DE3523971A1 - Rberzugszusammensetzung mit verlaengerter topfzeit - Google Patents
Rberzugszusammensetzung mit verlaengerter topfzeitInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Überzugszusammensetzung,
enthaltend organische Lösungsmittel, ein Gemisch einer
Polyhydroxykomponente und einer 2 bis 4 Isocyanatgruppen
pro Molekül enthaltenden Polyisocyanatkomponente sowie
einen tertiären Alkohol oder ein Gemisch tertiärer
Alkohole. Derartige Überzugszusammensetzungen werden
beispielsweise in der Automobilindustrie eingesetzt,
wo sie vorzugsweise Verwendung als Autoreparaturlacke
finden. Ein Nachteil dieser bekannten Zusammensetzungen
besteht in ihrer im allgemeinen sehr kurzen Topfzeit.
Schon während des Auftragens auf ein Substrat findet
eine Reaktion zwischen den beiden Komponenten statt,
und dieses Problem wird noch verstärkt, wenn ein Katalysator
für die Polyurethanbildung verwendet wird. Es
ist daher wünschenswert, daß eine Überzugszusammensetzung
eine verlängerte Topfzeit hat und daß sie trotz
verlängerter Topfzeit nach dem Auftragen auf ein Substrat
schnell gehärtet werden kann.
Der Einsatz von tertiären Alkoholen als topfzeitverlängernde
Mittel in einem System, das Isocyanatgruppen und
mit diesen reaktionsfähige Gruppen enthält, ist bekannt.
Die GB-PS 773,991 beschreibt, daß die Lagerstabilität
einer Mischung eines Polyisocyanats mit einem Polyester-,
Polyesteramid- oder Polyetherharz mit mit Isocyanatgruppen
reaktionsfähigen endständigen Gruppen erhöht werden
kann, wenn als Stabilisierungsmittel beispielsweise
tertiäre Alkohole in einem Mengenverhältnis von weniger
als 0,5 Mol pro Mol Polyisocyanat verwendet werden.
Als tertiäre Alkohole werden t-Butylalkohol,
t-Amylalkohol, Dimethylethinylcarbinol, Dimethylphenylcarbinol,
Methyldiphenylcarbinol, Triphenylcarbinol,
1-Nitro-t-butylcarbinol und 1-Chloro-t-butylcarbinol
genannt.
Aus der EP-B-1 304 ist bekaant, daß die Topfzeit einer
Überzugszusammensetzung, die ein Gemisch einer
Polyhxdroxyverbindung und eines Polyisocyanats in einem
organischen Lösungsmittel enthält, verlängert werden
kann durch Zusatz von 2-Methyl-2-propanol und/ oder
2-Methyl-2-butanol, wenn mindestens 0,8 Äquivalente
des Alkohols je Äquivalent des Polyisocyanats vorhanden
sind. Als nachteilig erweist sich der Umgang
mit den genannten tertiären Alkoholen wegen ihres
ungünstigen Flammpunktes. 2-Methyl-2-propanol hat
beispielsweise einen Flammpunkt von 20°C, und geringe
Zusätze von diesem tertiären Alkohol zu diversen
Lösungsmitteln bzw. zu üblichen Verdünnungsmitteln
senken die Flammpunkte unter 21°C.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin,
die Topfzeit eines Polyisocyanate und Polyhydroxyverbindungen
enthaltenden Systems mittels eines tertiären
Alkohols mit einem Flammpunkt deutlich über 20°C
zu verlängern, ohne die Vernetzungsgeschwindigkeit
zu beeinflussen. Diese Aufgabe wird gelöst durch die
Überzugszusammensetzung der eingangs genannten Art,
die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie 20 bis 40
Gew.-% eines tertiären Alkohols oder mehrerer tertiärer
Alkohole der allgemeinen Formel
mit R = CH3, C2H5, n - C3H7, i - C3H7,
n - C4H9, i- C4H9 oder t - C4H9, vorzugsweise R = CH3 oder C2H5, enthält mit der Maßgabe, daß mindestens 0,6 Äquivalente an tertiärem Alkohol je Äquivalent des Polyisocyanats vorhanden sind.
n - C4H9, i- C4H9 oder t - C4H9, vorzugsweise R = CH3 oder C2H5, enthält mit der Maßgabe, daß mindestens 0,6 Äquivalente an tertiärem Alkohol je Äquivalent des Polyisocyanats vorhanden sind.
Unter der Polyhydroxykomponente sind Hydroxyacrylate,
Polyesterpolyole und Polyetherpolyole zu verstehen.
Es kommen Polyhydroxyverbindungen in Frage, die eine
Säurezahl bis 20 und eine OH-Zahl von mindestens 80
haben.
Beispiele geeigneter Hydroxyacrylate sind Copolymere
von Styrol, Vinyltoluol, Acrylsäure, Methacrylsäure,
Estern der Malein- oder Fumarsäure, Alkylacrylaten und
Alkylmethacrylaten mit 1 bis 14 Kohlenstoffatomen im
Alkylrest, wie beispielsweise Methylacrylat, Ethylacrylat,
Propylacrylat, Butylacrylat, Isopropylacrylat,
Isobutylacrylat, Pentylacrylat, Isoamylacrylat,
Hexylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat, Octylacrylat, Decylacrylat,
Dodecylacrylat, Pentylmethacrylat, Isoamylmethacrylat,
Hexylmethacrylat, 2-Ethylbutylmethacrylat,
Octylmethacrylat, Decylmethacrylat, Dodecylmethacrylat,
Methylmethacrylat sowie von hydroxylgruppenhaltigen
Estern der Acrylsäure bzw. der Methacrylsäure,
wie beispielsweise Hydroxyethylacrylat, Hydroxypropylacrylat,
Hydroxybutylacrylat, Hydroxyamylacrylat,
Hydroxyhexylacrylat, Hydroxyoctylacrylat, 2-Hydroxypropylacrylat,
2-Hydroxybutylacrylat, 3-Hydroxybutylacrylat
und die entsprechenden Methacrylate. Vorzugsweise
haben die geeigneten Hydroxyacrylate eine OH-
Zahl im Bereich von 80 bis 750.
Geeignete Polyetherpolyole sind beispielsweise
Polytetrahydrofurandiol und Polypentanetherdiol sowie
verzweigte Polyetherpolyole, die hergestellt werden
aus einem mehrwertigen Alkohol und einem Alkylenoxid,
wie beispielsweise Ethylenoxid oder Propylenoxid.
Die erfindungsgemäß eingesetzten Polyesterpolyole
werden hergestellt durch Polykondensation von zwei-
und/oder mehrwertigen Carbonsäuren, wie beispielsweise
Adipinsäure, Maleinsäure, Phthalsäure, Isophtalsäure,
Terephthalsäure, Tetrahydrophthalsäure, Trimellithsäure,
mit zwei- und/oder mehrwertigen Alkholen, wie
beispielsweise Neopentylglykol, Glycerin, Trimethylolpropan
und Pentaerythrit. Die Polyesterpolyole können
auch einwertige Alkohole, wie beispielsweise Benzylalkohol,
und/oder einwertige Carbonsäuren, wie beispielsweise
Benzoesäure, einkondensiert enthalten.
Die 2 bis 4 Isocyanatgruppen pro Molekül aufweisenden
Polyisocyanate können aliphatisch, cycloaliphatisch
oder aromatisch sein. Beispiele für polyfunktionelle
Isocyanate sind 2,4-Toluylendiisocyanat, 2,6-Toluylendiisocyanat,
4,4′-Diphenylmethandiisocyanat, Hexamethylendiisocyanat,
3,5,5-Trimethyl-1-isocyanato-3-iso-
cyanatomethylcyclohexan, m-Xylylendiisocyanat,
p-Xylylendiisocyanat, Tetramethylendiisocyanat, Cyclohexan-
1,4-diisocyanat. Die Polyisocyanate können zu
Präpolymeren mit höherer Molmasse verknüpft sein. Zu
nennen sind hierbei beispielsweise Addukte aus Toluylendiisocyanat
und Trimethylolpropan, ein aus 3 Molekülen
Hexamethylendiisocyanat gebildetes Biuret sowie
die Trimeren des Hexamethylendiisocyanats und des
Isophorondiisocyanats. Als geeignetes Tetraisocyanat
sei das Addukt eines Moleküls Pentaerythrit und 4
Molekülen Hexamethylen-1,6-diisocyanat genannt. Es
können selbstverständlich auch Mischungen der Polyisocyanate
eingesetzt werden unter der Voraussetzung, daß
die Polyisocyanatkomponente 2 bis 4 Isocyanatgruppen
pro Molekül enthält.
Als Lösungsmittel kommen beispielsweise Ketone, Ether,
Ester und andere Kohlenwasserstoffe in Frage.
Die erfindungsgemäß eingesetzten tertiären Alkoxyalkohole
der allgemeinen Formel
mit R = CH3, C2H5, n - C3H7, i-C3H7
n - C4H9, i - C4H9 oder t - C4H9, vorzugsweise R = CH3 oder C2H5, haben gegenüber den in der EP-B-1 304 beschriebenen tertiären Alkohole höhere Flammpunkte, was einen großen technischen Vorteil darstellt, da die Feuergefährlichkeit herabgesetzt werden kann. Der Flammpunkt von 2-Methoxy-2-propanol liegt bei 25°C bis 26°C, ist also deutlich höher als der von t-Butanol. Von den erfindungsgemäß eingesetzten tertiären Alkoxyalkoholen sind 2-Methoxy-2-propanol und 2-Ethoxy-2-propanol bevorzugt, da sie gegenüber den höhermolekularen Alkoxyalkoholen niedrigere Verdunstungszahlen haben.
n - C4H9, i - C4H9 oder t - C4H9, vorzugsweise R = CH3 oder C2H5, haben gegenüber den in der EP-B-1 304 beschriebenen tertiären Alkohole höhere Flammpunkte, was einen großen technischen Vorteil darstellt, da die Feuergefährlichkeit herabgesetzt werden kann. Der Flammpunkt von 2-Methoxy-2-propanol liegt bei 25°C bis 26°C, ist also deutlich höher als der von t-Butanol. Von den erfindungsgemäß eingesetzten tertiären Alkoxyalkoholen sind 2-Methoxy-2-propanol und 2-Ethoxy-2-propanol bevorzugt, da sie gegenüber den höhermolekularen Alkoxyalkoholen niedrigere Verdunstungszahlen haben.
Das Verhältnis der Hydroxylgruppen der Polyhydroxykomponente
zu den Isocyanatgruppen der Polyisocyanatkomponente
liegt vorzugsweise im Bereich von 0,5 bis 2.
Gemäß der Erfindung müssen mindestens 0,6 Äquivalente
an tertiärem Alkohol je Äquivalent des Polyisocyanats
vorhanden sein. Besonders gute Ergebnisse in bezug
auf die Verlängerung der Topfzeit werden erzielt, wenn
0,8 bis 9 Äquivalente an tertiärem Alkohol je Äquivalent
des Polyisocyanats vorhanden sind. Setzt man weniger
als 0,6 Äquivalente an tertiärem Alkohol je Äquivalent
des Polyisocyanats ein, so werden praktisch keine
Effekte in bezug auf die Topfzeitverlängerung erzielt.
Bereits ab 2 Gewichts-% 2-Methoxy-2-propanol,
bezogen auf die gesamte Überzugszusammensetzung, ist
eine deutliche Wirkung in bezug auf die Topfzeitverlängerung
festzustellen. Bei 10 %iger Zugabe von 2K-Polyurethan-
Systemen gelingt es, die Viskosität nach 6
Stunden von etwa 100 s im DIN 4-Becher auf etwa 50 s
zu reduzieren. Eine Dosierung von 25 Gewichts-%
2-Methoxy-2-propanol bewirkt, daß nach 6 Stunden die Viskosität von 100 s auf 38 s reduziert wird. Vergleicht man über Nacht vernetzte Lackschichten auf Basis von 2K-Polyurethan-Systemen, wobei der einen Überzugszusammensetzung zur Topfzeitverlängerung ein tertiärer Alkoxyalkohol zugegeben wurde, so stellt man bezüglich der Superkraftstoffbeständigkeit keine Unterschiede fest. Auch in Hinsicht der Härteentwicklung treten keine Nachteile bei topfzeitverlängerten Zweikomponenten-Polyurethansystemen auf.
2-Methoxy-2-propanol bewirkt, daß nach 6 Stunden die Viskosität von 100 s auf 38 s reduziert wird. Vergleicht man über Nacht vernetzte Lackschichten auf Basis von 2K-Polyurethan-Systemen, wobei der einen Überzugszusammensetzung zur Topfzeitverlängerung ein tertiärer Alkoxyalkohol zugegeben wurde, so stellt man bezüglich der Superkraftstoffbeständigkeit keine Unterschiede fest. Auch in Hinsicht der Härteentwicklung treten keine Nachteile bei topfzeitverlängerten Zweikomponenten-Polyurethansystemen auf.
Gemäß der Erfindung enthalten die 2-Komponenten-
Polyurethan-Systeme vorteilhafterweise 20 - 80 Gew.-%
organische Lösungsmittwl einschließlich des tertiären
Alkohols oder der tertiären Alkohole.
Eine Topfzeitverlängerung durch Zugabe von tertiären
Alkoxyalkoholen tritt auch bei katalytisch wirksamen
Harzen, und zwar sowohl bei sauren als auch bei basischen
Harzen auf.
Die Überzugszusammensetzungen können Katalysatoren
für die Polyurethanbildung, beispielsweise tertiäre
Amine, wie Triethylamin oder N-Methylmorpholin, oder
organische Zinn-, Blei- oder Zinkverbindungen, wie
Dibutylzinndilaurat oder Bleioctoat, enthalten. Selbstverständlich
sind auch Katalysatorgemische einsetzbar.
Vorteilhafterweise beträgt die Menge an eingesetztem
Katalysator für die Polyurethanbildung 0,01 bis 1
Gewichts-% bezogen auf das Gewicht der reagierenden
Komponenten.
Weiterhin können die Überzugszusammensetzungen gemäß
der Erfindung Additive, wie z.B. Pigmente, Füllmittel,
Antiabsetzmittel und Verlaufsmittel, enthalten.
Die erfindungsgemäßen Überzugszusammensetzungen können
auf verschiedene Arten auf ein Substrat aufgebracht
werden, also beispielsweise durch Streichen, Spritzen,
Fluten, Tauchen, Walzen oder Rakeln.
Die Lösungsmittel und der tertiäre Alkoxyalkohohol
verdunsten während und nach dem Auftragen auf das
Substrat.
Die Überzugsmittel werden bei Temperaturen bis etwa
120°C gehärtet. Die Härtungszeit, die abhängig ist
von der Temperatur, dem eingesetzten Katalysator und
natürlich vom Harz selbst, liegt im Bereich von wenigen
Minuten bis zu mehreren Tagen. Aufgrund der möglichen
niedrigen Härtungstemperaturen werden die
erfindungsgemäßen Überzugszusammensetzungen vorteilhafterweise
als Autoreparaturlacke eingesetzt.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen
näher erläutert. Teile bedeuten Gewichtsteile,
sofern nichts anderes angegeben ist.
84 Teile einer Lösung eines handelsüblichen hydroxylgruppenhaltigen
Acrylates (Lumitol LR 8688, Festkörpergehalt
etwa 60 %, 5 Gewichts-% Vinylimidazol, bezogen
auf das Gesamtgewicht der Monomeren, einpolymerisiert)
werden mit 10 Teilen Xylol, 2 Teilen einer
10 %igen Triethylendiaminlösung und 4 Teilen einer
Silikonöllösung vermischt. Jeweils 3 gleiche Ansätze
der vorbeschriebenen Art werden mit 30 Teilen einer
73 %igen Lösung von trimerisiertem Isophorondiisocyanat
vermischt. Der erste Ansatz wird mit 40 Teilen
eines Gemisches aus Methylglykolacetat, Ethylglykolacetat,
Butylacetat und Xylol auf eine Anfangsviskosität
von 29 s (DIN 4-Becher) eingestellt
(Beispiel 1 a).
Der zweite Ansatz wird gleichzeitig mit der Isocyanatzugabe
mit 25 Teilen des beschriebenen neutralen Gemisches und 15
Teilen 2-Methoxy-2-propanol auf eine Anfangsviskosität von
26 s eingestellt (Beispiel 1 b). Dem dritten Ansatz werden
gleichzeitig mit der Isocyanatzugabe 40 Teile 2-Methoxy-2-
propanol zugegeben (Anfangsvissosität 29 s im DIN-4-Becher;
Beispiel 1 c). Im folgenden werden die Viskositätsänderungen
in Abhängigkeit von der Zeit sowie Ergebnisse bezüglich der
Pendelhärte und des Benzintests dargestellt.
Diese Viskositätsmessungen beziehen sich auf Sekunden
im DIN-4-Becher.
Benzintest: Die Beispiele 1 a und 1 c werden auf Benzinfestigkeit
untersucht, wobei nach 30 min bei
60°C und 24-stündiger Lufttrocknung bei beiden
Beispielen eine leichte Markierung auftritt.
Ein Klarlack auf der Basis eines hydroxylgruppenhaltigen
Acryylats aus 30 - 35 Teilen Styrol, 20 Teilen
des Glycidylesters der Versaticsäure, 25 Teilen
Hydroxyethylmethacrylat, 20 Teilen Methylmethacrylat
und 1,5 Teilen Acrylsäure mit einer Säurezahl von
10, einer OH-Zahl von 150 und einem Festkörpergehalt
von 52,5 % wird im Verhältnis 2 : 1 mit einer mit
0,1 Gewichts-% Dibutylzinndilaurat versetzten, 75 %-
igen Härterlösung auf Basis des Reaktionsproduktes
von Hexamethylendiisocyanat und Wasser vermischt.
Die Anfangsviskosität beträgt 17 s (DIN-4-Becher),
Versuch 2 a).
Es wird eine gleiche Mischung hergestellt, die zusätzlich
noch 10 Gewichts-%, bezogen auf das gesamte
Gemisch, 2-Methoxy-2-propanol enthält und ebenfalls
eine Anfangsviskosität von 17 s hat (Beispiel 2 b).
Im folgenden sind die Viskositätsänderungen in Abhängigkeit
von der Zeit dargestellt.
Die angegeben Sekunden wurden im DIN-4-Becher gemessen.
Die Pendelhärte beträgt nach Lufttrocknung
über Nach bei Bsp. 2 a 205 s und bei Bsp. 2 b 168 s.
Nach 20 Minuten bei 80°C betragen die Pendelhärten
207 bzw. 202 s und nach 30 Minuten bei 60°C 192
bzw. 160 s.
81 Teile einer 60 %igen Harzlösung in Xylol und
Butylacetat auf der Basis eines hydroxylgruppenhaltigen
Acrylats, entstanden durch Copolymerisation von
Methylmethacrylat, Styrol, Butylmethacrylat, Vinylester
der Versaticsäure, Hydroxybutylacrylat,
Hydroyethylmethacrylat, Methacrylsäure und von
Caprolacton modifizierten Monomeren, werden mit 4 Teilen einer
Silikonöllösung und 15 Teilen 2-Methoxy-2-propanol
versetzt. Dieses Gemisch wird mit 29 Teilen einer
73 %igen Lösung von trimerisiertem Isophorondiisocyanat
und 21 Teilen eines Lösungsmittelgemisches
aus Methylglykolacetat, Ethylglykolacetat, Butylacetat
und Xylol vermischt. Das Gemisch hat eine
Anfangsviskosität von 24 s im DIN-4-Becher (Beispiel
3 a).
Ein analoger Ansatz wird hergestellt, jedoch ohne
Zusatz von 2-Methoxy-2-propanol, wobei die
Anfangsviskosität von 24 s durch Lösungsmittelausgleich
erzielt wird (Beispiel 3 b). Im folgenden werden die
Viskositätsverläufe und Untersuchungen der Pendelhärte
und Benzinfestigkeit dargestellt.
Die angegebenen Sekunden beziehen sich auf Messungen
mit dem DIN-4-Auslaufbecher.
Nach 24 h ist bei Beispiel 3 a noch keine Gelierung
eingetreten. Die Pendelhärte beträgt nach 24-stündiger
Lufttrocknung 87 s, nach 30 Minuten bei 60°C
84 s und nach 30 Minuten bei 130°C 203 s. Bei der
Prüfung auf Benzinfestigkeit tritt nach 24-stündiger
Lufttrocknung und nach 30 Minuten bei 60°C eine
leichte Markierung auf. Der Benzintest nach 30 Minuten
bei 130°C zeigt keine Markierungen.
Claims (4)
1. Überzugszusammensetzung, enthaltend organische
Lösungsmittel, ein Gemisch einer Polyhydroxykomponente
und einer 2 bis 4 Isocyanatgruppen pro Molekül
enthaltenden Polyisocyanatkomponente sowie
einen tertiären Alkohol oder ein Gemisch tertiärer
Alkohole, dadurch gekennzeichnet, daß die Überzugszusammensetzung
2 bis 40 Gewichts-% eines tertiären
Alkohols oder mehrerer tertiärer Alkohole der allgemeinen
Formel
n - C4H9, i - C4H9 oder t - C4H9, vorzugsweise
R = CH3 oder C2H5, enthält mit der Maßgabe, daß
mindesten 0,6 Äquivalente an tertiärem Alkohol je
Äquivalent des Polyisocyanats vorhanden sind.
2. Überzugszusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß sie 0,8 bis 9 Äquivalente an
tertiärem Alkohol je Äquivalent des Polyisocyanats
enthält.
3. Überzugszusammensetzung nach Ansprüchen 1 oder
2, dadurch gekennzeichnet, daß sie 20 bis 80 Gewichts%
organische Lösungsmittel einschließlich des
tertiären Alkohols oder der tertiären Alkohole
enthält.
4. Verwendung der Überzugszusammensetzung nach einem
oder nach mehreren der Ansprüche 1 bis 3 als
Autoreparaturlack.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19853523971 DE3523971A1 (de) | 1985-07-04 | 1985-07-04 | Rberzugszusammensetzung mit verlaengerter topfzeit |
Applications Claiming Priority (1)
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DE19853523971 DE3523971A1 (de) | 1985-07-04 | 1985-07-04 | Rberzugszusammensetzung mit verlaengerter topfzeit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE3523971A1 true DE3523971A1 (de) | 1987-01-08 |
Family
ID=6274981
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19853523971 Withdrawn DE3523971A1 (de) | 1985-07-04 | 1985-07-04 | Rberzugszusammensetzung mit verlaengerter topfzeit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3523971A1 (de) |
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1985
- 1985-07-04 DE DE19853523971 patent/DE3523971A1/de not_active Withdrawn
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