NO752371L - - Google Patents

Abstract

Innbrenningslakksystemer med h#yt faststoffinnhold.

Description

Oppfinnelsen vedrører innbrenningslakksystemer

med høyt faststoffinnhold på basis karboksyl- og hydroksyl-gruppeholdige polyestere og alkydharpikser som som "reaktiv fortynner" inneholder e-kaprolaktoner og som nettdanner aminoplastharpikser.

Innbrenningslakksystemer med høyt faststoffinnhold er kjent. Således omtales f.eks. i DOS 2.253.300 melamin-harpiksholdige lakksystemer som inneholder hydroksyl- og karb oksylgruppeholdige , '"'eventuelt med fettsyre modifiserte polyestere og lav- og monomolekylær hydroksylforbindelse med minst to hydroksylgrupper pr. molekyl. Disse hydroksylforbindelser virker som "reaktiv fortynner", dvs. de gir lakken den for påføring nødvendige viskositet og innpolymeriseres ved inn-brenningen i den dannede polymere under nettdannelsesreaksjonen. De kan helt eller delvis erstatte de vanlige flyktige organiske oppløsningsmidler. Eksempler på egnede hydroksylforbindelser er propandiol-1,2, dietylenglykol og glycerol.

Ved anvendelsen av polyoler som "reaktive fortynnere" består den fare at det ved en økning av antall frie hydroksylgrupper av bindemidlet utvikler seg ehøket hydrofili av den herdede lakkfilm som kan bevirke en uønsket kvalitets-nedséttelse av lakksjiktene. Riktignok er en slik forteelse å kompensere ved økning av mengden av nettdannelsesmiddel, imidlertid må man vanligvis ta med på kjøpet en nedsettelse av filmelastisiteten.

Det ble nå funnet at ved anvendelse av e-kaprolaktoner, fortrinnsvis av usubstituert e-kaprolakton, som "reaktive fortynnere" tilgjengeliggjøres høyverdige lakkbinde-midler hvor det overnevnte problem overhodet ikke først dukker opp. Da laktongrupperingen først under reaksjonen av den "reak tive fortynner" med hydroksyl- eller karboksylfunksjonen av polyesteren resp. alkydharpiksen eller aminoplastharpiksen spaltes, er det på elegant måte sikret at de samlede antall fri hydroksylgrupper av bindemidlet ifølge oppfinnelsen heller ikke økes under innbrenningsprosessen.

På grunn av de kjente fysikalske kjemiske egen-skaper av e-kaprolakton kunne man vente at det under betingelsene for innbrenningsprosessa fordamper i betraktelig grad. Dessuten var det å vente under polymerisasjonen av laktonet de derved dannede polylaktoner ville imidlertid i blanding med et stort antall av polyestere resp. alkydharpikser føre til uforenlige og uklare lakker.

Mens nå y- og 6-laktoner, som ybutyro- og 6-valerolakton under innbrenningsbetingelser fordamper til en betraktelig grad ble det overraskende funnet at e-kaprolaktoner fortrinnsvis usubstituert e-kaprolakton selv, avreagerer i nærvær av polyestere eller alkydharpikser, før de kan flyktig-gjøres i større mengder. Da det i avgassen av innbrennings-gassene ved anvendelse av innbrenningslakksystemet ifølge oppfinnelsen bare er å påvise under 1% av den anvendte kaprolakton-mengde må det antas at e-kaprolaktoner omtrent innkondenseres kvantitativt i lakkfilmen.

Oppfinnelsens gjenstand er innbrenningslakksystemer med høyt faststoffinnhold som ved siden av pigmenter, fyll-og andre vanlige hjelpe- og tilsetningsstoffer inneholder A) 65 til 85 vekt%, referert til summen av komponentene A og

B, bindemiddel og

B) 35 til 15 vekt%, referert til summen av komponentene A og

B av en aminoplastharpiks, idet systemet erkarakterisert

ved at bindemidlet på sin side består av

C) 75 til 95 vekt%, referert til komponent A, av hydroksyl-

og karboksylgruppeholdige, eventuelt fettsyre-modifiserte polyestere (alkydharpikser) med molekylvekter mellom 600

og 5000 og

D) 25 til 5 vekt%, referert til komponent A, e-kaprolaktoner som inntil 50 mol% kan være erstattet med lav- eller monomolekylære hydroksylforbindelser med minst to hydroksylgrupper pr. molekyl og molekylvekter mellom ca. 66 og ca. 600 .

Som aminoplastharpikser B er det egnet alle vanlige ikke foretrede eller med mettede monoalkoholer med 1 til 4 C-atomer foretrede melaminharpikser, slik de f.eks. er omtalt av D.H. Solomon, The Chemistry of Organic Film-formers, 235-240, John Wiley & Sons, Inc., New York, 1967. Disse melaminharpikser B kan imidlertid også helt eller delvis erstattes med andre nettdannende aminoplaster slik det f.eks. er omtalt i "Methoden der Organischen Chemie" (Houben-Wey1), bind 14/2, del 2, 4. opplag, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, 1963, 319 og følgende eller ved fenoplaster, slik de er omtalt på side 193 og følgende.

Som komponent C egner det seg oljefrie polyestere eller fortrinnsvis fettsyremodifiserte (for det meste kort-oljede) polyestere (alkydharpikser).

Med alkydharpikser forstår man ved polykondensa-sjon etter kjente fremgangsmåter fra alkoholer- og karboksyl-syre fremstilte fettsyremodifiserte polyestere av den type, slik de f.eks. defineres i RSmpp's kjemileksikon, bind 1,

side 202, Franckh'sche Verlangsbuchhandlung, Stuttgart 1966 eller hos D.H. Solomon, The Chemistry of Organic Film-formers, side 75-101, John Wiley & Sons, Inc., New York 1967.

Eksempler for til fremstilling av polyestere resp. alkydharpikser egnede alkoholer er en- og flerverdige alkoholer, spesielt to- til fireverdige alkoholer med 2 til 24 C-atomer, f.eks. sorbit, pentaerytrit, glycerol, trimetylolpropan, trimetyloletan, 1,2,4-butantriol, 1,2,6-heksantriol, etylenglykol, propandiol-1,2, propandiol-1,3, butandiol-1,2, butandiol-1,3, butandiol-1,4, neopentylglykol, dietylenglykol, trietylenglykol, dipropylenglykol, heksandioler, som f.eks. heksandiol-1,6, polyhydrobisfenoler, bis-oksetylbisfenoler, l,2-bis-_/ hydroksymetyl_7-cykloheksan, l,4-bis-/_ hydroksymetyl7-cykloheksan, 2,2-dimetylpropandiol-l,3, 2-etylheksandiol-l,3, cykloheksandio1-1,2-cykloheksandiol-l,4, adipinsyrebisetylen-glykolester, hydroksypivalinsyreneopentylglykolester; benzyl-alkohol, cykloheksanol og andre monoalkoholer med 1 til 6 C-atomer. Foretrukket er alkoholer av trimetylolpropan, glycerol og pentaerytrit.

Som til fremstilling av polyestere resp. alkydharpikser C egnede syrekomponenter skal det eksempelvis nevnes aromatiske, cykloalifatiske eller mettede alifatiske mono-, di- og trikarboksylsyrer, fortrinnsvis med 4 til 12 C-atomer eller deres esterdannende derivater, idet trikarboksylsyrer vanligvis anvendes i underordnede mengder, som eksempelvis kan nevnes: Ftalsyre, isoftalsyre, tereftalsyre, tetra- og heksa-hydroftalsyre, endometylentetrahydroftalsyre, ravsyre, adipinsyre, sebacinsyre; trimellitsyre; benzosyre og dens derivater, som f.eks. p-tert.-butylbenzosyre, heksahydrobenzosyre, a-etylheksansyre. Det mest vanlige er ftalsyre.

I de for låkkbindemidlene ifølge oppfinnelsen anvendte alkydharpikser kan oljemengden beregnes som triglycerid og referert til alkydharpiks utgjøre 0 til 60, fortrinnsvis 18 til 50, spesielt 25 til 35 vekt%, referert til komponent C.

De tørkende eller ikke tørkende fettsyrer som vanligvis inneholder 6 til 24 Cratomer kan enten anvendes som sådanne eller i form av deres glycerolestere (triglycerider). Som egnet er det å nevne plante- og dyriske oljer, fett og fettsyrer som f.eks. kokosolje, jordnøttolje, ricinusolje, olivenolje, soya-bønneolje, linolje, bomullsfrøolje, safflorolje eller -olje-fettsyrer, dehydratisert ricinolsyre, talloljefettsyre, enkelt umettede konjugerte og isomerisert.umettede fettsyrer, smult, talg og tran.

Syretallet av polyestrene resp. alkydharpiksene

av komponent C skal ligge mellom 5 og 40, fortrinnsvis mellom 15 og 30, OH-tallet mellom 40 og 140, fortrinnsvis mellom 60

og 100 og molekylvektene mellom 600 og 5000, fortrinnsvis mellom 800 og 1500, idet den midlere molekylvekt bestemmes som tall-middel damptrykkosmometrisk i dioksan og aceton (ved diffe-rerende verdier anses den lavere som korrekt).

Med e-kaprolaktoner D er det innen rammen av foreliggende oppfinnelse å forstå de alkylsubstituerte e-kaprolaktoner med 1 til 6, fortrinnsvis 1 til 3 C-atomer i alkyl-resten, spesielt imidlertid usubstituert e-kaprolakton selv.

Egnede lav- eller monomolekylære hydroksylforbindelser D er to-^ tre- og fireverdige alkoholer med 2 til 24 C-atomer, f.eks. etylenglykol, propandiol-1,2, butandioler, adi-pinsyrebisglykolester, dietylenglykol og glycerol. Fortrinnsvis anvendes imidlertid ved værelsestemperatur faste polyoler som f.eks. neopenty lglykol, trimety lolpropan, heksandiol-1, 6-, hydroksypivalinsyreneopentylglykolester.

I tillegg kan det til lakksystemene ifølge oppfinnelsen settes inntil 20' vekt%, referert til komponent A i lakkteknologien vanlige organiske oppløsningsmidler som bensin, aromater, estere, ketoner og alkoholer.

Til pigmentering av lakkene kan det i mengder på 0 til 100 vekt%, referert til komponent A tilsettes pigmenter, som eksempelvis titandioksyd, sot, talkum, bariumsulfat, sink-sulfat, strontiumkromat, bariumkromat, molybatrød, jernoksyd-gul, jernoksydrødt, jernoksydsort, hydratiserte jernoksyder, men også pigmenter som kadmiumgul, kadmiumrød samt organiske pigmenter og farvestoffer etter de kjente og praksisvanlige metoder.

Videre kan det til lakkene ifølge oppfinnelsen settes hjelpe- og tilsetningsstoffer som eksempelvis kataly-satorer, inhibitorer, forløpsmidler, matteringsmidler, anti-avsetningsmidler, avskumningsmidler, mykningsmidler og andre 1 lakkeringsteknikken vanlige hjelpe- og tilsetningsstoffer.

Innbrenningslakksystemene ifølge oppfinnelsen som muliggjør betraktelige oppløsningsmiddel- og energibe-sparelse påføres vanligvis ved vanlig appliseringsmetoder, som helling, sprøyting, dypping, pensling etc, vanligvis i sjikt-tykkelse fra 40 til l80^u. Utherdningen foregår ved innbrenning ved temperaturer mellom 80 og 280°C, fortrinnsvis mellom

100 og l40°C.

Ved foreliggende oppfinnelse blir lakker til-gjengelige som ved siden av de påviste fordeler disponerer over en meget god filmdannelsesevne ved lavere herdningstempera-turer, utmerket elastisitet, hårdhet og bestandighet samt beste forløpsegenskaper. En ytterligere fordel fremkommer når kombinasjonen ifølge oppfinnelsen overføres på bindemiddelsys-temet for "high-solid"-lakker, hvis grunnlag er polyesteren eller alkydharpiksen i området av de lavere molekylvektsgrenser fra 600 til 1500. Slike kombinasjoner kan -fullstendig forar-beides uten tilsetning av ét flyktig oppløsningsmiddel.

Dé':i:følgende eksempler nevnte deler er vektdeler, prosentene er vekt%.

0

Eksempel 1.

Av 11328 deler glycerol, 16384 deler ftalsyreanhydrid, 1796 deler adipinsyre, 13678 deler soyaoljefettsyre, 3050 deler etylenglykol, 6002 deler benzosyre fremstilles ved forestring ved 220°C i en nitrogenatmosfære en alkydharpiks med et syretall på ca. 2, som omsettes i et ytterligere til-knyttet trinn med 3292 deler ftalsyreanhydrid, således at det oppstår et soya-alkydharpiks med et oljeinnhold på ca. 28%, et syretall på ca. 25 og en viskositet, tilsvarende en utløps-tid på ca. 90 sekunder, målt 60#-ig i xylen (DIN 53211).

Av 90 deler av alkydharpiksen, 18 deler e-kaprolakton og 10 deler etylglykolacetat fremstilles en blanding som inneholder ca. 10% flyktig oppløsningsmiddel. Ved tilsetning av 18 deler av en 98 - 100%-ig flytende metylforetret metylolmelaminharpiks til denne blanding får man en klarlakk med en viskositet på ca. 6700 cP ved 20°C. Denne lakk kan ved tilsetning av katalytiske mengder av p-toluensulfonsyre utherdnes ved 125°C i løpet av 30 minutter til en klar, ikke guldannende, neglhård, elastisk, glinsende film.

Eksempel 2.

Av 90 deler av den i eksempel 1 omtalte alkydharpiks, 12,4 deler e-kaprolakton, 5,6 deler neopentylglykol og 10 deler etylglykolacetat fremstilles en blanding som inneholder 9 - 10$ av flyktig oppløsningsmiddel. Ved tilsetning av 18 deler av en 98 - 100%-ig flytende metylforetret metylolmelaminharpiks til denne blanding får man en klarlakk med en viskositet på ca. 8200 cP ved 20°C. Denne lakk kan under tilsetning av katalytiske mengder av p-toluensulfonsyre utherdnes ved 125°C i løpet av 30 minutter til en klar, ikke gulfarvet, neglhård, elastisk film.

Claims (4)

1. Innbrenningslakksystemer med høyt faststoffinnhold, som ved siden av pigmenter, fyll- og andre vanlige hjelpe- og tilsetningsstoffer inneholder Å) 65 til 85 vekt%, referert til summen av komponentene A og B, bindemiddel og B) 35 til 15 vekt%, referert til summen av komponentene A og B, av en aminoplastharpiks, karakterisert ved at bindemidlet på sin side består av C) 75 til 95 vekt%, referert til komponent A, av hydroksyl-og karboksylgruppeholdige, eventuelt fettsyremodifiserte

polyestere (alkydharpikser) med molekylvekter mellom 600 og 5000 og

C) 25 til 5 vekt%, referert til komponent A, e-kaprolaktoner som inntil 50 mol% kan være erstattet med lav- eller monomolekylære hydroksylforbindelser med minst to hydroksylgrupper pr. molekyl og molekylvekter mellom ca. 66 og ca. 600.

2. Innbrenningslakksystemer ifølge krav 1, karakterisert ved . at de i tillegg inneholder inntil 20 vekt%, referert til komponent A av vanlige organiske lakkoppløsningsmidler.

3. Innbrenningslakksystemer ifølge krav 1 og 2, karakterisert ved at de som komponent C inneholder en ricinus- eller soyaalkydharpiks med oljeinnhold mellom 25 og 35 vekt%, referert til komponent C, syretall mellom 15 og 30 og OH-tall mellom 60 og 100.

4. Innbrenningslakksystemer ifølge krav 1 til 3, idet komponent B helt eller delvis erstattes med andre nettdannende aminoplaster.