DE3018715C2

DE3018715C2 -

Info

Publication number: DE3018715C2
Application number: DE19803018715
Authority: DE
Inventors: Erhard Dipl.-Chem. Dr. 6700 Ludwigshafen De Klahr; Erich Dipl.-Chem. Dr. 6900 Heidelberg De Gulbins
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1980-05-16
Filing date: 1980-05-16
Publication date: 1990-07-19
Also published as: DE3018715A1

Description

Die Erfindung betrifft nichtionische Netzmittel enthalten de Pigmentzubereitungen und ihre Verwendung in Lacken, insbesondere in kationischen Elektrotauchlacken.

Üblicherweise erfolgt die Einarbeitung von Pigmenten und Füllstoffen in Lackbindemitteln durch direktes Anreiben mit dem Bindemittel. Durch ungleichmäßiges Anreiben der Pigmente und Füllstoffe, aber auch durch eine nicht aus reichende Verträglichkeit kann es in Lackzubereitungen und vor allem in Elektrotauchlacksystemen zu Ausfällungen der Pigmente kommen, was zu einer ungleichmäßigen Ober fläche der Lackfilme führt.

Um dies zu vermeiden, werden organische Lösungsmittel zu gesetzt oder man versucht, dieses Problem durch Zusatz von ionischen oder besser von nichtionischen Netzmitteln, wie sie in der DE-PS 26 06 831 beschrieben sind, zu lösen.

Die dort beschriebenen Netzmittel auf Basis Amid-Formal dehyd sind jedoch nicht in allen Eigenschaften optimal, wie in ihrem Dispergiervermögen und der thermischen Sta bilität. Vor allem ist jedoch ihre Herstellung sehr auf wendig.

Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, Pigmentzu bereitungen zu entwickeln, die einfach in ihrer Herstel lung sind und optimale Eigenschaften besitzen.

Dadurch sollten andere Lackeigenschaften, wie der Korro sionsschutz nicht negativ beeinflußt werden. Die Aufgabe wird durch die vorliegende Erfindung gelöst.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind Pigmentzuberei tungen, enthaltend eine Mischung aus mindestens einem Pigment, mindestens einem organischen Lösungsmittel und 10 bis 90 Gew.-% eines nichtionischen Netzmittels, die dadurch gekennzeichnet sind, daß das Netzmittel ein Umsetzungsprodukt aus

A) einem 6 bis 12 Kohlenstoffatome enthaltenden Mono alkanol,
B) einem Diisocyanat mit unterschiedlich reaktiven Isocyanatgruppen und
C) einem Polyäthylenglykol der Formel HO-[CH₂-CH₂-O]_n-Hworin n für eine Zahl von 2 bis 6 steht,

ist, das durch Umsetzen eines aus den Komponenten A) und B) im Molverhältnis von 0,8 bis 1,2 : 1 erhaltenen Isocyanatgruppen enthaltenden Zwischenprodukts mit der Komponente C) im Molverhältnis 1 : 0,8 bis 1,2 hergestellt wurde und als 80gew.-%ige Lösung in Isobutanol bei Raum temperatur eine Viskosität zwischen 500 und 20 000 mPa · s aufweist.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist außerdem die Verwendung dieser Pigmentzubereitungen als Zusatz zu Lacken, insbesondere als Zusatz zu kationischen Elektro tauchlacken.

Zu den erfindungsgemäßen Pigmentzubereitungen und den da rin enthaltenen nichtionischen Netzmitteln ist im einzel nen folgendes auszuführen:

Das erfindungsgemäß zu verwendende Netzmittel ist ein Um setzungsprodukt aus

A) einem 6 bis 12 Kohlenstoffatome enthaltenden Mono alkanol,
B) einem Diisocyanat mit unterschiedlich reaktiven Isocyanatgruppen und
C) einem Polyäthylenglykol der allgemeinen Formel HO-[CH₂-CH₂-O]_n-H,worin n für eine Zahl von 2 bis 6 steht.
A) Als 6 bis 12 Kohlenstoffatome enthaltende Monoalka nole kommen geradkettige, verzweigte und cyclische primäre oder sekundäre Alkohole in Frage, beispiels weise Cyclohexanol, Äthylhexanol, Isodecanol, Dodecanol.
B) Als Diisocyanate eignen sich z. B. 2,4-Toluylendiiso cyanat oder Isophorondiisocyanat.

Monoalkanol A) wird mit Diisocyanat B) im Molverhältnis von 0,8 bis 1,2 : 1, vorzugsweise 1 : 1 bei etwa 30 bis 120, vorzugsweise 50 bis 90°C, gegebenenfalls in Gegenwart eines Katalysators, wie z. B. Zinnoctoat und gegebenenfalls Benzoylchlorid als Dimerisierungsinhibitor umgesetzt.

Das aus den Komponenten A) und B) erhaltene Zwischenpro dukt wird mit einem Polyäthylenglykol C) der Formel HO-[CH₂-CH₂-O]_n-H mit n ≈ 2 bis 6 bei etwa 30 bis 120°C, vorzugsweise 50 bis 90°C im Molver hältnis von 1 : 0,8 bis 1,2, vorzugsweise 1 : 1 gegebenen falls in Gegenwart eines für Isocyanatreaktionen üblichen Katalysators, wie z. B. Zinnoctoat und gegebenenfalls in Gegenwart eines Dimerisierungsinhibitors, wie z. B. Benzoyl chlorid umgesetzt.

Geeignete Polyäthylenglykole C) sind z. B. Diglykol, Triglykol und Tetraglykol.

Das erfindungsgemäß zu verwendende Netzmittel ist isocya natgruppenfrei. Es ist bei Raumtemperatur flüssig und weist eine Viskosität der 80gew.-%igen Lösung in Isobu tanol zwischen 500 und 20 000, vorzugsweise 500 bis 10 000 mPa · s auf. Sein mittleres Molekulargewicht liegt etwa im Bereich von 300 bis 2000. Produkte ähnlicher Zu sammensetzung sind zwar bereits in der DE-OS 26 26 175 beschrieben, diese sind jedoch, durch das andersartige Herstellverfahren bedingt, wesentlich höhermolekular.

Die erfindungsgemäß hergestellten und zu verwendenden Netzmittel bestehen jedoch in überwiegendem Maße aus definierten niedermolekularen Produkten, die aus je ei ner Alkohol-, Isocyanat- und Polyäthylenglycolgruppe auf gebaut sind.

Das erfindungsgemäß zu verwendende Netzmittel ist einfach herstellbar, stellt ein homogenes, quellkörperfreies, im wesentlichen chemisch einheitliches, farbloses bis hell gefärbtes Produkt dar, das bis ca. 150°C thermisch stabil ist und erst bei höheren Temperaturen mit dem Lackbinde mittel reagiert und so in der Lackierung verbleibt.

Die erfindungsgemäßen Pigmentzubereitungen können den üb lichen Lackbindemittel, wie z. B. Polyester-, Melamin-, Acrylat-, Epoxid- oder Polyurethanharzen zugesetzt werden. Dabei werden die Netzmittel zum Teil über die bei den Ein brenntemperaturen gespaltenen Isocyanat-Alkohol-Bindungen als auch über die freien Hydroxylgruppen des Produktes mit eingebaut.

Als Pigmente können anorganische und organische Produkte, z. B. Metalloxide, -sulfate, -sulfide oder -chromate ein gesetzt werden. Bevorzugt sind Metalldioxide, wie Titan dioxid oder Ruß als Weiß- bzw. Graupigmente. Zu den Pig menten sollen hier auch anorganische Füllstoffe wie Me tallsilikate und Talkum gerechnet werden.

Geeignete organische Lösungsmittel sind z. B. Alkohole mit 3 bis 20 Kohlenstoffatomen, z. B. Propanol, Isobutanol, Butanol, Decanol, Äthylenhexanol sowie Gemische derartiger Lösungsmittel.

Die Herstellung der Pigmentzubereitungen erfolgt in übli cher Weise durch Vermischen der Ausgangssubstanzen mit den gebräuchlichen Mischaggregaten, wie Kugelmühlen oder Dreiwalzenstühlen.

Besonders geeignet sind die erfindungsgemäßen Pigmentzu bereitungen in Elektrotauchlacksystemen.

Elektrotauchlacke sind wäßrige Dispersionen mit einem Feststoffgehalt von etwa 5 bis 20 Gew.-%, die polymere organische Bindemittel enthalten, welche Molekülgruppen mit elektrischen Ladungen besitzen.

Der Gehalt an erfindungsgemäß eingesetztem Netzmittel im Lack bezogen auf die Bindemittel beträgt im allgemeinen 1 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise 5 bis 12 Gew.-%. Besonders gut können die Netzmittel in kationischen Elektrotauch lacken verwendet werden, bei denen die Bindemittel kat ionische Gruppen tragen, z. B. Ammonium- oder Sulfonium gruppen.

Bindemittel mit kationischen Gruppen sind beispielsweise in den deutschen Patenten DE-OS 15 46 840, 19 30 949, 22 61 804, 23 20 301, 23 57 075 und 23 20 536 beschrie ben, z. B. Umsetzungsprodukte aus Mannichbasen und mehr wertigen, mehrkernigen Phenolen, sekundären Alkanolami nen und Formaldehyd mit Epoxidharzen. Die erfindungsge mäßen Pigmentzubereitungen eignen sich jedoch ebensogut für andere kationische Lackbindemittel.

Die in den Beispielen angegebenen Teile und Prozente sind, soweit nicht anders angegeben, Gew.-Teile und Gew.-%.

Beispiele I. Herstellung der Netzmittel

1. 174 Teile Toluylendiisocyanat werden vorgelegt, mit 0,1 Teilen Benzoylchlorid als Dimerisierungsinhi bitor und 0,2 Teilen Zinnoctoat versetzt und auf 60°C erwärmt. Hierzu wurden 130 Teile Ethylhexanol por tionsweise zugegeben und das Gemisch eine Stunde bei 60°C gerührt.
Isocyanatgehalt des Zwischenproduktes 1 : 3,29 mVal/g.
2a) 304 Teile Zwischenprodukt 1 werden zu 150 Teilen Triglycol langsam bei 60°C zugegeben und so lange bei 60°C gerührt, bis kein freies Isocyanat mehr vorhan den ist. Man erhält ein mittelviskoses farbloses Produkt mit einer Viskosität der 80%igen Lösung in Isobutanol vo 2500 mPa · s.
2b) 301 Teile Zwischenprodukt 1 werden zu 200 Teilen Tetraglykol langsam bei 60°C zugegeben. Es wird weiter verfahren wie unter 2a) beschrieben. Man er hält ein hellgelbes Produkt mit einer Viskosität der 80%igen Lösung in Isobutanol von 1300 mPa · s.

II. Herstellung der Pigmentpasten

147 Teile Netzmittel (2a), 100%ig, 130 Teile Isobuta nol, 20 Teile Decanol, 160 Teile Talkum, 240 Teile Titandioxid und 40 Teile Ruß werden zunächst mit einem Schnellrührer gemischt und dann auf einem Dreiwalzenstuhl in zwei bis drei Gängen auf eine Kornfeinheit von kleiner als 10 µm verrieben.

III. Herstellung eines kathodisch abscheidbaren Elektro tauchlackes

177 Teile der Pigmentpaste (II) werden mit 475 Teilen des in Beispiel 3 der DE-OS 24 19 179 beschriebenen, kationischen Bindemittels und 6,7 Teilen Eisessig gemischt. Dann wird mit vollentsalztem Wasser auf 4000 Teile verdünnt. Das Bad wird 3 Tage lang bei 30°C gerührt, um flüchtige Lösungsmittel zu entfer nen.

IV. Elektrotauchlackierung

Wird ein L-förmig gebogenes und phosphatiertes Blech, als Kathode geschaltet, in dem unter (III) beschrie benen Elektrotauchlack während 2 Minuten unter Anle gen einer Spannung von 220 Volt (Gleichstrom) be schichtet, so weisen die vertikalen ebenso wie die horizontalen Flächen nach dem thermischen Aushärten (20 Minuten bei 190°C Objekttemperatur) eine ein wandfreie Oberfläche auf.

Claims

1. Pigmentzubereitungen, enthaltend eine Mischung aus mindestens einem Pigment, mindestens einem organischen Lösungsmittel und 10 bis 90 Gew.-% eines nichtionischen Netzmittels, dadurch gekennzeichnet, daß das Netzmittel ein Umsetzungsprodukt aus

A) einem 6 bis 12 Kohlenstoffatome enthaltenden Monoalkanol und
B) einem Diisocyanat mit unter schiedlich reaktiven Isocyanatgruppen, und
C) einem Polyethylenglykol der Formel HO-[CH₂-CH₂-O]_n-Hworin n für eine Zahl von 2 bis 6 steht,

ist, das durch Umsetzen eines aus den Komponenten A) und B) im Molverhältnis vom 0,8 bis 1,2 : 1 erhaltenen Isocyanatgruppen enthaltenden Zwischenprodukts mit der Komponente C) im Molverhältnis von 1 : 0,8 bis 1,2 hergestellt wurde und als 80gew.-%ige Lösung in Isobutanol bei Raumtemperatur eine Viskosität zwischen 500 und 20 000 mPa · s aufweist.

2. Pigmentzubereitungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Netzmittel ein durchschnitt liches Molekulargewicht zwischen 300 und 2000 auf weist.

3. Verwendung der Pigmentzubereitungen nach einem der vorhergehenden Ansprüche als Zusatz zu Lacken.

4. Verwendung der Pigmentzubereitungen nach einem der Ansprüche 1 und 2 als Zusatz zu kationischen Elek trotauchlacken.