DE3033887C2 - Wasserdispergierte Harzmasse - Google Patents
Wasserdispergierte HarzmasseInfo
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- C09D167/08—Polyesters modified with higher fatty oils or their acids, or with natural resins or resin acids
Description
45
Die Erfindung betrifft eine wasserdispergierte Harzmasse auf der Basis von
A) 20-80 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der
Masse, Wasser und
B) einem in Wasser dispergierten neutralisierten Harz, welches durch vollständige oder teilweise
Neutralisation der Carboxylgruppen eines Alkydharzes (b) mit eingebauten Polyoxyäthylenglycolresten
und einer Säurezahl von 30 oder weniger hergestellt worden ist.
In neuerer Zeit haben Anstrichfarben und Über- M
zugsmassen auf der Basis von Wasser im Hinblick auf die Ersparnis von Rohstoffen und auf eine niedrige
Umweltverschmutzung Bedeutung erlangt. Insbesondere Anstrichfarben und Überzugsmassen vom Wasserdispersionstyp
haben viele Vorteile, da die verwen- 6s
deten Mengen von organischen Lösungsmitteln, organischem Amin etc. geringer sind als bei Anstrichfarben
und Überzugsmassen vom wasserlöslichen Typ.
Im Hinblick auf die Ersparnis von Rohstoffen und eine niedrige Umweltverschmutzung werden diese
Produkte daher bevorzugt, da die Verflüchtigung des Lösungsmittels schnell ist, das Trocknen des Uberzugsfilms
rasch erfolgt und das Auftragen leicht ist. Weiterhin sind die Eigenschaften des gehärteten
Überzugsfilms hinsichtlich der Wasserbeständigkeit und der Korrosionsbeständigkeit gut. Da in Wasser
dispergierte Harzüberzugsmassen den derzeit weit verwendeten Harzüberzugsmassen auf der Basis eines
organischen Lösungsmittels hinsichtlich der Verdampfungsgeschwindigkeit des Lösungsmittels (das
im erstgenannten Fall Wasser ist) unterlegen sind, sind die Trocknungseigenschaften des Überzugsfilms
aus dem wasserdispergierten Harz nicht ausreichend.
Andererseits haben Acrylemulsionen sehr gute Trocknungseigenschaften des Überzugsfilms, was auf
die Härte des Harzes und die Höhe des Molekulargewichts zurückzuführen ist. Diese Produkte haben jedoch
viele Nachteile, da die Filmbildungseigenschaften schlechter sind, kaum ein Glanz des Überzugsfilms
erhältlich ist, die Wasserbeständigkeit und die Korrosionsbeständigkeit schlechter sind u. dgl.
Andererseits haben wasserdispergierte Alkydharze gute Filmbildungseigenschaften und ihr ausgehärteter
Uberzugsfilm hat eine ausgezeichnete Wasserbeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit, ist aber hinsichtlich
der Trocknungseigenschaften des Überzugsfilms nicht zufriedenstellend.
Um die oben erwähnten Probleme zu überwinden, sind schon die folgenden drei typischen Vorschläge
gemacht worden: (1) Durchführung der Reaktion unter Zugabe einer Diisocyanatverbindung zu einem
wasserdispergierten Alkydharz, wie es beispielsweise in der JA-AS 29 635/73 beschrieben wird, (2) die Polymerisation
eines Vinylmonomeren in Gegenwart eines in Wasser dispergierbaren Alkydharzes und (3)
die Zugabe eines in Wasser löslichen vinylmodifizierten Alkydharzes in eine Acrylemulsion, wie es beispielsweise
in der JA-OS 81344/77 beschrieben wird.
Bei diesen Verfahren werden zwar die Trocknungseigenschaften des Überzugsfilms ausgezeichnet, doch
treten viele Probleme hinsichtlich der Eigenschaften des gehärteten Überzugsfilms auf, da bei dem Verfahren
gemäß (1) der Glanz und die Wasserbeständigkeit schlechter werden, bei dem Verfahren gemäß (2) die
Wasserbeständigkeit ungenügend ist und bei dem Verfahren gemäß (3) der Glanz und die Wasserbeständigkeit
ungenügend sind. Diese Verfahren sind daher nicht dazu geeignet, Allzweck-Anstrichfarben
und Überzugsmassen zur Verfugung zu stellen.
Aus der DE-OS 2825894 sind weiterhin schon dispergierte
Harzmassen auf der Basis von Wasserund neutralisierten, polyoxyäthylenglycolhaltigen Alkydharzen
einer Säurezahl unter 30 bekannt.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die obenerwähnten Probleme zu überwinden
und eine wasserdispergierte Harzmasse mit guten Filmbildungseigenschaften zur Verfugung zu stellen,
die Überzugsfilme mit verbessertem Glanz und verbesserter Wasserbeständigkeit ergeben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer wasserdispergierten Harzmasse der oben beschriebenen
Art dadurch gelöst, daß das Alkydharz (b) durch Umsetzen von
bl) 0-60 Gew.-% eines oder mehrerer Öle oder einer
oder mehrerer Fettsäuren,
b2) 10-60 Gew.-% Tris-(2-hydroxyäthyl)-isocyanurat
und/oder Tris-(hydroxymethyl)-isocyanurat als dreiwertigem Alkohol,
b3) 0-50 Gew.-% eines oder mehrerer mehrwertiger
Alkohole mit 2-6 Hydroxylgruppen im Molekül, mit Ausnahme der Alkohole (b2),
b4) 0-20 Gew.-% einer oder mehrerer einbasischer
Säuren mit 6-18 Kohlenstoffatomen im Molekül, mit Ausnahme der Fettsäuren (bl),
b5) 10-50 Gew.-% einer oder mehrerer mehrbasischer
Säuren mit 4-10 Kohlenstoffatomen im Molekül oder von Säureanhydriden davon und
b6) 2-15 Gew.-% Polyoxyäthylenglycol mit einem
Molekulargewicht von 600-20000
in solchen Mengenverhältnissen, daß das Verhältnis der Anzahl der Hydroxylgruppen zu der Anzahl der
Carboxylgruppen im Bereich von 1,0:1 bis 1,6:1 liegt, hergestellt worden ist.
Tris-(2->hydroxyäthyl)-isocyanurat, das ein cyclischer
dreiwertiger Alkohol ist, kann als mehrwertige Alkoholkomponente in einem wasserlöslichen Alkydharz
verwendet werden, wie es in Chem. and Eng. News, Band 42, Nr. 36, Seite 101 (1964) beschrieben
wird. Ein solches wasserlösliches Alkydharz ist jedoch
herkömmlichen wasserlöslichen Alkydharzen hinsichtlich der Trocknungseigenschaften des Überzugsfilms
und der Wasserbeständigkeit und der Alkalibeständigkeit des gehärteten Überzugsfilms nicht überlegen
und es ist als Harzmasse mit ausgezeichneten Eigenschaften, wie hierin angestrebt, nicht verwendet
worden. Es ist jedoch als überraschend anzusehen, daß die ausgezeichneten Eigenschaften gemäß der
Erfindung erhalten werden, wenn Tris-(2-hydroxyäthyl)-isocyanurat und/oder Tris-(hydroxymethyl)-isocyanurat
als Alkoholkomponente in einem in Wasser dispergierten Alkydharz verwendet werden.
Als Komponente (bl) können trocknende Öle, halbtrocknende Öle, nicht-trocknende Öle und davon
abgeleitete Fettsäuren und synthetische Fettsäuren verwendet werden. Beispiele für die Komponente
(bl) sind Tungöl, Sojaöl, Leinsamenöl, Rizinusöl, entwässertes Rizinusöl, Safloröl, Baumwollsamenöl,
Kokosnußöl, Palmöl u. dgl., von diesen Ölen abgeleitete Fettsäuren, Versatinsäure (tertiäre aliphatische
Monocarbonsäure), etc. Ein oder mehrere Öle und/-
oder Ölfettsäuren und/oder synthetische Fettsäuren können als Komponente (bl) je nach den gewünschten
Filmeigenschaften verwendet werden. Die Komponente (bl) wird in einer Menge von 0-60 Gew.-%
verwendet. Wenn die Komponente (bl) in einer Menge von mehr als 60 Gew.-% eingesetzt wird, dann
werden die Trocknungseigenschaften und die Härte des Überzugsfilms schlecht und für den praktischen
Gebrauch nicht ausreichend.
Die Komponente (b2), Tris-(l-hydroxyäthyl)-isocyanurat
und/oder Tris-(hydroxymethyl)-isocyanurat, wird in einer Menge von 10-60 Gew.-% verwendet.
Bei Mengen von weniger als 10 Gew.-% werden die Trocknungseigenschaften vermindert, während
bei Mengen von mehr als 60 Gew.-% leicht eine Gelierung erfolgen kann und nicht-umgesetztes Material
resultiert. Vorzugsweise wird die Komponente (b2) in einer Menge von 15-40 Gew.-% im Hinblick auf die
Verbesserung dar Trocknungseigenschaften und den Glanz des Überzugsfilms verwendet.
Als Komponente (b3) können Äthylenglycol, Propylenglycol, Diäthylenglycol, Neopentylglycol,
1,4-Butandiol, 1,6-Hexandiol, Cyclohexandimethylol,
Trimethylpentandiol, Glycerin, Dipropylenglycol, Trimethyloläthan, Trimethylolpropan, Pentaerythrit,
Dipentaerythrit u. dgl. in einer Menge von 0-50 Gcw.-% verwendet werden.
Als Komponente (b4) können Carbonsäuren, wie Benzoesäure, Methylbenzoesäure, p-tert.-Betylbenzoesäure,
Isodecancarbonsäure, Cyclohexancarbonsäure, Isooctancarbonsäure etc. und Esterbildungsderivate
davon, z. B. Alkylester dieser Säuren, in Mengen von 0-20 Gew.-% verwendet werden.
Als Komponente (b5) können Isophthalsäure, Phthalsäure, Terephthalsäure, Dimethylterephthalat,
Tetrahydrophthalsäure, 3,6-Endomethylen - J4 -
is tetrahydrophthalsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Adipinsäure, Sebacinsäure, dimere Säuren (Dimere
von Fettsäuren), Trimellitsäure, Hetsäure, 1,12-Dodecandisäure und Säureanhydride davon sowie Esterbildungsderivate
davon, z.B. Mono- oder DialkylesterdieserSäuren,ineinerMengevon
10-50Gew.-% verwendet werden. Diese mehrbasischen Säuren können
je nach den gewünschten erhaltenen Filmeigenschaften ausgewählt werden.
Als Komponente (b6) wird ein Polyäthylenglycol
Als Komponente (b6) wird ein Polyäthylenglycol
2s mit einem Molekulargewicht von 600-20000 verwendet.
Es kann nicht nur eine Art davon, sondern es können auch zwei oder mehrere Arten mit verschiedenen
Molekulargewichten in Kombination verwendet werden. Die Menge der Komponente (b6) beträgt
jo 2-15 Gew. %. Ein Bereich von 4-10 Gew.-% ist im
Hinblick auf den Erhalt von ausgezeichneten Wasserdispergierungs- und Filmeigenschaften mehr zu bevorzugen.
Die obengenannten Komponenten (bl) bis (b6) werden in solchen Mengen verwendet, daß die Gesamtmenge 100 Gew.-% und daß das Verhältnis der Anzahl der Hydroxylgruppen zu der Anzahl der Carboxylgruppen 1,0:1 bis 1,6:1, vorzugsweise 1,0:1 bis 1,4:1 beträgt.
Die obengenannten Komponenten (bl) bis (b6) werden in solchen Mengen verwendet, daß die Gesamtmenge 100 Gew.-% und daß das Verhältnis der Anzahl der Hydroxylgruppen zu der Anzahl der Carboxylgruppen 1,0:1 bis 1,6:1, vorzugsweise 1,0:1 bis 1,4:1 beträgt.
«ι Das Alkydharz kann durch eine herkömmliche
Kondensationsreaktion hergestellt werden. Bei Verwendung eines Öls als Komponente (bl) wird die Reaktion
vorzugsweise wie folgt durchgeführt: In einer ersten Stufe werden die Komponente (bl), die gesam-
« ten Komponenten (b2) und (b3) oder ein Teil derselben
und die Komponente (b4) auf 170-270° C unter Stickstoff unter Rühren erhitzt, um einen Esteraustausch
oder eine Veresterung unter Dehydratisierung durchzuführen, und sodann abgekühlt, wenn die Säurezahl
einen geeigneten Wert erreicht hat. In einer zweiten Stufe werden der Rest der Komponenten (b2)
und (b3), die Komponente (b5) und die Komponente (b6) zu der Reaktionslösung zugegeben, es wird auf
170-270° C unter Stickstoff und unter Rühren erhitzt, um die Kondensation durchzuführen, und es wird abgekühlt,
wenn eine geeignete Säurezahl und Viskosität erreicht worden ist. Bei Verwendung einer Fettsäure
als Komponente (bl) oder wenn keine Komponente (bl) eingesetzt wird, dann können die Komponenten
(bl) bis (b6) zu einem Zeitpunkt vermischt und bei 170-270° C unter Stickstoff und unter Rühren
umgesetzt werden.
Die Säurezahl des resultierenden Alkydharzes ist vorzugsweise 30 oder weniger, um eine gute Wasser-
(,5 beständigkeit und Alkalibeständigkeit des Überzugsfilms aufrechtzuerhalten.
Es wird bevorzugt, 50 Gewichtsteile oder weniger wasserlösliches Lösungsmittel auf 100 Gewichtsteile
des obengenannten Alkydharzes vor der Neutralisation
und Dispergierung des Alkydharzes in Wasser zuzusetzen, um die Wasserdispergierbarkeit des Alkydharzes
zu verbessern. Wenn die Menge des wasserlöslichen Lösungsmittels mehr als 50 Gewichtsteile beträgt,
dann wird die Viskosität der in Wasser dispergierten Lösung in unerwünschter Weise zu hoch. Als
wasserlösliche Lösungsmittel köncen solche mit einer
Löslichkeit in Wasser von 5 Gew.-% oder mehr bei 20° C verwendet werden. Im Falle von bei gewöhnlicher
Temperatur trocknender wasserdispeigierter
Harzmassen werden diejenigen mit einem Siedepunkt von 20Cf C oder mehr bevorzugt. Beispiele für wasserlösliche
Lösungsmittel sind Alkohole, wie Methanol, Äthanol, Isopropanol, n-Propanol, 3-Methyl-3-methoxybutanol,
n-Butanol, Isobutanol, sek.-Butanol, tert.-Butanol etc., Äthylenglycolmonoalkyläther,
wie Äthylenglycolmonomethyläther, Äthylenglycolmonoäthyläther, Äthylenglycolmonopropyläther,
Äthylenglycolmonobutyläther etc., Diäthylenglycolmonoalkyläther,
wie Diäthylenglycolmonomethyläther, Diäthylengiycolmonoäthyläther, Diäthylenglycolmonopropyläther,
Diäthylenglycolmonobutyläther etc., Propyleaglycolmonoalkyläther, wie
Propylenglycolmonomethyläther, Propylenglycolmonoäthyläther etc., Dipropylenglycolmonoalkyläther,
wie Dipropylenglycolmanomethyläther, Dipropylenglycolmonoäthyläther etc., Ketone, wie Aceton, Methyläthylketon
etc., Äther, wie Tetrahydrofuran etc.,
Ester, wie Methylacetat, Äthylacetat, Äthylenglycolacetat, Äthylenglycoldiacetat, Äthylenglycolmonomethylätheracetat,
Äthylenglycolmonoäthylätheracetat, Diäthylenglycolmonomethylätheracetüt, Diäthylenglycolmonoäthylätheracetat,
Diäthylenglycolmonopropylätheracetat, Diäthylenglycolmonobutylätheracetat
etc. Unter diesen werden Methanol, Äthanol, Propanol, Äthylenglycolmonomethyläther,
Äthylenglycolmonoäthyläther, Äthylenglycolmonopropyläther, Äthylenglycolmonobutyläther, Diäthylenglycolmonomethyläther,
Diäthylengiycolmonoäthyläther, Diäthylenglycolmonopropyläther, Diäthylenglycolmonobutyläther
bevorzugt.
Die gesamten Carboxylgruppen im obengenannten Alkydharz oder ein Teil derselben werden neutralisiert.
Es wird bevorzugt, die Carboxylgruppen so zu neutralisieren, daß der pH-Wert 6 oder mehr wird.
Als Neutralisationsmittel können Amine, wie Ammoniak, Triäthylamin, Dimethylaminoäthanol, Morpholin,
N-Methylmorpholin, 2-Amino-2-methylpropanol etc., Hydroxide von Alkalimetallen, wie Natriumhydroxid,
Kaliumhydroxid etc., Carbonate von Alkalimetallen, wie Natriumcarbonat etc., Bicarbonate von
Alkalimetallen, wie Natriumbicarbonat etc., Ammoniumcarbonat etc. verwendet werden.
Die gewünschte wasserdispergierte Harzmasse kann leicht hergestellt werden, indem das so erhaltene
neutralisierte Harz mit Wasser unter Rühren vermischt wird, wobei die Menge von Wasser 20-80
Gew.-%, vorzugsweise 40-60 Gew.-%, bezogen auf
das Gewicht der Masse, beträgt.
Die erfindungsgemäße wasserdispergierte Harzmasse kann so, wie sie ist, verwendet werden. Gewünschtenfalls
kann sie ein oder mehrere Pigmente, Weichmacher, Lösungsmittel, Färbemittel und ähnlicher
Additive oder ein oder mehrere wasserlösliche oder in WAsser dispergierbare Harze, wie modifizierte
Aminohatee, erhalten durch Umsetzung von Melamin, Harnstoff, Benzoguanamin u. dgl. mit Formaldehyd
und Veretherung des Reaktionsprodukts mit einem einwertigen Alkohol, wie Methanol, Äthanol,
Butanol od. dgl. (wobei das modifizierte Aminoharz in einer Menge von etwa 10-30 Gew.-%, bezogen auf
das Gewicht des Alkydharzes, verwendet wird), Epoxyharze, Alkydharze, Polyesterharze, Acrylharze
u. dgl. entweder allein oder als Gemisch enthalten. So kann beispielsweise durch Kombination mit einem
modifizierten Aminoharz und einem Epoxyharz
ίο eine Brennanstrichfarbe erhalten werden. Insbesondere
im Falle der Verwendung eines trocknenden Öles oder ihrer Fettsäure als Komponente (bl) in der
wasserdispergierten Harzmasse können, wenn ein Metallsalz einer aliphatischen Carbonsäure, z. B. ein
is Co-, Mn-, Pb-, Zn- oder ähnliches Salz von Naphthenat
oder Octoat, als Metalltrocknungsmittel in einer Menge von etwa 0,001-0,5 Gew.-%, bezogen auf das
<5ewicht des Alkydharzes, verwendet wird, ausgezeichnete Eigenschaften als bei gewöhnlicher Temperatur
trocknende Anstrichsfarbe erhalten werden. Durch Zugabe von einem oder mehreren Pigmenten,
Oberflächenbehandlungsmitteln, organischen Lösungsmitteln u. dgl., die herkömmlicherweise für
wasserdispergierte Harzmassen verwendet werden,
können Überzugsmassen oder Anstrichmassen erhalten werden. Solche Überzugsmassen können nach
herkömmlichen Methoden, beispielsweise durch Tauchbeschichten, Bürsten, Sprühbeschichten, Walzbeschichten
od. dgl., auf Substrate, wie Oberflächen
μ von Holz, Papier, Fasern, Kunststoffen, Keramiken,
Eisen, Nicht-Eisen-Metallen od. dgl., aufgebracht werden.
Die Erfindung wird in den Beispielen erläutert. Darin sind alle Prozentmengen auf das Gewicht bezogen,
wenn nichts anderes angegeben ist.
In einen 1-1-Glaskolben, der mit einem Rührer, einem
Thermometer, einer Rückflußentwässerungsvorrichtung und einem Inertgaseinführungsrohr versehen
war, wurden 180 g Leinsamenölfettsäure, 264 g
Tris-(2-hydroxyäthyl)-isocyanurat, 6 g Neopentylglycol, 72 g Phthalsäure, 80,4 g Isophthalsäure und 36 g
Polyäthylenglycol (Molekulargewicht 5000) eingegeben und die Kondensation wurde 1 h lang bei 185° C
und 3 weitere h bei 230° C durchgeführt, bis eine Säurezahl von 15 erhalten wurde.
Zu 100 g des so erhaltenen Harzes wurden 15 g Diäthylengiycolmonoäthyläther,
10 g 3-Methyl-3-methoxybutanol und 1,6 g Triäthylamin zugesetzt. 124 g
Wasser wurden bei 60-70° C zugefügt, wodurch eine wasserdispergierte Harzmasse mit einem Erhitzungsrückstand von 40% und einer Viskosität von 100
Poises (25° C) erhalten wurde.
In die gleiche Vorrichtung wie im Beispiel 1 wurden 198 g Sojaölfettsäure, 180 g Tris-(2-hydroxyäthyl)-isocyanurat,
51,6 gTrimethyloläthan, 9 gNeopentylglycol,
179,4 g Isophthalsäure und 30 g Polyäthylenglycol (Molekulargewicht 10000) eingegeben und die
Kondensation wurde bei 185° CIh und bei 230° C weitere 3 h durchgeführt, bis eine Säurezahl von 14
erhalten wurde.
Zu 100 g des so erhaltenen Harzes wurden 25 g 3-Methyl-3-methoxybutanol und 1,5 g Triäthylamin
zugefügt und hierauf wurden 124 g Wasser bei 50-60° C zugefügt, wodurch eine wasserdispergierte
Harzmasse mit einem Erhitzungsrückstand von 40% und einer Viskosität von 60 Poises (25° C) erhalten
wurde.
In die gleiche Vorrichtung wie im Beispiel 1 wurden 186 g entwässertes Rizinusöl und 78 g Trimethyloläthan
eingegeben und das Gemisch wurde 1 h auf 220° C erhitzt und abgekühlt. Danach wurden 90 g
Tris-(2-hydroxyäthyl)-isocyanurat, 54 g Cyclohexandimethylol, 213 g Isophthalsäure und 42 g Polyäthylenglycol
(Molekulargewicht 2000) in den Kolben eingegeben und die Kondensation wurde bei 230° C 3 h
lang weitergeführt, bis eine Säurezahl von 13 erhalten wurde.
Zu 100 g des so erhaltenen Harzes wurden 10 g Butylcellosolve und 15 g 3-Methyl-3-methoxybutanol
zugesetzt. Danach wurden 1,4 g Triäthylamin und 124 g Wasser bei 50-60° C zugesetzt, wodurch eine
wasserdispergierte Harzmasse mit einem Erhitzungsrückstand von 40% und einer Viskosität von 120
Poises (25° C) erhalten wurde.
Vergleichsbeispiel 1 (Verwendung eines Alkydharzes außerhalb der Erfindung)
In die gleiche Vorrichtung wie im Beispiel 1 wurden 210 g Sojaöl und 105 g Trimethyloläthan eingegeben
und das Gemisch wurde 1 h auf 220° C erhitzt und abgekühlt. Danach wurden 51,6 g Pentaerythrit, 224,4 g
Phthalsäure und 36 g Polyäthylenglycol (Molekulargewicht 3000) in den Kolben gegeben und die Kondensation
wurde bei 220° C 3,5 h lang durchgeführt, bis eine Säurezahl von 15 erhalten wurde.
Zu 100 g des so erhaltenen Harzes wurden 20 g Butylcellosolve und 1,6 g Triäthylamin zugesetzt. Danach
wurden 129 g Wasser bei 50-60° C zugefügt, wodurch eine wasserdispergierte Harzmasse mit einem
Erhitzungsrückstand von 40% und einer Viskosität von 70 Poises (25° C) erhalten wurde.
Vergleichsbeispiel 2 (Verwendung eines isocyanatmodifizierten Alkydharzes)
Zu 250 g der im Vergleichsbeispiel 1 erhaltenen wasserdispergierten Harzmasse wurden 6 g Tolylendüsocyanat
zugefügt und das Gemisch wurde bei Raumtemperatur umgesetzt, wodurch eine wasserdispergierte
Harzmasse mit einem Erhitzungsrückstand von 41,3% und einer Viskosität von 10 Poises (25° C)
erhalten wurde.
Vergleichsbeispiel 3 (Verwendung eines vinylmodifizierten Alkydharzes)
A. Herstellung des Alkydharzes:
In die gleiche Vorrichtung wie im Beispiel 1 wurden 355,8 g entwässerte Rizinusölfettsäure, 127,2 g Tri
methyloläthan, 62,4 g Phthalsäure und 68 g Polyäthylenglycol (Molekulargewicht 3000) eingegeben und
die Kondensationsreaktion wurde bei 180-220° C
durchgeführt, bis die Säurezahl 8 wurde. Weiterhin wurden 21 g Maleinsäure in den Kolben gegeben und
die Reaktion wurde bei 120° CIh durchgeführt. Hierauf wurden 300 g Isopropylcellosolve zugefügt,
wodurch eine Lösung mit einem Erhitzungsrückstand von 65,6% und einer Säurezahl von 15 erhalten wurde.
B. Herstellung einer wasserdispergierten vinylmodifizierten Alkydharzmasse:
wendet, wurden 252 g des oben unter A. erhaltenen Zwischenprodukts und 40 g Isopropylcellosolve eingegeben
und das Gemisch wurde bei 120° Cgehalten. Hierzu wurde ein Gemisch aus 97,5 g Styrol, 30 g
Methylmethacrylat, 6 g /3-Hydroxyäthylmethacrylat,
1,5 g Methacrylsäure und 1,2 g tert.-Butylperbenzoat gleichförmig und tropfenweise im Verlauf von 2 h zugegeben
und die Temperatur wurde bei 120° C weitere 2 h lang gehalten. Zu 150 g des so erhaltenen
in Harzes wurden 2,2 g Triäthylamin zugefügt und
hierzu wurden 98 g Wasser bei 50-60° g gegeben, wodurch eine vinylmodifizierte Alkydharzmasse auf
Wasserbasis mit einem Erhitzungsrückstand von 40% und einer Viskosität von 20 Poises (25° C) erhalten
is wurde.
Vergleichsbeispiel 4 (Verwendung eines Gemisches aus einem Alkydharz und einem Acrylharz)
A. Herstellung des Alkydharzes:
μ In die gleiche Vorrichtung wie im Beispiel 1 wurden
150 g Sojaölfettsäure, 50 g entwässerte Rizinusölfettsäure, 200 g Epikote 1001 (ein Epoxyharz, hergestellt
von Shell Chem. Corp.) und 5 g Fumarsäure eingegeben und es wurde bei 200° C umgesetzt, bis eine Säurezahl
von 20 erhalten wurde. Nach dem Abkühlen wurden 280 g Butylcellosolve in den Kolben eingegeben
und die Temperatur wurde bei 100° C gehalten. Hierzu wurde ein Gemisch aus 80 g Äthylmethacrylat,
92 g Vinyltoluol, 28 g Methacrylsäure und 8 g
μ Benzoylperoxid tropfenweise und gleichförmig im
Verlauf von 4 h zugesetzt und die Temperatur wurde weitere 4 h bei diesem Wert gehalten. Zu dem so erhaltenen
Harz wurden 52 g Triäthylamin und 276 g Wasser zugesetzt, wodurch ein wasserlösliches Harz
erhalten wurde.
B. Herstellung des Acrylharzes:
In einen 300-ml-Kolben wurden 90 g Wasser und
2 g Natriumsalz von Laurylsulfat eingegeben und das Gemisch wurde bei 70° C gehalten. Ein Gemisch aus
«ι 50 g Styrol, 47 g Äthylacrylat und 3 g Acrylsäure und
ein Gemisch aus 0,2 g Ammoniumpersulfat und 10 g Wasser wurden getrennt voneinander tropfenweise in
den Kolben in Gegenwart eines Inertgases gleichförmig im Verlauf von 2 h eingegeben, wobei die Temperatur
bei diesem Wert weitere 2 h lang gehalten wurde. Danach wurden 3 g 25%ige wäßrige Ammoniaklösung
zugesetzt, wodurch eine Acrylemulsion erhalten wurde.
C. Herstellung des wasserdispergierten Harzgemiso sches:
Zu 100 g der unter B. erhaltenen Acrylemulsion wurden 38 g Wasser und 62 g unter A. erhaltenes wasserlösliches
Harz allmählich unter Rühren zugesetzt, wodurch ein wasserdispergiertes Harzgemisch mit einem
Erhitzungsrückstand von 40% und einer Viskosität von 11 Poise (25° C) erhalten wurde.
Vergleichsbeispiel 5
(Herstellung einer wäßrigen Alkydharzlösung unter
(Herstellung einer wäßrigen Alkydharzlösung unter
Verwendung von
Tris-(2-hydroxyäthyl)-isocyanurat)
In die gleiche Vorrichtung wie im Beispiel 1 wurden 198 g Sojaölfettsäure, 180 g Tris-(2-hydroxyäthyl)-isocyanurat, 35,4 g Trimethyloläthan, 25,8 g Cyclohexandimethylöl und 171,6 g Isophthalsäure eingegeben und das Gemisch wurde bei 185° CIh lang und
bei 230° C 2 h lang umgesetzt, bis eine Säurezahl von erhalten wurde. Nach dem Abkühlen wurden 36 g
230243/586
ίο
Trimellitsäure in den Kolben eingegeben und die Temperatur wurde bei 180° C gehalten, um die Reaktion
durchzuführen, bis eine Säurezahl von 50 erhalten wurde. Hierzu wurden 400 g Butylcellosolve, 54 g
Triäthylamin und 446 g Wasser zugesetzt, wodurch eine wäßrige Alkydharzlösung mit einem Erhitzungsrückstand von 40% erhalten wurde.
Herstellung von Anstrichfarben bzw. Anstrichmassen
Die in den Beispielen 1 bis 3 und den Vergleichsbeispielen 1 bis 5 erhaltenen Lacke wurden mit den
folgenden Bestandteilen vermischt, um Anstrichfarben zu ergeben:
Titanweiß (Rutiltyp)
Butylcellosolve
Butylcellosolve
Wasserdispergierte Marzmasse
oder wäßrige Harzlösung
5% Kobaltnaphthenat
Wasser
oder wäßrige Harzlösung
5% Kobaltnaphthenat
Wasser
50%
5%
125%
0,5%
geeignete Menge
geeignete Menge
Tabelle | Beispiel Nr. | I | 1 | Beispiel 2 |
3 | 33 |
Filmdicke (μπι) | 32 | 32 | 30 | |||
Fingerberührungs-Trock- | 27 | |||||
nungstest (min) | 25 | 160 | ||||
Härtungstrocknung (min) | 90 | 110 | SS | |||
Glanz (60°) (%) | 85 | 88 | HB | |||
Bleistifthärte | F | HB | ||||
nach lOminütigem Ein | ||||||
tauchen in wäßrige 5%ige | gut | |||||
Na3PO4-LoSUHg von 95° C | gut | gut | ||||
Wasserbeständigkeit: Ein | ||||||
tauchen in entionisiertes | ||||||
Wasser bei 22° C | gut | |||||
3 Tage | gut | gut | gut | |||
7 Tage | gut | gut | ||||
Korrosionsbeständigkeit: | ||||||
Salzspray über 120h | gut | |||||
Aussehen | gut | gut | ||||
Abschälen mit Band | S | |||||
(Breite, mm) | 8 | 6 | ||||
(Fortsetzung Tabelle 1)
Beispiel Nr.
Beispiel Nr.
2 3
Schnell-Bewitterungstest:
(Sonnenschein-Weatherome-
ter)
"/-■) 100 h
200 h
300 h
200 h
300 h
Glanzretention (ve
Nach den obigen Ansätzen erhaltene Gemische wurden in einer Sandmühle behandelt, um die Pigmente
zu dispergieren.
Jede Anstrichfarbe wurde mit Wasser so verdünnt, daß die Viskosität im Ford-Becher Nr. 4 30 bis 35 s betrug.
(Der Ford-Becher ist ein Viskosimeter, das zum Test von Anstrichfarben, Lacken u. dgl. verwendet
wird. Nr. 4 bedeutet, daß der Durchmesser des kleinen Loches am Boden des Bechers 0,4 cm beträgt).
Test des Überzugsfilms
Bedingungen für die Herstellung der Probeplatten:
Substrat: Stahlplatte mit einer Dicke von 0,5 mm, die mit einem Eisenphosphatgemisch bonderisiert
war.
Beschichtungsmethode: Luftspray (Durchmesser der Düse 1,5 mm), Luftdruck 4 kg/cm2.
Trocknung: Bei 22-24° C 3 Tage lang (mit Ausnahme des Trocknungstests).
Die Testergebnisse sind in Tabelle I zusammengestellt.
85 82 70
85 81 69
Vergleichsbeispiel 3 4
32
40
40
480
90
2B
90
2B
gut
30
40
40
120
50
2B
50
2B
gut
gut gut
25
100
100
2B
gut
gut
schlechter
gut etwas schlechter
schlechter
schlechter
gut gut etwas
schlechter
12
81
72
60
12
81
72
60
83
79
67
79
67
85
82
70
82
70
32
25
90
60
HB
teilweise aufgelöst
etwas schlechter schlechter
gut
12 75 65 50
30
90 540
90
vollständig aufgelöst schlechter
schlechter schlechter
24 80 75 60
Fußnoten:
1) Fingerberührungs-Trocknungstest: Es wird die Zeitspanne gemessen, die erforderlich ist, daß
der Überzug nicht an dem Finger haftet.
2) Das Härtungstrocknen wird dadurch ermittelt, daß der Beschichtungsfilm mit einem Finger gepreßt
wird und die Zeit ermittelt wird, nach der kein Fingerabdruck erfolgt.
3) Das Abschälen mit dem Band wird wie folgt durchgeführt: Einige Schnitte werden mit einem
Messer auf dem Überzugsfilm vor dem Test angebracht. Nach Aussetzen an den Salzpraytest wird
die Oberfläche der Probe mit einem Cellophanklebband in Richtung der Schnitte kontaktiert.
Danach wird das Cellophanklebband abgeschält. Die Breite des abgeschälten Überzugsfilms wird
so gemessen.
Aus Tabelle I wird ersichtlich, daß die erfindungsgemäßen wasserdispergierten Alkydharze herkömmlichen
wasserdispergierten Alkydharzen (Vergleichsbeispiel 1) hinsichtlich der Tröcknungseigenschaiten
(Härtungstrocknungseigenschaften) überlegen sind. Aus den Vergleichsbeispielen 2, 3 und 4 wird ersichtlich,
daß das isocyanatmodifizierte Alkydharz (Vergleichsbeispiel 2), das vinylmodifizierte Alkydharz
(Vergleichsbeispiel 3) und ein Gemisch aus einem Acryletnulsions- und wasserlöslichem Alkydharz
(Vergleichsbeispiel 4) zwar gute Trocknungseigenschaften haben, jedoch entweder hinsichtlich des
Glanzes, der Wasserbeständigkeit oder der Alkalibeständigkeit schlechter sind. Selbst wenn ein cyclischer
es dreiwertiger Alkohol bei der Herstellung der wäßrigen
Alkydharzlösung verwendet wird (Vergleichsbeispiel 5), sind die Tröckmmgseigenschaften, die
Wasserbeständigkeit und die Alkalibeständigkeit
11 12
ziemlich schlecht. Dagegen haben die aus den erfin- gierte Harzmassen zur Verfügung gestellt, die ausge-
dungsgemäßen wasserdispergierten Alkydharzmas- zeichnete Trocknungseigenschaften der Überzugs-
sen erhaltenen Filme ausgezeichnete Filmeigenschaf- filme und einen ausgezeichneten Glanz sowie eine
ten, wie aus Tabelle I ersichtlich wird. ausgezeichnete Wasserbeständigkeit und ähnlich gute
Durch die Erfindung werden daher wasserdisper- s Filmeigenschaften haben.
Claims (2)
1. Wasserdispergierte Harzmasse auf der Basis
von
A) 20-80 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der
Masse, Wasser und
B) einem in Wasser dispergierten neutralisierten Harz, welches durch vollständige oder teilweise
Neutralisation der Carboxylgruppen eines Alkydharzes (b) mit eingebauten PoIyoxyäthylenglycolresten
und einer Säurezahl von 30 oder weniger hergestellt worden ist,
dadurch gekennzeichnet, daß das Alkydharz is (b) durch Umsetzen von
bl) 0-60 Gew.-% eines oder mehrerer Öle oder
einer oder mehrerer Fettsäuren,
b2) 10-60 Gew.-% Tris-(2-hydroxyäthyl)-isocyanurat
und/oder Tris-(hydroxymethyl)-iso- x
cyanurat als dreiwertigem Alkohol,
b3) 0-50 Gew.-% eines oder mehrerer mehrwertiger
Alkohole mit 2-6 Hydroxylgruppen im Molekül, mit Ausnahme der Alkohole (b2),
M) 0-20 Gew.-% einer oder mehrerer einbasi- M
schar Säuren mit 6-18 Kohlenstoffatomen im Molekül, mit Ausnahme der Fettsäuren (bl),
b5) 10-50 Gew.-% einer oder mehrerer mehrbasischer
Säuren mit 4-10 Kohlenstoffatomen im Molekül oder von Säureanhydriden davon M
und
b6) 2-15 Gew.-% Polyoxyäthylenglycol mit einem Molekulargewicht von 600-20000
in solchen Mengenverhältnissen, daß das Verhältnis der Anzahl der Hydroxylgruppen zu der Anzahl
der Carboxylgruppen im Bereich von 1,0:1 bis 1,6:1 Hegt, hergestellt worden ist.
2. Harzmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiterhin
(C) bis zu 50 Gewichtsteile eines wasserlöslichen Lösungsmittels pro 100 Gewichtsteile des Alkydharzes
(b) enthält.
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-
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