DE2806225A1 - Neuer lack fuer kunststofformteile und anwendungsverfahren hierfuer - Google Patents

Neuer lack fuer kunststofformteile und anwendungsverfahren hierfuer

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Description

Ford-Werke AG
Köln
Neuer Lack für Kunststofformteile und Anwendungsverfahren hierfür
Forrateile auf der Basis von ungesättigten Polyestern und Styrol als Bindemittel sowie anderen an sich bekannten Stoffen, wie Pigmente, z.B. Titandioxid, Grafit, Russ, Füllstoffe, z.B. Aluminiumsilikat, Calciumcarbonat, Bariumsulfat, Laminierstoffe, z.B. Glasfaser, Härter, z.B. Peroxide, Beschleuniger, z.B. Kobaltoctoat, teriäre Amine, Stabilisatoren, z.B. Hydrochinon, Trennmittel, z.B. Zinkstearat und thermoplastische Harze, z.B. Acrylatharz, sind bekannt und werden für viele Zwecke verwendet.
Diese Formteile müssen im allgemeinen zur Farbgebung und zum Schutz vor Feuchtigkeits- und Witterungseinflussen nachträglich lackiert werden. Bei dieser Lackierung sind
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erhebliche Schwierigkeiten aufgetreten, insbesondere bei Einbrennlackierungen, wobei Blasenbildung durch eingeschlossene Luft, die beim Erwärmen entweicht und hierbei die schon geschlossene Lackschicht aufreisst, eine der häufigsten Fehlerursachen ist.
Zur Abstellung dieses Mangels ist es im Gegensatz zu der Grundierung und Lackierung von Metallen erforderlich, einen höheren Lackieraufwand zu betreiben, z.B. mehrere Grundier- und Lackschichten mit jeweiliger Trocknung und Zwischenschliff, z.B. Nassschleifen, anzuwenden, um zu brauchbaren Ergebnissen zu gelangen, wie dies z.B. in der BT-AS 25 53 482 beschrieben ist.
Diese bestehenden Schwierigkeiten werden noch vergrössert, wenn die zu lackierenden Formteile, z.B. C-Säulenblenden-Ventilationsgrills an einem Automobil, aus Gründen der Färbtonübereinstimmung mit anderen Metallflächen, z.B. Automobilkarossen, an denen diese lackierten Formteile später montiert werden, zwangsläufig demselben Lackierverfahren wie für Metallflächen unterworfen werden müssen, so dass die Reparaturquote dieser Formteile-Lackierung einen sehr hohen Lackieraufwand bedingt. Ein erheblicher ungünstiger Einfluss bei diesem Lackierverfahren ist dabei offensichtlich auch auf die relativ hohen Einbrennbedingungen, z.B. 130 - 16O°C, und den relativ hohen Lösungsmittelgehalt der verwendeten Einbrenngrundierungen und Einbrennlacke zurückzuführen.
Aufgabe und Ziel der Erfindung ist es, den notwendigen erheblichen Lackieraufwand für die vorstehend beschriebenen Formteile zu reduzieren und gleichzeitig die Qualität zu verbessern und Lacke für diese Zwecke anzugeben.
Gegenstand der Erfindung ist ein thermisch härtbarer Lack, gekennzeichnet durch einen Gehalt 1) eines oder mehrerer ungesättigter Polyester gelöst in 2) Styrol und/oder anderen polymerieierbaren Vinylverbindungen, und 3) eines oder
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wahrerer Aminoplaste oder Derivate hiervon, gegebenenfalls mit anderen üblichen Zusätzen oder Füllstoffen.
Vorzugsweise beträgt der Gehalt an Polyester 40 bis 80 Gew.%, der Gehalt an Styrol und/oder Vinylverbindung 10 bis 25 Gew.% und der Gehalt an Aminoplasten oder Derivaten hiervon 15 bis 50 Gew.^9 angegeben auf einer Basis frei von Lösungsmitteln, Zusätzen und Füllstoffen und bezogen auf die Gesamtheit der drei Komponenten«
Bevorzugt werden ungesättigte hydroxylgruppenhaltig© Polyester mit einem Hydroxylgehalt über 4 %, insbesondere über 8 %* Der Hydroxylgehalt kann durch die bekannte Bestimmung der Hydroxylzahl (OHZ) leicht errechnet werden,.
Diese Polyester sind vorzugsweise auf der Basis von unge= sättigten aliphatischen Dicarbonsäuren bzw., deren Derivates, z.B. Maleinsäureanhydridj Fumarsäure, Itaconsäure und gesättigten aliphatischen Dicarbonsäuren bzw«, deren Derivate, Z0B0 Adipinsäure, Bernsteinsäureanhydrid, Sebacinsäure und cyclischen bzwo aromatischen Polycarbonsäuren bzw. deren Derivate9 insbesondere Phthalsäure und deren Derivate, zeB„ 1s2=Cyclohexan=Dicarbonsäureanhydrid bzw. Hexahydrophthalsäureanhydridρ Isophthalsäure!, Phthalsäureanhydrid 9 Terebromphthalsäureanhydrids Torephthalsäuredimethylester und zwelx^ertigen Alkoholen,, Z0B0 Äthylenglykol9 Propylenglykol9 Butylenglykol9 Diäthylenglykolj, Di~isopropylenglykol9 Triäthylenglykol9 Poly=- glykoleρ Neopentylglykols 196=Hexandiol9 gegebenenfalls unter Mitverwendung an sich untergeordneter Mengen von dreiwertigen Alkoholen, z.B. Glycerin^ Hexantriol, TrimethyIo!propan in einer Menge bis zu 30 Mol %v bezogen auf die eingesetzten Alkohole9 aufgebaut und werden vorzugsweise gelöst in Styrol als 60 ■= 80%ige Lösungen verwendet.,
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Diese Polyester können auch dadurch hergestellt werden, dass gesättigte hydroxylgruppenhaltige Polyester auf der Basis von gesättigten aliphatischen und cyclischen Dicarbonsäuren und zwei- und dreiwertigen Alkoholen sowie mit einem Hydroxylgehalt über 8 %, anschliessend in einer zweiten Stufa irit ungesättigten aliphatischen Dicarbonsäuren, insbesondere Maleinsäureanhydrid, ganz oder teilweise, z.B. zu Halbestern, umgesetzt werden, gegebenenfalls in Gegenwart oder Abwesenheit von Styrol.
Mischungen von ungesättigten Polyestern und gesättigten hydroxylgruppenhaltigen Polyestern sind ebenfalls ungesättigte Polyester im Sinne der Erfindung.
Vielter können die ungesättigten hydroxylgruppenhaltigen Polyester auch mit Monocarbonsäuren, z.B. Benzoesäure, Äthy!benzoesäure, p-tert.-Buty!benzoesäure, Fettsäuren, modifiziert sein.
Die ungesättigten, vorzugsweise hydroxylgruppenhaltigen Polyester werden gelöst in Styrol und/oder anderen Vinylverbindungen, z.B. Acrylsäure, Methacrylsäuremethylester, Vinyltoluol. Von den in Frage kommenden Vinylverbindungen wird Styrol bevorzugt.
Der Begriff Aminoplaste ist der in der Technik übliche und bedeutet z.B. Harnstoff- und Melamin-Formaldehydkondensate bzw. deren Methyloläther. Besonders geeignete Aminoplaste sind ganz oder teilweise mit niederen einwertigen Alkoholen mit 1 bis4c-Atomen im Molekül, verätherte Aminoplaste. Sehr gut geeignet ist Hexamethoxymethylmelamin. Unter dem Begriff Aminoplaste bzw. deren Derivate werden auch Umsetzungsprodukte von Aminoplasten mit Carbonsäuren, z.B. Acrylsäure, Benzessäure, Phthalsäureanhydrid, verstanden. Bevorzugt ist die Verwendung von Umsetzungsprodukten aus Hexamethoxymethylmelamin mit cyclischen Polycarbonsäuren bzw. deren x\ Derivate.
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Die neuen Lacke enthalten im allgemeinen mehr als 40 '% eines ungesättigten, vorzugsweise hydroxylgruppenhaltigen Polyesters, mehr als 10 % Styrol und weniger als 50 % Aminoplaste bzw» deren Derivate als Binder. Bevorzugt sind Lacke mit 60 % oder mehr Polyester, 10 bis 20 % Styrol und ?0 b.is 30 % Aminoplaste bzw. deren Derivate. Die neuen Lacke werden vorzugsweise lösungsmittelfrei oder lösungsmittelarm, z.B. mit einem Lösungsmittelgehalt bis zu 20 %, bezogen auf die Mischung, verwendet. Die Lacke enthalten vorzugsweise keine Härter wie Peroxide und Beschleuniger wie Kobaltnaphthenat und sind deshalb bei Raumtemperatur lagerstabil.
Selbstverstandlxch können auch andere Harze, z.B. Phenoplaste wie o-Kresol-Formaldehydresol, Epoxidharze, insbesondere auf der Basis von Bisphenol A und mit einem Molekulargewicht unter 500, oder Weichmachungsmittel, z.B. Fettsäuren, in untergeordneten Mengen, z.B. bis zu 10 %, bezogen auf Binder, mitverwendet werden.
Gegebenenfalls können die Lacke zusätzlich andere an sich bekannte Stoffe, z.B. Phenoplaste, Epoxidharze, Pigmente, z.B. Aluminiumbronze, GrapiwJ·, Titanoxid, Russ, Füllstoffe, z.B. Bariumsulfat, Mikrotalcum, Härter, z.B. Di-tert.-butylperoxid, p-Toluolsulfonsäura, Beschleuniger, z.B. tertiäre Amine, Kobaltnaphthenat, Stabilisatoren, z.B. Hydrochinon, Lösungsmittel, z.B. Xylol, Butanol, Glycoläther, Netz- oder Verlaufmittel, z.B„ Siliconöl, enthalten.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung der vorstehenden Lacke als unter Wärmeeinwirkung aushärtender Sperrgrund, oder als ofentrocknende Grundierung oder Decklack für Formteile auf der Basis von ungesättigten
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Polyestern, gegebenenfalls in Mischung mit thermoplastischen Harzen, und Styrol oder ähnlichen polymerisierbaren Verbindungen als Binder.
Gegebenenfalls kann die Ausbildung des Sperrgrundes auch in der Form unter Anwendung von Druck auf den Kunststoffformteilen erfolgen.
Die i3ezeichnung Sperrgrund im Sinne der Erfindung bedeutet die Anwendung des neuen Lackes als erster Überzug zum Absperren des Untergrundes und zur Vorbereitung für die weitere Grundierung und/oder Decklackierung. Die Bezeichnungen Grundierung und Decklack sind aus der Technik hinreichend bekannt.
Die neuen Lacke können farblos, angefärbt oder pigmentiert verwendet werden und härten durch Wärmeeinwirkung, z.B. bei Temperaturen über 800C, vorzugsweise bei 120 - 1800C.
Die Anwendung erfolgt nach an sich bekannten Verfahren, z.B. Spritzen, Eindüsen des lösungsmittelfreien Materials in die Form, gegebenenfalls unter Zusatz von Trennmittel, z.B. Zinkstearat, Walzen oder Giessen. Die Anwendung als pigmentierte Spritzgrundierung ist bevorzugt.
Kin weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein neues Verfahren zur Herstellung von wärmehärtbaren Grundier- und/ oder Deckbeschichtungen auf Kuns+ütofformteilen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Formteil auf der Basis von ungesättigten Polyestern und Styrol als Bindemittel, gegebenenfalls in Mischung mit thermoplastischen Harzen^ mit einem Lack aus ungesättigten Polyestern, gelöst in Styrol und/oder anderen copolymerisierbaren Vinylverbindungen und Aminoplasten oder Derivaten hiervon, gegebenenfalls zusammen mit anderen üblichen Zusätzen oder
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Füllstoffen, überzogen und bei Temperaturen von 120 bis 180°C erhitzt wird und gegebenenfalls die dabei erhaltene Schicht mit einer Deckschicht der gleichen Zusammensetzung oder einer Deckschicht üblicher Zusammensetzung überzogen wird und auf 120 bis 1800C erhitzt wird.
Vorteilhafterweise erfolgt dabei das Aufbringen der Grundierschicht als Sperrgrund unter Anwendung von Überdruck bei Temperaturen über 1200C in einer Form.
Überraschenderweise wurde gefunden, dass das in dem neuen Lack enthaltene Styrol sich bei der Wärmeeinwirkung nach dem Auftrag auf das Formteil nicht etwa weitgehend verflüchtigt, sondern anteilmässig in den Lackfilm einbezogen wird.
Überraschend ist weiterhin, dass gerade die neuen Lacke zu so guten iackierungsergebnissen führen und gegebenenfalls nur eine Decklackierung zu erfolgen braucht.
Die neuen Überzüge weisen bei entsprechender Zusammensetzung ausgezeichnete lacktechnische Eigenschaften, z.B. hohe Härte und Elastizität, Lösungsmittelbeständigkeit, auf und zeichnen sich besonders durch hervorragenden Verlauf und grosse Porendichtigkeit aus. Die beiden letzten Eigenschaften werden offensichtlich bedingt durch den Gehalt an Styroleinheiten in den Überzügen.
Die nachfolgenden Beispiele veranschaulichen die Erfindung» ohne sie zu begrenzen. Die angegebenen Teile sind Gewichtsteile.
Beispiel 1
75 Teile eines käuflich erhältlichen ungesättigten Polyesters, 75 %ig gelöst in Styrol, werden mit 25 Teilen käuflich erhältlichem Hexamethoxymethylmelamin und 2 Teilen einer 25 %igen Lösung von p-Tpluolsulfonsäure in Butyl-
glykol vermischt und anschliessend mit Xylol auf eine Spritzviskosität von 27 sec/Fordcup 4/200C verdünnt, wozu 20 % Xylol erforderlich waren.
Der erhaltene Lack wird in zwei Spritzgängen mit einer Zwischenabdunstzeit von 2 min auf ein glattes glasfaserverstärktes C-Säulenblendenventilationsgrill eines Automobils auf der Basis von ungesättigtem Polyester und Styrol unter Zusatz eines thermoplastischen Acrylatharzes als Bindemittel aufgetragen, so dass eine Trockenfil^schichtdicke von etwa 35 /um resultiert und 30 min bei 16QPC eingebrannt. Der erhaltene Überzug ist farblos, hartelastisch und zeigt hervorragenden Verlauf. Nach dem Nassschleifen mit 400er Schleifpapier und anschliessendem Trockenledern wird ein handelsüblicher Acrylat-ZMelamin-Formaldehydharz-Automobildecklack im Farbton rot in einer Trockenfilmschichtdicke von etwa 40 /um durch Spritzen aufgetragen und bei 1300C Objekttemperatur 10 min eingebrannt. Es resultiert ein hochglänzender Farbüberzug ohne Fehlstellen.
Beispiel 2
Das Verfahren nach Beispiel 1 wurde wiederholt, wobei ,jedoch » in die Grundiermischung 2 Gew# Talkum und 1 Gew.% SiliconöXT eingearbeitet wurden.
Beispiel 3
Es wurde entsprechend Beispiel 1 gearbeitet, wobei jedoch ein Gemisch im Gewichtsverhältnis 75 : 25 des Polyesters nach Beispiel 4 der DT-OS 2254 343 bzw. des Polyesters nach Beispiel 3 der DT-OS 2 203 492 als Polyester verwendet wurde.
+) einer 1 gew.#igen Lösung von
++) in Xylol
*v
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Beispiel 4
Es wurde entsprechend Beispiel 1 gearbeitet, jedoch anstelle 25 Gewichtsteilen Hexamethoxymethylmelamin eine Menge von 20 Gewichtsteilen eines Reaktionsproduktes aus Hexamethoxymethylmelamin und Phthalsäureanhydrid mit einer Säurezahl von 20 eingesetzt.
Auch bei den Beispielen 2 bis 4 wurden ausgezeichnete Ergebnisse erhalten.
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neue Beispiele 5 und 6 Beispiel 5
Es wird entsprechend Beispiel 1 verfahren, jedoch wird anstelle der dort eingesetzten Grundierung eine solche der folgenden Zusammensetzung bzw. Herstellung verwendet. 43 Teile eines käuflich erhältlichen ungesättigten Polyesters, 75%ig gelöst in Styrol, Viskosität 2,5 Pa«s, Säurezahl 11, werden in üblicher Weise mittels Kneter oder Dissolver, Drei- und Einwalze mit 34 Teilen Titandioxid Rutil und 1,6 Teilen handelsüblichem Ruß unter Zusatz von 5 Teilen Xylol und 2 -Peilen n-Butanol pigmentiert und anschliessend mit 130 Teilen des vorstehenden Polyesters, 1,4 Teilen eines handelsüblichen Netzmittels, 45 Teilen Äthylglycolacetat und 51 Teilen einer 80%igen Lösung eines Reaktionsprodukts in Äthylglycolacetat, erhalten durch Reaktion von 170 Teilen Hexamethoxymethylmelamin mit 23 Teilen Benzoltricarbonsäure-(1, 2, 4)-anhydrid bei 55 - 650C bis zur Säurezahl 65, Viskosität der 80 ftLgen Lösung in Äthylglycolacetat 71 s/niN 6 mm/ 200C, vermischt, wobei eine Viskosität von etwa 65 s/Fordcup 4/2O1C resultiert. Zum Spritzauftrag wird die sehr gut lagerbeständige Grundierung mit Äthylglycolacetat auf eine Viskosität von 27 s/Fordcup 4/ 200C eingestellt.
Beispiel 6
Dieses Beispiel zeigt die Decklackierung der definierten Formteile in einem einzigen Arbeitsgang bei Verwendung der ebenfalls definierten Lacke.
co Es wird ein grauer Einbrenndecklack der folgenden Zusammen- ° setzung hergestellt: 381 Teile in Beispiel 5 verwendeter oo ungesättigter Polyester, 75 %ig in Styrol, 142 Teile cn hydroxylgruppenhaltiger gesättigter käuflich erhältlicher Q Polyester, Lieferform 7O96ig in Äthylglycolacetat, Viskosität «J der Lösung 3,16 Pa-s/20°C, Säurezahl 4, Hydroxylzahl (OHZ) 55, -α bezogen auf lösungsmittelfreien Polyester, 94 Teile 8O?6ige Lösung des in Beispiel 5 verwendeten Reaktionesproduktes aus HexamethoxymethylmelÄfliS 8ι3ό5 i&fitJlkricarbonsaureanhydrid, 124 Teile 75%ige Lösung in Äthylglycolacetat eines weiteren
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Reaktionsproduktes, erhalten durch Umsetzung von 80 Teilen Hexamethoxymethylmelamin und 40 Teilen einer Epoxidverbindung auf der Basis von"Bisphenol A", Molekulargewicht 380, Epoxywert 0,5, mit 23 Teilen Phthalsäureanhydrid und 7 Teilen Itaconsäure bei etwa 700C bis zur Säurezahl von 57, Viskosität 74 β/DIN 6 mm/20°C, 75&Lg in Äthylglycolacetat, 95 Teile Titandioxid Rutil, 5 Teile handelsüblicher Ruß, 3 Teile Netzmittel, 91 Teile Äthylglycolacetat, 28 Teile Butanol, 37 Teile Xylol. Der sehr gut lagerbeständige Lack hat eine Viskosität von 68 s/Fordcup 4/200C und wird mit Äthylglycolacetat auf eine Spritzviskosität von 27 s/Fordcup 4/200C eingestellt, wozu auf 100 Teile Lack 14 Teile Äthylglycolacetat erforderlich waren.
Der spritzfertige Einbrennlack wird in einer Trockenfilmschichtdicke von etwa 35 /um auf ein gereinigtes C-Säulenblendenventilationsgrill entsprechend Beispiel 1 aufgetragen und 20 min bei 16O0C Objekttemperatur eingebrannt. Es resultiert ein glatter ■--gleichmässiger hochglänzender, grauer hartelastischer Farbüberzug .
Ein Vergleichsversuch auf entfetteten Stahlblech zeigte folgende Werte: Glanzgrad 92 % (nach Lange 60°), Härte 56 (Sward-Rocker), Gitterschnitt Gt 1 (DIN 53 151), Erichsentiefung 7,4 mm, Schlagtiefung 80 inch/pounds (Erichsengerät Typ 304).
90I83S/0011

Claims (1)

  1. Neu© Patentansprüche
    1 ο Verwendung eines thermisch härtbaren Lacks mit einem Gehalt 1) eines oder mehrerer ungesättigter Polyesters gelöst in 2) Styrol und/oder anderen polymerisierbaren Vinylverbindungen s und 3) eines oder mehrerer Aminoplaste oder Derivaten hiervon,, gegebenenfalls mit anderen üblichen Zusätzen oder Füllstoffen als unter Wärmeeinwirkung aushärtender Sperrgrund, gegebenenfalls in der Form unter zusätzlicher Anwendung von Druck und bei Temperaturen über 1200Cs, oder als ofentrocknende Grundierung oder Decklack für Formteile auf der Basis von ungesättigten Polyesternp gegebenenfalls in Mischung mit thermoplastischen Harzen^ und Styrol als Bindemittelβ
    2β Verwendung nach Anspruch'1„* dadurch gekennzeichnet 9 der ungesättigte Polyester Hydroxylgruppen enthalte
    3ο Verwendung nach Anspruch 1 oder Z0 dadurch gekennzeichnet daß der Gehalt an Polyester 40 bis 80 Gew.^p äer Gehalt an Styrol und/oder Viny!verbindung 10 bis 25 Gew<,$6 und ά@τ Gehalt an Aminoplasten oder Derivaten· hiervon 15 bis 50 Gewo?£g angegeben auf einer Basis frei von Lösungsmitteln;, Zusätzen und Füllstoffen und bezogen auf die Gesamtheit der drei Komponenten^ beträgt0
    9098*3 5/0017
    ORiGlNAL INSPECTED
    4. Verwendung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an Polyester 60 bis 80 Gew.%, an Styrol 10 bis 20 Gew.% und an Aminoplast 20 bis 30 Gew.% beträgt.
    5. Verwendung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Aminoplast aus Hexamethoxymethylmelamin besteht.
    909835/001 7
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