DE2361656C2 - Lackbindemittel - Google Patents

Lackbindemittel

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DE2361656C2
DE2361656C2 DE19732361656 DE2361656A DE2361656C2 DE 2361656 C2 DE2361656 C2 DE 2361656C2 DE 19732361656 DE19732361656 DE 19732361656 DE 2361656 A DE2361656 A DE 2361656A DE 2361656 C2 DE2361656 C2 DE 2361656C2
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Description

CH2 CH-CH2-(O-R-O-CH2-CHOH-CHj)-O-R-O-CH2-CH CH2
20
worin R einen aliphatischen, hydroaromatischen oder aromatischen Rest und η — 0 — 5 bedeutet,
zusammengesetzt ist.
2. Lackbindemittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Bestandteil A) in einer Menge von 50 bis 85 Gew.-%,
der Bestandteil B) in einer Menge von 10 bis 40 Gew.-% und
der Bestandteil C) in einer Menge von 2 bis 50 Gew.-%
vorhanden ist
3. Lackbindemittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es als Bestandteil A) ein Copolymerisat der allgemeinen Zusammensetzung
50-90% Äthylacrylat
3—11% Äther des N-Methylol(meth)acrylamids mit Monoalkoholen mit bis zu 8 C-Atomen
2 — 10% Acrylsäure und/oder Methacrylsäure
0—50% Methylmethacrylat
0—50% eines aromatischen Vinylmonomeren
0-10% von Monoestern der Acryl- oder Methacrylsäure mit Mono- oder Polyalkoholen
enthält
4. Lackbindemittel nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es als Bestandteil A) ein Copolymerisat aus
50—90% Äthylacrylat
3—11% Äther des N-Methylol(meth)acrylamids mit Monoalkoholen mit bis zu 8 C-Atomen
2—10% Acrylsäure und/oder Methacrylsäure
0—50% Methylmethacrylat
0—50% eines aromatischen Vinylmonomeren
0—10% Hydroxyäthyl(meth)acrylat, Hydroxypropyl(meth)acrylat oder Tripropylenglykol(meth)acrylat
enthält
5. Lackbindemittel nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das aromatische Vinylmonomere im Bestandteil A) Styrol ist
6. Lackbindemittel nach den Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß das CelluloseacetobutyratB)
37-53 Gew.-% Butyrylgehalt
1,6—13 Gew.-% Acetylgehalt und
1,4-2 Gew.-% Hydroxylgehalt
aufweist
7. Lackbindemittel nach den Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Epoxidharz C) ein solches auf Basis von 2,2-Bis(4-hydroxyphenyl)-propan ist
Die Erfindung betrifft ein Bindemittel für ofentrocknende Lacke, die tiefziehfähige, stapelfeste sowie koch- und sterilisierbare Lackierungen liefern.
Aus der DE-OS 22 04 429 sind vorzugsweise für das Spritzen formulierte Lacke für Automobil-Karosserien bekannt, die als Bindemittel Acrylpolymere, darunter auch Acrylcopolymerisate, insbesondere aus Methylmethacrylat und Butylacrylat und gegebenenfalls (bei Verwendung von Metallpigmenten) daneben ein Cellulosederivat insbesondere Celluloseacetatbutyrat und ein Epoxidharz enthalten, wobei man ein Lösungsmittel aus geeigneten lösenden und schlecht' oder nichtlösenden Verdünnungsmitteln mit einer Oberflächenspannung unter 25,2 Dyn/cm verwendet Die verwendeten Acrylcopolymerisate sind ebenso wie die Zusätze thermoplastisch und daher als Einbrennlacke weniger geeignet.
Insbesondere sind solche Lacke nicht als sogenannte »Stanzlacke« brauchbar, welche für Twist-Off-Deckel, Creme-Dosen, Konservendosen, Vy,-Schlüsse für Lebensmittelgläser etc. eine weitgestreute Verwendung flrden, wobei diese Lackierungen schon vor dem Gebrauch du lackierten Gegenstandes härtesten Beanspruchungen ausgesetzt werden. Hier wird das
Substrat lackiert, der Film gehärtet, bedruckt und erst
anschließend zum fertigen Verschluß oder zur Dose kalt verformt, wobei der Lackier· und Einbrennvorgang eventuell mehrmals wiederholt wird.
Mit derartigen Lackbindemitteln hergestellte Lackie-
rangen müssen bereit! nach relativ kurzer Einbrennzeit (10-15min) hart und stapelfest sein, d.h. gestapelte Bleche dürfen auch bei Belastung nicht miteinander verkleben, sowie praktisch jede Verformung des Bleches ohne Beschädigung aushalten, d. h. »tiefziehfähig« sein und im verformten Zustand voll sterilisationsfest sein, d h. beim Sterilisieren etwa von Lebensmittelgläsern mit Twist-Off-Verschluß darf es nicht zu einer Verletzung der Lackierung zu einer Beeinträchtigung
des optischen Eindruckes des lackierten.Gegenstandes kommen,
Diese Bedingungen müssen auch nach mehrmaligen Oberbrennphasen etwa bei Mehrfarbenbedruckungen, noch erfüllt sein, Weiter muß der verformte Gegenstand kurze Zeit (2—5 min) Temperaturen von 200 bis 25O0C aushalten, ohne daß es speziell an Kanten zu Rissen und Abplatzungen (»Aufblühen«) kommt; Diese Belastung tritt in der Praxis beim Härten der in den Twist-Off-Deckel eingegossenen Dichtungsmasse auf. Anschlie-Bend muß noch volle Sterilisationsfestigkeit gegeben sein.
Diese Anforderungen gelten nicht nur für unpigmentierte, sondern auch für relativ sehr hoch pigmentierte Lacke, ζ,Β. mit einem Pigment-Bindemittel-Verhältnis 1,5:1 und darüber, wie sie für eine volle Deckfähigkeit bei geringen Trockenfilmstärken (5—10 um) notwendig sind.
Schließlich darf der Lackfestkörper bei der Walzviskosität nicht unter eine gewisse Mindestgröße sinken, um sicherzustellen, daß schon bei einmaligem Ladeauftrag die erforderliche Trockenfilmstärke gegeben ist
Diese sehr hohen mechanischen Anforderungen werden, insbesondere bezüglich der kurzen Einbrennzeit und Oberbrennbarkeit am ehesten mit sehr hochmolekularen Bindemitteln erfüllt, die aber den Nachteil der schwierigen Verarbeitbarkeit, die hohe Viskosität der Lösungen und damit der oftmals zu niedrige Festkörper bei der für den Walzauftrag am besten geeigneten Viskosität, die schlechte Pigmentbenetzung und nicht zuletzt die mangelhafte Sterilisationsfestigkeit aufweisen.
Bei Bindemitteln mit mittlerem Molekulargewicht, die bei Wärmeeinwirkung vernetzen, kann man zwar Sterilisationsfähigkeit und sehr gute Härte durch hohe Vernetzungsdichte erreichen, jedoch sind die Lacke zu wenig elastisch, um volle Verformbarkeit zu gewährleisten. Auch die Oberbrennbarkeit ist nicht mehr gegeben.
Es wurde erfindungsgemäß ein Bindemittel aufgefunden, mit dem alle obigen Anforderungen in optimaler Weise erfüllt werden.
Das erfindungsgemäße Lackbindemittel, enthaltend ein Acrylpolamerisat, Celluloseacetobutyrat und ein Epoxidharz, ist dadurch gekennzeichnet daß es für tiefziehfähige und sterilisationsfähige Einbrennlacke aus bei 80 bis 1400C vereinigten, gegebenenfalls cokondensierten Bestandteilen, nämlich
A) 3ö bis 90 Gew.-°/b Polymerisatharz, auf Basis eines Copolymerisates aus Acrylmonomeren, gegebenenfalls mit aromatischen Vinylmonomeren,
B) 5 bis 70 Gew.-% eines Celluloseacetobutyrates und
C) 2 bis 50 Gew.-% eines Epoxidharzes der allgemeinen Formel
CH2
— CH2—(O — R—
CH2—CHOH — CHJ—O— R — O —CH2-CH CH2
worin R einen aliphatischen, hydroaromatischen oder aromatischen Rest und /7-0-5 bedeutet
zusammengesetzt ist
Vorzugsweise enthält das Lackbindemittel
den Bestandteil · A) in einer Menge von 50 bis 85 Gew.-%,
den Bestandteil B) in einer Menge von 10 bis 40 Gew.-% und
den Bestandteil Cf in einer Menge von 2 bis 50 Gew.-%.
Auf Basis der erfindungsgemäßen Bindemittel sind optimale Stanzlacke formulierbar, die sich sowohl für die Lackierung von Blechtafeln als auch für die kontinuierliche Blechbandbeschichtung (Coil Coating) hervorragend eignen. Die Lackierungen zeichnen sich durch ausgezeichnete Oberflächenhärte und damit sichere Stapelfestigkeit, volle Sterilisationsfestigkeit und wesentlich erhöhte Toleranz gegen Oberbrennprozesse, bei höchster Verformbarkeit aus.
Aufgrund der ausgezeichneten mechanischen Filmeigenschaften erübrigt sich der bei anderen Copolymerisaten nötige Zusatz von Aminoharzen oder Phenolharzen zur Erhöhung von Oberflächenhärte, Elastizität oder Filmbeständigkeit
Die in den erfindungsgemäßen Bindemittelsystemen verwendeten Polymerisatharze können in ihrer Zusammensetzung iii weiten Grenzen variiert werden, wobei dsm Fachmann die Auswahl der Komponenten entsprechend dem jeweiligen Verwendungszweck des Lackes Oberlassen bleibt Bevorzugt werden für die Herstellung solcher hochqualifizierten Lacke Copolymerisate auf der Basis von Acrylmonomeren, gegebenenfalls zusammen mit aromatischen Vinylmonomeren eingesetzt Eine geeignete Zusammensetzung ist etwa wie folgt:
50-90% Äthykcrylat
3—11% von Äthern des N-Methylol(meth)acrylamids
mit Monoalkoholen mit bis zu 8 C-Atomen
2 — 10% Acrylsäure und/oder Methacrylsäure
0-50% Methylmethacrylat
0—50% eines aromatischen Vinylmonomeren, wie Styrol
0—10% von Monoestern der Acryl- oder Methacrylsäure mit Mono- oder Polyalkoholen, wie Hydroxyäthyl(meth)acrylat Hydroxypropyl(meth)acrylat Tripropylenglykol(meth)-acrylat
Die verwendbaren Celluloseacetobutyrate werden durch folgende Zusammensetzung gekennzeichnet.
Butyrylgehalt:
17-53 Gew.-%, vorzugsweise 37-53 Gew.-%
Acetylgehalt:
1,6-29,5 Gew.-%. vorzugsweise 1,6-13 Gew.-%
Hydroxylgehalt:
0,7—44 Gew.-%, vorzugsweise 1,5—2 Gew.-%.
Die als Epoxidharz-Komponente verwendeten Diepoxide haben durchschnittliches Epoxidäquivalentgewicht von 150—3250, vorzugsweise von 400—1000 und werden durch Verätherung eines zweiwertigen Aikohols oder Diphenols mit Epichlorhydrin in Gegenwart von Alkali erhalten. Vorzugsweise werden Epoxidharze eingesetzt, in deren Formel R ein 2,2-Bis-(4-hydroxyphenyl)-propan-Rest ist
Die Herstellung der Bindemittelzusammensetzung
es erfolgt im einfachsten Fall durch Mischen der Komponenten bei Zimmertemperatur. Sollte dabei kein klares Produkt entstehen, muß eine Cokondensation bei Temperaturen von 80—14O0C über einen Zeitraum von
\ bis 2 Stunden durchgeführt werden. Den Einbrennlakken auf Basis der erfindungsgemäßen Bindemittelsysteme können die üblichen Zusatzstoffe wie Pigmente, lösliche Farbstoffe, optische Aufheller und Mittel zur Förderung des Verlaufes zugegeben werden. For einen Lackaufbau, wie er für viele Emballagenlaekierungen verlangt wird, kann dos Bindemittel sowohl als weißpigmentierter Grundlack, der gut bedruckbar ist, als auch als farbloser Oberzugslack (SUberlack), der die Druckfarbe schützen soll, verwendet werden. Für weiße Einbrennlackierungen kann die Pigmentierungshöhe mit Titandioxyd zwischen 100 und 200% bezogen auf festes Mischbindemittel gewählt werden, wobei in
jedem Falle infolge des hohen Pigmentaufhahmevermögens Hochglanz resultiert.
Im folgenden sind Beispiele für die eFfmdungsgetnäße Zusammensetzung und Verwendung deir Lacke angeführt Die Beispiele sollen der ErliRuterung des Verfahrens dienen, ohne seine Anwendung zu begrenzen. . i
Herstellung bzw. Spezifikation der Komponenten
A) Polymerisatharze ■
Nach den üblichen Verfahren der Lösungspolymerisation werden Harze der folgenden Zusammensetzung hergestellt:
Polymerisatharz B C Butyrylgehalt D E Hydroxylgehalt F
A 4 4 durchschn. 4 5 durchschn. 6
Acrylamid 4 84 84 53 64 60 1,7 60
Äthylacrylat 64 10 - 37 - 29 2 28
Styrol 30 - 10 50 30 - 2 -
Methylmethacrylat - - - 44 - 4 1,5 -
Hydroxyäthylmethacrylat - - - 48 - - 0,7 4
Tripropylenglykolmethacrylat - 2 2 2 2 2
Acrylsäure 2 1 1 1 1 1
tert. Dodecylmercaptan 1 1 1 1 1 1
Di-tert. Butylperoxid 1 3,7 3,7 3,7 4/) 4,5
Paraformal dehyd 3,7 60 60 60 60 60
Butanol 60 30 30 30 30 30
Xylol 30 56,9% 56,5% 56,7% 56,4% 56,9%
Festkörper 56,8% 20,51 19,85 20,30 1935 22,30
21,25
B) Celluloseacetobutyrat-Typen
Die in Jen Beispielen angegebenen Celluloseacetobutyrat-Typen haben folgende Kennzahlen:
Acelylgehalt Viskosität
durchschn. in Sek.»)
EAB 551-0,2 K 1,6 0,27
EAB 381-0,5 L 13 0,3-0,5
EAB 531-1 M 2,8 1-2
EAB 451-1 N 8,5 1-2
EAB 500-1 O 6 0,8-1,2
Grenzviskositätszahl (Chlorororm/20'C)
in ml/g
*) Die Viskosität wird .lach Methode ASTM D-1343-54T in der Lösung gemäß Rezeptur A, ASTM D-871-54T bestimmt.
C) Epoxidharze
Die in Beispielen verwendeten Epoxidharze sind wie folgt spezifiziert:
Kpoxid-Äquivalcntgewicht
Erweichungspunkt
nach Durrans
Dynamische Viskosität
25°C(cP), einer 40%igen
Lösung in Butyldiglykol
EP 301 U 450- 525 65°- 75°C 100- 170
EP 302 V 575- 725 75°- 85 C 200- 350
EP 304 W 875-1000 93°-104 C 430- 630
EP 307 X 1550-2000 114°-124X· 1750-2700
Basis: fcpichlorhyd./.VBisphenol A (Diphenylolpropan). Beispiel 1
HtOg Polymerisatharz A (563%ig) werden mit 400 g Celluloseacetobutyrat (R) 50%ig in Äthylglykolacetat und 200 g Epoxidharz (U) 50%ig in Äthylglykolacetat kalt gemischt.
Beispiel 2
/405 g Polymerisatharz B(56^%ig), 200 g Celluloseacetobutyrat L, 5O°/oig in Äthylenglykolacetat, und 200 g Epoxidharz W werden 1 Stunde bei 120°C unter Rühren gehalten. Danach ergibt eine Probe auf Glas ein homogenes, klares Produkt.
Beispiel 3
1060 g Polymerisatharz C (56,5"M)Ig)1 500 g Celluloseacetobutyrat M, 50%ig in Äthylglykolacetat, und 300 g Epoxidharz V werden kalt gemischt.
Beispiel 4
1235 g Polymerisatharz D (56,7%ig), 500 g Celluloseacetobutyrat N, 50%ig in Äthylglykolacetat, und 100 g Epoxidharz X werden etwa 90 Minuten bei 130° C unter Rühren gehalten. Danach ergibt eine Probe auf Glas ein homogenes Produkt.
Beispiel 5
1510 g Polymerisatharz E (56,4%ig), 200 g Celluloseacetobutyrat O, 50%ig in Äthylglykolacetat, und 100 g Epoxidharz U werden 1 Stunde lang unter Rühren bei 100° C gehalten.
Eine Harzprobe auf Glas gibt nach Verdunsten des Lösungsmittels ein klares Produkt.
Polymefisalharz A
Lackmischung Beispiel I
15 min 180X
95 s/20 um
15 min 180X
13θ8/20μΠ1
Einbrennbedingungen
Filmhärte1
Tiefziehfähigkeit2
ίο Üherhrennbarkeit3
des Napfchens
Stapelfestigkeit4
Sterilisierbarkeit1
i) Sterilisierbarkeil des
überbrannten Näpfchens
') Pendelhärte nach König DlN 51 IS7 hrstimmi aijf G!ä?
nach 30 min 180 C.
_>n 2) Näpfchen-Prüfmaschine Modell 224/1 der Fa. Erichsen mit Vierkantnäpfcheneinsatz.
) Das Näpfchen wird 2 min bei 200 C gealtert, um das Eingießen der Dichtungsmasse in Twist-OfT-Verschlüsse in der Praxis zu simulieren. Dabei kann es zum Aufreißen des Lackes vor allem an den Kanten kommen.
4) Auf ein lackiertes Blech wird eine Filterpapierscheibe mit 5.5 cm Durchmesser gelegt und mit einem zweiten, mit (Jί vi gleichen Lack lackierten Blech abgedeckt. Die Bleche werden mit 10 kg belastet, wobei zwischen dem Gewicht und dem Blech ein Eisenring mit 5.5 cm Durchmesser gelegt wird. Nach 2 Stunden bei 60 C muß das Filterpapier nach Abkühlen auf Raumtemperatur leicht entfernbar sein.
■) .10 min bei 2,6 atü. ca. 140 C.
r>
2. Das Polymerisatharz B wird mit Lackmischung aus Beispiel 2 verglichen. Auftrag erfolgte mit dem Spiral-Filmaufziehgerät mit 50 μΓΠ-Naßfilmstärke. Pigment-Bindemittelverhältnis: IJ : 1 Substrat: Weißblech für Konservendosen
Beispiel 6
1610 g Polymerisatharz F (56,9%ig) werden mit 100 g Celluloseacetobutyrat K, 50%ig in Äthylglykolacetat, und 100 g Epoxidharz U, 50%ig in Äthylglykclacetat, kalt gemischt.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Lackmischung sollen an zwei lacktechnischen Vergleichsprüfungen dargelegt werden:
1. Es wird das nichtmodifizierte Polymerisatharz A mit der Lackmischung aus Beispiel I anhand eines unpigmentierten Klarlacküberzuges auf Weißblech (Konservendosenblech) verglichen. Die Lacke werden mit Hilfe des Spiral-Filmaufziehgerätes, Typ 358 der Firma Erichsen, aufgebracht (50 um-Naßfilml
Polymerisatharz A
Lackmischung Beispiel 2
Einbrennbedingung
Filmhärte1)
Tiefziehfähigkeit2)
Überbrennbarkeit des
Näpfchens3)
Stapelfestigkeit4)
Sterilisierbarkeit5)
Sterilisierbarkeit des
überbrannten Näpfchens
Fußnoten siehe 1.
15 min 180C
60 s/25 um
15 min 180C
120 s/25 um

Claims (1)

  1. Patentansprüche:
    1, Lackbindemittel, enthaltend ein Acrylpolymerisat, Celluloseacetobutyrat und ein Epoxidharz, dadurch gekennzeichnet, daß es für tiefziehfähige und sterilisationsfähige Einbrennlacke aus bei 80 bis 1400C vereinigten, gegebenenfalls cokondensierten Bestandteilen, nämlich
    A) 30 bis 90 Gew,-% Polymerisathara auf
    eines Copolymerisate* aus Acrylmonomeren, gegebenenfalls mit aromatischen Vmylmonomeren,
    B) 5 bis 70 Gew,-% eines Celluloseacetobutyrates und .■■-■■■
    C) 2 bis 50 Gew,-% eines Epoxidharzes der allgemeinen Formel
DE19732361656 1972-12-27 1973-12-11 Lackbindemittel Expired DE2361656C2 (de)

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FR2212403A1 (de) 1974-07-26
FR2212403B1 (de) 1978-02-10
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GB1451116A (en) 1976-09-29

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