DE2315910B2

DE2315910B2 - Lagerstabile Polyurethan-Einkomponentenlacke

Info

Publication number: DE2315910B2
Application number: DE2315910A
Authority: DE
Inventors: Josef Dipl.-Chem. Dr. Disteldorf; Werner Dipl.-Chem. Dr. Flakus; Karl Dr.Rer.Nat. Schmitt
Original assignee: Veba Oel AG
Current assignee: Veba Oel AG
Priority date: 1973-03-30
Filing date: 1973-03-30
Publication date: 1978-06-01
Also published as: CH601373A5; CA1052490A; BE812892A; ATA254474A; ES424746A1; FR2223435B1; DE2315910C3; JPS5026834A; SE412249B; NL7404291A; DE2315910A1; FR2223435A1; GB1461882A; AT337843B; US3989662A; IT1011197B

Description

Feuchtigkeitshärtende Polyurethan-Einkomponentenlacke sind in der Literatur mehrfach beschrieben worden. Gewisse Schwierigkeiten mit dieser Art von Reaktionslacken erschwerten offenbar bislang einen breiteren Einsatz dieses interessanten Reaktionslacksystems.

Als solche sind zu nennen:

1. die Erzielung langfristiger Lagerstabilität

2. Pigmentierfähigkeit dieser Lacksysteme

3. hinreichende Reaktivität naturgemäß in Abhängigkeit von Feuchtigkeit und/oder Temperatur und schließlich die blasenfreie Ausbildung von Kunststoff-Filmen und

4. die Erzielung einer hervorragenden Lichtbeständigkeit, Wetterfestigkeit, Chemikalienresistenz und Thermostabilität der Lackfilme.

So beschreibt beispielsweise die DE-AS 21 59 712 die Verwendung eines Zusatzes von 3 Komponenten zur Stabilisierung von endständigen Isocyanatgruppen aufweisenden Polyurethanvorpolymeren gegen die Einwirkung von Feuchtigkeit.

Bei den 3 Komponenten handelt es sich um

a) eine Bortrifluoridverbindung,

b) ein heterocyclisches, tertiäres Amin und

c) eine vierwertige metallorganische Verbindung.
Von Bortrifluorid ist bekannt, daß es toxisch ist. Aus

diesem Grunde ist diese Rezeptur für den praktischen Einsatz wenig geeignet. Weiterhin wird durch den Bortrifluoridzusatz die Reaktivität herabgesetzt, was ebenfalls erheblich nachteilig ist.

Die US-PS 37 06 710 beschreibt die Umsetzung von Polyolen zunächst mit aromatischen Polyisocyanaten und anschließende Umsetzung mit aliphatischen Polyisocyanaten zum Zwecke der Verbesserung der Vergilbungseigenschaften von Polyurethanüberzügen.

Es wurde nun gefunden, daß man die bisherigen Nachteile leicht vermeiden und gleichzeitig den größten Teil der vorgenannten Forderungen an einen derartigen Lack erfüllen kann, wenn man lagerstabile, pigmentierfähige Polyurethan-Einkomponentenlacke einsetzt, die aus üblichen PUR-Lösungsmitteln und dem Produkt der Umsetzung des S-Isocyanatomethyl-S.S.S-trimethylcyclohexylisocyanats mit verzweigten, hydroxylendgruppenhaltigen Polyestern auf der Basis von Gemischen aiiphatischer und aromatischer Dicarbonsäuren, wobei der Polyester und das Isocyanat in solchen Mengen umgesetzt werden, daß pro OH-Gruppe 2 Isocyanatgruppen kommen, und 15 bis 85, vorzugsweise 30 bis 70 Mol-% der Dicarbonsäuren aliphatisch und der Rest aromatische Säuren sind, ohne katalytische Fremdzusätze bei 10 bis 35° C, vorzugsweise 15 bis 25° C, bestehen, und die Polyester Zinn im Polyestermolekül eingebaut enthalten. Diese lagerstabilen, pigmentierfähigen Polyurethan-Einkomponentenlacke können zusätzlich auch trockene handelsübliche Pigmente enthalten.

Die Maßnahme besitzt den Vorteil einer katalytischen Aktivierung der Veresterung, der Urethanbildung und der späteren Härtung durch Feuchtigkeit unter Harnstoff-Bildung. Der chemische Einbau des Zinnoxids zum Zeitpunkt der Anwesenheit noch freier Carboxylgruppen, nämlich bei der Veresterung, hat des weiteren den Vorzug, daß chemisch fixierte Schwermetallanteile gar nicht oder erheblich weniger diffusionsfähig sind, etwa im Falle später ausgehärteter Filme in Kontakt mit Medien aller Art wie Lebensmitteln, Haut etc.

Die erfindungsgemäß aufgebauten mit strukturabgestimmten zinneingebauten hydroxylgruppenhaltigen Polyester erlauben es eine außerordentliche selektive Umsetzung in Anwesenheit von Lösungsmitteln (PUR-Grad) mit IPDI zu feuchtigkeitshärtenden NCO-endständigen Addukten vorzunehmen, nämlich bei Raumtemperatur (20-25° C). Aufgrund der sehr unterschiedlichen Reaktionsfähigkeit der beiden NCO-Gruppen des Isophorondiisocyanats

NCO (mäßig reaktiv)

CH₂NCO (reaktiv)

kommt es bei mäßigen Temperaturen weitgehend zur Umsetzung nur der aliphatischen, reaktiven NCO-Gruppe mit den Hydroxylgruppen der hydroxylgruppenhaltigen Polyester unter Ausbildung niedrig viskoser, reproduzierbarer und vor allem — unter Ausschluß von Feuchtigkeit — viele Jahre lang haltbarer feuchtigkeitshärtender Lacke, die temperaturbeständige, lichtstabile Filme liefern.

Diese besonderen Vorteile waren bei Kenntnis des Standes der Technik nicht zu erwarten.

Das als Isocyanatkomponente eingesetzte 3-Isocyanatomethyl-S.S.S-trimethylcyclohexylisocyanat, auch als Isophorondiisocyanat oder IPDI bekannt, erwies sich im Hinbliek auf die vom Markt geforderte Leistungsfähigkeit von derartigen Lacksystemen als besonders vorteilhafte Reaktionskomponente. Die besondere Eignung dieses Diisocyanats in Verbindung mit den verzweigten hydroxylendgruppenhaltigen Polyestern resultiert aus der strukturellen Eigenart dieser sterischgehinderten, cycloaliphatischen Verbindung der nachstehenden Formel.

H₃C CH₂ N=C=O

H₃C

H₂C CH₂

/ \
H₃C CH₂-N=C=O

So zeigt die aliphatische NCO-Gruppe bei Raumtem-

peratur eine etwa zehnmal höhere Reaktionsfähigkeit als die direkt am Ringkohlenstoff substituierte Isocyanatgruppe.

Für die Umsetzung mit dem IPDI werden Zinn enthaltende, verzweigte, hydroxylgruppenhaltige Polyester auf der Basis von Gemischen aliphatischen und aromatischer Dicarbonsäuren und Polyolen verwendet, wobei das Dicarbonsäuregemisch zu 15 — 85 Mol-% aus aliphatischen Säureestern besteht und der Rest aromatische Säuren sind. Die Verzweigung der ι ο Polyester wird dadurch erhalten, daß neben der Hauptmenge an Polyolen, die Diole sind, Polyole mit mehr als 2 Hydroxylgruppen verwendet werden, wobei diese mindestens zu 5 Mol-% vorhanden sein sollten.

Geeignete aliphatische Dicarbonsäuren sind besonders solche mit mindestens 4 C-Atomen, wie Bernsteinsäure, Glutarsäure, Adipinsäure, Korksäure, Sebacinsäure, Azelainsäure u. a. Die aromatische Säurekomponente kann beispielsweise eine der folgenden Dicarbonsäuren sein: Phthal-, Isophthal- und Terephthalsäure u. ä. Diese Säuren können auch einen oder mehrere Alkylsubstituenten tragen.

Zur Herstellung hydroxylgruppenhaltiger Polyester eignen sich aliphatische Diole mit endständigen primären OH-Gruppen, die frei von Heteroatomen in der Kette sind und deren mittelständigen C-Atome alkylsubstituiert sein können, wobei unter mittelständigen C-Atomen solche verstanden werden, die nicht Träger von primären OH-Gruppen sind. Die Diole können auch durch die folgende Formel umschrieben werden:

HO-CH₂-(CRR)_n-CHj-OH

worin n—O und R = Wasserstoff oder ein Alkylrest, vorzugsweise Ci-Gt-Rest, sein kann, wie Äthylenglykol, Propylenglykol-(1,3), Butandiol-(1,4), Pentandiol-(1,5), Hexandiol-(1,6), sowie die ein- und mehrfach alkylsubstituierten Derivate, 2,2-Dimethylpropandiol-(l,3), 2,2,4- bzw. 2,4,4-Trimethylhexandiol-(l ,6) u. ä.

Die Verzweigung der Polyester wird durch teilweisen Ersatz der Diole durch Polyole mit mehr als 2 Hydroxylgruppen erzielt. Der Ersatz der Diole oder anderer Polyole kann in solchen Mengen erfolgen, daß 5 — 50 Mol-% der Hydroxylgruppen beispielsweise von solchen drei- oder mehrwertigen Polyolen stammen. Zur Erzielung der Verzweigung sind Polyole der folgenden allgemeinen Formel geeignet:

CH₂OH

HO-H₂C-C-R'
CH₂OH

in der R' ein Alkyl-, vorzugsweise Cr und C₂-ReSt, oder Mehtylolrest sein kann, wie 1,1,1-Trimethyloläthan, 1,1,1-Trimethylolpropan, Pentaerythrit u. ä.

Bei der Polyesterherstellung können die Dicarbonsäuren auch in Form funktioneller Derivate eingesetzt werden, d. h. die entsprechenden Ester und die reinen und gemischten Säureanhydride. Bei Verwendung von Estern werden besonders jene von kurzkettigen Alkoholen bevorzugt, so die entsprechenden Methyl-, Äthyl-, n- und di-Propyl- und n- und di-Butylester.

Bei der Herstellung der Oxyester werden Polyole und Dicarbonsäuren in solchen Mengen eingesetzt, daß pro Carboxylgruppe 1,2-1,75 Hydroxylgruppen kommen.

Zum Einbau von Zinn in die Polyester eignen sich

50

55

60

65 Zinnester, Zinnesteroxide, Zinnalkylester, Zinnhalogenide u. ä., wie Di-n-butylzinnoxid, Di-n-butylzinndilaurat, Zinntetrachlorid, Zinndichlorid, Zinn-di-isooctat, Zinndiformiat usw. Zinnverbindungen werden in solchen Mengen verwendet, daß der hydroxylendgruppenhaltige Polyester Zinn in Mengen von 0,1 bis 0,5 Gew.-% enthält.

Die verzweigten, hydroxylendgruppenhaltigen Polyester mit Zinn im Polyestermolekül können in bekannter und üblicher Weise hergestellt werden. Dazu bietet sich beispielsweise das folgende Verfahren an.

Man geht von Dicarbonsäuren oder ihren Anhydriden aus. Das Verhältnis der Äquivalente von Säuren zu Alkohol richtet sich naturgemäß nach der gewünschten Molekülgröße und nach der zu erstellenden OH-Zahl. Die Reaktionskomponenten werden zunächst ohne Katalysator in einer geeigneten Apparatur unter Durchleiten eines Inertgases, z. B. Stickstoff, erhitzt. Bei ca. 140⁰C kommt es zur ersten Wasserabspaltung. Das Wasser wird destillativ aus dem Reaktionsgemisch entfernt. Innerhalb von mehreren Stunden wird die Reaktionstemperatur bis auf 210⁰C erhöht. Wenn 60 — 70% der theoretischen Wasserabspaltung erfolgt sind, wird die Veresterung nach Zugabe der Zinnverbindung, vorzugsweise von Dibutylzinnoxid, fortgesetzt. Nach 10 — 24 h ist die Reaktion abgeschlossen. Auf diese Weise erhält man einerseits reproduzierbare Oxyester von hoher Farbqualität und gewährleistet außerdem mit hoher Wahrscheinlichkeit den Einbau des Zinnkatalysators in das Oxyestermolekül zur Aktivierung der späteren Urethan- und Harnstoff-Bildung bei niedrigen Temperaturen.

Die so hergestellten hydroxylgruppenhaltigen Polyester sind von flüssiger bis harzartiger Konsistenz. Die Veresterungsprodukte sind farblos oder hellgelb. Die Ester sind in den auf dem Lacksektor üblichen Lösungsmitteln, wie Butylacetat, Äthylglykolacetat, Xylol und Naphthenkohlenwasserstoffen, in hohen Konzentrationen löslich. Mit 50 —60gew.-%igen Lösungen erreicht man verarbeitungstechnisch günstige Viskositäten.

Zur weiteren Umsetzung wird das Oxyester durch kurzfristige Vakuumbehandlung weitgehend von Wasser befreit bis zu einem Wassergehalt von 0,02 Gew.-%. Nach Emittlung von OH-Zahl und Wassergehalt erfolgt die Umsetzung der Oxyester mit IPDI in den unten aufgeführten Lösungsmitteln exakt im Äquivalenzverhältnis von OH- zu NCO-Anteilen von 1:2 bei Raumtemperatur und Kühlung.

Die resultierenden Addukte können entweder mit trockenen, handelsüblichen Pigmente in einer sand-mill pigmentiert werden oder auch als Klarlacke nach applikationsgemäßer Verdünnung zur Anwendung gelangen.

Als Lösungsmittel zur Durchführung der Reaktion sind alle wasserfreien Lösungsmittel geeignet, die ferner keine reaktiven Wasserstoffatome enthalten dürfen. Weiterhin müssen die geeigneten Lösungsmittel die Bedingung erfüllen, Lösungsmittel für die Endprodukte zu sein. Werden die erhaltenen Lösungen als Lacke appliziert, ist die Auswahl der geeigneten Lösungsmittel durch die unteren und oberen Siedepunkte der für Lacke üblichen Lösungsmittel begrenzt. Neben reinen Lösungsmitteln können auch Lösungsmittelgemische verwendet werden. Alle Lösungsmittel werden in PUR-Qualität verwendet. Als besonders brauchbare Lösungsmittel nach Eigenschaften mit gleichzeitig reduzierter Geruchsbelästigung haben sich Gemische

yon n-Butylacetat mit technischem Xylol-Gemisch und Äthylglykolacetat (EGA) im Verhältnis 6:5:2 oder 6:4:3 erwiesen.

Es zeigte sich, daß auf die spezielle isocyanatkomponente hinsichtlich der Säure- und Polyolkomponente. abgestimmte Oxyester mit definiertem Kondensationsgrad und Funktionalität zur Herstellung leistungsfähiger Lacksysteme mit hoher Lagerstabilität erforderlich sind. Die erhaltenen unpigmentierten oder pigmentierten Kunststoffilme besitzen eine auffallend hohe Thermostabilität. Sie sind licht-, wetter- und chemikalienbeständig und weisen hervorragende mechanische Daten auf.

Ähnlich aufgebaute analoge Addukte mit anderen Isocyanaten weisen diese Qualitätsbreite nicht auf. Mit diversen anderen Diisocyanaten wurden vielfach zwar reaktive Lacksysteme erhalten mit jedoch schwierig reproduzierbaren physikalischen Eigenschaften und ziemlich limitierter Lagerstabilität. Auch enthielten diese Addukte einen relativ hohen Monomerenanteil als Folge eines uneinheitlichen Reaktionsablaufes mit der Ausbildung von höhermolekularen Isocyanataddukten (Oligomerenbildung).

Je nach Applikationsabsicht wird der Feststoffgehalt zu 5 — 55 Gew.-% durch entsprechende Verdünnung festgelegt. Erfolgt die Aushärtung der Lacke bei hoher Luftfeuchtigkeit, so kann auf eine Aktivierung durch tertiäre Amine verzichtet werden, anderenfalls erfolgen Zusätze von 0,1 —0,2 Gew.-% von Aminderivaten, wie Ν,Ν'-Endoäthylenpiperazin oder ähnlichen Verbindungen.

Auf Verlaufmittel kann vielfach verzichtet werden, wenn die Addukte sachgerecht hergestellt und filtriert werden. Im Falle von Verlaufstörungen können Verlaufmittel, wie Siliconöl-Zusätze, in Mengen von 0,01 -O,O5Gew.-°/o verwendet werden.

Die erfindungsgemäßen Einkomponentenlacke können je nach Applikationsform vielseitig gewerblich verwendet werden, so z. B. als Klarlack zur Beschichtung von Holz, Waschbeton, Ziegelmauerwerk, Beton, Aluminium, Glas, Keramik, als Finish für Epoxidharzbeschichtungen u. ä. Pigmentierte Lacke dieser Art können für die vorgenannten Anwendungsformen eingesetzt werden und darüber hinaus noch beispielsweise für Beckenauskleidungen, Dekorbeschichtungen auf verschiedenartigen Substraten, zur Lackierung von Metallen aller Art, Glasbetonbeschichtung und für Straßenmarkieiungen.

Die Lacke können sowohl manuell als auch maschinell appliziert werden.

Die Härtung kann bei Raumtemperatur und je nach Substrat auch bei höheren Temperaturen durchgeführt werden.

Im Hinblick auf die eminente Bedeutung gerade der Lagerstabilität von Einkomponentenlacken erwies sich ein dafür entwickeltes Testverfahren als wertvoller Indikator bezüglich der zu erwartenden Stabilität der Harze in Lösung.

Ausgehend von der Erfahrungstatsache, daß von der Herstellung der Addukte bis zu ihrer Anwendung eine Reihe von Arbeitsvorgängen stattfinden, bei denen die Lacksysteme zwangsläufig mit Feuchtigkeit schlechthin in Kontakt gelangen (Feuchtigkeit der Luft, Wassergehalt von Lösungsmitteln und Pigmenten etc.) liegt es nahe, die Lagerstabilität dieser Systeme mit einer limitierten Wassermenge zu testen. Die zur Anwendung gelangende Wasserkonzeniration kann nach rechnerischer Abschätzung aller Manipulationsvorgänge ermittelt werden. Als praxisnahe Gegebenheit werden als Summe aller Feuchtigkeitseinwirkungen, auch der technischen Wasseranteile von Lösungsmitteln und Pigmenten, die Einwirkung von 0,3 Gew.-°/o Wasser, bezogen auf das Gesamtsystem, als hinreichende Sicherheitsgröße erachtet.

Der Lagerstabilitätstest ermittelt mithin den physikalischen Zustand des Lackes nach Einwirkung von 0,3 Gew.-% Wasser, im Normalfall ausgehend von einer 50gewichtsprozentigen Addukt-Lösung.

Lagerstabilitätstest

Beliebige Einwaagen der in den folgenden Beispielen aufgeführten Isocyanataddukte, z. B. 50 g einer 50gewichtsprozentigen Lösung in einem gebräuchlichen PUR-Lösungsmittel, und Wasser, z. B. 150 mg, verdünnt in 5 ml Aceton, wurden in einem verschlossenen Gefäß ca. 2 Tage lang bei Raumtemperatur auf einer Laborwalze zur Reaktion gebracht. Der entstehende CO2-Überdruck wurde zweckmäßigerweise durch 2- bis 3maliges kurzes Entspannen beseitigt. Nach Ermittlung des NCO-Gehaltes erfolgte Verdünnung auf 40 Gewichtsprozent und Testung des Lackes auf dem Blech hinsichtlich gebildeter Gelanteile. Im Falle einer einwandfreien Beschaffenheit des Lackes wurde das Ausgangsaddukt als technisch hinreichend lagerstabil erachtet. Addukte, die diesen Test nicht einwandfrei bestanden, zeigten alle bei Weiterverarbeitung, oftmals auch schon nach Lagerung Hautbildung oder sogar Gelierung.

Die Erfindung wird durch die nachstehenden Beispiele illustriert. (Die Bestimmung der nachstehenden lacktechnischen Eigenschaften erfolgte gemäß den einschlägigen DIN-Normen, d. h. Pendelhärte nach DIN 53 157, Erichsentiefung nach DIN 53 156 und Gitterschnitt nach DIN 53 151):

Beispiel 1
a. Oxyesterherstellung

498 g Isophthalsäure, 292 g Adipinsäure, 590 g Hexandiol-(l,6) und 268 g 1,1,1-Trimethylolpropan wurden zur Veresterung gebracht. Nach Abspaltung von 5 Mol Wasser wurde unter Zusatz von 0,2 Gew.-% Di-n-butylzinnoxid (DBTO) die Veresterung bis zu einem TAN-Wert (TAN = total acid number=Gesamtsäurezahl) von 0,2 fortgesetzt.

Durch Anlegen von Vakuum bei 200⁰C über ca. 30 Minuten wurde ein Produkt mit einem Wassergehalt von 0,02 Gew.-%, mit einem Hydroxylwert von 224-227 mg KOH/g, theoretisch 229 mg KOH/g, erhalten.

b. Adduktbildung

1000 g des erhaltenen Oxyesters la wurden in 618,5 g wasserfreiem Äthylglykolacetat (EGA)/technischem Xylol im Gewichtsverhältnis von 1 :3 gelöst und innerhalb von 5 Stunden bei 20⁰C in eine Vorlage von 891,5 g IPDI in 400 g EGA/technischem Xylol im Gewichtsverhältnis von 1 :3 unter Kühlung, Rührung und Feuchtigkeitsausschluß eingetragen. Das Reaktionsgemisch wurde anschließend 12 Stunden gerührt und analysiert. Der NCO-Gehalt betrug 5,75-5,77%, theoretisch 5,79%.

Für die Austestung des Adduktes Ib erfolgte die Verdünnung mit EGA, technischem Xylol bzw. n-Butylacetat (PUR-Qualität) je nach Applikationsabsicht. Im Falle der Pigmentierung wurde die 65gewichtsprozentige Adduktlösung mit getrockneten handelsüblichen

anorganischen oder organischen Pigmenten in einer Mühle auf die richtige Pigment-Volumen-Konzentration abgerieben und gemäß der Anwendungsabsicht verdünnt. Der Lagerstabilitätstest war in allen Fällen einwandfrei.

c. Lackdaten

Das Addukt Ib wurde nach Verdünnung der Lösung mit gleichem Lösungsmittelgemisch wie vorher auf 55 Gew.-% Harzanteil bei Raumtemperatur mit Hilfe eines Aufziehrahmens auf 1 mm starke Stahlbleche aufgetragen und bei einer relativen Feuchtigkeit von 40 bis 60% und einer Temperatur von 20⁰C aushärten gelassen. Es wurden nachstehende lacktechnische Werte ermittelt:

Pendelhärte nach König	41
l.Tag	116
3. Tag	145
7. Tag	154
H.Tag	30-50 μ
Trockenfilmdicke	11-12mm
Erichsentiefung	0
Gitterschnitt

Bei einer Aushärtung bei 60 bis 80% relativer Feuchtigkeit und 20° C wurden folgende Werte erhalten:

Pendelhärte nach König	74
l.Tag	148
3. Tag	166
7. Tag	175
H.Tag	30-50 μ
Trockenfilmdicke	11-12 mm
Erichsentiefung	0
Gitterschnitt

Ferner wurden noch folgende Eigenschaften der Lacklösungen bestimmt:

Staubtrockenzeit:

45 — 60 Minuten je nach Feuchtigkeit und Belüftung.

Lösungsmittel- und Chemikalienresistenz:
7 Tage Härtung gut,
14 Tage Härtung sehr gut.

Lagerstabilität:

über mehr als 12 Monate getestet.

Beispiel 2
a. Oxyesterherstellung

Entsprechend der Oxyesterherstellung la wurden 5 Mol Isophthalsäure, 1 Mol Adipinsäure, 6 Mol Hexandiol-(1,6) und 1 Mol 1,1,1-Trimethylolpropan zur Veresterung gebracht. Der Hydroxylwert betrug 100-103 mg KOH/g und die Säurezahl <!.

b. Adduktbildung

1000 g Oxyester 2a sowie 563,4 g EGA/technischem Xylol im Gewichtsverhältnis von 1 :3 zur Lösung des Oxyesters und 417,8 g IPDI in 200 g EGA/technischem Xylol 1 :3 wurden wie bei der Adduktbildung Ib zur Umsetzung gebracht. Die NCO-Zahl betrug 3,56-3,58%. Auch der Lagerstabilitätstest war einwandfrei.

c. Lackdaten

Addukt 2b (nach Verdünnung auf 55% Harzanteil)

Die Bestimmung der lacktechnischen Daten erfolg in der gleichen Weise wie unter Ic beschrieben.

a) 40 bis 60% relative Feuchtigkeit, 20°C

Pendelhärte nach König

l.Tag 19

3. Tag 45

7. Tag 68

14. Tag 114

Trockenfilmdicke 30 —40 μ

Erichsentiefung 11-12 mm

Gitterschnitt 0

b) 60 bis 80% relative Feuchtigkeit, 20° C

Pendelhärte nach König

I.Tag 26

3. Tag 56

7. Tag 78

H.Tag 114

Trockenfilmdicke 30-40 μ

Erichsentiefung 11—12 mm

Gitterschnitt 0

Weitere lacktechnische Bestimmungen:

Staubtrockenzeit:

50-70 Minuten je nach Feuchtigkeit und Belüf tung.

Lösungsmittel- und Chemikalienresistenz: 7 Tage Härtung gut,

14 Tage Härtung sehr gut.
Lagerstabilität:

über mehr als 12 Monate getestet.

Zusätzlich zu früher beschriebenen Applikationsfor men kann ein Klarlack dieser Art auch zur Beschichtung von Leder, PVC, Kunstleder, Gummi und Polyester formkörpern verwendet werden.

Beispiel 3 a. Oxyesterherstellung

Entsprechend der unter la beschriebenen Methode wurden 3 Mol Phthalsäure, 2 Mol Adipinsäure, 5 Mol Hexandiol-(1,6) und 2 MoI 1,1,1-Trimethylolpropan zur Veresterung gebracht. Hydroxylwert = 224—227 mg KOH/g.Säurezahl=<1.

b. Adduktbildung

1000 g Oxyester 3a in 621,1 g EGA/technischem XyIo (Gewichtsverhaltnis 1 :3) zur Lösung des Oxyesters und 898,9 g IPDI in 400 g EGA/technischem Xylol (Gewichtsverhältnis 1 :3) wurden wie unter Ib beschrieber zur Umsetzung gebracht. NCO-Zahl -5,76 -5,58% Lagerstabilitätstest einwandfrei.

c. Lackdaten Addukt 3b

Nach Verdünnung auf 55 Gew.-% Harzanteil wurden folgende Bestimmungen wie unter Ic beschrieben durchgeführt:

a) 40 bis 60% relative Feuchtigkeit, 20°C Pendelhärte nach König

l.Tag 46

3. Tag	120	79
7. Tag	147	155
H.Tag	155	174
Trockenfilmdicke	40-60 μ	181
Erichsentiefung	ll-12mm	40-60 μ
Gitterschnitt	0	11-12mm
b) 60 bis 80% relative Feuchtigkeit, 2O⁰C	0
Pendelhärte nach König
l.Tag
3. Tag
7. Tag
H.Tag
Trockenfilmdicke
Erichsentiefung
Gitterschnitt

Weitere Bestimmungen:

Staubtrockenzeit:

45 — 60 Minuten je nach Feuchtigkeit und Belüftung.

Lagerstabilität:

über mehr als 12 Monate getestet.

Applikationen: "'

wie Addukt Ib.

d. Addukt3b — Pigmentierung

Aus 29,1 Gew.-% TiC^-Weißpigment, welches im ;. Handel unter der Bezeichnung Kronos RNCX erhältlich ist, 40,8 Gew.-% Addukt 3b, 9,4 Gew.-% EGA, 20,4 Gew.-% technischem Xylol, 0,2 Gew.-% N,N'-Endoäthylenpiperazin und 0,1 Gew.-% Siliconöl wurde ein pigmentierter Lack hergestellt und entsprechend lc m ausgetestet.

Lackdaten — Addukt 3b pigmentiert Entsprechend Ic:
a) 40-60% relative Feuchtigkeit, 20° C w

Pendelhärte nach König

l.Tag 40

3. Tag 90

7. Tag 140

H.Tag 150 -'"

Trockenfilmdicke 40 —60 μ

Erichsentiefung 11 mm

Gitterschnitt 0

b) 60 bis 80% relative Feuchtigkeit, 20° C	58
Pendelhärte nach König	110
l.Tag	150
3. Tag	160
7. Tag	40-60 μ
H.Tag	11 mm
Trockenfilmdicke	0
Erichsentiefung
Gitterschnitt

Weijere Bestimmungen:

Staubtrockenzeit:

45-60 Minuten je nach Belüftung und Feuchtigkeit.

150°	C
180°	C
250°	C
300°	C
150-	-170
12 mm
0

Die Aushärtung aller Addukte kann auch thermisch beschleunigt werden und erfolgt bei 3b in:

20 Minuten bei
10-12 Minuten bei
5 Minuten bei
1,5 —2 Minuten bei

Pendelhärte

Erichsentiefung

Gitterschnitt

Sowohl die Chemikalien als auch die Lösungsmittelresistenz entspricht nach Abkühlung und Nachhärtung durch Lagerung bei Raumtemperatur der der kalthärtenden Systeme.

Anwendungsformen entsprechend Addukt Ib.

Beispiel 4
a. Oxyesterherstellung

Entsprechend der unter la beschriebenen Methode wurden 3 Mol Phthalsäure, 3 Mol Adipinsäure, 6 Mol Hexandiol-(1,6) und 1 Mol 1,1,1-Trimethylolpropan zur Veresterung gebracht. Hydroxyl wert = 104 — 106 mg KOH/g, Säurezahl= <1.

b. Adduktbildung

Aus 1000 g Oxyester 4a in 573,8 g EGA/technischem Xylol (Gewichtsverhältnis 1 :3) zur Lösung des Oxyesters und 437,2 g IPDI in 200 g EGA/technischem Xylol (Gewichtsverhältnis 1 :3) wurden wie bei Ib beschrieben zur Umsetzung gebracht.

NCO-Zahl-3,68-3,70%,

Lagerstabilitätstest einwandfrei.

c. Lackdaten
Addukt 4b

Nach Verdünnung auf 55 Gew.-% Harzanteil wurden die folgenden Bestimmungen durchgeführt:

a) 40 bis 60% relative Feuchtigkeit, 20° C

Pendelhärte nach König

l.Tag 13

3. Tag 19

7. Tag 25

H.Tag 30

Trockenfilmdicke 30 - 50 μ

Erichsentiefung 11 -12 mm

Gitterschnitt 0

b) 60 bis 80% relative Feuchtigkeit, 20° C

Pendelhärte nach König	15
I.Tag	24
3. Tag	30
7. Tag	30
H.Tag	30-50 μ
Trockenfilmdicke	11-12 mm
Erichsentiefung	0
Gitterschnitt

Staubtrockenzeit:

70-90 Minuten je nach Belüftung und Feuchtigkeit.

Lagerstabilität:

über mehr als 12 Monate getestet.

Applikationen:

als Klarlacke bei airless-Spritzung von Substraten, wie Leder, PVC, Textilien und Kunstleder.

Il

Härtung bei erhöhter Temperatur je nach Substrat bei 75-150⁰C in 4-5 Minuten führt zu klebfreien Beschichtungen, die bei Lagerung bei Raumtemperatur endgültig aushärten.

Beispiel 5
a. Oxyesterherstellung

Entsprechend unter la beschrieben, wurden 3 Mol Phthalsäure, 3 Mol Adipinsäure, 6 Mol Hexandiol-(1,6) und 2 Mol 1,1,1-Trimethylolpropan zur Veresterung gebracht. Hydroxylwert = 190-194 mg KOH/g, Säurezahl= <1.

b. Adduktbildung

1000 g Oxyester 5a in 648,7 g EGA/technischem Xylol (Gewichtsverhältnis 1 :3) zur Lösung des Oxyesters und 769,1 g IPDI in 300 g EGA/technischem Xylol (Gewichtsverhältnis 1 :3) wurden wie bei Ib beschrieben zur Umsetzung gebracht. NCO-Zahl = 5,30-5.35%, Lagerstabilitätstest einwandfrei.

c. Lackdaten
Addukt 5b

Nach Verdünnung auf 55 Gew.-% Harzanteil wurden die folgenden Bestimmungen durchgeführt:
a) 40 bis 60% relative Feuchtigkeit, 20⁰C

7. Tag	135	52
H.Tag	160	119
Trockenfilmdicke	30-50 μ	153
Erichsentiefung	11-12mm	170
Gitterschnitt	0	30-50 μ
b) 60 bis 80% relative Feuchtigkeit, 20°C	ll-12mm
Pendelhärte nach König	0
l.Tag
3. Tag	Feuchtigkeit und Belüf-
7. Tag
14. Tag	Lösungsmittel- und Chemikalienresistenz:
Trockenfilmdicke	7 Tage Härtung gut,
Erichsentiefung	14 Tage Härtung sehr gut.
Gitterschnitt	Lagerstabilität:
Staubtrockenzeit:
50 — 70 Minuten je nach
tung.
	über mehr als 12 Monate getestet.

Pendelhärte nach	Kön	ig	30
l.Tag			80
3. Tag

Die Lösung kann wie unter Ib beschrieben eingesetzt werden.

In den Beispielen 2-5 wurden zur Herstellung der zinnhaltigen Polyester die gleiche zinnhaltige Verbindung wie in Beispiel 1 und in gleicher Menge eingesetzt. Die Angabe Gewichtsprozent bezieht sich auf die Summe der für die Veresterung eingesetzten Säuren und Polyole.

Claims

Patentanspruch:

Lagerstabile Polyurethan-Einkomponentenlacke, bestehend aus üblichen PU R-Lösungsmitteln und dem Produkt der Umsetzung des 3-Isocyanatomethyl-S.S.S-trimethylcyclohexylisocyanats mit verzweigten, hydroxylendgruppenhaltigen Polyestern auf der Basis von Gemischen aiiphatischer und aromatischer Dicarbonsäuren, wobei der Polyester und das Isocyanat in solchen Mengen umgesetzt worden sind, daß pro OH-Gruppe 2 Isocyanatgruppen kommen, und 15-85 Mol-% der Dicarbonsäuren aliphatische und der Rest aromatische Säuren sind, ohne katalytische Fremdzusätze bei 10—35° C, dadurch gekennzeichnet, daß der Polyester Zinn im Polyestermolekül eingebaut enthält.