DE915846C

DE915846C - Verfahren zur Herstellung von Bindemitteln fuer luft- und ofentrocknende Lacke

Info

Publication number: DE915846C
Application number: DES9688D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Rolf Von Have; Dr Phil Willi Mertens; Dr-Ing Habil Theodor Rummel
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1942-08-30
Filing date: 1942-08-30
Publication date: 1954-07-29

Description

Verfahren zur Herstellung von Bindemitteln für luft- und ofentrocknende Lacke Man hat bereits vorgeschlagen, für Einbrennlacke, insbesondere Drahtemaillelacke, als Bindemittel solche ungesättigten trocknenden öle zu ver-«-enden, die aus nicht trocknenden Kohlenwasserstoffölen durch weitgehende Behandlung mit stillen elektrischen Entladungen im Vakuum gewonnen werden. Die Kohlenwasserstofföle erhalten dadurch einen hohen Grad der Ungesättigtheit und eine für ihre Verwendung als Einbrennlacke oder als Lackkomponente erwünschte Umwandlung. Für dieses Verfahren geeignete Öle sind z. B. einzelne Destillations- oder Raffinationsprodukte aus Erdöl, wie Paraffinum liquidum, sowie auf synthetischem Wege, z. B. durch Kohlehydrierung, gewonnene Kohlenwasserstofföle. Es hat sich nun ergeben, daß man damit nicht nur Grundstoffe für Einbrennlacke mit sehr guten lacktechnischen Eigenschaften, sondern überhaupt ausgezeichnete Grundstoffe für luft- und ofentrocknende Lacke erhalten kann, wenn man erfindungsgemäß die Kohlenwasserstofföle nicht nur für sich allein, sondern im Gemisch mit anderen Komponenten stillen elektrischen Entladungen unterwirft. Hierbei lassen sich als Mischungsbestandteile verschiedene Stoffe verwenden, durch deren Zugabe die Endprodukte wesentlich verbessert und die aufzuwendenden Energiemengen gegenüber früher merklich 'herabgesetzt werden.
Erfindungsgemäß werden die als Bindemittel zu verwendenden trocknenden Öle aus einer binären Grundmischung von nicht trocknenden Kohlenwasserstoffölen und niederpolymeren Diolefinpolymerisaten, z. B. Butadienpolymerisaten, durch Behandlung mit stillen elektrischen Entladungen bis zur Erzielung eines hohen Grades an trocknenden Eigenschaften gewonnen. Die Stoffgemische werden in einem geeigneten Gerät bei einem Druck von etwa 1 bis 15 Torr den stillen elektrischen Entladungen, die mit Hilfe einer Wechselspannung von z. B. 8ooo bis 15 ooo Volt und einer Frequenz von z. B. 300 bis 50o Hz erzeugt werden, ausgesetzt. Für das Verfahren geeignete Kohlenwasserstofföle sind z. B. das bereits erwähnte Paraffinum liquidum, wie auch einfachere Mineralöldestillate, z. B. Spindelöle und Maschinenöle, sowie synthetische Kohlenwasserstofföle. Als niederpolymeres Diolefinpolymerisat eignet sich z. B. ein Butadien-Methylvinylketon-Copolymerisat.
In diesen binären Mischungen können, wie weiter gefunden wurde, die Kohlenwasserstofföle teilweise oder auch ganz durch neutrale Bestandteile aus den Destillationsprodukten der natürlichen Harze, z. @3. Terpentinöl, Pinolin oder Harzöl, ersetzt werden. Auch können die Kohlenwasserstofföle gegen cyclisc'he, ungesättigte Kdhlenwasserstoffe aus dem Leichtöl des Steinkohlenteer öls ausgetauscht werden, z. B. gegen Dicyclopentadien. Eine weitere Verbreiterung der Rohstoffbasis bedeutet es, daß in .den Mischungen an die Stelle der Kohlenwasserstofföle außer den bereits genannten Stoffen auch noch neutrale Bestandteile aus den Destillationsprodukten des Steinkohlenteers, insbesondere die im Mittelöl, Schweröl oder Anthracenöl enthaltenen zwei- oder mehrkernigen aromatischen und 'hydroaromatischen Kohlenwasserstoffe, gegebenenfalls nach teilweiser oder vollständiger Hydrierung, treten können, wie z. B. Acenaphthen, Phenanthren, Diphenylenoxyd oder Tetrahydronaphthalin. Schließlich hat es sich als wertvoll erwiesen, wenn die Kohlenwasserstofföle in .den Mischungen teilweise durch mehrfach ungesättigte Ketone, vorzugsweise solche mit konjugierten Doppelbindungen, ersetzt werden können, z. B. durch Polyenketone. Diese Verbindungen kann man in bereits bekannter Weise dadurch gewinnen, daß man ungesättigte Aldehyde, z. B. Crotonaldehyd oder Furfuracrolein, mit Ketonen (z. B. Aceton oder Butanon) in alkalischer Lösung kondensiert, wodurch Verbindungen von der Art des Mono- oder Dicrotonylidenacetons bzw. des 1Zono- oder Difurylhexadienons erhalten werden.
Erfindungsgemäß können auch ,Mischungen aller dieser genannten Körper verwendet werden. Weitere Verbesserungen in Bezug auf trocknende Eigenschaften und erforderlichen Energieaufwand sind dadurch möglich, daß man einen Teil der verwendeten Mischungsbestandteile (z. B. die Kohlenwasserstofföle, .die Destillationsprodukte der natürlichen Harze oder des Steinkohlenteers) für sich allein oder im Gemisch miteinander mit stillen elektrischen Entladungen vorbehandelt. Diese vorbehandelten Anteile kann man zwecks weiterer Verbesserung der Endprodukte einer fraktionierten Vakuumdestillation unterwerfen und dadurch die bei der elektrischen Behandlung wenig oder überhaupt nicht angegriffenen Anteile der Ausgangsprodukte abtrennen, um nur die im Rückstand angereicherten, hochpolymeren Anteile für die endgültigen Mischungen zu verwenden. Die elektrische Behandlung führt stets zu einer beträchtlichen Viskositätszunahme der anfangs meist dünnflüssigen Ausgangsmischung. Die auf die eine oder andere Weise erhaltenen zähflüssigen Erzeugnisse werden für .die praktische Verwendung als Bindemittel mit den üblichen Lackverdünnungsmitteln und gegebenenfalls mit Sikkativen versetzt. Sie können natürlich auch mit anderen Lackkomponenten, wie trocknenden und halbtrocknenden Pflanzenölen, synthetischen oder halbsynthetischen Rohstoffen verarbeitet werden.
Zur Erläuterung der Erfindung dienen nachfolgende Beispiele: i. 15 Teile niederpolymeres Butadienpolymerisat, 85 Teile dünnflüssiges Maschinenöl.
Die Mischung wurde mit 3 kWh/kg behandelt (1350o Volt, 375 Hz, 2 Torr). Das zähflüssige Enderzeugnis konnte nach Verdünnung mit Lackbenzin bei Temperaturen zwischen 18o und 300' auf metallischen Unterlagen zu harten Filmen eingebrannt werden.
2. 15 Teile niederpolymeres Butadienpolymerisat, 85 Teile gereinigtes Harzöl (Siedepunkt über 320°). Das Gemisch wurde mit 3,8 kWh/kg behandelt (8ooo Volt, 50o Hz, o,5 Torr). Es resultierte ein zähflüssiges Erzeugnis, das nach Verdünnung mit Lackbenzin einen leicht einbrennbaren Lack mit guten mechanischen Eigenschaften ergab.
3. 45 Teile Tetrahydronaphtbalin, 25 Teile Harzöl, 16 Teile Dicyclopentadien, 13 Teile niederpolymeres Butadienpolymerisat.
Die Mischung wurde mit 4 kWh/kg behandelt (1150o Volt, 375 Hz, 1o Torr). Der fertige Lack besaß gesteigertes Trocknungsvermögen und ergab bei 300° in 3 Minuten bzw. bei 12o° in 11/2 Stunden auf metallischer Unterlage eingebrannt, hochelastische, harte überzüge. Auch Papier und Gewebe ließen sich damit bei 12o° leicht imprägnieren. Die Haftfähigkeit auf glatten Oberflächen, insbesondere auf Glimmer, ist sehr groß. Bei Zimmertemperatur, vornehmlich bei Lichtzutritt, trocknete der Lack in dünner Schicht in einigen Stunden klebfrei auf. Zweckmäßig erfolgt für lufttrocknende Lacke ein Zusatz von Schwermetallnapht'henaten als Trockenstoffe.
4. 55 Teile Tetrahydronaphthalin, 3o Teile Harzöl, 15 Teile niederpolymeres Butadienpolymerisat, Die Mischung wurde mit 1,5 kWh/kg behandelt (8ooo Volt, 50o Hz, 3,5 Torr). Das fertige Erzeugnis 1'äßt sich trotz der verhältnismäßig geringen Energiemengen für verschiedenartige Lackierungen, besonders gut als Drahtemaillelack, einsetzen. Die aus diesem Lack bei z. B. 300° erzeugten 'harten, hochelastischen Filme besitzen eine große Widerstandsfestigkeit gegen chemische Angriffe. 5. 55 Teile Tetrahydronaphthalin, 15 Teile niederpolymeres Butadienpolymerisat, 3o Teile eines vorbehandelten Paraffinum liquidum.
Die Vorbehandlung des letzteren wurde mit stillen elektrischen Entladungen bis zu einer Energieaufnahme von 5 kWh/kg vorgenommen. Zur Fertigstellung der Mischung selbst wurden sodann 2 kWh/kg bei 11 000 Volt, 375 Hz und 5 Torr aufgewendet. Der bei 300° eingebrannte Lackfilm zeigte gute mechanische Eigenschaften.
6. 55 Teile Tetrahydronaphthalin, 15 Teile niederpolymeres Butadienpolymerisat, 3o Teile eines aus Paraffinum liquidum auf nachstehende Weise gewonnenen Zwischenproduktes.
Das Paraffinum liquidum wurde mit 5 kWMcg behandelt und sodann der Vakuumdestillation bei 16 Torr unterworfen, die bis 255° siedenden Anteile abgetrennt und .der verbleibende Destillationsrückstand für die Mischung verwendet. Diese wurde mit 1,3 kWh,fkg behandelt (i i ooo Volt, 375 Hz, 5 Torr). Die lacktechnischen Eigenschaften des erhaltenen Erzeugnisses sind gegenüber dem von Beispiel 5 noch weiter verbessert.
7. 46 Teile Tetrahydronaphthalin, 25 Teile Harzöl, 16 Teile Dicrotonylidenaceton, 13 Teile niederpolymeres Butadienpolymerisat.
Die Mischung wurde mit 3 kWh/kg behandelt (14 500 Volt, 375 Hz, 4,5 Torr). Der fertige Lack zeigte gute Einbrenn- und Trocknungseigenschaften.
Sämtliche vorgenannten Beispiele ergeben 'hochwertige luft- bzw. ofentrocknende Lacke, wobei man mit geringem Energieaufwand auskommt und leicht erhältliche Rohstoffe verwenden' kann. Diese Lacke eignen sich als hochwertige Isolierlacke für Drähte, Spulen, Gewebe und Papiere sowie als Korrosionsschutzlacke.
B. 48 Teile Tetrahydronaphthalin, 2o Teile Dicyclopenta-dien, 12 Teile niederpolymeres, zähflüssiges Butadienpolymerisat, 25 Teile Mineralöl (Maschinenöl von 65 cP bei 20°).
Das Mineralöl wurde mit 5 kWh/kg vorbehandelt (l0 000 Volt, 500 hIz, 5 Torr), mit den übrigen Stoffen gemischt und dann mit 2,5 kWh/kg (io ooo Volt, 5oo Hz, 5 Torr) fertig behandelt. 'Ulan erhält einen Lack, der nach Verdünnung mit üblichen Verdünnungsmitteln, in dünner Schicht aufgetragen, nach einigen Stunden, vornehmlich bei Lichtzutritt, klebefrei auftrocknet.
Die Erfindung ist nicht auf die genannten Beispiele beschränkt. Vielmehr kann die Zusammensetzung .der Lacke in Art und Menge der verschiedenen Bestandteile variiert werden; insbesondere haben sich folgende Mengenverhältnisse für die Grundmischung als zweckmäßig erwiesen: Niederpolymere Diolefinpolymerisate io bis 251/o, Kohlenwasserstofföle 75 bis 900/0.
Eine andere Ausbildung des Verfahrens besteht darin, daß man Gemische von nicht trocknenden Kohlenwasserstoffölen mit Cumaron oder bzw. und Furfurol .der an sich bekannten Behandlung mit stillen elektrischen Entladungen bis zur Erzielung eines hohen Grades an trocknenden Eigenschaften unterwirft, und zwar unter den bereits angegebenen Spannungsfrequenz- und Vakuumverhältnissen. Hierbei kann beispielsweise wie folgt verfahren werden: 9. 8o Teile Paraffinum fiquidum, 2o Teile Cumaron werden gemischt und mit 4,9 kWh/kg behandelt (8ooo Volt, 5oo Hz, 4 Torr).
io. 8o Teile Paraffinum liquidurn, 2o Teile Cumaron werden gemischt und mit 4,9 kWh/kg behandelt (8ooo Volt, 5oo Hz, 9 Torr).
Die nach den Beispielen 9 und io erhaltenen Reaktionsprodukte wurden nach Verdünnung mit Lackbenzin auf sorgfältig gereinigten Metallflächen bei 28o° je 31/f Minuten eingebrannt. Es ergab sich in jedem Fall ein glänzender, dunkelrotbrauner, haftfester und elastischer Überzug, der mit dem Fingernagel nicht zu ritzen war. Die erhaltenen Lacke können in ähnlicher Weise wie die in den Beispielen i bis 7 angegebenen verwendet wenden.
Die nach den Beispielen 9 und io erhaltenen Bindemittel können natürlich auch (mit oder ohne S'fikkativ) im Gemisch mit anderen Lackkomponenten, wie trocknenden ölen und anderen Lackrohstoffen, verarbeitet und mit oder ohne solche Zusätze in ähnlicher Weise wie d'ie nach den Beispielen i bis 7 erhaltenen Lacke verwendet werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung von Bindemitteln für Luft- und ofentrocknende Lacke, dadurch gekennzeichnet, daß* nicht trocknende Kohlenwasserstofföle natürlichen oder synthetischen Ursprungs bzw. neutrale Bestandteile aus den Destillation.sprodukten der natürlichen Harze (vorzugsweise zwei- und mehrkernige aromatische oder hydroaromatische Verbindungen oder Terpene) oder ,deren Gemische, bzw. cyclische ungesättigte Kohlenwasserstoffe aus dem Leichtöl des Steinköhlenteeröls, bzw. neutrale Bestandteile aus den Destnllationsprodukten des Steinkohlenteers, vorzugsweise aus den im Mittelöl, Schweröl oder Anthracenöl des Steinkohlenteers enthaltenen, zwei- oder mehrkernigen aromatischen oder hydroaromatischen Kohlenwasserstoffeh oder deren Gemischen oder eine Mischung einiger oder aller vorgenannten Stoffe im Gemisch mit anderen polymerisierbaren bzw. kondensierbaren Komponenten in an sich bekannter Weise mit stillen elektrischen Entladungen bis zur Erzielung eines hohen Grades an trocknenden Eigenschaften behandelt werden.
2. Verfahren nach Anpruch i, dadurch gekennzeichnet. daß die Kohlenwasserstofföle teilweise durch mehrfach ungesättigte Ketone, vorzugsweise solche mit konjugierten Doppelbindungen, ersetzt werden.
3. Verfahren nach .Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als andere Komponente niederpolymere Diolefinpolymerisate verwend;t «-erden. .
4. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als andere Komponente Cumaron und bzw. oder Furfurol verwendet wird. j. Z'erfa:hren nach einem der vorstehenden Ansprüche; dadurch gekennzeichnet, @daß ein Teil -der verwendeten Mischungskomponenten mit stillen elektrischen Entladungen und gegebenenfalls vor ihrer Mischung und ZVeiter-Mhandlung einer fraktionierten Vakuumdestillation unterworfen wird.