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Vernetzbare tiberzugsmasse Die Errindung betrifft eine vernetzbare
Uberzugsmasse aus einer Esterdiolkomponente A und einer Polyisocyanatkomponente
B.
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Aus der DT-AS 2 304 893 sind lösungsmittelfreie Beschichtungsmittel
bekannt, die ein aliphatisches oder cycloaliphatisches Polyisocyanat und eine äthergruppenfreie
Polyhydroxylverbindung mit einem Molekulargewicht zwischen 200 und 2000 enthalten.
Als Polyhydroxylverbindungen werden bevorzugt Polyesterpolyole eingesetzt. Derartige
Beschichtungsmittel sind sehr hochviskos, so daß im allgemeinen ein- oder mehrwertige
Alkohole als reaktive Verdünnter zugesetzt werden müssen. Trotzdem ist die Verspritzbarkeit
dieser Beschichtungsmittel unbefriedigend. Außerdem läßt die Härte, Chemikalienfestigkeit
und Temperaturbeständigkeit der ausgehärteten Uberzüge zu wünschen übrig. Setzt
man sehr niedermolekulare Polyesterpolyole ein, so ergibt sich eine schlechte Benetzung
der Pigmente, was zu einem geringen Glanz der Uberzüge führt. Die gleiche Erscheinung
tritt auf, wenn man einfache Diole, wie z.B. Hexandiol oder Neopentylglykol, verwendet.
Außerdem zeigen Uberzüge, die auf dieser Basis hergestellt werden, eine starke Feuchtigkeltsaufnahme
Der Erfindung lag also die Aufgabe zugrunde, vernetzbare Uberzugsmassen herzustellen,
welche niedrigviskos und damit gut spritzbar sind und harte, beständige Ueberzüge
mit hohem Glanz ergeben.
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Gegenstand der Erfindung ist eine vernetzbare Uberzugsmasse, enthaltend
A)
ein Esterdiol der allgemeinen Formel I mit einem Molekulargewicht zwischen 204 und
500 oder Gemische solcher Esterdiole, wobei die Komponente A einen Schmelzbereich
unterhalb von 350C hat, und B) ein Polyisocyanat, wobei das Äquivalenzverhältnis
der Isocyanat- zu den Hydroxylgruppen zwischen 0,7 : 1 und 1,3 : 1 liegt.
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Die Esterdiole haben die allgemeine Formel
wobei R, R1 bis R7 Wasserstoff oder Alkylreste mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen sein
können und R2 mit R3 sowie R5 mit R6 auch in Form eines Cycloalkylrings mit 5 bis
8 Kohlenstoffatomen verbunden sein können, mit der Maßgabe, daß in den Gruppen R1
bis R3 einerseits und R4 bis R7 andererseits Seweils mindestens zwei Reste Alkylreste
sind.
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Die Komponente A besteht aus Esterdiolen aus einem substituierten
1,3-Propandiol und einer substituierten 3-Hydroxypropionsäure oder Mischungen solcher
Esterdiole. Diese können beispielsweise hergestellt werden durch disproportionierende
Dimerisation entsprechender 3-Hydroxyaldehyde. NShere Einzelheiten finden sich in
den deutschen Patentanmeldungen p (o.z. 31 071), P (O.Z. 31 082) und P (O.Z. 31
o83) , auf die hier ausdrücklich Bezug genommen wird. Das Molekulargewicht der Esterdiole
liegt zwischen 204 und 500, vorzugsweise zwischen 204 und 400.
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Wesentlich ist, daß die Komponente A bei Temperaturen unterhalb von
350C flüssig ist. Liegt der Schmelzbereich bei höheren Temperaturen, so ergeben
sich Schwierigkeiten bei der Pigmentzubereitung, da höherschmelzende Esterdiole
nach dem Anrelben mit Pigment auskristallisieren können und dann wieder Entmischung
eintritt.
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Die Esterdiole liegen im allgemeinen nicht in reiner Form, sondern
als Gemisch von Stereoisomeren vor.
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Bevorzugte Esterdiole sind: Esterdiol 260 (2-Methyl-2-propylpropandiol-(1,3)-mono-(2-methyl-2-propyl-3-hydroxypropionat)
Siedepunktl: 1540C Esterdiol 316 (2-Äthyl-2-butylpropandiol-(1,3)-mono-(2-äthyl-2-butyl-3-hydroxypropionat)
Siedepunkt1-2: 180°C Esterdiol 288 (2-Äthylhexandiol-1,3-(2-äthyl-3-hydroxyhexanoat)
Siedepunkt1: 148 bis 1500C Esterdiol 232 (2,2-Dimethylpropandiol-1,3-mono-(2-methyl-2-propyl-3.hydroxypropionat)
Siedepunkt2: 140°C
Esterdiol 284
Siedepunkt3: 196 bis 198"C Esterdiol 204 (2,2-Dimethylolpropandiol-(1,3)-mono-(2,2'-dimethyl-3-hydroxypropionat)
Das Esterdiol 204 hat einen Schmelzpunkt von 51 0C und ist daher für sich allein
nicht geeignet, wohl aber in flüssigen Gemischen mit anderen Esterdiolen.
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Die Komponente B besteht aus Polyisocyanaten, z.B. aromatischen Diisocyanaten,
wie 1,5-Naphthylendiisocyanat, 2,4- oder 2,6-Toluylendiisocyanat; cycloaliphatisch-aromatischen
Diisocyanaten, wie Phenylcyclohexylmethandiisocyanat; cycloaliphatisch/aliphatischen
Diisocyanaten, wie 3-Isocyanatomethyl-3,5,5-aminoäthylcyclohexylisocyanat; aliphatischen
Diisocyanaten, wie 2,2,4-Trimethylhexamethylendiisocyanat, 2-Nonyldecamethylendiisocyanat,
l-Methyl-2,4-diisocyanatocyclohexan, Diisocyanatocyclohexan, Xylylendiisocyanat.
Bevorzugt sind aliphatische bzw. cycloaliphatische Tri- und Tetraisocyanate, z.B.
Derivate des Hexamethylendiisocyanats, wie Tris-(isocyanatohexyl)-biuret oder ein
Gemisch aus Tris-(isocyanatohexyl).isocyanurat mit Bis-(isocyanatohexyl)-uretdion.
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Die Komponenten A und B werden in solchen Mengen eingesetzt, daß das
Verhältnis der Isocyanat- zu den Hydroxylgruppen zwischen 0,7 : i und 1,3 : 1, vorzugsweise
zwischen 0,8 : 1 und 1,2 : 1 liegt.
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Bei der erfindungsgemäßen Uberzugsmasse handelt-es sich um
ein
Zweikomponentensystem. Die beiden Komponenten A und B werden also getrennt gelagert
und erst,kurz vor der Applikation zusammengegeben.
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Außer diesen beiden Komponehten kann die Überzugsmasse noch O bis
50, vorzugsweise 5 bis 15 Gewichtsprozent inerter Lösungsmittel enthalten, wie n-Butylacetat,
Äthylglykolacetat, Methyläthylketon oder Xylol; oder reaktive Verdünner, z.B.
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ein- oder mehrwertige Alkohole mit einem Siedepunkt über 120°C, wie
Butandiol-1 4, Butyldiglykol oder Neopentylglykol. Die,se Lösungsmittel oder Verdünnungsmittel
dienen - falls erforderlich - zur Erniedrigungder Viskosität zwei Lösungsmittel
können in beiden Komponenten A oder B gleichermaßen enthalten sein. Die reaktiven
Verdünner sind zweckmäßigerweise in der Komponente A enthalten, da ihre Hydroxylgruppen
ebenfalls mit den Isocyanatgruppen der Komp'onente B reagieren können. Diese Hydroxylgruppen
müssen daher bei der Einstellung des NCO : OH-Verhältnisses mit berücksichtigt werden.
Die Uberzugsmasse kann außerdem zusätzlich bis zu 50 Gewichtsprozent, üblicher Bindemittel
auf Basis; von hydroxylgruppenhaltigen Polymerisaten, Polykondensaten und Polyaddukten
enthalten,-vorzugsweise in Mengen zwischen 10 und 30 Gewichtsprozent.
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Auch deren Hydroxylgruppen müssen der Komponente A zugeschlagen werden.
Durch Einbau derartiger hochmolekularer Polyole kann die Viskosität erhöht werden,
es ergeben sich weitere Vernetzungsmöglichkeiten. Ferner sind die üblichen Zusätze
an anderen Lackrohstoffen oder Lackhilfsmitteln, z.B.
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Celluloseester, Verlaufsmittel, Siliconöle, Weichmacher, Thixotropiermittel
und Harze in üblichen Mengen möglich.
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Zur Einstellung der Reaktivität der Lacke können bekannte Katalysatoren,
wie Zinnverbindungen, mitverwendet werden.
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Die erfindungsgemäßen Überzugsmassen enthalten gewöhnlich Pigmente,
wie Titandioxid, Ruß, organische oder anonganische Buntpigmente und Füllstoffe,
wie Talkum oder Schwerspat, in Mengen von bis zu 100, vorzugsweise 3 bis 50 Gewichtsprozent.
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Die Pigmente und Füllstoffe werden zweckmäßigerweise mit der Komponente
A vermischt.
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Mit den Uberzugsmassen können beliebige Substrate, wie Metall, Holz
oder Kunststoff nach üblichen Methoden, beispielsweise durch Sprühen, Streichen,
Tauchen oder Airless-Spritzen beschichtet werden.
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Die Aushärtung der Uberzugsmasse auf dem Substrat erfolgt im allgemeinen
thermisch bei Temperaturen zwischen 50 und 250°C, besonders bevorzugt zwischen 80
und 1800C. Bei Verwendung sehr reaktionsfähiger Polyisocyanate oder bei Verwendung
von Katalysatoren kann die Härtung auch bei Zimmertemperatur durchgeführt werden.
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Die in den Beispielen genannten Teile und Prozente beziehen sich auf
das Gewicht.
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Beispiel 1 Komponente A: 100 Teile Esterdiol 260 247 Teile Titandioxid
10 Teile n-Butylacetat Komponente B: 196 Teile Tris-(isocyanatohexyl)-biuret, 75
Xig in Xylol/ Äthylglykolacetat 1 : 1-Lösung (DESMODUR# N) 19,5 Teile n-Butylacetat.
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Die Viskosität der Mischung A + B beträgt etwa 100 Sekunden im Ford-Auslaufbecher
4 mm (DIN 53 211). Der Festkörpergehalt liegt bei 86,5 %. Die Lacklösung -wird auf
entfettete Eisenbleche gespritzt. Nach dem Einbrennen bei 1200C bzw. 150°C jeweils
30 Minuten werden folgende Eigenschaften des Lackfilms (Schichtdicke 60µm) erhalten:
Tabelle
30 1200C 302 1500C Pendelhärte nach König (DIN 53 157): 74 8ek. 147 Sek.
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Erichsentiefung (DIN 53 156): 11,0 10,7 Glanz nach Gardner 600 (ASTM
D 523-67): 95 95 Biegeprobe + Kratzfestigkeit i. 0. i. 0.
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Beispiel 2 Komponente A: 100 Teile Esterdiol 316 221 Teile Titandioxid
10 Teile n-Butylacetat.
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Komponente B: 161 Teile DESMODUR N 0,02 Teile Dibutylzinn-dilaurat
21 Teile n-Butylacetat.
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Die Auslaufzeit der Mischung im Fordbecher 4 beträgt etwa 100 Sekunden,
der Feststoffgehalt 86,2 %.
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Eigenschaften des Lackfilms nach halbstündigem Einbrennen bei 120°C:
Pendelhärte: 104 Sekunden Erlchsenwert: 11 Biegeprobe und Kratzfestigkeit; in Ordnung
Glanz; 87.
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Beispiel 3 Komponente A: 100 Teile Esterdiol 316 215 Teile Titandioxid
10 Teile. n-Butylacetat.
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Komponente Bt 115 Telie biuretgruppenhaltiges Polyisocyanat auf Basis
von Hexamethylendiisocyanat und Diaminodicyclohexylmethan mit einem Isocyanatgehalt
von 23,2 % und einer Viskosität bei 75°C von 183 cP 24 Teile n-Butylacetat.
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Die Auslaufzeit im Fordbecher 4 beträgt etwa 100 Sekunden, der Feststoffgehalt
99 %.
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Eigenschaften des Lackfilms nach halbstündigem Erhitzen bei 1500C:
Pendelhärte: 111 Sekunden Erichsenwert: 10 Glanz: 86 Biegeprobe: in Ordnung fast
kratzfest.
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Beispiel 4 40 Teile Esterdiol 260 10 Teile Butandiol-1,4 137 Teile
DESMODUR N, 75 %ig ergeben einen Klarlack mit einerViskosität von 80 Sekunden (DIN-Becher,
4 mm Düse). Der Lack ist in dieser Form gut spritzbar. Nach einer Einbrennzeit von
30 Sekunden bei 150°C erhält man einen hochelastischen Überzug mit folgenden Eigenschaften:
Pendelhärte: 76 Sekunden Erichsenwert: 211 biegefest, fast kratzfest.