DK168450B1

DK168450B1 - Vandige elektrodyppelakker samt fremgangsmåde til fremstilling af overtræk under anvendelse heraf

Info

Publication number: DK168450B1
Application number: DK333287A
Authority: DK
Inventors: Wolfgang Batzill; Ulrich Heilmann; Hans Joachim Streitberger; Harald Guder; Fritz Beck
Original assignee: Basf Lacke & Farben
Priority date: 1985-10-31
Filing date: 1987-06-29
Publication date: 1994-03-28
Also published as: DK333287D0; ES2000912A6; EP0409821A1; EP0409821B1; US4988420A; US4882090A; ATE70570T1; DE3683057D1; DK333287A; WO1987002717A1; DE3538792C1

Description

DK 168450 B1

Opfindelsen angår vandige elektrodyppelakker, der er katodisk udskillelige og indeholder kationiske amin-modificerede epoxyharpikser samt er pigmenteret med elektrisk ledende sod, og som efter udskillelse og tværsbinding giver elektroforetisk overtrækbare laklag.

Den katodiske elektrodyppelakering er en meget hyppig anvendt lakeringsmetode, ved hvilken vandfortyn-delige, syntetiske harpikser bærende katodiske grupper, påføres på elektrisk ledende legemer.

1 o Kationiske aminmodificerede epoxyharpikser egner sig særlig godt som bindemiddel til vandige, katodisk udskillelige elektrodyppelakker.

Ved den normale elektrodyppelakering udskilles et elektrisk isolerende, ikke mere elektroforetisk over-15 trækbart overtræk.

For ud over ved grunding også at kunne anvende den teknisk meget fordelagtige katodiske elektrodyppe-lakeringsmetode ved fremstilling af flerlagsovertræk har man forsøgt at opnå elektroforetisk overtrækbare elek-20 trodyppelakslag ved udskillelse fra med ledende sod pigmenterede, vandige elektrodyppelakker (GB 2129807).

Ifølge GB 2129807 sættes 8-50 vægt% findelt kulstof - f.eks. grafit eller sod med en olieabsorption på 45-115 ml/100 g og en partikeldiameter på 15-85 μπι - til 25 en kationisk udskillelig vandig dyppelak, der som bindemiddel indeholder en kationisk syntetisk harpiks.

Anvendelsen af sod i elektrodyppelakker fører imidlertid til forstyrrelser i de udskilte lags overflader (ruhed, porer og huller), hvilke forstyrrelser ned-30 sætter korrosionsbeskyttelsen og påvirker udseendet samt de fysisk-kemiske egenskaber af det elektroforetisk påførte andet lag i negativ retning.

DK 168450 B1 2

De ved iblandingen af sodpigmenterne fremkaldte overfladeforstyrrelser aftager med hensyn til deres intensitet og hyppighed ved faldende sodkoncentration.

Et andet punkt, der er meget vigtigt at tage i 5 betragtning ved den tekniske anvendelse af sodpigmenterede elektrodyppelakker, er den sikkerhed, hvormed sodpigmentet kan applikeres. Der foreligger en høj grad af applikationssikkerhed , når der også ved større sodkoncentrationsvariationer kan opnås elektroforetisk over-10 trækbare overtræk med en tolererbar grad af overfladeforstyrrelser .

Formålet med opfindelsen er at tilvejebringe vandige elektrodyppelakker af den i krav l's indledning angivne art, som indeholder sodpigmenter, der ikke blot 15 kan anvendes i mindst mulig koncentration, men også sikrer en høj grad af applikationssikkerhed.

Dette formål opnås ifølge opfindelsen ved, at der som elektrisk ledende sod anvendes et sod i en mængde på 1,5 til 5,1 vægt%, beregnet på det totale faststofind-20 hold, og som har en iodabsorption på 870-930 mg/g, en specifik overflade (BET/N2) på 850-1000 m2/g, et porevolumen (DBP) på 330-390 ml/100 g og en gennemsnitlig partikelstørrelse på 25-35 nm.

Opfindelsen angår også en fremgangsmåde til frem-25 stilling af et flerlagsovertræk, ved hvilken, på et elektrisk ledende substrat, en en kationisk aminmodifi-ceret epoxyharpiks indeholdende, katodisk udskillelig, med elektrisk ledende sod pigmenteret vandig elektrodyp-pelak påføres elektroforetisk, tværbindes, og påny over-30 trækkes elektroforetisk, hvilken fremgangsmåde er ejendommelig ved, at den til fremstilling af basislaget anvendte elektrodyppelak som elektrisk ledende sod indeholder et sod i en mængde på 1,5-5,1 vægt%, beregnet på det totale faststofindhold, hvilket sod har følgende 35 analysedata.

3 DK 168450 B1

Anvendte testmetoder

ASTM

lodabsorption 870-930 mg/g D 1510-79 5 Spec, overflade (BET/N2) 850-1000 m2/g D 3027-78

Porevolumen (DBP) 330-390 ml/100 g D 2414-79

Gennemsnitlig partikelstørrelse 25-35 nm 10

Fremgangsmåden udføres på følgende måde:

Det til overtrækning foreliggende, elektrisk ledende substrat neddyppes i det vandige elektrodyppelakbad og overtrækkes efter anlæggelse af en elektrisk spænding 15 mellem en anode og det som katode indskudte substrat.

Efter afslutning af udskillelsen tages substratet op af badet, og det påførte lag skylles rent og indbrændes på kendt måde. Derefter foretages der under samme betingelser endnu en gang elektroforetisk overtræk-20 ning og efterbehandling.

Praktisk taget alle elektrisk ledende substrater kan overtrækkes ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen. Sædvanligvis er der tale om metalsubstrater, som f.eks. substrater af jern, stål, kobber, zink, messing, tin, 25nikkel, chrom og aluminium, der kan være phosphateret, chromateret eller på anden måde forbehandlet.

Det ifølge opfindelsen anvendte sod udmærker sig ved en iodabsorption på 870-930 mg/g, en specifik overflade (BET/N2) på 850-1000 m2/g, et porevolumen (DBP) 30på 330-390 ml/100 g og en gennemsnitlig partikelstørrelse på 25-35 nm.

Et sod med en iodabsorption på 900 mg/g, en specifik overflade (BET/N2) på 950 m2/g, et porevolumen (DBP) på 360 ml/100 g og en gennemsnitlig partikelstør-35relse på 30 nm har vist sig særlig egnet.

Et sådant sod forhandles af Akzo Chemie under 4 DK 168450 B1 varemærket KETJENBLACK EC. I den til dette produkt udgivne brochure henvises der til, at KETJENBLACK EC er anvendelig til forøgelse af ledningsevnen af polymerblandinger, såsom plast- og kautsjukblandinger, og at 5 det til opnåelse af en bestemt ledningsevne kun er nødvendigt med 1/3 eller 1/4 så stor mængde KETJENBLACK EC, som den mængde der ville være nødvendig ved anvendelse af andet elektrisk ledende sod.

Brochuren henviser imidlertid på ingen måde til, 10 at KETJENBLACK EC er anvendeligt i vandige elektrodyp-pelakker, og det er overraskende, at dette sod kan anvendes i meget ringe koncentration i vandige elektro-dyppelakker, der er katodisk udskillelige og indeholder kationiske aminmodificerede epoxyharpikser samt er pig-15menteret med elektrisk .ledende sod, og som efter udskillelse og tværbinding giver elektroforetisk overtrækbare laklag, og samtidig sikrer en høj grad af applikationssikkerhed.

Elektrodyppelakkerne ifølge opfindelsen giver 20 laklag, der er elektroforetisk overtrækbare såvel ved den anodiske som ved den katodiske elektrodyppelake-ringsmetode. Når der til overtrækninger anvendes elektrodyppelakkerne ifølge opfindelsen, er det også muligt at opbygge overtræk, der består af mere end to lag. 25Elektrodyppelakker, der indeholder mindre end 1,5 vægt% - beregnet på det totale faststofindhold - af det ifølge opfindelsen anvendte sod, giver laklag, som ikke mere kan overtrækkes elektroforetisk med et lukket andet lag.

Dersom sodkoncentrationen ligger over 5,1 vægt%, 30 opnås der laklag med ikke mere tolererbare overfladeforstyrrelser (vortedannelse).

De som bindemidler anvendte kationiske aminmodificerede epoxyharpikser er reaktionsprodukter af 5 DK 168450 B1 (A) polyepoxider (B) primære og/eller sekundære aminer eller deres salte og/eller salte af tertiære aminer og eventuelt 5(C) polyfunktionelle alkoholer, polycarboxylsyrer, polyaminer eller polysulfider.

Efter neutralisering med en syre opnås der vand-dispergerbare produkter.

Som komponent A er alle forbindelser egnede, der 10indeholder to eller flere epoxygrupper i molekylet. Foretrukket er sådanne forbindelser, der indeholder to epoxygrupper i molekylet og har en relativt lav molekylvægt på højst 750, fortrinsvis 400-500.

Særlig foretrukne epoxyforbindelser er ud fra po- 15lyphenoler og epihalogenhydriner fremstillede polyglyci-dylethere af polyphenoler. Som polyphenoler kan der f.eks. ganske særlig foretrukket anvendes bisphenol A og bisphenol F og særlig foretrukket anvendes l,l-bis-(4-hydroxyphenyl)n-heptan.

20 Egnede er desuden også 4,4'-dihydroxybenzophenon, bis-(4-hydroxyphenyl)-1,1-ethan, bis-(4-hydroxyphenyl)- 1,1-isobutan, bis-(4-hydroxy-tertiær-butylphenyl)-2,2- propan, bis-(2-hydroxynaphthyl)methan, 1,5-dihydroxy-naphthalen og phenoliske novolakharpikser.

25 Foretrukne epoxyforbindelser er også polyglyci- dylethere af polyvalente alkoholer som f.eks. ethylen-glycol, diethylenglycol, triethylenglycol, 1,2-propylen-glycol, 1,4-propylenglycol, 1,5-pentandiol, 1,2,6-hexan-triol, glycerol og bis-(4-hydroxycyclohexyl)-2,2-propan.

30 Der kan også anvendes polyglycidylestere af poly- carboxylsyrer, som f.eks. oxalsyre, ravsyre, glutarsyre, terephthalsyre, 2,6-naphthalendicarboxylsyre og dimeri-seret linolensyre. Typiske eksempler er glycidyladipat og glycidylphthalat.

35 Egnede er endvidere hydantoinepoxider, epoxide- ret polybutadien og polyepoxyforbindelser, som man opnår 6 DK 168450 B1 ved epoxidering af en olefinisk umættet alicyclisk forbindelse.

Som komponent B kan der anvendes primære og/eller sekundære aminer eller deres salte og/eller salte af 5 tertiære aminer, idet de sekundære aminer er særlig foretrukne komponenter B.

Aminen skal fortrinsvis være en i vand opløselig forbindelse. Eksempler på sådanne aminer er mono- og di-alkylaminer, såsom methylamin, ethylamin, propylamin, 10butylamin, dimethylamin, diethylamin, dipropylamin, methylbutylamin og lignende. Egnede er ligeledes alka-nolaminer som f.eks. methylethanolamin, diethanolamin og lignende. Endvidere er dialkylaminoalkylaminer som f.eks. dimethylaminoethylamin, diethylaminopropylamin, 15 dimethylaminopropy1amin og lignende egnede. I de fleste tilfælde anvendes der lavmolekylære aminer, men det er dog også muligt at anvende højmolekylære monoaminer. Po-lyaminer med primære og sekundære aminogrupper kan i form af deres ketiminer omsættes med epoxygrupperne. Ke-20timinerne fremstilles ud fra polyaminerne på kendt måde.

Aminerne kan også indeholde endnu andre grupper, men disse må dog ikke forstyrre omsætningen af aminen med epoxygruppen og heller ikke føre til en gelering af reaktionsblandingen.

25 De til vandfortyndbarheden og den elektriske ud skillelse nødvendige ladninger kan frembringes ved pro-tonisering med vandopløselige syrer (f.eks. borsyre, myresyre, mælkesyre, propionsyre, smørsyre, saltsyre, phosphorsyre, svovlsyre, kulsyre og fortrinsvis eddike-30syre) eller også ved omsætning af oxirangruppen med salte af en amin.

Som salt af en amin kan saltet af en tertiær amin anvendes.

Aminandelen af amin-syres altet er en amin, der 35kan være usubstitueret eller substitueret som i tilfældet med hydroxylamin, idet disse substituenter ikke må 7 DK 168450 B1 forstyrre omsætningen af amin-syresaltet med polyepoxi-det, og reaktionsblandingen ikke må gelere. Foretrukne aminer er tertiære aminer såsom dimethylethanolamin, triethylamin, trimethylamin, triisopropylamin og lignen-5 de. Eksempler på andre egnede aminer er angivet i USA-patentskrift nr. 3 839 252 i spalte 5, linie 3 til spalte 7, linie 42.

Som komponent C anvendes der polyfunktionelle alkoholer, polycarboxylsyrer, polyaminer eller polysulfi-10 der eller blandinger af forbindelser fra disse stofklasser.

De i betragtning kommende polyoler indbefatter dioler, trioler og højere polymere polyoler, såsom poly-esterpolyoler og polyetherpolyoler.

15 Til komponent C egnede polyalkylenetherpolyoler svarer til den almene formel

H--0 —(CHR)n--OH

m 20 hvori R betegner hydrogen eller en lavere alkylgruppe, eventuelt med forskellige substituenter, n = 2-6, og m = 3-50 eller endnu højere. Eksempler er poly(oxytetrame-25 thylen)glycoler og poly(oxyethylen)glycoler.

De foretrukne polyalkylenetherpolyoler er poly-(oxytetramethylen)glycoler med en molekylvægt i området fra 350-1000.

Polyesterpolyoler kan ligeledes anvendes som po-30 lymere polyolkomponenter. Man kan fremstille polyester-polyolerne ved polyforestring af organiske polycarboxylsyrer eller deres anhydrider med organiske polyoler, der indeholder primære hydroxylgrupper. Sædvanligvis er polycarboxylsyrerne og polyolerne alifatiske eller aro-35matiske dicarboxylsyrer og dioler.

De til fremstilling af polyesterne anvendte di- DK 168450 B1 8 oler indbefatter alkylenglycoler såsom ethylenglycol, butylenglycol og neopentylglycol, og andre glycoler såsom cyclohexandimethanol. Syrekomponenten til polyesteren består i første række af lavmolekylære carboxylsyrer 5 eller deres anhydrider med 2-18 carbonatomer i moleky let. Egnede syrer er f.eks. phthalsyre, isophthalsyre, terephthalsyre, tetrahydrophthalsyre, hexahydrophthal-syre, adipinsyre, azelainsyre, sebacinsyre, maleinsyre og glutarsyre. I stedet for disse syrer kan der også an-10vendes deres anhydrider, for såvidt disse eksisterer.

Endvidere kan der også anvendes polyesterpoly-oler, der er afledet af lactoner, som komponent (C). Disse produkter opnår man ved omsætning af en ε-capro-lacton med en polyol. Sådanne produkter er beskrevet i 15USA-patentskrift nr. 3 169 945.

De polylactonpolyoler, som man opnår ved denne omsætning, udmærker sig ved tilstedeværelse af en endestillet hydroxylgruppe og gentagne polyesterandele, som afledes fra lactonen. Disse gentagne molekylandele kan 20svare til formlen 0

II

- C - (CHR)n - CH20 - 25hvori n er mindst 4, fortrinsvis 4 til 6, og substituen-ten R er hydrogen, en alkylgruppe, en cycloalkylgruppe eller en alkoxygruppe.

Som komponent C anvendes også alifatiske og/eller alicycliske polyfunktionelle alkoholer eller carboxyl-30syrer med en molekylvægt på under 350. Disse udviser fordelagtigt en forgrenet alifatisk kæde, især med mindst én neostruktur.

Egnede forbindelser svarer til følgende almene formel: DK 168450 B1 9 > f ] 1 Y - X - C - <CH ) - JcH - (CH,) - y i I 2 m 2 * 3 5 R \R Jb a

Heri er Y * OH, COOH

X = (CH2)n f~~\ 10 - CH2" \ H / CH2 ~ CH3 15 W CH3 R1, R2, R3 = H, alkylgruppe med 1 til 5 C-atomer a =. 0; 1 b = 0; 1 1 = 0 - 10 20 m,n =1-10

Som eksempler kan der nævnes:

Dioler, såsom ethylenglycol, diglycol, dipropylenglycol, dibutylenglycol, triglycol, 1,2-propandiol, 1,3-propan-25diol, 2,2-dimethyl-l,3-propandiol, 2,2-diethyl-l,3-pro-pandiol, 2-methyl-2-ethy1-1,3-propandiol, 2-methyl-2- propyl-1,3-propandiol, 2-ethyl-2-butyl-l,3-propandiol, 1,2-butandiol, 1,4-butandiol, 2,3-butandiol, 2-ethyl- 1.4- butandiol, 2,2-diethyl-l,3-butandiol, buten-2-diol-301,4, 1,2-pentandiol, 1,5-pentandiol, 3-methyl-l,5-pen- tandiol, 1,6-hexandiol, 2,5-hexandiol, 2-ethyl-l,3- hexandiol, 2,5-dimethyl-2,5-hexandiol, 1,3-octandiol, 4.5- nonandiol, 2,10-decandiol, 2-hydroxyethylhydroxyace-tat, 2,2-dimethyl-3-hydroxypropyl-2,2-dimethyliiydroxy- 35propionat, 2-methyl-2-propyl-3~hydroxypropyl-2-methyl- 2-propylhydroxypropionat, 4,4’-methylen-biscyclohexaol DK 168450 B1 10 og 4,4'-isopropylidencyclohexanol. Nogle foretrukne dio-ler er 2,2-dimethyl-l,3-propandiol, 3-methyl-1,5-pentan-diol, 2,2-dimethyl-3-hydroxypropyl-2,2-dimethylhydroxy- propionat og 4,4'-isopropylidenbiscyclohexanol.

5 I betragtning som carboxylsyrer kommer flere forskellige dicarboxylsyrer, såsom oxalsyre, malonsyre, 2.2- dimethylmalonsyre, ravsyre, glutarsyre, adipinsyre, hexahydrophthalsyre, maleinsyre, fumarsyre, pimelinsyre, korksyre, azelainsyre, sebacinsyre, itaconsyre, citra- 10consyre, mesaconsyre og glutaconsyre.

Fortrinsvis anvendte dicarboxylsyrer er f.eks.

2.2- dimethylmalonsyre og hexahydrophthalsyre.

Som komponent C kan der også anvendes langkædede dicarboxylsyrer. Eksempler herpå er dimere fedtsyrer, 15som f.eks. den dimere linolsyre.

Egnede polyaminer til elastificering kan man f.eks. fremstille ved omsætning af primære diaminer og monoepoxider. De dannede sekundære, substituerede diaminer modificerer epoxyharpikserne på passende måde.

20 Som komponent C kan der også anvendes primær tertiære diaminer eller alkanolaminer såsom aminoetha-nol eller aminopropanol.

I betragtning som polyfunktionelle SH-forbindel-ser kommer omsætningsprodukter af organiske dihalogeni-25der med natriumpolysulfid. Andre SH-forbindelser er f.eks. omsætningsprodukter af hydroxylgruppeholdige lineære polyestere, polyethere eller polyurethaner med mercaptocarboxylsyrer såsom mercaptoeddikesyre, 2-mer-captopropionsyre, 3-mercaptopropionsyre, mercaptosmør-30syre og lignende.

Som komponent C egnede polyphenoler svarer til den almene formel I

11 DK 168450 B1

HO OH

5 (I) I denne formel er X = alkylen, arylen, alkarylen 10 O, O-alkylen, O-arylen, O-alkarylen S, S-alkylen, S-arylen, S-alkarylen CO, CO-alkylen, CO-arylen, CO-alkarylen NH, NH-alkylen, NH-arylen, NH-alkarylen x = 0 eller 1 1C. 0 Η H 0

l I IH

Y = X, - C - O-, -O-,-C = N-, -N - c- Z = alkylen, alkylenrest på basis af polyestere, poly-ethere, polyamider, polycarbonater, polyurethaner, 20 R = H, CH3, alkyl-, -0-CH3, -O-alkyl, -N02, NR'2', -NR'R", -NHCOR"1

Endelige kan komponent C også bestå af ved alment kendte fremgangsmåder fremstillede polyurethaner.

25 De ifølge opfindelsen anvendte bindemidler kan ved i og for sig kendte fremgangsmåder tværbindes ved tilsætning af tværbindingsmidler eller overføres ved kemisk modifikation·i selvtværbindende systemer. Et selv-tværbindende system kan f.eks. opnås ved, at bindemidlet 30 omsættes med et delblokeret polyisocyanat, som i gennemsnit har én fri isocyanatgruppe pr. molekyle, og hvis blokerede isocyanatgrupper først deblokeres ved forhøjede temperaturer. Som tværbindingsmiddel egner sig praktisk taget alle med oxirangrupper reagerende, mindst bi-35 funktionelle forbindelser, som f.eks. polyalkoholer, po-lyphenoler, polycarboxylsyrer, polycarboxylsyreanhydri- DK 168450 B1 12 der og -amider, polyaminer, polyisocyanater og phenol-plast.

Tværbindingsmidlerne anvendes i reglen i en mængde på fra 5 til 60, fortrinsvis fra 20 til 40 vægt%, be-5 regnet på bindemidlet.

Hyppigt anvendte fremgangsmåder til tværbinding af bindemidler er f.eks. offentliggjort i følgende patentdokumenter: GB 1 303 480, europæisk patentansøgning 12 463, US-patentskrift 4 252 703 og GB 1 557 516.

1 o Eksempler på egnede aminoplasttværbindingsmidler er hexamethyletheren af hexamethylolmelamin, triethyl-trimethyletheren af hexamethylolmelamin, hexabutylethe-ren af hexamethylolmelamin og hexamethyletheren af hexamethylolmelamin og polymere butylerede melaminformalde-15 hydharpikser. Ligledes , anvendelige er alkylerede urinstof f ormaldehydharpikser. Som tværbindingsmidler anvendes fortrinsvis blokerede polyisocyanater. Der kan ved de ifølge opfindelsen anvendte bindemidler benyttes vilkårlige polyisocyanater, i hvilke isocyanatgrupperne er 20blevet omsat med en forbindelse, således at det dannede blokerede polyisocyanat er bestandigt overfor hydroxyl-grupper ved stuetemperatur, men reagerer ved forhøjede temperaturer, i reglen i området fra ca. 90 til ca.

300°C. Ved fremstillingen af de blokerede polyisocyana-25ter kan der anvendes vilkårlige, til tværbindingen egnede organiske polyisocyanater. Der foretrækkes de isocya-nater, som indeholder ca. 3 til 36, navnlig ca. 8 til ca. 15 carbonatomer. Ekempler på egnede diisocyanater er trimethylendiisocyanat, tetramethylendiisocyanat, 30pentamethylendiisocyanat, hexamethylendiisocyanat, pro-pylendiisocyanat, ethylethylendiisocyanat, 2,3-dimethyl-ethylendiisocyanat, l-methyltrimethylendiisocyanat, 1,3-cyclopentylendiisocyanat, 1,4-cyclohexylendiisocya-nat, 1,2-cyclohexylendiisocyanat, 1,3-phenylendiisocya-3 5nat, 1,4-phenylendiisocyanat, 2,4-toluylendiisocyanat, 2,6-toluylendiisocyanat, 4,4-diphenylendiisocyanat, DK 168450 B1 13 1.5- naphthylendiisocyanat, l,4-naphthylendiisocyanat, l-isocyanatomethyl-5-isocyanato-l,3,3-trimethylcyclo-hexan, bis(4-isocyanatocyclohexyl)methan, bis(4-isocya-natopheny1)methan, 4,4'-diisocyanatophenylether og 2,3- 5 bis-(8-isocyanatooctyl)-4-octyl-5-hexylcyclohexan. Der kan også anvendes polyisocyanater af højere isocyanat-funktionalitet. Eksempler herpå er tris(4-isocyanato-phenyl)methan, 1,3,5-triisocyanatobenzen, 2,4,6-triiso-cyanatotoluen, l,3,5-tris(6-isocyanatohexylbiuret) og 10 bis(2,5-diisocyanato-4-methylphenyl)methan, og polymere polyisocyanater, såsom dimere og trimere af diisocyana-totoluen. Endvidere kan man også benytte blandinger af polyisocyanater. De ved opfindelsen som tværbindingsmidler i betragtning kommende organiske polyisocyanater kan 15 også være pre-polymere, der f.eks. afledes af en polyol, herunder en polyetherpolyol eller en polyesterpolyol.

Til blokering af polyisocyanaterne kan der anvendes vilkårlige egnede alifatiske, cycloalifatiske eller aromatiske alkylmonoalkoholer. Eksempler herpå er alifa-20 tiske alkoholer, såsom methyl-, ethyl-, chlorethyl-, propyl-, butyl-, amyl-, hexyl-, heptyl-, octyl-, nonyl-, 3.3.5- trimethylhexyl-, decyl- og laurylalkohol; cycloalif atiske alkoholer, såsom cyclopentanol og cyclohexa-nol; aromatiske alkylalkoholer, såsom phenylcarbinol og 2 5 methylphenylcarbinol.

Andre egnede blokeringsmidler er hydroxylaminer såsom ethanolamin, oximer såsom methylethylketonoxim, acetoneoxim og cyclohexanonoxim, eller aminer såsom di-butylamin og diisopropylamin. De nævnte polyisocyanater 30 og blokeringsmidler kan også ved anvendelse af egnede mængdeforhold benyttes til fremstilling af de ovenfor beskrevne delblokerede polyisocyanater.

Til den foreliggende opfindelse fortrinsvis anvendelige bindemidler er beskrevet i DE-patentskrift 35 2701002.

De omhandlede vandige overtrækskompositioner kan DK 168450 B1 14 almindeligvis tilsættes sædvanlige tilsætninger, som f.eks. koalescerende opløsningsmidler, pigmenter, overfladeaktive midler, tværbindingskatalysatorer, antioxi-danter, fyldstoffer og antiskummidler.

5 Opfindelsen belyses nærmere i de følgende eksemp ler. Alle del- og procentangivelser er vægtangivelser, med mindre andet udtrykkeligt er angivet.

Fremstilling af et polyurethantværbindingsmiddel til 10 bindemiddel C (ifølge eksempel 1 i DE-patentskrift 2701002) I en reaktor fremstilledes et polyurethantværbindingsmiddel, idet 218 vægtdele 2-ethylhexanol langsomt sattes til 291 vægtdele af en 80/20-isomerblanding 15 af 2,4-/2,6-toluendiisocyanat under omrøring og i en nitrogenatmosfære, og idet reaktionstemperaturen ved udvendig køling holdtes under 38°C. Blandingen holdtes i endnu % time ved 38°C og opvarmedes derefter til 60°C, hvorefter der tilsattes 75 vægtdele trimethylolpropan og 20 derpå 0,08 dele dibutyltinlaurat som katalysator. Efter en exoterm reaktion i begyndelsen holdtes blandingen i 1,5 timer ved 121°C, indtil i det væsentlige alle iso-cyanatgrupperne var forbrugt, hvilket kunne ses i det infrarøde spektrum. Blandingen fortyndedes derefter med 25 249 dele ethylenglycolmonoethylether.

Fremstilling af et bindemiddelkoncentrat af bindemiddel C (Ifølge eksempel 6 i DE-patentskrift 2701002) I et egnet reaktor fyldtes 882,9 dele af en i 30 handelen gående polyglycidylether af en polyphenol med en epoxyækvivalent på 465, 251,8 dele poly(neopentyl-glycoladipat) med en molekylvægt på 530 og 69,9 dele xylen. Blandingen opvarmedes til kogning under tilbagesvaling og under en nitrogenatmosfære i ca. 20 minutter, 35 hvorved vandet fjernedes fra den azeotrope blanding. Efter afkøling til 130°C tilsattes der 3,2 dele benzyl- DK 168450 B1 15 dimethylamin, og blandingen holdtes ved 130°C i 2 timer og 20 minutter. Derefter tilsattes der 862 dele af po-lyurethantværbindingsmidlet. Reaktionstemperaturen sænkedes til 90°C, og der tilsattes 73,8 dele af en opløs-5 ning med 73% ikke-flygtige andele af methylisobutyldi-ketiminen af diethylentriamin i methylisobutylketon. Derpå tilsattes der 56,1 dele N-methylethanolamin, og blandingen opvarmedes til 110°C. Efter at denne temperatur var blevet holdt i ca. 1 time, tilsattes der 90,4 10 dele ethylenglycolmonohexylether. Derpå fortyndedes der med methylisobutylketon og ethylglycol til et faststofindhold på 65%.

Katalysatorpasta til bindemiddel C (ifølge eksempel 6 i 15 DE-patentskrift 2701002)

Den anvendte katalysatorpasta fremstilledes ud fra følgende blanding:

Bestanddele_Vægtdele_ 20 Foreliggende bindemiddelkoncentrat 201,5

Deioniseret vand 460,3

Dibutyltinoxid 283,7

Disse bestanddele blandedes og formaledes i en egnet mølle til en finhed nr. 0,7 ifølge Hegman.

25

Anvendt sod

Til pigmenteringen anvendtes fem forskellige sodarter. Deres vigtigste egenskaber er sammenfattet i følgende tabel: 30 R2 er en farvesod, og for de øvrige fire sodarters vedkommende er der tale om udtalt ledende sodarter. R5 er en sod anvendt i elektrodyppelakken ifølge opfindelsen.

Rl-R4 er anvendt som sammenligningseksempler.

DK 168450 B1 16

Sod Producent Partikel- BET-overflade DBP-adsorp- diameter m2g-1 tion/ml/100 g _nm_ 5 Rx (Ra- Columbian 70 28 70 ven 410) 10 r2 (Corax Degussa 23 150 123 L) R3 15 (Corax Degusa 18 265 136 L6) R4 (Con- Columbian 16 1075 228 20 ductex 40-220) R5 (Ket- AKZO 30 950 360 25 jen- black EC)_

Fremstilling af sodpiqmenterede koncentrater

Indarbejdningen af sodarterne i bindemidlerne 30 blev foretaget ved hjælp af en Dissolver.

Hertil indvejedes bindemiddelkoncentrat, sod og neutralisationsmiddel i en 3 liters hvidblikdåse. Ved tilsætning af yderligere, koncentrategnede organiske opløsningsmidler indstilledes blandingens viskositet så-35 ledes, at Dissolveren kunne bevæge blandingen.

Formalingsprocessen foregik derefter ved 3500 DK 168450 B1 17 ο/min., indtil blandingen ikke mere indholdt partikler, som var større end 5 ym (Grindometer ifølge Hegman).

De således fremstillede sodpigmenterede og delvis neutraliserede koncentrater er lagerbestandige i nogle må-5 neder og kan derefter uden besvær fortyndes til elektro-dyppelakbade.

Indstilling af elektrodyppelakbadene

Fremstillingen af elektrodyppelakbadene foregik 10 ved sammenrøring af sodpigmenteret koncentrat, yderligere bindemiddel, neutralisationsmiddel og organiske opløsningsmidler med en V2A-vingerører. Derefter fortyndedes der med destilleret vand.

De pågældende mængder beregnedes således, at dyp-15 pelakbadene indenfor en sodkoncentrationsrække altid mængdemæssigt indeholdt samme andele af bindemiddel, opløsningsmiddel, neutralisationsmiddel og vand. De adskilte sig kun med hensyn til deres sodindhold og dermed også med hensyn til deres faststofindhold.

20 Sammensætningen af badene er sammenfattet i ne denstående tabel for den sædvanlige 3 liters blanding. I tabellen er der også angivet den indstillede neutralisationsgrad a. Opløsningsmiddelmængderne refererer til den primære indvejning. De pågældende sodindhold i badene 25 indstilledes enten ved nytilsætning eller ved sammenvejning af passende mængder høj- og lavpigmenterede bade.

Badene indeholder endnu større mængder organisk opløsningsmiddel, der var nødvendigt til indarbejdning og befugtning af sodet, men som imidlertid forstyrrer 30 udskillelsen. Derfor udrørtes badene i nogen tid ved forhøjet temperatur før deres anvendelse. Derved indtræder et tab af opløsningsmidler, som erstattes med destilleret vand, og en ældning af badet.

DK 168450 B1 18 \ noonco ooooq -V ί 7 Ί 7 ί io 3! S) in in O H rt ri ri ri g---—- tf u< _ O) O) Ol Ol (JI 'J ^ 7 O) O) ··«*·«* * Ok * 4h * *H W Ol CM Η H O) CD O) r-t r-(

•w Ol CM ΟΙ Η Η Η Η Η Η H

1 é> 6 6 Å é> é> é> 6 é> é 10 « « « ~ ~ O O O in in OOOOQ) “ - - * *

• ···»·* 00 ID CD (O O

o O O æ 00 r-l rrt r-l r-l tH

'v t V i i é ci é i é 0)0)0)00) * · · » · m ~ · · u) in in ir) m

uu Γ' O* N Γ' C' r-i τΗ «Η rH M

i — i ^ » — — . · tø C** p** ti COCOGOC3CO">»*(0(0 2 ··«*«*· ^ m> m, ^ 15 ·? ssssasssss ΐ s5 iiiici iiéiii , S) -i =

C

O O O O O O N W N ^ 7 “ 0) to 2 ··«*·*·»*··» c u3 c q S» ininminm t^r-t-'-coco Q mc5f-i τη Hr-lr-IrHrrtOJOlOTlOtD Ό (rt f. Π .3 N (\J W ra CO (g 20(3 E n 20--^ null Η Η H ri ι-l Η Η H O O ® g

o' in uf in in in in in* in* m’ in CT SP

oi aetocoo tNNinin c _ ®

-r CMCMCUCMCMOOOOO Z, = 00 -J

jf" CM CU CM CM CM CM CM CM CM CM

4J

' 83

CO

C

oc m nnnnn 2

^ « · · · · · · · · « B

s· η n to η n ininminm e

g Η Η H ri ri Π Γ) Π Π Π CD

CM CM CM CM CM 7 Ί ij ^ ^

D

U * „Λ <D 0 30 « £ co η οι η 7 m η w η 7 in ^ "2 g cstsaca: s e s: κ a “ .¾ ω ό n- •Η ο

ε +J

0) to

— "....... ..... X) 4J

c -ο to

-Η ·Η Ο CD

.g od in L.

35 3

g II II II

0) α <<<<<ουοοο ^ ^ .Η CG 2ί Ιϊ- C0 DK 168450 B1 19

Udskillelser

Udskillelserne blev sædvanligvis udført på stålblik ST 1203 af en størrelse på 130 x 45 x 1 mm.

Stålblikstykkerne blev forberedt på følgende må- 5 de:

a) Affedtning i petroleumsether 40-60°C

b) Rustfjernelse med en stålbørste c) Rensning med skurepulver d) Afskylning med destilleret vand 10 e) Afskylning med acetone f) Tørring ved 60°C.

Nogle belægninger blev foretaget på phosphateret stålblik (Bonder 120, Metallgesellschaft) med de samme dimensioner.

15 Belægningen af stålblikstykkerne udførtes ved konstant spænding.

Derved blev den totale spænding givet direkte med indkoblingen i systemet. Udskillelsesspændingen androg ved bindemiddel C 300 V og ved bindemiddel A 150 V. Ef-20 ter afbrydelse af strømmen blev de belagte prøver fjernet så hurtigt som muligt fra badet og med en skarp vandstråle befriet for vedhængende lakbad. Derefter skylledes der med destilleret vand og blæstes tørt med luft. Indbrændingstiden androg 20 minutter. Indbræn-25 dingstemperaturen lå ved 170-180°C.

Bindemiddel A

Som bindemiddel A anvendtes den af BASF AG forhandlede harpiks Luhydran® E33, som er en gennem methy-30 lolethergrupper tværbundet, anodisk udskillelig poly-acrylatharpiks (leveringsform: 70%'s i isanol, syretal 37, neutralisationsmiddel: dimethylethanolamin).

DK 168450 B1 20

Bedømmelse af de eksperimentelle resultater

Nedenstående tabel viser for bindemiddelsystem C den for udskillelsen af et lukket andet lag nødvendige mindste sodpigmentkoncentration. Til sammenligning ud-5 førtes der tilsvarende målinger på bindemiddelsystem A. Bindemiddel Pigment cGS/vægt% C ίζ >19,4 C R2 9,8 C R3 7,5 10 C R4 7,5 C R5 1,5 A Rx 9,8 A R2 4,4 15 A R3 4,0 A R4 4,0 A_%_4^4_ CGS ” Grænsekoncentration for udskillelse af et lukket 20 andet lag

Den ovenstående tabel viser signifikante forskelle mellem de to bindemiddelsystemer C og A. Medens system C ved fyldning med R5 allerede ved ekstremt lave 25 sodkoncentrationer giver elektroforetisk overlakerbare lag, indtager i system A de med R5 fyldte prøver ingen særstilling; her kan - uafhængig af de anvendte sodarter - overlakeres ved over en fyldning på 4,0 vægt%.

Ved stadig forøgelse af sodfyldningen når man ind 30 i et område, hvori overfladeforstyrrelserne overskrider en tolererbar grænse. Der dannes vorteagtige gevækster. Vortedannelsen viser, at der på disse steder allerede i den våde film består en gennemgående elektronisk ledningsevne.

35 I nedenstående tabel er der angivet de sodpig- DK 168450 B1 21 mentkoncentrationer (c^), ved hvilke der i bindemiddel C kunne identificeres vorter.

Bindemiddel Pigmentering cw/vægt% C ϊζ 30,0 5 C R2 17,8 C R3 15,9 C R4 11/9 C R5 5,1 10 cw = Grænsekoncentration for vortedannelse

Da en nøjagtig styring af sodpigmentkoncentra-tionen i elektrodyppebadet og i det udskilte laklag i teknisk praksis giver problemer, skal det anvendte sod-15 pigment frembyde en høj grad af applikationssikkerhed.

Danner man forholdet mellem den til udskillelse af et lukket andet lag nødvendige mindste sodpigmentkon-centration cQS og den sodpigmentkoncentration, fra hvilken vortedannelse kan iagttages (c^), opnår man et mål 20 for applikationssikkerheden:

Bindemiddel Pigmentering CGS

C R-L >0,0647 25 C R2 0,551 C R3 0,472 C R4 0,630 C R5 0,294 30 Af ovenstående tabel kan det ses, at det ved pig mentering med R5 allerede er tilstrækkeligt med 29,4% af den sodmængde, ved hvilken der iagttages vortedannelse, for at opnå et elektroforetisk overtrækbart laklag. Det store spillerum mellem grænsekoncentrationerne cGg og cw 35 frembyder således en høj grad af applikationssikkerhed, som med de øvrige ledende sodarter R2, R3 og R4 - der

Claims

1. Vandige elektrodyppelakker, der er katodisk udskillelige og indeholder kationiske aminmodificerede epoxyharpikser samt er pigmenteret med elektrisk ledende sod, og som efter udskillelse og tværbinding giver elektroforetisk overtrækbare laklag, kendetegnet 10 ved, at de som elektrisk ledende sod indeholder et sod med en iodabsorption på 870-930 mg/g, en specifik overflade (BET/N2) på 850-1000 m2/g, et porevolumen (DBP) på 330-390 ml/100 g og en gennemsnitlig partikelstørrelse på 25-35 nm, i en mængde på 1,5-5,1 vægt%, beregnet på 15 det totale faststofindhold.

2. Vandige elektrodyppelakker ifølge krav 1, kendetegnet ved, at de som elektrisk ledende sod indeholder et sod med en iodabsorption på 900 mg/g, en specifik overflade (BET/N2) på 950 m2/g, et porevolu- 20 men (DBP) på 360 ml/100 g og en gennemsnitlig partikelstørrelse på 30 nm, i en mængde på 1,5 til 5,1 vægt%, beregnet på det totale faststofindhold.

3. Fremgangsmåde til fremstilling af et flerlagsovertræk, ved hvilken, på et elektrisk ledende substrat, 25 en en kationisk aminmodificeret epoxyharpiks indeholdende, katodisk udskillelig, med elektrisk ledende sod pigmenteret vandig elektrodyppelak påføres elektroforetisk, tværbindes og påny overtrækket elektroforetisk, kendetegnet ved, at den til fremstilling af basis-30 laget anvendte elektrodyppelak som elektrisk ledende sod indeholder et sod med en iodabsorption på 870-930 mg/g, en specifik overflade (BET/N2) på 850-1000 m2/g, et po-revolumen (DBP) på 330-390 ml/100 g og en gennemsnitlig partikelstørrelse på 25-35 nm, i en mængde på 1,5 til 35 5,1 vægt%, beregnet på det totale faststofindhold.

4. Fremgangsmåde ifølge krav 3, kendeteg- DK 168450 B1 net ved, at den til fremstilling af basislaget anvendte elektrodyppelak som elektrisk ledende sod indeholder et sod med en iodabsorption på 900 mg/g, en specifik overflade (BET/N2) på 950 m2/g, et porevolumen

5 (DBP) på 360 ml/100 g og en gennemsnitlig partikelstørrelse på 30 nm, i en mængde på 1,5 til 5,1 vægt%, beregnet på det totale faststofindhold.