EP0321502A1 - Lufttrocknende alkydharzbindemittel, verfahren zu ihrer herstellung, überzugsmittel auf der basis der alkydharzbindemittel sowie deren verwendung als bautenanstrichmittel - Google Patents

Lufttrocknende alkydharzbindemittel, verfahren zu ihrer herstellung, überzugsmittel auf der basis der alkydharzbindemittel sowie deren verwendung als bautenanstrichmittel

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Publication number
EP0321502A1
EP0321502A1 EP19870906662 EP87906662A EP0321502A1 EP 0321502 A1 EP0321502 A1 EP 0321502A1 EP 19870906662 EP19870906662 EP 19870906662 EP 87906662 A EP87906662 A EP 87906662A EP 0321502 A1 EP0321502 A1 EP 0321502A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
weight
drying
alkyd resin
trimethylolpropane
pentaerythritol
Prior art date
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Pending
Application number
EP19870906662
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jörg Pronobis
Vijay Kadambande
Bodo Weber
Rolf Peter-Pollmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BASF Farben und Fasern AG
Original Assignee
BASF Lacke und Farben AG
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Filing date
Publication date
Application filed by BASF Lacke und Farben AG filed Critical BASF Lacke und Farben AG
Publication of EP0321502A1 publication Critical patent/EP0321502A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/40—High-molecular-weight compounds
    • C08G18/42—Polycondensates having carboxylic or carbonic ester groups in the main chain
    • C08G18/4288—Polycondensates having carboxylic or carbonic ester groups in the main chain modified by higher fatty oils or their acids or by resin acids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G63/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G63/02—Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids or from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds
    • C08G63/12—Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids or from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds derived from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds
    • C08G63/46—Polyesters chemically modified by esterification
    • C08G63/48—Polyesters chemically modified by esterification by unsaturated higher fatty oils or their acids; by resin acids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G63/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G63/66—Polyesters containing oxygen in the form of ether groups

Definitions

  • the present invention relates to air-drying alkyd resin binders produced from drying and / or semi-drying fatty acids, di- and / or polyols, part of the alcohols being replaced by di-trimethylolpropane and / or di-pentaerythritol, and di- and / or polycarboxylic acids.
  • the dimer of trimethylolpropane, di-trimethylolpropane, an alcohol with 4 primary hydroxyl groups, is recommended for use in air-drying alkyd resins and saturated polyester resins, whereby di-trimethylolpropane is intended to replace part of the polyol content.
  • this polyhydric alcohol only represents up to about a third of the total polyol content.
  • the modification with di-trimethylolpropane leads to an increased flexibility of the resulting coatings without influencing the degree of hardness .
  • the solids contents of the known alkyd resins modified with di-trimethylolpropane are below 70% by weight with an application viscosity.
  • the dimer of pentaerythritol, di-pentaerythritol, an alcohol with 6 primary hydroxyl groups is recommended as a raw material for alkyd resins for coating agents and printing inks.
  • the object of the present invention was to provide binders which can be air-dried coating compositions with a solids content of Have at least 70% by weight processed at application viscosity.
  • the resulting coating agents should have good drying properties with sufficiently high layer thicknesses.
  • Di-trimethylolpropane or di-pentaerythritol are to be understood as the dimers of trimethylolpropane or pentaerythritol which are linked to one another via two hydroxyl groups by an ether group.
  • di-pentaerythritol and / or di-trimethylolpropane in the above quantitative ratio surprisingly leads to low-viscosity binders which have a very good solubility in white spirit, although the alkyd resins have relatively high molecular weights.
  • the binders according to the invention are of low viscosity, they can be processed into coating compositions with a solids content of at least 70% by weight with an application viscosity.
  • the incorporation of di-pentaerythritol and / or di-trimethylolpropane in a certain quantitative ratio ensures that a relatively high proportion of fatty acids is incorporated, which leads to the good properties described.
  • the viscosities of the 80% solutions of the binders according to the invention in xylene are in the range from 2.0 to 12.0 dPa.s.
  • 80% strength solutions of the alkyd resin binders in white spirit have viscosities in the range from 2.0 to 10.0 dPa.s at 20 ° C.
  • the alkyd resins generally have acid numbers from about 2 to 20 mg KOH / g and hydroxyl numbers from about 2 to 100 mg KOH / g.
  • the alcohol component b) consists of more than 95% by weight of di-pentaerythritol and / or di-trimethylolpropane. 50 to 80% by weight of drying and / or semi-drying fatty acids are advantageously used as component a).
  • Suitable drying and / or semi-drying fatty acids which generally have 6 to 24 carbon atoms per molecule, are soybean oil fatty acid, safflower oil fatty acid, sunflower oil fatty acid, cottonseed oil fatty acid, castor oil fatty acid, tall oil fatty acid and linseed oil fatty acid.
  • non-drying fatty acids such as coconut oil fatty acid, isononanoic acid and alpha-ethylhexanoic acid, can also be used in part.
  • trimethylolpropane In addition to di-pentaerythritol and di-trimethylolpropane, trimethylolpropane, glycerin, ethylene glycol, neopentyl glycol, propylene glycol, 1,6-hexanediol, trimethylolethane, 1,4-dimethylolcyclohexane, 1,3-dimethylolcyclohexane, 1,2-cyclohexanediol and 1 , 4-cyclohexanediol in question.
  • Suitable di- and polycarboxylic acids are, for example, orthophthalic acid, terephthalic acid, trimellitic acid, tetrahydrophthalic acid, hexahydrophthalic acid, dimer fatty acids, adipic acid and azelaic acid.
  • diisocyanates e.g. 2,4-tolylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, diphenylmethane diisocyanate, dicyclohexylmethane diisocyanate and hexamethylene-1,6-diisocyanate can also be used.
  • diisocyanates leads to the formation of urethane alkyds.
  • Suitable monocarboxylic acids are, for example, benzoic acid, para-tertiary butylbenzoic acid, abietic acid, pivalic acid, lauric acid, stearic acid, cyclopentane carboxylic acid and cyclohexane carboxylic acid.
  • the monocarboxylic acids can be used in a proportion of up to 20% by weight, based on the total weight of the alkyd resin building blocks.
  • the invention also relates to a method for producing the binders according to the invention, which is characterized in that
  • the alkyd resin formation takes place on the way of a polyesterification reaction well known to the person skilled in the art.
  • a catalyst for the formation of urethane can optionally be used.
  • a particularly suitable catalyst for polyurethane formation is dibutyltin dilaurate.
  • the alcohol component b) consists of more than 95% by weight of di-pentaerythritol and / or di-trimethylolpropane. 60 to 80% by weight of drying and / or semi-drying fatty acids are particularly advantageously used as component a).
  • the invention further relates to coating compositions with a solids content of at least 75% by weight, which contain the air-drying alkyd resins according to the invention described above as essential binders and, if appropriate, organic solvents, pigments, fillers, auxiliaries and dry matter Contain substances.
  • the alkyd resin binders according to the invention it is possible to produce coating compositions with a high solids content, so-called "high-solid lacquers", with application viscosity.
  • the binders according to the invention lead to a lowering of the viscosity in comparison to known alkyd resin binders.
  • the coating compositions according to the invention advantageously have a solids content in the range from 85 to 100% by weight. It is therefore also possible with the aid of the air-drying alkyd resins according to the invention to produce easily spreadable coating agents without solvents.
  • the coating compositions according to the invention can optionally contain pigments, fillers, auxiliaries and drying agents.
  • Pigments include both natural and synthetic, transparent and non-transparent pigments.
  • drying agents are metal salts (cyclo) -alliphatic, natural or synthetic acids, e.g. Linoleic acid, naphthenic acid and 2-ethylhexanoic acid, suitable metals being cobalt, manganese, lead, zirconium, calcium and zinc. Of course, mixtures of desiccants can also be used.
  • the dry substances are used in a proportion of 10 -3 to about 3% by weight, based on the solid binder.
  • the invention also relates to a process for the preparation of the coating compositions according to the invention, in which the alkyd resin binders prepared according to the invention and, if appropriate, organic solvents and pigments, fillers, auxiliaries and drying agents are processed into a coating composition by mixing and, if appropriate, dispersing.
  • the coating compositions according to the invention are particularly suitable for use as architectural coatings. They can be applied in sufficiently thick layers and have good drying properties.
  • the film formation of the coating agents is essentially based on an oxidative drying.
  • the invention is explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments. Parts mean parts by weight unless otherwise stated.
  • the following exemplary embodiments are carried out in a reactor which has an agitator, a nitrogen feed line and a separation receiver which separates the azeotropic mixture of aromatics and water via a cooler.
  • the reactor can be heated electrically, inductively or by thermal oil.
  • the temperature is controlled by a thermometer that regulates the temperature of the work piece.
  • the components for the production of alkyd resins are weighed into the reactor. The removal of water takes place with the aid of entraining agents.
  • alkyd resin is produced from 753 parts of fatty acid, which is available under the brand name Juvandol, 195 parts of di-pentaerythritol and 114 parts of phthalic anhydride.
  • Juvandol 195 parts of di-pentaerythritol
  • phthalic anhydride 114 parts of phthalic anhydride.
  • Solids content 85%, dissolved in white spirit
  • Viscosity (80% in white spirit): 10 dPa.s
  • An air-drying alkyd resin is prepared from 691 parts of a drying fatty acid, 33 g of para-tertiary-butylbenzoic acid, 185 parts of di-pentaerythritol, 61 parts of isophthalic acid, 32 parts of phthalic anhydride, 32 parts of isophorone diisocyanate and 29 parts of a ketone resin.
  • Solids content 85% by weight in white spirit
  • Viscosity (80% in white spirit / xylene in a ratio of 38: 7):
  • An alkyd resin is prepared from 683 parts of a fatty acid available on the market under the brand name Juvandol fatty acid, 184 parts of pentaerythritol and 201 parts of phthalic anhydride.
  • An alkyd resin is prepared from 783 parts of a semi-drying fatty acid, 177 parts of di-pentaerythritol and 103 parts of phthalic anhydride.
  • Solids content 100% by weight viscosity (80% in white spirit): 2.4 dPa.s
  • a medium-oil alkyd resin is prepared from 496 g of a fatty acid which is available under the brand name Juvandol fatty acid, 229 parts of pentaerythritol, 80 parts of benzoic acid and 272 parts of phthalic anhydride.
  • Fatty acid content 50% by weight acid number: 10 mg KOH / g hydroxyl number: 20 mg KOH / g Solids content: 50% by weight in white spirit and xylene viscosity (50% in xylene): 4.5 dPa.s molecular weight: 88 700
  • An alkyd resin is prepared from 416 parts of a drying fatty acid, 353 parts of di-trimethylolpropane, 66 parts of benzoic acid and 229 parts of phthalic anhydride.
  • Solids content 80% by weight in white spirit and xylene viscosity (50% in xylene): 1.7 dPa.s molecular weight: 6,460
  • An alkyd resin binder is prepared from 595 parts of a drying fatty acid, 243 parts of di-pentaerythritol, 95 parts of benzoic acid and 157 parts of phthalic anhydride.
  • Examples of use of the alkyd resin binders according to the invention are given below. Lacquer formulations are given for the alkyd resins prepared in Examples 2, 3 and 4. In each case, a comparison is made with a known soy alkyd resin which has been prepared without the use of di-pentaerythritol or di-trimethylolpropane (as the alcohol component pentaerythritol). Comparative Example Example a)
  • Silicone oil 0.5 T. 0.5 T.
  • Silicone oil 0.5 T. 0.5 T.
  • the paints produced in Examples a), b) and c) were compared in terms of their drying properties with the paints from the comparative examples. It was found that with the same wet application layer thickness, freedom from dust was achieved after 2 hours (examples) or 1.5 hours (comparative examples). Non-tackiness was achieved after 3.5 hours (examples) and 2.0 hours (comparative examples). The drying through in the examples and the comparative examples was in each case OK after 10 hours.

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Description

Lufttrocknende Alkydharzbindemittel, Verfahren zu ihrer Herstellung, Überzugsmittel auf der Basis der Alkydharzbindemittel sowie deren Verwendung als Bautenanstrichmittel
Die vorliegende Erfindung betrifft lufttrocknende Alkydharzbindemittel, hergestellt aus trocknenden und/oder halbtrocknenden Fettsäuren, Di- und/oder Polyolen, wobei ein Teil der Alkohole durch Di-Trimethylolpropanund/oder Di-Pentaerythrit ersetzt ist, und Di- und/oder Polycarbonsäuren.
Zum Stand der Technik gehörende Bautenanstrichmittel basieren auf lufttrocknenden Alkydharzen, die aus trocknenden und/oder halbtrocknenden, pflanzlichen oder tierischen Ölen bzw. Fettsäuren gebildet werden. Als Alkoholkomponente werden beispielsweise Pentaerythrit , Trimethylolpropan und Glycerin verwendet. Anteilig können auch Diole mitverwendet werden. Vorzugsweise werden als Säurekomponente aromatische Dicarbonsäuren eingesetzt. Mittels dieser Bindemittel werden Lacke mit Festkörpergehalten bis etwa 70 Gew.-% bei Applikationsviskosität erhalten. Als Lösungsmittel kommen vorwiegend Benzine mit einer Aliphatenfraktion von 140°C bis 200°C in Frage. Derartige bekannte Lacke weisen gute Verarbeitungs- und Trocknungseigenschaften, eine gute Wetterbeständigkeit sowie gute Eigenschaften in bezug auf den Glanz auf. Nachteilig ist jedoch, daß diese Systeme einen Lösungsmittelanteil von mindestens 30 Gew.-% enthalten.
Um den Gehalt an organischen Lösungsmitteln zu reduzieren, wurden wäßrige Alkydharzsysteme entwickelt. Lacke auf der Basis wasserlöslicher Alkydharze benötigen bis zu 20 Gew.-% flüchtige organische Lösungsmittel, um sich gut verarbeiten zu lassen.
Bei Einsatz wäßriger Dispersionen tritt der Nachteil auf, daß die entstehenden Überzüge nicht glänzend und nicht blockfest genug sind.
Es ist bekannt, durch Erniedrigung des Molekulargewichts der Bindemittel und durch Einsatz von Thixotropierungsmitteln sog. High-Solid-Lacke herzustellen. Bei auf diese Art und Weise hergestellten, festkörperreichen lufttrocknenden Alkydharzen tritt jedoch der Nachteil auf, daß diese Systeme sehr schlecht trocknen.
Das Dimere von Trimethylolpropan, Di-Trimethylolpropan, ein Alkohol mit 4 primären Hydroxylgruppen, wird zur Verwendung in lufttrocknenden Alkydharzen und gesättigten Polyesterharzen empfohlen, wobei Di-Trimethylolpropan einen Teil des Polyolgehaltes ersetzen soll. Bei den zum Stand der Technik gehörenden Alkydharzen, die Di-Trimethylolpropan einkondensiert enthalten, stellt dieser mehrwertige Alkohol jedoch nur bis etwa ein Drittel des gesamten Polyolgehaltes dar. Die Modifizierung mit Di-Trimethylolpropan führt ohne eine Beeinflussung des Härtegrades zu einer erhöhten Flexibilität der entstehenden Überzüge.
Die Festkörpergehalte der bekannten, mit Di-Trimethylolpropan modifizierten Alkydharze liegen bei Applikationsviskosität unter 70 Gew.-%.
Das Dimere von Pentaerythrit, Di-Pentaerythrit, ein Alkohol mit 6 primären Hydroxylgruppen, wird als Rohstoff für Alkydharze für Überzugsmittel und Druckfarben empfohlen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand darin, Bindemittel zur Verfügung zu stellen, die sich zu lufttrocknenden Überzugsmitteln mit einem Festkörpergehalt von mindestens 70 Gew.-% bei Applikationsviskosität verarbeiten lassen. Die resultierenden Überzugsmittel sollen gute Trocknungseigenschaften bei genügend hohen Schichtdicken haben.
Diese Aufgabe wird überraschenderweise durch lufttrocknende Alkydharzbindemittel der eingangs genannten Art gelöst, die dadurch gekannzeichnet sind, daß die Alkydharze erhältlich sind aus
a) 40 bis 80 Gew.-% trocknenden und/oder halbtrocknenden Fettsäuren,
b) 15 bis 35 Gew.-% Di- und/oder Polyolen, wobei mindestens 80 Gew.-% der Alkohole aus Di-Pentaerythrit und/oder
Di-Trimethylolpropanbestehen,
c) 5 bis 30 Gew. -% Di- und/oder Polycarbonsäuren bzw. deren Anhydriden,
d) 0 bis 10 Gew.-% Diisocyanaten und
e) 0 bis 20 Gew.-% Monocarbonsäuren,
wobei die Summe der Komponenten a), b), c), d) und e) 100 Gew.-% beträgt.
Unter Di-Trimethylolpropan bzw. Di-Pentaerythrit sind die Dimere von Trimethylolpropan bzw. Pentaerythrit zu verstehen, die über zwei Hydroxylgruppen durch eine Ethergruppe miteinander verbunden sind.
Durch den Einsatz von Di-Pentaerythrit und/oder Di-Trimethylolpropan in dem o.a. Mengenverhältnis gelangt man überraschenderweise zu niedrigviskosen Bindemitteln, die eine sehr gute Löslichkeit in Testbenzin haben, obwohl die Alkydharze relativ hohe Molekulargewichte besitzen. Da die erfindungsgemäßen Bindemittel niedrigviskos sind, lassen sie sich zu Überzugsmitteln mit einem Festkörpergehalt von mindestens 70 Gew.-% bei Applikationsviskosität verarbeiten. Durch den Einbau von Di-Pentaerythrit und/oder Di-Trimethylolpropan in einem bestimmten Mengenverhältnis wird erreicht, daß ein relativ hoher Anteil an Fettsäuren eingebaut wird, was zu den beschriebenen guten Eigenschaften führt.
Es war überraschend, daß die Alkydharzbindemittel trotz der relativ hohen mittleren Molekulargewichte niedrigviskos sind. Die Viskositäten der 80%igen Lösungen der erfindungsgemäßen Bindemittel in Xylol liegen im Bereich von 2,0 bis 12,0 dPa.s. Bevorzugt weisen 80%ige Lösungen der Alkydharzbindemittel in Testbenzin Viskositäten im Bereich von 2,0 bis 10,0 dPa.s bie 20°C auf.
Die Alkydharze haben im allgemeinen Säurezahlen von etwa 2 bis 20 mg KOH/g und Hydroxylzahlen von etwa 2 bis 100 mg KOH/g.
Besonders bevorzugt ist es, wenn die Alkoholkomponente b) zu mehr als 95 Gew.-% aus Di-Pentaerythrit und/oder Di-Trimethylolpropan besteht. Vorteilhafterweise werden als Komponente a) 50 bis 80 Gew. -% trocknende und/oder halbtrocknende Fettsäuren verwendet.
Geeignete trocknende und/oder halbtrocknende Fettsäuren, die im allgemeinen 6 bis 24 Kohlenstoffatome pro Molekül aufweisen, sind Sojaölfettsäure, Saflorölfettsäure, Sonnenblumenölfettsäure, Baumwollsaatölfettsäure, Rizinusölfettsäure, Tallölfettsäure und Leinölfettsäure. Anteilig können selbstverständlich auch nichttrocknende Fettsäuren, wie z.B. Kokosnußölfettsäure, Isononansäure und Alpha-Ethyl- hexansäure mitverwendet werden. Als Komponente b) kommen neben Di-Pentaerythrit und Di-Trimethylolpropan Trimethylolpropan, Glycerin, Ethylenglykol, Neopentylglykol, Propylenglykol, 1,6-Hexandiol, Trimethylolethan, 1,4-Dimethylolcyclohexan, 1,3-Dimethylolcyclohexan, 1,2-Cyclohexandiol sowie 1,4-Cyclohexandiol in Frage.
Geeignete Di- und Polycarbonsäuren sind beispielsweise ortho-Phthalsäure, Terephthalsäure, Trimellithsäure, Tetrahydrophthalsäure, Hexahydrophthalsäure, Dimerfettsäuren, Adipinsäure und Acelainsäure.
Ggf. können auch bis zu 10 Gew. -% Diisocyanate, wie z.B. 2,4-Toluylendiisocyanat, 2,6-Toluylendiisocyanat, Isophorondiisocyanat, Diphenylmethandiisocyanat, Dicyclohexylmethandiisocyanat und Hexamethylen-1,6-diisocyanat mitverwendet werden. Der Einsatz von Diisocyanaten führt zur Bildung von Ürethanalkyden.
Geeignete Monocarbonsäuren (Komponente e) sind beispielsweise Benzoesäure, para-Tertiärbutylbenzoesäure, Abietinsäure, Pivalinsäure, Laurinsäure, Stearinsäure, Cyclopentancarbonsäure und Cyclohexancarbonsäure. Die Monocarbonsäuren können in einem Anteil bis zu 20 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Alkydharzbausteine, eingesetzt werden.
Überraschenderweise stellte sich heraus, daß bei vergleichbarem Molekulargewicht die Bindemittel um so niedrigviskoser werden, je höher der Fettsäureanteil im Alkydharzbindemittel ist.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Bindemittel, das dadurch gekennzeichnet ist, daß
a) 40 bis 80 Gew.-% trocknende und/oder halbtrocknende Fettsäuren, b) 15 bis 35 Gew. -% Di- und/oder Polyole, wobei mindestens 80 Gew.-% der Alkohole aus Di-Penthaerythrit und/oder Di-Trimethylolpropan bestehen,
c ) 5 bis 30 Gew. -% Di- und/oder Polycarbonsäuren bzw. deren Anhydride und
e) O bis 20 Gew. -% Monocarbonsäuren
in der Schmelze oder in organischem Lösungsmittel bei Temperaturen von 200°C bis 260ºC miteinander umgesetzt werden, ggf. noch organisches Lösungsmittel zugefügt wird und ggf. anschließend bei 60ºC bis 140ºC die Umsetzung mit bis zu 10 Gew. -% Diisocyanaten (d), wobei die Summe der Komponenten a), b), c), d) und e) 100 Gew. -% beträgt, erfolgt.
Die Alkydharzbildung erfolgt auf dem Weg einer dem Fachmann wohl bekannten Polyveresterungsreaktion. Bei der Additionsreaktion mit Diisocyanaten kann ggf. ein Katalysator für die Urethanbildung verwendet werden. Ein besonders geeigneter Katalysator für die Polyurethanbildung ist Dibutylzinndilaurat.
Vorteilhafterweise besteht in dem erfindungsgemäßen Verfahren die Alkoholkomponente b) zu mehr als 95 Gew. -% aus Di-Pentaerythrit und/oder Di-Trimethylolpropan. Besonders vorteilhaft werden als Komponente a) 60 bis 80 Gew. -% trocknende und/oder halbtrocknende Fettsäuren verwendet.
Die Erfindung betrifft weiterhin Überzugsmittel mit einem Festkörpergehalt von mindestens 75 Gew.-%, welche die erfindungsgemäßen, zuvor beschriebenen lufttrocknenden Alkydharze als wesentliche Bindemittel sowie ggf. organische Lösungsmittel, Pigmente, Füllstoffe, Hilfsstoffe und Trocken Stoffe enthalten. Durch Einsatz der erfindungsgemäflen Alkydharzbindemittel ist es möglich, Überzugsmittel mit einem hohen Festkörpergehalt, sog. "High-Solid-Lacke", bei Applikationsviskosität herzustellen. Die erfindungsgemäßen Bindemittel führen zu einer Erniedrigung der Viskosität im Vergleich zu bekannten Alkydharzbindemitteln. Vorteilhafterweise weisen die erfindungsgemäßen Überzugsmittel einen Festkörpergehalt im Bereich von 85 bis 100 Gew. -% auf. Es ist also auch mit Hilfe der erfindungsgemäßen lufttrocknenden Alkydharze möglich, gut verstreichbare Überzugsmittel ohne Lösungsmittel herzustellen.
Die erfindungsgemäßen Überzugsmittel können ggf. Pigmente, Füllstoffe, Hilfsstoffe und Trockenstoffe enthalten. Als Pigmente kommen sowohl natürliche als auch synthetische, transparente und nichttransparente Pigmente in Frage.
Beispiele für geeignete Trockenstoffe sind Metallsalze (cyclo)-alliphatischer, natürlicher oder synthetischer Säuren, wie z.B. Linolsäure, Naphthensäure und 2-Ethylhexansäure, wobei als geeignete Metalle Kobalt, Mangan, Blei, Zirkon, Calcium und Zink zu nennen sind. Selbstverständlich können auch Mischungen von Sikkativen verwendet werden.
Bezogen auf den Metallanteil werden die Trockenstoffe in einem Anteil von 10-3 bis etwa 3 Gew. -%, bezogen auf den Bindemittelfestkörper, verwendet.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Überzugsmittel, bei dem die erfindungsgemäß hergestellten Alkydharzbindemittel sowie ggf. organisches Lösungsmittel sowie Pigmente, Füllstoffe, Hilfsstoffe und Trockenstoffe durch Mischen und ggf. Dispergieren zu einer Überzugsmasse verarbeitet werden.
Die erfindungsgemäflen Überzugsmittel eignen sich insbesondere zur Verwendung als Bautenanstrichmittel. Sie lassen sich in genügend hohen Schichtdicken auftragen und haben gute Trocknungseigenschaften. Die Filmbildung der Überzugsmittel beruht im wesentlichen auf einer oxidatiyen Trocknung. Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Teile bedeuten Gewichtsteile, sofern nichts anderes angegeben wird. Die folgenden Ausführungsbeispiele werden in einem Reaktor, der ein Rührwerk, eine Stickstoffzuführleitung sowie eine Trennvorlage, die über einen Kühler das azeotrope Gemisch von Aromaten und Wasser trennt, durchgeführt. Der Reaktor kann elektrisch, induktiv oder durch Wärmeträgeröl geheizt werden. Die Temperaturführung erfolgt über ein Thermometer, das die Arbeitsguttemperatur regelt. In den Reaktor werden die Komponenten zur Herstellung von Alkydharzen eingewogen. Das Auskreisen von Wasser erfolgt mit Hilfe von Schleppmitteln.
Beispiel 1:
Aus 753 Teilen Fettsäure, die unter dem Markennamen Juvandol erhältlich ist, 195 Teilen Di-Pentaerythrit und 114 Teilen Phthalsäureanhydrid wird ein Alkydharz hergestellt. Im folgenden werden die Kennzahlen angegeben:
Fettsäuregehalt: 75 %
Säurezahl: 4 mg KOH/g
Hydroxylzahl: 26 mg KOH/g
Feststoffgehalt: 85 %, gelöst in Testbenzin
Viskosität (80%ig in Testbenzin): 10 dPa.s
Molekulargewicht: 13.000
Beispiel 2:
Aus 691 Teilen einer trocknenden Fettsäure, 33 g Para- Tertiärbutylbenzoesäure, 185 Teilen Di-Pentaerythrit, 61 Teilen Isophthalsäure, 32 Teilen Phthalsäureanhydrid, 32 Teilen Isophorondiisocyanat und 29 Teilen eines Ketonharzes wird ein lufttrocknendes Alkydharz hergestellt.
Kennzahlen:
Fettsäuregehalt: 69 %
Säurezahl: 9 mg KOH/g
Hydroxylzahl: 19 mg KOH/g
Feststoffgehalt: 85 Gew. -% in Testbenzin
Viskosität (80%ig in Testbenzin/Xylol im Verhältnis 38:7):
7 dPa.s Vergleichsbeispiel 1:
Aus 683 Teilen einer Fettsäure, die unter dem Markennamen Juvandolfettsäure auf dem Markt erhältlich ist, 184 Teilen Pentaerythrit und 201 Teilen Phthalsäureanhydrid wird ein Alkydharz hergestellt.
Fettsäuregehalt: 68 Gew. -% Säurezahl: 8 mg KOH/g Hydroxylzahl: 1,6 mg KOH/g
Feststoffgehalt: 65%ig, gelöst in Testbenzin Viskosität (65%ig in Testbenzin): 8,5 dPa.s Molekulargewicht: 22 220
Beispiel 3:
Aus 783 Teilen einer halbtrocknenden Fettsäure, 177 Teilen Di-Pentaerythrit und 103 Teilen Phthalsäureanhydrid wird ein Alkydharz hergestellt.
Fettsäuregehalt: 78 Gew. -%
Hydroxylzahl: unter 2 mg KOH/g
Säurezahl: unter 2 mg KOH/g
Feststoffgehalt: 100 Gew. -% Viskosität (80%ig in Testbenzin): 2,4 dPa.s
Molekulargewicht: 14 300
Vergleichsbeispiel 2 (mittelöliges Alkydharz):
Aus 496 g einer Fettsäure, die unter dem Markennamen Juvandolfettsäure erhältlich ist, 229 Teilen Pentaerythrit, 80 Teilen Benzoesäure und 272 Teilen Phthalsäureanhydrid wird ein mittelöliges Alkydharz hergestellt.
Fettsäuregehalt: 50 Gew. -% Säurezahl: 10 mg KOH/g Hydroxylzahl: 20 mg KOH/g Feststoffgehalt: 50 Gew.-% in Testbenzin und Xylol Viskosität (50%ig in Xylol): 4,5 dPa.s Molekulargewicht: 88 700
Beispiel 4:
Aus 416 Teilen einer trocknenden Fettsäure, 353 Teilen Di-Trimethylolpropan, 66 Teilen Benzoesäure und 229 Teilen Phthalsäureanhydrid wird ein Alkydharz hergestellt.
Fettsäuregehalt: 42 Gew. -% Säurezahl: 8 mg KOH/g Hydroxylzahl: 29 mg KOH/g
Feststoffgehalt : 80 Gew. -% in Testbenzin und Xylol Viskosität (50%ig in Xylol): 1,7 dPa.s Molekulargewicht: 6 460
Beispiel 5:
Aus 595 Teilen einer trocknenden Fettsäure, 243 Teilen Di-Pentaerythrit, 95 Teilen Benzoesäure und 157 Teilen Phthalsäureanhydrid wird ein Alkydharzbindemittel hergestellt.
Fettsäuregehalt: 60 Gew. -%
Säurezahl: 7 mg KOH/g
Hydroxylzahl: 43 mg KOH/g
Feststoffgehalt: 70 Gew.-% in = Testbenzin
Viskosität ( 70%ig in Testbezin): 4 dPa.s Molekulargewicht: 8 000
Im folgenden werden Anwendungsbeispiele für die erfindungsgemäßen Alkydharzbindemittel gegeben. Für die in den Beispielen 2, 3 und 4 hergestellten Alkydharze werden Lackformulierungen angegeben. Dabei wird jeweils mit einem bekannten Sojaalkydharz verglichen, welches ohne Mitverwendung von Di-Pentaerythrit oder Di-Trimethylolpropan hergestellt worden ist (als Alkoholkomponente Pentaerythrit). Vergleichsbeispiel Beispiel a)
50 T. Sojaalkydharz 69 T. Alkydharz (65%ig) aus Bsp.2, 85%ig
Bentone-Paste (10%ig) 1,5 T. 1,5 T.
CA-Octoat (6%ig) 1,0 T. 1,0 T.
TiO2 .26,0 T. 25,0 T.
Sojalecithin 0,3 T. 0,3 T.
Standöl 5,0 T. -
Ba-Octoat (6%ig) 2,0 T. 1,0 T.
Co-Octoat (6%ig) 1,0 T. 1,0 T.
Zr-Octoat (6%ig) 1,0 T. -
Hautverhütungsmittel 0,5 T. 0,5 T.
Siliconöl 0,5 T. 0,5 T.
Testbenzin 1,2 T. 0,2 T.
Feststoffgehalt 65 % 85 %
Vergleichsbeispiel Beispiel b)
50,0 T. Sojaalkyd- 53, O T. Alkydharz harz (45%ig) aus Bsp.3 (85%ig)
Bentone-Paste (10%ig) 0,5 T. 0,5 T.
Soja-Lecithin 0,3 T. 0,3 T.
Ca-Naphthenat (6%ig) 1,0 T. 1,0 T.
TiO2 25,0 T. 25,0 T.
Mattierungspaste (20%ig) 15, o T. 17,5 T.
Zr-Octoat 2,5 T. -
Co-Octoat 1,0 T. 1,0 T'.
Hautverhütungsmittel 0,5 T. 0,5 T.
Siliconöl 0,5 T. 0,5 T.
Testbenzin 3,7 T. 0,7 T.
Feststoffgehalt 51 % 74 % Vergleichsbeispiel Beispiel c)
45,0 T. eines 45,0 T. des
45%igen Alkydharzes aus
Juvandolalkydharzes Bsp.4 (85 % )
Bentone-Paste (10%ig) 3,0 T. 3,0 T.
Ca-Naphthenat ( 6% ig ) 1,0 T. 1,0 T.
Titanoxid 11,0 T. 11,0 T.
Kreide 10,0 T. 10,0 T.
Kaolin 14,0 T. 14,0 T.
Talkum 12,0 T. 12,0 T.
Co-Octoat (6%ig) 1,0 T. 1,0 T.
Hautverhütungsmittel 1,0 T. 1,0 T.
Testbenzin 2,0 T. 2,0 T.
Feststoffgehalt 68 % 85 96
Die in den Beispielen a), b) und c) hergestellten Lacke wurden bezüglich ihrer Trocknungseigenschaften mit den Lacken aus den Vergleichsbeispielen verglichen. Dabei zeigte sich, daß bei gleicher Naßauftragsschichtdicke Staubfreiheit nach 2 Stunden (Beispiele) bzw. 1,5 Stunden (Vergleichsbeispiele) erzielt wurde. Klebfreiheit wurde nach 3,5 Stunden (Beispiele) bzw. 2,0 Stunden (Vergleichsbeispiele) erzielt. Die Durchtrocknung war bei den Beispielen und den Vergleichsbeispielen jeweils nach 10 Stunden in Ordnung.

Claims

Patentansprüche:
1. Lufttrocknende Alkydharzbindemittel, hergestellt aus trocknenden und/oder halbtrocknenden Fettsäuren, Di- und/oder Polyolen, wobei ein Teil der Alkohole durch Di-Trimethylolpropan und/oder Di-Pentaerythrit ersetzt ist, und Di- und/oder Polycarbonsäuren, dadurch gekennzeichnet, daß die Alkydharze erhältlich sind aus
a) 40 bis 80 Gew. -% trocknenden und/oder halbtrocknenden Fettsäuren,
b) 15 bis 35 Gew. -% Di- und/oder Polyolen, wobei mindestens 80 Gew. -% der Alkohole aus Di-Pentaerythrit und/oder Di-Trimethylolpropan bestehen,
c) 5 bis 30 Gew. -% Di- und/oder Polycarbonsäuren bzw. deren Anhydriden,
d) 0 bis 10 Gew. -% Diisocyanaten und
e) 0 bis 20 Gew. -% Monocarbonsäuren,
wobei die Summe der Komponenten a), b), c), d) und e) 100 Gew. -% beträgt.
2. Alkydharzbindemittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Alkoholkomponente b) zu mehr als 95 Gew.-% aus Di-Pentaerythrit und/oder Di-Trimethylolpropan besteht.
3. Alkydharzbindemittel nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet daß als Komponente a) 60 bis 80 Gew. -% trocknende und/oder halbtrocknende Fettsäuren verwendet werden.
4. Verfahren zur Herstellung lufttrocknender Alkydharzbindemittel, hergestellt aus trocknenden und/oder halbtrocknenden Fettsäuren, Di- und/oder Polyolen, wobei ein Teil der Alkohole durch Di-Trimethylolpropan und/oder Di-Pentaerythrit ersetzt ist, und Di- und/oder Polycarbonsäuren, dadurch gekennzeichnet, daß
a) 40 bis 80 Gew. -% trocknende und/oder halbtrocknende Fettsäuren,
b) 15 bis 35 Gew. -% Di- und/oder Polyole, wobei mindestens 80 Gew.-% der Alkohole aus Di-Pentaerythrit und/oder Di-Trimethylolpropan bestehen,
c) 5 bis 30 Gew. -% Di- und/oder Polycarbonsäuren oder deren Anhydride und ggf.
e) bis zu 20 Gew. -% Monocarbonsäuren
in der Schmelze oder in organischem Lösungsmittel bei Temperaturen von 200ºC bis 260ºC miteinander umgesetzt werden, ggf. noch organisches Lösungsmittel zugefügt wird und ggf. anschließend bei 60°C bis 140°C die Umsetzung mit bis zu 10 Gew. -% Diisocyanaten (d), wobei die Summe der Komponenten a), b), c), d) und e) 100 Gew. -% beträgt, erfolgt.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Alkoholkomponente b) zu mehr als 95 Gew. -% aus Di-Pentaerythrit und/oder Di-Trimethylolpropan besteht.
6. Verfahren nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Komponente a) 60 bis 80 Gew. -% trocknende und/ oder halbtrocknende Fettsäuren verwendet werden.
7. Überzugsmittel mit einem Festkörpergehalt von mindestens 75 Gew. -%, enthaltend als wesentliches Bindemittel das Alkydharzbindemittel nach Anspruch 1 bis 3 sowie ggf. organisches Lösungsmittel sowie Pigmente, Füllstoffe, Hilfsstoffe und Trockenstoffe.
8. Überzugsmittel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß es einen Festkörpergehalt im Bereich von 85 bis 100 Gew. -% hat.
9. Verfahren zur Herstellung eines Überzugsmittels mit einem Festkörpergehalt von mindestens 75 Gew. -%, wobei das nach dem Verfahren nach Anspruch 4 bis 6 hergestellte Alkydharzbindemittel sowie ggf. organisches Lösungsmittel sowie Pigmente, Füllstoffe, Hilfsstoffe und Trockenstoffe durch Mischen und ggf. Dispergieren zu einer Überzugsmasse verarbeitet werden.
10. Verwubdung der Überzugsmittel nach Anspruch 7 und 8 als lufttrocknende Bautenanstrichmittel.
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