WO1997033930A1 - Urethanization coating process providing one layer and many zones - Google Patents

Urethanization coating process providing one layer and many zones Download PDF

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WO1997033930A1
WO1997033930A1 PCT/AT1997/000050 AT9700050W WO9733930A1 WO 1997033930 A1 WO1997033930 A1 WO 1997033930A1 AT 9700050 W AT9700050 W AT 9700050W WO 9733930 A1 WO9733930 A1 WO 9733930A1
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mol
isocyanate
coating method
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hydroxyl
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PCT/AT1997/000050
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Inventor
Heinz Haschke
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Constantia-Iso Holding Aktiengesellschaft
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B44DECORATIVE ARTS
    • B44CPRODUCING DECORATIVE EFFECTS; MOSAICS; TARSIA WORK; PAPERHANGING
    • B44C5/00Processes for producing special ornamental bodies
    • B44C5/04Ornamental plaques, e.g. decorative panels, decorative veneers
    • B44C5/0469Ornamental plaques, e.g. decorative panels, decorative veneers comprising a decorative sheet and a core formed by one or more resin impregnated sheets of paper
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/40High-molecular-weight compounds
    • C08G18/4009Two or more macromolecular compounds not provided for in one single group of groups C08G18/42 - C08G18/64
    • C08G18/4027Mixtures of compounds of group C08G18/54 with other macromolecular compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
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    • C08G18/28Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/67Unsaturated compounds having active hydrogen
    • C08G18/6705Unsaturated polymers not provided for in the groups C08G18/671, C08G18/6795, C08G18/68 or C08G18/69

Definitions

  • the invention relates to a coating process by urethanization to form a three-substance, three-zone, single-layer composite structure with combined polyaddition / polycondensation curing with free-radical polymerization and pressing films thus obtained onto the body to be coated.
  • aminoplast resins such as urea-formaldehyde resins or better melamine-formaldehyde resins as the outermost surfaces of coating systems have good scratch resistance.
  • melamine resin surfaces can bring scratch resistance of up to approx. 10 Newtons (abbreviated N; according to DIN 53799, part 10).
  • N approx. 10 Newtons
  • the curing of aminoplast resins is chemically a polycondensation in which water is split off.
  • aminoplast resins have proven themselves well as impregnating resins for decorative papers, which, after lamination or compression with carrier materials such as laminated, chipboard or fiberboard, result in a good bond with the carrier material, so that apart from the poor weather resistance - satisfactory decorative parts and panels are created.
  • acrylic resins and also polyester resins and polymers made from ester acrylates, urethane acrylates, ether acrylates and epoxy acrylates generally have much better weathering properties, but such systems are in turn not nearly as suitable for impregnating decorative papers as the aforementioned ones Aminoplast or phenoplast resins. In addition, they give only relatively soft, not very scratch-resistant coatings.
  • the conventional coating consisting of a single resin layer cannot achieve satisfactory results for the production of molded parts and plates for outdoor use.
  • the simplest method in this regard is the lamination of a finished, weather-resistant polyacrylate film as a top and protective layer on a carrier material which is already coated with an aminoplast or phenoplast-impregnated decorative paper.
  • This combines the advantages of a decorative paper surface that adheres well to the carrier material and the good decorative paper properties known from amino and phenoplastic impregnations, with the advantages of weather-resistant synthetic resin layers, into which, if necessary - for example to protect the UV-sensitive phenolic nical impregnating resins - substances that absorb UV rays can also be incorporated.
  • This coating system now consists of two layers of resins with different chemical constitution, so that a sharp, straight dividing line between the two layers, namely the carrier film and the decorative film, is clearly visible under the microscope in cross section.
  • the two layers are uniform throughout in their chemical constitution, namely on the one hand the aminoplast or phenoplast impregnation resin layer and on the other hand the cover layer based on the acrylic resin.
  • this layer structure achieves a weather-resistant surface, it has the disadvantages that the layers can only be mutually bonded by physical adhesion. forces are connected. However, these adhesive forces only act on the respective layer.
  • any mechanical damage to the outermost layer leads to infiltration starting from this point of injury, due to diffusion processes and thus also to large-scale weathering disturbances up to the detachment of the outermost laminate layer.
  • the paint systems mentioned are much less scratch-resistant than aminoplast or phenoplast surfaces.
  • the coating under the microscope shows a self-contained layer, which consists of two phases, in which one polymer is more or less finely dispersed in the other polymer with clear, sharp phase boundaries on its particle surfaces from the matrix polymer in which it is embedded.
  • the desired properties of the mixture components cannot be added up by such mixtures, so that the finished products essentially only have the poor weathering properties of the aminoplast resins combined with the poor scratch resistance of the acrylic resins.
  • EP-A-166 153 it is therefore proposed to apply aminoplast-free, unsaturated (meth) acrylate layers as the outermost layer on phenolic or aminoplast-impregnated decorative paper layers.
  • This system of (oligomeric) prepolymers consisting of two delimited layers, is first radiation-hardened after the impregnation process and then pressed at a pressure of at least 15 bar and at temperatures of at least 80 ° C. The result is an essentially physical bond between the outermost radiation-crosslinked aminoplast-free acrylate layer and the underlying aminoplast layer, which is chemically and physically delimited from the acrylate layer.
  • Electron beam curing polymerizes and optionally cross-links the acrylate oligomer layer, while the aminoplast layer, which is separated by a sharp phase boundary, is condensed to a thermosetting plastic after pressing.
  • any pigmentation or decoration is also already indicated in the aminoplast underlayer, while only an unpigmented and thus easily non-porous clearcoat is used as the acrylate topcoat.
  • a system of this type as explained in more detail by the following sketch - shows weathering, especially minor irregularities in the top coat layer, undermining at the only physically connected boundary layer between the aminoplast base and the top coat. The top coat layer can therefore easily stand out from the aminoplast substrate or have undesirable shades of gray.
  • (CH 2 -CH-) n R can also be: Layer 2
  • the acrylate layer is pressed to different depths into the underlying amino or phenolic layer, so that a toothed phase boundary can be determined in the microscopic cross-sectional image (the two separate phases stand) to each other like gears meshing).
  • satisfactory weather properties and, in addition, significantly improved scratch resistance of up to 7 N are achieved.
  • the radiation-chemically curing processes require a separate operation with relatively complex apparatuses such as electron emitters or UV emitters.
  • the systems produced by electron beam radiation tend to form stress cracks, especially if profile bodies are to be coated, especially if vertical surfaces are connected to a horizontal surface at an obtuse angle, so that the film is subjected to strong mechanical stress or shear .
  • the paint on the outer paint layer of the film on partial areas can either be completely sheared off or shifted on the film.
  • parts of the lacquer can flake off or microcracks can form in the lacquer. In any case, these effects lead to a weakening or even destruction of the protective effect of the lacquer.
  • the object of the invention is now to provide a method of the type mentioned, in which the technical advantages of the individual resin systems such as amine plastics or phenoplasts for decorative paper impregnation and those of the acrylates for the outermost protective layer are retained.
  • a process of the type mentioned is proposed, which is characterized in that, in a first step, a hydroxyl group-containing polyacrylate, which also contains unsaturated comonomers in the polymer chain, is formed on the backing film consisting of backing materials impregnated with isocyanate group-reactive aminoplast or phenoplast after copolymerization still contains reactive double bonds, or an unsaturated hydroxyl group-containing polyester is applied with a di- and / or poly-isocyanate, whereby at the boundary layer between aminoplast or phenoplast and hydroxyl group-containing polyacrylate (abbreviated UPA) or polyester (abbreviated UPE) a clear mixing and mutual diffusion occurs and a stoichiometric excess of isocyanate component nente in the form of an excess of NCO groups relative to the existing NCO reactive groups from the hydroxyl group-containing polyacrylate or polyester and any NCO consumption by side reactions, so that a chemical compound from the hydroxyl group-containing poly
  • This method ensures that, in contrast to the prior art, an intimate chemical bond is formed in the form of a reaction product between the aminoplast or phenoplast and the acrylate or polyester.
  • a new, third component is brought into play as chemical connecting component in this method, namely substance 3, a urethane aminoplast or a urethane phenoplast, namely the reaction product mentioned, which consists of only partially reacted aminoplast or Phenoplast and its methylol groups and the isocyanate crosslinker in the presence of a UPA or UPE which is also reactive with isocyanate using a stoichiometric excess of isocyanate.
  • the process according to the invention thus gives a coating which adheres well to the boundary layer from the base material to the film, in a manner analogous to conventional aminoplast or phenoplast-impregnated decorative papers, which coating can only be chemically defined as a single outer layer.
  • Products of this type therefore fundamentally differ from the products of the prior art, in which only different substances are always physically combined with one another, while in the method according to the invention the coating materials are connected to one another by a real chemical reaction and only then are radically crosslinked and in the finished product
  • the product thus also contains other substances, such as the radical-crosslinked urethane aminoplasts or urethane phenoplasts mentioned. Accordingly, such products show even when the
  • Paper which can be impregnated with aminoplasts or phenoplasts is suitable as a carrier material.
  • nonwovens based on natural or synthetic fibers or on the basis of mixtures thereof are also suitable.
  • So-called decorative papers are particularly suitable.
  • Laminated boards chipboard, fiberboard such as medium or high density fiberboard (HDF, MDF), woodfibre materials or profile bodies made of such materials.
  • HDF medium or high density fiberboard
  • MDF medium or high density fiberboard
  • a phenolic resin for the impregnation of the carrier material which is preferably present in an aqueous dispersion and is only precondensed to such an extent that it is still reactive with isocyanate groups and at temperatures above 80 ° C., before preferably above 100 ° C, is still flowable.
  • an aqueous melamine resin for impregnating the carrier material, which is only precondensed to such an extent that it is still capable of reacting with isocyanate groups and at temperatures above 80 ° C., preferably above 100 ° C., is still flowable.
  • aminoplast resin preferably a melamine-formaldehyde resin
  • UPA or UPE Pre-condensing paint systems to a total residual water content of 5 to 25% by weight, preferably to 10 to 15% by weight.
  • NCO titer of the aminoplasts or phenoplasts can be determined by pouring a solution of the isocyanate to be used in the process over a sample of 1 dm 2 of the precondensed aminoplast - after shock drying as described below - and heating after heating Reaction temperature determined the isocyanate consumption based on this standard area by back titration with di-n-butylamine and then converted to 1 square meter.
  • the total amount of isocyanate to be used according to the invention results from a) the stochiometric requirement of the UPA or UPE system for groups which are reactive (with isocyanate groups), preferably its hydroxyl groups, expressed in mol% OH, plus b) that isocyanate loss to be calculated and determined in a preliminary test (see below) by side reactions such as hydrolysis under the reaction conditions and c) the “significant NCO excess” according to the invention, ie the excess of - after the aforementioned
  • the proportion of isocyanate which is consumed under process conditions by processes other than the desired main reactions or is lost as a result is determined in a preliminary test, certainly. This proportion is then added to the calculated net excess when using the method according to the invention in order to determine the gross isocyanate requirement required.
  • An aminoplast or phenoplast of the same type is produced and precondensed to the same extent as provided for the process according to the invention, with the only difference that the degree of condensation is shock-cooled and freeze-dried in vacuo immediately after the desired ("B state") degree of condensation has been reached.
  • the aminoplast or phenoplast B impregnate sample is poured over with an excess of the UPA or UPE isocyanate coating system to be used for the method, brought to the process reaction temperature and then, for example, the remaining isocyanate excess titrated back using the di-n-butylamine method.
  • the NCO loss results from the residual water content of the aminoplast or phenoplast substrate, which is accessible to the isocyanate in the mixing and boundary phase and is reactive during the curing period is.
  • the total amount of isocyanate to be used according to the invention then results from a) the stochiometric requirement of the UPA or UPE system, based on its number of NCO-reactive groups, b) increased by the amount mentioned above.
  • unconverted isocyanate groups on the product can optionally be determined after drying by reaction with di-n-butylamine and back-titration of the unconverted amine against bromocresol green.
  • the optimal excess of isocyanate can be obtained by reaction of the aminoplast as in the precondensed state, i.e. after predrying with a large excess of isocyanate and then titrating back the unused isocyanate by the di-n-butylamine method.
  • Aliphatic and / or cycloaliphatic di- or polyisocyanates are preferably used as isocyanate components, ie the so-called "component B" of the coating system.
  • hexamethylene diisocyanate isophorone diisocyanate and their intermolecular addition products such as
  • Desmodur N or L from BAYER, but also so-called masked isocyanates such as "Desmodur AP stable" from BAYER, in particular those which remain stable for some time in aqueous systems at processing temperature but below the curing temperature.
  • capped isocyanates preferably have a pot life at room temperature of at least 10 minutes, preferably of at least 1 hour, in particular of at least 3 hours.
  • compounds can also be used which release isocyanate groups at or just below the curing temperature can train. This in turn produces reactive di- or polyfunctional isocyanates, preferably those selected from the group of aliphatic and / or cycloaliphatic isocyanates.
  • conventional urethanization catalysts can be added, preferably immediately before applying UPA or UPE lacquer, such as triethylenediamine (T ⁇ DA), dimethylaminoethyl morpholine (XDM) - so-called DABLOs - or dibutyltin dilaurate, etc. .
  • T ⁇ DA triethylenediamine
  • XDM dimethylaminoethyl morpholine
  • DABLOs dibutyltin dilaurate
  • the UPA to be used according to the invention are hydroxyl group-containing polyacrylates with unsaturated co-monomers built into the polymer chain, which contain reactive double bonds even after polymerization into the polyacrylate.
  • unsaturated comonomers those which contain free or unblocked acrylic and / or methacrylic double bonds after polymerization into the polyacrylate are to be excluded.
  • Monomers for the polyacrylate are branched and unbranched alkyl acrylates and / or methacrylates such as methyl acrylate (MA), ethyl acrylate (EA), n-propyl and / or isopropyl acrylate (n / iPA), n-, iso- and / or tert.
  • MA methyl acrylate
  • EA ethyl acrylate
  • n / iPA isopropyl acrylate
  • the proportion of these ACDB comonomers is 0.1 to 20 mol%, preferably 2 to 10 mol%.
  • ACDB comonomers preference is given to comonomers such as allyl acrylate (AA), vinyl acrylate (VA), mono- and / or di-allyl maleate (MAM, DAM), mono- and / or di-allyl fumarate (MAF, DAF), mono- and / or di-allyl tetrahydrophthalate (MATHPH, DATHPH), 2,2-dimethylpropane diol (1,3) diacrylate (DMPDDA), tert-butyl-ethylene glycol diacrylate (tBuEGDA) or mixtures thereof.
  • AA allyl acrylate
  • VA vinyl acrylate
  • MAM mono- and / or di-allyl maleate
  • MAF mono- and / or di-allyl fumarate
  • MATHPH 2,2-dimethylpropane diol
  • DMPDDA 2,2-dimethylpropane diol
  • tBuEGDA tert-butyl-ethylene glycol diacrylate
  • the proportions of acidic ACDB comonomers can be used to adjust the water dispersibility of the systems analogously or together with and in consideration of the acrylic acid and / or methacrylic acid components described in the systems, which may also be copolymerizable for this purpose, with preference being given to them Is allyl acrylate.
  • the UPAs can also contain small amounts, preferably 0.1-20 mol% of di- or polyfunctional, crosslinking components such as mono- or diethylene glycol diacrylate (DEGDA) and / or butanediol diacrylate (BDDA) and / or trimethylolpropane di- or triacrylate (TMPDA, TMPTA ) and / or tripropylene glycol diacrylate (TPGDA), whereby in order to avoid undesirable excessive crosslinking when selecting and dosing, the possibly partially pre-crosslinking effect of ACDB comonomers such as DMPDDA or tBuEGDA must also be taken into account, the ACDB behavior of which is not the same as for the allyl compounds is based on their lower reactivity due to the hyperconjugation of the TT electrons in the allyl group, but on the steric hindrance due to the respective substituents.
  • DEGDA mono- or diethylene glycol diacrylate
  • BDDA butanediol
  • comonomers such as styrene can also be used in the mixture. In this case, it is no longer pure UPA, but instead, for example, styrene acrylates. In these cases, the proportion of such comonomers should not be more than 30 mol%, preferably not more than 10 mol%.
  • the methacrylates in particular the MMA, cause glassy topcoat films and thereby lead to a certain degree of embrittlement, they are used in rather minor amounts, in particular only in the range from 0 to 10 mol%, particularly preferably in the range from 1 to 5 mol%.
  • the desired mechanical property of the coating can thus be obtained by a suitable combination of the monomers adjusted or embrittlement or stress cracking are avoided if deformation over narrow radii is necessary to produce the molded part produced according to the invention.
  • Acrylic acid units are preferred.
  • the UPE to be used according to the invention are also unsaturated polyesters, that is to say polycondensates from monomers such as fumaric acid (FS) and / or maleic acid (anhydride) (MSA) and / or tetrahydrophthalic acid (THP) which are usually used for the production of unsaturated polyesters, where optionally also phthalic acid (anhydride) (PSA) as acid components and ethylene glycol (EG) and / or diethylene glycol (DEG) and / or propylene glycol (PG) and / or dipropylene glycol (DPG) and / or butanediol (BD) and / or hexanediol (HD) are condensed.
  • PSA phthalic acid
  • EG ethylene glycol
  • DEG diethylene glycol
  • PG propylene glycol
  • DPG dipropylene glycol
  • BD butanediol
  • HD hexanediol
  • TMPMAE or TMPDAE trimethylolpropane mono- or diallyl ether
  • Polyacrylates with one or more hydroxyl group (s) such as trimethylolpropane monoacrylate (TMPMA) and / or trimethylolpropane diacrylate (TMPDA) as an alcohol component and optionally also small amounts of crosslinking agents such as trimethylolpropane (TMP) and / or pentaerythritol (PER) be condensed.
  • TPMA trimethylolpropane monoacrylate
  • TMPDA trimethylolpropane diacrylate
  • crosslinking agents such as trimethylolpropane (TMP)
  • hydroxyl group-containing polyacrylates can also be used in a mixture with the UPE lacquer system, the total hydroxyl group content of the UPE resins and their admixed crosslinking agents in the form of a) OH end groups together with b) the chain-middle-sized OH groups.
  • Groups for example from condensed TMP, are adjusted in comparison to the acid components used in such a way that UPE resins with OH end groups are formed in principle and also the content of reactive OH groups including these end groups) of the UPE system at 1 to 15 mol%, preferably 1 to 10 mol%, in particular 1 to 5 mol%.
  • TMPDA When using condensable unsaturated compounds to provide the post-curable double bonds for the UPE systems, TMPDA, TMPMA and TMPDAE are preferred, as is TMPMAE, and TMPDAE is particularly preferred.
  • unsaturated analogue polyester acrylates as UPE systems, ie as far as the content of reactive OH groups and double bonds is concerned.
  • those resins are particularly preferred in which the copolymerization or the condensation of the comonomer, which is intended to provide the radically post-curable double bonds, takes place in such a way that these monomers are used in the preparation of the UPA or UPE resin are only added when oligomers of a certain chain length have already formed from the other comonomers, so that the ACDB comonomers are statistically uniformly distributed over the UPA or UPA molecule chains.
  • UPA systems are preferred, in particular pure UPA systems.
  • the two paint components are only combined using the so-called pot life before processing.
  • they are only brought together with intimate mixing when applied to the substrate to be coated.
  • coating resins as described above in a mixture with 1-50 mol%, preferably 1-30 mol%, based on the average monomer unit of the coating resin polymer, acrylic monomers such as, in particular, butyl acrylate, or 2-ethylhexyl acrylate, DMPDDA, tBuEGDA or methyl methacrylate or mixtures thereof can be used as the total acrylic component 1 of the lacquer.
  • acrylic monomers such as, in particular, butyl acrylate, or 2-ethylhexyl acrylate, DMPDDA, tBuEGDA or methyl methacrylate or mixtures thereof can be used as the total acrylic component 1 of the lacquer.
  • free-radical formers are added in customary amounts, preferably immediately before mixing the paint component A with the paint component B.
  • These radical formers are selected depending on the desired light-off temperature. If the radical crosslinking is therefore to take place already during the post-drying, the light-off temperature of the radical formers is matched to the post-drying temperature.
  • the radical crosslinking is preferably carried out in the third process step, namely during the pressing-on process, so that the starting temperature of the radical formers is above the post-drying temperature, but below the temperature during the pressing process.
  • radical formers which show no yellowing when exposed to light are particularly preferred, that is to say aliphatic or cycloaliphatic compounds.
  • bis-azo-isobutyronitrile and tert-butyl-peroxy-2-ethylhexoate are selected for low post-drying temperatures.
  • Di-cumyl peroxide for example, is suitable for medium post-drying temperatures, or di-tert-butyl peroxide if crosslinking is desired only during pressing.
  • the temperature dependency the radical initiation by such initiators is tabulated in the literature.
  • the urethanization reaction that is the reaction between the isocyanate groups and the hydroxyl groups of the polyacrylate, is cured again at temperatures above the starting temperature.
  • the temperature range is preferably between 100 and 180 ° C, in particular between 110 and 150 ° C.
  • the post-reaction and drying temperature set is advantageously chosen so that on the one hand the formation of vapor bubbles is avoided and on the other hand the methylol groups from the aminoplast and the isocyanate groups are converted as quickly and completely as possible.
  • the decorative films obtained in this way are aminoplast / urethanaminoplast or phenoplast / urethanphenoplast impregnated carrier materials.
  • Storage at room temperature is preferably not longer than 6 weeks, particularly preferably not longer than 14 days.
  • the air humidity during storage should preferably not be above 60% rel.LF for a long time, especially not above 50% rel.LF.
  • the single film of the prefabricated coating system is applied to the core layer to be coated, which can be, for example, a laminate, particle board or wood fiber board, in a manner known per se, that is at temperatures of at least 80 ° C., preferably at temperatures between 110 and 200 ° C and at pressures of at least 5 bar, preferably at least 10 bar, in particular at least 25 bar and a pressing time, which is preferably in the range of 30 seconds and 10 minutes.
  • the minimum pressing time to be used should be observed using the following formula, depending on the selected pressing temperature: The minimum pressing time is mintp i n seconds after: a min ⁇ n - m + b + T
  • the precondensed impregnate has an NCO titer (determined by the n-butylamine in back titration method) of 14 milliequivalents NCO / m 2 .
  • a 2-component acrylate varnish in the form of the premixed component A (consisting of UPA varnish resin + pigments + additives, everything in total) is immediately applied to the belt coming from the dryer in an aqueous dispersion with a total solids content of 50% by weight (including 20 parts by weight of pigments in addition to 5 parts by weight of dispersant and additives)) plus component B which is added to component A immediately before application (this is the isocyanate System).
  • UPA varnish 2-component acrylate varnish
  • the amount applied after urethanization is 75 g / m 2 based on the content of the lacquer and solid. Since the radical crosslinking is only desired during the pressing process, the paint is applied immediately Mixing of components A and B 1% by weight di-tert-butyl peroxide based on the solids content (including paint resin content) added.
  • the coated impregnate is fed into a dryer.
  • This has the following temperature profile: 5m unheated exhaust zone + 6m floating dryer with 125 ° C + 6m floating dryer with 140 ° C.
  • the throughput speed is 12m / min.
  • a residual water content of 5% by weight is set and the coated decorative film produced is then stacked.
  • a copolymer of 30 mol% 2HEA with 30 mol% EA + 15 mol% BA, 4 mol% HA, 5 mol% MMA and 5 ml% AS, and 1 mol% of DEGDA and 10 mol% AA is used as the coating resin.
  • a proportion of 45 parts by weight of paint resin in addition to 5 parts by weight of 2EHA monomer a total of 25% by weight of acrylic component of the total solids content of paint component A is obtained.
  • the solids content of the paint component is 50% by weight, of which 20% by weight are pigments and a further 5% are additives. This results in 25% by weight - that is 2.5 kg of acrylic component. Of this, 45/50, namely 2.25 kg, account for UPA accordingly
  • the hardened film is pressed in a short-cycle press onto a 10mm thick laminate consisting of phenolic resin-impregnated papers at a temperature of 150 ° C and a pressure of 30 bar for 6 minutes.
  • a decorative plate with a scratch resistance on the decorative side of 5 Newtons is obtained.
  • a procedure is carried out as in Example 1, except that a UPE lacquer is used instead of the UPA lacquer.
  • the resin base of this UPE lacquer is a mixture of 2 parts by weight of a UPE resin of the "UPE-LV” type in addition to a part by weight of a UPE resin of the "UPE-M” type.
  • LV M n the moles n Gly / n Sr - 1 acid (or anhydride) or glycols used
  • the entire UPE resin system thus had an average OH content of 4.5 mol%.
  • IPDI isophorone diisocyanate
  • M 222.28, that is 4
  • a decorative plate with a scratch resistance on the decorative side of 2 Newtons is obtained.
  • the composite materials produced by the coating method according to the invention are particularly suitable as facade panels for outdoor use.

Landscapes

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Abstract

The invention relates to a coating process by urethanization to form a single-layer composite coating, having three materials and three zones, by combined polyaddition hardening/ polycondensation hardening with radical polymerisation, and pressing of the resultant films on the bodies to be coated, the radical polymerisation process being initiated by radical forming agents.

Description

Einschicht-Mehrzonen-Urethanisierunqs-Beschichtungsverfahren Single-layer, multi-zone urethane coating process
Technisches GebietTechnical field
Gegenstand der Erfindung ist ein Beschichtungsverfahren durch Urethanisierung zu einem Dreistoff-drei-Zonen-Einschicht-Ver- bundaufbau unter kombinierter Polyadditions/Polykondensations- härtung mit radikalischer Polymerisation und Aufpressung so erhaltener Folien auf den zu beschichtenden Körper.The invention relates to a coating process by urethanization to form a three-substance, three-zone, single-layer composite structure with combined polyaddition / polycondensation curing with free-radical polymerization and pressing films thus obtained onto the body to be coated.
Stand der TechnikState of the art
Es ist bekannt, daß Aminoplastharze wie Harnstoff-Formaldehydharze oder besser Melamin-Formaldehydharze als äußerste Oberflächen von Beschichtungssystemen gute Kratzfestigkeiten aufweisen. Insbeson¬ dere Melaminharzoberflächen können Kratzfestigkeiten von bis zu ca. 10 Newton (abgekürzt N; nach DIN 53799, Teil 10) bringen. Bei der Härtung von Aminoplastharzen handelt es sich chemisch um eine Polykondensation, bei der Wasser abgespalten wird. Der Härtungsprozeß von Harnstoffen und Melaminen verläuft dabei über zuerst noch schmelzbare und in Lösungsmitteln wie Dimethylfor- mamid lösliche Kondensations-Zwischenprodukte, welche eine große Zahl freier, noch reaktionsfähiger Methylolgruppen aufweisen (= sogenannte "B-Phase"-Produkte) . Erst bei längerer Reaktionszeit mit dem Kondensationsmittel, welches in der Regel Formaldehyd ist, reagieren diese Zwischenprodukte zu hochvernetzten Endprodukten (-> sogenannte "Duro-Plaste") . Trotz hoher Vernetzung neigt das Triazinsystem der Melaminharzkomponente bei der Bewitterung zur Hydrolyse bis zum Hydrolyseendprodukt der Cyanursäure. Durch diese Hydrolysereaktion kommt es zu Abbau-, Spannungsriß- und Vergrau- ungseffekten, sodaß Beschichtungssysteme auf Basis von Melamin- Formaldehydharzen nur sehr schlecht witterungsbeständig sind. Eine ähnliche schlechte Witterungsbeständigkeit weisen Beschichtungs¬ systeme auf Basis von Harnstoffharzen auf.It is known that aminoplast resins such as urea-formaldehyde resins or better melamine-formaldehyde resins as the outermost surfaces of coating systems have good scratch resistance. In particular, melamine resin surfaces can bring scratch resistance of up to approx. 10 Newtons (abbreviated N; according to DIN 53799, part 10). The curing of aminoplast resins is chemically a polycondensation in which water is split off. The hardening process of ureas and melamines takes place via condensation intermediates which are still meltable and soluble in solvents such as dimethylformamide and which have a large number of free, yet reactive methylol groups (= so-called "B-phase" products). Only after a longer reaction time with the condensing agent, which is usually formaldehyde, do these intermediates react to form highly cross-linked end products (-> so-called "Duro-Plastics"). Despite the high degree of crosslinking, the triazine system of the melamine resin component tends to hydrolysis to the end hydrolysis product of cyanuric acid during weathering. This hydrolysis reaction leads to degradation, stress cracking and graying effects, so that coating systems based on melamine-formaldehyde resins are only very poorly weather-resistant. Coating systems based on urea resins have a similar poor weather resistance.
Andererseits haben sich Aminoplastharze gut als Imprägnierharze für Dekorpapiere bewährt, welche nach Laminierung oder Verpressung mit Trägermaterialien wie Schichtpreßstoff-, Span- oder Faserplat¬ ten einen guten Verbund mit dem Trägermaterial ergeben, sodaß - abgesehen von der mangelhaften Witterungsbeständigkeit - zufrie¬ denstellende Dekorteile und -platten geschaffen werden.On the other hand, aminoplast resins have proven themselves well as impregnating resins for decorative papers, which, after lamination or compression with carrier materials such as laminated, chipboard or fiberboard, result in a good bond with the carrier material, so that apart from the poor weather resistance - satisfactory decorative parts and panels are created.
Analoge Ergebnisse können mit Phenolharzen als Imprägnierharze erzielt werden. Allerdings sind auch Phenolharze als äußerste Schichten nicht witterungsbeständig, da sie bei Licht- und Luft¬ einwirkung vergilben, sodaß eine unerwünschte Verfärbung des Dekors hervorgerufen wird.Analogous results can be achieved with phenolic resins as impregnation resins. However, even the outermost layers of phenolic resins are not weather-resistant, since they yellow when exposed to light and air, so that an undesirable discoloration of the decor is caused.
Ferner ist es bekannt, daß Acrylharze und auch Polyesterharze sowie Polymere aus Esteracrylaten, Urethanacrylaten, Ätheracryla- ten und Epoxyacrylaten in der Regel wesentlich bessere Witte- rungseigenschaften aufweisen, allerdings sind solche Systeme wiederum zur Imprägnierung von Dekorpapieren bei weitem nicht so gut geeignet als die vorgenannten Aminoplast- bzw. Phenoplast- Harze. Außerdem ergeben sie nur relativ weiche, nicht sehr kratz¬ feste Beschichtungen.Furthermore, it is known that acrylic resins and also polyester resins and polymers made from ester acrylates, urethane acrylates, ether acrylates and epoxy acrylates generally have much better weathering properties, but such systems are in turn not nearly as suitable for impregnating decorative papers as the aforementioned ones Aminoplast or phenoplast resins. In addition, they give only relatively soft, not very scratch-resistant coatings.
Insoweit sind mit der herkömmlichen, aus einer einzigen Harz¬ schicht bestehenden Beschichtung keine befriedigenden Ergebnisse für die Herstellung von Formteilen und Platten für die Außenan¬ wendung zu erzielen.In this respect, the conventional coating consisting of a single resin layer cannot achieve satisfactory results for the production of molded parts and plates for outdoor use.
Aufgrund der genannten Ergebnisse ist es ferner bekannt, Amino¬ plast- bzw. Phenolharze mit Acryl- und Polyester- und Polyester- acrylharzen zu kombinieren, um einerseits das zufriedenstellende Imprägnierverhalten sowie die guten Witterungseigenschaften in der Oberflächenschicht zu erzielen.On the basis of the results mentioned, it is also known to combine amino or phenolic resins with acrylic and polyester and polyester-acrylic resins in order to achieve satisfactory impregnation behavior and good weather properties in the surface layer.
Das einfachste diesbezügliche Verfahren ist die Laminierung einer fertigen, witterungsbeständigen Polyacrylat-Folie als Deck- und Schutzschicht auf ein Trägermaterial, das bereits mit einem Amino- plast- oder Phenoplast imprägnierten Dekorpapier beschichtet ist. Damit verbindet man die Vorteile einer gut auf dem Trägermaterial haftenden Dekorpapieroberfläche und den von Amino- und Phenoplast- Imprägnierungen bekannten guten Dekorpapiereigenschaften, mit den Vorteilen der witterungsbeständigen Kunstharzschichten, in welche bei Bedarf - beispielsweise zum Schutz der UV-empfindlichen pheno- lischen Imprägnierharze - auch noch UV-Strahlen adsorbierende Substanzen eingebaut werden können.The simplest method in this regard is the lamination of a finished, weather-resistant polyacrylate film as a top and protective layer on a carrier material which is already coated with an aminoplast or phenoplast-impregnated decorative paper. This combines the advantages of a decorative paper surface that adheres well to the carrier material and the good decorative paper properties known from amino and phenoplastic impregnations, with the advantages of weather-resistant synthetic resin layers, into which, if necessary - for example to protect the UV-sensitive phenolic nical impregnating resins - substances that absorb UV rays can also be incorporated.
Folgende Skizze zeigt zur besseren Erläuterung das genannte Be- schichtungs-System:The following sketch shows the coating system mentioned for a better explanation:
-(CH2-CH-)n - (CH 2 -CH-) n
Schicht 2 = PolyacrylatLayer 2 = polyacrylate
COOR (Folie) PhasengrenzeCOOR (foil) phase boundary
(Schichtengrenze)(Layer boundary)
/ NH-CH2OCH2/ NH-CH 2 OCH2
= abgekürzt: Schicht 1 = Aminoplast= abbreviated: Layer 1 = aminoplast
N N -NHCH2OCH2- (Papierimpräαnat)NN -NHCH 2 OCH 2 - (paper impregnate)
I II I
-HN-C C-NH-CH2OCH2 N-HN-C C-NH-CH 2 OCH 2 N
Eine vorteilhafte Ausführungsform eines derartigen Beschichtungs- systems ist aus der DE-OS 30 10 060 vorbekannt, wonach eine obere, mit einem durch Elektronenstrahlen gehärteten Lack lackierte Folie (eine sogenannte Dekorfolie), zusammen mit einer darunterliegenden Trägerfolie zwischen Walzenpaaren auflaminiert wird.An advantageous embodiment of such a coating system is previously known from DE-OS 30 10 060, according to which an upper film (a so-called decorative film) coated with a lacquer hardened by electron beams is laminated together with a carrier film underneath between pairs of rolls.
Dieses Beschichtungssystem besteht nunmehr aus zwei Schichten von Harzen mit unterschiedlicher chemischer Konstitution, sodaß unter dem Mikroskop im Querschnitt deutlich eine scharfe, gerade Trenn¬ linie zwischen den beiden Schichten, nämlich der Trägerfolie und der Dekorfolie sichtbar ist. Dabei sind die beiden Schichten in sich durchgehend einheitlich in ihrer chemischen Konstitution, nämlich einerseits die Aminoplast- bzw. Phenoplast-Imprägnier- harzschicht und andererseits die Deckschicht auf Basis des Acryl- harzes. Durch diesen Schichtaufbau wird zwar eine witterungsbe¬ ständige Oberfläche erreicht, jedoch mit den Nachteilen, daß die Schichten untereinander lediglich durch physikalische Adhäsions- kräfte verbunden sind. Diese Adhäsionskräfte wirken jedoch nur an der jeweiligen Schicht. Dementsprechend führt jede mechanische Verletzung der äußersten Schicht, zu einer Unterwanderung ausgehend von dieser Verletzungsstelle, bedingt durch Diffu¬ sionsprozesse und damit auch zu großflächigeren Bewitterungs- Störungen bis hin zum Ablösen der äußersten Laminatschicht. Außerdem sind die genannten Lacksysteme wesentlich weniger kratzfest als Aminoplast- oder Phenoplast-Oberflachen.This coating system now consists of two layers of resins with different chemical constitution, so that a sharp, straight dividing line between the two layers, namely the carrier film and the decorative film, is clearly visible under the microscope in cross section. The two layers are uniform throughout in their chemical constitution, namely on the one hand the aminoplast or phenoplast impregnation resin layer and on the other hand the cover layer based on the acrylic resin. Although this layer structure achieves a weather-resistant surface, it has the disadvantages that the layers can only be mutually bonded by physical adhesion. forces are connected. However, these adhesive forces only act on the respective layer. Accordingly, any mechanical damage to the outermost layer leads to infiltration starting from this point of injury, due to diffusion processes and thus also to large-scale weathering disturbances up to the detachment of the outermost laminate layer. In addition, the paint systems mentioned are much less scratch-resistant than aminoplast or phenoplast surfaces.
Ferner wird in der DE-AS 29 47 597 vorgeschlagen, die Vorteile von Aminoplast-Harzen als Imprägnierharze mit den Bewitterungseigen- schaften von Acrylharzen insofern zu kombinieren, daß Gemische von Polymeren aus Acrylaten, Esteracrylaten, Epoxyacrylaten, Urethan- acrylaten, Ätheracrylaten und ungesättigten Acrylharzen, gege¬ benenfalls zusammen mit ungesättigten Acrylat-Monomeren mit Amino¬ plastharzen als Überzugsgemische zur Herstellung einer äußersten strahlenhärtbaren Schicht verwendet werden. Es entsteht dadurch ein einschichtiges, aus zwei oder mehreren Harzen bestehendes Beschichtungssystem, welches in einer Skizze wie folgt darzu¬ stellen ist:Furthermore, it is proposed in DE-AS 29 47 597 to combine the advantages of aminoplast resins as impregnating resins with the weathering properties of acrylic resins to the extent that mixtures of polymers made from acrylates, ester acrylates, epoxy acrylates, urethane acrylates, ether acrylates and unsaturated acrylic resins , optionally together with unsaturated acrylate monomers with amino resins as coating mixtures for the production of an outermost radiation-curable layer. The result is a single-layer coating system consisting of two or more resins, which is shown in a sketch as follows:
1 Zone Gemisch von:1 zone mixture of:
a) -(CH2-CH-)n b)a) - (CH 2 -CH-) n b)
| - Partikeln eingebettet in: -NHCH OCH2- COOR (= Stoff 1) Matrix| - Particles embedded in: -NHCH OCH 2 - COOR (= substance 1) matrix
Phasengrenze an den Partikeln (= Stoff 2)Phase boundary at the particles ( = substance 2)
Da aber ausgehärtete Aminoplastharze und auspoly erisierte Acryl- harze nicht miteinander mischbar sind, zeigt die Beschichtung unter dem Mikroskop eine in sich einheitliche Schicht, welche aus zwei Phasen besteht, in welcher das eine Polymer in dem anderen Polymer mehr oder weniger fein dispers verteilt, aber mit deutli- chen, scharfen Phasengrenzen an seinen Partikeloberflächen vom Matrix-Polymer in welches es eingebettet ist, abgegrenzt ist. Durch solche Gemische lassen sich jedoch die gewünschten Eigen¬ schaften der Mischungskomponenten nicht summieren, sodaß die endgefertigten Produkte im wesentlichen nur die schlechten Bewitterungseigenschaften der Aminoplastharze kombiniert mit den mangelhaften Kratzfestigkeiten der Acrylharze aufweisen.However, since cured aminoplast resins and polymerized acrylic resins are not miscible with one another, the coating under the microscope shows a self-contained layer, which consists of two phases, in which one polymer is more or less finely dispersed in the other polymer with clear, sharp phase boundaries on its particle surfaces from the matrix polymer in which it is embedded. However, the desired properties of the mixture components cannot be added up by such mixtures, so that the finished products essentially only have the poor weathering properties of the aminoplast resins combined with the poor scratch resistance of the acrylic resins.
Gemäß der EP-A-166 153 wird daher vorgeschlagen Aminoplast-freie, ungesättigte (Meth)acrylat-Schichten als äußerste Schicht auf Phenoplast- oder Aminoplast-imprägnierte Dekorpapierschichten aufzubringen. Dieses aus zwei, gegeneinander abgegrenzten Schich¬ ten bestehende System von (oligomeren) Präpolymeren wird nach dem Imprägniervorgang zuerst strahlengehärtet und anschließend bei einem Druck von mindestens 15 bar und bei Temperaturen von min¬ destens 80°C verpreßt. Es entsteht somit ein im wesentlichen physikalischer Verbund zwischen äußerster, strahlenvernetzer Aminoplast-freier Acrylatschicht und der darunterliegenden, von der Acrlyatschicht chemisch und physikalisch abgegrenzten Amino- plastschicht. Dabei wird durch die Elektronenstrahlhärtung die Acrylat-Oligomer-Schicht auspolymerisiert und gegebenenfalls vernetzt, während die davon durch eine scharfe Phasengrenze abgesetzte Aminoplastschicht nach dem Verpressen für sich alleine zu einem Duroplasten auskondensiert ist. In einer bevorzugten Ausführungsform dieses Verfahrens wird außerdem eine eventuelle Pigmentierung bzw. Dekorierung bereits in der Aminoplast-Unter¬ schicht angegeben, während als Acrylat-Decklack nur mehr ein unpigmentierter und damit leicht porenfrei auftragbarer Klarlack verwendet wird. Ein derartiges System - wie durch folgende Skizze näher erläutert - zeigt bei Bewitterung, insbesondere bei gering¬ fügigen Unregelmäßigkeiten in der Decklackschicht eine Unterwan¬ derung an der nur physikalisch verbundenen Grenzschicht zwischen Aminoplast-Unterlage und Decklack. Die Decklackschicht kann sich daher leicht vom Aminoplast-Untergrund abheben bzw. unerwünschte Grautöne aufweisen. Skizze zur Veranschaulichung des System-Prinzips:According to EP-A-166 153 it is therefore proposed to apply aminoplast-free, unsaturated (meth) acrylate layers as the outermost layer on phenolic or aminoplast-impregnated decorative paper layers. This system of (oligomeric) prepolymers, consisting of two delimited layers, is first radiation-hardened after the impregnation process and then pressed at a pressure of at least 15 bar and at temperatures of at least 80 ° C. The result is an essentially physical bond between the outermost radiation-crosslinked aminoplast-free acrylate layer and the underlying aminoplast layer, which is chemically and physically delimited from the acrylate layer. Electron beam curing polymerizes and optionally cross-links the acrylate oligomer layer, while the aminoplast layer, which is separated by a sharp phase boundary, is condensed to a thermosetting plastic after pressing. In a preferred embodiment of this method, any pigmentation or decoration is also already indicated in the aminoplast underlayer, while only an unpigmented and thus easily non-porous clearcoat is used as the acrylate topcoat. A system of this type - as explained in more detail by the following sketch - shows weathering, especially minor irregularities in the top coat layer, undermining at the only physically connected boundary layer between the aminoplast base and the top coat. The top coat layer can therefore easily stand out from the aminoplast substrate or have undesirable shades of gray. Sketch to illustrate the system principle:
(CH2-CH-)n R kann auch sein: Schicht 2(CH 2 -CH-) n R can also be: Layer 2
I -CH -CH COOR \I -CH-COOR \
OO
0=C und oder -R'-CH=CH2 0 = C and or -R'-CH = CH 2
Zwingend frei von: - HCH2OCH2- NH-VernetzerrestMandatory free of: - HCH 2 OCH 2 - NH crosslinker residue
PhasengrenzePhase boundary
( Schichtengrenze )(Layer boundary)
Aminoplast- bzw. Phenoplast-SchichtAminoplast or phenoplast layer
Schicht 1Layer 1
Bzw. die daraus durch Strahlenhärtung entstehenden Vernetzungsprodukte.Respectively. the crosslinking products that result from radiation curing.
Durch den Verpreßvorgang wird natürlich je nach den lokalen Elastizitäten und Verformbarkeiten der beiden aufeinanderliegenden Schichten die Acrylatschicht unterschiedlich tief in die darunter¬ liegende Amino- oder Phenoplastschicht gedrückt, sodaß im mikros¬ kopischen Querschnittsbild eine verzahnte Phasengrenze feststell¬ bar ist (die beiden separaten Phasen stehen zueinander wie Zahn- räder im Eingriff). Mit den genannten Verfahren werden zufrieden¬ stellende Witterungseigenschaften und außerdem deutlich verbes¬ serte Kratzfestigkeiten von bis zu 7 N erzielt.Due to the pressing process, depending on the local elasticities and deformability of the two layers lying one on top of the other, the acrylate layer is pressed to different depths into the underlying amino or phenolic layer, so that a toothed phase boundary can be determined in the microscopic cross-sectional image (the two separate phases stand) to each other like gears meshing). With the methods mentioned, satisfactory weather properties and, in addition, significantly improved scratch resistance of up to 7 N are achieved.
Aber auch dieses Verfahren hat den Nachteil, daß auf die Pheno- plast- oder Aminoplast-imprägnierte Trägerpapier-Unterschicht, nur ein physikalisch auf dieser haftender Schutz-Deckfilm aufgebracht wird, wodurch bei Langzeit-Bewitterung oder Oberflächenbeschädi¬ gung die Gefahr besteht, daß es beispielsweise durch Wasserdampf- Diffusion durch die äußerste Deckschicht zu deren Unterwanderung und schließlich zum Angriff der darunterliegenden Trägerschicht kommt. Ferner können Trenn-Effekte zwischen den äußersten Deck- und Schutzschicht auftreten.But this method also has the disadvantage that only a physically adhering protective cover film is applied to the base paper layer, which is impregnated with phenolic or aminoplast, so that there is a risk of long-term weathering or surface damage for example by diffusion of water vapor through the outermost cover layer to infiltrate it and finally to attack the underlying support layer is coming. Separation effects can also occur between the outermost cover and protective layers.
Darüberhinaus erfordern die strahlenchemisch nachhärtenden Ver¬ fahren einen eigenen Arbeitsgang mit relativ aufwendigen Appara¬ turen wie Elektronenstrahlern oder UV-Strahlern. Ferner ist bekannt, daß - insbesondere die durch Elektronenstrahlungshärtung hergestellten Systeme zur Spannungsrißbildung neigen, insbesondere wenn Profilkörper beschichtet werden sollen, vor allem wenn an eine horizontale Fläche unter einem stumpfen Winkel vertikale Flächen anschließen, sodaß die Folie einer starken mechanischen Beanspruchung bzw. Scherung ausgesetzt wird. Dabei kann der Lack an der äußeren Lackschicht der Folie auf Teilflächen entweder vollkommen abgeschert oder auf der Folie verschoben werden. Außer¬ dem können Teile des Lacks abplatzen oder es können Mikrorisse im Lack entstehen. In jedem Fall führen diese Effekte zu einer Schwä¬ chung bis Zerstörung der Schutzwirkung des Lackes.In addition, the radiation-chemically curing processes require a separate operation with relatively complex apparatuses such as electron emitters or UV emitters. Furthermore, it is known that - in particular the systems produced by electron beam radiation tend to form stress cracks, especially if profile bodies are to be coated, especially if vertical surfaces are connected to a horizontal surface at an obtuse angle, so that the film is subjected to strong mechanical stress or shear . The paint on the outer paint layer of the film on partial areas can either be completely sheared off or shifted on the film. In addition, parts of the lacquer can flake off or microcracks can form in the lacquer. In any case, these effects lead to a weakening or even destruction of the protective effect of the lacquer.
Aufgabe der Erfindung ist es nun, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem die technischen Vorteile der einzelnen Harzsysteme wie der Aminplaste oder Phenoplaste für die Dekorpapierimprägnierung und jene der Acrylate für die äußerste Schutzschicht erhalten bleiben.The object of the invention is now to provide a method of the type mentioned, in which the technical advantages of the individual resin systems such as amine plastics or phenoplasts for decorative paper impregnation and those of the acrylates for the outermost protective layer are retained.
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren der genannten Art vorge- schlagen, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß in einem 1. Schritt auf die Trägerfolie bestehend aus mit Isocyanatgruppen reaktionsfähigen Aminoplast- oder Phenoplast imprägnierten Trägermaterialien ein Hydroxylgruppen-hältiges Polyacrylat, welches in der Polymerkette ungesättigte Comonomere mit auch nach Einpolymerisation noch reaktionsfähige Doppelbindungen enthält, oder ein ungesättigter Hydroxylgruppen-hältiger Polyester mit einem Di- und/ oder Poly-Isocyanat aufgebracht wird, wobei an der Grenzschicht zwischen Aminoplast bzw. Phenoplast und Hydroxylgrup¬ pen-hältigem Polyacrylat (abgekürzt UPA) bzw. Polyester (abgekürzt UPE) eine deutliche Vermischung und gegenseitige Eindiffusion ein¬ tritt und wobei ein stöchiometrischer Überschuß an Isocyanatkompo- nente in Form eines NCO-Gruppen-Überschusses relativ zu den vor¬ handenen NCO-reaktiven-Gruppen aus dem Hydroxylgruppen-hältigen Polyacrylat bzw. Polyester und eventuellen NCO-Verbrauchs durch Nebenreaktionen eingesetzt wird, sodaß eine chemische Verbindung aus dem Hydroxylgruppen-hältigen Polyacrylat bzw. Polyester (über die Di- bzw. polyfunktionelle-NCO-Komponente an die Methylolgrup- pen des Aminoplasts bzw. Phenoplasts durch Ausbildung von Urethan- gruppen) entsteht; daß in einem 2. Schritt die radikalische, durch Radikalbildner eingeleitete Nachvernetzung der Doppelbindungen in den ungesättigten Comonomerbausteinen im Hydroxylgruppen-hältigen Polyacrylat bzw. im ungesättigten Hydroxylgruppen-hältigen Poly¬ ester bewirkt wird; und daß in einem 3. Schritt die so erhaltenen witterungsbeständigen Dekorschichten in Folienform auf die zu beschichtende Kernschicht bei einer Temperatur und einem Druck, wie üblicherweise für das Verpressen von Trägermaterialien mit Aminoplast- bzw. Phenoplast-imprägnierten Dekorfolien eingestellt, aufgepreßt wird.According to the invention, a process of the type mentioned is proposed, which is characterized in that, in a first step, a hydroxyl group-containing polyacrylate, which also contains unsaturated comonomers in the polymer chain, is formed on the backing film consisting of backing materials impregnated with isocyanate group-reactive aminoplast or phenoplast after copolymerization still contains reactive double bonds, or an unsaturated hydroxyl group-containing polyester is applied with a di- and / or poly-isocyanate, whereby at the boundary layer between aminoplast or phenoplast and hydroxyl group-containing polyacrylate (abbreviated UPA) or polyester (abbreviated UPE) a clear mixing and mutual diffusion occurs and a stoichiometric excess of isocyanate component nente in the form of an excess of NCO groups relative to the existing NCO reactive groups from the hydroxyl group-containing polyacrylate or polyester and any NCO consumption by side reactions, so that a chemical compound from the hydroxyl group-containing polyacrylate or Polyester (via the di- or polyfunctional-NCO component to the methylol groups of the aminoplast or phenoplast by formation of urethane groups) is formed; that in a second step the radical post-crosslinking of the double bonds initiated by radical formers in the unsaturated comonomer units in the hydroxyl group-containing polyacrylate or in the unsaturated hydroxyl group-containing polyester is effected; and that, in a third step, the weather-resistant decorative layers in film form thus obtained are pressed onto the core layer to be coated at a temperature and pressure, as is customarily set for the pressing of carrier materials with decorative films impregnated with aminoplast or phenoplast.
Bei diesem Verfahren wird gewährleistet, daß im Unterschied zum Stand der Technik zwischen dem Aminoplast oder Phenoplast und dem Acrylat oder Polyester ein inniger chemischer Verbund in Form eines Reaktionsproduktes entsteht.This method ensures that, in contrast to the prior art, an intimate chemical bond is formed in the form of a reaction product between the aminoplast or phenoplast and the acrylate or polyester.
Im erfindungsgemäßen Verfahren wird dieses System neben dem Trägermaterial auf folgenden Stoffen aufgebaut: 1 = zuerst nicht ausgehärteter, noch mit Isocyanat reaktionsfähige Methylolgruppen aufweisender Aminoplast oder Phenoplast (nachstehend abgekürzt auch "B-Zustand-Harz" genannt), plus darauf Stoff 2 = Isocyanat- vernetzbares UPA oder UPE und Stoff 3 = Reaktionsprodukt aus Aminoplast- bzw. Phenoplast-Methylolgruppen und Überschuß-Isocya- natgruppen aus dem UPA- bzw. UPE-Isocyanat-Vernetzer-Additions- produkt, welches - nachdem grundsätzlich nur mindestens di- funktioneile Isocyanate und diese im stöchiometrischen Überschuß zu den aus dem UPA bzw. UPE vorhandenen OH-Gruppen eingesetzt werden - bereits chemisch am UPA- bzw. UPE-Harzrest verankert ist, und welche 3 Stoffe man untereinander zur Reaktion bringt, sodaß zumindest in der mittleren Vermischungs- und Ineinander-Eindiffu- sionsschicht auch ein neuer Stoff, von der Art eines Urethanami- noplasten, bzw. Urethanphenoplasten entsteht. Skizze zur Veranschaulichung des System-Prinzips:In the process according to the invention, in addition to the carrier material, this system is based on the following substances: 1 = first not hardened aminoplast or phenoplast (also called "B-state resin") that still has isocyanate-reactive methylol groups (hereinafter also abbreviated to "B-state resin"), plus substance 2 = isocyanate crosslinkable UPA or UPE and substance 3 = reaction product from aminoplast or phenoplast methylol groups and excess isocyanate groups from the UPA or UPE isocyanate crosslinker addition product, which - after basically only at least difunctional isocyanates and these are used in a stoichiometric excess of the OH groups present in the UPA or UPE - are already chemically anchored to the UPA or UPE resin residue, and which 3 substances are reacted with one another, so that at least in the middle mixture and Interdiffusion layer also a new substance, of the type of a urethane aminoplast or urethane phen oplasten is created. Sketch to illustrate the system principle:
Urethanacrylat Zone 1Zone 1 urethane acrylate
Übergangs-Urethanacrylat-URETHANAMINOPLAST-Mischphase ) URETHANAMINOPLAST-URETHANACRYLAT-Reinphase ) Zone 3Transitional urethane acrylate-URETHANAMINOPLAST mixed phase) URETHANAMINOPLAST-URETHANACRYLATE pure phase) Zone 3
Übergangs-URETHANAMINOPLAST-Aminoplast-Mischphase )Transitional-URETHANAMINOPLAST-aminoplast mixed phase)
Aminoplast Zone 2 insgesamt nur eine SchichtAminoplast Zone 2 only one layer in total
Im Gegensatz zu den herkömmlichen Verfahren wird bei diesem Verfahren somit eine neue, dritte Komponente als chemische Verbindungskomponente ins Spiel gebracht, nämlich der Stoff 3, ein Urethan-Aminoplast, bzw. ein Urethan-Phenoplast, nämlich das genannte Reaktionsprodukt aus nur teilweise ausreagiertem Aminoplast bzw. Phenoplast und dessen Methylolgruppen und dem Isocyanat-Vernetzer in Anwesenheit eines ebenfalls mit Isocyanat reaktionsfähigen UPA bzw. UPE unter Anwendung eines stöchiometri- schen Überschusses von Isocyanat. Durch Phasen-Vermittlung durch diesen Urethan-Aminoplast bzw. Urethan-Phenoplast können nicht mehr mehrere, voneinander ablösbare Schichten auftreten, sondern es wird ein fließender Übergang in der ehem. Zusammensetzung vom reinen Aminoplast bzw. Phenoplast bis zum reinen Urethanacrylat erreicht. Die genannten drei Zonen stehen miteinander wie Zahn¬ räder im Eingriff, die aber miteinander verschweißt sind. In contrast to the conventional methods, a new, third component is brought into play as chemical connecting component in this method, namely substance 3, a urethane aminoplast or a urethane phenoplast, namely the reaction product mentioned, which consists of only partially reacted aminoplast or Phenoplast and its methylol groups and the isocyanate crosslinker in the presence of a UPA or UPE which is also reactive with isocyanate using a stoichiometric excess of isocyanate. By mediating the phases with this urethane aminoplast or urethane phenoplast, it is no longer possible to have several layers which can be separated from one another, but instead a smooth transition in the former composition from the pure aminoplast or phenoplastic to the pure urethane acrylate is achieved. The three zones mentioned are in mesh with one another like gear wheels, but are welded to one another.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand einer weiteren Skizze näher erläutert:The method according to the invention is explained in more detail using a further sketch:
-(CH -CH-)x-(CH2-CH-)y-(CH2-CH-)z (oder auch entsprechende- (CH -CH-) x - (CH2-CH-) y- (CH 2 -CH-) z (or corresponding ones
| | | ungesättigte Hydroxy-Polyester)| | | unsaturated hydroxy polyesters)
COOR COOR1-0*) R2-CH=CH2 COOR COOR 1 -0 *) R 2 -CH = CH 2
\ C=0 bzw. deren radikalische\ C = 0 or their radical
/ Vernetzungsprodukte/ Networking products
HN *) HydroxyacrylatrestHN * ) hydroxyacrylate residue
\ **) Rest d. Vernetzer-\ ** ) rest of d. Crosslinker
R3-**) -Di-bzw. Polyisocyanats / ***) Rest der Aminoplast-B-R 3 - ** ) -Di or. Polyisocyanate / *** ) rest of the aminoplast-B-
HN -Zustand-MethylolgruppenHN state methylol groups
\\
C=0 / -NH-CH2O***) C = 0 / -NH-CH2O *** )
AminoplastrestAminoplast residue
Man erhält nach dem erfindungsgemäßen Verfahren somit eine an der Grenzschicht vom Basismaterial zur Folie ganz analog zu herkömm¬ lichen Aminoplast- oder Phenoplast-imprägnierten Dekorpapieren gut haftende Beschichtung, welche chemisch nur als eine einzige Außenschicht definiert werden kann. Unter dem Mikroskop zeigt sich im Querschnitt zwar eine "Mehr-Zonen"-Schicht, welcher aber ohne scharfe, eindeutige Phasengrenzen-Trennlinie vorliegt und mit allmählichem Übergang in ihrer chemischen Zusammensetzung in einer - im Gegensatz zu den herkömmlichen Mehrschichtsystemen relativ breiten, d.h. im Bereich von mehreren μ liegenden Zwischenzone, von durchgehärtetem, die Fasern des Trägerpapiers gut umhüllenden, reinen Aminoplast- bzw. Phenoplast-Harz, neben Bereichen, wo Trä¬ gerpapierfasern auch vom Acrylatlack umhüllt sind (beide insgesamt = Zone 1) übergeht in einen Bereich in dem (a) urethanisierter Aminoplast bzw. Phenoplast gelöst ist in normalem Aminoplast bzw. Phenoplast, weiter zu einem Bereich, der hauptsächlich aus einem neuen Stoff besteht, welcher chemisch anzusprechen ist als (b) Urethan-aminoplast- bzw. Urethan-phenoplast-urethan-UPA bzw. -UPE (= "Stoff 3") (beidseitig durch das polyfunktionelle Isocyanat verbunden), darüber eine (c) Lösung von Urethan-UPA bzw. Urethan- UPE in Urethan-Aminoplast-UPA bzw. -UPE, bzw. Urethan-Phenoplast- urethan-UPA bzw. -UPE und deren radikalisch entstandenen Ver¬ netzungsprodukte (alle 3 Bereiche a,b,c = Zone 2), bis zur Außen¬ zone - die aber keine separate Schicht darstellt - eines auch noch radikalisch vernetzten UPA bzw. UPE (= Zone 3).The process according to the invention thus gives a coating which adheres well to the boundary layer from the base material to the film, in a manner analogous to conventional aminoplast or phenoplast-impregnated decorative papers, which coating can only be chemically defined as a single outer layer. Under the microscope a cross-section shows a "multi-zone" layer, which is, however, without a sharp, clear phase boundary dividing line and with a gradual change in its chemical composition in a - in contrast to the conventional multi-layer systems relatively broad, ie in the area of several μ lying intermediate zone, of fully hardened pure aminoplast or phenoplast resin, which well envelops the fibers of the carrier paper, in addition to areas where carrier paper fibers are also encased by the acrylate varnish (both in total = zone 1) merges into an area in which (a) urethanized aminoplast or phenoplast is dissolved in normal aminoplast or phenoplast, further to an area which mainly consists of a new substance which is to be addressed chemically as (b) Urethane-aminoplast or urethane-phenoplast-urethane-UPA or -UPE (= "Substance 3") (connected on both sides by the polyfunctional isocyanate), above it a (c) solution of urethane-UPA or urethane-UPE in urethane -Aminoplast-UPA or -UPE, or urethane-phenoplast-urethane-UPA or -UPE and their free-radical crosslinking products (all 3 areas a, b, c = zone 2) to the outer zone - the but does not represent a separate layer - one that is also radically networked UPA or UPE (= Zone 3).
Mittels Infrarotmikroskop-Spektrometrie läßt sich quer zu dieser Schicht somit ein allmählicher Übergang feststellen, aber keine scharfe Schichten-Trennlinie, sodaß das System ein Einschicht- System ist. Der Verlauf der einzelnen, allmählichen chemischen Übergänge (= Zonen) ist jedoch spektroskopisch feststellbar. Die nur mehr spektroskopisch anhand ihrer allmählich variierenden ehem. Zusammensetzung feststellbaren, allmählichen Stoffzusammen- setzungs-Änderungen folgen außerdem natürlich nicht parallel der Trägermaterialoberfläche, sondern - je nach den unterschiedlichen Eindringtiefen bei der Vermischung bzw. Eindiffusion von Stoff 1 in Stoff 2 vor der Urethanisierung - einem außer a) der chemischen Verbindung und b) der tief in die einzelnen Zonen gegenseitig eindringenden Durchmischungen auch noch c) einem Verlauf der Übergänge der chemischen Zusammensetzungen.Using infrared microscope spectrometry, a gradual transition can be determined across this layer, but no sharp layer dividing line, so that the system is a single-layer system. However, the course of the individual, gradual chemical transitions (= zones) can be determined spectroscopically. The gradual changes in the composition of the substance, which can only be determined spectroscopically on the basis of their gradually varying former composition, do of course not follow the surface of the carrier material in parallel, but - depending on the different depths of penetration when mixing or diffusing substance 1 into substance 2 prior to urethanization - besides a) the chemical compound and b) the intermingling penetrating deeply into the individual zones also c) a course of the transitions of the chemical compositions.
Derartige Produkte unterscheiden sich somit grundsätzlich von den Produkten des Standes der Technik, bei welchen immer nur verschie¬ dene Stoffe miteinander physikalisch kombiniert werden, während beim erfindungsgemäßen Verfahren die Beschichtungsmaterialien durch eine echte chemische Reaktion miteinander verbunden werden und erst dann radikalisch vernetzt werden und im fertigen Produkt somit auch andere Stoffe, eben solche wie die genannten radika¬ lisch vernetzten Urethanaminoplaste bzw. Urethanphenoplaste vor- liegen. Demgemäß zeigen solche Produkte sogar dann, wenn dieProducts of this type therefore fundamentally differ from the products of the prior art, in which only different substances are always physically combined with one another, while in the method according to the invention the coating materials are connected to one another by a real chemical reaction and only then are radically crosslinked and in the finished product The product thus also contains other substances, such as the radical-crosslinked urethane aminoplasts or urethane phenoplasts mentioned. Accordingly, such products show even when the
Oberfläche so weit angeschliffen wird, daß teilweise die äußerste Zone voll abgetragen wurde, und die darunterliegende Urethanamino- plasturethan bzw. Urethanphenoplast, bzw. sogar auch teilweise bis auf die reine unterste Aminoplast- bzw. Phenoplast-Schicht abge- tragen wurde, überraschende Bewitterungseigenschaften: An den Stellen, wo bis auf die reine Urethanaminoplast- bzw. Urethanphe- noplast-Zone durchgeschliffen wurde, immer noch wesentlich verbes¬ serte Bewitterungseigenschaften als bei normalen Aminoplast-Ober¬ flächen, und sogar an den Stellen, wo auch die Urethanaminoplast- bzw. Urethanphenoplast-Zone weggeschliffen wurde, zwar die übliche Bewitterungsanfälligkeit der Aminoplast- oder Phenoplast-Ober- flächen, aber keinerlei Unterwanderung an den Grenzen, wo Urethan- aminoplast-UPA bzw. Urethanphenoplast-UPE noch stehengeblieben ist.Surface is sanded so far that the outermost zone has been partially removed, and the underlying urethane aminoplast urethane or urethane phenolic, or even partially down to the pure lowest aminoplast or phenolic layer Surprising weathering properties: In those places where sanding was made except for the pure urethane aminoplast or urethane phenoplast zone, the weathering properties are still significantly improved than in normal aminoplast surfaces, and even in the places where the urethane aminoplast or urethane phenoplast zone was also sanded away, although the usual susceptibility to weathering of the aminoplast or phenoplastic surfaces, but no infiltration at the limits where urethane aminoplast UPA or urethane phenoplast UPE still remained.
Als Trägermaterial kommt Papier infrage, welches mit Aminoplasten bzw. Phenoplasten imprägnierbar ist. Es eignen sich jedoch auch Faservliese auf Basis von natürlichen oder synthetischen Fasern oder auf Basis von Gemischen davon. Besonders eignet sind soge¬ nannte Dekorpapiere.Paper which can be impregnated with aminoplasts or phenoplasts is suitable as a carrier material. However, nonwovens based on natural or synthetic fibers or on the basis of mixtures thereof are also suitable. So-called decorative papers are particularly suitable.
Als Kernschichten kommen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren infrage:The following can be considered as core layers according to the method according to the invention:
Schichtpreßstoffplatten, Holzspanplatten, Holzfaserplatten wie mittel- oder hochdichte Holzfaserplatten (HDF-,MDF-Platten) , Holzfaserwerkstoffe oder Profilkörper aus derartigen Materialien.Laminated boards, chipboard, fiberboard such as medium or high density fiberboard (HDF, MDF), woodfibre materials or profile bodies made of such materials.
Nach dem erfindungsgemäßen Beschichtungsverfahren ist es vorteil¬ haft, zur Imprägnierung des Trägermaterials ein Phenolharz zu verwenden, welches vorzugsweise in wäßriger Dispersion vorliegt und nur so weit vorkondensiert ist, daß es noch mit Isocyanat- gruppen reaktionsfähig und bei Temperaturen oberhalb 80°C, vor¬ zugsweise oberhalb 100°C, noch fließfähig ist.According to the coating method according to the invention, it is advantageous to use a phenolic resin for the impregnation of the carrier material, which is preferably present in an aqueous dispersion and is only precondensed to such an extent that it is still reactive with isocyanate groups and at temperatures above 80 ° C., before preferably above 100 ° C, is still flowable.
Besonders bevorzugt ist die Verwendung eines wäßrigen Melamin- harzes zur Imprägnierung des Trägermaterials, welches nur so weit vorkondensiert ist, daß es noch mit Isocyanatgruppen reaktionsfä¬ hig, bei Temperaturen oberhalb 80°C, vorzugsweise oberhalb 100°C, noch fließfähig ist.It is particularly preferred to use an aqueous melamine resin for impregnating the carrier material, which is only precondensed to such an extent that it is still capable of reacting with isocyanate groups and at temperatures above 80 ° C., preferably above 100 ° C., is still flowable.
Insbesondere ist es vorteilhaft, das Aminoplastharz, vorzugsweise ein Melamin-Formaldehydharz vor Auftragung des UPA- bzw. des UPE- Lack-Systems auf einen Gesamt-Wasser-Restgehalt von 5 bis 25 Gew- %, vorzugsweise auf 10 bis 15 Gew-% vorzukondensieren.It is particularly advantageous to apply the aminoplast resin, preferably a melamine-formaldehyde resin, before applying the UPA or UPE Pre-condensing paint systems to a total residual water content of 5 to 25% by weight, preferably to 10 to 15% by weight.
Als ganz besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, die Vorkonden¬ sation der Aminoplaste bzw. Phenoplaste, mit denen das Trägerma¬ terial imprägniert wurde, vor Auftragung des UPA- bzw. UPE-Lack- systems nur so wenig vorzukondensieren, daß sie einen NCO-Titer von mindestens 3, vorzugsweise von mindestens 6, insbesondere von mindestens 7 Milliäquivalenten NCO pro Quadratmeter aufweist.It has proven to be very particularly advantageous to precondense the precondensation of the aminoplasts or phenoplasts with which the carrier material has been impregnated before applying the UPA or UPE coating system to such an extent that they have an NCO titer of at least 3, preferably at least 6, in particular at least 7 milliequivalents of NCO per square meter.
Als ganz besonders vorteilhaft hat es sich außerdem erwiesen, die Vorkondensation der Aminoplaste bzw. Phenoplaste mit denen das Trägermaterial imprägniert wurde, so weit zu führen, daß sie einen NCO-Titer von maximal 25, vorzugsweise von maximal 20, insbesonde¬ re von maximal 15 Milliäquivalenten NCO pro Quadratmeter aufwei¬ sen.It has also proven to be particularly advantageous to carry out the precondensation of the aminoplasts or phenoplasts with which the support material has been impregnated to such an extent that they have an NCO titer of at most 25, preferably at most 20, in particular at most 15 Milliequivalents of NCO per square meter.
Der vorgenannte NCO-Titer der Aminoplaste bzw. Phenoplaste kann dadurch bestimmt werden, daß man eine Probe von 1 dm2 des vorkon¬ densierten Aminoplasten - nach Schocktrocknung wie unten beschrie¬ ben - mit einer Lösung des im Verfahren anzuwendenden Isocyanats übergießt und nach Erwärmen auf Reaktionstemperatur den Isocyanat- verbrauch bezogen auf diese Normfläche durch Zurücktitration mit Di-n-Butylamin bestimmt und dann auf 1 Quadratmeter umrechnet.The above-mentioned NCO titer of the aminoplasts or phenoplasts can be determined by pouring a solution of the isocyanate to be used in the process over a sample of 1 dm 2 of the precondensed aminoplast - after shock drying as described below - and heating after heating Reaction temperature determined the isocyanate consumption based on this standard area by back titration with di-n-butylamine and then converted to 1 square meter.
Die erfindungsgemäß insgesamt anzuwendende Isocyanat-Menge ergibt sich aus a) dem stochiometrischen Bedarf des UPA- bzw. UPE-Systems an (mit Isocyanat-Gruppen) reaktionsfähigen Gruppen, vorzugsweise dessen Hydroxyl-Gruppen, ausgedrückt in Mol-% OH, plus b) dem ein¬ zukalkulierenden und in einem Vorversuch (s.unten) zu bestimmenden Isocyanatverlust durch Nebenreaktionen wie Hydrolyse unter den Reaktionsbedingungen und c) dem erfindungsgemäßen "signifikanten NCO-Überschuß", d.h. dem Überschuß an - nach den vorgenanntenThe total amount of isocyanate to be used according to the invention results from a) the stochiometric requirement of the UPA or UPE system for groups which are reactive (with isocyanate groups), preferably its hydroxyl groups, expressed in mol% OH, plus b) that isocyanate loss to be calculated and determined in a preliminary test (see below) by side reactions such as hydrolysis under the reaction conditions and c) the “significant NCO excess” according to the invention, ie the excess of - after the aforementioned
Reaktionen mit dem UPA- bzw. UPE-System und eventuellen Nebenreak¬ tionen - noch "reaktionsfähigen" Isocyanat, der vorgesehen ist, um mit dem Aminoplast- bzw. Phenoplast zu reagieren. Der signifikante NCO-Überschuß ist abhängig von der Hydroxyl-Zahl bzw. dem Mol-% an Hydroxylgruppen des UPA- bzw. UPA-Systems und soll erfindungsgemäß betragen:Reactions with the UPA or UPE system and any side reactions - still "reactive" isocyanate, which is provided to react with the aminoplast or phenoplast. The significant excess of NCO depends on the hydroxyl number or the mol% of hydroxyl groups of the UPA or UPA system and should be according to the invention:
Mol-% NCO-Überschuß = A / Mol-% OH, wobei A = 20 bis 500, vorzugsweise A = 200 bis 400.Mol% NCO excess = A / mol% OH, where A = 20 to 500, preferably A = 200 to 400.
Zur Einstellung des für das erfindungsgemäße Verfahren notwendigen Isocyanat-Gesamt-Überschusses (="Brutto-Überschuß") wird in einem Vorversuch der Anteil an Isocyanat, welcher unter Verfahrens- Bedingungen durch andere, als die gewünschten Hauptreaktionen verbraucht wird bzw. dadurch verloren geht, bestimmt. Dieser Anteil ist dann bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum berechneten Netto-Überschuß dazuzuaddieren, um den notwendigen Isocyanat-Brutto-Bedarf zu ermitteln. Dabei kann man in einem solchen Vorversuch beispielsweise wie folgt vorgehen:To set the total excess of isocyanate required for the process according to the invention (= "gross excess"), the proportion of isocyanate which is consumed under process conditions by processes other than the desired main reactions or is lost as a result is determined in a preliminary test, certainly. This proportion is then added to the calculated net excess when using the method according to the invention in order to determine the gross isocyanate requirement required. One can proceed in such a preliminary test as follows, for example:
Man erzeugt einen Aminoplast- bzw. Phenoplast der gleichen Art und gleich weit vorkondensiert wie für das erfindungsgemäße Verfahren vorgesehen, nur mit dem Unterschied, daß sofort nach Erreichen des Soll-("B-Zustands")-Kondensationsgrades schockgekühlt und im Vakuum gefriergetrocknet wird.An aminoplast or phenoplast of the same type is produced and precondensed to the same extent as provided for the process according to the invention, with the only difference that the degree of condensation is shock-cooled and freeze-dried in vacuo immediately after the desired ("B state") degree of condensation has been reached.
Danach wird die Aminoplast- bzw. Phenoplast-B-Imprägnat-Probe mit einem Überschuß an dem für das Verfahren anzuwendenden UPA- bzw. UPE-Isocyanat-Lacksystem übergössen, auf Verfahrens-Reaktionstem- peratur gebracht und danach der verbliebene Isocyanat-Überschuß beispielsweise nach der Di-n-Butylamin-Methode zurücktitriert. Aus der Differenz des NCO-Verbrauches an der schockgetrockneten Probe und einer ungetrockneten Probe ergibt sich der NCO-Verlust durch den Restwassergehalt des Aminoplast- bzw. Phenoplast- Untergrundes, welcher dem Isocyanat in der Vermischungs- und Grenzphase zugänglich und während der Aushärtungszeit reaktions- fähig ist.Then the aminoplast or phenoplast B impregnate sample is poured over with an excess of the UPA or UPE isocyanate coating system to be used for the method, brought to the process reaction temperature and then, for example, the remaining isocyanate excess titrated back using the di-n-butylamine method. From the difference in NCO consumption on the shock-dried sample and an undried sample, the NCO loss results from the residual water content of the aminoplast or phenoplast substrate, which is accessible to the isocyanate in the mixing and boundary phase and is reactive during the curing period is.
Analog kann durch NCO-Titration an UPA- bzw. UPE-Lackproben, welche verfahrensanalog als Mischung der Komponente A, das ist das UPA- bzw. UPE-Pigmente+Additive+Wasser-Lacksystem, und Komponente B, nämlich Isocyanat, hergestellt und genauso lang und bei glei¬ cher Temperatur gleichen Bedingungen, beispielsweise Umpumpen des Gemisches wie später an der Auftragswalze/Wanne vorgesehen, ausge¬ setzt waren, der Isocyanat-Verlust durch Nebenreaktionen im Lack- System bestimmt werden.Analogously, NCO titration on UPA or UPE lacquer samples, which is analogous to the process as a mixture of component A, that is the UPA or UPE pigments + additives + water lacquer system, and component B, namely isocyanate, is produced and the same long and at the same temperature under the same conditions, for example pumping around the Mixtures as later provided on the application roller / trough were exposed, the isocyanate loss is determined by side reactions in the coating system.
Grundsätzlich ergibt sich dann die erfindungsgemäß einzusetzende Gesamt-Isocyanatmenge aus a) dem stochiometrischen Bedarf des UPA- bzw. UPE-Systems, bezogen auf dessen Anzahl an NCO-reaktiven Gruppen, b) erhöht um den nach o.g. Formel bestimmten signifikan¬ ten NCO-Überschuß, zuzüglich c) der Summe aus den nach vorstehen¬ den Methoden bestimmten Isocyanat-Verlusten durch Nebenreaktionen ("SUIV") .In principle, the total amount of isocyanate to be used according to the invention then results from a) the stochiometric requirement of the UPA or UPE system, based on its number of NCO-reactive groups, b) increased by the amount mentioned above. Formula determined significant NCO excess, plus c) the sum of the isocyanate losses determined by the above methods by side reactions ("SUIV").
Gegebenenfalls können zur Optimierung des Isocyanatüberschusses nicht umgesetzte Isocyanatgruppen an dem Produkt nach der Trock¬ nung durch Umsetzung mit Di-n-Butylamin und Zurücktitrieren des nicht umgesetzten Amins gegen Bromkresolgrün bestimmt werden. Ebenso kann der optimale Isocyanat-Überschuß durch Reaktion des Aminoplasten wie im vorkondensierten Zustand, d.h. nach Vortrock¬ nung mit einem großen Überschuß an Isocyanat und anschließendem Zurücktitrieren des unverbrauchten Isocyanats nach der Di-n- Butylaminmethode bestimmt werden.To optimize the excess of isocyanate, unconverted isocyanate groups on the product can optionally be determined after drying by reaction with di-n-butylamine and back-titration of the unconverted amine against bromocresol green. Likewise, the optimal excess of isocyanate can be obtained by reaction of the aminoplast as in the precondensed state, i.e. after predrying with a large excess of isocyanate and then titrating back the unused isocyanate by the di-n-butylamine method.
Als Isocyanatkomponenten, das sind die sogenannten "Komponente B" des Lacksystems, werden bevorzugt aliphatische und/oder cycloali- phatische Di- oder Polyisocyanate verwendet.Aliphatic and / or cycloaliphatic di- or polyisocyanates are preferably used as isocyanate components, ie the so-called "component B" of the coating system.
Es kommen vorzugsweise infrage: Hexamethylendiisocyanat, Isopho- rondiisocyanat und deren intermolekulare Additionsprodukte wieThe following are preferred: hexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate and their intermolecular addition products such as
Desmodur N oder L der Firma BAYER, aber auch sogenannte verkappte Isocyanate wie "Desmodur AP stabil" der Fa. BAYER, insbesondere solche, die in wäßrigen Systemen bei Verarbeitungstemperatur aber unterhalb der Härtungstemperatur einige Zeit stabil bleiben. Derartige verkappte Isocyanate weisen vorzugsweise eine Topfzeit bei Raumtemperatur von mindestens 10 min, vorzugsweise von mindestens 1 Stunde, insbesondere von mindestens 3 Stunden auf.Desmodur N or L from BAYER, but also so-called masked isocyanates such as "Desmodur AP stable" from BAYER, in particular those which remain stable for some time in aqueous systems at processing temperature but below the curing temperature. Such capped isocyanates preferably have a pot life at room temperature of at least 10 minutes, preferably of at least 1 hour, in particular of at least 3 hours.
In einer weiteren Ausführungsform können auch anstelle freier Iso- cyanate Verbindungen verwendet werden, welche bei bzw.knapp unter¬ halb der Härtungstemperatur Isocyanatgruppen freisetzen oder ausbilden können. Dadurch entstehen wiederum reaktionsfähige di¬ oder polyfunktionelle Isocyanate, vorzugsweise solche ausgewählt aus der Gruppe der aliphatischen und/oder cycloaliphatischen Isocyanate.In a further embodiment, instead of free isocyanates, compounds can also be used which release isocyanate groups at or just below the curing temperature can train. This in turn produces reactive di- or polyfunctional isocyanates, preferably those selected from the group of aliphatic and / or cycloaliphatic isocyanates.
Zur Beschleunigung der urethanisierenden Reaktion der Isocyanat- komponente können übliche Urethanisierungskatalysatoren - vorzugs- weise unmittelbar vor UPA- bzw. UPE-Lack-Auftrag - zugegeben werden wie Triäthylendiamin (TÄDA), Dimethylaminoäthyl-Morpholin (XDM) - sogenannte DABLOs - oder auch Dibutylzinndilaurat etc.To accelerate the urethanizing reaction of the isocyanate component, conventional urethanization catalysts can be added, preferably immediately before applying UPA or UPE lacquer, such as triethylenediamine (TÄDA), dimethylaminoethyl morpholine (XDM) - so-called DABLOs - or dibutyltin dilaurate, etc. .
Die erfindungsgemäß einzusetzenden UPA sind Hydroxylgruppen- hältige Polyacrylate mit in der Polymerkette eingebauten ungesät¬ tigten Co onomeren, welche auch nach Einpolymerisation in das Polyacrylat reaktionsfähige Doppelbindungen enthalten. Bei der Wahl der ungesättigten Comonomere sind jene auszunehmen, welche nach Einpolymerisation in das Polyacrylat freie oder ungeblockte acrylische und/oder methacrylische Doppelbindungen enthalten.The UPA to be used according to the invention are hydroxyl group-containing polyacrylates with unsaturated co-monomers built into the polymer chain, which contain reactive double bonds even after polymerization into the polyacrylate. When selecting the unsaturated comonomers, those which contain free or unblocked acrylic and / or methacrylic double bonds after polymerization into the polyacrylate are to be excluded.
Als Monomere für das Polyacrylat kommen verzweigte und nicht verzweigte Alkylacrylate und/oder Methacrylate wie Methylacrylat (MA) , Äthylacrylat (EA), n-Propyl- und/oder Isopropylacrylat (n/iPA), n-,iso- und/oder tert. Butylacrylat (n/i/tBA), 2-Äthyl- Hexylacrylat (2EHA) oder Methylmethacrylat (MMA) infrage, welche mit Hydroxylgruppen-hältigen Acrylaten wie beispielsweise 2-Hydro- xyäthylacrylat (2 HEA) in einer Menge von 5 bis 40 Mol% OH- Gruppen, vorzugsweise 15 bis 35 Mol% OH-Gruppen bezogen auf die durchschnittliche Monomereinheit copolymerisiert sind, und außer¬ dem - zur Bereitstellung von mit Radikalbildnern nachhärtbaren Doppelbindungen - mit einfach oder mehrfach ungesättigten Monomeren des Typs der sogenannten "after-curable-double-bounds"- Comonomere (ACDB-Comonomere) copolymerisiert sind. Der Anteil dieser ACDB-Comonomere beträgt 0,1 bis 20 Mol-%, vorzugsweise 2 bis 10 Mol-%.Monomers for the polyacrylate are branched and unbranched alkyl acrylates and / or methacrylates such as methyl acrylate (MA), ethyl acrylate (EA), n-propyl and / or isopropyl acrylate (n / iPA), n-, iso- and / or tert. Butyl acrylate (n / i / tBA), 2-ethylhexyl acrylate (2EHA) or methyl methacrylate (MMA) in question, which with hydroxyl group-containing acrylates such as 2-hydroxyethyl acrylate (2 HEA) in an amount of 5 to 40 mol% OH groups, preferably 15 to 35 mol% OH groups, based on the average monomer unit, are copolymerized, and moreover - to provide double bonds which can be hardened with free radical formers - with mono- or polyunsaturated monomers of the so-called "after-curable-double" type -bounds "comonomers (ACDB comonomers) are copolymerized. The proportion of these ACDB comonomers is 0.1 to 20 mol%, preferably 2 to 10 mol%.
Als ACDB-Comonomere werden vorzugsweise Comonomere wie Allylacry- lat (AA), Vinylacrylat (VA), Mono- und/oder Di-Allylmaleinat (MAM, DAM), Mono- und/oder Di-Allylfumarat (MAF, DAF) , Mono- und/oder Di-Allyltetrahydrophthalat (MATHPH, DATHPH) , 2,2-Dimethylpropan- diol-(l,3)-diacrylat (DMPDDA) , tert.Butyl-Äethlyenglycoldiacrylat (tBuEGDA) oder Gemische davon eingesetzt. Mit den Anteilen saurer ACDB-Comonomere kann die Wasserdispergierbarkeit der Systeme analog bzw. zusammen mit den und unter Berücksichtigung der unten beschriebenen, gegebenenfalls zu diesem Zweck auch noch copolyme- risierbaren Acrylsäure- und/oder Methacrylsäure-Anteile in den Systemen eingestellt werden, wobei bevorzugt Allylacrylat ist.As ACDB comonomers, preference is given to comonomers such as allyl acrylate (AA), vinyl acrylate (VA), mono- and / or di-allyl maleate (MAM, DAM), mono- and / or di-allyl fumarate (MAF, DAF), mono- and / or di-allyl tetrahydrophthalate (MATHPH, DATHPH), 2,2-dimethylpropane diol (1,3) diacrylate (DMPDDA), tert-butyl-ethylene glycol diacrylate (tBuEGDA) or mixtures thereof. The proportions of acidic ACDB comonomers can be used to adjust the water dispersibility of the systems analogously or together with and in consideration of the acrylic acid and / or methacrylic acid components described in the systems, which may also be copolymerizable for this purpose, with preference being given to them Is allyl acrylate.
Die UPAs können auch geringe Mengen, vorzugsweise 0,1-20 Mol% di¬ oder polyfunktionelle, vernetzende Komponenten wie Mono- oder Diäthylenglycoldiacrylat (DEGDA) und/oder Butandioldiacrylat (BDDA) und/oder Trimethylolpropandi- bzw. -triacrylat (TMPDA, TMPTA) und/oder Tripropylenglycoldiacrylat (TPGDA) enthalten, wobei zur Vermeidung einer unerwünschten zu hohen Vernetzung bei deren Auswahl und Dosierung auch die gegebenenfalls teilweise vorvernetzende Wirkung von ACDB-Comonomeren wie DMPDDA oder tBuEGDA zu berücksichtigen ist, deren ACDB-Verhalten nicht wie bei den Allylverbindungen auf deren geringeren Reaktivität, bedingt durch die Hyperkonjugation der TT-Elektronen in der Allylgruppe, basiert, sondern auf der sterischen Hinderung durch die jeweiligen Substituenten. Gegebenenfalls können im Gemisch damit auch andere Comonomere wie Styrol eingesetzt werden. In diesem Fall handelt es sich dann nicht mehr um reine UPA, sondern beispielsweise um Sty- rolacrylate. In diesen Fällen soll der Anteil an solchen Comono- meren nicht größer als 30 Mol-%, vorzugsweise nicht größer als 10 Mol-% sein.The UPAs can also contain small amounts, preferably 0.1-20 mol% of di- or polyfunctional, crosslinking components such as mono- or diethylene glycol diacrylate (DEGDA) and / or butanediol diacrylate (BDDA) and / or trimethylolpropane di- or triacrylate (TMPDA, TMPTA ) and / or tripropylene glycol diacrylate (TPGDA), whereby in order to avoid undesirable excessive crosslinking when selecting and dosing, the possibly partially pre-crosslinking effect of ACDB comonomers such as DMPDDA or tBuEGDA must also be taken into account, the ACDB behavior of which is not the same as for the allyl compounds is based on their lower reactivity due to the hyperconjugation of the TT electrons in the allyl group, but on the steric hindrance due to the respective substituents. If necessary, other comonomers such as styrene can also be used in the mixture. In this case, it is no longer pure UPA, but instead, for example, styrene acrylates. In these cases, the proportion of such comonomers should not be more than 30 mol%, preferably not more than 10 mol%.
Nachdem bei den acrylischen Komponenten die Methacrylate, insbe¬ sondere das MMA zwar glasigere Decklackfilme bewirken und dabei zu einer gewissen Versprödung führen, so werden diese in eher untergeordneten Mengen und zwar insbesondere nur im Bereich von 0 - 10 Mol-%, besonders bevorzugt im Bereich von 1 - 5 Mol-% einge- setzt.Since in the acrylic components the methacrylates, in particular the MMA, cause glassy topcoat films and thereby lead to a certain degree of embrittlement, they are used in rather minor amounts, in particular only in the range from 0 to 10 mol%, particularly preferably in the range from 1 to 5 mol%.
Die Alkylacrylate wirken umso mehr flexibilisierend bzw. elastifi- zierend, je längerkettiger die gewählten Alkylreste sind.The longer the longer-chain alkyl radicals are, the more flexible or elasticizing the alkyl acrylates are.
Somit kann durch entsprechende Kombination der Monomeren die jeweils gewünschte mechanische Eigenschaft der Beschichtung eingestellt bzw. die Versprödung oder Spannungsrißbildung vermieden werden, falls eine Verformung über enge Radien zur Erzeugung des erfindungsgemäß hergestellten Formteils notwendig ist.The desired mechanical property of the coating can thus be obtained by a suitable combination of the monomers adjusted or embrittlement or stress cracking are avoided if deformation over narrow radii is necessary to produce the molded part produced according to the invention.
Nachdem ferner bekannt ist, daß durch hydrophile, polare Gruppen die Wasserdispergierbarkeit von Lacksystemen verbessert wird, ist es zweckmäßig, in die UPA-Harze auch geringe Mengen, vorzugsweise 2 - 10 Mol-% bezogen auf die mittlere Monomereneinheit im einge¬ setzten Polymer, insbesondere 2 bis 6 Mol-% Säureeinheiten wie Acrylsäureeinheiten und/oder Methacrylsäureeinheiten und/oder MAM, MAF, MATHF einzubauen bzw. bei UPE-Systemen eine entsprechende Säurezahl einzustellen.Since it is also known that the water dispersibility of coating systems is improved by hydrophilic, polar groups, it is expedient to also add small amounts, preferably 2-10 mol%, based on the average monomer unit in the polymer used, in particular, to the UPA resins Install 2 to 6 mol% of acid units such as acrylic acid units and / or methacrylic acid units and / or MAM, MAF, MATHF or set a corresponding acid number in UPE systems.
Bevorzugt sind Acrylsäureeinheiten.Acrylic acid units are preferred.
Bei der Verwendung von Verbindungen mit mehr als einer Doppel- bindung als Comonomere in den UPA sind solche bevorzugt, welche neben einer Doppelbindung mit einer ähnlichen radikalischen Poly¬ merisations-Reaktivität analog den anderen verwendeten Monomeren, also zu den vorzugsweise eingesetzten Acrylaten, noch eine oder mehrere Doppelbindungen geringerer Reaktivität aufweisen, sodaß diese Doppelbindungen sicherer für die radikalische Nachhärtung zur Verfügung bleiben. Diese Doppelbinding sind ACDB-Comonomere, vorzugsweise bei Allylacrylaten ausgebildet. Beim Einsatz solcher Comonomere mit gezielt besonders nachreagierbaren Doppelbindungen kann der Anteil dieser Comonomere auch eher an der oberen Grenze, also bei 5 - 20 Mol-%, vorzugsweise bei 5-10 Mol-% bezogen auf die mittlere Gesamt-Anzahl an Monomereneinheiten pro UPA-Molekül ge¬ wählt werden.When using compounds with more than one double bond as comonomers in the UPA, preference is given to those which, in addition to a double bond with a similar radical polymerization reactivity, are analogous to the other monomers used, ie to the acrylates preferably used, or have several double bonds of lower reactivity, so that these double bonds remain more securely available for radical post-curing. These double bonds are ACDB comonomers, preferably in the case of allyl acrylates. When using such comonomers with double bonds which can be reactivated particularly specifically, the proportion of these comonomers may also be at the upper limit, that is to say 5-20 mol%, preferably 5-10 mol%, based on the average total number of monomer units per UPA. Molecule can be selected.
Bei der Verwendung von Comonomeren zur Bereitstellung nachhärt- barer Doppelbindungen vom Typ der einfach oder mehrfach ungesät¬ tigten Verbindungen mit Doppelbindungen ähnlicher Reaktivität wie TMPDA sind zur Vermeidung unerwünschter vorzeitiger Vernetzungen eher niedrige Anteile bevorzugt, also im Bereich von 0,1 - 5 Mol- %, vorzugsweise 1 - 3 Mol-% bezogen auf die mittlere Gesamt-Anzahl an Monomereneinheiten pro UPA-Molekül. Die erfindungsgemäß einzusetzenden UPE sind ferner ungesättigte Polyester, also Polykondensate aus üblicherweise für die Herstel- lung von ungesättigten Polyestern verwendeten Monomeren wie Fumar- (FS) und/oder Maleinsäure(anhydrid) (MSA) und/oder Tetrahydroph- thalsäure (THP), wobei gegebenenfalls noch Phthalsäure(anhydrid) (PSA) als Säurekomponenten und Äthylenglycol (EG) und/oder Di- äthylenglycol (DEG) und/oder Propylenglycol (PG) und/oder Dipropy- lenglycol (DPG) und/oder Butandiol (BD) und/oder Hexandiol (HD) einkondensiert werden.When using comonomers to provide post-curable double bonds of the type of mono- or polyunsaturated compounds with double bonds of similar reactivity as TMPDA, rather low proportions are preferred to avoid undesired premature crosslinking, that is to say in the range from 0.1 to 5 mol%. , preferably 1 - 3 mol% based on the average total number of monomer units per UPA molecule. The UPE to be used according to the invention are also unsaturated polyesters, that is to say polycondensates from monomers such as fumaric acid (FS) and / or maleic acid (anhydride) (MSA) and / or tetrahydrophthalic acid (THP) which are usually used for the production of unsaturated polyesters, where optionally also phthalic acid (anhydride) (PSA) as acid components and ethylene glycol (EG) and / or diethylene glycol (DEG) and / or propylene glycol (PG) and / or dipropylene glycol (DPG) and / or butanediol (BD) and / or hexanediol (HD) are condensed.
Zusätzlich können noch geringe Mengen, vorzugsweise 1 - 10 Mol-%, insbesondere 2 - 6 Mol-% radikalisch nachreagierbare Produkte wie Trimethylolpropanmono- oder -diallylather (TMPMAE bzw. TMPDAE) und 0 bis 15 Mol-%, vorzugsweise 2 bis 10 Mol-% Polyacrylate mit einer oder mehr Hydroxylgruppe(n) wie Trimethylolpropanmonoacrylat (TMPMA) und/oder Trimethylolpro-pandiacrylat (TMPDA) als Alkohol- komponente sowie gegebenenfalls auch noch geringe Mengen von Ver- netzungsmitteln wie Trimethylolpropan (TMP) und/oder Pentaerythrit (PER) einkondensiert werden. Diese Hydroxylgruppen-hältigen Poly¬ acrylate können auch im Gemisch mit dem UPE-Lacksystem eingesetzt werden, wobei der Gesamt-Hydroxylgruppengehalt der UPE-Harze und deren beigemischter Vernetzungsmittel in Form von a) OH-Endgruppen zusammen mit b) den Ketten-mittelständigen OH-Gruppen beispielsweise aus ein¬ kondensiertem TMP im Vergleich zu den angewendeten Säurekomponen¬ ten so eingestellt wird, daß grundsätzlich UPE-Harze mit OH-End¬ gruppen entstehen und außerdem der Gehalt an reaktionsfähigen OH- Gruppen inklusive dieser Endgruppen) des UPE-Systems bei 1 bis 15 Mol-%, vorzugsweise bei 1 bis 10 Mol-%, insbesondere bei 1 bis 5 Mol-% liegt.In addition, small amounts, preferably 1-10 mol%, in particular 2-6 mol%, of products which can be reacted by free radicals such as trimethylolpropane mono- or diallyl ether (TMPMAE or TMPDAE) and 0 to 15 mol%, preferably 2 to 10 mol%, % Polyacrylates with one or more hydroxyl group (s) such as trimethylolpropane monoacrylate (TMPMA) and / or trimethylolpropane diacrylate (TMPDA) as an alcohol component and optionally also small amounts of crosslinking agents such as trimethylolpropane (TMP) and / or pentaerythritol (PER) be condensed. These hydroxyl group-containing polyacrylates can also be used in a mixture with the UPE lacquer system, the total hydroxyl group content of the UPE resins and their admixed crosslinking agents in the form of a) OH end groups together with b) the chain-middle-sized OH groups. Groups, for example from condensed TMP, are adjusted in comparison to the acid components used in such a way that UPE resins with OH end groups are formed in principle and also the content of reactive OH groups including these end groups) of the UPE system at 1 to 15 mol%, preferably 1 to 10 mol%, in particular 1 to 5 mol%.
Bei der Verwendung von einkondensierbaren ungesättigten Verbin- düngen zur Bereitstellung der nachhärtbaren Doppelbindungen für die UPE-Systeme sind bevorzugt TMPDA, TMPMA und TMPDAE, sowie TMPMAE, besonders bevorzugt ist TMPDAE.When using condensable unsaturated compounds to provide the post-curable double bonds for the UPE systems, TMPDA, TMPMA and TMPDAE are preferred, as is TMPMAE, and TMPDAE is particularly preferred.
Es ist auch möglich, daß als UPE-Systeme ungesättigte analoge, d.h. was den Gehalt an reaktionsfähigen OH-Gruppen und Doppelbin¬ dungen anbelangt, Polyesteracrylate eingesetzt werden. Sowohl bei den UPA als auch bei den UPE sind besonders bevorzugt solche Harze, bei denen die Einpolymerisation bzw. die Einkonden- sierung des Comonomers, welches für die Bereitstellung der radika¬ lisch nachhärtbaren Doppelbindungen sorgen soll so erfolgt, daß diese Monomere bei der Herstellung des UPA- bzw. UPE-Harzes erst dann zugegeben werden, wenn sich schon aus den übrigen Comonomeren Oligomere gewisser Kettenlänge gebildet haben, sodaß die ACDB- Comonomeren statistisch gleichmäßig über die UPA- bzw. UPA- Molekülketten verteilt sind.It is also possible to use unsaturated analogue polyester acrylates as UPE systems, ie as far as the content of reactive OH groups and double bonds is concerned. Both in the UPA and in the UPE, those resins are particularly preferred in which the copolymerization or the condensation of the comonomer, which is intended to provide the radically post-curable double bonds, takes place in such a way that these monomers are used in the preparation of the UPA or UPE resin are only added when oligomers of a certain chain length have already formed from the other comonomers, so that the ACDB comonomers are statistically uniformly distributed over the UPA or UPA molecule chains.
Besonders bevorzugt sind dabei solche Produkte, bei denen die ACDB-Comononomeren bei der Herstellung der UPA- bzw. UPE-Harze unter Ausnutzung der Kinetik bei deren Herstellung erst nach 20% bis 40% der gesamten, für die Polymerisation bzw. Polykondensation des Harzes auf das gewünschte End-Molekulargewicht benötigten Gesamtreaktionszeit zugegeben werden. Besonders bevorzugt ist die Zugabe der ACDB-Comonomeren nach 20-50% der Gesamtreaktionszeit.Products in which the ACDB comononomers in the production of the UPA or UPE resins using the kinetics in their production only after 20% to 40% of the total for the polymerization or polycondensation of the resin are particularly preferred the desired final molecular weight total reaction time required can be added. The addition of the ACDB comonomers after 20-50% of the total reaction time is particularly preferred.
Grundsätzlich bevorzugt sind UPA-Systeme, insbesondere reine UPA- Systeme.UPA systems are preferred, in particular pure UPA systems.
Der auf diesen UPA- bzw. UPE-Harzen basierende erfindungsgemäß infrage kommende 2-Komponenten-UPA- oder UPE-Lack ist eine Lack¬ zubereitung, welche aus einer Mischung aus Isocyanat (= Komponente B) und der Komponente A (das UPA- bzw. UPE-System) besteht. Die Komponente A ist vorzugsweise ein Wasserlacksystem bestehend aus 40 bis 80 Gew-% Wasser, vorzugsweise aus 40 bis 60 Gew-% Wasser, neben 60 bis 20, vorzugsweise 60 bis 40 Gew-% Feststoffbildnern, wovon 0 bis 60 Gew-% (d.s. 0 bis 60x0,6=36 Gew-% bezogen auf Gesamtlack-Komponente-A-Zubereitung) Farbpigmenten und/oder UV- Stabilisatoren, neben 95 bis 45 Gew-% bezogen auf Gesamtlack- Komponente-A-Zubereitung) UPA- bzw. UPE-Harz und dem Rest an üblichen Stabilisier-, Dispergier-, Oberflächenspannungs-Regu- liermitteln und Entschäummitteln, Viskositäts-Reguliermitteln und Verlaufshilfsmitteln, sowie in der Lacktechnik üblichen Mittel- und Hochsiedern. In der Regel werden die beiden Lackkomponenten unter Ausnutzung der sogenannten Topfzeit erst vor Verarbeitung miteinander vereinigt.The 2-component UPA or UPE lacquer which is based on these UPA or UPE resins and is suitable according to the invention is a lacquer preparation which consists of a mixture of isocyanate (= component B) and component A (the UPA or . UPE system) exists. Component A is preferably a water-based paint system consisting of 40 to 80% by weight of water, preferably 40 to 60% by weight of water, in addition to 60 to 20, preferably 60 to 40% by weight of solid-forming agents, of which 0 to 60% by weight (ds 0 to 60x0.6 = 36% by weight based on total paint component A preparation) color pigments and / or UV stabilizers, in addition to 95 to 45% by weight based on total paint component A preparation) UPA or UPE -Resin and the rest of the usual stabilizers, dispersants, surface tension regulators and defoamers, viscosity regulators and leveling agents, as well as medium and high boilers common in coating technology. As a rule, the two paint components are only combined using the so-called pot life before processing.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden sie erst unmittelbar bei Auftragung auf das zu beschichtende Substrat unter inniger Vermischung zusammengeführt.In a preferred embodiment, they are only brought together with intimate mixing when applied to the substrate to be coated.
In einer weiteren Ausführungsform können auch Lackharze wie vorstehend beschrieben im Gemisch mit 1 - 50 Mol%, vorzugsweise 1 - 30 Mol%, bezogen auf die mittlere Monomereneinheit des Lackharz¬ polymeren, acrylischen Monomeren wie insbesondere Butylacrylat, oder 2-Äthylhexylacrylat, DMPDDA, tBuEGDA oder Methylmethacrylat oder deren Gemische als acrylische Gesamtkomponente 1 des Lackes verwendet werden.In a further embodiment, it is also possible to use coating resins as described above in a mixture with 1-50 mol%, preferably 1-30 mol%, based on the average monomer unit of the coating resin polymer, acrylic monomers such as, in particular, butyl acrylate, or 2-ethylhexyl acrylate, DMPDDA, tBuEGDA or methyl methacrylate or mixtures thereof can be used as the total acrylic component 1 of the lacquer.
Zur Auslösung der radikalischen Polymerisation der UPA bzw. UPE werden in üblichen Mengen Radikalbildner, vorzugsweise unmittel¬ bar vor dem Vermischen der Lackkomponente A mit der Lackkomponente B zugegeben. Diese Radikalbildner werden ausgewählt je nach der gewünschten Anspringtemperatur. Soll daher die radikalische Vernetzung schon während der Nachtrocknung erfolgen, so wird die Anspringtemperatur der Radikalbildner auf die Nachtrocknungstem¬ peratur abgestimmt. Vorzugsweise wird jedoch die radikalische Ver¬ netzung im 3. Verfahrensschritt, nämlich während des Aufpreßvor- gangs durchgeführt, sodaß die Anspringtemperatur der Radikalbild¬ ner über der Nachtrocknungstemperatur, jedoch unterhalb der Tem- peratur während des Verpressungsvorganges liegt. Besonders be¬ vorzugt sind jedoch solche Radikalbildner, die keine Vergilbung bei Lichteinwirkung zeigen, das sind aliphatische oder cykloali- phatische Verbindungen.To initiate the radical polymerization of the UPA or UPE, free-radical formers are added in customary amounts, preferably immediately before mixing the paint component A with the paint component B. These radical formers are selected depending on the desired light-off temperature. If the radical crosslinking is therefore to take place already during the post-drying, the light-off temperature of the radical formers is matched to the post-drying temperature. However, the radical crosslinking is preferably carried out in the third process step, namely during the pressing-on process, so that the starting temperature of the radical formers is above the post-drying temperature, but below the temperature during the pressing process. However, radical formers which show no yellowing when exposed to light are particularly preferred, that is to say aliphatic or cycloaliphatic compounds.
Wenn das Anspringen der radikalischen Vernetzungsreaktion schon während der Nachtrocknung gewünscht ist, so werden für niedrige Nachtrocknungstemperaturen beispielsweise Bis- -azo-isobutyro- nitril und tert.Butyl-peroxy-2-ethylhexoat ausgewählt. Für mittlere Nachtrocknungstemperaturen eignen sich beispielsweise Di-cumyl-peroxid oder wenn die Vernetzung erst beim Verpressen gewünscht ist, Di-tert.Butyl-Peroxid. Die Temperaturabhängigkeit der Radikal-Initiierung durch solche Initiatoren ist in der Literatur tabelliert.If the free-radical crosslinking reaction is already to be started during post-drying, then bis-azo-isobutyronitrile and tert-butyl-peroxy-2-ethylhexoate are selected for low post-drying temperatures. Di-cumyl peroxide, for example, is suitable for medium post-drying temperatures, or di-tert-butyl peroxide if crosslinking is desired only during pressing. The temperature dependency the radical initiation by such initiators is tabulated in the literature.
Nach dem Lackauftrag wird wieder bei Temperaturen über der An¬ springtemperatur der Urethanisierungsreaktion, das ist die Reak¬ tion zwischen den Isocyanatgruppen und den Hydroxylgruppen des Polyacrylates, nachgehärtet. Der Temperaturbereich liegt vorzugs- weise zwischen 100 und 180°C, insbesondere zwischen 110 und 150°C.After the coating has been applied, the urethanization reaction, that is the reaction between the isocyanate groups and the hydroxyl groups of the polyacrylate, is cured again at temperatures above the starting temperature. The temperature range is preferably between 100 and 180 ° C, in particular between 110 and 150 ° C.
Die eingestellte Nachreaktions- und Trocknungstemperatur wird vorteilhafterweise so gewählt, daß einerseits die Ausbildung von Dampfblasen vermieden wird und andererseits ein möglichst rascher und vollständiger Umsatz auch der Methylolgruppen aus dem Aminoplast den Isocyanatgruppen erfolgt.The post-reaction and drying temperature set is advantageously chosen so that on the one hand the formation of vapor bubbles is avoided and on the other hand the methylol groups from the aminoplast and the isocyanate groups are converted as quickly and completely as possible.
Die so erhaltenen Dekorfolien sind Aminoplast-/Urethanaminoplast bzw. Phenoplast-/Urethanphenoplast-imprägnierte Trägermaterialien.The decorative films obtained in this way are aminoplast / urethanaminoplast or phenoplast / urethanphenoplast impregnated carrier materials.
Sie sind gut lager- und stapelfähig und können unmittelbar nach Herstellung oder auch erst nach längerer Lagerung weiterverarbei¬ tet werden. Bevorzugt ist deren Lagerung bei Raumtemperatur nicht länger als 6 Wochen, besonders bevorzugt nicht länger als 14 Tage.They are readily storable and stackable and can be processed further immediately after manufacture or only after prolonged storage. Storage at room temperature is preferably not longer than 6 weeks, particularly preferably not longer than 14 days.
Die Luftfeuchtigkeiten bei Lagerung sollen vorzugsweise nicht längere Zeit über 60% rel.LF, insbesondere nicht über 50% rel.LF liegen.The air humidity during storage should preferably not be above 60% rel.LF for a long time, especially not above 50% rel.LF.
Im dritten Verfahrenschritt wird das einzige Folie vorgefertigte Beschichtungssystem auf die zu beschichtende Kernschicht, welche beispielsweise ein Schichtpreßstoff-, Span- oder Holzfaserplatte sein kann, in an sich bekannter Weise das heißt bei Temperaturen von mindestens 80°C, vorzugsweise bei Temperaturen zwischen 110 und 200°C und bei Drücken von mindestens 5 bar, vorzugsweise von mindestens 10 bar, insbesondere von mindestens 25 bar und einer Preßzeit, welche vorzugsweise im Bereich von 30 Sekunden und 10 Minuten liegt, aufgepreßt. Die zu verwendende Mindest-Preßzeit soll anhand nachstehender Formel in Abhängigkeit von der gewählten Preßtemperatur eingehalten werden: Dabei ergibt sich die Mindest-Preßzeit mintp in Sekunden nach: a min^n - m + b + TIn the third process step, the single film of the prefabricated coating system is applied to the core layer to be coated, which can be, for example, a laminate, particle board or wood fiber board, in a manner known per se, that is at temperatures of at least 80 ° C., preferably at temperatures between 110 and 200 ° C and at pressures of at least 5 bar, preferably at least 10 bar, in particular at least 25 bar and a pressing time, which is preferably in the range of 30 seconds and 10 minutes. The minimum pressing time to be used should be observed using the following formula, depending on the selected pressing temperature: The minimum pressing time is mintp i n seconds after: a min ^ n - m + b + T
mit den Parametern: m = - 600 b = -70 a = - 67.500with the parameters: m = - 600 b = -70 a = - 67,500
Die Erfindung wird durch die nachstehenden Beispiele näher erläutert:The invention is illustrated by the following examples:
Beispiel 1:Example 1:
Ein imprägnierfähiges Trägerpapier von 100 g/m2 (Natronkraftpapier gebleicht) wird mit einem wäßrigen (50 Gew% Feststoffanteil) Melamin-Formaldehydharz (Molverhältnis HCHO : Melamin = 2,5 : 1) auf einer kontinuierlichen Imprägnieranlage bis auf einen Harzge¬ halt von 100 g/m2 bezogen auf Festharz imprägniert und in einem Schwebe-Trockner bei einer Temperatur von 110°C (Trocknerstrecke: 6 m; Bandgeschwindigkeit: 9 m/min) auf einen Restwassergehalt von 12 Gew-% (Bestimmung durch Trocknung: 2 Stunden im Vakuumtrocken- schrank bei 80°C) vorgetrocknet und vorkondensiert. Das vorkonden¬ sierte Imprägnat weist einen NCO-Titer (bestimmt nach der n-Butyl- a in-Rücktitrationsmethode) von 14 Milliäquivalenten NCO/m2 auf.An impregnable carrier paper of 100 g / m 2 (bleached with sodium kraft paper) is mixed with an aqueous (50% by weight solids content) melamine-formaldehyde resin (molar ratio HCHO: melamine = 2.5: 1) on a continuous impregnation system to a resin content of 100 g / m 2 impregnated based on solid resin and in a suspension dryer at a temperature of 110 ° C (dryer section: 6 m; belt speed: 9 m / min) to a residual water content of 12% by weight (determined by drying: 2 hours in Vacuum drying cabinet pre-dried at 80 ° C) and pre-condensed. The precondensed impregnate has an NCO titer (determined by the n-butylamine in back titration method) of 14 milliequivalents NCO / m 2 .
Auf das aus dem Trockner kommende Band wird sofort in einer näch- sten Stattion der Imprägnier-/Lackiermaschine ein 2-Komponenten- Acrylatlack (UPA-Lack) in Form der vorgemischten Komponente A (bestehend aus UPA-Lackharz + Pigmente + Additive, insgesamt alles in wäßriger Dispersion mit insgesamt 50 Gew.% Gesamtfeststoffge- halt (davon 20 Gew.Teile Pigmente neben 5 Gew.Teilen Dispergier- mittein und Additiven)) plus der unmittelbar vor dem Auftrag zu dieser Komponente A beigemischten Komponente B (das ist das Isocyanat-System) aufgetragen.In a next station of the impregnation / varnishing machine, a 2-component acrylate varnish (UPA varnish) in the form of the premixed component A (consisting of UPA varnish resin + pigments + additives, everything in total) is immediately applied to the belt coming from the dryer in an aqueous dispersion with a total solids content of 50% by weight (including 20 parts by weight of pigments in addition to 5 parts by weight of dispersant and additives)) plus component B which is added to component A immediately before application (this is the isocyanate System).
Die Auftragsmenge nach der Urethanisierung beträgt 75 g/m2 bezogen auf Lack-Feststoff-Inhalt. Da die radikalische Vernetzung erst beim Verpreßvorgang gewünscht wird, wird dem Lack unmittelbar beim Mischen der Komponenten A und B 1 Gew.% Di-tert.Butyl-Peroxid bezogen auf den Feststoffgehalt (inkl.Lack-Harzgehalt) zugegeben.The amount applied after urethanization is 75 g / m 2 based on the content of the lacquer and solid. Since the radical crosslinking is only desired during the pressing process, the paint is applied immediately Mixing of components A and B 1% by weight di-tert-butyl peroxide based on the solids content (including paint resin content) added.
Nach dem Lackauftrag wird das beschichtete Imprägnat in einen Trockner geführt. Dieser hat folgendes Temperaturprofil: 5m unbeheizte Ablüftzone + 6m Schwebetrockner mit 125°C + 6m Schwebetrockner mit 140°C. Die Durchlaufgeschwindigkeit beträgt 12m/min.After applying the paint, the coated impregnate is fed into a dryer. This has the following temperature profile: 5m unheated exhaust zone + 6m floating dryer with 125 ° C + 6m floating dryer with 140 ° C. The throughput speed is 12m / min.
Es wird ein Restwassergehalt von 5 Gew-% eingestellt und an¬ schließend die erzeugte beschichtete Dekorfolie abgestapelt.A residual water content of 5% by weight is set and the coated decorative film produced is then stacked.
Als Lackharz wird ein Copolymerisat aus 30 Mol-% 2HEA mit 30 Mol% EA + 15 Mol% BA, 4 Mol% HA, 5 Mol% MMA und 5 Mθl% AS, sowie 1 Mol% an DEGDA und 10 Mol% AA eingesetzt. Bei einem Anteil von 45 Gew.- Teilen an Lackharz neben 5 Gew.-Teilen 2EHA-Monomer ergeben sich insgesamt 25 Gew-% an acrylischer Komponente des Gesamtfestoffge- halts der Lackkomponente A.A copolymer of 30 mol% 2HEA with 30 mol% EA + 15 mol% BA, 4 mol% HA, 5 mol% MMA and 5 ml% AS, and 1 mol% of DEGDA and 10 mol% AA is used as the coating resin. With a proportion of 45 parts by weight of paint resin in addition to 5 parts by weight of 2EHA monomer, a total of 25% by weight of acrylic component of the total solids content of paint component A is obtained.
Das mittlere Molekulargewicht der Monomereneinheit des Polyacry- lates beträgt somit: pAMMon = 112,3.The average molecular weight of the monomer unit of the polyacrylate is thus: pA M Mon = 112.3.
Als Komponente B wird ein trimeres Hexamethylendiisocyanat mit einem Molekulargewicht von M = 504,5 verwendet, welches ein NCO- Äquivalentgewicht von ÄquMNCO = 168 aufweist.A trimeric hexamethylene diisocyanate with a molecular weight of M = 504.5 is used as component B, which has an NCO equivalent weight of equivalent M N CO = 168.
Auf 10 kg Lackkomponente A werden 1,26 kg Isocyanat als Komponente B eingesetzt.1.26 kg of isocyanate are used as component B on 10 kg of lacquer component A.
Der Feststoffanteil der Lackkomponente beträgt 50 Gew-%, wovon 20 Gew% Pigmente sowie weitere 5% Additive sind. Es ergeben sich somit 25 Gew% - das sind 2,5 kg an acrylischer Komponente. Davon entfallen 45/50, nämlich 2,25 kg auf UPA entsprechend nachThe solids content of the paint component is 50% by weight, of which 20% by weight are pigments and a further 5% are additives. This results in 25% by weight - that is 2.5 kg of acrylic component. Of this, 45/50, namely 2.25 kg, account for UPA accordingly
1000x2,25/PAMMon = 2250/112,3 = 20,04 mittleren Monomereinheiten oder gemäß den 30 Mol%-OH-haltigem Monomerenanteil 6,01 Molen Hydroxylgruppen. Diese Lackkomponente wird nun unmittelbar an der Lack-Auftragswalze mittels einer 2-Komponenten-Dosierung und einer kurzen Turbo-Mischstrecke mit der Isocyanat-Komponente vermischt. Bei einer Wahl von 15 (A = '450; 15 = 450/30) Mol%-Isocyanat- Überschuß (NIÜ) 6,01 x 1,15 x ÄquMNCO = 6,01 x 1 ' 15 x l68 = 1/161 kg plus (aus der Bestimmung der zu erwartenden Isocyanat-Verluste durch Nebenreaktionen bekannten SUIV = 1,3 g/m2), also insgesamt 1161 + l,3g/m2x(11300g/150g/m2) = 1161+97 g ergeben sich 1,26 kg Isocyanat (Komponente B) .1000x2.25 / PA M Mon = 2250 / 112.3 = 20.04 medium monomer units or according to the 30 mol% OH-containing monomer fraction 6.01 mols of hydroxyl groups. This paint component is now mixed with the isocyanate component directly on the paint application roller by means of a 2-component metering and a short turbo mixing section. With a choice of 15 (A = ' 450; 15 = 450/30) mol% isocyanate excess (NIÜ) 6.01 x 1.15 x eq M NC O = 6.01 x 1 ' 15 x l 68 = 1/161 kg plus (SUIV = 1.3 g / m 2 known from the determination of the expected isocyanate losses through side reactions), i.e. a total of 1161 + 1.3 g / m 2 x (11300 g / 150 g / m 2 ) = 1161 +97 g results in 1.26 kg isocyanate (component B).
In einem letzten Arbeitsgang wird der gehärtete Film in einer Kurztaktpresse auf eine 10mm dicke Schichtpreßstoffplatte bestehend aus Phenolharz-imprägnierten Papieren bei einer Temperatur von 150°C und einem Druck von 30 bar während 6 Minuten aufgepreßt.In a final step, the hardened film is pressed in a short-cycle press onto a 10mm thick laminate consisting of phenolic resin-impregnated papers at a temperature of 150 ° C and a pressure of 30 bar for 6 minutes.
Man erhält eine dekorative Platte mit einer Kratzfestigkeit auf der dekorativen Seite von 5 Newton.A decorative plate with a scratch resistance on the decorative side of 5 Newtons is obtained.
Im Bewitterungstest nach BAM (Bundesamt für Materialprüfung in Berlin) ergaben sich auch nach 6 Monaten keinerlei sichtbare Oberflächen- oder Farbveränderungen.In the weathering test according to BAM (Federal Office for Materials Testing in Berlin), there were no visible surface or color changes even after 6 months.
An einem Teilstück der Platte, von dessen Oberfläche stufenförmig zuerst 70 μm abgeschliffen worden waren, ergaben sich nach 1000 Stunden QUV-Test keine sichtbaren Veränderungen. An der Teilfäche, an der 80 μm abgeschliffen worden waren, sind nur an einzelnen Stellen Farbveränderungen (Vergrauung) sichtbar, an denen der Melaminharz-Untergrund voll bis an die Oberfläche durchdrang. Allerdings war von diesen Stellen ausgehend keinerlei Unterwan- derung der benachbarten Zonen in der Lackschicht nachzuweisen.On a section of the plate, the surface of which had first been sanded down 70 μm in steps, there were no visible changes after 1000 hours of the QUV test. On the partial surface where 80 μm had been sanded off, changes in color (graying) are only visible at individual points where the melamine resin substrate penetrated fully to the surface. However, based on these locations, no undermining of the neighboring zones in the lacquer layer could be demonstrated.
Beispiel 2:Example 2:
Es wird ein Verfahren wie bei Beispiel 1 durchgeführt, nur daß anstelle des UPA-Lackes ein UPE-Lack verwendet wird.A procedure is carried out as in Example 1, except that a UPE lacquer is used instead of the UPA lacquer.
Die Harzgrundlage dieses UPE-Lackes ist ein Gemisch aus 2 Ge¬ wichtsteilen eines UPE-Harzes vom Typ "UPE-LV" neben einem Gewichtsteil eines UPE-Harzes vom Typ "UPE-M" . UPE-LV ist dadurch gekennzeichnet, daß es sich dabei um ein Polykondensat aus 51 Mol FS (M=116,07; ngr = 51) mit 30 Mol DEG (M=106,12) + 10 Mol DPG (M=134,17) + 2,3 Mol PG (M=76,09) + 8 Mol TMPDAE (M=214,30) + 1 Mol TMP (M=134,17; nGly = 51,3*)) handelt. Das mittlere Molekulargewicht des Säureanteils nach Kondensatwas¬ ser-Abspaltung beträgt κondMSr = 116,07 - 18 = 98,07. Das mittlere Molekulargewicht des "Glycol"-Anteils nach Kondensatwasser-Abspal- tung beträgt κondMGly = 127,66-18 = 109,66.The resin base of this UPE lacquer is a mixture of 2 parts by weight of a UPE resin of the "UPE-LV" type in addition to a part by weight of a UPE resin of the "UPE-M" type. UPE-LV is characterized by the fact that it is a polycondensate composed of 51 mol FS (M = 116.07; ng r = 51) with 30 mol DEG (M = 106.12) + 10 mol DPG (M = 134, 17) + 2.3 mol PG (M = 76.09) + 8 mol TMPDAE (M = 214.30) + 1 mol TMP (M = 134.17; n Gly = 51.3 *)). The average molecular weight of the acid fraction after elimination of condensate water is κond M Sr = 116.07-18 = 98.07. The average molecular weight of the "glycol" fraction after elimination of condensate water is κond M Gly = 127.66-18 = 109.66.
Somit ist das mittlere Molekulargewicht pro Monomereneinheit nach Kondensatwasser-Abspaltung (κondMMonEinh) gleich 103,9.Thus the average molecular weight per monomer unit after elimination of condensate water (κond M MonEinh) is 103.9.
Aus der OH-Überschuß-Bilanz und der daraus resultierenden Endgruppen-Anzahl ergibt sich somit nachThe OH surplus balance and the resulting number of end groups thus result in
KondMSr + KondMGly (nGly/nSr) r^Gly* bzw- nSrKond M Sr + Kond M Gly ( n Gly / n Sr) r ^ Gly * or - n Sr
LVMn = bedeuten die Mole nGly/nSr - 1 eingesetzter Säure (oder auch Anhydrid) bzw. GlycolsLV M n = the moles n Gly / n Sr - 1 acid (or anhydride) or glycols used
98,07 + 109,66.(51,3/51) (inklusive TMP als98.07 + 109.66. (51.3 / 51) (including TMP as
= 2-wertiger Alkohol= 2-valent alcohol
(51,3/51) - 1 mit einer dritten freien OH-Gruppe(51,3 / 51) - 1 with a third free OH group
= ca. 35.000 (Pmittel = 337) aufgefaßt)= approx.35,000 (Pmittel = 337 )
ein mittleres (Zahlenmittel) Molekulargewicht für dieses Produkt von 35.000. Das heißt pro 35.000 g ergeben sich 2 Mol OH-Gruppen aus den Endgruppen plus die 1/(51+51,3) = 0,98Mol% OH-Gruppen aus dem TMP, d.s. 0,98 OH-Gruppen pro 100*103,9 g, also pro 10390 g, oder 3,3 OH-Gruppen pro 35000 g, also insgesamt 5,3 Mol OH-Gruppen pro 35000 g, entsprechend 0,15 OH pro 1000 g UPE-LV. Das sind 1,57 Mol-% OH bezogen auf mittlere Monomeren-Einheiten.an average (number average) molecular weight for this product of 35,000. That means for every 35,000 g there are 2 mol of OH groups from the end groups plus the 1 / (51 + 51.3) = 0.98 mol% of OH groups from the TMP, d.s. 0.98 OH groups per 100 * 103.9 g, i.e. per 10390 g, or 3.3 OH groups per 35000 g, i.e. a total of 5.3 mol OH groups per 35000 g, corresponding to 0.15 OH per 1000 g UPE-LV. That is 1.57 mol% OH based on average monomer units.
UPE-M ist dadurch gekennzeichnet, daß es sich dabei um ein Polykondensat aus 31 Mol MSA (M=98,06) + 12 Mol PSA (M=148,ll) + 8 Mol THPSA (M=152,14), also nSr = 51, mit 28 Mol DEG (M=106,12) + 20,9 Mol PG (M=76,09) + 5 Mol TMP (M=134,17), also nGιy = 53,9 handelt.UPE-M is characterized in that it is a polycondensate composed of 31 mol of MSA (M = 98.06) + 12 mol of PSA (M = 148, II) + 8 mol of THPSA (M = 152.14), that is n Sr = 51, with 28 mol DEG (M = 106.12) + 20.9 mol PG (M = 76.09) + 5 mol TMP (M = 134.17), i.e. n G ι y = 53.9 .
Damit beträgt das mittlere Molekulargewicht des Säureanteils nach Kondensatwasser-Abspaltung, welche in diesem Fall aufgrund der Verwendung von reinen Säureanhydriden nicht stattfindet: κondMSr = 118,3. Das mittlere Molekulargewicht des "Glycol"-Anteils nach Kondensat¬ wasser-Abspaltung beträgt κondMGly = 79,07.This is the average molecular weight of the acid fraction after elimination of condensate, which in this case is due to the Use of pure acid anhydrides does not take place: κond M Sr = 118.3. The average molecular weight of the "glycol" fraction after elimination of condensate water is κond M Gly = 79.07.
Somit beträgt das mittlere Molekulargewicht pro Monomereneinheit nach Kondensatwasser-Abspaltung: KondMMonEinh = 98,2.Thus the average molecular weight per monomer unit after elimination of condensate water is: Kond M MonEinh = 98.2.
Aus der OH-Überschuß-Bilanz und der daraus resultierenden End¬ gruppen-Anzahl ergibt sich somit ein mittleres (Zahlenmittel) Molekulargewicht für dieses Produkt vonAn average (number average) molecular weight for this product thus results from the OH excess balance and the resulting number of end groups
MMn = d. 3.500 (Pmittel = rd. 35). Das heißt pro 3.500 g ergeben sich 2 Mol OH-Gruppen aus den End- gruppen plus die 5/(51+53,9) = 4,77 Mol% OH-Gruppen aus dem TMP, das sind 4,77 OH-Gruppen pro 100*98,7 g, das sind pro 9870 g oder 1,69 OH-Gruppen pro 3500 g, also insgesamt 3,69 Mol OH-Gruppen pro 3500 g, entsprechend 1,05 OH pro 1000 g UPE-M, das sind 10,4 Mol-% OH bezogen auf mittlere Monomereinheiten. M M n = d. 3,500 (P mean = around 35). This means that there are 2 moles of OH groups per 3,500 g from the end groups plus the 5 / (51 + 53.9) = 4.77 mole% OH groups from the TMP, that is 4.77 OH groups per 100 * 98.7 g, that is per 9870 g or 1.69 OH groups per 3500 g, that is a total of 3.69 mol OH groups per 3500 g, corresponding to 1.05 OH per 1000 g UPE-M, that is 10.4 mol% OH based on average monomer units.
Das gesamte UPE-Harzsystem hatte somit einen mittleren OH-Gehalt von 4,5 Mol-%.The entire UPE resin system thus had an average OH content of 4.5 mol%.
Diese Lackharzmischung weist (2*0, 15+1*1,05)/3 = 0,45 Mol OH- Gruppen pro 1000 g auf. Ferner werden als Harzbasis (Bindemittel) für den UPE-Lack ein Feststoffanteil von 50 Gew-%, wovon die Hälfte Harzanteil, der Rest Pigmente, Dispergiermittel und Additive sind.This lacquer resin mixture has (2 * 0.15 + 1 * 1.05) / 3 = 0.45 mol OH groups per 1000 g. Furthermore, as a resin base (binder) for the UPE varnish, a solids content of 50% by weight, half of which are resin content, the rest are pigments, dispersants and additives.
Auf 10 kg UPE-Lack-Komponente A, welche somit 2,5 kg UPE-Harz enthält, entsprechend 1,13 Molen OH wird als Komponente 2 Isophorondiisocyanat (IPDI; M=222,28, also
Figure imgf000029_0001
4) verwendet. Es wird ein Isocyanat-Überschuß (NIÜ) von 44 (A = 200; 44,4 = 200/4,5) Mol% angewandt (1,13*1,44*111,14 = 180,9 g) und bei einem separat bestimmten SUIV = 2 g/m2 mit 2 x 10200/150 + 181 = 317 g Brutto-Anteil an Komponente B.
For 10 kg UPE lacquer component A, which thus contains 2.5 kg UPE resin, corresponding to 1.13 moles OH, component 2 is isophorone diisocyanate (IPDI; M = 222.28, that is
Figure imgf000029_0001
4 ) used. An excess of isocyanate (NIÜ) of 44 (A = 200; 44.4 = 200 / 4.5) mol% is used (1.13 * 1.44 * 111.14 = 180.9 g) and one separately determined SUIV = 2 g / m 2 with 2 x 10200/150 + 181 = 317 g gross portion of component B.
Da eine radikalische Vernetzung schon während der Nachtrocknung wünschenswert sein kann, werden dem Lack beim Vermischen der Komponenten A und B 2 Gew.% Bis- °<--azo-isobutyronitril bezogen auf Feststoff- und Harzgehalt zugegeben. In einem letzten Arbeitsgang wurde der ausgehärtete Film in einer Kurztaktpresse auf eine 10mm dicke Schichtpreßstoffplatte beste- hend aus Phenolharz-imprägnierten Papieren bei einer Temperatur von 140°C und einem Druck von 10 bar 7 Minuten lang aufgepreßt.Since radical crosslinking can be desirable even during the after-drying, 2% by weight of bis-a <-zo-isobutyronitrile, based on the solids and resin content, are added to the lacquer when components A and B are mixed. In a final step, the cured film was pressed in a short-cycle press onto a 10 mm thick laminate consisting of phenolic resin-impregnated papers at a temperature of 140 ° C and a pressure of 10 bar for 7 minutes.
Es wird eine dekorative Platte mit einer Kratzfestigkeit auf der dekorativen Seite von 2 Newton erhalten.A decorative plate with a scratch resistance on the decorative side of 2 Newtons is obtained.
Im Bewitterungstest nach BAM (Bundesamt für Materialprüfung in Berlin) ergaben sich auch nach 6 Monaten keinerlei sichtbare Oberflächen- oder Farbveränderungen.In the weathering test according to BAM (Federal Office for Materials Testing in Berlin), there were no visible surface or color changes even after 6 months.
An einem Teilstück der Platte, von dessen Oberfläche, stufenförmig zuerst 70 μm abgeschliffen worden waren, ergaben sich nach 1000 Stunden QUV-Test keine sichtbaren Veränderungen. An der Teilfäche, an der 80 μm abgeschliffen worden waren, sind nur an einzelnen Stellen Farbveränderungen wie eine Vergrauung festzustellen, an denen der Melaminharz-Untergrund voll bis an die Oberfläche durch¬ drang. Allerdings war ausgehend von diesen Stellen keinerlei Unterwanderung der benachbarten Zonen im Lacksystem festzustellen.On a section of the plate, from the surface of which 70 µm had first been sanded in steps, there were no visible changes after a 1000-hour QUV test. On the partial surface on which 80 μm had been ground off, changes in color such as graying can only be found at individual points where the melamine resin substrate penetrated fully to the surface. However, based on these points, no infiltration of the neighboring zones in the paint system was found.
Gewerbliche AnwendbarkeitIndustrial applicability
Die durch das erfindungsgemäße Beschichtungsverfahren hergestell¬ ten Verbundmaterialien eignen sich insbesondere als Fassadenplat¬ ten in der Außenanwendung. The composite materials produced by the coating method according to the invention are particularly suitable as facade panels for outdoor use.

Claims

Patentansprüche: Anspruch 1:Claims: Claim 1:
Beschichtungsverfahren durch Urethanisierung zu einem Dreistoff- drei-Zonen-Einschicht-Verbundaufbau, dadurch gekennzeichnet, daß in einem 1. Schritt auf die Trägerfolie bestehend aus mit Isocyanatgruppen reaktionsfähigen Aminoplast oder Phenoplast imprägnierten Trägermaterialien ein Hydroxylgruppen-hältiges Polyacrylat, welches in der Polymerkette ungesättigte Comonomere mit auch nach Einpolymerisation reaktionsfähigen Doppelbindungen enthält, oder ein ungesättigter Hydroxylgruppen-hältiger Polyester mit einem Di- und/ oder Poly-Isocyanat aufgebracht wird, wobei an der Grenzschicht zwischen Aminoplast bzw. Phenoplast und Hydroxyl¬ gruppen-hältigem Polyacrylat bzw. Polyester eine deutliche Vermi- schung und gegenseitige Eindiffusion eintritt und wobei ein stö- chiometrischer Überschuß an Isocyanatkomponente in Form eines NCO- Gruppen-Überschusses relativ zu den vorhandenen NCO-reaktiven- Gruppen aus dem Hydroxylgruppen-hältigen Polyacrylat bzw. Poly¬ ester und eventuellen NCO-Verbrauchs durch Nebenreaktionen einge- setzt wird, sodaß eine chemische Verbindung aus dem Hydroxyl¬ gruppen-hältigen Polyacrylat bzw. Polyester über die Di- bzw. polyfunktionelle-NCO-Komponente an die Methylolgruppen des Amino¬ plasts bzw. Phenoplasts durch Ausbildung von Urethangruppen entsteht; daß in einem 2. Schritt die radikalische, durch Radikal- bildner eingeleitete Nachvernetzung der Doppelbindungen in den ungesättigten Comonomerbausteinen im Hydroxylgruppen-hältigen Polyacrylat bzw. im ungesättigten Hydroxylgruppen-hältigen Poly¬ ester bewirkt wird und daß in einem 3. Schritt die so erhaltenen witterungsbeständigen Dekorschichten in Folienform auf die zu beschichtende Kernschicht bei einer Temperatur und einem Druck, wie üblicherweise für das Verpressen von Trägermaterialien mit Aminoplast- bzw. Phenoplast-imprägnierten Dekorfolien eingestellt, aufgepreßt wird.Coating process by urethanization to form a three-component, three-zone, single-layer composite structure, characterized in that, in a 1st step, a hydroxyl group-containing polyacrylate, which contains unsaturated comonomers in the polymer chain, is formed on the carrier film consisting of carrier materials impregnated with isocyanate group-reactive aminoplast or phenoplast contains reactive double bonds even after copolymerization, or an unsaturated hydroxyl group-containing polyester is applied with a di- and / or poly-isocyanate, with a clear reduction at the boundary layer between aminoplast or phenoplast and hydroxyl group-containing polyacrylate or polyester Schung and mutual diffusion occurs and a stoichiometric excess of isocyanate component in the form of an NCO group excess relative to the existing NCO-reactive groups from the hydroxyl group-containing polyacrylate or polyester and possibly NCO consumption by side reactions is used, so that a chemical compound from the hydroxyl group-containing polyacrylate or polyester via the di- or polyfunctional-NCO component to the methylol groups of the amino plastic or phenoplast by forming Urethane groups are formed; that the free radical crosslinking of the double bonds in the unsaturated comonomer units in the hydroxyl group-containing polyacrylate or in the unsaturated hydroxyl group-containing polyester is effected in a second step and that in a third step the weather-resistant decorative layers obtained in this way is pressed in film form onto the core layer to be coated at a temperature and a pressure, as is usually set for the pressing of carrier materials with aminoplast or phenoplast-impregnated decorative films.
Anspruch 2:Claim 2:
Beschichtungsverfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß ein Aminoplast verwendet wird, welcher ein mit Isocyanatgruppen reaktionsfähiges, bei Temperaturen oberhalb 80°C, vorzugsweise oberhalb 100°C noch fließfähiges, vorzugsweise in wäßriger Disper- sion vorliegendes Melaminharz ist. Anspruch 3 :Coating method according to Claim 1, characterized in that an aminoplast is used which is a melamine resin which is reactive with isocyanate groups and is still flowable at temperatures above 80 ° C, preferably above 100 ° C, preferably in an aqueous dispersion. Claim 3:
Beschichtungsverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Aminoplastharz, vorzugsweise ein Melamin-Formaldehydharz ist und vor Auftragung des UPA- bzw. des UPE-Lack-Systems auf einen Gesamt-Wasser-Restgehalt von 5 bis 25 Gew-%, vorzugsweise auf 10 bis 15 Gew-% vorgetrocknet wird.Coating method according to Claim 2, characterized in that the aminoplast resin, preferably a melamine-formaldehyde resin, and before application of the UPA or UPE lacquer system to a total residual water content of 5 to 25% by weight, preferably 10 up to 15% by weight is pre-dried.
Anspruch 4:Claim 4:
Beschichtungsverfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Phenoplast verwendet wird, welcher ein noch mit Isocyanatgruppen reaktionsfähiges, bei Temperaturen oberhalb 80°C, vorzugsweise oberhalb 100°C noch fließfähiges vorzugsweise in wäßriger Dispersion vorliegendes Phenolharz ist.Coating process according to Claims 1 to 3, characterized in that a phenoplast is used which is a phenolic resin which is still reactive with isocyanate groups and is still flowable at temperatures above 80 ° C, preferably above 100 ° C, preferably in aqueous dispersion.
Anspruch 5:Claim 5:
Beschichtungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Aminoplast bzw. Phenoplast bis zur Auftragung des UPA- bzw. UPE-Isocyanat-Systems nur so wenig vorkondensiert wird, daß er einen NCO-Titer von mindestens 3, vorzugsweise von mindestens 6, insbesondere von mindestens 7 Milliäquivalenten NCO pro Quadratmeter aufweist.Coating method according to one of Claims 1-4, characterized in that the aminoplast or phenoplast is precondensed only so little until the UPA or UPE isocyanate system is applied that it has an NCO titer of at least 3, preferably at least 6, in particular of at least 7 milliequivalents of NCO per square meter.
Anspruch 6:Claim 6:
Beschichtungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Aminoplast- bzw. Phenoplast bis zurCoating method according to one of claims 1-5, characterized in that the aminoplast or phenoplast up to
Auftragung des UPA- bzw. UPE-Isocyanat-Systems jedenfalls aber so weit vorkondensiert wird, daß er einen NCO-Titer von maximal 25, vorzugsweise von maximal 20, insbesondere von maximal 15 Milli¬ äquivalenten NCO pro Quadratmeter aufweist.Application of the UPA or UPE isocyanate system is in any case precondensed to such an extent that it has an NCO titer of at most 25, preferably at most 20, in particular at most 15 milliequivalents of NCO per square meter.
Anspruch 7:Claim 7:
Beschichtungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, daß der angewandte Isocyanat-Uberschuß gemäß der Formel: Mol-% NCO-Überschuß = A / Mol-%OHCoating process according to one of Claims 1-6, characterized in that the excess of isocyanate used is in accordance with the formula: Mol% NCO excess = A / mol% OH
eingestellt wird, wobei A eine Zahl zwischen 20 bis 500 ist, vor¬ zugsweise zwischen 200 und 400 und wobei Mol-%OH den Gehalt des eingesetzten Hydroxylgruppen hältigen Polyacrylates bzw.Polyesters an mit Isocyanat-Gruppen reaktionsfähigen OH-Gruppen bedeutet.is set, where A is a number between 20 to 500, preferably between 200 and 400, and wherein mol% OH means the hydroxyl group-containing polyacrylate or polyester content of OH groups reactive with isocyanate groups.
Anspruch 8:Claim 8:
Beschichtungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Isocyanatkomponente ein aliphatisches und/oder ein cycloaliphatisches Di- oder Polyisocyanat verwendet wird.Coating method according to one of claims 1 to 7, characterized in that an aliphatic and / or a cycloaliphatic di- or polyisocyanate is used as the isocyanate component.
Anspruch 9:Claim 9:
Beschichtungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Di- und/oder Polyisocyanatkomponente eine Verbindung verwendet wird, welche bei bzw. kurz unterhalb der Härtungstemperatur Isocyanatgruppen freisetzt oder ausbildet, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe der aliphatischen und/oder cycloaliphatischen Isocyanate.Coating method according to one of claims 1 to 7, characterized in that a compound is used as the di- and / or polyisocyanate component which releases or forms isocyanate groups at or just below the curing temperature, preferably selected from the group of aliphatic and / or cycloaliphatic isocyanates .
Anspruch 10:Claim 10:
Beschichtungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 - 9, dadurch gekennzeichnet, daß im ungesättigten Hydroxylgruppen-hältigen Polyacrylat Monomere bestehend aus unverzweigten und/oder ver¬ zweigten Alkyl-Acrylaten und/oder Methacrylaten, 5 bis 40 Mol-%, vorzugsweise 15 bis 35 Mol-% Hydroxyalkyl-Acrylaten sowie 0,1 bis 20 Mol-%, vorzugsweise 2 bis 10 Mol-% in die Polymerenkette eingebaute ungesättigte Conomere (ACDB-Comonomere) mit auch nach Einpolymerisation in das Polyacrylat noch reaktionsfähigen Doppelbindungen vorliegen. Anspruch 11 :Coating process according to one of claims 1-9, characterized in that in the unsaturated hydroxyl-containing polyacrylate monomers consisting of unbranched and / or branched alkyl acrylates and / or methacrylates, 5 to 40 mol%, preferably 15 to 35 mol% % Of hydroxyalkyl acrylates and 0.1 to 20 mol%, preferably 2 to 10 mol%, of unsaturated conomers (ACDB comonomers) built into the polymer chain with double bonds which are still reactive even after polymerisation into the polyacrylate. Claim 11:
Beschichtungsverfahren nach einem ader Ansprüche 1 - 10, dadurch gekennzeichnet, daß die ACDB-Comonomere solche sind, die nach Einbau in das Polyacrylat keine freien oder ungeblockten acrylischen und/oder methacrylisehen Doppelbindungen mehr aufweisen.Coating method according to one of Claims 1 - 10, characterized in that the ACDB comonomers are those which, after incorporation into the polyacrylate, no longer have any free or unblocked acrylic and / or methacrylic double bonds.
Anspruch 12:Claim 12:
Beschichtungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Hydroxylgruppen-hältige Polyacrylat durch Einbau geeigneter Comonomere wasserdispergierbar ist, wobei es vorzugsweise 2 bis 10 Mol-%, insbesondere 2 bis 6 Mol-% Acrylsäure und/oder Methacrylsäure enthält.Coating method according to one of claims 1 to 11, characterized in that the hydroxyl group-containing polyacrylate is water-dispersible by incorporating suitable comonomers, it preferably containing 2 to 10 mol%, in particular 2 to 6 mol%, acrylic acid and / or methacrylic acid.
Anspruch 13:Claim 13:
Beschichtungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekenn-zeichnet, daß das Hydroxylgruppen hältige Polyacrylat 0,1 bis 20 Mol% an radikalisch vernetzbaren Comonomeren enthält.Coating method according to one of Claims 1 to 12, characterized in that the polyacrylate containing hydroxyl groups contains 0.1 to 20 mol% of radically crosslinkable comonomers.
Anspruch 14:Claim 14:
Beschichtungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Hydroxylgruppen hältige Polyacrylat bis zu 30 Mol%, vorzugsweise bis zu 10 Mol%, copolymerisierbare Comono¬ mere, vorzugsweise Styrol, enthält.Coating method according to one of claims 1 to 13, characterized in that the hydroxyl-containing polyacrylate contains up to 30 mol%, preferably up to 10 mol%, of copolymerizable comonomers, preferably styrene.
Anspruch 15:Claim 15:
Beschichtungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 - 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Hydroxylgruppen hältiger ungesättigter Polyester ein Polyester bestehend aus radikalisch polymerisier- baren Dicarbonsäuren und/oder deren Anhydriden, neben Anteilen nicht radikalisch polymerisierbarer Dicarbonsäuren oder deren Anhydride und 2-wertigen Alkoholen mit einem Anteil an Hydro¬ xylgruppen (inklusive der Endgruppen) von 1 bis 15 Mol-%, vor¬ zugsweise von 1 bis 10 Mol-%, insbesondere von 1 bis 5 Mol-% mit Isocyanatgruppen reaktionsfähiger OH-Gruppen verwendet wird. Anspruch 16 :Coating method according to one of claims 1 to 9, characterized in that the unsaturated polyester containing hydroxyl groups is a polyester consisting of radically polymerizable dicarboxylic acids and / or their anhydrides, in addition to portions of non-radically polymerizable dicarboxylic acids or their anhydrides and dihydric alcohols with one portion of hydroxyl groups (including the end groups) from 1 to 15 mol%, preferably from 1 to 10 mol%, in particular from 1 to 5 mol%, of OH groups reactive with isocyanate groups is used. Claim 16:
Beschichtungsverfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydroxylgruppen-hältige ungesättigte Polyester bis zu 15 Mol-%, vorzugsweise 2 bis 10 Mol-% zwei oder mehrere Hydroxylgrup¬ pen hältige Polyacrylate einkondensiert enthält.Coating method according to claim 15, characterized in that the hydroxyl group-containing unsaturated polyester contains up to 15 mol%, preferably 2 to 10 mol%, of two or more hydroxyl group-containing polyacrylates condensed.
Anspruch 17:Claim 17:
Beschichtungsverfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß der Hydroxylgruppen hältige ungesättigte Polyester 1 bis 10 Mol-%, vorzugsweise 2 bis 6 Mol-% radikalisch nachreagier- bare Alkohole einkondensiert enthält.Coating method according to claim 15 or 16, characterized gekenn¬ characterized in that the hydroxyl-containing unsaturated polyester contains 1 to 10 mol%, preferably 2 to 6 mol% of free-radically post-reactive alcohols condensed.
Anspruch 18:Claim 18:
Beschichtungsverfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydroxylgruppen hältige ungesättigte Poly- ester geringe Mengen, vorzugsweise 0,1 bis 2 Mol-% Vernetzungsmit¬ tel einkondensiert enthält.Coating process according to one of claims 14 to 17, characterized in that the hydroxyl-containing unsaturated polyester contains small amounts, preferably 0.1 to 2 mol%, of crosslinking agent.
Anspruch 19:Claim 19:
Beschichtungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Aminoplast oder Phenoplast im getränkten Trägermaterial, welches vorzugsweise ein Dekorpapier ist, im B- Zustand vorliegt.Coating method according to one of claims 1 to 18, characterized in that the aminoplast or phenoplast is present in the B state in the impregnated carrier material, which is preferably a decorative paper.
Anspruch 20:Claim 20:
Beschichtungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Hydroxylgruppen hältige Polyacrylat oder das Hydroxylgruppen hältige ungesättigte Polyester-System in Form einer Lack-Zubereitung aufgetragen wird, welche aus einer mög¬ lichst unmittelbar vor dem Auftrag zubereiteten Mischung aus Isocyanat (= Komponente B) und der Komponente A des Hydroxylgrup¬ pen hältigen Polyacrylates bzw. Hydroxylgruppen hältigen ungesät¬ tigten Polyester-Systems besteht, welches aus 40 bis 80 Gew-% Wasser, vorzugsweise aus 40 bis 60 Gew-% Wasser, neben 60 bis 20, vorzugsweise 60 bis 40 Gew-% Feststoffbildnern, wovon 0 bis 60 Gew-% Farbpigmente und/oder UV-Stabilisatoren sind, neben 95 bis 45 Gew%, vorzugsweise 57 bis 18 Gew% bezogen auf die Gesamtlack- Zubereitung aus Hydroxylgruppen hältigen Polyacrylaten bzw. Hydro¬ xylgruppen-hältigen ungesättigten Polyester-Harzen sowie die für die Lacktechnik üblichen Zusatzstoffe enthält.Coating method according to one of claims 1 to 19, characterized in that the hydroxyl group-containing polyacrylate or the hydroxyl group-containing unsaturated polyester system is applied in the form of a lacquer preparation which consists of a mixture of isocyanate (= Component B) and component A of the hydroxyl group-containing polyacrylate or hydroxyl group-containing unsaturated polyester system, which consists of 40 to 80% by weight of water, preferably 40 to 60% by weight of water, in addition to 60 to 20% preferably 60 to 40% by weight of solids, of which 0 to 60 % By weight of color pigments and / or UV stabilizers are, in addition to 95 to 45% by weight, preferably 57 to 18% by weight, based on the overall paint preparation of hydroxyl-containing polyacrylates or hydroxyl-containing unsaturated polyester resins and those for Lacquer technology contains usual additives.
Anspruch 21:Claim 21:
Beschichtungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Hydroxylgruppen hältige Polyacrylat bzw. der Hydroxylgruppen hältige ungesättigte Polyester in Lösung oder im Gemisch mit 1 bis 50 Mol-%, vorzugsweise 1 - 30 Mol-% an unge- sättigten Monomeren bezogen auf die mittlere Monomereneinheit des Hydroxylgruppen hältigen Polyacrylates eingesetzt wird.Coating method according to one of Claims 1 to 20, characterized in that the hydroxyl-containing polyacrylate or the hydroxyl-containing unsaturated polyester is obtained in solution or in a mixture with 1 to 50 mol%, preferably 1 - 30 mol%, of unsaturated monomers is used on the middle monomer unit of the hydroxyl-containing polyacrylate.
Anspruch 22:Claim 22:
Beschichtungsverfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die ungesättigten Monomere niedrigmolekulare Acrylate und/oder Methacrylate, vorzugsweise Cl- bis C8-Alkylacrylate, oder Styrol oder TMPDA und/oder DMPDAA sind.Coating method according to claim 21, characterized in that the unsaturated monomers are low molecular weight acrylates and / or methacrylates, preferably Cl to C8 alkyl acrylates, or styrene or TMPDA and / or DMPDAA.
Anspruch 23:Claim 23:
Beschichtungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß als Hydroxylgruppen hältige ungesättigte Polyester solche verwendet werden, deren Gehalt an ungesättigten Comonomeren (ACDB-Comonomeren) erst ab 20 bis 60%, vorzugsweise erst ab 20 bis 40% der zum Erreichen des gewünschten End-Moleku- largewichtes notwendigen Reaktionszeit einkondensiert werden.Coating process according to one of Claims 1 to 22, characterized in that unsaturated polyesters containing hydroxyl groups are used whose content of unsaturated comonomers (ACDB comonomers) is only from 20 to 60%, preferably only from 20 to 40%, of that required to achieve the desired reaction time required molecular weight.
Anspruch 24:Claim 24:
Beschichtungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die radikalische Nachvernetzung durch Radikal¬ bildner ausgelöst wird, welche der Lackzubereitung unmittelbar vor Zugabe der Isocyanat-Komponente beigegeben werden. Anspruch 25 :Coating process according to one of Claims 1 to 23, characterized in that the radical post-crosslinking is triggered by radical formers which are added to the coating preparation immediately before the isocyanate component is added. Claim 25:
Beschichtungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufpressen der Dekorschichten auf dieCoating method according to one of claims 1 to 24, characterized in that the decorative layers are pressed onto the
Kernschicht bei Temperaturen von über 80°C, vorzugsweise zwischen 100 und 200°C und bei Drücken von mindestens 4 bar, vorzugsweise mindestens 10 bar, insbesondere von mindestens 15 bar erfolgt und daß eine Preßzeit eingestellt wird, welche von der angewandten Preßtemperatur T in Grad Celsius gemäß der FormelCore layer at temperatures of over 80 ° C, preferably between 100 and 200 ° C and at pressures of at least 4 bar, preferably at least 10 bar, in particular at least 15 bar, and that a pressing time is set which is in degrees from the pressing temperature T used Celsius according to the formula
a mintp = ro + Sekunden b + Ta mintp = ro + seconds b + T
abhängt, wobei m = - 600 a = - 26.500 und b = - 70 ist. depends, where m = - 600 a = - 26,500 and b = - 70.
PCT/AT1997/000050 1996-03-12 1997-03-11 Urethanization coating process providing one layer and many zones WO1997033930A1 (en)

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EP97906028A EP0824559A1 (en) 1996-03-12 1997-03-11 Urethanization coating process providing one layer and many zones

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