DE2639967C3 - Überzugsmittel - Google Patents
ÜberzugsmittelInfo
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Description
Wasserverdünnbare Oberzugsmittel auf Basis von
Bindemitteln aus einem Gemisch von einem Polyester mit einem Aminoplasten bzw. dessen niedermolekularer
definierter Vorstufe sind bekannt (DE-AS 18 05 189). In
dieser Druckschrift wird auch die zusätzliche Verwendung von Hilfslösemitteln beschrieben.
Die DE-OS 22 53300 beschreibt monomolekulare Diole als Hilfslösemittel für lösemittelarme bzw. -freie
Überzugsmittel. Hier wirkt das verwendete Diol als
»Reaktiwerdünner«, da es während des Einbrennvorganges in das Bindemittel chemisch eingebaut wird.
Eigene Untersuchungen haben ergeben, daß dagegen bei wäßrigen Lacksystemen dieser Einbau nicht
stattfindet Mit anderen Worten — diese Vorteile gehen für wäßrige Systeme in Hinblick auf den Umweltschutz
verloren, da beim Einbrennen neben Wasser auch organische Anteile sich verflüchtigen.
Andererseits sind »Reaktiwerdünner« auch für wäßrige Systeme bekannt So beschreibt die DE-OS
24 39 548 monomeres Caprolactam als Reaktiwerdünner. Jedoch auch dieses wird noch nicht in ausreichendem
Maße beim Einbrennen im den Überzug eingebaut
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, ein Hilfslösemittel zu finden, das bereits in möglichst
geringen Anteilen seine Wirkung entfaltet, das in den Überzug eingebaut wird und welches möglichst die
Eigenschaften des Oberzugs weiter verbessert
Gegenstand der Erfindung; sind Überzugsmittel auf der Basis einer Mischung aus Bindemittel, Wasser,
einem monomolekularen Alkohol als Hilfslösemittel sowie gegebenenfalls üblichen Hilfsstoffen, wobei das
Bindemittel aus einem Gemisch von einem Polyester mit einem Aminoplasten bzw. dessen niedermolekularer
definierter Vorstufe besteht, und die dadurch gekennzeichnet sind, daß das Hilfslösemittel zu 10 bis 100
Gewichtsprozent, vorzugsweise zu 33 bis 66 Gewichtsprozent aus 1.4-Bis-(hydroxymethyl)-cyclohexan besteht.
l,4-Bis-(hydroxymethyl)-cy<;lohexan kann sowohl als
eis- als auch als trans-Form bzw. als Gemisch beider
Formen eingesetzt werden. Bevorzugt verwendet wird das cis-trans-Gemisch.
Gemäß der Erfindung werden wasserverdünnbare Überzugsmittel aus Polyestern und Aminoplasten
eingesetzt. Derartige Überzugsmittel sind bekannt. Als Polyester kommen insbesondere solche in Frage, die ein
Molgewicht (Zahlenmittel) von 800 bis 3000 haben und die Säurezahl bei etwa 40 bis 80 mg KOH/g sowie
Hydroxylzahlen von mindestens der gleichen Größenordnung besitzen. Die Polyester können linear oder
verzweigt sein. Gleichfalls können ölmodifizierte
Derartige Bindemittel werden beispielsweise in den DE-AS 18 05 188, 18 05 189, 20 13 097, 20 13 702 oder
22 25 646 beschrieben, ölmodifizierte Bindemittel sind
z. B. aus den DE-AS 14 95 244 oder 15 19 146 bekannt
ίο Insbesondere geeignet ist das erfindungsgemäß verwendete
Hilfslösemittel für Oberzugsmittel aus wasserlöslichen 1.4-Bis-(hydroxvmethyl}-cyclohexan enthaltenden
Polyestern und Aminoplasten gemäß DE-AS18 05 189. Die Oberzugsmittel, deren Feststoffgehalt in der
Regel 30 bis 60, vorzugsweise 40 bis 50 Gewichtsprozent beträgt, enthalten als Löse- bzw. Verdünnungsmittel
in erster Linie Wasser.
Das erfindungsgemäß verwendete Hilfslösemittel ist im Überzugsmittel in Mengen von 1 bis 25, vorzugsweise
von 3 bis 15 Gewichtsprozent enthalten: Daneben können noch Anteile üblicher Hilfslösemittel wie
hole eingesetzt werden.
deten Hilfslösemittels ist es, daß nunmehr auch für wäßrige Lacksysteme ein voll einbaubarer Reaktiwerdünner
zur Verfugung steht, so daß die umweltfreundlichen Eigenschaften wasserverdünnbarer Lacksysteme
voll zur Geltung gebracht werden können.
Durch den Zusatz des erfindungsgemäß genannten Hilfslösemittels wird es weiterhin möglich, von Oberzugsmitteln
die Lagerstabilität zu verbessern sowie die Absetzneigung von Pigmenten zu verringern; gleichfalls
verbessert wird die Standfestigkeit des frisch aufgetragenen Überzugsmitteis an senkrechten Flächen. Ferner
weisen pigmentierte Überzugsmittel in der Regel bei gleicher Verarbeitungsviskosität höhere Feststoffgehalte
auf.
519 g 1.4-Bis-(hydroxymethyl)cycIohexan, 161 g Trimethylolpropan,
249 g Phthalsäureanhydrid und 280 g Adipinsäure werden unter Durchleiten eines gelinden
Stickstoffstromes 2 Stunden lang auf 150°C und anschließend 28 Stunden lang auf 2000C erhitzt Der
resultierende Polyester, der eine Säurezahl von 4,7 mg KOH/g aufweist, wird auf 130eC abgekfcklt und nach
so Hinzugabe von 142 g Phthalsäureanhydrid noch 1,5 Stunden bei dieser Temperatur belassen. Der
gebildete saure Polyester weist eine Säurezahl von 46 und eine Hydroxylzahl von 113 mg KOH/g auf.
Nach der beschriebenen Herstellungsweise wird aus
605 g 1.4-Bis-(hydroxymethyl)-cyclohexan, 134 g Trimethylolpropan,
311g Phthalsäureanhydrid und 277 g Adipinsäure sowie 148 g Phthalsäureanhydrid zur
Aufsäuerung ein Polyester mit einer Säurezahl von 45 und einer Hydroxylzahl von 97 mg KOH/g hergestellt
Aus 864 g 1.4-Bis-(hydroxymethyl)-cyclohexan, 268 g Trimethylolpropan, 592 g Phthalsäureanhydrid und
438 g Adipinsäure sowie 246 g Phthalsäureanhydrid
zum Aufsäuern wird ein Polyester mit einer Säurezahl
von 50 mul einer 1 lyilroxyl/nlil von 51 ηικ KOIl/g
hergestellt.
Aus 527g Ethylenglykol, 313g Glycerin, 1133g
Phthalsäureanhydrid und 744 g Adipinsäure wird einstufig ein saurer Polyester mit einer Säurezahl von 60
und einer Hydroxylzahl von 95 mg KOH/g hergestellt
Versuch 1
833 g des Polyesters I werden in 84 g 1.4-Bis-{hydroxymethyl)-cyclohexan
und 83 g n-Butanol gelöst Zu 180 Teilen der 833%igen Polyesterlösung werden 50 g eines
handelsüblichen, weitgehend methylveretherten Hexamethylolmelamine
hinzugefügt Anschließend wird unter Rühren mit 11,1 g N-N-Dimethylaminoethanol
neutralisiert und nach etwa 30' mit 159 g Wasser verdünnt Der resultierende Klarlack enthält 50
Gewichtsprozent Bindemittel. '
833 g des Polyesters I werden mit 84 g der in Tabelle 1 aufgeführten Hilfslösemittel und 83 g n-Butanol zu einer
833%igen Lösung gemischt Die Herstellung der Klarlacke erfolgt wie im Versuch 1 beschrieben.
Tabelle 1 gibt die experimentell ermittelte, relative Veränderung des Feststoffgehaltes des eingebrannten
Klarlackes in Abhängigkeit von dem jeweils verwendeten Hilfslösemittel wieder. Als Referenzprobe dienen
die Versuche A bzw. B, deren ermittelter Feststoffgehalt
der Oberzüge gleich 100% gesetzt wird. Je mehr ein Hilfslösemittel in den Überzug eingebaut ivird, um so
mehr liegt der Feststoffgehalt über 100% bzw. um so größer ist die relative Veränderung des Feststoffgehaltes.
Zur Bestimmung des Feststoffgehaltes im eingebrannten Überzug wird der Klarlack (1,0 bis 1,5 g) in ein
Aluminiumschälchen (0 55 mm) eingewogen und 30' bei 1600C eingebrannt
Versuch | Hilfslösemittel | Relative Veränderung |
W | ||
A | n-Butanol | (Referenzprobe) |
B | Ethylglykol | (Referenzprobe) |
C | Etbylenglykol | 0 |
D | ButandioKl.4) | 0 |
E | Neopentylglykol | 0 |
F | 1. l'-Isopropyliden-bis-(p-phenylen-oxy)- | 6,1 |
di-propanol-(2) | ||
G | xS-BisKhydroxymethyD-tricyclotS^.l.O2·6]- | 5,8 |
decan (x = 3,4 und 5)*) | ||
H | Polyehtylenglykol (MW = 2000) | 5,9 |
J | Polyester*·) | 7,5 |
K | Caprolactam | 2,2 |
1 | 1.4-Bis-{hydroxymethyl)-cyclohexan | 6,0 |
*) Isomerengemisch.
♦*) Handelsübliches Bindemittel eines High solid-Lackes (Säurezahl:
<lrag KOH/g; OH-Zahi: 170 mg KOH/g).
Versuch
llilfslüsemiltcl
50 45 40
A
B
B
G
H
H
n-B'itanol | 1250 | 1000 | 840 |
Ethylglykol | 2600 | 2300 | 1300 |
l.l'-Isopropyliden-bis-(p-phenylen-oxy)- | 6800 | 6400 | 4700 |
di-propanol-(2) | |||
x8-Bis-(hydroxymethyl)-tricyclo[5.2.1.02·6]- | 4100 | 3900 | 3500 |
decan (x = 3, 4 und 5) (s. Tab. 1) | |||
Polyethylenglykol | 6000 | 5800 | 1200 |
Fortsetzung
Versuch
50 45 40
K
1
1
Polyester (s. Tab. 1)
Caprolactam
1.4-Bis-(hydroxymethyl)-cyclohexan
8050 6700 4450
3700 3450 1860
3700 3450 1860
4300 3100 1050
*) Die Bestimmung erfolgte im Rotationsviskosimeter bei 200C.
**) Die Verdünnung auf die Endkonzentration erfolgte durch weitere Zugabe von Wasser zu der
Ausgangslösung.
Pendelhärte H (DIN 53 157) der 30' lang bei 1500C
eingebrannten Klarlacke
H [see]
A n-Butanol 158
B Ethylglykol 167
F l.l'-Isopropyliden-bis- 198
(p-phenylen-oxy)-di-pro-
panol-(2)
G x8-Bis-(hydroxymethyl)-tri- 211
G x8-Bis-(hydroxymethyl)-tri- 211
cyclo[5.2.1.0Z6]decan
(χ = 3, 4 und 5) (s. Tab. 1) H Polyethylenglykol 38
J Polyester (s. Tab. 1) IH
K Caprolacisin !59
1 1.4-Bis-(hydroxymethyl)- 199
cyclohexan
25 und die Standfestigkeit an senkrechten Flächen ist signifikant schlechter als bei Versuch 2.
Lagerstabilität (45VQ sowie mechanische Eigenschaften
pigmentierter Überzüge
35
Alle Überzüge weisen Elastizitätswerte (DIN 53 156) von 10 bis 11 mm auf.
Versuch 2
833 g des Polyesters II werden in 84 g 1.4-Bis-(hydroxymethyl)-cyclohexan
und 83 g n-Bbtanol gelöst. Aus der 833%igen Polyesterlösung wird nach folgender
Rezeptur eine Lackfarbe hergestellt:
25,2 g Polyesterlösung
1,57 g Dimethylaminoethanol
5,75 g fast vollständig methyliertes Hexamethylolmel-
amin
223 g TjO2(RUtU)
223 g TjO2(RUtU)
035 g Silikonharziösung(50%ig in Butylglykol)
44,23 g Wasser
Die resultierende Lackfarbe (Viskosität: 61 " — DIN 4 mm/23°C) ließ sich einwandfrei mit der Spritzpistole
verarbeiten und zeigte gute Standfestigkeit auf senkrechten Flächen. Die Absetzneigung des Pigmentes ist
äußerst gering.
Versuch L
833 g des Polyesters II werden in 167 g n-Butanol gelöst Es wird analog Versuch 2 eine pigmentierte
Lackfarbe hergestellt Um die gleiche Viskosität wie im Versuch 2 zu erreicher,, werden noch weitere 8,7 g
Wasser hinzugefügt Die Absetzneigung der Pigmente
Versuch | Lager | Einbrenn | Pendel | Tiefzieh |
stabilität*) | bedingungen | härte«) | fähigkeit***) | |
[Tage] | [■C/min] | [see] | [mmj | |
2 | 45 | 140/30 | 126 | 10 |
150/30 | 154 | 9,2 | ||
160/-Ό | 188 | 9,0 | ||
L | 24 | 140/30 | 88 | 10 |
150/30 | 113 | 9,4 | ||
160/30 | Ϊ40 | 8,5 |
40
50
55 *) Die Prüfung erfolgt in geschlossenen Gefäßen. Der Endpunkt
der Lagerstabilität ist erreicht, wenn das Harz aus der Lösung ausfällt
**) DIN 53 157.
***) DIN 53 156.
**) DIN 53 157.
***) DIN 53 156.
Versuch 3
Aus 200 g des Polyesters III, 20 g 1.4-Bis-(hydroxymethyl)-cyclohexan
und 44 g n-Butanol wird eine Polyesterlösung hergestellt, die nach Hinzufügen von
733 g eines handelsüblichen, weitgehend methylveretherten
Hexamethylolmelamins mit 16,0 g N.N-Dimethylammomethanol
neutralisiert wird. Der /lach Hinzufügen «on 233^ g Wasser resultierende Klarlack ergibt
nach halbstündiger Aushärtung bei 1200C einen glatten,
glänzenden Überzvg mit folgenden michaniscnen
Werten:
Pendelhärte(DIN53 157):
TiefziehfähigkeitplN 53 156):
TiefziehfähigkeitplN 53 156):
130 see
10,5 mm
10,5 mm
60 Versuch 4
Eine Polyesterlösung aus 100 g Polyester IV, 10 g n-Butanol und 10 g 1.4-Bis-(hydroxymethyl)-cyclohexan
fi5 wird nach Hinzufügen von 33,3 g eines weitgehend
methylveretherten Hexamethylolmelamins mit 10,8 g Triethylamin neutralisiert und mit Wasser auf einen
Bindemittelgehalt von 50 Gewichtsprozent verdünnt.
Der bei 160°C/30' eingebrannte Klarlack zeigt folgende Eigenschaften:
Tiefziehfähigkeit (DIN 53 156): > 10 mm Feststoff des eingebrannten
Versuch M
Eine Polyesterlösung aus 100 g Polyester IV und 20 g n-Butanol wird wie im Versuch 4 beschrieben
verarbeitet. Der resultierende Überzug zeigt folgende Eigenschaften:
Tiefziehfähigkeit (DIN 53 156):
> 10 mm Feststoff des eingebrannten
Versuch 5
20
Einer 65%igen Alkydharzlösung in Butylglykol
(wasserverdünnbares Produkt des Handels) werden im Vakuum 55% des Lösemittels abgezogen und durch
1.4-Bis-(hydroxymethy!)-cyclohexan ersetzt. Danach wird ein weitgehend methylveretheites Hexamethylolmelamin
hinzugefügt (Alkydharz/Aminoplast-Verhält-
15 nis 3:1). Es wird mit Triethylamin neutralisiert und
anschließend mit Wasser auf einen Bindemittelgehalt von 50 Gewichtsprozent verdünnt. Der KJarlack wird
bei 1700C 30 ' lang eingebrannt Der erhaltene Film hat
folgende Eigenschaften:
Tiefziehfähigkeit (DIN 53 156): 5,2 mm
Feststoff des eingebrannten
Feststoff des eingebrannten
Versuch N
Der gleichen handelsüblichen Alkydharzlösung wie im Versuch 5 wird direkt der Aminoplast zugesetzt;
diese Mischung wird wie im Versuch 5 neutralisiert, verdünnt und eingebrannt Nach dem Einbrennen erhält
man einen transparenten Überzug mit folgenden Eigenschaften:
Tiefziehfähigkeit (DIN 53 156): 5,8 mm
Feststoff des eingebrannten
Feststoff des eingebrannten
Die mit Buchstaben gekennzeichneten Versuche sind nicht erfindungsgemäß. Alle Mengenangaben und
Prozentwerts beziehen sich auf das Gewicht
Claims (2)
1. Überzugsmittel auf der Basis einer Mischung aus Bindemittel, Wasser, einem monomolekularen
Alkohol als Hilfslösemittel, sowie gegebenenfalls üblichen Hflfsstoffen, wobei das Bindemittel aus
einem Gemisch von einem Polyester mit einem Aminoplasten bzw. dessen niedermolekularer definierter
Vorstufe besteht, dadurch gekennzeichnet,
daß das Hilfslösemittel zu 10 bis 100 Gewichtsprozent aus 1.4-Bis-(hydroxymethyr)-cycIohexan
besteht
2. Oberzugsmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hilfslösemittel zu 33 bis 66
Gewichtsprozent aus 1.4-Bis-(hydroxymethyr)-cyclohexan
besteht.
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