DE3209781C2

DE3209781C2 -

Info

Publication number: DE3209781C2
Application number: DE19823209781
Authority: DE
Inventors: Herbert Dr. Zima; Kurt Graz At Gossak
Original assignee: Vianova Resins AG
Current assignee: Allnex Austria GmbH
Priority date: 1981-04-17
Filing date: 1982-03-17
Publication date: 1990-06-28
Also published as: AT377274B; DE3209781A1; ATA177181A

Description

Die Erfindung betrifft wasserverdünnbare Bindemittel für Einbrennlacke, wobei die Bindemittel aus einer Kombination einer wäßrigen Acrylatdispersion, einem wasserlöslichen Acryl-Lösungspolymerisat und einem wasserverträglichen Amino- Aldehydharz bestehen. Die Erfindung betrifft insbesondere Bindemittel, welche die Formulierung von Einbrennlacken gestatten, die bereits bei Temperaturen ab 120°C so vollständig vernetzt sind, daß sie auch hohen Ansprüchen der Verbraucher, wie z. B. der Automobilindustrie entsprechen.

Bindemittelkombinationen aus wäßrigen Polymerdispersionen, wasserlöslichen Acrylharzen und Aminoharzen sind bereits aus der Literatur, z. B. den AT-PSS 3 25 740, 3 25 741 oder 3 55 693, den US-PSS 39 19 154; 39 28 273 oder 39 53 643 sowie der DE-OS 25 31 802 bekannt, doch zeigen die beschriebenen Produkte durchwegs den Nachteil, daß die daraus hergestellten Lacke zur Erzielung befriedigender Ergebnisse Einbrenntemperaturen von mindestens 140°C besser aber 150-160°C benötigen. Bei tieferer Temperatur können zwar in manchen Fällen gehärtete Filme resultieren, doch wird unter diesen Bedingungen eine mehr oder weniger starke Runzelbildung der Filmoberfläche beobachtet. Besonders häufig ist dieser Runzelbildung an exponierten Stellen des Objektes zu beobachten, wenn der Lack vor dem Einbrennen einer stärkeren Luftbewegung, wie dies in Spritzkabinen der Fall ist, ausgesetzt ist.

Diese Nachteile sind sicher die Ursache dafür, daß auf dem Markt bisher kein Produkt dieser Art Fuß fassen konnte, obwohl sie in bezug auf ihre Eigenschaften den wasserverdünnbaren Lacken auf Basis von Dispersionen oder wasserlöslichen Polymerisationen überlegen sind. Dies betrifft sowohl die Applikation als auch die mechanischen und chemischen Beständigkeitseigenschaften.

Es wurde nun gefunden, daß dieser wesentliche Nachteil einer hohen Einbrenntemperatur, der insbesondere bei der Serienlackierung, z. B. bei der Decklackierung in der Automobilindustrie einen Einsatz in den meisten Fällen unmöglich macht, durch eine besondere Auswahl bei den zur Neutralisation und pH-Werteinstellung eingesetzten Basen überwunden werden kann.

Die vorliegende Erfindung betrifft dementsprechend wasserverdünnbare Bindemittel für Einbrennlacke auf Basis von Kombinationen aus (a) einer wäßrigen, durch Emulsionspolymerisation erhaltenen Acrylatcopolymerisation, (b) einem nach Neutralisation mit Basen wasserlöslichen Acryl-Lösungspolymerisats und (c) einem wasserverträglichen Amino-Aldehydharz, welche dadurch gekennzeichnet sind, daß zur Einstellung des pH-Wertes der Dispersion (a) und zur Neutralisation des Lösungspolymerisats (b) sekundäre und/oder tertiäre N-Alkylamine und/oder N- Dialkyl-N-alkanolamine mit einem Siedepunkt zwischen 100 und 140°C und einer Verdunstungszahl (gemäß DIN 53 170) zwischen 3 und 28, vorzugsweise zwischen 5 und 20 verwendet werden.

In der zum Stand der Technik genannten Literatur werden zwar zum Teil Aufzählungen für die verwendbaren Basen gegeben, welche Ammoniak sowie Alkyl-, Aryl-, und Alkanolamine umfassen, ohne daß dabei eine bestimmte Auswahl getroffen wird. Zwar werden gemäß der DE-OS 25 24 432 sekundäre und tertiäre Alkyl-, Alkanol- und Arylamine als geeignete Neutralisationsmittel angegeben, als bevorzugt werden aber sekundäre oder tertiäre Alkyl- und Alkanolamine mit einem Siedepunkt im Bereich von 80-200°C angegeben. Praktisch wird aber nur Dimethyläthanolamin eingesetzt, dessen Verdunstungszahl nach DIN 53 170 120 beträgt. Die Einbrennbedingungen für die daraus hergestellten Lacke liegen dementsprechend bei 150 und 160°C. Die gleichen Lacke konnten bei einer Einbrenntemperatur von 130°C ausreichend vernetzt werden, wenn leichtflüchtige Amine mit niederer Verdunstungszahl, wie Triäthylamin oder Diisopropylamin verwendet wurden. In diesem Fall ergab sich jedoch auch bei Variation der Einbrenntemperatur-Zeit-Kurve eine durch mehr oder weniger starke Runzelbildung unbrauchbare Filmoberfläche.

Es war daher überraschend, daß eine Gruppe von Aminen als Neutralisationsmittel für diese Bindemittelsysteme gefunden werden konnte, mit welchen bereits bei 120-130°C erstklassige Lackierungen erhalten werden, welche bei guter Vernetzung keinerlei Neigung zur Runzelbildung zeigen. Diese Gruppe von Aminen bewirkt außerdem eine Verlängerung der offenen Zeit der Lackschicht und damit eine wesentliche Verbesserung des Verlaufs und der Spritznebelaufnahme.

Zu dieser Gruppe von Aminen zählen sekundäre und tertiäre Amine, welche einerseits einen Siedepunkt zwischen 100 und 140°C und andererseits eine Verdunstungszahl nach DIN 53 170 zwischen 3 und 28, vorzugsweise 5 und 20 aufweisen. Als Vertreter dieser Gruppen seien beispielsweise das Di-n- propylamin (Kp 109°C; VZ: 7,8), das Di-isobutylamin (Kp 138°C, VZ: 16,8), das 1-Dimethylamino-2-propanol (Kp 124°C; VZ: 27), das Diäthylisopropylamin (Kp 110°C; VZ: 4,2), das Äthyldiisopropylamin (Kp 122°C; VZ 9) genannt.

Die Bindemittelsysteme auf Basis von Acrylcopolymerdispersionen, nach Neutralisation wasserlöslichen Acryl-Lösungscopolymerisaten und Amino-Aldehydkondensaten, welche zur Formulierung der erfindungsgemäßen Einbrennlacke herangezogen werden können, sind aus der Literatur bekannt. Als besonders günstig haben sich dabei Systeme erwiesen, wie sie in der AT-PS 3 55 693 beschrieben sind.

Im folgenden Beispiel wird die Wirkung verschiendener Amine in einem solchen System untersucht. Alle Teile sind Gewichtsteile.

Beispiel

Gemäß der folgenden Rezeptur wurde ein Lack hergestellt, und in der angegebenen Weise verarbeitet. Die Wirkung verschiedener Amine, welche als Neutralisationsmittel für das Lösungspolymerisat bzw. die pH-Wert Einstellung der Polymerdispersion verwendet wurden ist in der Tabelle zusammengefaßt.

Herstellung der Lacke

77 Tle Lösungspolymerisat (50%ig)¹⁾ werden mit
123 Tlen Titandioxid (Rutil) auf einer Dreiwalze vermahlen und mit
3 Tlen Amin²⁾ und
38,5 Tlen Amino-Aledehydharz³⁾ vermischt. Die Mischung wird langsam unter intensivem Rühren in
157 Tlen Polymerdispersion⁴⁾ (50%ig; mit dem Amin²⁾ auf einen pH-Wert von 7 eingestellt) eingetragen und gleichzeitig mit
ca. 110 Tlen deionisiertem Wasser auf eine Spritzviskosität von 20 Sekunden (DIN 53 211/20°C) verdünnt. Anschließend werden
4,6 Tle p-Toluolsulfonsäure und
0,6 Tle eines Rostinhibitors zugesetzt.

¹) Wasserverdünnbares Lösungspolymerisat, hergestellt gemäß Beispiel C, Tab. 1 der AT-PS 355 693.
²) Folgende Amine wurden geprüft:
(A) Diisopropylamin (Kp 84°C; VZ 2,7)
(B) Triäthylamin (Kp 89°C; VZ 2,8)
(C) Diäthylisopropylamin (Kp 110°C; VZ 4,2)
(D) Di-n-propylamin (Kp 109°C; VZ 7,8)
(E) Äthyldiisopropylamin (Kp 122°C; VZ 9)
(F) Diisobutylamin (Kp 138°C; VZ 16,8)
(G) 1-Dimethylamino-2-propanol (Kp 124°C; VZ 27)
(H) Tri-n-propylamin (Kp 156°C; VZ 33)
(I) Dimethyläthanolamin (Kp 134°C; VZ 120)
Die Verdunstungszahl (VZ) wurde nach DIN 53 170 bestimmt.
³⁾ Wasserdispergierbares Aminoharz vom Hexamethoxymethylmelamin- Typ.
⁴⁾ Polymerdispersion, hergestellt gemäß Beispiel II der AT-PS 355 693.

Beurteilung der Lacke

Die Lacke wurden unter den üblichen Bedingungen auf entfettete Stahlbleche durch Spritzauftrag appliziert und nach einer Ablüftzeit von 30 Minuten 30 Minuten bei 130°C im Umluftofen eingebrannt. Beurteilt wird die Runzelbildung (1 = keine Runzelbildung, 5 = starke Runzelbildung) und die Vernetzung (mittels Xyloltest in Minuten).

Zusammenfassung der Ergebnisse

Aus der Tabelle ergibt sich eindeutig, daß zur Erzielung einwandfreier und ausgehärteter Filme beide Kennzahlen der verwendeten Amine innerhalb des beanspruchten Bereiches liegen müssen, wie dies bei den Aminen (C)-(E) der Fall ist.

Claims

1. Wasserverdünnbare Bindemittel für Einbrennlacke auf Basis von Kombinationen aus (a) einer wäßrigen, durch Emulsionspolymerisation erhaltenen Acrylatpolymerdispersion, (b) einem nach Neutralisation mit Basen wasserlöslichen Acryl-Lösungscopolymerisats und (c) einem wasserverträglichen Amino-Aldehydharz, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung des pH-Wertes der Dispersion (a) und zur Neutralisation des Lösungspolymerisats (b) sekundäre und/oder tertiäre N-Alkylamine und/oder N-Dialkyl-N-alkanolamine mit einem Siedepunkt zwischen 100 und 140°C und einer Verdunstungszahl (gemäß DIN 53 170) zwischen 3 und 28 verwendet werden.

2. Bindemittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sekundäre und/oder tertiäre N-Alkylamine und/oder N-Dialkyl-N-alkanolamine mit einer Verdunstungszahl (gemäß DIN 53 170) zwischen 5 und 20 verwendet werden.