DD234433A1 - Alkyd-aminharz-einbrenn-anstrichstoffe mit erhoehtem verarbeitungsfestkoerper - Google Patents

Alkyd-aminharz-einbrenn-anstrichstoffe mit erhoehtem verarbeitungsfestkoerper Download PDF

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DD234433A1
DD234433A1 DD27297585A DD27297585A DD234433A1 DD 234433 A1 DD234433 A1 DD 234433A1 DD 27297585 A DD27297585 A DD 27297585A DD 27297585 A DD27297585 A DD 27297585A DD 234433 A1 DD234433 A1 DD 234433A1
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amine
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Karin Behr
Werner Lohs
Lotte Leuschner
Guenter Schwanz
Manfred Mosebach
Juergen Trebbin
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Zwickau Lackharz
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Abstract

Die Erfindung betrifft Alkyd-Aminharz-Einbrenn-Anstrichstoffe, bei denen der Festkoerpergehalt bei der Verarbeitungsviskositaet deutlich erhoeht ist, ohne dass dadurch die Eigenschaften der mit den Anstrichstoffen hergestellten Ueberzuege beeintraechtigt werden. Fuer die Herstellung der Anstrichstoffe wird ein Bindemittelgemisch eingesetzt, das aus 14 bis 33 Masse-Teilen eines fuer 100 bis 160C Einbrennlack ueblichen, waermehaertenden, mit niedermolekularen Alkoholen veretherten Amin-Formaldehydharzes und aus 86 bis 67 Masse-Teilen eines Alkydharzes, das 20 bis 40 Ma.-% Fettsaeure und 15 bis 20 Ma.-% eines Umsetzungsproduktes des Dicyclopentadiens mit a,b-ethylenisch ungesaettigten Dikarbonsaeuren enthaelt, besteht. Das Bindemittelgemisch wird in einem Loesungsmittelgemisch geloest, in dem bis zu 30 Ma.-% n-Butanol enthalten sind.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft Alkyd-Aminharz-Einbrenn-Anstrichstoffe mit erhöhtem Festkörpergehalt bei Verarbeitungsviskosität, besonders für Industrielackierungen.
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen
Wärmehärtende Alkyd-Aminharz-Anstrichstoffe sind seit langem bekannt. Neben guten mechanischen Eigenschaften, wie z. B. hohe Elastizität bei gleichzeitig hoher Härte der daraus hergestellten Anstrichstoffilme, weisen sie bekanntermaßen gute Glanz- und Wetterbeständigkeitswerte auf. Ein wesentlicher Mangel dieser Anstrichstoffe besteht im relativ hohen Lösungsmittel bedarf zur Einstellung der Verarbeitungsviskosität (siehe Vergleichsbeispiel 1).
Wärmehärtende Anstrichstoffe mit erhöhtem Verarbeitungsfestkörper und damit verminderter Umweltbelastung auf der Grundlage verschiedener Bindemittelklassen, wie Polyurethane, Epoxidharze, Acrylate, Polyester, aber auch Alkydharze, gewinnen zunehmend an Bedeutung.
Bei Einbrenn-Anstrichstoffen auf Basis von Alkyd-Aminharz-Kombinationen werden vorwiegend besonders niedermolekulare, fettsäuremodifizierte Alkydharze vorgeschlagen. Derartige Bindemittel werden im allgemeinen aus üblichen Alkydharzrohstoffen hergestellt. Solche Bindemittel sind aus den Patentschriften DE-OS 2918511, DE-OS 2304550 und US-PS 4175063 bekannt. In der DE-OS 2 907 477 werden solche Alkydharze gegebenenfalls noch in speziellen Lösungsmittelgemischen gelöst. Die aus diesen Harzen hergestellten Anstrichstoffe weisen zwar einen deutlich höheren Festkörpergehalt als konventionelle Alkyd-Aminharz-Einbrennsysteme bei Verarbeitungsviskosität auf, jedoch entsprechen ihre lacktechnischen, insbesondere mechanischen, Eigenschaften nicht dem bekannten Niveau. Es ist damit nicht möglich, insbesondere für die Parameter Härte und Elastizität, gleichzeitig gute Werte zu erreichen (siehe Vergleichsbeispiel 2 und 3).
Ziel der Erfindung
Ziel der Erfindung ist es, den Festkörpergehalt verarbeitungsfähiger Alkyd-Aminharz-Einbrenn-Anstrichstoffe deutlich zu erhöhen, ohne daß die lacktechnischen, insbesondere die mechanischen, Eigenschaften der resultierenden Filme beeinträchtigt werden.
Darlegung des Wesens der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Alkyd-Aminharz-Einbrenn-Anstrichstoffe, die neben einem erhöhten Festkörpergehalt bei Verarbeitungsviskosität die von konventionellen Anstrichstoffen dieser Art bekannten guten mechanischen Eigenschaften, insbesondere Härte und Elastizität, aufweisen, auf der Grundlage spezieller, neuartiger Alkydharze zu entwickeln.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß als Bindemittel ein Gemisch, bestehend aus A 14 bis 33 Masse-Teilen eines für 100 bis 1600C Einbrennlack üblichen, wärmehärtenden Amin-Formaldehydharzes, das mit
niederen Alkoholen mit einer Kettenlänge bis zu 4 C-Atomen teilweise oder vollständig verethert ist, B 86 bis 67 Masse-Teilen eines Alkydharzes, das 20 bis 40 Ma.-% Fettsäure und 15 bis 50 Ma.-% eines mono- und/oder difunktionellen karboxylreaktiven Umsetzungsproduktes des Dicyclopentadiens mit α,/3-ethylenisch ungesättigter Dikarbonsäure bzw. deren Anhydrid einkondensiert enthält, eine Säurezahl von 15 bis 25mg KOH/g und eine Viskosität einer Lösung mit 75 Ma.-% Festkörper von 1000 bis 500OmPa-S, vorzugsweise 1 500 bis 350OmPa-S, aufweist und welches in C einem Lösungsmittelgemisch, das bis zu 30 Ma.-% n-Butanol enthält, gelöst ist, eingesetzt wird.
Anstrichstoffe auf der Basis dieses Gemisches weisen auf Grund ihres guten Verdünnungsverhaltens bei Verarbeitungsviskosität einen deutlich höheren Festkörper auf, wobei die Eigenschaften der Anstrichfilme, insbesondere Härte und Elastizität, gleichzeitig gute Werte ergeben.
Für die Herstellung der erfindungsgernäßen Anstrichstoffe können praktisch alle handelsüblichen veretherten Melamin- und Hamstoff-Formaldehydharze, verzugsweise auch solche mit erhöhtem Festkörpergehalt der Lieferform, eingesetzt werden. Die speziellen Alkydharze werden nach bekannten Verfahren hergestellt. Sie enthalten neben den üblichen Rohstoffen, wie Polyolen und Dikarbonsäuren, etwa 20 bis 40 Ma.-% Fettsäuren und 15 bis 50 Ma.-% eines mono-und/oder difunktionellen karboxylreaktiven Reaktionsproduktes des Dicyclopentadiens mit α,/3-ethylenisch ungesättigter Dikarbonsäure bzw. deren Anhydrid einkondensiert. Dabei wird das mono- und/oder difunktionelle karboxylreaktive Umsetzungsprodukt des Dicyclopentadiens mit α,β-ethylenisch ungesättigter Dikarbonsäure vorwiegend in situ während der Alkydharzsynthese gebildet, indem Dicyclopentadien und α,/3-ethylenisch ungesättigte Dikarbonsäure, vorzugsweise Maleinsäure bzw. deren Anhydrid, in Molverhältnissen von 0,45:1 bis 0,8:1 zum Einsatz kommen. Dicyclopentadien kann hierzu rein, in Form seiner Alkytderivate oder als technische Fraktion mit einem Mindestgehalt von 80 Ma.-% Dicyclopentadien einschließlich seiner Alkylderivate oder Codimeren des Cyclopentadiens mit weiteren Dienen Verwendung finden. Die Säurezahlen der Alkydharze liegen im Bereich von 15 bis 25mg KOH/g. Die 75%igen Lösungen weisen Viskositäten von 1000 bis 500OmPa-S, vorzugsweise 1500 bis 350OmPa-S, auf. Als Lösungsmittel werden im wesentlichen Gemische von aromatischen Kohlenwasserstoffen, Estern oder Ketonen mit n-Butanol eingesetzt, wobei der Butanolanteil bis zu 30 Ma.-% beträgt.
Die erfindungsgemäßen Anstrichstoffe werden nach bekannten Verfahren hergestellt. Sie können als Grundierungen, Vorlacke und Decklacke formuliert und nach den üblichen Applikationsverfahren verarbeitet werden. Als Einbrennbedingungen werden je nach Formulierung Temperaturen ab etwa 373 K, vorzugsweise im Bereich von 393 bis 433 K, angewendet.
Ausführungsbeispiele
Die Zusammensetzung der für die Beispiele verwendeten erfindungsgemäßen Alkydharze und der Alkydharze für die Vergleichsbeispiele ist aus Tabelle 1 zu entnehmen. Tabelle 2 enthält die Kennzahlen der Alkydharze aus Tabelle 1. Tabelle 3 zeigt die Merkmale der Anstrichstoffe und die Prüfwerte der daraus hergestellten Überzüge.
Alle Anstrichstoffe der nachfolgenden Beispiele, einschließlich der Vergleichsbeispiele, wurden durch Pigmentieren des Alkydharzes und nachfolgendes Mischen mit dem Melaminformaldehydharz hergestellt. Dazu wurde für Beispiel 6 ein vollständig mit Methanol verethertes Hexamethylol-Melaminharz, für alle übrigen Beispiele ein butanolverethertes Melaminharz mittlerer Reaktivität verwendet. Zur Pigmentierung wurden 40 Masse-Teile Pigment T1O2-R auf 100 Masse-Teile ungelöstes
Bindemittelgemisch eingesetzt.
Zur Verarbeitung wurden die Anstrichstoffe mit einem Lösungsmittelgemisch aus 8 Masse-Teilen Xylen und 2 Masse-Teilen n-Butanol auf eine Auslaufdauer von 30 ± 1 s eingestellt. Die Applikation erfolgte so, daß nach dem Einbrennen während 30 Minuten bei 433 K (für Beispiel 6) bzw. während 20 Minuten bei 403 K (für alle übrigen Beispiele) eine Trockenschichtdicke von
35 bis 40 Mikrometer erreicht wurde.
Tabelle 1
(Angaben in Masse-Teilen)
Zusammensetzung des erfindungsgemäßen Alkydharzes nach Beispiel 2 3 4 5 6 Vergleichsalkydharz Beispiel 2 3
1 22,6 1 [2] [3]
21,4 26,2 25,4 16,0 (4) 21,4 [1] 18,5 26,7
Trimethylolpropan 16,0
Glycerol 24,8 10,4
Ethylenglykol 7,2 7,0 19,3 7,2
1,3-Butandiol 19,3 15,8
1,6-Hexandiol 17,0 17,3 17,0 12,7 37,0
Phthalsäureanhydrid 34,7 19,2
Isophthalsäure
karboxylreaktives Um
setzungsprodukt aus
Dicyclopentadien und
ungesättigter 25,0 17,9 47,2 42,1 25,0
Dikarbonsäure 42,1
Funktionalität des
karboxy I reaktiven Um- mono- di- mono-u.di- di- mono-
setzu ngsprod u ktes di-
p.-tert. Butyl- 5,9
benzoesäure 29,4 31,6 27,4 29,4 28,0 14,6
Fettsäure 22,4 (4) (4) (4) (4) 40,5 (4) (6)
(4) (5) 11,2
n-Butanol
[1] Rizinenalkyd
[2] gemäß Beispiel 1 US-PS 4175063
[3] gemäß Beispiel 2 DE-OS 2 907 477
(4) Tallölfettsäure
(5) Rizinenfettsäure
(6) Kokosölfettsäure
Tabelle 2
Kennzahlen des erfindungsgemäßen Alkydharzes nach Beispiel 2 3 4 5 6 Vergleichsalkydharz Beispiel 2 2,7 3
1 24,0 22,9 21,7 20,5 23,2 1 85,3 26,1
Säurezahl (mg KOH/g) 21,2 74,6 74,5 75,8 79,8 75,2 21,8 3060 79,3
Festkörper (%) 80,7 2 280 1870 3 480 2 670 1950 59,7 C 3490
Viskosität (mPa-s) 3220 A:B A:B A:B C C 4230 C
Lösungs- A-R 8:2 8:2 8:2 A
mittelAgemisch 8:2
A = Xylen
B = Butanol
C = Butylacetat
-3-Tabelle 3
Zusammensetzung der erfindungsgemäßen Anstrichstoffe 2 3 4 5 6 Vergleichsanstrichstoffe 2 3
und deren Prüfwerte nach Beispiel Beispiel
1 1
Masseverhältnis Alkyd-
zu Melaminharz, be r I I Il III I I
zogen auf ungelöstes
Harz I I
Festkörpergehalt bei 64 64 63 61 73 70 62
Verarbeitungs
viskosität (%) 63 52
Erichsentiefung 7,4 7,5 8,1 7,2 8,5 8,2 2,8
nach TGL
14302/03 (mm) 8,3 1 1 1 1 1 6,5 1 3
Gitterschnittkennwert
nach TGL14302/05 1 <5 <5 <5 <5 <5 1 <5 <5
Dorn biegeprobe nach
TGL14302/02 (mm) <5 115 115 112 128 124 <5 45 120
Pendelhärte nach
TGL 29771 (s) 95 100 100 105 106 104 122 90 105
Glanz nach TGL
107-06104.1 (%) 102 100
1 = 75:25 11 = 67:33 111 = 85:15

Claims (1)

  1. Erfindungsanspruch:
    Alkyd-Aminharz-Einbrenn-Anstrichstoffe mit erhöhtem Verarbeitungsfestkörper auf der Grundlage eines Gemisches aus Alkydharzen und Aminformaldehydharzen, Lösungsmitteln, Pigmenten, Farbstoffen, Füllstoffen und üblichen Lackhilfsmitteln, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Bindemittel ein Gemisch, bestehend aus
    A 14 bis 33 Masse-Teilen eines für 100 bis 1600C Einbrennlack üblichen, wärmehärtenden Amin-Formaldehydharzes, das mit niederen Alkoholen mit einer Kettenlänge bis zu 4 C-Atomen teilweise oder vollständig verethert ist,
    8 86 bis 67 Masse-Teilen eines Alkydharzes, das 20 bis 40 Ma.-% Fettsäure und 15 bis 50 Ma.-% eines mono- und/oder difunktionellen karboxyIreaktiven Umsetzungsproduktes des Dicyclopentadiens mit α,/3-ethylenisch ungesättigter Dikarbonsäure bzw. deren Anhydrid einkondensiert enthält, eine Säurezahl von 15 bis 25mg KOH/g und eine Viskosität einer Lösung mit 75 Ma.-% Festkörper von 1 000 bis 500OmPa-S, vorzugsweise 1 500 bis 3500 mPa-s, aufweist und welches in
    C einem Lösungsmittelgemisch, das bis zu 30 Ma.-% aus n-Butanol besteht, gelöst ist, enthalten.
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