DE3416365A1

DE3416365A1 - Verfahren zur herstellung von waessrigen alkydharzemulsionen fuer lufttrocknende lacke

Info

Publication number: DE3416365A1
Application number: DE19843416365
Authority: DE
Inventors: Hansjörg Dr. Graz Aigner; Bertram Dr. Zückert
Original assignee: Vianova Resins AG
Current assignee: Allnex Austria GmbH
Priority date: 1983-06-10
Filing date: 1984-05-03
Publication date: 1984-12-13
Also published as: HU199164B; IT8421306A1; HUT36164A; AT377777B; ATA212183A; IT8421306A0; IT1180178B; DE3416365C2

Description

VIANOVA KUNSTHARZ AKTIENGESELLSCHAFT

Α-8402 Werndorf, Stmk

Verfahren zur Herstellung von wäßrigen Alkydharzemulsionen für lufttrocknende Lacke

2320 / 1921

Verfahren zur Herstellung von wäßrigen Alkydharzemulsionen

für lufttrocknende Lacke

Die DE-OS 32 19 413. betrifft ein Verfahren zur 5' Herstellung von wäßrigen Alkydharzemulsionen, welche als Bindemittel für lufttrocknende Lacke und Farben verwendet werden können, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man (A) 25 bis 45 Gew.-% eines acrylmodifizierten lufttrocknen den Alkydharzes, wobei das Harz neben andern Acryl- und/oder Vinylmonomeren 4 bis 10 Gew.-% Acryl- und/oder Methacrylsäure und 7 bis 13 Gew.-%, vorzugsweise 9 bis 11 Gew.-% eines Polyäthylenglykols mit einem mittleren Molekulargewicht von 500 bis 5000 enthält und eine Säurezahl zwischen 25 und 70 mg

KOH/g sowie eine Grenzviskositätszahl (gemessen in Chloroform bei 20⁰C) von 9 bis 12 ml/g aufweist
mit

(B) 55 bis 75 Gew.-% eines urethanmodifizierten lufttrocknenden Alkydharzes, welches tertiäre Aminogruppen entsprechend einer Aminzahl von 3 bis 25, vorzugsweise 5 bis 15 mg KOH/g gebun den enthält und eine Grenzviskositätszahl zwischen 8 und 16 ml/g (gemessen in Chloro

form bei 20⁰C) aufweist, bei bis 100⁰C in Gegenwart von maximal 20 Gew.-% organischen Lösungsmittels (bezogen auf Bindemittelfestkörper) mischt und die Mischung nach Amin- und/oder Ammoniumsalzbildung an einer Menge von Carboxylgruppen entsprechend einer Säurezahl von maximal 15 mg KOH/g in Wasser emulgiert.

Obwohl es möglich ist, mit den anspruchsgemäß hergestellten Alkydharzemulsionen lufttrocknende Lacke und Farben

2320/1921 _λ_

mit ausgezeichneten Eigenschaften herzustellen, hat es sict als gravierender Nachteil herausgestellt, daß die Kältebeständigkeit der Emulsionen bereits bei Temperaturen um -5⁰C mangelhaft ist und die Emulsionen bei mehrmaligem

5' Unterschreiten dieser Temperatur nicht mehr verarbeitbar sind. Durch diesen Mangel sind sowohl beim Transport als auch bei der Lagerung besondere Vorkehrungen notwendig.

überraschenderweise wurde nun gefunden, daß dieser Mangel ο bei einer bereits geringfügigen Verknüpfung der Komponenten mittels Diisocyanaten beseitigt werden kann und die in dieser Weise erhaltenen Produkte auf -25⁰C abgekühlt werden können, ohne daß beim Wiedererwärmen Änderungen in der Qualität der Emulsionen festgestellt werden können.

Die vorliegende Erfindung betrifft dementsprechend ein Verfahren zur Herstellung von wäßrigen Alkydharzemulsionen, welche als Bindemittel.für lufttrocknende Lacke und Farben verwendet werden können, wobei man

(A) 25 bis 45 Gew.-% eines acrylmodifizierten lufttrocknenden Alkydharzes, wobei das Harz neben anderen Acryl- und/oder Vinylmonomeren 4 bis 10 Gew.-% Acrylsäure und/oder Methacrylsäure und 7 bis 13 Gew.-%, vorzugsweise 9 bis 11 Gew.-% eines Polyäthylenglykols mit einem mittleren Molekulargewicht von 500 bis 5000 enthält und eine Säureizahl zwischen 25 und 70 mg KOH/g sowie eine Grenzviskositätszahl (gemessen in Chloroform bei 20⁰C) von 9 bis 12 ml/g aufweist ,

mit

(B) 55 bis 75 Gew.-% eines urethanmodifizierten Alkydharzes, welches tertiäre Aminogruppen entsprechend einerAminzahl von 3 bis 25 mg KOH/g, vorzugsweise 5 bis 15 mg KOH/g, gebunden

-c.

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enthält und eine Grenzviskositätszahl zwi

schen 8 und 16 ml/g (gemessen in Chloroform bei 20⁰C) aufweist,

bei 50 bis 100⁰C in Gegenwart von maximal 20 Gew.-% orga-5' nischen Lösungsmittels (bezogen auf Bindemittelfestkörper) mischt und die Mischung nach Amin- und/oder Ammoniumsalzbildung an einer Menge von Carboxylgruppen entsprechend einer Säurezahl von maximal 15 mg KOH/g in Wasser emulgiert, welches dadurch

gekennzeichnet ist, daß man die Komponenten (A) und (B) vor der partiellen Neutralisation der* Säuregruppen in Gegenwart eines inerten organischen Lösungsmittels bei 90 bis 110⁰C mit 1,5 bis 10 Millimol pro 100 g Festharz eines aromatischen und/oder aliphatischen und/oder cycloaliphatischen Diisocyanates, vorzugsweise von Toluylendiisocyanat/ umsetzt und das Lösungsmittel vor der Neutralisation und Emulgierung durch Vakuumdestillation entfernt.

Es war nicht vorherzusehen, daß eine partielle Verknüpfung bereits in dem angegebenen Ausmaß eine wesentliche Verbesserung der Kältebeständigkeit ergibt. Bei den erfindungsgemäß hergestellten Produkten bleiben auch nach mehrmaligen Abkühlen der Emulsion auf -25⁰C die ursprünglichen Eigenschaften in vollem Umfang erhalten. Durch das geringe Ausmaß der Modifikation ist auch keine Veränderung der ursprünglichen lacktechnischen Eigenschaften, insbesondere der Pigmentbenetzufig gegeben.

Die Komponenten (A) und (B) werden entsprechend den im Stammpatent gemachten Angaben hergestellt, wobei das bei der Herstellung der Komponente (B) eingesetzte inerte Lösungsmittel im Ansatz verbleibt. Nach Mischen der beiden Komponenten wird der Ansatz auf ca. 6 0⁰C erwärmt und bei dieser Temperatur das Diisocyanat, vorzugsweise verdünnt mit weiterem inerten Lösungsmittel, unter Steigerung der

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ο 4 I b

Temperatur auf ca. 100⁰C langsam zugegeben. Die Reaktion wird durch Rühren bei dieser Temperatur vervollständigt.

Die Menge des eingesetzten Diisocyanates beträgt 1,5 bis 5' 10 Millimol Diisocyanat pro 100 g Festharz. Vorzugsweise beträgt die Diisocyanatmenge 2,0 bis 6,0 Millimol/100 g Festharz. Als Diisocyanat wird bevorzugt Toluylendiisocyanat (TDI, handelsübliches Isomerengemisch) eingesetzt. Es können aber auch aliphatische, wie Hexamethylendiisocyanat oder cycloaliphatische Diisocyanate, wie Isophorondiisocyanat eingesetzt werden.

Nach der Isocyanatreaktion wird das Lösungsmittel schonend, am besten durch Vakuumdestillation entfernt. Der Ansatz wird dann, wie im Stammpatent angegeben, partiell neutralisiert und, gegebenenfalls nach Zugabe eines wassertoleranten Hilfslösungsmittels, in Wasser emulgiert.

Die Verarbeitung der erfindungsgemäß hergestellten Emulsionen erfolgt ebenfalls in der in. der DE-OS ^r32 19 ^Angegebenen Weise.

Das folgende Beispiel soll die Erfindung erläutern. Alle Teil- oder Prozentangaben beziehen sich auf Gewichtseinheiten, sofern nichtsanderes angegeben ist. Die angegebenen GrenzViskositätszahlen wurden in Chloroform (CHF) oder Dimethylformamid (DMF) bei 20⁰C bestimmt und in ml/g angegeben .

Beispiel;

Komponente (A): ' Gemäß der DE-OS 32 19 413 wird ein acrylmodifiziertes Alkydharz aus den folgenden Ausgangsmaterialien hergestellt: Teil 1: 120 Tie PA" 1, 110 TIe Pentaerythrit, 120 TIe p-tert.-Buty!benzoesäure, 20 Tie Leinölfettsäure, 0,5 Kalziumoctoat (4 % Ca), 0,25 TIe Zinkoctoat (8 % Zn); Teil 2: 40 TIe dehydratisierte

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Rizinusölfettsäure, 30 Tie Leinölfettsäure, 35 Tie Phthalsäureanhydrid, 10 Tie Tetrahydrophthalsäureanhydrid; Teil 3: 250 Tie Copolymerisat C 3 und 6 0 Tie Leinölfettsäure. Die Reaktion wird bei einer Säurezahl von 36 mg

5" KOH/g und einer Grenzviskositätszahl von 8,5 ml/g (CHF, 20⁰C) beendet.

Komponente (B) : Als Komponente (B) wird das Zwischenprodukt UH 2 des Stammpatentes als 60%ige Lösung in Toluol eingesetzt.

Erfindungsgemäße Kombination: 4 0 TIe der Komponente (A) / 100 % und 100 TIe Komponente (B)/60%ig in Toluol werden be 60⁰C gemischt. Dann werden 0,5 Tie (= 2,9 Millimol/100 g Festharz) TDI (verdünnt mit 3 Tlen Toluol) zugegeben und die Masse auf 100⁰C erhitzt. Nach einer Reaktionszeit von 6 Stunden liegt die Grenzviskositätszahl bei 10,9 ml/g und die Säurezahl bei 14 mg KOH/g. Anschließend werden unter Vakuum 18 TIe Toluol abdestilliert. Nach Zugabe von 15 Tlen Äthylenglykolmonobutyläther wird unter Vakuum weiter bis auf einen Festkörpergehalt von 87 % eingeengt. Nach Kühlen auf 70⁰C werden 1,44 Tie TEA und 0,6 3 Tie DMEA zugefügt. Nach 30 Minuten wird die Temperatür auf 60⁰C gesenkt und 105 TIe deionisiertes Wasser unter kräftigern Rühren innerhalb 60 Minuten zugegeben. Die fertige Emulsion hat einen Festkörpergehalt von 45 Gew.-%, einen pH-Wert von 9,5 und eine Viskosität von 3,7 Pa.s (BROOK-FIELD RVT, Spindel 5, 100 U/min, 20⁰C) .

Prüfung der erfindungsgemäß hergestellten Emulsion

Die Emulsion wird jeweils 24 Stunden bei -25⁰C und weitere 24 Stunden bei Zimmerρtemperatür gelagert (1 Zyklus) Als Vergleich dient eine Emulsion gemäß Beispiel 1 der DE-OS 3219413 Nach 3 Zyklen zeigt die erfindungsgemäß hergestellte Emulsion keine Veränderung, während die

	Vergleichseraulsion koaguliert ist.	²³²OT 3 65	•	-
1
5	Die Prüfung auf Lagerstabilität sowie die Prüfung eines aus der erfindungsgemäß hergestellten Weißlackes bzw. einer Korrosionsschutzgrundierung ergibt keine nennens werten Unterschiede zum Vergleichsrauster gemäß DE-OS 32 19 413..
10	-
15
20
25
30
35

Claims

A ft % φ ψ

-nm—χ—

-1 -

'"'*" 2320/1921

Patentansprüche:

[Verfahren zur Herstellung von wäßrigen Alkydharzemulsionen, welche als Bindemittel für lufttrocknende Lacke und Farben verwendet werden können, wobei man

(A) 25 bis 45 Gew.-% eines acrylmodifizierten luft

trocknenden Alkydharze«, wobei das Harz neben anderen Acryl- und/oder Vinylmonomeren 4 bis 10 Gew.-% Acrylsäure und/oder Methacrylsäure und 7 bis 13 Gew.-%, vor

zugsweise 9 bis 11 Gew.-% eines Polyäthylenglykols mit einem mittleren Molekulargewicht von 500 bis 5000 enthält und eine Säurezahl zwischen 25 und 70 mg KOH/g sowie eine Grenzviskositätszahl (gemessen

in Chloroform bei 20⁰C) von 9 bis 12 ml/g

aufweist,

mit

(B) 55 bis 75 Gew.-% eines urethanmodifizierten lufttrocknenden Alkydharzes, welches tertiäre Aminogruppen entsprechend einer Aminzahl von 3 bis 25 mg KOH/g, vorzugsweise 5 bis 15 mg KOH/g, gebunden enthält und eine Grenzviskositätszahl zwischen 8 und 16 ml/g (gemessen in Chloroform bei 20⁰C)

aufweist,

bei 50 bis 100⁰C in Gegenwart von maximal 20 Gew.-% organischen Lösungsmittels (bezogen auf Bindemittelfestkörper) mischt und die Mischung nach Amin- und/oder Ammoniumsalzbildung an einer Menge von Carboxylgruppen entsprechend einer Säurezahl von maximal 15 mg KOH/g in Wasser emulgiert,

dadurch gekennzeichnet, daß man die Komponenten (A) und (B) vor der partiellen Neutralisation der Säuregruppen in Gegenwart eines inerten organischen Lösungsmittels

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5 bei 90 bis 110⁰C mit 1,5 bis 10 Millimol pro 100 g
Festharz eines aromatischen und/oder aliphatischen und/
oder cycloaliphatischen Diisocyanates
umsetzt und das Lösungsmittel vor
der Neutralisation und Emulgierung durch Vakuumdestil
lation entfernt. 10 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
man zur Verknüpfung 2,0 bis 6,0 Millimol pro 100 g
Festharz des Diisocyanates einsetzt. 15 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß man als Diisocyanat Toluylendxisocyanat
einsetzt. 20 25 30 35