DE69610744T2 - Harzzusammensetzung für Beschichtung - Google Patents
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine Überzugsharzzusammensetzung bzw. Beschichtungsharzzusammensetzung, die eine hervorragende Verarbeitbarkeit und Härte aufweist, einen Überzug ergibt, der eine Erscheinung mit hervorragendem Glanz und Lebendigkeit aufweist, eine hervorragende bzw. auffallende Ziehverarbeitbarkeit aufweist und eine gute Härte, Verarbeitbarkeit und Abriebfestigkeit im klaren Zustand oder bei geringen Pigmentkonzentrationen zeigt.
- Hinsichtlich des Anstrichs bzw. Lackes, der als Harz für vorbeschichtete Metallbleche verwendet wird, gibt es viele Anstriche, einschließlich kopolymerisierte Polyestherharz-, Alkydharz-, Vinylharz- und Silikonharzanstriche, und sie werden in Form eines Lösungsmittelsystem-, wässerigen Dispersionssystem- oder Pulveranstrichs verwendet. Es gibt jedoch in keinem dieser Fälle ein Produkt, das alle der erforderten Eigenschaften erfüllt, und es ist unvermeidbar, daß, wenn einer Eigenschaft die höchste Priorität gegeben wird, andere Eigenschaften unzureichend werden, weshalb es eine Tatsache ist, daß eine Beschränkung hinsichtlich der - konkreten Verwendung steht.
- Darüber hinaus besteht in den letzten Jahren ein Bedarf nach einer Ziehverarbeitbarkeit nicht nur bei zweiteiligen Nahrungsmittel-/Getränkedosen sondern auch bei vorbeschichteten Metallbleche, da hierdurch eine hohe Zusatzwertigkeit bzw. ein hoher Mehrwert verliehen wird. Zwischenzeitlich wurden Klarlacke, Farbklarlacke und metallische Anstriche mit hohem ornamentalem Wert sowie Tieffarbanstriche mit geringen Pigmentkonzentrationen untersucht. Keiner von diesen weist jedoch derzeit ausreichende Eigenschaften auf, wodurch verschiedene Probleme ungelöst blieben, oder ihre praktische Verwendung wurde verzögert.
- Beispielsweise wurden in den japanischen Kokai-Patenten Sho-57157,746 und Sho- 63/108,081 Untersuchungen zur Verleihung von sowohl Härte als auch Verarbeitbarkeit durchgeführt, es wurden jedoch in keinem ausreichende Effekte erzielt. Im japanischen Kokoku-Patent Sho-62121,830 wurden Überzugsharzzusammensetzungen untersucht, die hauptsächlich Terephthalsäure und Alkylenglykol umfassen, ihre Glanzerhaltung (englischer Ausdruck "gloss retention", GR) ist nach der Ziehverarbeitung jedoch schlecht und sie wurden daher nicht tatsächlich verwendet. Umgekehrt weist das Produkt, das eine relativ gute Verarbeitbarkeit zeigt, eine unzureichende Härte auf und, insbesondere im Fall von Klarlack- oder Produkten mit geringem Pigmentgehalt, sind die Härte, die Abriebfestigkeit und die Beschmutzungsbeständigkeit in bedeutendsamer Weise unzureichend. Des weiteren sind auch die Alkalibeständigkeit, die Witterungsbeständigkeit und die Dichtungsbeständigkeit unzureichend.
- Eine weitere Überzugsharzzusammensetzung, die hauptsächlich Terephtahlsäure und Alkylenglykol umfaßt, ist ebenfalls aus dem japanischen Kokoku-Patent Sho- 61/34,754 bekannt. Wiederum ist deren Verarbeitbarkeit unzureichend und im Falle von klaren Produkten oder Produkten mit geringem Pigmentgehalt sind die Härte, die Abriebfestigkeit und die Beschmutzungsbeständigkeit in bedeutender Weise unzureichend.
- Im japanischen Kokai-Patent Hei-07/18,169 ist eine Überzugsharzzusammensetzung, die hauptsächlich Isophthalsäure, Orthophthalsäure und langkettiges Glykol umfaßt, offenbart und, obwohl das resultierende Produkt eine gute Witterungsbeständigkeit, Alkalibeständigkeit und Verarbeitbarkeit zeigt, ist ihre Ziehverarbeitbarkeit unzureichend, und ihre Härte, ihre Verschmutzungsbeständigkeit und ihre Abriebfestigkeit sind schlecht.
- In diesem japanischen Kokai-Patent Hei-07118,169 wird auch eine Überzugsharzzusammensetzung, die hauptsächlich Isophthalsäure, Orthophthalsäure und Alkylenglykol umfaßt, untersucht und, obwohl das resultierende Produkt eine gute Verarbeitbarkeit, Witterungsbeständigkeit und Alkalibeständigkeit zeigt, sind ihre Härte, ihre Blocking-Beständigkeit und ihre Druckstellenbeständigkeit in bedeutsamer Weise unzureichend. Des weiteren ist trotz ihrer niedrigen Glasübergangstemperatur (Tg) ihre Ziehverarbeitbarkeit unzureichend.
- Im japanischen Kokai-Patent Sho-59/91,118 ist ein Polyester, in welchem 2-Methyl- 1,3-propandiol verwendet wird, bekannt. Dessen Ziel ist es, die Kosten zu vermindern und die Verarbeitbarkeit nach der Polymerisation durch Verwendung von 2-Methyl-1,3-propandiol an Stelle von Neopentylglykol zu verbessern, und das Produkt ist ein Polyester mit niedrigerem Molekulargewicht, wobei eine große Menge von tri- oder höherfunktionellen Polyolen gemeinsam verwendet werden. Daher wird eine große Menge aliphatischer Dicarbonsäuren zur Erreichung der Verarbeitbarkeit copolymerisiert, jedoch ergibt sich kein ausreichendes Ergebnis, sondern die Verarbeitbarkeit, die Beschmutzungsbeständigkeit, die Witterungsbeständigkeit usw. sind schlecht, wodurch das Produkt für Überzugsharze vollständig ungeeignet ist. Bei den Polyesterharzen für vorbeschichtete Metallbleche ist die Ziehverarbeitbarkeit unzureichend, und es besteht das Problem der Verminderung des Glanzes im bearbeiteten Bereich, selbst im Fall von Polyestern mit niedriger Tg, die eine gute Verarbeitbarkeit aufweisen. Wenn daher jemand klare oder geringe Pigmentkonzentrationen mit guter Härte erzeugen will, ist es üblicherweise notwendig, eine Tg von nicht weniger als 40ºC bereitzustellen, wodurch der Überzug erheblich hart wird, und eine gute Verarbeitbarkeit und Schlagfestigkeit werden nicht erreicht. Andererseits ist, falls jemand eine gute Verarbeitbarkeit und Schlagfestigkeit erreichen möchte, die Härte vermindert, wodurch keine gute Abriebfestigkeit erhalten wird, und es resultieren außerdem Probleme wie Blocking und Druckstellen.
- Unter diesen Umständen haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung intensive Untersuchungen in Bezug auf ein Überzugsharz durchgeführt, das eine hervorragende Ziehverarbeitbarkeit aufweist, eine gute Härte, Abriebfestigkeit, Blocking-Beständigkeit, Beständigkeit gegen Dichtungen, Druckstellenbeständigkeit, Verarbeitbarkeit und Schlagfestigkeit selbst bei klaren oder niedrigen Pigmentkonzentrationen zeigt und eine gute Erscheinung, Glanz und Beschmutzungsbeständigkeit des Überzugs aufweist, und haben festgestellt, daß das Polyesterharz mit einem Glasübergangspunkt von 10 bis 80ºC und einer reduzierten Viskosität von nicht weniger als 0,2 dl/g, in welchem die Säurekomponenten hauptsächlich aromatische Dicarbonsäuren umfassen, während die Glykolkomponenten 25 bis 100 Mol-% 2-Methyl-1,3-propandiol und/oder 1,3- Propandiol und 0 bis 75 Mol-% Alkylenglykol mit 5 bis 10 Kohlenstoffatomen und/oder alicyclische Glykole umfassen, wobei die Gesamtmenge der Glykole nicht weniger als 50 Mol-% beträgt, wundervolle Überzugseigenschaften mit einer hervorragenden Ziehverarbeitbarkeit aufweist, eine gute Härte, Beständigkeit gegen Dichtungen, Druckstellenbeständigkeit, Verarbeitbarkeit und Schlagfestigkeit selbst bei klaren oder niedrigen Pigmentkonzentrationen zeigt und des weiteren einen Glanz, Lebendigkeit der Farbe und Beschmutzungsbeständigkeit aufweist, wodurch die vorliegende Erfindung zustande gebracht wurde.
- Daher betrifft die vorliegende Erfindung eine Überzugsharzzusammensetzung, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zusammensetzung ein Polyesterharz (A) mit einem Glasübergangspunkt von 10 bis 80ºC, einer reduzieren Viskosität von nicht weniger als 0,2 dl/g und einer spezifischen Schwerkraft von 1,21 bis 1,30, das Säurekomponenten, die 10 bis 70 Mol-% Terephthalsäure umfassen, wobei die Gesamtmenge an Terephthalsäure und anderen aromatischen Dicarbonsäuren 80 bis 100 Mol-% beträgt und die Menge anderer Dicarbonsäuren 0 bis 20 Mol-% - beträgt, und weiter Glykolkomponenten aufweist, die 25 bis 100 Mol-% 2-Methyl-1,3- propandiol und/oder 1,3-Propandiol und 0 bis 75 Mol-% Alkylenglykol mit 5 bis 10 Kohlenstoffatomen und/oder alicyclische Glykole umfassen, wobei die Gesamtmenge der Glykole nicht weniger als 50 Mol-% beträgt, mit einem Härtemittel (B) kompoundiert wird, das befähigt ist, mit dem Polyesterharz (A) in einem Verhältnis von (A)/(B) = 95/5 bis 60/40, bezogen auf das Gewicht, zu reagieren.
- In den Säurekomponenten, die mit dem Polyesterharz (A) der vorliegenden Erfindung copolymerisiert werden, beträgt die Menge an Terephthalsäure 10 bis 70 Mol-% oder vorzugsweise 20 bis 60 Mol-%, und die Gesamtmenge an Terephthalsäure und anderen aromatischen Dicarbonsäuren beträgt 80 bis 100 Mol- % oder vorzugsweise 90 bis 100 Mol-%, und die Menge anderer Dicarbonsäuren beträgt 0 bis 20 Mol-%. Wenn die Menge an Terephthalsäure mehr als 70 Mol-% beträgt, wird keine gute Löslichkeit in Lösungsmitteln erreicht, während, wenn sie weniger als 10 Mol-% beträgt, die Verarbeitbarkeit und die Härte nicht gut ausgewogen sind. Wenn die Gesamtmenge aromatischer Dicarbonsäuren weniger als 80 Mol-% beträgt, ist es nicht möglich, eine gute Härte, Beschmutzungsbeständigkeit, Blocking-Beständigkeit, Druckstellenbeständigkeit, Alkalibeständigkeit und Witterungsbeständigkeit zu erzielen.
- Beispiele von aromatischen Dicarbonsäuren, die von Terephthalsäure verschieden sind und mit dem Polyesterharz (A) der vorliegenden Erfindung copolymerisierbar sind, sind Isophthalsäure, Orthophthalsäure und 2,6-Naphthalindicarbonsäure. Von diesen ist die gemeinsame Verwendung von Terephthalsäure mit Isophthalsäure insbesondere hinsichtlich einer gut ausgewogenen Ziehverarbeitbarkeit, Verarbeitbarkeit, Schlagfestigkeit und Härte bevorzugt.
- Beispiele der anderen Carbonsäuren, die mit dem Polyesterharz (A) der vorliegenden Erfindung copolymerisierbar sind, sind aliphathische Dicarbonsäuren wie Bernsteinsäure, Glutarsäure, Adipinsäure, Sebacinsäure, Dodecandicarbonsäure und Azelainsäure, und alicyclische Dicarbonsäuren wie 1,2- Cyclohexandicarbonsäure, 1,3-Cyclohexandicarbonsäure und 1,4- Cyclohexandicarbonsäure, und die Verwendung alicyclischer Dicarbonsäuren ist bevorzugt. Es können Polycarbonsäuren wie Trimelitsäureanhydrid und Pyromelitsäurehydrid damit verwendet werden, vorausgesetzt, daß sie das Ziel der Erfindung nicht beeinträchtigen.
- Die Glykolkomponenten, die mit dem Polyesterharz (A) der vorliegenden Erfindung copolymerisierbar sind, umfassen 25 bis 100 Mol-%, vorzugsweise 30 bis 90 Mol-% oder mehr bevorzugt 50 bis 90 Mol-%, 2-Methyl-1,3-propandiol und/oder 1,3- Propandiol und 0 bis 75 Mol-%, vorzugsweise 10 bis 50 Mol-%, Alkylenglykol mit 5 bis 10 Kohlenstoffatomen und/oder alicyclische Glykole, wobei die Gesamtmenge der Glykole nicht mehr als 50 Mol-% beträgt.
- Wenn die Menge an 2,-Methyl-1,3-Propandiol und/oder 1,3-Propandiol weniger als 25 Mol-% beträgt, resultiert keine gute Ziehverarbeitbarkeit und, im Fall eines klaren oder hyperchromen Zustands, sind die Härte, die Beschmutzungsbeständigkeit, die Blocking-Beständigkeit und die Druckstellenbeständigkeit unzureichend. Es wird kein gutes Ergebnis erzielt, wenn ein Glykol, das von 2-Methyl-1,3-propandiol und 1,3- Propandiol verschieden ist, als Härtungskomponente mit 3 oder weniger Kohlenstoffatomen in der Hauptkette verwendet wird. Falls beispielsweise Ethylenglykol verwendet wird, wird keine gute Alkalibeständigkeit und Witterungsbeständigkeit erreicht, die Lackstabilität bzw. Stabilität gegenüber dem Verschwinden (engl. Ausdruck "vanish stability") ist nicht gut, und es resultiert eine Verschlechterung der Verarbeitbarkeit mit der Zeit. Wenn Neopentylglykol verwendet wird, werden sowohl die Ziehverarbeitbarkeit, die Verarbeitbarkeit, die Härte und die Beständigkeit gegenüber dem Verschmutzen unzureichend. Wenn 1,3-Propandiol verwendet wird, ist die gemeinsame Verwendung mit Alyklenglykol mit 5 bis 10 Kohlenstoffatomen, in welchem die Anzahl der Kohlenstoffe in der Hauptkette 5 oder mehr beträgt und ein Alkylrest in einer Seitenkette vorhanden ist, wie 3-Methyl-1,5- pentandiol, insbesondere hinsichtlich der Stabilität gegenüber dem Verschwinden und der Verschlechterung der Verarbeitbarkeit mit der Zeit bevorzugt. Im Polyesterharz (A) der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, ein Alkylenglykol mit 5 bis 10 Kohlenstoffen und/oder ein alicyclisches Glykol zu copolymerisieren. Als Ergebnis einer derartigen Copolymerisation kann eine Plastizität resultieren, und sowohl die Verarbeitbarkeit als auch die Schlagfestigkeit können verbessert sein. Insbesondere wenn ein Polyester mit einem hohen Glasübergangspunkt erforderlich ist, ist es empfehlenswert, das alicyclische Glykol hinsichtlich der Verarbeitbarkeit und der Schlagfestigkeit zu verwenden.
- Spezifische Beispiele des Alkylenglykols mit 5 bis 10 Kohlenstoffatomen, das in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, sind 1,5-Pentandiol, 1,6-Hexandiol, 3- Methyl-1,5-pentandiol, 2-Methyl-1,5-pentandiol, 1,9-Nonandiol, 1,10-Decandiol, 1,4- Cyclohexandimethanol, 1,3-Cyclohexandimethanol und 1,2-Cyclohexandimethanol. Besonders bevorzugte Beispiele hinsichtlich der physikalischen Eigenschaften des aufgetragenen Überzugs sind 1,6-Hexandiol und 1,5-Pentandiol.
- Spezifische Beispiele des alicyclischen Glykols, das im erfindungsgemäßen Harz verwendet wird, sind 1,4-Cyclohexandimethanol, 1,3-Cyclohexandimethanol, 1,2- Cyclohexandimethanol und hydriertes Bisphenol A. Ein besonders bevorzugtes Glykol ist hinsichtlich der physikalischen Eigenschaften des aufgetragenen Überzugs 1,4-Cyclohexandimethanol. Gelegentlich können mehrwertige Polyole wie Trimethylolethan, Trimethylolpropan, Glykrol bzw. Glykol und Pentaerythrit damit zusammen verwendet werden, vorausgesetzt, daß sie das Ziel der Erfindung nicht beeinträchtigen.
- Weiter können Dicarbonsäure- oder Glykol-enthaltende Sulfonsäuremetallsulfonate, wie Metallsalze der 5-Sulfoisophthalsäure, 4-Sulfonaphthalin-2,7-dicarbonsäure und 5-(4-Sulfophenoxy)isophthalsäure, oder Metallsalze von 2-Sulfo-1,4-butandiol und 2,5-Dimethyl-3-sulfo-2,5-hexandiol in einer Menge von nicht mehr als 5 Mol-% der gesamten Säure- oder Glykolkomponenten verwendet werden.
- Es ist bevorzugt, daß der Säurewert des in der vorliegenden Erfindung verwendeten Polyesterharzes (A) 20 bis 350 Äquivalente/10&sup6; g oder mehr bevorzugt 50 bis 250 Äquivalente/10&sup6; g hinsichtlich der Härtbarkeit und physikalischen Eigenschaften des Überzugs beträgt. Als Ergebnis eines derartigen Säurewerts ist die Härtbarkeit verbessert und die Härte, die Abriebbeständigkeit und die Beschmutzungsbeständigkeit sind weiter verbessert. Es ist nicht erwünscht, daß der Säurewert mehr als 350 Äquivalente/10&sup6; g beträgt, da dies eine Verminderung der Verarbeitbarkeit ergibt.
- Ein bevorzugtes Verfahren, um den Säurewert des Polyesters zu ergeben, ist, daß, nachdem das Polyesterharz polymerisiert ist, Trimelitsäureanhydrid, Pyromelitsäureanhydrid, Bernsteinsäureanhydrid, 1,8-Napthalinsäureanhydrid, 1,2- Cyclohexandicarbonsäureanhydrid usw. einer Nachaddition bei gewöhnlichem Druck unterworfen werden, um den Säurewert zu ergeben.
- Das in der vorliegenden Erfindung verwendete Polyesterharz (A) weist ein Glasübergangspunkt von 10 bis 80ºC oder vorzugsweise 15 bis 60ºC auf. Wenn der Glasübergangspunkt unter 10ºC liegt, ist es nicht möglich, eine ausreichende Härte, Abriebfestigkeit, Beschmutzungsbeständigkeit und Ziehverarbeitbarkeit zu ergeben, während, wenn er über 80ºC liegt, die Verarbeitbarkeit und die Schlagfestigkeit vermindert sind.
- Im in der vorliegenden Erfindung verwendeten Polyesterharz (A) beträgt die reduzierte Viskosität nicht weniger als 0,2 dl/g oder vorzugsweise nicht weniger als 0,3 dl/g oder mehr bevorzugt nicht weniger als 0,4 dl/g. Wenn die reduzierte Viskosität weniger als 0,2 dllg beträgt, ist es nicht möglich, eine ausreichende Verarbeitbarkeit, Ziehverarbeitbarkeit, Härte und Schlagfestigkeit zu ergeben.
- Im in der vorliegenden Erfindung verwendeten Polyesterharz (A) beträgt die spezifische Schwerkraft 1,21 bis 1,30 oder vorzugsweise 1,22 bis 1,28. Wenn die spezifische Schwerkraft weniger als 1,21 beträgt, resultiert kein gutes Gleichgewicht zwischen guter Härte und Ziehverarbeitbarkeit als auch Verarbeitbarkeit, und außerdem ist die Beschmutzungsbeständigkeit auch schlecht. Wenn die spezifische Schwerkraft mehr als 1,30 beträgt, ist es nicht möglich, eine gute Löslichkeit in Lösungsmitteln zu erreichen.
- Im in der vorliegenden Erfindung verwendeten Polyesterharz (A) beträgt das bevorzugte zahlengemittelte Molekulargewicht nicht weniger als 8.000. Hinsichtlich des Hydroxylwerts beträgt dieser vorzugsweise 30 bis 500 Äquivalente/10&sup6; g oder mehr bevorzugt 30 bis 250 Äquivalente/10&sup6; g. Wenn der Hydroxylwert mehr als 500 Äquivalente/10&sup6; g beträgt, ist die Verarbeitbarkeit und die Schlagfestigkeit um so geringer, je höher dieser Wert ist. Wenn der Hydroxylwert weniger als 30 Äquivalente/10&sup6; g beträgt, ist die Reaktion mit einem Härtemittel schlecht, wodurch die Härte und die Beschmutzungsbeständigkeit vermindert sind.
- Die Überzugsharzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung wird durch Kompoundieren des Polyesterharzes (A) mit einem Härtemittel (B), das mit (A) reagiert, verwendet. In diesem Fall beträgt das Kompoundierungsverhältnis des Polyesterharzes (A) zum Härtemittel (B), ausgedrückt als (A)/(B), bezogen auf das Gewicht, 9515 bis 60/40. Vorzugsweise beträgt das Verhältnis von (A)/(B) 90/10 bis 70/30. Wenn die Menge von (A), ausgedrückt als besagtes Verhältnis, mehr als 9515 beträgt, sind die Härte des Überzugs, die Beschmutzungsbeständigkeit, die Blocking-Beständigkeit und die Druckstellenbeständigkeit vermindert, während, wenn sie weniger als 60/40 beträgt, die Verarbeitbarkeit und die Schlagfestigkeit geringer sind, was nicht bevorzugt ist.
- Beispiele des Härtemittels (B), das mit dem Polyesterharz (A) reagiert, sind Alkylveretherte Aminoformaldehydharze, Epoxyharze und lsocyanatverbindungen.
- Ein Alkyl-verethertes Aminoformaldehydharz ist ein Kondensationsprodukt aus Formaldehyd oder Paraformaldehyd (der zuvor mit einem Alkohol mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, wie Methanol, Ethanol, n-Propanol, Isopropanol und n-Butanol, Alkyl-verethert wird) mit Harnstoff, N,N-Ethylenhamstoff, Dicyandiamid, Aminotriazin usw. und ist beispielsweise methoxylierter Methylol-N; N-ethylenharnstoff, methoxyliertes Methyloldicyandiamid, methoxyliertes Methylolbenzoguanamin, butoxyliertes Methylolbenzoguanamin, methoxyliertes Methylolmelamin, butoxyliertes Methylolmelamin, gemischt methoxyliertes/butoxyliertes Methylolmelamin und butoxyliertes Methylolbenzoguanamin. Hinsichtlich der Verarbeitbarkeit und der Beständigkeit gegenüber dem Verschmutzen ist es insbesondere bevorzugt, methoxyliertes Methylolmelamin oder gemischt methoxyliertes/butoxyliertes Methylolmelamin zusammen mit butoxyliertem Methylolmelamin zu verwenden.
- Beispiele von Epoxyverbindungen sind Diglycidylether von Bisphenol A und Oligomere davon, Diglycidylether von hydriertem Bisphenol A und Oligomere davon, Diglycidylorthophthalat, Diglycidyüsophthalat, Diglycidyltherephthalat, Diglycidyl-phydroxybenzoat, Diglycidyltetrahydrophthalat, Diglycidylhexahydrophthalat, Diglycidylsuccinat, Diglycidyladipat, Diglycidylsebacat, Ethylenglykoldiglycidylehter, Propylenglykolether, 1,4-Butandioldiglycidylether, 1,6-Hexandioldiglycidylether und Polyalkylenglykoldiglycidylether, Triglycidyltrimelitat, Triglycidylisocyanurat, 1,4- Triglycidyloxybenzol, Diglycidylpropylenharnstoff, Glycerintriglycidylether, Trimethylolethantriglycidylether, Trimethylolpropantriclycidylether, Pentaerythrittetraglycidyl eines Glycerin-Alkylenoxid-Adukts.
- Die Isocyanatverbindung schließt aromatische und aliphathische Diisocyanate und Polyisocyanate mit 3 oder mehr Wertigkeiten ein. Sie können entweder nieder- oder hochmolekulare Verbindungen sein. Beispiele sind Tetramethylendiisocyanat, Hexamethylendiisocyanat, Toluoldiisocyanat, Diphenylmethandiisocyanat, hydriertes Diphenylmethandiisocyanat, Xylylendiisocyanat, hydriertes Xylylendiisocyanat, Isophorondiisocyanat oder Trimere dieser lsocyanatverbindungen und Verbindungen mit einer endständigen Isocyanatgruppe, die durch Umsetzung einer Überschußmenge dieser lsocyanatverbindungen mit niedermolekularen Verbindungen mit aktivem Wasserstoff, wie Ethylenglykol, Propylenglykol, Trimehtylolpropan, Glycerin, Sorbit, Ethylendiamin, Monoethanolamin, Diethanolamin und Triethanolamin, oder mit hochmolekularen Verbindungen mit aktivem Wasserstoff, wie Polyesterpolyole, Polyetherpolyole und Polyamide, hergestellt werden.
- Die lscyanatverbindung kann blockiert sein. Beispiele eines Mittels zur Blockierung des Isocyanats sind Phenole wie Phenol, Thiophenol, Mehtylthiophenol, Ethylthiophenol, Kresol, Xylenol, Resorcinol, Nitrophenol und Chlorphenol, Oxime wie Acetoxim, Methyolethylketoxim und Cyclohexanonoxim, Alkohole wie Methanol, Ethanol, Propanol und Butanol, Halogensubstituierte Alkohole wie Ethylenchlorhydrin und 1,3-Dichlor-2-propanol, tertiäre Alkohole wie tert-Butanol und tert-Pentanol, Lactame wie epsilon-Caprolactam, delta-Valerolactam, gamma- Butyrolactam und beta-Propiolactam, aromatische Amine und Imide, aktive Methylenverbindungen wie Acetylaceton, Acetoacetate und Ethylmalonat, Mercaptane, Imine, Harnstoffe, Diarylverbindungen und Natriumbisulfit. Blockierte Isocyanate können durch Unterwerfen der vorstehend angegebenen Isocyanatverbindungen und eines Blockierungsmittels dafür einer Additionsreaktion durch ein geeignetes Verfahren, das im Fachgebiet bekannt ist, hergestellt werden.
- Diese Vernetzungsmittel können zusammen mit bekannten Härtemitteln oder Beschleunigern, die typenabhängig ausgewählt werden, verwendet werden.
- Es resultiert eine ausreichende Wirkung, selbst wenn die erfindungsgemäße Anstrichzusammensetzung per se auf ein Metallblech, gefolgt vom Backen, aufgetragen wird, falls aber ein Bedarf, beispielsweise nach einer Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit, besteht, kann auch ein Epoxyharz, ein Polyesterharz, ein Urethanharz usw. Primärüberzugsmittel verwendet werden.
- Die Backtemperatur der erfindungsgemäßen Anstrichzusammensetzung kann in Abhängigkeit von der Größe und der Dicke des Stahlblechs, der Befähigung des Backtigels, der Härtungseigenschaft des Anstrichs usw. frei ausgewählt werden. Bei der Herstellung der Anstrichzusammensetzungen werden Mischgeräte wie Walzenmühlen, Kugelmühlen und Mischer verwendet. Es können die Walzenbeschichtung, Walzenbeschichter, Sprühbeschichtung, elektrostatische Beschichtung usw. in geeigneter Weise zur Durchführung einer Beschichtung ausgewählt werden.
- In Abhängigkeit vom Gegenstand und der Verwendung können Additive, einschließlich Pigmente wie Titandioxid, Ruß, organische Farbpigmente und anorganische Farbpigmente, Farben, körperliche Pigmente, wie Aluminiumspäne, Siliciumdioxid, Talg und Bariumsulfat, Glasfasern, koloidales Siliciumdioxid, Wachs usw. zur erfindungsgemäßen Anstrichzusammensetzung hinzugefügt werden.
- Die vorliegende Erfindung wird nachstehend weiter durch die folgenden Beispiele erläutert. In den Beispielen bedeutet der Ausdruck "Teil(e)" denjenigen/diejenige, der bzw. die auf das Gewicht bezogen ist/sind. Im übrigen wurde jede der Messungen durch die folgenden Verfahren durchgeführt.
- Das Polyesterharz (0,10 g) wurde in 25 ml eines Lösungsmittelgemischs aus Phenol und Tetrachlorethan (6 : 4, bezogen auf das Gewicht) gelöst und die Messung wurde bei 30ºC durchgeführt.
- Die Messung wurde mit Hilfe eines Gelpermeationschromatographen (GPC) unter Verwendung einer Standardprobe aus Polystyrol als Standard durchgeführt. Tetrahydrofuran wurde als Lösungsmittel verwendet.
- Die Messung wurde unter Verwendung eines Differential-Scanning-Kalorimeters (DSC) bei einer Temperaturerhöhungsgeschwindigkeit von 20ºC pro Minute durchgeführt. Die Probe (5 ml) wurde in einen Behälter aus Aluminium gegeben und, nachdem sie gefaltet bzw. gequetscht wurde, verwendet.
- Eine Probe (0,2 g) wurde genau abgewogen und in 20 ml Chloroform gelöst. Dann wurde die Messung durch Titrieren mit einer ethanolischen 0,01 N Kaliumhydroxidlösung durchgeführt. Phenolphthalein wurde als Indikator verwendet.
- Ein 500 ml Messzylinder, in den eine wässerige Lösung (etwa 20%) von Calciumchlorid eingefüllt wurde, wurde auf 30 ± 0,05ºC eingestellt, eine Probe (Polyesterharz) ohne Öl und Schaum wurde darin eingefüllt und die spezifische Schwerkraft der Calciumchloridlösung wurde derart eingestellt, daß sich die Probe in der Mitte des Messzylinders befand. Die spezifische Schwerkraft der Calciumchloridlösung zu diesem Zeitpunkt wurde mit einem Hydrometer gemessen und als die spezifische Schwerkraft der Probe definiert.
- Es wurde das 60º-Reflexionsvermögen der beschichteten Oberfläche eines Stahlblech gemessen.
- Die Messung wurde gemäß JIS K-5400 unter Verwendung eines Hochqualitätsstifts (wie in JIS S-6006 bestimmt) auf einer beschichteten Oberfläche eines Stahlbogens durchgeführt und die Bewertung wurde durch Überprüfung des Zustands von Kratzern durchgeführt.
- Es wurden Linien mit einem roten Filzstift auf die beschichtete Oberfläche eines Stahlblechs aufgetragen, das Blech wurde für zwei Stunden stehen gelassen, die Linien wurden mit Ethanol weggewischt und die Markierungen, falls vorhanden, wurden nach dem Wegwischen überprüft und in ein fünfstufiges System eingeordnet, in welchem 5 bedeutet, daß keine Markierung festgestellt wurde, während 1 bedeutet, daß alle Markierungen deutlich geblieben waren.
- Die Dichtung von Kühlschranktüren wurde auf der beschichteten Oberfläche eines Stahlbogens mit Hilfe eines Magneten angehaftet, bei 70ºC für 96 Stunden stehen gelassen, von der Oberfläche entfernt, dann wurde die beschichtete Oberfläche mit einem alten Tuch abgewischt und die Markierungen wurden, falls vorhanden, nach dem Wischen überprüft und in ein fünfstufiges System eingeordnet, in welchem 5 bedeutet, daß keine Markierung festgestellt wurde, 4 bedeutet, daß schwache Markierungen festgestellt wurde, 3 bedeutet, daß einige Markierungen festgestellt wurden und 1 bedeutet, daß alle Markierungen deutlich geblieben waren.
- Das beschichtete Stahlblech wurde um 180º heruntergebogen und Brüche im Biegebereich wurden unter einer kleinen, zehnfach vergrößernden Lupe beobachtet und bewertet. Die Bewertung "3T" bedeutet den Fall, bei dem sich drei Bleche mit der gleichen Dicke wie diejenige der gebogenen Platte im Biegebereich übereinander geschichtet hatten, während die Bewertung "OT" den Fall bedeutet, bei dem das Biegen um 180º ohne Übereinanderschichten des Blechs durchgeführt wurde.
- Es wurde Wachs auf die beschichtete Oberfläche eines Stahlblechs aufgetragen und das Blechs zu einer Vierkantdose (60 mm Seitenlänge und 45 mm Tiefe) unter Verwendung einer Preßmaschine geformt. Der Glanz der Seite der Dose wurde mit demjenigen der Unterseite der Dose mit Hilfe des nackten Auges verglichen und bewertet.
- 5: Fast keine Veränderung des Glanzes; 4: geringe Verminderung des Glanzes; 3: Verminderung des Glanzes; 1: deutliche Verminderung des Glanzes mit teilweisem Abblättern.
- Die Bewertung wurde durch Behandeln des überzogenen Stahlblechs mit einem Schlagfestigkeitstestgerät vom Du-Pont-Typ unter den Bedingungen von einer Höhe von 40 cm und einer Belastung von 500 g durchgeführt.
- 5: Kein Riß; 4: leichtes Weißwerden aufgrund von Rissen; 3: Risse erzeugt; 1: deutliche Risse erzeugt.
- Zwei überzogene Stahlbleche, wobei sich die überzogene Seite eines Blechs und die Rückseite eines anderen gegenüberlagen, wurden mit einer Heizpresse bei 60ºC und 5 kg/cm² für eine Stunde erhitzt, dann auf Umgebungstemperatur zurückgebracht, sanft auseinander gezogen und die Bewertung wurde durchgeführt. 5: Keine Markierung beobachtet; 4: schwache Markierungen beobachtet; 3:
- Markierungen beobachtet; 2: deutliche Markierungen beobachtet; 1:
- Auseinanderziehen unmöglich.
- Die beschichtete Oberfläche eines Stahlblechs wurde stark mit einem Nagel gekratzt und die Erzeugung von Kratzern wurde mit dem nackten Auge bewertet.
- 5: Kein Kratzer; 4: schwache Kratzer beobachtet; 3: Kratzer beobachtet; 1: deutliche Kratzer beobachtet.
- Es wurden Dimethylterephthalsäure (388 Teile), 388 Teile Dimethylisophthalsäure, 714 Teile 2-Methyl-1,3-propandiol, 104 Teile 1,6-Hexandiol und 0,41 Teile Tetrabutyltitanat in einen mit einem Rührer einem Kühler und einem Thermometer ausgerüsteten Reaktionsbehälter eingefüllt, und es wurde eine Transesterifizierung durch Erhöhung der Temperatur von 160ºC auf 230ºC während vier Stunden durchgeführt. Dann wurde der Druck des Systems schrittweise auf 5 mmHg über 20 Minuten vermindert. Danach wurde eine Polykondensation bei nicht mehr als 0,3 mmHg und bei 260ºC für 40 Minuten durchgeführt. Der resultierende copolymerisierte Polyester (A) wurde einer Analyse mit Hilfe von NMR usw. unterworfen, und es wurde festgestellt, daß er Säurekomponenten, bestehend aus Terephthalsäure und Isophthalsäure in einem molaren Verhältnis von 50 : 50, und Glykolkomponenten, bestehend aus 2-Methyl-1,3-propandiol und 1,6-Hexandiol in einem molaren Verhältnis von 85 : 15, umfaßte. Seine reduzierte Viskosität betrug 0,45 dl/g, die Glasübergangstemperatur betrug 40ºC, der Säurewert betrug 13 Äquivalente/10&sup6; g, die spezifische Schwerkraft betrug 1,24, das zahlengemittelte Molekulargewicht betrug 11.000 und der Hydroxylwert betrug 151 Äquivalente/10&sup6; g. Das Ergebnis ist in Tabelle 1 angegeben.
- Die Polyesterharze (B) bis (N) mit den in den Tabellen 1 bis 3 gezeigten Zusammensetzungen wurden gemäß dem Verfahren des vorstehenden Synthesebeispiels synthetisiert. Der Polyester (O) wurde durch eine Dehydratationskondensation in einem Stickstoffstrom unter gewöhnlichem Druck synthetisiert. (G) bis (O) sind Vergleichspolyester.
- Zu einer Lösung von 100 Feststoffteilen des Polyesterharzes (A) wurden 125 Teile Titandioxid, 12,5 Feststoffteile methyliertes Melamin (Handelsname: Sumimal M40S, hergestellt von Sumitomo Chemical Co., Ltd.), 12,5 Feststoffteile butyliertes Melamin (Handelsname: Super Beckamine J-820, hergestellt von Dainippon Ink & Chemical, Inc.), 2,5 Teile einer 10%-Lösung von p-Toluolsulfonsäure in Benzylalkohol und 0,5 Teile Polyflow S (hergestellt von Kyoeisha Chemical Co., Ltd.) gegeben und das Gemisch wurde für fünf Stunden durch einen Hochgeschwindigkeitsschüttler vom Glaskügelchen-Typ dispergiert, um eine Überzugszusammensetzung zu ergeben.
- Die Überzugszusammensetzung wurde auf ein mit Zink überzogenes Eisenblech (Dicke: 0,5 mm, mit einem Primäranstrich vom Polyestertyp vorbeschichtet) aufgetragen, um eine Überzugsdicke von 18 um zu erzeugen, und dann bei 230ºC für eine Minute gebacken. Der resultierende Überzug zeigte eine gute Verarbeitbarkeit und Härte, und außerdem zeigte er eine hervorragende Ziehverarbeitbarkeit und Beschmutzungsbeständigkeit. Das Testergebnis ist in der Tabelle 4 angegeben.
- Zu einer Lösung von 100 Feststoffieilen des Polyesterharzes (A) wurden 10 Teile Ruß, 20 Feststoffteile M40S (bereits angegeben), 15 Feststoffteile J-820 (bereits angegeben), 10 Teile einer 10%-Lösung von p-Toluolsulfonsäure in Benzylalkohol, 0,5 Teile Polyfluor-S (bereits angegeben) und 0,5 Teile eines Dispersionsmittels gegeben und das Gemisch wurde für fünf Stunden in einem Hochgeschwindigkeitsschüttler vom Glaskügelchen-Typ dispergiert, um eine Überzugszusammensetzung zu ergeben.
- Diese Überzugszusammensetzung wurde auf ein mit Zink überzogenes Eisenblech (Dicke: 0,5 mm, mit einem Primäranstrich vom Polyestertyp vorbeschichtet) in einer Überzugsdicke von 18 um aufgetragen und bei 230ºC für eine Minute gebacken. Der resultierende Überzug zeigte einen hervorragenden Glanz und zeigte eine gute Verarbeitbarkeit, Härte und Abriebfestigkeit. Er wies auch eine sehr gute Blocking- Beständigkeit und Schlagfestigkeit auf. Wenn er für ein Jahr den Bedingungen im Freien ausgesetzt wurde, blieb er immer noch glänzend, wobei die Erhaltungsrate nicht weniger als 90% betrug. Das Testergebnis ist in der Tabelle 4 eingegeben. Die Überzugszusammensetzungen der Beispiele 2 bis 13 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 18 mit den in den Tabellen 4 bis 10 gezeigten Zusammensetzungen wurden in ähnlicher Weise hergestellt, aufgetragen und gebacken. Die Testergebnisse der resultierenden überzogenen Stahlbleche sind in den Tabellen 4 bis 10 angegeben, wobei die Formulierungsverhältnisse der Zusammensetzungen auf Feststoffbasis angegeben sind. Tabelle 1 Polyesterharze Tabelle 2 Polyesterharze zum Vergleich
- *: Stabilität des Lackes war schlecht Tabelle 3 Polyesterharze zum Vergleich
- **: Unter gewöhnlichem Druck durchgeführt. Daher wurde die Dehydratation und die Polymerisation unter gewöhnlichem Druck durchgeführt, bis der Säurewert 232 Äquivalente/10&sup6; g (13 mg KOH/g) betrug. Tabelle 4 Beispiele
- (1) Sumimal M40S (Methoxymethylol-modifiziertes Melaminprodukt, hergestellt von Sumitomo Chemical)
- (2) Super Beckamine J-820 (Butoxymethylol-modifiziertes Melamin, hergestellt von Dainippon Ink & Chemicals)
- (3) IPDI B1530 (hergestellt von Daicel Huls) Tabelle 5 Beispiele
- (1) Sumimal M40S (Methoxymethylol-modifiziertes Melaminprodukt, hergestellt von Sumitomo Chemical)
- (2) Super Beckamine J-820 (Butoxymethylol-modifiziertes Melamin, hergestellt von Dainippon Ink & Chemicals) Tabelle 6 Beispiele
- (1) Sumimal M40S (Methoxymethylol-modifiziertes Melaminprodukt, hergestellt von Sumitomo Chemical)
- (2) Super Beckamine J-820 (Butoxymethylol-modifiziertes Melamin, hergestellt von Dainippon Ink & Chemicals) Tabelle 7 Vergleichsbeispiele
- (1) Sumimal M40S (Methoxymethylol-modifiziertes Melaminprodukt, hergestellt von Sumitomo Chemical)
- (2) Super Beckamine J-820 (Butoxymethylol-modifiziertes Melamin, hergestellt von Dainippon Ink & Chemicals)
- (*): Es wurde eine Veschlechterung der Verarbeitbarkeit mit der Zeit festgestellt. Die Verarbeitbarkeit sofort nach dem Beschichten war 3T, wenn jedoch das beschichtete Blech bei Raumtemperatur für drei Monate stehengelassen wurde, erfolgte eine Verschlechterung bis hinunter zu 6T. Tabelle 8 Vergleichsbeispiele
- (1) Sumimal M40S (Methoxymethylol-modifiziertes Melaminprodukt, hergestellt von Sumitomo Chemical)
- (2) Super Beckamine J-820 (Butoxymethylol-modifiziertes Melamin, hergestellt von Dainippon Ink & Chemicals) Tabelle 9 Vergleichsbeispiele
- (1) Sumimal M40S (Methoxymethylol-modifiziertes Melaminprodukt, hergestellt von Sumitomo Chemical)
- (2) Super Beckamine J-820 (Butoxymethylol-modifiziertes Melamin, hergestellt von Dainippon Ink & Chemicals)
- (*): Es wurde eine Veschlechterung der Verarbeitbarkeit mit der Zeit festgestellt. Die Verarbeitbarkeit sofort nach dem Beschichten war 3T, wenn jedoch das beschichtete Blech bei Raumtemperatur für drei Monate stehengelassen wurde, erfolgte eine Verschlechterung bis hinunter zu 6T. Tabelle 10 Vergleichsbeispiele
- (1) Sumimal M40S (Methoxymethylol-modifiziertes Melaminprodukt, hergestellt von Sumitomo Chemical)
- (2) Super Beckamine J-820 (Butoxymethylol-modifiziertes Melamin, hergestellt von Dainippon Ink & Chemicals)
- Bei der erfindungsgemäßen Überzugszusammensetzung können sowohl die Härte- als auch die Verarbeitbarkeit/Beschmutzungsbeständigkeit auf einem hohen Niveau gehalten werden. Darüber hinaus ist es eine überraschende Tatsache, daß die Zusammensetzung eine hervorragende Ziehverarbeitbarkeit aufweist, was im Fachgebiet bisher nicht erhältlich war, und selbst im klaren Zustand oder bei geringen Pigmentkonzentrationen, ist die Erscheinung des Überzugs hervorragend und es sind sämtlich eine gute Verarbeitbarkeit, Härte, Abriebfestigkeit, Schlagfestigkeit, Beschmutzungsbeständigkeit und Blocking-Beständigkeit erhältlich. Daher ist die Zusammensetzung dazu befähigt, dem Bedarf nach einer hohen Qualität im Gebiet der elektrischen Heimanwendungen, einschließlich der Verwendung im Freien, und der Dosen für Nahrungsmittel und Getränke zu entsprechen. Außerdem kann das in der vorliegenden Erfindung verwendete Polyesterharz nicht nur als Anstrichzusammensetzung sondern auch, mit oder ohne bekannten Härtemitteln, als Haftmittel für verschiedene Materialien wie Plastikfolien (z. B. Polyethylenterephthalatfolie) und Metallbleche (z. B. Eisen- und Zinnblech) und als Bindemittel für verschiedene Pigmente verwendet werden.
Claims (12)
1. Überzugsharzzusammensetzung, dadurch gekennzeichnet, dass in der
Zusammensetzung ein Polyesterharz (A) mit einem Glasübergangspunkt von 10
bis 80ºC, einer reduzierten Viskosität von nicht weniger als 0,2 dl/g, einer
spezifischen Schwerkraft von 1,21 bis 1,30 und einem zahlengemittelten
Molekulargewicht von nicht weniger als 8000 g/mol, das Säurekomponenten, die 10
bis 70 mol-% Terephthalsäure umfassen, wobei die Gesamtmenge an
Terephthalsäure und anderen aromatischen Dicarbonsäuren 80 bis
100 mol-% beträgt und die Menge anderer Dicarbonsäuren 0 bis 20 mol-%
beträgt, und Glykolkomponenten aufweist, die 25 bis 100 mol-%
2-Methyl-1,3-propandioi und/oder 1,3-Propandiol und 0 bis 75 mol-%
Alkylenglykol mit 5 bis 10 Kohlenstoffatomen und/oder alicyclische Glykole umfassen,
wobei die Gesamtmenge der Glykole nicht weniger als 50 mol-% beträgt, mit
einem Härtemittel (B) kompoundiert wird, das befähigt ist, mit dem
Polyesterharz (A) in einem Verhältnis von (A)/(B) = 95/5 bis 60/40, bezogen auf das
Gewicht, zu reagieren.
2. Überzugsharzzusammensetzung nach Anspruch 1, in welcher die Menge an
Terephthalsäure in den Säurekomponenten des Polyesterharzes (A) 20 bis
60 mol-% und die Gesamtmenge an Terephthalsäure und anderen
aromatischen Dicarbonsäuren 90 bis 100 mol-% beträgt.
3. Überzugsharzzusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, in welcher der
Säurewert des Polyesterharzes (A) 20 bis 350 Äquivalente/10&sup6; g beträgt.
4. Überzugsharzzusammensetzung nach Anspruch 3, in welcher der
Glasübergangspunkt des Polyesterharzes (A) 15 bis 60ºC beträgt.
5. Überzugsharzzusammensetzung nach Anspruch 3 oder 4, in welcher die
reduzierte Viskosität des Polyesterharzes (A) nicht kleiner als 0,3 dl/g ist.
6. Überzugsharzzusammensetzung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, in
welcher die spezifische Schwerkraft des Polyesterharzes (A) 1,22 bis 1,28
beträgt.
7. Überzugsharzzusammensetzung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, in
welcher das Polyesterharz (A) mit einem Säureanhydrid nachversetzt wird.
8. Überzugsharzzusammensetzung nach Anspruch 7, in welcher der Säurewert
und der Hydroxylwert des Polyesterharzes (A) 50 bis 250 bzw. 30 bis 250
Äquivalente 10&sup6; betragen.
9. Überzugsharzzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, in
welcher die Gesamtmenge an 2-Methyl-1,3-Propandiol und Glykolen mit 5 bis 10
Kohlenstoffatomen, die Alkylreste in der Seitenkette aufweisen, in den
Glykolkomponenten des Polyesterharzes (A) 50 bis 100 mol-% beträgt.
10. Überzugsharzzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, in
welcher die Menge an Alkylenglykol mit 5 bis 10 Kohlenstoffatomen und/oder
alicyclischem Glykol in den Glykolkomponenten des Polyesterharzes (A) 10
bis 50 mol-% beträgt.
11. Überzugsharzzusammensetzung nach Anspruch 10, in welcher das
Alkylenglykol mit 5 bis 10 Kohlenstoffatomen 1,5-Pentandiol und/oder 1,6-
Hexandiol ist.
12. Überzugsharzzusammensetzung nach Anspruch 10, in welcher das
alicyclische Glykol 1,4-Cyclohexandimethanol ist.
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