DE4301007A1

DE4301007A1 - Wärmehärtbare Zubereitungen zum Beschichten, Abdichten und Verkleben von Werkstücken aus Eisen, Stahl und verschiedenen NE-Metallen

Info

Publication number: DE4301007A1
Application number: DE19934301007
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dr Schleffler
Original assignee: ROBRA CHEM BRANDENBURGER GmbH
Current assignee: ROBRA CHEM BRANDENBURGER GmbH
Priority date: 1993-01-18
Filing date: 1993-01-18
Publication date: 1994-07-21

Description

Die Erfindung betrifft flüssige oder pastöse, aushärtbare Zubereitungen zum Beschichten von Eisen, Stahl, Aluminium, Zink bzw. verzinkten Oberflächen, die ggf. mit Fetten, Ölen, Korrosionsschutz-, Bohr-, Schneid-, Stanz-, Zieh-Hilfsmitteln oder dgl. kontaminiert und/oder mit kathodisch abgeschiedenen Elektrotauchgrundierungen beschichtet sein können und auf denen die besagten Zubereitungen nach der Aushärtung gute Haftung haben.

Solche Substrate werden aus mannigfaltigen Gründen beschichtet. Das kann dekorativer Zweck sein, Schutz gegen Korrosion oder mechanische Belastung, Schall dämpfung oder -dämmung, Verkleben mit anderen Bauteilen, Abdichtung von Fügestellen und vieles andere mehr. Für solche Anwendungen sind die Zubereitungen entsprechend den Anforderungen rezeptiert, in jedem Fall aber muß die Beschichtung auf dem Substrat mit absolutem Verbund haften. Dichtmassen z. B. würden nach kurzer Zeit ihrer Bestimmung nicht mehr genügen, wenn solcher absoluter Verbund nicht gegeben wäre.

Die erfindungsgemäßen Zubereitungen sind dem Grunde nach Plastisole und enthalten als wesentliche Bestandteile Diester der Phthalsäure mit Alkoholen. Letztere können lineare, verzweigte, cyclische oder aromatische Molekül struktur und 4-10, vorzugsweise 6-9, Kohlenstoffatome im Molekül haben. Solche Diester sind als Weichmacher für z. B. Polyvinylchlorid von großer technischer Bedeutung. Eine Darstellung dieser Materie gibt z. B.: K. Thinius, "Chemie, Physik und Technologie der Weichermacher", VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig 1963.

Die erfindungsgemäßen Zubereitungen enthalten als weitere wesentliche Bestandteile Copolymere des Vinylchlorids mit Vinylacetat, wobei letzteres mit 3-15% im Copolymeren enthalten ist. Ausführlicher zu dieser Materie: Druck schriften der PVC-Hersteller, und W. V. Titow, "PVC-Technology", Elsevier Applied Science Publishers, London und New York.

Die erfindungsgemäßen Zubereitungen enthalten ferner als wesentliche Bestandteile Epoxidharze, d. h. Polykondensate aus 2,2′-Diphenylolpropan und Epichlorhydrin, und zwar solche mit durchschnittlichen Molekulargewichten größer als M=700. Zu deren Vernetzung können Epoxidharzhärter vom, ggf. modifizierten, Typ Dicyandiamid mitverwendet werden.

Epoxidharze sind großtechnisch verfügbare Harze. Solche mit Molekulargewichten größer als 700 sind fest und werden allgemein als Lösungen oder Schmelzen verarbeitet. Im Falle der Pulverlacke werden aus Schmelzen erstarrte, gemahlene Zubereitungen als Pulver elektrostatisch versprüht und sie verschmelzen beim Einbrennen, d. h. infolge Hitzeeinwirkung zu Überzügen. Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Zubereitungen werden die Epoxidharze mit Molekulargewichten größer als 700 in Pulverform oder feinkörnig zusammen mit den übrigen Komponenten mit den (flüssigen) Weichmachern verpastet. Das erfolgt zum Beispiel mit Knetern, Dissolvern, Mischern oder ähnlichen Geräten. Im allgemeinen ist es erforderlich, die mit den Rohstoffen und durch die Misch vorgänge eingetragene Luft z. B. im Vacuum zu entfernen.

Die erfindungsgemäßen Zubereitungen lassen sich z. B. mit Pinsel, Spatel, Rakel, Extruderpistole applizieren. Nach Einbrennhärtung, die je nach Gelierfähigkeit des Copolymer anteils in dem jeweils gewählten Weichmacher und je nach Erweichungsbereich und ggf. je nach Reaktivität des Epoxidharz-Vernetzer-Systems z. B. 25 Minuten 155°C, oder 20 Minuten 165°C, oder 15 Minuten 180°C Objekt-Temperatur betragen kann, und nach dem Abkühlen, haften die Zubereit ungen auf den Untergründen mit absolutem Verbund.

Flüssige Epoxidharze, d. h. solche mit Molekulargewichten mehr oder weniger deutlich kleiner als M=700, werden schon in bestimmten PVC-Plastisolen als Metallkleber eingesetzt. Allerdings sind diese Metallkleber aufgrund ihres Gehaltes an den niedermolekularen Epoxidharzen gesundheitsschädlich. Gemäß der "Verordnung über gefährliche Stoffe" vom 26. 8. 1986 (siehe Bundesgesetzblatt I, 1986, S. 1470) müssen sie als gesundheitsschädlich ("Reizend") gekennzeichnet werden, ihre Verwendung zwingt zur Einhaltung der entsprechenden Arbeitsschutz-Maßnahmen, was letztendlich die Verarbeitung verkompliziert und verteuert. Es ist deshalb das eingetreten, was zu erwarten war. Ihre Verwendung wird immer häufiger abgelehnt und es werden nicht-gesundheitsschädliche Ersatzprodukte verlangt.

Es bedeutet nun einen erheblichen technischen Fortschritt, wenn die erfindungsgemäß hergestellten Zubereitungen diese Forderungen erfüllen und die besagten Nachteile nicht mehr bestehen. Verwendet werden in den neuen Zubereitungen nicht - wie in den vorbeschriebenen Metallklebern - die gesund heitsschädlichen, niedermolekularen Epoxidharze. Es wird vielmehr ein Weg aufgezeigt, wie die unbedenklichen festen Typen für die gleichen Zwecke verwendbar gemacht werden können. Ihrem Einsatz stand bisher der Umstand entgegen, daß sie mit Weichmachern in Temperaturbereichen, in denen Plastisole mit PVC-Copolymeren lagerstabil sind, nicht genügend verträglich sind. Auch fehlte, wenn man Plastisole mit höhermolekularen Epoxidharzen rezeptieren wollte, der Anteil an flüssiger Phase, der sonst mit den niedermoleku laren Epoxidharzen eingebracht ist. Mit ihrem Einsatz jedoch in fein vermahlener Form in den neuen Zubereitungen gelang es, mit ihnen gut applizierbare Produkte für die oben beschriebenen wichtigen Zwecke zu rezeptieren.

Überraschend haben derartige Zubereitungen hinsichtlich ihrer wichtigsten anwendungstechnischen Eigenschaften, nämlich ihrer Haftung auf den o.g. Substraten, ihren Festigkeiten usw. sehr gute Werte, was in Anbetracht der inhomogen zusammengesetzten Bindemittelanteile nicht zu erwarten war.

Zur Verbesserung der Herstell- und Applizierbarkeit werden den erfindungsgemäßen Zubereitungen Additive, Pigmente, Füllstoffe und/oder Verdünner zugesetzt. Aus der Plastisol technologie sind solche Zusätze und ihre Einsatzmöglichkeiten bekannt. Pyrogene Kieselsäuren und sehr feinteilige oder plättchen- oder faserförmige Füllstoffe helfen, das Ablaufen der Beschichtungen zu vermeiden. Als weitere Füllstoffe dienen vor allem Calciumcarbonate, für besondere Fälle Schwerspate, für besonders leichte Produkte Hohlkugel füllstoffe. Verdünnt wird mit geringen Dosen aliphatischer Kohlenwasserstoffe. Hilfsmittel zum Verpasten sind z. B. Lecithine und -Derivate.

Beispiel 1

375 g Di-äthylhexyl-o-phthalat
  3,0 g Sojalecithin
96 g Epoxidharz mit Molekulargewicht größer als 700, Schmelzbereich ca. 70°C, zu feinem Pulver vermahlen und mittels 70 µm-Sieb Oberkorn entfernt
50 g Calciumoxid, Partikelgröße unter 40 µm
  5 g pyrogene Kieselsäure
250 g Calciumcarbonat, Partikelgröße unter 20 µm
180 g hydrophobiertes gefälltes Calciumcarbonat
  2,5 g Dicyandiamid

werden unter Dissolver sorgfältig homogenisiert. Danach wird mittels Vacuum unter Rühren entlüftet und die Mischung auf unter 25°C temperiert. Abschließend werden unter langsamen Rühren sorgfältig eingemischt:
275 g Copolymerisat aus 86% Vinylchlorids mit 14% Vinylacetat K-Wert ca. 60, Partikelgröße ca. 80 µm.

Eine mittels Rakel aufgetragene Schicht von ca. 2 mm Stärke hat im nassen Zustand sehr guten Stand bei senkrechter Aufstellung und nach Aushärtung von 20 Minuten bei 175°C im Umluftofen ausgezeichnete Haftung bei hoher Festigkeit auf KTL-grundiertem Karosserieblech und auf geöltem Aluminium, feuerverzinktem Blech, Stahlblech und mit Zink-Nickel beschichtetem Stahlblech.

Beispiel 2

375 g Di-äthylhexyl-o-phthalat
  3,0 g Sojalecithin
300 g Emulsionscopolymerisat aus 95% Vinylchlorid und 5% Vinylacetat, K-Wert ca. 65,
190 g Epoxidharz mit Molekulargewicht über als 700, Schmelzbereich ca. 70°C, zu feinem Pulver gemahlen und mittels 70 µm-Sieb vom Oberkorn befreit.
50 g Calciumoxid, Partikelgröße unter 40 µm
  5 g pyrogene Kieselsäure
  2,5 g Dicyandiamid
250 g Calciumcarbonat, Partikelgröße unter 20 µm
180 g hydrophobiertes gefälltes Calciumcarbonat

Die Komponenten werden nacheinander unter dem Dissolver in die flüssige Phase eingetragen und dissolvert. Die Temperatur darf dabei nicht über 28°C steigen. Danach wird mittels Vacuum entlüftet. Mit 2-mm-Schichtstärken zwischen Streifen aus den im Beispiel 1 genannten Substraten gebildeten Verklebungen haben nach 20 Minuten Aushärtung bei 175°C und 24 Std. Lagerung bei Raumtemperatur hohe Zugscherfestigkeitswerte.

Claims

Flüssige oder pastöse, wärmehärtbare Zubereitungen zum Beschichten, von ggf. mit Ölen, Fetten, Korrosionsschutz-, Stanz-, Zieh-, Bohrhilfsmitteln oder dgl. kontaminierten Eisen-, Stahl-, Zink- oder Aluminiumoberflächen, die auch mit kathaphoretisch abgeschiedener Elektrotauchgrundierung beschichtet sein können, zum Zwecke des Schützens, Dekorierens, Abdichtens und/oder Verklebens, gekennzeichnet dadurch,
- 1. daß diese Zubereitungen 12-40 Gewichts-% Copolymere des Vinylchlorids mit 3-15 Gewichts-% Vinylacetat im Copolymerisat und 4-35 Gewichts-% Epoxidharz vom Molekulargewicht größer als M=700 enthalten;
- 2. daß diese Zubereitungen mit Diestern der Phthalsäure mit geradkettigen, verzweigten, cyclischen und/oder aromatischen Alkoholen, welche 4-10, vorzugsweise 6-9 Kohlenstoffatome im Molekül enthalten, in flüssige oder pastöse Form gebracht sind;
- 3. daß die Komponenten nach Anspruch 1 in feinpulvriger oder feinkörniger Form in die Zubereitungen einge arbeitet sind.