DE2647851A1

DE2647851A1 - Verfahren zum beschichten von metallen

Info

Publication number: DE2647851A1
Application number: DE19762647851
Authority: DE
Inventors: Frederick Clark Purcell
Original assignee: Ashland Oil Inc
Current assignee: Ashland LLC
Priority date: 1975-10-22
Filing date: 1976-10-22
Publication date: 1977-05-05
Also published as: CA1065526A; BE847504A; MX143202A; IT1065928B; NL168239B; DE2647851B2; FR2357620A1; JPS5328458B2; FR2357620B1; JPS5251425A; NL7611270A; DE2647851C3; ES452364A1; BR7607026A; NL168239C

Description

DIPL-CHEM. DR. VOLKER V0SSIU3
PATENTANWALT

β MÖNCHEN 86, S'EBERTSTRASSE 4 P.O. BOX 86 07 67 PHONE: (O 89) 47 40 75

CABLE ADDRESS: BENZOLPATENT MONCHEM TELEX 5-29453 VOPAT D

u.Z.: L 831 (Vo/Ra/kä)
Case: 3869 B

ASHLAND OIL, INC.,
Ashland, Kentucky, V.St.A.

ⁿ Verfahren zum Beschichten von Metallen " Priorität: 22. Oktober 1975, V.St.A., Nr. 624 819

Phenol- und Epoxidharze sind zur Herstellung von Beschichtungen bekannt. Zur Verwertung der besten Eigenschaften beider Harze werden in einigen Fällen Gemische von Phenol- und Epoxidharzen verwendet. Dabei wird die vorteilhafteste Verbindung von chemischer Widerstandsfähigkeit und Biegsamkeit erreicht. Dieses Verfahren wird mit Erfolg bei der Herstellung von praktisch brauchbaren Innenüberzügen für Konservendosen verwendet; vgl. Whitehouse, Phenolic Resins, American Elsevier, 1968, S. 134. Die für diese Art des Gebrauchs erforderlichen kritischen Überzugseigenschaften werden bisher durch die Verwendung eines Gemisches aus einem Phenolharz mit relativ hohem Molekulargewicht und einem Epoxidharz von der Art eines Bisphenol-Epichlorhydrin-Kondensates mit hohem Molekulargewicht erreicht. Das Mischungsverhältnis der beiden Kunstharze beträgt normalerweise bis etwa 75 ⁰A Epoxidharz und

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ORiGlMAL INSPECTED

25 % Phenolharz; vgl. Whitehouse, a.a.O., S. 28. Für Beschichtungsmassen, die nach üblichen Verfahren, wie Beschiel** ten mit Walzen, aufgetragen werden können, muß das Kunstharz eine genügend niedrige Viskosität besitzen. Zur Verwendung in der Dosenherstellung sind Viskositäten in der Größenordnung von 100 bis 1000 cPs erforderlich. Diese Beschränkung erfordert die Verwendung einer beträchtlichen Menge Lösungsmittel für die hochmolekularen Bestandteile, so daß Lösungen mit nur noch 25 bis 45 %.Feststoffanteil erhalten werden. Die Verwendung einer derart großen Menge Lösungsmittel jedoch ist teuer und umweltbelastend.

In der US-PS 3 291 856 ist ein in organischen Lösungsmitteln lösliches wärmehärtbares Kunstharz beschrieben, das aus dem säurekatalysierten Kondensationsprodukt eines Epoxidharzes mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 1300 bis 4000 und einem Epoxidäquivalent von 870 bis 4000 und einem Polyalkylolphenol der allgemeinen Formel

OH

(CH₂OH)_x H^^H

besteht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Beschichtungen von Metalloberflächen mittels einer wärmehärtbaren flüssigen Beschichtungsmasse zu schaffen, die sich billiger und umweltfreundlicher herstellen lassen.

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Diese Aufgabe wird durch den überraschenden Befund gelöst, daß ein Beschichtungsverfahren unter Verwendung von zwei verschiedenen flüssigen niedermolekularen Phenolkomponenten, einer flüssigen Epoxidkomponente, einer niedermolekularen Polyhydroxyverbindung und gegebenenfalls eines Katalysators die vorstehend beschriebenen Nachteile vermeidet. Eine Lösung dieser Komponenten in höchstens 25 Volumenprozent eines organischen Lösungsmittels ergibt eine Beschichtungsmasse mit einer für die üblichen Anwendungsverfahren geeigneten Viskosität, die gleichzeitig die guten Eigenschaften der hochmolekularen Beschichtungsmassen mit geringem Feststoffanteil aufweist.

Die Erfindung betrifft somit ein Verfahren zum Beschichten von Metallen mit einer flüssigen wärmehärtbaren Beschichtungs masse aus einem Phenol-Aldehyd-Kondensat, einem Epoxid und ge gebenenfalls einem Amin als Vernetzungskatalysator, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man eine Beschichtungsmasse mit einer Viskosität von 100 bis 1500 cPs, bestehend aus a) einem flüssigen Alkyl-Dimethylolphenol der allgemeinen Formel I

HOCH ₂ [^ |j CH₂OH

in der R einen gegebenenfalls durch eine Ester-, Nitril- oder Sulfongruppe substituierten Alkylrest mit 1 bis 16 Kohlenstoffatomen in p- oder o-Stellung zur phenolischen

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Hydroxylgruppe bedeutet und die Methylolgruppen an den anderen o- und p-Stellungen gebunden sind,

b) einem Alkylenbisphenol der allgemeinen Formel II

(II)

12

in der R und R Wasserstoffatome oder Alkylreste mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen und Vr einen gegebenenfalls durch eine Ester-, Nitril-, SuIfon- oder Äthergruppe substituierten Alkylrest mit 1 bis 16 Kohlenstoffatomen bedeuten, χ den Wert 0, 1 oder 2 hat, die Alkylenbrücke in o- oder

■χ

p-Stellung und R·^ in o-, m- oder p-Stellung zur phenolischen Hydroxylgruppe gebunden sind,

c) einem flüssigen aliphatischen Epoxid, einem flüssigen aromatischen Epoxid oder deren Gemisch mit einem Epoxidäquivalent von 130 bis 200,

d) 3 bis 25 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamtmenge der Komponenten a, b, c und d, einer nichtflüchtigen PoIyhydroxyverbindung,

e) höchstens 25 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamtmenge der Komponenten a, b, c, d und e, eines inerten organischen Lösungsmittels und

f) gegebenenfalls dem Amin als Vernetzungskatalysator,

auf die Oberfläche eines Metalls aufbringt und durch Erhitzen auf Temperaturen von 176 bis 232⁰C vollständig aushärtet.

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Um eine niedere Viskosität der Kunstharzkomponenten zu erreichen, die eine starke Verminderung der für Beschichtungsmassen mit brauchbarer Viskosität benötigten Lösungsmittelmenge erlaubt, sind Komponenten mit niederem Molekulargewicht erforderlich. Diese Komponenten müssen jedoch die Fähigkeit besitzen, während des Aushärtens ihr Molekulargewicht rasch zu vergrößern. Dadurch dauert das Aushärten nicht länger als es technisch vertretbar ist, und es erfolgt keine Verschlechterung der chemischen Widerstandsfähigkeit und der Biegsamkeit der Überzüge.

Das als Komponente a) verwendete Alkyldimethylolphenol ist ein öllösliches, in der Wärme umsetzbares Vernetzungsmittel. Das öllösliche Alkyldimethylolphenol (a) wird durch aminkatalysierte Kondensation eines Alkylphenols mit Formaldehyd in einem Molverhältnis Alkylphenol zu Formaldehyd von 1,0 bis 1,8 : 1,0 bis 2,3 hergestellt. Obwohl diese Verbindung in der Wärme umsetzbar ist, härtet sie alleine nicht zu einem im erfindungsgemäßen Verfahren brauchbaren Polymer aus. Dazu ist eine zweite Phenolkomponente notwendig. Bei der aminkatalysierten Umsetzung von Formaldehyd mit einem Alkylphenol wird zunächst 1 Mol Formaldehyd unter Bildung eines Alkylmethylolphenols gebunden. Die zweite Methylolgruppe wird danach durch Umsetzung mit einem weiteren Mol Formaldehyd eingeführt. Durch weiteres Erhitzen erfolgt dann in unerwünschter Weise eine Kondensation der substituierten Fhenole über Ätherbrücken zu Benzyläthern. Da die durch Verätherung entstehenden dimeren oder höheren Kondensationsprodukte eine höhere

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Viskosität als die monomeren Verbindungen der allgemeinen Formel I besitzen, soll die Komponente a) möglichst nur aus der monomeren Verbindung bestehen. Um eine geeignete Beschichtungsmasse zu erhalten, muß vermutlich in der Komponente a ) ein wesentlicher Anteil des monomeren Alkyldimethylolphenols vorhanden sein. Obwohl die Viskosität der Beschichtungsmasse durch sorgfältige Auswahl der anderen Komponenten vermindert werden kann, ist die Gegenwart des Alkyldimethylolphenols der allgemeinen Formel I dennoch wesentlich, um eine niedere Viskosität zu erhalten.

Das zur Herstellung der Komponente a) verwendete Alkylphenol kann den Alkylrest in o-, m- oder p-Stellung zur Phenolgruppe enthalten. Vorzugsweise wird jedoch als Ausgangsmaterial ein o- oder p-Alkylphenol verwendet, da diese Verbindungen leichter zugänglich sind und außerdem eine größere Reaktivität bei der Umsetzung mit Formaldehyd aufweisen. Der Alkylrest R kann 1 bis 16 Kohlenstoffatome in verschiedener Anordnung enthalten mit der Maßgabe, daß das erhaltene Dimethylolphenol eine genügend niedrige Viskosität aufweist, um eine Beschichtungsmasse mit einer Viskosität von höchstens 1500 cPs zu ergeben. Der Alkylrest kann auch durch andere Gruppen, beispielsweise eine Ester-, Nitril- oder Sulfongruppe, substituiert sein, um entweder die Masse flüssiger zu machen oder die Eigenschaften der ausgehärteten Beschichtung zu verbessern.

Die Komponente b) ist ein niedermolekulares Alkylenbisphenol, das durch Umsetzung von Phenol mit einem Aldehyd oder Keton

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• 4%.

oder vorzugsweise von Phenol und einem Alkylphenol mit einem Aldehyd oder Keton hergestellt wird. Vorzugsweise wird Formaldehyd verwendet, wobei das Molverhältnis von Phenolkomponente zu Formaldehyd 1,0 bis 0,5 : 1,0 bis 0,75 beträgt. Obwohl das Umsetzungsprodukt wahrscheinlich alle möglicherweise entstehenden verschiedenen Verbindungen enthält, soll es jedenfalls einen hohen Anteil des gemischten Alkylen-Phenol-Alkylphenol-Kondensates der allgemeinen Formel II enthalten

(II)

Die weitere Kondensation soll so gering wie möglich gehalten werden, um eine niedere Viskosität des Produktes zu erhalten. Die Gegenwart von substituiertem und unsubstituiertem Phenol im gleichen Molekül trägt zur erwünschten hohen Reaktivität des Produktes bei. In der allgemeinen Formel II bedeutet R^ einen Alkylrest mit 1 bis 16 Kohlenstoffatomen in beliebiger Konfiguration und χ hat den Wert 0, 1 oder 2. Der Alkylrest R^ kann auch durch andere Gruppen, wie eine Ester-, Nitril-, SuIfon- oder Äthergruppe, substituiert sein. Er ist in o-, m- oder p-Stellung zur phenolischen Hydroxylgruppe gebunden; vorzugsweise befindet er sich jedoch in o- oder p-Stellung.

Die Alkylenbrücke kann in o- oder p-Stellung zu den phenolischen Hydroxylgruppen gebunden sein. Die Stellung, an der die Brücke gebunden ist, hängt von den Umsetzungsbedingungen während der Kondensation ab. Saure oder basische Katalysatoren

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fördern die Substitution sowohl in o- als auch in p-Stellung, während einige zweiwertige Metalloxide oder schwach

ι
saure Salze von zweiwertigen Metallen als Katalysator eine Substitution in o-Stellung begünstigen. Die Substitution der Phenole in beiden Stellungen führt zu brauchbaren Verbindungen, es wurde Jedoch festgestellt, daß die Verbindungen mit der Alkylenbrücke in o-Stellung zu den phenolischen Hydroxylgruppen zu Beschichtungsmassen mit niederer Viskosität führen.

Die durch eine Alkylenbrücke verbundenen Bisphenole werden durch Umsetzung von Aldehyden oder Ketonen mit Phenol und/ oder einem Alkylphenol unter bekannten Reaktionsbedingungen hergestellt. Die Umsetzung kann sowohl durch Amine als auch durch Metallhydroxide oder anorganische Salze katalysiert werden. Bei der Verwendung von Metallhydroxiden oder anorganischen Salzen muß der restliche Katalysator durch Waschen des Produktes entfernt werden, da im Produkt verbliebener Katalysator besonders in Gegenwart von heißem Wasser die Adhäsion an Metalloberflächen vermindert. Deshalb wird das Alkylenbisphenol vorzugsweise mit Ammoniak als Katalysator hergestellt. Der Stickstoff bleibt dabei dauernd in dem Kondensat gebunden, ist jedoch nach wie vor in der Lage, auch in dieser gebundenen Form als Amin-Vernetzungskatalysator für die Beschichtungsmassen zu wirken.

1 2

In der allgemeinen Formel II bedeuten R und R Wasserstoffatome oder Alkylreste mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, mit der Maßgabef daß die Viskosität der erhaltenen Beschichtungsmas-

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·'♦· 1 2

se unter 1500 cPs liegen muß. Die Alkylreste R und R können auch andere Gruppen, wie eine Nitril-, Ester-, Äther- oder Sulfongruppe,enthalten. Ein spezielles Beispiel für eine Verbindung mit einer Estergruppe ist ein 4-Ketovaleriansäureester, aus dem durch Umsetzung mit einem Gemisch von,-Phenol und einem Alkylphenol nachstehendes Kondensat entsteht.

Die Komponente b) kann allein nicht aushärten; im Gemisch mit der Komponente a) erfolgt jedoch in Gegenwart eines Amins als Katalysator bei erhöhter Temperatur eine rasche Kondensation.

Die Epoxidkomponente c) verleiht der ausgehärteten Beschichtungsmasse Biegsamkeit und erhöhte Alkalibeständigkeit. Das verwendete Epoxid hat ein niederes Molekulargewicht im Bereich von 130 bis 200 pro Epoxidgruppe. Es können sowohl aromatische als auch aliphatische Epoxide oder Gemische von beiden verwendet werden. Es wurde festgestellt, daß die alleinige Verwendung von aliphatischen Epoxiden mit geringer Viskosität hervorragende Ergebnisse liefert. Spezielle Beispiele solcher Epoxide sind Trimethylolpropantriglycidylester, nachstehend Epoxidharz A genannt, ein aliphatischer Polyglycidylether (EPI-REZ 5042; Epoxidharz B) und ein aliphatischer Triglycidyläther (EPI-REZ 5044; Epoxidharz C). Andererseits wurde

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2S47851 _π

aber festgestellt, daß durch den Zusatz eines aromatischen Epoxids die Zähigkeit der Beschichtungen erhöht wird; außerdem werden die Gesamtkosten für die Epoxidkomponente vermindert. Ein spezielles Beispiel für ein verwendbares aromatisches Epoxid ist der Bis-pjp-hydroxyphenylpropandiglycidyläther (Epon 828; EPI-REZ 510; Epoxidharz D).

Die nichtflüchtige Polyhydroxykomponente d), die als reaktionsfähiges Verdünnungsmittel verwendet wird, dient sowohl zur Erniedrigung der Viskosität der Masse vor dem Aushärten als auch zur Verbesserung der Biegsamkeit der ausgehärteten Beschichtungsmasse. Ihre Flüchtigkeit muß so gering sein, daß sie bei der Temperatur der Aushärtung nicht merklich verdampft. Die Hydroxylgruppen der Polyhydroxyverbindung müssen eine ausreichende Reaktivität besitzen, um eine Kondensation entweder mit dem Epoxid oder mit den Phenolkomponenten zu ermöglichen. Die benötigte Menge der Polyhydroxyverbindung hängt von der Biegsamkeit der verwendeten ausgehärteten Phenol- und Epoxidkomponenten ab und kann von 3 bis 25 Gewichtspro zent betragen. Spezielle Beispiele für verwendbare Polyhydroxykomponenten d) sind nachstehend in Tabelle I zusammengefaßt. In dieser Tabelle ist neben anderen Eigenschaften der Polyhydroxyverbindungen auch der prozentuale Gehalt an nichtflüchtiger Verbindung angegeben, der nach lOminütigera Erhitzen auf 204° C im Luftumwälzofen verbleibt.

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	-W-	87,0 93,5	⁴Aq.	Viskosität, Stokes
	Tabelle I		OH-Vert	14,5
Polyhydroxyverbindung	Nicht flüchtige Bestand teile. %	310	440
Trimethylolpropan-£ - 92 Caprolacton-Polyester, Mgw. η 540, Hydroxylzahl 310 (PCP-0300 Polyol)	568	104,1 147
Polyester aus 2 Mol Tri- 80,7 raethylolpropan und 1 Mol Adipinsäure	44 60
Multron R 16 ¹^ Multron R 18 ¹'

Anm.i 1) schwach verzweigter hydroxylgruppenhaltiger Polyester , Säurezahl höchstens 1,5

Besonders bevorzugte Polyhydroxyverbindungen sind Polyhydroxy polyester, Polyhydroxypolyäther und hochmolekulare Dihydroxyverbindungen. Ebenfalls als Polyhydroxyverbindung können 01efinoxide und epoxidierte Öle verwendet werden, da sie als Glykolanhydride wirken.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden Polymere eingesetzt, die im gleichen Molekül sowohl Epoxid- als auch Hydroxylgruppen enthalten und deshalb als Epoxid- und als Polyhydroxykomponente dienen. Beispielsweise ergibt die teilweise Umsetzung eines "endständige Hydroxylgruppen enthaltenden Polyesters mit einer Epoxidgruppen enthaltenden Verbindung einen Hydroxyl- und Epoxidgruppen enthaltenden Polyester. Diese Epoxidpolyhydroxyverbindung ergibt entweder allein oder zusammen mit einem weiteren Epoxid im Gemisch mit den vorstehend beschriebenen Phenolkomponenten eine im erfindungsgemäßen Verfahren verwendbare Be-

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Schichtungsmasse.

Die geeigneten organischen Lösungsmittel sollen genügend Lösungsvermögen für die eingesetzten Komponenten besitzen. Ihr Dampfdruck soll jedoch genügend niedrig sein, damit sie sich nicht verflüchtigen, beiror die Beschichtung sich der Oberfläche anpaßt und ihre besten Eigenschaften und Aussehen erreicht. Spezielle Beispiele für verwendbare Lösungsmittel sind Alkohole, wie wasserfreies Isopropanol, Ketone, wie'Isophoron, Ester, wie Äthylenglykolmonobutylätheracetat, und aromatische Verbindungen, wie Xylol oder deren Gemische. Das Lösungsmittel wird höchstens bis zu einer Menge von 25 Volumenprozent, bezogen auf die organischen Bestandteile der Beschichtungsmasse mit Ausnahme von Füllstoffen und Wasser, eingesetzt. Das Lösungsmittel wird so ausgewählt, daß die fertige Beschichtungsmasse eine Viskosität von 100 bis 1500 cPs, vorzugsweise von 200 bis 800 cPs, besitzt. Falls nicht anders angegeben, werden die Viskositätsmessungen mit einem Biookfield Viskosimeter RVT, Spindel 3 bei 50 UpM, durchgeführt.

Zur Verbesserung der Eigenschaften können die Beschichtungsmassen noch weitere bekannte Zusätze enthalten, beispielsweise Fließ- und Verlaufmittel, wie Siliconharze oder Acry!polymerisate. Falls ein Katalysator zum Aushärten benötigt wird, sind Amine, wie Triäthanolamin, Triäthylamin oder Triäthylendiamin, bevorzugt.

Die Beispiele erläutern die Erfindung. Die Prozentangaben der festen Bestandteile in den Beispielen schließen das bei der

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«//fr-Umsetzung entstehende Wasser ein und können niedriger als 80 % sein. Die Menge des inerten organischen Lösungsmittels kann jedoch als Bruchteil der Massen ohne Wasser sofort aus den Angaben entnommen werden.

Beispiel 1
Herstellung des Alkyldimethylolphenols, Komponente a):

1125 g Nonylphenol, 350 g Paraformaldehyd und 35 g 29prozen~ tige Ammoniaklösung werden in ein 2 Liter fassendes Druckgefäß eingespeist und bei einem Druck von 2,8 at unter Rühren 2 1/2 Stunden auf 120⁰C erhitzt. Danach wird der Inhalt des Reaktionsgefäßes etwa 20 Minuten bei 635 Torr auf 90⁰C erhitzt, bis das Produkt klar wird.

Beispiel 2
Herstellung des Alkylenbisphenols, Komponente b):

500 g o-Kresol, 500 g 37prozentige Formaldehydlösung und 30 g 29prozentige Ammoniaklösung werden in einem 3 Liter fassenden Rundkolben vorgelegt, der mit einem Rührwerk und Rückflußkühler ausgerüstet ist. Das Gemisch wird auf 100⁰C erhitzt und 20 Minuten unter Rückfluß gekocht. Danach wird das Reaktionsgemisch mit 1000 g Phenol sowie weiteren 200 g der Formaldehyd- und 20 g der Ammoniaklösung versetzt.Sodann wird das Gemisch weitere 2 Stunden unter Rückfluß gekocht. Nach 3 Stunden werden unter vermindertem Druck 650 ml Wasser abdestilliert.

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Beispiele 3 bis 8

Es werden Beschichtungsmassen mit der in nachstehender Tabelle II angegebenen Zusammensetzung hergestellt.

	Tabelle	II	-L.	6	. JL·	8
			20	15	10	12,5
			35	35	25	30
Bestandteile	JL	Beispiel	10	10	10	10
Dimethylolphenol nach Beispiel 1 , g	30	4	15	20	25	25
Bisphenol nach Beispiel 2, g	30	20	5	10	15	12,5
Epoxidharz D, g	10	40	10	10	10	10
Epoxidharz B, g	10	10	5	-	-r	-
PCP-0300 Polyol, _g	5	10	-	-	-	-
Äthylenglykolraonobutyl- ätheracetat, g	10	5	0,5	o,	5 0,5	0,5
Isophoron, g	5	10	0,1	o,	1 0,1	0,1
Isopropanol, g	5	5
Siliconharz, g	0,5	5
Triäthanolamin, g	0,1	0,5
0,1

Die Beschichtungsmassen mit der in Tabelle II angegebenen Zusammensetzung werden auf verzinntes Blech aufgebracht und 10 Minuten bei 204⁰C in einem Luftumwälzofen ausgehärtet. Die Proben 5, 6, 7 und 8 ergeben jeweils Beschichtungen mit hervorragender Biegsamkeit und guter Widerstandsfähigkeit gegen Lösungsmittel, wie Methyläthylketon, Die Beschichtungsmasse mit der Zusammensetzung nach Beispiel 8 hat dabei die besten Eigenschaften. Sie besitzt eine Gardner-Holt-Viskosität von 10,3 Stokes bei einem Feststoffgehalt von 77,5 %> Die Schichtdicke nach dem Aushärten beträgt 0,0025 bis 0,025 mm.

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■.to. ^26A7851

Beispiel 9

Gemäß Beispiel 1 wird eine Phenolkomponente a) hergestellt, Jedoch wird anstelle des Nonylphenols Dodecylphenol verwendet 1060 g Dodecylphenol, 700 g 37prozentige Formaldehydlösung und 60 g 29proζentige Ammoniaklösung werden in einem 3 Liter fassenden Kolben vorgelegt, der mit einem Rührwerk und Rückflußkühler versehen ist. Hierauf wird das Gemisch 4 Stunden auf 70⁰C erhitzt,und danach werden unter vermindertem Druck 520 ml Wasser abdestilliert.

Beispiel 10

Es wird eine Beschichtungsmasse mit der in Tabelle III angegebenen Zusammensetzung hergestellt.

Tabelle III	Bestandteile	12,5
Dimethylolphenol nach Beispiel 9	30
Bisphenol nach Beispiel 2	10
Epoxidharz D	. 25
Epoxidharz B	12,5
PCP-0300 Polyol	10
Äthylenglykolmonobutylätheracetat	0,5
Siliconharz L 5310	1,0
Triäthanolamin

Die Beschichtungsmasse mit der in Tabelle III angegebenen Zusammensetzung besitzt eine Gardner-Holt-Viskosität von 9,1 Stokes bei einem Feststoffgehalt von 74,5 %· Nach 10minütigem Aushärten bei 204⁰C wird eine Schicht mit hervorragender Biegsamkeit und guter Widerstandsfähigkeit gegen Me-

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thyläthylketon erhalten. Die Dicke der Schicht beträgt 0,0025 bis 0,025 mm.

Beispiel 11

Gemäß Beispiel 1 wird unter Verwendung von Octylphenol ein Dimethylolphenol hergestellt. 925 g Octylphenol_/ 700 g 37prozentige Formaldehydlösung und 60 g 29prozentige Ammoniaklösung werden in einem 3 Liter fassenden Kolben vorgelegt, der mit einem Rührwerk und Rückflußkühler ausgerüstet ist. Hierauf wird das Gemisch 4 Stunden auf 65 bis 70⁰C erhitzt, danach auf 55°C abgekühlt und schließlich unter vermindertem Druck erneut auf 70°C erhitzt, bis ein klares Produkt entsteht.

Beispiel 12

Es wird eine Beschichtungsmasse mit der in Tabelle IV angegebenen Zusammensetzung hergestellt.

Tabelle IV	Bestandteile	ff
Dimethylolphenol nach Beispiel 11	12,5
Bisphenol nach Beispiel 2	30
Epoxidharz D	10
Epoxidharz B	25
PCP-0300 Polyol	12,5
Äthylenglykolmonobutylätherac etat	7,5
Butanol	2,5
Siliconharz L 5310	0,5
Triäthanolamin	1,0

Das Siliconharz wird zur Unterdrückung der Kraterbildung und zur Verbesserung der Kratzfestigkeit zugesetzt.

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Die Beschichtungsmasse mit der in Tabelle IV angegebenen Zusammensetzung wird auf ein verzinntes Blech aufgebracht. Es wird eine Schicht mit guter Biegsamkeit und guter Widerstands fähigkeit gegen Methylethylketon erhalten. Die Beschichtungsmasse hat eine Viskosität von 8,7 Stokes bei einem Feststoffgehalt von 71,2 %.

Beispiel 13

Gemäß Beispiel 2 wird eine Bisphenolkomponente b) hergestellt. 1350 g o-Kresol, 1000 g 37prozentige Formaldehydlösung und 60 g 29prozentige Ammoniaklösung werden in einem 5 Liter fassenden Gefäß vorgelegt und unter kräftigem Rühren 45 Minuten unter -Rückfluß gekocht. Danach wird das Reaktionsgemisch mit 1175 g Phenol sowie mit weiteren 250 g der Formal dehyd- und 30 g der Ammoniaklösung versetzt. Anschließend wird das Gemisch weitere 2 Stunden unter Rückfluß gekocht und hierauf 1 Stunde unter Normaldruck und danach unter vermindertem Druck destilliert. Zuletzt wird das Kondensat unter vermindertem Druck auf 100⁰C erhitzt. Dabei werden 1100 ml Wasser abdestilliert.

Beispiel 14

Es wird eine Beschichtungsmasse mit der in Tabelle V angegebenen Zusammensetzung hergestellt.

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Tabelle V Bestandteile

Dimethylolphenol nach Beispiel 11 23

Bisphenol nach Beispiel 13 28 PCP-O300 Polyol 7,5

Ä'thylenglykolmonobutylä th eracetat 5

Isophoron 5

Butanol 5

Triäthanolamin 1,0

Siliconharz l 5310 0,5

Epoxidharz D 7,5

Epoxidharz B 22,5

Die Beschichtungsmasse mit der in Tabelle V angegebenen Zusammensetzung hat eine Gardner-Holt-Viskosität von 7,4 Stokes bei einem Feststoffgehalt von 70 +, 1 %. Nach dem Aushärten auf einem verzinnten Blech hat die Beschichtung eine hervorragende Biegsamkeit und eine gute Widerstandsfähigkeit gegen Methyläthylketon. Die erhaltene Beschichtung wird einer Pasteurisierungs- und Gebrauchsprüfung unterzogen, die aus 90minütigem Erhitzen auf 121⁰C in Kontakt mit Hundefutter besteht. Die Schicht besitzt alle für die innenauskleidung einer Konservendose benötigten physikalischen Eigenschaften.

Beispiel 15

Es wird' eine Beschichtungsmasse mit der in Tabelle VI angegebenen Zusammensetzung hergestellt.

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Tabelle VI

Bestandteil	19
Dimethylolphenol nach Beispiel 11	22
Bisphenol nach Beispiel 2	9,5
Polyester aus 2 Mol Trimethylolpropan
und 1 Mol Adipinsäure	VJl
Äthylenglykolmonobutylätheracetat	5
Isophoron	5
Butanol	1
Triäthanolamin	0,5
Siliconharz L 5310	9,0
Epoxidharz D	24
Epoxidharz B

Die Beschichtungsmasse mit der in Tabelle VI angegebenen Zusammensetzung wird auf verzinntes Blech aufgebracht und 10 Minuten bei 204⁰C ausgehärtet. Die Schicht hat eine Dicke von 0,0025 bis 0,0075 nun. Ihre Eigenschaften sind in nachstehender Tabelle VII zusammengefaßt.

Tabelle VII Prüfung . Ergebnis

Viskosität der Beschichtungsmasse 7,8 Stokes Verträglichkeit der Beschichtungsmasse gut

Abrieb mit Methyläthylketon 175 Abriebe bis

zur Beschädigung

Biegungen und Schlag.(dann mit CuSO₄ behandelt) gut

Hundefutterprüfung 90 Minuten bei

21 ^WC gut

Beispiel 16

Es wird eine Beschichtungsmasse mit der in Tabelle VIII angegebenen Zusammensetzung hergestellt.

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Tabelle VIII

Bestandteil	19
Dimethylolphenol nach Beispiel 11	22
Bisphenol nach Beispiel 2	9,5
Multron R 18	5
Äthylenglykolmonobutylätheracetat	5
Isophoron	5
Butanol	0,5
Siliconharz l 5310	1,0
Triäthanolamin	9,0
Epoxidharz D	24,0
Epoxidharz B

Die Beschichtungsmasse mit der in Tabelle VIII angegebenen Zusammensetzung wird auf ein verzinntes Blech aufgebracht und 10 Minuten bei 204⁰C ausgehärtet. Die Dicke der Schicht beträgt 0,0025 bis 0,0075 mm. Ihre Eigenschaften sind in Tabelle IX zusammengefaßt.

Tabelle IX Prüfung Ergebnis

Viskosität der Beschichtungsmasse 8,2 Stokes Verträglichkeit der Beschichtungsmasse gut

Abrieb mit Methyläthylketon 17 Abriebe bis zur

Beschädigung

Biegungen und Schlag gut

Hundefutterprüfung 90 Minuten bei 121⁰C ausreichend

Beispiel 17

Es wird eine Beschichtungsmasse mit der in Tabelle X angegebenen Zusammensetzung hergestellt!

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- Off -	Bestandteil	2	ft
- te.	Dimethylolphenol nach Beispiel 11		19
Tabelle X	Bisphenol nach Beispiel 2		22
Multron R 16	9,5
Äthylenglykolmonobutylätheracetat	5
Isophoron	5
Butanol	5
Siliconharz L 5310	0,5
Triäthanolamin	1,0
Epoxidharz D	9,0
Epoxidharz B	24,0

Die Beschichtungsmasse mit der in Tabelle X angegebenen Zusammensetzung wird auf ein verzinntes Blech aufgebracht und 10 Minuten bei 204⁰C ausgehärtet. Die Schicht hat eine Dicke von 0,0025 bis 0,0075 mm. Ihre Eigenschaften sind in Tabelle XI zusammengefaßt.

Tabelle XI Prüfung Ergebnis

Viskosität der Beschichtungsmasse 8,4 Stokes Verträglichkeit der Beschichtungsmasse gut

Abrieb mit Methyläthylketon 18 Abriebe bis

zur Beschädigung

Biegungen und Schlag gut

Hundefutterprüf ung, 90 Minuten bei 121⁰C gut

Vergleichsbeispiel

Es wird eine Beschichtungsmasse ohne Polyhydroxyverbindung mit der in Tabelle XII angegebenen Zusammensetzung hergestellt:

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Tabelle XII Bestandteil μ.

Dimethylolphenol nach Beispiel 11 19

Bisphenol nach Beispiel 2 22

Äthylenglykolmonobutylätheracetat 5 Isophoron 5

Butanol 5

Siliconharz L 5310 0,5 Triäthanolamin 1,0

Epoxidharz D .9,0

Epoxidharz B 24,0

Die Beschichtungsmasse mit der in Tabelle XII angegebenen Zusammensetzung wird auf ein verzinntes Blech aufgebracht und Minuten bei 204⁰C ausgehärtet. Die Schicht hat eine Dicke von 0,0025 bis 0,0075 mm. Ihre Eigenschaften sind in Tabelle XIII zusammengefaßt.

Tabelle XIII Prüfung Ergebnis

Viskosität der Beschichtungsmasse 5,9 Stokes Verträglichkeit der Beschichtungsmasse gut

Abrieb mit Methyläthylketon 500 Abriebe bis

zur Beschädigung

Biegungen und Schlag gut

Hundefutterprüfung Beschädigung

Beispiel 18

Gewichtsteile Adipinsäure und 247 Gewichtsteile Äthylenglykol werden unter Schutzgas bei einer Temperatur von 200⁰C so lange verestert, bis der erhaltene Polyester einen Säurewert von 5 bis 10, eine Hydroxylzahl von 160 bis 180 und

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und eine Viskosität von 8 Ms 16 Stokes besitzt. Danach wird das Reaktionsgemisch auf 170⁰C abgekühlt und mit 410 Gewichtsteilen ρ, p-Dihydroxydiphenyliaethandiglycidyläther versetzt. Sodann wird das Gemisch wieder auf 210⁰C erhitzt und bei dieser Temperatur so lange umgesetzt, bis die Viskosität 130 bis 150 Stokes und der Oxiranwert 2,1 bis 2,3 erreicht. Hierauf wird das Reaktionsgemisch auf 100⁰C abgekühlt und mit weiteren 528 Teilen ρ,ρ-Dihydroxydiphenylraethandiglycidyläther versetzt.

Es wird eine Beschichtungsmasse mit der in Tabelle XIV angegebenen Zusammensetzung hergestellt.

Tabelle XIV Bestandteil, g

Epoxypolyhydroxyverbindung nach Beispiel 18 100

Dimethylolphenol nach Beispiel 11 51

Bisphenol nach Beispiel 2 78

Äthylendiamin 0,7

Isophoron 2

Äthylbenzol 8

Primäres Amylacetat 20

Äthylamylketdn 20

Die Beschichtungsmasse mit der in Tabelle XIV angegebenen Zu sammensetzung enthält 22,7 Volumenprozent Lösungsmittel. Sie wird auf stahlblech aufgebracht und 10 Minuten bei 204⁰C ausgehärtet. Die Schicht hat eine Dicke von 0,0075 mm.Ihre Eigenschaften sind in Tabelle XV zusammengefaßt.

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- tr* Tabelle XV

Prüfung

Biegungen und Schlag Schlagzähigkeit, Gardner

25 Abriebe mit Methyläthylketon

Kreuzschnitt-Adhäsion, % bestanden

Glanz
Härte
Abriebfestigkeit

Farbe der Schicht nach dem Aushärten

Farbtonbeständigkeit Lösungsmittelbeständigkeit Tropfprüfung über 24 Stunden Xylol

Lösungsmittel aus 100 Teilen Äthanol, 1 Teil Äthylacetat, 1 Teil Flugzeugbenzin und 2 Teilen Methanol

Aceton

15 % H₂SO₄ .

20 % NaOH

Ergebnis

ausgezeichnete Beständigkeit

besteht 20 Versuche auf der Vorder- und Rückseite;

Keine Einwirkung 100

ausgezeichnet ausgezeichnet

gut

gut befriedigend gut

keine Einwirkung keine Einwirkung

keine Einwirkung keine Einwirkung sehr geringe Einwirkung

Beispie

Gemäß Beispiel 18 wird eine Epoxid-Polyhydroxyverbindung hergestellt, jedoch mit der Änderung, daß anstelle von weiteren 528 nur weitere 180 Gewichtsteile ρ,ρ-Dihydroxydiphenylmethandiglycidyläther zugesetzt werden. Der Anteil an PoIyhydroxyverbindung beträgt in Beispiel 19 22 %

Unter Verwendung der Epoxid-Polyhydroxyverbindung wird eine Beschichtungsmasse der in Tabelle XIV angegebenen Zusammen-

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Setzung hergestellt. Sie v/ird auf eine Platte aufgebracht und 10 Minuten bei 204⁰C ausgehärtet. Die Schicht hat eine Dicke von 0,0075 mm. Ihre Eigenschaften sind in Tabelle XVI zusammengefaßt.

Tabelle XVI

Prüfung

Biegungen Schlagzähigkeit, Gardner

25 Abriebe mit Kethyläthylketon

Ergebnis

befriedigend bis gut

besteht 20 Versuche auf der Vorder- und Rückseite

Beschädigung nach 20 doppelten Abrieben

Kreuzschnitt-Adhäsion, % bes "banden	100
Glanz	gut
Härte	gut
Abriebfestigkeit	gut
Farbe der Schicht nach dem Aushärten	gut
Farbtonbeständigkeit	befriedigend
Lösungsmittelbeständigkeit	befriedigend

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Claims

Patentansprüche

1.' Verfahren zum Beschichten von Metallen mit einer flüssigen, wärmehärtbaren Beschichtungsmasse aus einem Phenol-Aldehyd-Kondensat, einem Epoxid und gegebenenfalls einem Amin als Vernetzungskatalysator, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Beschichtungsmasse mit einer Viskosität von 100 bis 1500 cPs, bestehend aus a) einem flüssigen Alkyldimethylolphenol der allgemeinen Formel I

OH

H0CH₂_r _M_CH₂0H

(D

in der R einen gegebenenfalls durch eine Ester-, Nitril- oder Sulfongruppe substituierten Alkylrest mit 1 bis 16 Kohlenstoffatomen in p- oder o-Stellung zur phenolischen Hydroxylgruppe bedeutet und die Methylolgruppen an den anderen o- und p-Stellungen gebunden sind, b) einem Alkylenbisphenol der allgemeinen Formel II

(II

1 2
in der R und R Wasserstoffatome oder Alkylreste mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen und R einen gegebenenfalls durch eine Ester-, Nitril-, SuIfon- oder Äthergruppe substitu-

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ierten Alkylrest mit 1 bis 16 Kohlenstoffatomen bedeuten, χ den Wert 0, 1 oder 2 hat, die Alkylenbrücke in o- oder p-Stellung und R^ in o-, m- oder p~Stellung zur phenolischen Hydroxylgruppe gebunden sind,

c) einem flüssigen aliphatischen %oxid, einem flüssigen aromatischen Epoxid oder deren Gemisch mit einem Epoxidäquivalent von I30 bis 200,

d) 3 bis 25 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamtmenge der Komponenten a, b, c und d, einer nichtflüchtigen Polyhydroxyverbindung,

e) höchstens 25 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamtmenge der Komponenten a, b, c, d und e eines inerten organischen Lösungsmittels und

f) gegebenenfalls dem Amin als Vernetzungskatalysator,

auf die Oberfläche eines Metalls aufbringt und durch Erhitzen auf Temperaturen von 176 bis 232°C vollständig aushärtet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Komponente a) ein Alkylendimethylolphenol der allgemeinen Formel I verv/endet, in der R einen Alkylrest mit 1 bis 16 Kohlenstoffatomen bedeutet, und als Komponente b) ein

1 2

Alkylenbisphenol der allgemeinen Formel II, in der R und R Wasserstoffatome oder Methylgruppen und R einen Alkylrest mit 1 bis 16 Kohlenstoffatomen bedeuten.

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3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Komponente a) ein Alkyldimethylolphenol der allgemei-

der
neu Formel I verwendet, in der/Alkylrest R und die Methylolgruppen in o-Stellung zur phenolischen Hydroxylgruppe gebunden sind und als Komponente b) ein Alkylenbisphenol der allge meinen Formel II, in der R eine in o-Stellung zur phenolischen Hydroxylgruppe gebundene Methylgruppe bedeutet.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man als Komponente b) ein Alkyl enbisphenol der allgemeinen Formel II verwendet, in der R und R Wasserstoffatome bedeuten.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man als Komponente a) ein Alkyldimethylolphenol der allgemeinen Formel I verwendet, in der R einen aliphatischen Alkylrest mit 1 bis 16 Kohlenstoffatomen bedeutet.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Komponente c) ein Gemisch aus einem aromatischen und einem aliphatischen Epoxid verwendet.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß man eine Beschichtungsmasse mit einer Viskosität von 300 bis 800 cPs verwendet.

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⁸· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Beschichtungsmasse verwendet, die ohne das Lösungsmittel 20 bis 70 Gewichtsprozent der Komponente a),5 bis 60 Gewichtsprozent der Komponente b), 5 bis 60 Gewichtsprozent der Komponente c) und 5 bis 25 Gewichtsprozent der Komponente d) enthält.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Beschichtungsmasse mit einer Viskosität von 100 bis 500 cPs verwendet, die ohne das Lösungsmittel 20 bis 70 Gewichtsprozent der Komponente a), 5 bis 60 Gewichtsprozent der Komponente b), 5 bis 60 Gewichtsprozent der Komponente c) und 10 bis 20 Gewichtsprozent der Komponente d) enthält.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Komponente d) eine Polyhydroxyverbindung verwendet, die durch teilweise Umsetzung eines Hydroxylgruppen enthaltenden Polyesters mit einer Epoxidgruppen enthaltenden Verbindung hergestellt worden ist und sowohl Hydroxyl- als auch Epoxidgruppen enthält.

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11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Beschichtungsmasse verwendet, die ohne das Lösungsmittel 20 bis 7o Gewichtsprozent der Komponente a), 5 bis 60 Gewichtsprozent der Komponente b)-, 5 bis 60 Gewichtsprozent der Komponente c), von der ein Teil zur Herstellung der Komponente d) verwendet wird, und 5 bis 25 Gewichtsprozent Hydroxylgruppen enthaltenden Polyester als Komponente d) enthält, von der mindestens ein Teil vorher mit einem Teil der Komponente c) umgesetzt wurde.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Beschichtungsmasse verwendet, die 10 bis 18 Gewichtsprozent der Komponente d) enthält.

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