THERMOSETTING COATING COMPOSITION AND ITS USE

Abstract: 1. A heat-setting coating agent comprising a solution of a hydroxyl-functional binding agent and a polyisocyanate in an organic solvent which dissolves those two components, and a finely divided polyamide suspended in the solution, and optionally usual pigments, pigment colouring substances, fillers and other additive substances, characterised in that the polyamide has a grain size of a maximum of 100 mu m and a bulk density of from 0.20 to 0.60 and the amount thereof is from 5 to 40% by weight of the coating agent and the polyisocyanate is present in blocked form.

Description: Hitzehärtbares Beschichtungsmittel und dessen Verwendung Zum Beschichten beispielsweise von MetallgegenStänden sind flüssige hitzehärtbare Beschichtungsmittel bekannt, die aus einer Lösung eines hydroxylfunktionellen Bindemittels, wie eines Polyesters mit Hydroxylgruppen, und eines geblockten Polyisocyanates in einem organischen Lösungsmittel bestehen. Gehärtete Beschichtungen aus solchen Beschichtungsmitteln besitzen relativ gute Lichtbeständigkeit und Wetterbeständig keit, doch haben sie mässige mechanische Verformbarkeitsei- genschaften und relativ schlechte Abriebfestigkeit. Dies ist besonders gravierend, wenn die Beschichtungsmittel zum Beschichten von Metallblechen verwendet werden sollen, die anschliessend an die Beschichtung verformt werden. Es ist weiterhin bekannt, metallische Gegenstände mit Polyamiden in Pulverform mit Hilfe des Wirbelsinterverfahrens zu beschichten. Solche Beschichtungen haben gute Eigenschaften, doch ist die Anwendung des Wirbelsinterverfahrens nur in bestimmten Fällen durchführbar und ausserdem sehr umständlich und aufwendig, und die Beschichtung mit Polyamiden aus flüssigen Systemen ist bislang unbekannt. Ausserdem haben solche Polyamidüberzüge die Eigenschaft, lösungsmittelanquellbar zu sein. Die Folge daraus ist Haftverlust auf metallischen Untergründen trotz Einsatzes geeigneter Haftvermittler. Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe bestand nun darin, neue hitzehärtbare Beschichtungsmittel zu bekommen; die aus einem flüssigen System aufbringbar sind und nach der Hitzehärtung eine wetterbeständige und lichtbeständige Beschichtung mit guter mechanischer Verformbarkeit und guter Chemikalienfestigkeit ergeben. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss mit einem hitzehärtbaren Beschichtungsmittel gelöst, das aus einer Lösung eines hydroxylfunktionellen Bindemittels und eines geflockten Polyisocyanates in einem diese beiden Bestandteile lösenden organischen Lösungsmittel besteht und dadurch gekennzeichnet ist, dass es zusätzlich ein in der Lösung suspendiertes feinteiliges Polyamid enthält. Diese erfindungsgemässen Beschichtungsmittel können nach den verschiedensten bekannten grosstechnischen Aufbringungsverfahren für flüssige Systeme aufgetragen werden, wie mit Walzlackierverfahren, Bandlackierverfahren (Coil-Coating), im Spritzverfahren, Rakelverfahren oder Giessverfahren. Be sondere Vorteile hat dieses Verfahren zur Beschichtung von Metallteilen, wie Metallblechen, die zu Gegenständen verarbeitet werden, welche langzeitig der Witterung und W-Be- strahlung ausgesetzt sind. Die aus den erfindungsgemässen Beschichtungsmitteln durch Hitzehärtung erhaltenen Beschichtungen unterscheiden sich in ihren Eigenschaften sowohl von bekannten Reaktionsprodukten hydroxylfunktioneller Bindemittel mit Polyisocyanaten als auch von bekannten Polyamidbeschichtungen. So haben die erfindungsgemäss erhaltenen Beschichtungen beispielsweise im Gegensatz zu polyisocyanatmodifizierten Polyestern hervorragende mechanische Verformbarkeit und im Gegensatz zu Po- lyamidbeschichtungen gute Lösungsmittelbeständigkeit, etwa gegenüber Methyläthylketon. Die Ursache hierfür ist darin zu sehen, dass das Polyamid mit den Isocyanatgruppen reagiert und chemisch gesehen ein neues Beschichtungssystem ergibt. Es ist überraschend, dass' man erfindungsgemäss mit einer Polyamidsuspension arbeiten kann, da man bisher der Auffassung war, dass bei Verwendung unlöslicher Polymere das Wirbelsinterverfahren oder ein Auftrag mittels elektrostatischer Pulverbeschichtung angewendet werden müssten. In den erfindungsgemässen Beschichtungsmitteln können als Polyamide alle bekannten, in diese Verbindungsklasse fallenden Polymere, und zwar Homo- und Copolyamide, einzeln oder im Gemisch miteinander, verwendet werden. Bevorzugt sind Polyamide mit 1O-bis 1-3 C-Atomen-e Carbonamidgruppet wie Polyamid 10, Poly-1 1 -undecanoamid, Polym dodecanoamid (Polyamid 12) und Polyamid 13. Die Copolyamide sind Polyamide, die aus unterschiedlichen Einheiten aufgebaut sind. Bei ihnen errechnet sich die C-Atomzahl als Summe aller C-Atome im Molekül, geteilt durch die Zahl der Carboamidgruppen im Molekül. Die Verwendung von Poly-12-dcdecanoamid ist besonders günstig. Es ist zweckmässig, das Polyamid in feinteiliger Form einzusetzen, und zwar vorzugsweise mit einer Korngrösse von maximal 100 m, besonders von maximal 60 am, ganz besonders von maximal 40 ssm (nach DIN 53 734) und mit einer Schüttdichte von 0,10 bis 0,70, besonders von 0,20 bis 0,60, ganz besonders von 0,30 bis 0,50 (nach DIN 53 468). Die Polyamide sind in den lösungsmittelhaltigen Beschichtungsmitteln nach der Erfindung gewöhnlich in einer Menge von 5 bis 40, vorzugsweise in einer Menge von 10 bis 30 Gewichts-% enthalten. Als weitere Komponente enthalten die Beschichtungsmittel ein hydroxylfunktionelles Bindemittel, das in der Lage ist, mit Isocyanatgruppen des Polyisocyanates zu reagieren. Solche hydroxylfunktionellen Bindemittel können beispielsweise Polyester, Polyole, Polyäther, Polyurethane, Polyacrylate, Polyglycole,- Polyvinylverbindungen, Melaminharze, Epoxyharze, Harnstoffharze oder andere Polymere mit Hydroxylgruppen sein, wie auch Verbindungenmitaktiven Wasserstoffatomen, die sowohl an Heteroatome, als auch an Kohlenstoff gebunden sein können, wie z.B. Polyaminoamide, Amine usw. Bevorzugt ist das hydroxylfunktionelle Bindemittel ein hydroxylgruppenhaltiger Polyester bzw. ein Oxyester. Die weitere Komponente der Beschichtungsmittel besteht aus wenigstens einem geblockten Polyisocyanat, das aliphatischer, cycloaliphatischer oder aromatischer Natur sein kann. Cycloaliphatische Polyisocyanate werden als bevorzugt für die Erfindung angesehen. Wenn hier von Polyisocyanaten die Rede ist, sb handelt es sich in erster Linie um Diisocyanate, obwohl das Polyisocyamatmolekül auch mehr als zwei Isocyanatgruppen enthalten kann, wie beispielsweise in Triisocyanaten oder Tetraisocyanaten. Die geblockten Polyisocyanate sind handelsübliche Verbindungen, die zur Flockung der Isocyanatgruppen beispielsweise mit einem Alkohol, mit Caprolactam, mit einem Phenol oder mit einem Glycol umgesetzt sein können. Ein besonders für die Erfindung vorteilhaftes geblocktes Polyisocyanat ist ein caprolactamblockiertes Addukt" des Isophoron diisocyanates. Die erfindungsgemässen Beschichtungsmittel enthalten von hydroxylfunktionellem Bindemittel und geblockem Polyisocyanat zusammen gewöhnlich 10 bis 60, vorzugsweise 20 bis 40 Gewichts-%, wobei das Ver.hältnis von hydroxylfunktionellem Bindemittel zu geblocktem Polyisocyanat im Bereich von 0,5 bis 5 : 1, vorzugsweise von 1 bis 3 : 1. liegt. Das in den Beschichtungsmitteln verwendete organische Lösungsmittel kann aus wenigstens einem aromatischen Kohlenwasserstoff, Ester, Äther, Keton, Alkohol, aliphatischem Kohlenwasserstoff, Ätheralkohol oder einer anderen flüssi- gen organischen Verbindung bestehen, vorausgesetzt dass diese das hydroxylfunktionelle Bindemittel und das geblockte Polyisocyanat löst. Das Polyamid wird von dem Losungsmittel nicht in Lösung gebracht, so dass das Beschichtungsmittel insgesamt eine Suspension ist. Besonders bevorzugte Lösungsmittel. für die Erfindung sind hochsiedende Aromaten, Ester und Glycole. Ausser den oben diskutierten Komponenten können die erfin dungsgemässen Beschichtungsmittel übliche Pigmente, Pigmentfarbstoffe, Füllstoffe und andere übliche Zusatzstoffe enthalten. Für farbigen Einstellungen zusetzbare Pigmente komman beispielsweise Titandioxid (Rutil) oder anorganische Buntpigmente, wie Chrom, Nickel-, Kobalt und Eisenoxidpigmente, metollisierende Pigmente, wie Aluminiumbronze, sowie hitzefeste und licht- und wetterstabile Pigmentfarbstoffe in Betracht. Die Beschichtungsmittel nach der Erfindung können aber auch in unpigmentierter und ungefärter Form hergestellt werden, um durchsichtige ueberzüge zu bekommen. Die Herstellung der Bindemittel nach der Erfindung erfolgt gewöhnlich so, dass zunächst das geblockte Polyisocyanat und das hydroxylfunktionelle Bindemittel in dem Lösungsmittel gelöst werden und darauf das Polyamid in feinteiliger Form zu der Lösung zugesetzt wird. Sofern dem Beschichtungsmittel noch weitere unlösliche Bestandteile, wie Pigmente, Füllstoffe und dergleicnen, zugesetzt werden können diese entweder der Lösung zugegeben werden oder erforderlichenfalls mit den in der Lackindustrie üblichen Mahlaggregaten dispergiert werden. Die erfindungsgemässen Beschichtungsmittel können sowohl als Einschichtsystem oder über Grundierungen im Walzverfahren, Bandbeschichtungsverfahren, Spritz-, Rakel- oder GieSver- fahren aufgetragen werden. Besonders eignen sich hierfür metallische Untergründe, wie Metallbleche. Zweckmässig wird das Beschichtungsmittel über einer üblichen Grundierung, etwa auf Polyesterbasis oder auf der Basis gesättigter Polyester-Melaminharz-Kombinationen oder auf Epoxidharzgrundierungen aufgetragen. Die Aushärtung und Sinterung erfolgt bei einer Temperatur von gewöhnlich 200 bis 2600 C, wobei die Einbrennzeit z.B. bei der Bandbeschichtung 25 bis 50 Sek., beim Spritzverfahren'je nach der Stärke des Trägermaterials bis zu 15 Minuten beträgt. Die erzielbaren Trockenfilmdicken des Beschichtungsmittels können beispielsweise zwischen 20 und 250 ssm liegen. Die erzielten technologischen und physikalischen Eigenschaften der ausgehärteten Beschichtungen entsprechen in jeder Hinsicht den maximalen Forderungen, die an eine wefiterbe- ständige, aber auch hochverformungs ähige Aussenbeschichtung gestellt werden. Die Haftfestigkeit der Beschichtungen auf den angeführten Grundierungen (Polyester-yelaminharz-Kombi- nation oder Epoxidharz) ist hervorragend. Die Verformungseigenschaften, wie z.B. der T-band-Test, der Impact-Test und die Erichsentiefung lassen nicht nur den Einsatz für vorbeschichtetes Trägermaterial zu, sondern prädestinieren diesen Beschichtungsstoff besonders für das Bandlackierverfahren. Die physikalischen Kurzzeit-Prüfungen, wie Weather orneter (Atlas), Feuchtraumklima-Konstant (DIN 50 017 5K), Kesternich DIN 50 018, Salzsprühtese D""N 50 021 (ASTM B 117), Wassereinlagerung bei 400 C und W-Beständigkeits-Prüfung sowie die Prüfungen der Aussenbewitterung erbringen sehr gute Ergebnisse. Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele weiter er läutert. In diesen Beispielen sind alle Anteile und Prozent- sätze auf das Gewicht bezogen. Beispiel 1 Eine Aluminiumplatte von 1 mm Dicke, vorbehandelt mit Chromatierung Alodine 1200 E, wurde mit einer Grundierung auf der Basis von gesättigtem Polyesterharz-Melaminharz versehen. Diese wurde mit einem Spirairakel aufgetragen und anschliessend 40 Sekunden bei einer Trägermaterial-Temperatur von 230 bis 2400 C eingebrannt. Sodann wurde mit einem Beschichtungsmittel folgender Zusammensetzung überzogen: Caprolactamblockiertes Addukt von Isophorondiisocyanat (IPDI) /hydroxylgruppenhaltiger Oxyester (Gewichtsverhältnis 23,4 : 36,6) 25 Teile Titandioxid 20 Teile Polyamid 12 15 Teile aromatisches Kohlenwasserstofflösungsmittel (230 bis 2900 C Siedebereich) 10 Teile aromatisches Kohlenwasserstofflösungsmittel (185 bis-@@0 C Siedebereich) 12 Teile Äthylenglycolmonoäthylätheracetat 6 Teile Diäthylenglycolmonobutylätheracetat 2 Teile Tetrahydronaphthalin 5 Teile Diäthylenglycolmono-n-butyläther 5 Teile 100 Teile Die Herstellung des Beschichtungsmittels erfolgte nach den üblichen Verfahren der Lackfertigung, d.h. Dispergieren mit einem Dissolver, Mahlung mit einer Perl-Mill, Einstellung der Viskosität mit Lösungsmitteln. Die Auftragsweise erfolgte mit dem Spiralrakel. Ausgehärtet wurde bei einer Objekttemperatur der Aluminiumplatte von 250 bis 2600 C in der Zeit von 40 Sekunden. Die Trockenfilmauflage war 30 bis 40 ssm, die Gesamttrockenfilmauflage, d.h. Grundierung und Beschichtungsstoff weiB lag bei 50 ssm. Solchermassen beschichtete Testbleche wurden nach Coil-Coating-Bedingungen mechanisch und physikalisch geprüft. Tabelle I Gitterschnitt nach DIN 53 151 Kennwert GT O Abriebfestigkeit (Taber-Abraser) CS 10 Abriebräder 1000 g Belastung 1000 Umdrehungen: 60 mg Abrieb = 18 ssm Bleistifthärte (Rithhärte nach Wolf-Wilborn) F Tiefung nach DIN 53 156 8 - 9 mm Schlagprüfung (Impact-Test) 80 inchpound T-bend-Test T1 Tabelle II Weather-O-meter (Atlas) Kohlenbogenlicht 1000 h i.O. W-Beständigkeit (Quarzlampe Q 600) 24 h i.O. Feuchtraumklima DIN 50 017 SK 1000 h i.O. Kesternich DIN 50 018 10 Runden i.O. Salzsprühtest DIN 50 021 ASTM B 117 1000 h i.O. Wassereinlagerung bei 400 C 1000 h i.O. Beispiel 2 Eine StahlL'rtte, 1 mm dick, phosphatiert (Granodine C 6005) und eine St@@@@platte, sendzimirverzinkt, 1 mm dick, vorbehandelt mit Bhosphatierung (Bonder 1303), wurde mit der gleichen Gr-sndierung und dem gleichen Beschichtungsmittel sowie nach aerp, gieichen Verfahren wie in Beispiel 1 beschichtet und eingebrannt. Es wurden die bleichen Ergebnisse bei der technologischn und physikalischen Prüfung erreicht wie bei Beispiel 1, siehe Tabellen I und II. Beispiel 3 Ein Formkörper aus Stahl, Materialdicke 1 mm, metallrein und mit Trichloräthylen entfettet, wurde mit einem Beschichtungsmittel folgender Zusammensetzung im Spritwer- fahren (Handspritzpistole, Luftzerstäubung) beschichtet: IPDI/Oxyester wie in Beispiel 1 20 Teile Dibutyldizinnlaurat 0,2 Teile Titandioxid (Rutiltype) 20 Teile Siliciumdioxid (Aerosil 380) 0,5 Teile Polyamid 12 20 Teile aromatisches Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel (230 bis 2900 C Siedebereich) 5 Teile aromatisches Kohlenwasserstoff-Lösongsmittel (185 bis 2100 C Siedebereich) 17 Teile Athylenglycolmonoäthylätheracetat 8 Teile Tetrahydronaphthalin 5 Teile Diät lenglycolmono-n-butyläther 4,3 Teile 100,0 Teile Die Herstellung des Beschichtungsstoffes erfolgte nach dem im Beispiel 1 geschilderten Verfahren Das Objekt wurde im Spritzverfahren mit ca. 20d bis 250 Am Nassfilmstärke beschichtet und ohne Ablüftzeit bei 240 bis 2500 C Umlufttemperatur im Einbrennofen in 15 Minuten eingebrannt. Die kurzfristig erreichte Objekttemperatur lag bei 240 bis 245 C. Die erzielte Trockenfilmauflage liegt zwischen 120 und 150 ssm. Die mechanischen und physikalischen Filmeigenschaften entsprechen den Werten wie sie in den Tabellen I und II (Beispiel 1) aufgeführt sind.

Claims: A heat-setting coating agent comprising a solution of a hydroxyl-functional binding agent and a blocked polyisocyanate in an organic solvent which dissolves those two components, and optionally usual pigments, pigment colouring substances, fillers and other additive substances, characterized in that it contains a suspended, finely divided polyamide substantially not dissolved within the solvent and having from 10 to 13 carbon atoms per carbonamide group a grain size of a maximum of 60 µm and a bulk density of from 0.20 to 0.60 in an amount of from 5 to 40 % by weight of the coating agent and that the coating agent contains from 20 to 40 % by weight of hydroxyl-functional binding agent and blocked polyisocyanate together. A coating agent according to claim 1 characterized in that, as the polyamide, it contains at least one having from 11 to 13 carbon atoms per carbonamide group. A coating agent according to claim 1 and claim 2 characterized in that it contains poly-12-dodecanoamide as the polyamide. A coating agent according to claims 1 to 3 characterized in that the polyamide has a grain size of a maximum of 40 µm, and a bulk density of from 0.30 to 0.50. A coating agent according to claims 1 to 4 characterized in that it contains from 10 to 30 % by weight of the polyamide. A coating agent according to claim 1 to 5 characterized in that the blocked polyisocyanate contained therein is a caprolactam-blocked adduct of isophorone diisocyanate. A coating agent according to claim 1 chracterized in that it has a ratio of hydroxyl-functional bindung agent to blocked polyisocyanate of from 1 to 3 : 1. Use of a coating agent according to claims 1 to 7 for coating metal articles by a coil coating process.

Inventors: BAUCHHENSS, JUERGEN, Bauchhenss, Jürgen
Applicants: SCHRAMM LACKE GMBH
Application year: 1981
Main classification: C09D175
IPC codes: C09D175