (aSTM B 117-61)s Haftminderung
am Andreaskreuz 3 mm
Prankfurt (Main), den 2. November 197?
PAT/Dr.Sib-El
PAT/Dr.Sib-El
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Claims (4)
1. Verfahren zur Herstellung eine« für die Abmischung mit aliphatischen Dicarbonsäuren zu einem Pulverlackbindemittel
geeigneten Glyeidylgruppen aufweisenden Acrylharzes, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Gemisch
aus *
Methylmethacrylat,
mindestens eines Esters der Acryl- oder Methacrylsäure
Mit einem einwertigen Alkohol, dessen Homopolymerisat eine GlaaUbergangstemperatur unter
40°C aufweist,
Olycidylacrylat oder Glycidylmethacrylat und
an weiteren, mit den Kompottenten a) bis o) copolymeri-•ierbaren
Monomeren
o) 10 bis 25 Gewichtsprozent
d) 0 bis 50 Gewichtsprozent
in Gegenwart «Ine· radikalisohen Katalysators und in
Gegenwart von, bezogen auf das Gewicht der Monomerenmischung,
0,1 bis 3,0 Gewichtsprozent Mindesten· eines Eaters dor
phosphorigen Säure Mit de* allgemeinen Formel
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ORIGINAL INSPECTED
In der R- ein Wasserstoffatom oder einen gesättigten
aliphatischen Rest mit 1 bis \6 Kohlenstoffatomen»
einen Arylrest mit 6 bis 10 Kohlenstoffatomen oder einen Aralkylrest mit 7 bis 18 Kohlenstoffatomen und
R2 und R„ gleiche oder verschiedene gesättigte aliphatisch
ο Reste mit 1 bis 16 Kohlenstoffatomen, Arylreste
mit 6 bis 10 Kohlenstoffatomen oder Aralkylreste mit
7 bis 18 Kohlenstoffatomen bedeuten, in Substanz polymerisiert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ester der phosphorigeil Säure in Mengen von 0,2 bis
1,0 Gewichtsprozent eingesetzt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
dass die Polymerisation der Monomerenmischung in Gegenwart von, bezogen auf das Gewicht der Monomerentnischung,
0,5 bis k,0 Gewichtsprozent, vorzugsweise von 1,5 bis
2,5 Gewichtsprozent, mindestens eines an sich bekannten Kettenregiere fUr die Vinylpolymerisation vorgenommen
wird.
4. Verwendung der nach einem der Ansprüche 1 bis 3 hergestellten
Acrylharze in Kombination mit aliphatischen Dicarbonsäuren als Pulverlackbihdemittel.
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