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DE3201224A1 - Lichtstabile pur-beschichtungen - Google Patents

Lichtstabile pur-beschichtungen

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DE3201224A1
DE3201224A1 DE19823201224 DE3201224A DE3201224A1 DE 3201224 A1 DE3201224 A1 DE 3201224A1 DE 19823201224 DE19823201224 DE 19823201224 DE 3201224 A DE3201224 A DE 3201224A DE 3201224 A1 DE3201224 A1 DE 3201224A1
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Germany
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ipdi
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hydroxyl
oxyacrylates
teracol
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DE19823201224
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Josef Dipl.-Chem. Dr. 4690 Herne Disteldorf
Werner Dipl.-Chem. Dr. 4350 Recklinghausen Flakus
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Huels AG
Original Assignee
Chemische Werke Huels AG
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Description

  • Licht stabile PUR-Beschichtungen
  • Isophorondiisocyanat (IPDI) bildet bei der Umsetzung mit hydroxylgruppenhaltigen Verbindungen Urethansysteme, die als Überzüge verwendet erden.
  • In der Praxis werden sehr vielfältige Anforderungen an die Überzüge gestellt. Man verlangt eine hohe Beständigkeit gegenüber Oxidation, Hydrolyse und Lösungsmitteleinflüssen.
  • Sie dürfen weder zu hart noch zu weich sein. Ein besonderes Problem stellt die Herstellung licht- und wetterstabiler Überzüge dar.
  • Die Eigenschaften derartiger Überzüge können bereits verbessert werden, wenn man anstelle des Monomeren IPDI-Addukte einsetzt. Als IPDI-Addukte im Rahmen dieser Anmeldung sollen angesehen werden: 1. Oligomere des IPDT, insbesondere das Isocyanurat, 2. Umsetzungsprodukte von IPDI mit mehrfunktionellen niedrigen Alkoholen, z. B. Trimethylolpropan.
  • Derartige IPDI-Addukte sind allgemeiner Stand der Technik und beispielsweise nach dem Verfahren der DE-OS 29 16 201 zugänglich.
  • Die Auswahl der Hydroxylverbindungen, die mit IPDI-Addukten zur Reaktion gebracht werden können, ist sehr groß. So sind beispielsweise niedermolekulare Diole und Triole, aber auch höhermolekulare hydroxylgruppenhaltige Verbindungen, wie Oxyester, Oxyether oder ihre Mischungen geeignet, mit der Isocyanatkomponente zu Zweikomponenten-Reaktivsystemen verwendet zu werden.
  • Während nun bei Umsetzung von Oxyestern mit IPDI-Addukten relativ viskose Harzmischungen anfallen, deren gehärtete Filme eine merkliche Hydrolyseempfindlichkeit aufweisen, erhält man mit Oxyethern niedrig viskose Harze, deren Filme zwar hydrolysebeständig, aber dafür licht- und oxidationsanfällig sind.
  • Als leistungsfähig hinsichtlich der Licht- und Wetterstabilität haben sich hydroxylgruppenhaltige Polymerisate auf der Basis Acrylester, Vinylester, Styrol etc. erwiesen, die auch als Oxyacrylate bezeichnet werden. Sie weisen üblicherweise ein Molekulargewicht von 500 bis 5 000 auf, ihre Hydroxylzahl liegt zwischen 20 und 200. OxyacrylatpolymeriFate verschiedenster Bauart sind wohlbekannte, handelsübliche Verbindungen.
  • Es liegt nun auf der Hand, derartige Oxyacrylate als Hydroxylkomponente zur Herstellung leistungsfähiger PUR-Beschichtungen zu verwenden. Ihr Nachteil aber ist: die File sind hart und spröde.
  • Durch Oxyester-Zusätze läßt sich zwar naturgemäß eine Elastifizierung erreichen, gleichzeitig wird aber die angestrebte Hydrolysebeständigkeit des Makromolekülverbandes vermindert.
  • Wenn man das Oxyacrylat/IPDI-System mit Polyethylenglykol oder Polypropylenglykolethern flexibilisiert, so stellt sich heraus, daß man eine reduzierte UV- und Oxidationsbeständigkeit der Filme in auf nehmen muß. Darüber hinaus geht die Ldsungsmittelbeständigkeit zurück.
  • Aufgabe dieser Erfindung war es nun, auf Basis der bekannten Beschichtungssysteme ein Verfahren zu entwickeln-, mit dessen Hilfe elastische, hydrolysebeständige und insbesondere licht- und wetterstabile Filme hergestellt werden können.
  • Es wurde jetzt überraschenderweise gefunden, daß man Überzüge mit hoher Licht- und Wetterstabilität und zudem guter Elastizität und Hydrolysebeständigkeit erhält, wenn man IPDI-Addukte mit hydroxylgruDpenhaltigen Polymerisaten auf der Basis (Meth)acrylsäureester, Vinylester, Styrol, etc., die auch als Oxyacrylate bezeichnet werden, umsetzt, die erhaltenen Harzmischungen auf Oberflächen appliziert und anschließend härtet, dadurch gekennzeichnet, daß man a) IPDI-Addukte mit hydroxylgruppenhaltigen Verbindungen im NCO/OH-Verhältnis von x : 1 umsetzt, wobei die Bedingung 1,1> x >0,8 gilt,und diese hydroxylgruppenhaltigen Verbindungen aus b) 10 bis 90 Gewichtsprozent Oxyacrylaten und c) entsprechend 90 bis 10 Gewichtsprozent THF-Polymerisaten mit einem Molekulargewicht zwischen 200 und 5 000 bestehen.
  • Als zu beschichtende Oberflächen kommen Metalle in jeder Form, Holz, Kunststoff, Beton usw. in Betracht.
  • Als Oxyacrylate kommen hydroxylgruppenhaltige Copolymerisate auf der Basis (Meth)acrylsäurealkylester, Vinylester, Styrol, etc. zum Einsatz. Die genaue chemische Struktur der im Handel angebotenen Produkte, wie DESMOPHENe A 151 (Hersteller: Bayer), LUMITOLe AM 80 (Hersteller: BASF), MACRYNALe SM 540 (Hersteller: Fa. Cassella), LUMITOLB ALR 8432 (Hersteller: BASF) und DEGALANO LS 75/151 (Hersteller: Degussa) ist unbekannt.
  • Unter dem Namen TERACOLe 650 (Hersteller: Du Pont) ist ein THF-Polymerisat im Handel erhältlich, dessen Molekulargewicht ca. 650 beträgt. Den Harzmischungen können Pigmentierungsmittel, wie z. B. KRONOSe CL 220 (Hersteller: Kronos Titan-GmbH) beigefügt werden.
  • Als übliche Lackzusätze sind herkömmliche Verlaufsmittel anzusehen.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin die nach diesem Verfahren erhaltenen Überzüge Die Umsetzung der IPDI-Addukte mit den hydroxylgruppen haltigen Verbindungen erfolgt in der Weise, daß diese miteinander gemischt und entweder kalt oder heiß gehärtet werden. Je nach dem erfolgt die Härtung dann in wenigen Minuten bei z. B. 200 OC oder in Tagen bzw. Stunden bei Umgebungstemperatur.
  • Das Verhältnis, in dem die IPDI-Addukte mit hydroxylgruppenhaltigen Verbindungen umgesetzt werden, wird so gewählt, daß auf eine NCO-Gruppe 0,7 bis 1,1 OH-Gruppen kommen. Vorzugsweise werden stöchiometrische Mengen eingesetzt.
  • Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahren sind signifikant: 1. Es ist nunmehr möglich, Filme ausreichender Elastizität und unterschiedlicher Härte herzustellen.
  • 2. Die Licht- und Wetterstabilität der erhaltenen Filme ist überraschenderweise maßgeblich verbessert gegenüber Systemen, die kein THF-Polymerisat enthalten (vgl.
  • Tabelle 4). Sie ist auch besser als bei Systemen, die anstelle des IPDI andere Isocyanate enthalten (vgl.
  • Tabellen 5 bis 7).
  • 3. Di Aliphatenverträglichkeit wie auch die Superbenzinbeständigkeit der gehärteten Filme ist gut und nicht beeinträchtigt.
  • 4. Die Verträglichkeit aller Reaktionspartner der Harzmischungen ist vollauf gewährleistet und erlaubt es, hochglänzende z. B. weißpigmentierte Beschichtungen herzustellen.
  • 5. Die hochviskosen Oxyacrylate werden üblicherweise nur in Gegenwart von etwa 35 bis 4o o/o Lösungsmitteln eingesetzt. Bei der Verwendung von THF-Polymeriaten, deren 2 Viskosität unter 500 m2/Eec liegt, IcUnnen daher beträchtliche Mengen an Lösungsmitteln eingespart werden, womit eine high-solid Arbeitsweise gewährleistet ist.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren wird durch die nachfolgenden Tabellen 2 bis 8 illustriert.
  • Alle in diesen Tabellen untersuchten Harzmischungen weisen ein NCO/OH-Verhältnis von 1 : 1 auf. Als Pigmentierungsmittel wird Titandioxid eingesetzt. Die Härtung der Harzmischungen erfolgt innerhalb von 30 Minuten bei 120 °C.
  • Das in den Tabellen 3 und 8 aufgeführte IPDI-Trimethylolpropan-Addukt wird durch Umsetzung der Komponenten erhalten, wobei das stöchiometrische Verhältnis so gewählt wird, daß auf eine OH-Gruppe zwei NCO-Gruppen kommen.
  • In den Tabellen 1 bis 3 sind die Pendelhärten und Erichsentiefungen sowie die Zusammensetzungen der entsprechenden Harzmisehungen aufgeführt. Tabelle 1 führt die nach dem Stand der Technik bekannten Filme auf; die Tabellen 2 und 3 enthalten die Daten erfindungsgemäßer Harzzusammensetzungen.
  • Tabelle 1 (Stand der Technik) Filmda ten: IPI-Isocyanurat/Oxyacrylate Pigmentierung: KRONOSR CL 220, PVK 15
    Harzzusammensetzung Pendelhärte Erichsentiefung
    König
    NCO:OH = 1 : 1 mit (s) (mm)
    DES}fOPHFN A 151 173 0,3
    LUMITOL AM 80 171 1,1
    MACRYNAL SM 540 168 0,5
    LUMITOL ALR 8432 128 8,0
    DEGALAN LS 75/151 127 8,0
    Tabelle 2 Filmdaten: IPnI-Isocyanurat/Oxyacrylate/Teracol Pigmentierung: KRONOSER CL 220, PVK 15
    Harzzusammensetzung Pendelhärte Erichsentiefung
    König
    NCO:OH = 1 : 1 mit 5 mm
    DESMOPHEN A 151 60 T 149 9,8
    TERACOL 650 40 T
    LUMITOL AM 80 60 T 141 10,0
    TERACOL 650 40 T
    MACRYNAL SM 540 80 T 158 8,9
    TERACOL 650 20 T
    20 T
    LUMITOL ALR 8432 90 T 108 10,0
    TERACOL 6 0 10 T
    DEGALAN LS 75/151 90 T 107 10,0
    TERACOL 650 10 T
    Tabelle 3 Filmdaten: IPDI-Trimethylpropan-Addukt/MACRYNAL SM 540 / ggf. TERACOL 650 Pigmentierung: KRONOS e CL 220, PVK 15
    Harzzusammensetzung Pendelhärte Erichsentiefung
    König
    SCO:OH = 1 : I mit (s) 5 mm
    MACRYNAL SM 540 172 0,5
    MACRYNLA SM 540 80 T 85 tO,O
    TERACOL 6 o 20 T
    Osram-Svlt-Test Der Osram-Sylt-Test in Anwesenheit von Wasser erlaubt es, mit einfachster Ausstattung eine qualitative Differenzierung der Licht- oder Wetterstabilität von Systemen untereinander vorzunehmen.
  • Als Maßstab der Beurteilung fungieren die Glanzwerte, die im zeitlichen Abstand von Je 500 Stunden gemessen werden und hier vereinfacht nur nach 1 000 und 2 000 Stunden dargestellt werden.
  • Tabelle 4 Glanzwerte (Gardner) nach 1 000 und 2 000 h Osram-Sylt-Test in Anwesenheit von Wasser an IpDI-Isocyanurat-Systemon Pigmentierung: KRONOSe CL 220, PVK 15
    arzzusammen- Ausgangs Glanzwerte Glanzwerte
    setzung glanzwerte nach 1000 h nach 2000 h
    CO:OH = 1 : 1 mit 20° 60° 85° 20° 60° 85° 20° 60° 85°
    DESMOPHN A 151 76 83 96 24 60 95 17 43 96
    DSMOPWEN A 151 60T 79 86 98 72 82 97 49 72 97
    TERACOL 50 40T
    MACRYNAL SM 540 77 86 94 24 62 95 19 44 93
    MACRYNAL SM 540 SOT 72 82 97 53 85 98 29 63 97
    TERACOL 50 20T
    LUMITOL AM 80 68 88 95 50 72 97 35 72 97
    LUMITOL AM 80 68 88 95 50 72 97 35 72 97
    LUMITOL AM 50 60T 77 55 97 68 82 98 69 82 96
    TERACOL 650 110T
    DEGALAN LS 75Z151 7° 79 90 55 80 92 59 82 93
    PGALAN LS 75/151 70 79 90 55 80 92 59 82 93
    DEGALAN LS 75/151 90T 74 86 97 62 73 96 70 86 98
    TERACOL 650 10T
    LUMITOL ALR 8432 76 92 96 66 80 94 60 72 95
    UMITOL ALR 8432 76 92 96 66 80 9 60 72 95
    LUMITOL ALR 8432 90T74 89 94 60 78 95 69 77 96
    rERACOL 650 10T
    Den G1anzwerten nach dem 2 000 Stunden Osram-Sylt-Test zufolge führt die Verwendung von TERACOL zu einer erkennbaren Verbesserung der Glanzhaltung, und zwar zunehmend mit steigender Menge.
  • Um den Stellenwert dieser Feststellung zu ermitteln, bedarf es auch der Gegnüberstellung anderer Isocyanat/ Oxyacrylat/Systeme.
  • Tabelle 5 Osram-Sylt-Test LUMITOL AM 80/diverse Isocyanate Pigmentierung: KRONOSe CL 220, PVK 15
    LUMITOL AM 80 Ausgangs~ Glanzwerte Glanzwerte
    OH:NCO = 1 : 1 in glanzwerte nach 1000 h nach 2000
    Kombination mit 20° 60° 85° 20° 60° 85° 20° 60° 85°
    IDI-Biuret 59 84 94 52 75 95 37 62 92
    HDI-Isocyanurat 68 80 98 58 76 g? 50 72 95
    IPDI-Isocyanurat 68 88 95 50 72 97 35 72 97
    TPDI-Isocyanurat
    sowie TERACOL-Zusatz 77 85 97 68 82 98 69 82 96
    ern. Tabelle 2
    In den Tabellen 6 und 7 erden die Eigenschaften von Harzen auf Basis der Oxyacry)ate DEGALAN LS 75/151 und LUMITOL ALR 8432 mit diversen Isocyanaten verglichen.
  • Tabelle 6 Osram-Sylt-Test DEGALAN LtS 75/151/diverse Isocyanate Pigmentierung: KRONOSe CL 220, PVK 15
    DEGALAN LS 75/151 Ausgangs- Glanzwerte Glanzwert
    OH:NCO=1 : 1 in glanzwerte nach 1000 h nach 2000
    Kombination mit 200 600 850 200 600 85° 200 600 8
    HDI-Biuret 67 80 91 53 70 97 41 72 93
    DI-Isocyanurat G1 78 95 63 78 96 60 81 5
    LPDI-Isocyanurat 70 79 90 55 80 92 59 82 93
    IPDT-Isocyanurat
    sowie. TERACOL-Zusatz 74 86 97 62 73 96 70 86 98
    gem. Tabelle 2
    Tabelle 7 Osram-Sylt-Test LUMITOL ALR 8432/diverse Isocyanate Pigmentierung: KRONOSR CL 220, PVK 15
    LUMITOL ALR 8432 Aufigangsglanz- Glanzwerte Glanzwerte
    H:NCO = 1 : 1 in werte nach 1000 h nach 2000 h
    Kombination mit 200 600 8 200 600 8 200 600 85°
    HDI-Biuret 64 84 93 35 66 96 37 72 96
    HDI-Isocyanurat 70 78 97 52 76 97 o 5 9
    IPDI-Isocyanurat 76 92 96 66 80 94 60 72
    IPDI-Isocyanurat
    IPDI-Isocyanurat
    sowie TERACOL-Zusatz 74 89 94 60 78 95 69 77 96
    em. Tabelle 2
    Tabelle 8 Glanzwerte (Gardner) nach 1 000 und 2 000 h Osram-Sylt-Test in Anwesenheit von Wasser bei Systemen gemäß Tabelle 3
    Harzzusammensetzung Ausgangs- Glanzwerte Gl anzwerte
    nO:OH = 1 : 1 mit glanzwerte nach 1000 h nach 2000 h
    200 600 850 200 600 8 200 600 8
    MACRYNAL SM 540 77 85 97 35 71 96 21 46 97
    MACRYNAL SM 540 SOT 78 84 97 50 73 95 32 63 95
    TERACOL 650 20T

Claims (5)

  1. Patentansprüche: 1. Verfahren zur Herstellung von Überzügen mit hoher Licht- und Wetterstabilität und zudem guter Elastizität und Hydrolysebeständigkeit durch Umsetzung von IPDI-Addukten mit hydroxylgruppenhaltigen Polymerisaten auf der Basis (Meth)acrylsäureester, Vinylester, Styrol etc., die auch als Oxyacrylate bezeichnet werden, durch Applizierung der erhaltenen Harzmischungen auf Oberflächen und anschließende Härtung, dadurch gekennzeichnet, daß man a) IPDI-Addukte mit hydroxylgruppenhaltigen Verbindungen im NCO/OH-Verhältnis von x : 1 umsetzt, wobei die Bedingung 1,1 x 7 x 1 0,7 gilt und diese hydroxylgruppenhaltigen Verbindungen aus b) 10 bis 90 Gewichtsprozent Oxyacrylaten und c) entsprechend 90 bis 10 Gewichtsprozent THF-Polymerisaten mit einem Molekulargewicht zwischen 200 und 5 000 bestehen.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die THF-Polymerisate ein Molekulargewicht zwischen 500 und 1 000 aufweisen.
  3. 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als IPDI-Addukt IPDI-Isocyanurat einsetzt.
  4. 4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als IPDT-Addukt das Umsetzungsprodukt von IPDI mit Trimethylolpropan oinsetzt.
  5. 5. überzüge erhalten nach den Ansprüchen 1 bis 4.
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