DE3233957C2 - Mit Dampfdurchdringung, härtbare Beschichtungsmasse für reaktions-spritzgeformte Teile - Google Patents
Mit Dampfdurchdringung, härtbare Beschichtungsmasse für reaktions-spritzgeformte TeileInfo
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Abstract
Es handelt sich um eine Beschichtungsverbindung, welche bei Raumtemperatur in Gegenwart von dampfförmigen tertiären Aminen als Katalysator rasch ausgehärtet und die eine Topfzeit von wenigstens ungefähr vier Stunden in einem Gefäß besitzt und einem Verfahren für die Beschichtung eines Substrates mit einem Film dieser Beschichtungsverbindung unter Aufbringung eines Films dieser Beschichtungsverbindung auf das Substrat und einem anschließenden Aussetzen des beschichteten Subtrates einem Katalysator von dampfförmigen tertiären Aminen, um die Beschichtung bei ungefähr Raumtemperatur schnell auszuhärten bzw. zu vernetzen.
Description
a) einer linearen aliphatischen zweibasischen Säure mit zwischen 4 und 8 Methylengruppen,
b) einem linearen aliphatischen Glykol mit zwischen 4 und 8 Methylengruppen,
wobei die Summe der Methylengruppen von a) und b) zwischen 10 und 12 ist und wobei bis zu einer Hälfte
von a) und b) durch eine (VCs-cycloaliphatische zweibasische Säure oder Diol ersetzt werden kann;
c) der Kombination eines linearen aliphatischen Glykols und einer aromatischen Dicarbonsäure, oder der
Kombination eines Bis-(Hydroxyalkyl)-Addukts eines aromatischen Diols und einer linearen aliphatischen
Dicarbonsäure,
d) einem Phenol tragenden Agens der Formel
Ri
HO—(O)—C — R2
R3
COOH
COOH
wobei
Ri ein Wasserstoffatom ist, eine aromatische Gruppe oder eine aliphatische Gruppe;
R2 ein Wasserstoffatom ist, eine aromatische Gruppe, eine aliphatische Gruppe oder eine phenolische
Gruppe und
Rj ein zweiwertiges organisches Radikal oder eine Sigmabindung ist,
Rj ein zweiwertiges organisches Radikal oder eine Sigmabindung ist,
wobei das Kondensationsprodukt ein Molekulargewicht von zwischen 1000 und 4000, ein äquivalentes Feststoffgewicht
zwischen 250 und 1000 und keine aliphatischen Hydroxylgruppen besitzt und eine Phenolfunktionalität
von wenigstens 2 aufweist, und (2) aus zwischen 10 und 80 Gew.-% eines aromatischen Polyisocyanats
und zwischen 90 und 20 Gew.-% eines aliphatischen Polyisocyanats besteht, wobei das Verhältnis der
aromatischen Hydroxyläquivalente des Kondensationsproduktes zu den Isocyanatäquivalenten des Polyisocyanats
zwischen 1:1 und 1:2 liegt.
2. Verfahren für die Beschichtung eines Substrates mit einer Überzugsmasse gemäß Anspruch 1 gekennzeichnet
durch,
A) Aufbringen der Überzugsmasse auf das Substrat, und
B) Aussetzen des beschichteten Substrates einem Katalysator von dampfförmigen tertiären Aminen, um
die Beschichtung bei Raumtemperatur schnell auszuhärten bzw. zu vernetzen.
Die Erfindung betrifft dampfdurchlässige, vernetzbare bzw. härtbare Beschichtungsmassen und insbesondere
solche Beschichtungsmassen, die besonders für reaktions-spritzgußgeformte Teile geeignet sind, entsprechend
dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Reaktions-Spritzgußformteile (RIM) sind Urethane, die im Grunde aus Polyol und einem Polyisocyanat bestehen,
im allgemeinen mit einem Füllstoff (z. B. Glycol oder Diamin), fakultativ mit einem Treibmittel (z. B. Luft)
fakultativ einem Verstärkungsmaterial (z. B. Glas, Glimmer usw.) Benetzungsmittel u. dgl., wobei diese Materialien
durch einen Mischkopf in eine vorerhitzte Form hochdruckgespritzt werden, mit Anwendung einer
üblichen nachformenden Wärmebehandlung. RIM-Urethane können von Materialteilen mit einem niedrigen
Versteifungskoeffizienten bis zu einem hohen Versteifungskoeffizienten reichen, geschäumt im Inneren, aber
mit einer weichen Oberfläche. RIM-Urethane sind fähig, in sehr großen einteiligen Stücken hergestellt zu
werden, die sehr leicht im Gewicht sind. Typische heutige Verwendungen von RIM-Teilen sind Automobilteile
(z. B. Stoßstangen, Türen, Kofferraumdeckel usw.), Arbeitsmaschinengehäuse, Skistiefel, Büromöbel und eine
sehr weite Vielseitigkeit von Materialien. Weitere Informationen über RIM-Urethane können in den folgenden
Schriften gefunden werden: »RIM-urethanes coming on strong«, Product Engineering, Morgan-Grampian jj
Publishing Co. (June 1978); »Reaction injection molding«, Modem Plastics Encyclopedia 1980 bis 1981, Seiten f
bis 382, (publisher), »RIM: ready to move beyond Detroit«, Purchasing, Cohners Publishing Company
(December 6,1977); »Improving RIM technology multiplies the options«, Modem Plastics, McGraw Hill, Inc.,
New York (1978) und »RIM urethanes«, Plastics World, Cohners Publishing Co. (May, 1981). |
Insbesondere für die Automobilindustrie, wie z. B. für Stoßstangen, weil RIM-Urethane bei Automobilteilen |
konstruiert sind, sich bei einem Aufprall biegen, werden derartige Teile mit flexiblen Farben gefärbt Bekannte
handelsübliche Farben weisen deshalb melaminvemetzte aliphatische Urethane-Einbrennemaillelacke und
nicht Urethan-Melamin-Acryl-Emaillelacke auf. Eine Erwärmung dieser Beschichtungen für eine Vernetzung
zerstört oft den RiM-Urethanteil. Derartige Farben müssen eine sehr große Flexibilität besitzen, um eine
genügende Adhäsion auf der sehr weichen Oberfläche des RIM-Teiles aufrechterhalten zu können. Darüber hinaus
muß die Beschichtung eine hervorragende Lösungsmittelbeständigkeit besitzen, insbesondere für eine
Autcmobilstoßstange, die z. B. Benzin ausgesetzt ist, außerdem eine Wasser- und Feuchtigkeitsbeständigkeit, io jj
Salznebelbeständigkeit, Beständigkeit gegen Bleichen im Sonnenlicht und zusätzliche Leistungsanforderungen
besitzen.
Die Beschichtungsmassen nach der vorliegenden Erfindung erfüllen nicht nur oder überschreiten die Leistungsanforderung
für RIM-Teile und insbesondere für Automobilteile, wie z. B. Stoßstangen, sondern sie
werden auch schnell bei Raumtemperatuten vernetzt b^w. ausgehärtet.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine oberflachenbeschichtende Masse, speziell geeignet für das
Beschichten von RIM-Urethanteilen, Vinylbezugsstoffen und ähnliches. Die Beschichtungsmasse härtet bei
Raumtemperatur in Gegenwart von dampfförmigen tertiären Aminen als Katalysator sehr rasch aus und besitzt
eine Topfzeit von wenigstens vier Stunden in offenen Gefäßen. Solche Beschichtungsmassen enthalten: a) eine
lineare aliphatische zweibasige Säure, b) ein lineares aliphatisches Glycol, wobei die Summe der Methylengruppen
von a \und b) zwischen 10 und 12 liegen soll, wobei eine Hälfte von a) oder b) durch eine Cö-Cs-cycloaliphatische
Dicarbonsäure oder ein üiol ersetzt werden kann, b2w. c) eine Kombination eines linearen aliphatischen
Glycols und einer aromatischen Dicarbonsäure, d) ein phenolgruppenhaltiges Agens, wobei das besagte
Harz ein Molekulargewicht von ungefähr 1000 bis 4000, ein Äquivalentgewicht (Feststoffanteile) von ungefähr
250 bis 1000, einen aromatischen Gewichtsanteil von wenigstens 30% besitzt und weitgehend keine aliphatisehen
Hydroxylgruppen. Der zweite Bestandteil der Beschichtungsmasse ist ein Polyisocyanat, welches
vorzugsweise zwischen 10% unc1 80% gewichtsmäßigen Anteilen aus einem aromatischen Polyisocyanat und
zwischen 90% und 20% aus einem aliphatischen Polyisocyanat besteht. Das aromatische durch Hydroxylgruppen
begrenzte Harz und das aus Polyisocyanaten bestehende härtende, bzw. vernetzende Agens werden in einem
organischen Lösungsmittel dispergiert, wobei es sich um ein flüchtiges organisches Lösungsmittel handelt. Das
Verhältnis von aromatischen Hydroxyläquivalenten des besagten Harzes /u Isocyanatäquivalenten des aus
Polyisocyanat bestehenden härtenden Agens liegt zwischen 1:1 und 1 :2.
RIM-Urethanteile, Vinylbezif^sstoffe und ähnliche Substrate erfordern oberflächenschützende Überzüge,
welche sowohl bei hohen Filmdicken (z. B. bis zu und über 1,25 mm) und bei sehr niedrigen Temperaturen (z. B.
bis zu -30° C und tiefer) extrem "'exibel sind mit einem minimalen Verlust an Zähigkeit und Kratzfestigkeit.
Wie mit allen Beschichtungen muß ein Weg eingeschlagen werden, alle Eigenschaften abzugleichen, um
verschiedene Eigenschaften zu erzielen, die hier vorherrschend sind. Die Beschichtungsmasse der vorliegenden
Erfindung besitzt die beschriebene Eigenschaft der Flexibilität, während sie zugleich entsprechende Zähigkeit
und Kratzfestigkeit besitzt, versehen mit einer unerwarteten Beständigkeit beim Eintauchen gegenüber Wasser,
Feuchtebeständigkeit, Lösungsmittelbeständigkeit und eine Reihe ähnlicher Eigenschaften.
Außer den exzellenten Eigenschaften, welche das Beschichtungssystem der vorliegenden Erfindung besitzt,
kann die Beschichtung bei Raumtemperatur gehärtet bzw. vernetzt werden, was besondere ökonomische |§
Einsparungen in unserer energiebewußten Zeit mk sich bringt. Solche Aushärtungen bei Raumtemperatur f|
schließen thermische Beschädigungen oder Degradation aus, was jedoch bei wärmegehärteten Beschichtungen
auf RIM-Urethanteilen, Vinylbezugsstoffen und ähnlichen hitzeempfindlichen Substraten oft verursacht wird.
Das Beschichtungssystem der vorliegenden Erfindung kann sowohl in wenigen Sekunden, wie auch in 15 bis
30 Sekunden als auch langer ausgehärtet bzw. vernetzt werden. Danach ist die Beschichtung haftfrei und klebt
nicht, so daß das beschichtete Teil sofort verpackt und/oder weiterbehandelt werden kann. Darüberhinaus
eliminiert die Aushärtung mittels Dampfdurchdringung die Notwendigkeit einer kapitalintensiven Ausrüstung
wie sie bei der Aushärtung mittels UV-Bestrahlung erforderlich ist. Trotz der raschen Aushärtungs- bzw. Vernetzungszeiten,
die für das Aushärten eines Films der Beschichtungsverbindung der vorliegen η Erfindung erforderlich
ist, besitzt die erfindungsgemäße Überzugsmasse eine exzellente Topfzeit, auch ohne Zusatz von die
Topfzeit verlängernden Mitteln. Die Topfzeit der Beschichtjngsverbindung dar vorliegenden Erfindung kann
bei Abwesenheit tertiärer Amine als Katalysator von einigen Tagen bis zu Wochen reichen. Die Zweckmäßigkeit
der kommerziellen Anwendung der vorliegenden Beschichtungsmasse, die eine so ausgedehnte Tupfzeit hat,
liegt klar auf der Hand.
Die erste Komponente der Beschichtungsmasse ist ein von Hydroxylgruppen begrenztes Kondensationsprodukt (hier Polyol oder Polyolharz genannt), welches wünschenswerterweise eine Säurezahl von weniger als
10 hat. Das Polyolharz enthält keine aliphatischen Hydroxylgruppen, da aliphatische Gruppen die Lebensdauer
der Übeizugsmasse verkleinern und das Aushärten verzögern, was andererseits mit aromatischen Hydroxylgruppen
erreichbar ^t. Die Bestandteile des Polyolharzes wurden so gewählt, um die gewünschten Eigenschaften
zu erreichen, die für Beschichtungsmassen erforderlich sind, speziell aber geeignet für das Beschichten von
RIM-Urethanteilen, Vinylbezugsstoffen und ähnlichen Materialien. Der erste Bestandteil des Polyolharzes ist
eine lineare aliphatische zweibasische Säure, die zwischen 4 und 8 Methylengruppen in linearer Kette besitzt.
Der zweite Bestandteil ist ein Glycol, welches zwischen 4 und 8 Methylengruppen, linear angeordnet, besitzt.
Die gesamte Zahl von Methylengruppen in der linearen aliphatischen, zweibasischen Säure und des Glycols
sollte ungefähr zwischen 10 und 12 liegen. Dicarbonsäure und Glycole mit zu vielen Methylengruppen neigen
dazu, ein Harz zu ergeben, welches wachsig und käsig ist. Im weiteren ergeben zu reguläre Strukturen Harze
mit kristallinen Anteilen, was nicht erwünscht ist. Entsprechend ist die Anzahl der Methylengruppen der Dicarbonsäuren
und des üiycols nicht die gleiche. Es ist möglich, bis zu einer Hälfte des Dicarbonsäure- oder des
Glycolgehalts durch Q-Cs-cycloaiiphatische Dicarbonsäuren oder Diole zu ersetzen, um die Verträglichkeit des
Polyolharzes mit organischen Lösungsmitteln und dem Polyisocyanat zu verbessern, allerdings unter Verlust
von etwas Flexibilität im »Rückgrat« des Harzes. Es ist auch möglich, die Methylenketten durch Ätherbindungen
oder ähnliches zu unterbrechen, um zusätzliche Flexibilität zu erreichen, zu Lasten der Wasserbeständigkeit
oder anderer gewünschter Eigenschaften. Auch leichte Substitution (Verzweigung) ist möglich, ?\i
Lasten einer höheren Viskosität ohne nützliche Zunahme des Feststoffanteils.
Die nächsten Bestandteile im Polyolharz sind eine Kombination von linearen aliphatischen Glycolen und
§1 ίο einer aromatischen Dicarbonsäure oder die Kombination eines Bis-(Hydroxyalkyl)Addukts eines aromatischen
Diols und einer linearen aliphatischen Dicarbonsäure. Die aromatische Dicarbonsäure oder ihr Anhydrid
besitzt Ringstruktur, was Härte, Wasserbeständigkeit, Chemikalienbeständigkeit und Dauerhaftigkeit der
Beschichtungsverbindung erzeugt. Beständigkeit gegen Sonnenlicht-UV-Strahlung wird erhöht, wegen der
wahrscheinlich energieverzehrenden Wirkung der Doppelbindungsisomerisierung in der Struktur. Die Metdstruktur
von Isophthalsäure wild bevorzugt, da sie stabilere Esterbindungen ergibt. Die ParaStruktur der Terephthalsäure
ist ebenfalls noch zu akzeptieren. Geeignete aromatische Diole sind Catechol, Resorzin oder Hydrochinon,
obgleich solche Diole dazu neigen, sich der Veresterung unter den normalen Bedingungen der PoIyveresterung
zu widersetzen. Entsprechend kann man ein Hydroxyalkyladduct durch Reaktion mit Äthylenoxiden,
Propylenoxiden oder ähnlichen Oxiranen erhalten, z. B. das Adduct von Äthylenglycol und Hydrochinon.
Natürlich können auch weitere Modifikationen hergestellt werden von Polyolharzen. Z. B. I-^w ein Teil der
linearen zweibasischen aliphatischen Säuren durch eine eine Aihyiengruppe enthaltende ungesättigte Dicarbonsäure
ersetzt werden, z. B. Fumarsäure, am spezielle Effekte zu erzielen, wobei es bei Einsatz eines äthyle-5;
nisch ungesättigten Lösungsmittels zu zusätzlichen Bindungen kommt zwischen dem Äthylengruppen enthal-
tenden Lösungsmittel und äthylenartigen Gruppierungen im Polyolharz.
Im weiteren kann festgestellt werden, daß alle Carbonsäurebestandteile des Polyolharzes Ester sein können
(oder geeignete Anhydride).
Ferner kann hier ein Phenolgruppen enthaltendes Agens verwendet werden, welches z. B. endständige aromatische
Hydroxylgruppen bereitstellt. Als Phenolgruppen tragendes Agens wird eine phenolische Carbonsäure
(oder deren Ester) der Formel
Ri
\ / ι 2
R3
COOH verwendet,
wobei
Ri ein Wasserstoffatom ist, eine aromatische Gruppe oder eine aliphatische Gruppe;
Rj ein Wasserstoffatom ist, eine aromatische Gruppe, eine aliphatische Gruppe oder eine phenolischc Gruppe und
Rj ein Wasserstoffatom ist, eine aromatische Gruppe, eine aliphatische Gruppe oder eine phenolischc Gruppe und
Rj ein zweiwertiges organisches Radikal oder eine Sigmabindung ist.
Ri ist vorzugsweise ein Η-Atom oder eine Alkylgruppe, R2 vorzugsweise eine phenolische Gruppe und R3
vorzugsweise eine Sigmabindung oder eine zweiwertige Ci-Cs-Polymethylengruppe, wahlweise substituiert mit
Ci-Cs-Alkylgruppen. Somit kann die bevorzugte phenolische Carbonsäure wie folgt dargestellt werden:
R,
HO-<g^C^(^>-OH
R3
COOH
COOH
wobei
Ri ein Η-Atom ist, d-Cs-Alkylgruppe
R3 ist eine Sigmabindung oder eine Ci-Cg-Polymethylengruppe.
Bevorzugte typische diphenolische Arten von Säuren sind z. B. Diphenolsäuren, bis-Phenolessigsäure,
P-Hydroxyphenyiessigsäure und ähnliches.
Der Anteil an phenoltragendem Agens im Polyol ist ausreichend, Um wenigstens zwei Phenolgrüppen bereitzustellen,
die die Endeii der im wesentlichen linearen Struktur des Polyolharzes abschließen. Weil es denkbar
ist. daß eine einfache Phenolgruppe ein Ende der Kette abschließt, entsprechen Harze, die in dieser Weise
beschrieben werden, bis jetzt den laufenden industriellen Forderungen für solche Beschichtungen von RIM-Urethanen
auf kraftfahrttechnischen Teilen, doch wird diese Ausfuhrungsart nicht bevorzugt. Solche Po'yole
könnten jedoch wertvolle Zusatzmittel zu Beschichtungsansätzen sein. Die Synthese des Polyols geschieht nach
üblichen Verfahren. Es sollte jedoch festgehalten werden, daß es gelegentlich vorzuziehen ist, die Polyveresterungsreaktion
mit all den genannten Zusätzen, außer dem phenoltragenden Agens zu betreiben, um einen
Polyester herzustellen, der eine Säurezahl von weniger als 10 hat, dann das phenoltragende Agens zuzusetzen,
um sicher zu sein, daß es endständig in der linearen Kette eingebaut wird, um mit den bevorzugten aromatischen „.
Hydroxylfunktionen abzuschließen. §
Das Polyol hat ein Molekulargewicht, welches von 1000 bis 4000 reicht, vorzugsweise zwischen 2000 und 2500.
Das Polyol sollte ein Äquivalentgewicht haben, welches von 500 bis 625 reicht, obgleich dieses Äquivalentgewicht über den Bereich von 250 bis 1000 schwanken kann. Es ist wünschenswert, daß wenigstens 30% des
Molekulargewichts des Polyols aromatischen Ursprungs sein soll, einschließlich des phenoltragenden Agcnsanteils
des Harzes. Wie bereits oben bemerkt wurde, sollten aliphatische Hydroxylgruppen nicht im Harz
vorhanden sein, da sie die Topfzeit der Verbindung herabsetzen.
Die Polyisocyanate vernetzen mit den aromatischen Hydroxylgruppen des entstehenden adducttragenden
PoIvmers unter dem Einfluß von dampfförmigen tertiären Aminen, um Urethanbindungen zu bilden und die
Beschichtung auszuhärten, bzw. zu vernetzen. Aromatische Isocyanate sind notwendig, um die gewünschte
Schü^üe P*a'kt!'iP !" CicSn^Vüri «£Γ il!c Κϋ™ϊν£2ίΟΓ W!rkencien f^^^i\nfirirtr\[opn '**Γ?!^Γί*Γ! Ämtnp hpi Ranmtemperatur
/u erhalten. Für hochleistungsfähige Beschichtungen kann die anfängliche Farbe wie auch die
Entfärbung durch Sonnenlicht auf ein Minimum reduziert werden, wenn im aushärtenden Agens ein mäßiger
Anteil von aliphatischen Isocyanaten enthalten ist. Polymere Isocyanate werden natürlich deswegen angewandt,
um die toxischen Dämpfe der Isocyanatmonomeren zu reduzieren. Im weiteren finden alkoholmodifizierte und
anderweitig modifizierte isocyanatverbindungen in der Erfindung Verwendung. Polyisocyanate, die vorzugsweise
in den Beschichtungsmassen der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden, haben ungefähr zwei bis vier
Isocyanatgruppen. Geeignete Polyisocyanate, die in der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden, schließen
z. B. Hexamethylendiisocyanate 4,4'-ToluoIdiisocyanat (TDI), Diphenylmethandiisocyanate (MDI), PoIymethylpolyphenylisocyanate
(polymeres MDI oder PAPI), m- und ^-Phenylendiisocyanate, Bitoluoldiisocyanat.
Triphenylmethantriisocyanat, Tri-(4-Isocyanatophenyl)Thiophosphat, Cyclohexandiisocyanat (CHDI),
Di-(lsocyanatometh>'>-Cyclohexan (H6-XDI), Dicyclohexylmethandiisocyanat (HijMDI), Trimethylhexandiisocyan^t.
dimeres iJiisocyanat (DDI). Dicyclohexylmethandiisocyanat, und Dimethylderivate hiervon,
Trimethylhexamethylendiisocyanat.
Lysindiisocyanat und seine Methylester, Isophorondiisocyanat. Methylcyclohexandiisocyanat, 1,5-Naphthalindnsocyanat.
Triphenylmethantriisocyanat, Xylylen- und Xyloldiisocyanat und Methylderivate hiervon, PoIymethylenpolyphenylisocyanat.
Chlorphenylen-2,4-Diisocyanat, ähnliche und Mischungen hiervon. Aromatische
und aliphatische Polyisocyanat-Dimere, -Trimere, -Oligomere, -Polymere (einschließlich Biuret- und
Isocyanuratdenvate) und Isocyanatvorpolymere sind des öfteren als vorgefertigtes Paket verfügbar, das in der
vorliegenden Erfindung ebenfalls Verwendung findet.
Der Anteil von aromatischen Hydroxyläquivalenten der Phenolverbindungen zu Isocyanatäquivalenten des
Polyisocyanats sollte größer sein als 1 : 1 und kann bis ungefähr 1 :2 reichen. Die genau beabsichtigte Anwendung
der Beschichtungsmasse wird dieses Verhältnis oder diesen Isocyanatindex oft vorschreiben. Bei hoher
Yernet7ungsdichte oder einem hohen Anteil an Isocyanatäquivalenten werden härtere aber relativ unelastische
Filme hergestellt, während die Flexibilität des Films bei niedrigerer Vernetzungsdichte oder niedrigerem
Isocyanatmdex zunimmt. Die Optimierung der besonderen Eigenschaft oder Kombination der gewünschten
Eigenschaften kann bestimmt werden, wie vom Fachmann gewünscht.
Das Lösungs- oder Bindemittel für die Beschichtungsverbindung ist ein flüchtiges organisches Lösungsmittelgemisch.
welches vorzugsweise Ketone und Ester enthält, um die Viskosität des Gemisches zu minimieren.
Einige aromatische Lösungsmittel, die notwendig und typisch sind, sind ein Bestandteil der in kommerziellen
Isocyanatpolymeren enthaltenen flüchtigen Substanzen. Für das Polyolharz sind z. B. geeignete Lösungsmittel
Methylethylketon. Aceton, Methylisobutylketon, Äthylenglycolmonoäthylätheracetat und ähnliches. Einige
Lösungsmittel können zu flüchtig sein, so daß Gemische bevorzugt werden. Konventionelle kommerzielle verfügbare
Lösungsmittel für Polyisocyanate enthalten Toluol, Xylol, Äthylenglykolmonoäthylätheracetat und
ähnliches. Solche aromatische Lösungsmittel sind mit den bevorzugten Keton- und Esterlösungsmittel für das
Polyesterharz gut verträglich, wenn die beiden Ansätze im Gefäß zusammengemischt werden. Ausreichend
Lösungsmittel ist zuzugeben, um den nicht flüchtigen Feststoffanteil in der Beschichtungsverbindung unter
ungefähr 50% bis 80% Gewichtsanteil zur Anwendungsviskosität hinzuführen. Es sollte festgestellt werden, daß
der effektive nichtflüchtige Feststoffanteil der Beschichtungsmasse durch Einbringen eines relativ wenig oder
nicht flüchtigen (noch siedenden) Esterweichmachers, der zum größten Teil im gehärteten Film gebunden ist,
erhöht werden kann. Solche geeignete Esterweichmacher sind z. B. Dibutylphthalat, Di(2-Äthylhexyl)phthalat
(DOP), und ähnliches. Der Anteil des Esterweichmachers sollte ungefähr 5 bis 10 Gew.-% nicht überschreiten,
andererseits kann Verlust an Kratzfestigkeit eintreten. Ein ausgeprägter Vorteil des hochsiedenden Weichmachers
ist die erhöhte Abriebbeständigkeit der gehärteten Beschichtung. Was die Leistungsanforderung
betrifft, welche durch die Beschichtungsmasse getroffen werden kann, sollte festgestellt werden, daß die
Beschichtungsmasse ein Minimum an Topfzeit von wenigstens vier Stunden in einem offenen Gefäß hat; im
allgemeinen steigt die Topfzeit über acht Stunden und kann bis zu 18 Stunden und mehr reichen. Diese lange
Topfzeit bedeutet, daß ein Wiederbefüllen des Gefäßes in der Anlage während einer Schicht im allgemeinen
nicht erforderlich ist Darüberhinaus übersteigt die Topfzeit der Beschichtungsmasse in einem geschlossenen
Behältnis im allgemeinen einen Monat und mehr. Nach Lagerung der Beschichtungsmasse kann die gelagerte
Masse durch geeignete Solventien auf Anwendungsviskosität zugeschnitten werden und diese Masse enthält all
die ausgezeichneten Leistungscharakteristiken, die sie ursprünglich besaß. Solche lange Topfzeiten bedeuten,
daß es nicht notwendig ist, um zwecks Anwendung der Beschichtungsmasse eine zweiköpfige Sprüheinheit zu
benutzen.
Übliche Zusätze, welche in die Beschichtungsmasse der vorliegend ;n Erfindung eingebracht werden können,
enthalten färbende Pigmente, Weichmacher, Flußegalisierungsmittel und eine große Reihe von konventionellen
Farbzusätzen.
Die Beschichtungsmasse der vorliegenden Erfindung kann in Gegenwart von dampfförmigen tertiären
Aminen, wie z. B. Triäthylamin, Dimethyläthylamin, Cyclohexyldimethylamin, Methyldimethylamin und
ähnliches ausgehärtet werden und zwar durch Aussetzen über Zeiten, von weniger als 5 Sekunden bis 30 Sekunden
oder langer (z. B. um zwei Minuten). Die Beschichtungsmasse, die so ausgehärtet wurde, kann sofort
behandelt werden ohne Bedenken des unerwünschten Haftens oder Klebens des ausgehärteten Films.
Die Beschichtungsmasse wird auf das Substrat durch direkten Walzauftrag oder flächenartiges Beschichten
mit oder ohne Messer, gegenläufige Walzbeschichtung, Zerstäubung oder ähnliche konventionelle Techniken
aufgebracht. Die Anwendung einer Zweikopfsprühausrüstung ist nicht notwendig, da die Beschichtungsmasse
der vorliegenden Erfindung eine solch ausgezeichnete Haltbarkeit besitzt. Danach wird der Film auf das
Substrat aufgebracht, das beschichtete Substrat wird durch eine Zone geleitet, die dampfförmiges tertiäres
Amin enthält. Typische Dampfaushärtekammern für das Dampfhärten der Beschichtung sind jene, welche in
den US-Patenten Nr. 3851402 und 3931684 dargestellt sind, auf deren Beschreibung hiermit ausdrücklich
Bezug genommen wird. Das dampfförmige tertiäre Amin wird oft einem Trägergas beigemischt, wie z. B. einem
Inertgas wie Stickstoff oder Kohlendioxyd, um sowohl seine Verteilung in der Aushärtekammer zu erleichtern
als auch die Gefahr der Explosion zu minimieren. Die gesättigte Atmosphäre in der Aushärtekammer enthält
normalerweise das dampfförmige tertiäre Amin in einem Anteil von ungefähr zwischen zwei und zwölf Prozent,
wobei Katalysatorkonzentrationen im Bereich von vier bis acht Prozent bevorzugt werden. Während des
gesamten Ablaufs der Operationen vom Beschichten bis zum Aushärten des beschichteten Substrats wird
Raumtemperatur beibehalten.
Die Leistungsanforderungen zusammen mit dem, was oben festgestellt wurde, beinhalten exzellente Schlagfestigkeit,
Beständigkeit gegenüber Sand und Feuchtigkeit, Aufweichbeständigkeit gegenüber Wasser und
zusätzlich erwünschte Erfordernisse. Darüberhinaus kann die Beschichtungsmasse einigen hundert Biegungen
standhalten und behält immernoch einen sichtlich zusammenhängenden Film anscheinender Unangegriffenheit,
die in einigen Fällen ein Mikroskop erfordern, um Mikrorisse aufzufinden. Diese und andere Vorteile der
vorliegenden Erfindung können aus den folgenden Beispielen ersehen werden, die zeigen, wie die vorliegende
Erfindung praktiziert wird. In diesem Ausführungsbeispiel sind alle Einheiten im metrischen System angegeben
und alle Verhältnisse und Anteile sind Gewichtsanteile, außer anderes wird ausdrücklich angegeben.
Beispiele Beispiel 1
Eine Reihe von Phenolgruppen tragenden Harzen wurden unter konventionellen Polyveresterungsbedingungen
wie folgt synthetisiert:
Harz Nr. (Mole) | 98 | 100 | 180 | 120 | 121 |
Zusätze | 1 | 1 | 1 | - | 1 |
Isophtalsäure | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 |
Acelainsäure | 8 | 4 | 4 | 8 | - |
1,4 Butandiol | - | 4 | 4 | - | - |
Cyclohexandimethanol | - | - | 1 | - | - |
p-Hydroxyphenylessigsäure | 2 | 2 | 1 | 2 | 2 |
Diphenolsäure | - | - | - | 1 | - |
Terephthalsäure | - | - | - | - | 9 |
1,6-Hexandiol | |||||
Alle der aufgelisteten Zusätze wurden mit Ausnahme von DiphenoLsäure und p-Hydroxyphenylessigsäure zu
Reaktion gebracht, die beiden genannten wirkten nachträglich ein, um sicher zu sein, daß sie endständig in der
Kette des Harzes plaziert werden.
Das Polyolharz hatte die folgenden Eigenschaften:
Harz Nr.
Eigenschaft
98
120
Molekulargewicht | 2844 | 3092 |
Äquivalentgewicht | 711 | 733 |
Summe Methylengruppen/ | ||
Esterpaar Aromatengewichtsanteil % | 11 | 11 |
11
Die Polyole von Beispiel 1 wurden in Beschichtungsverbindungen wie folgt überführt:
Beschichtung (g)
Zusatz 98 100 180 120 121
Polyol 71,1 77,3 162,61 84,2 70,6
Härtendes Agens1) 40,2 40,2 40,2 40,2 40,2
Äthylenglykolmonoäthylätheracetat 40,0 55,0 150,0 60,0 30,0
') Gemisch aus dem vier Funktionen tragenden Reaktionsprodukt aus Hexamethylendiisocyanat und Toluoldiisocyanat (11,5% NCO-Gehalt;
Äquivalentgewicht 365, 60% Feststoffe in Cellosolvc Acetat/Xylol und einem aliphatischen polyfunktionellen Isocyanat des
Biurettyps von Hexamethylendiisocyanat.
·
Die Beschichtungsverbindungen wurden auf Glasplatten (mit einem Meyerspatel) aufgestrichen, um
trockene Filme von 0,1 bis 0,5 mm zu erhalten und in einer Gasaushärtekammer einem dampfförmigen Triäthylaminkatalysator
ausgesetzt, vermischt mit Stickstoff oder CO2-Trägergas (ungefähr 7 Volumenprozent Katalysator).
Es wurden sowohl Viskositätsmessungen wie auch Ergebnisse von Öberflächenbeständigkeitstest der
Beschichtungsverbindung aufgezeichnet.
Viskosität | (mPas) | 4h | 24 h | 48 h | 72 h | Aushärte zeit (Sek.) |
Swardhärte1) RT3) HT4) |
46 | MÄK behandelt2) RT HT |
75 |
Beschich tung |
Beginn | 183,5 | 298,5 | 383,5 | 473,5 | 30 | 78 | 46 | 30 | 22 |
98 | 136 | 182 | 285 | 421,5 | 551 | 30 | 54 | 10 | 57 | 6 |
100 | 128,5 | 138 | 176 | 222 | 281 | 60 | 12 | 30 | 7 | 27 |
180 | 134 | 218,5 | 275 | 404 | 486 | 20 | 30 | 30 | 23 | 10 |
120 | 132,5 | 192,5 | 338,5 | 669 | 1067,5 | 20 | 28 | 14 | ||
121 | 131,5 | |||||||||
') Flachglas besitzt definitionsgemäß eine Swardhärte von 100.
2) Ein mit Methyläthylketon (MÄK) benetzter Lappen wird mit mäßigem Daumendruck über eine Fläche des gehärteten Films gerieben,
bis das Glassubstrat sichtbar ist.
3) RT ist Raumtemperatur.
4) HT: Proben wurden, nachdem sie dem dampfförmigen Aminkatalysator ausgesetzt waren, fünf Minuten bei 160° C gehalten, dann ließ
man sie vor dem Test drei Tage lang auf Raumtemperatur abkühlen.
40 Lösungsmittelbeständigkeit
Beschich- H2O 5% NaOH 10% H2SO4 Xylol
tung RT HT RT HT RT HT RT HT
45
+ = beständig
- = nicht beständig
Die oben tabellierten Daten zeigen die ausgezeichnete Topfzeit und Aushärtung (Vernetzung) der Beschichtungsmassen.
Die Bescbichtungen 98, 100 und 120 scheinen einen Leistungsstandard zu erreichen, der sie
bevorzugt als RTM-Urethan-Beschichtungen geeignet macht
Claims (1)
1. In einem geschlossenen Behälter lagerfähige Überzugsmasse, die bei Raumtemperatur in Gegenwart
von dampfförmigen tertiären Aminen als Katalysator rasch aushärtet und die eine Topfzeit von wenigstens
ungefähr 4 Stunden in einem offenen Gefäß besitzt, aus (1) einem Polyester, der mit einem phenoltragenden
Agens maskiert ist, (2) einem Gemisch aus aromatischem und aliphatischem Polyisocyanat und (3) einem I
flüchtigen organischen Lösungsmittel für (1) und (2) sowie ggf. üblichen Zusätzen dadurch gekenn- ill
zeichnet, daß (1) ein aromatisches Hydroxylgruppentragendes Kondensationsprodukt ist, welches durch . |
Kondensation folgender Bestandteile hergestellt worden ist: j|
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