DE10247845A1 - Emulsifier-free, acrylate modified microgel dispersion obtainable by emulsion polymerization useful in the preparation of multilayer coatings, especially in the automobile industry, and for the preparation of base paint - Google Patents

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Abstract

Emulsifier-free, acrylate modified microgel dispersion obtainable by emulsion polymerization of a monomer (A) containing a radically polymerisable double bond, in the presence of an aqueous dispersion of a polymer (B) containing capped NCO groups and an anion forming group, where during emulsion polymerization the OH groups of monomer A react with the capped NCO groups of polymer B with formation of urethane compounds and release of the blocking agent is new. An emulsifier-free, acarylate modified microgel dispersion obtainable by emulsion polymerization of at least one OH group containing monomer (A) which contains at least one radically polymerisable double bond, in the presence of an aqueous dispersion of a polymer (B) containing at least two capped NCO groups, in the prepolymer backbone at least one segment derived from a diol, polyol, polyether, and/or polyesterpolyol, and at least one forming group, where during emulsion polymerization the OH groups of monomer A react with the capped NCO groups of polymer B with formation of urethane compounds and release of the blocking agent.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mikrogel sowie dessen Verwendung in einer Mehrschichtlackierung, insbesondere bei der Serienlackierung von Automobilrohkarosserien.The present invention relates to a microgel and its use in a multi-layer coating, especially in the series painting of car bodies.

Für die Serienlackierung von Automobilrohkarosserien wird im allgemeinen eine Mehrschichtlackierung aus insgesamt vier voneinander unterschiedlichen Schichten (Vierschichtaufbau) verwendet, wobei diese vier Schichten nacheinander in getrennten Lackieranlagen aufgetragen werden:For The series painting of car bodies is generally a multi-layer coating of a total of four different from each other Layers (four-layer structure) used, these four layers are applied one after the other in separate painting systems:

Die erste, direkt auf dem Autoblech befindliche Schicht ist eine elektrophonetisch aufgetragene Schicht (Electrocoatschicht, KTL-Schicht), die durch Elektro-tauchlackierung – hauptsächlich kathodische Tauchlackierung (KTL) – zwecks Korrosionsschutz aufgebracht und anschließend eingebrannt wird.The first, right on the car sheet layer is an electrophonetically applied layer (Electrocoat layer, KTL layer) by electro-dip painting - mainly cathodic dip painting (KTL) - for the purpose Corrosion protection is applied and then baked.

Die zweite, auf der Elektrocoatschicht befindliche und etwa 30 bis 40 μm dicke Schicht ist eine sogenannte Füllerschicht, die einerseits Schutz gegen mechanische Angriffe (Steinschlagschutzfunktion) bietet, andererseits einen ausreichenden Decklackstand gewährleistet, d.h. die rauhe Oberfläche der Rohkarosserie für die nachfolgende Decklackierung glättet und kleinere Unebenheiten ausfüllt. Die zur Herstellung dieser Füllerschicht verwendeten Lacke enthalten neben Bindemitteln auch Pigmente. Dabei hat die Benetzbarkeit der verwendeten Pigmente einen Einfluss auf den Decklackstand der gesamten Mehrschichtlackierung und auch auf den Glanz der Füllerschicht, wie er von einigen Automobilherstellern gefordert wird. Die Füllerschicht wird größtenteils durch Applikation mit elektrostatischen Hochrotationsglocken und anschließendem Einbrennvorgang bei Temperaturen über 130 °C erzeugt.The second, on the electrocoat layer located and about 30 to 40 microns thick layer is a so-called filler layer, on the one hand Offers protection against mechanical attacks (stone chip protection function), on the other hand ensures an adequate level of topcoat, i.e. the rough surface the body shell for the subsequent top coat smoothes and fills out minor bumps. The one for making this filler layer The paints used also contain pigments in addition to binders. there the wettability of the pigments used has an impact the top coat level of the entire multi-layer coating and also on the Gloss of the filler layer, as required by some car manufacturers. The filler layer for the most part through application with electrostatic high rotation bells and followed by Burn-in process generated at temperatures above 130 ° C.

Die dritte, auf der Füllerschicht befindliche Schicht ist die Basislackschicht, die durch entsprechende Pigmente der Karosserie die gewünschte Farbe gibt. Der Basislack wird im herkömmlichen Spritzverfahren aufgetragen. Die Schichtdicke dieser herkömmlichen Basislackschicht liegt je nach Farbton zwischen etwa 12 bis 25 μm. Meistens wird diese Schicht, besonders bei Metallic-Effektlacken, in zwei Verfahrensschritten aufgebracht. In einem ersten Schritt erfolgt die Auftragung mittels elektrostatischer Hochrotationsglocken, gefolgt von einem zweiten Auftrag mittels pneumatischer Zerstäubung. Diese Schicht wird (bei Verwendung von wässrigem Basislack) mit Infrarotstrahlern und/oder durch Warmluftkonvektion zwischengetrocknet.The third, on the filler layer layer is the basecoat layer, which is covered by appropriate pigments the desired body Color there. The basecoat is applied by conventional spraying. The layer thickness of this conventional Depending on the color, the basecoat layer is between about 12 and 25 μm. Mostly this layer, especially with metallic effect paints, is divided into two Process steps applied. In a first step the application by means of electrostatic high-speed rotary bells, followed by a second order using pneumatic atomization. This Layer (using aqueous basecoat) with infrared emitters and / or intermediate dried by hot air convection.

Die vierte und oberste, auf der Basislackschicht befindliche Schicht ist die Klarlackschicht, die meistens in einem Auftrag durch elektrostatische Hochrotationsglocken aufgetragen wird. Sie verleiht der Karosserie den gewünschten Glanz und schützt den Basislack vor Umwelteinflüssen (UV-Strahlung, Salzwasser, etc.).The fourth and top one, on the basecoat layer layer is the clear lacquer layer, which is usually in one Order is applied by electrostatic high-speed rotary bells. It gives the body the desired shine and protects it Basecoat against environmental influences (UV radiation, salt water, etc.).

Anschließend werden die Basislackschicht und die Klarlackschicht gemeinsam eingebrannt.Then the basecoat and baked the clear coat together.

An einen in dieser Mehrschichtlackierung einsetzbaren wasserverdünnbaren Basislack bzw. einer daraus hergestellten Basislackschicht werden neben der farbgebenden Eigenschaft noch weitere, wesentliche Anforderungen gestellt:To someone in this multi-layer finish usable water-dilutable Basecoat or a basecoat layer produced therefrom in addition to the coloring property, there are other essential requirements posed:

Zum einen muss die Basislackschicht in ausgehärtetem Zustand zu einer optimalen Ausrichtung der als Effektpigmente verwendeten Aluminiumflakes führen. Diese unter dem Begriff „Flip/Flop-Effekt" bekannte Eigenschaft ist für jede Metalliclackierung von entscheidender Bedeutung. Ein besonders guter „Flip/Flop-Effekt" wird dann erreicht, wenn die plättchenförmigen Effektpigmente möglichst gleichmäßig in einem flachen Winkel zur Lackschicht ausgerichtet sind.First, the basecoat layer in hardened Condition for an optimal alignment of the used as effect pigments Lead aluminum flakes. This property known under the term "flip / flop effect" is for any metallic finish is vital. A special one good "flip / flop effect" is then achieved, if the platelet-shaped effect pigments preferably evenly in one are aligned at a flat angle to the lacquer layer.

Darüber hinaus muss die Basislackschicht eine genau definierte Haftung zu den unter und über ihr befindlichen Lackschichten aufweisen. Damit hat der Basislack den entscheidenden Einfluss auf die Steinschlagbeständigkeit der resultierenden Mehrschichtlackierung von Automobilserienkarosserien. In diesem Zusammenhang ist anzumerken, dass die Steinschlagbeständigkeit ein sogenanntes „k.o.-Kriterium" ist, d.h. dass nur solche Mehrschichtlackierungen im Produktionsbetrieb eingesetzt werden dürfen, die zuvor den Steinschlagtest nach VDA bestanden haben. Dieser Test ist dann bestanden, wenn die fertige Mehrschichtlackierung bei einer genau definierten mechanischen Belastung Abplatzungen aufweist, die eine bestimmte Fläche nicht überschreiten und die auf eine Abtrennung der Basislackschicht von der darunter befindlichen Füllerschicht zurückzuführen sind. Folglich muss die Haftung der Basislackschicht so eingestellt werden, dass sie einerseits hoch genug ist, damit sich die Klarlackschicht nicht von ihr löst, dennoch aber so niedrig ist, um die Füllerschicht bei Steinschlag nicht mitzureißen, was ansonsten zu erheblichen Korrosionsschäden an der Automobilkarosserie führen würde.In addition, the basecoat layer a precisely defined liability for the paint layers below and above it exhibit. The basecoat thus has the decisive influence the stone chip resistance the resulting multi-layer coating of series car bodies. In this context it should be noted that the stone chip resistance is a so-called "knockout criterion", i.e. only those Multi-layer painting can be used in production allowed to, who have previously passed the VDA stone chip test. This test is passed when the finished multi-layer coating at a has precisely defined mechanical stress flaking, which is a certain area do not exceed and the separation of the basecoat from the one below located filler layer are due. Consequently, the adhesion of the basecoat film must be adjusted on the one hand, that it is high enough for the clear lacquer layer does not detach from her still so low is the filler layer in the event of stone chips not to get carried away which otherwise leads to considerable corrosion damage to the automobile body to lead would.

Zum anderen muss der Basislack eine gute Verarbeitbarkeit aufweisen. Das bedeutet, dass möglichst in einem Spritzauftrag eine so hohe Schichtdicke erzielt werden kann, dass eine ausreichende Farbdeckung sichergestellt ist. Werden für den stark deckenden Farbton Schwarz lediglich 17 μm Dicke der Basislackschicht für eine ausreichende Farbdeckung benötigt, so sind es für den weniger deckenden Farbton Weiß mindestens 45 μm. Eine solche Schichtdicke mit einem Spritzvorgang aufzutragen ist immer noch ein erhebliches Problem, da die rheologischen Eigenschaften des wasserverdünnbaren Basislacks entsprechend vorhanden sein müssen.On the other hand, the basecoat must be one have good processability. That means that if possible in such a layer thickness can be achieved with a spray application, that sufficient color coverage is ensured. Become strong for that opaque color black only 17 μm thickness of the basecoat layer for a sufficient Color coverage required, so it is for the less opaque color white at least 45 μm. Such Applying the layer thickness with a spraying process is still possible a significant problem because the rheological properties of the water-dilutable Basecoats must be available accordingly.

Bei Basislacken mit Metalliceffektpigmenten ist die zuvor beschrieben Problematik, d.h. bei einer üblichen Schichtdicke von etwa 18 μm eine ausreichende Standsicherheit zu gewährleisten, besonders deutlich. Ein in diesem Zusammenhang besonders kritischer Farbton ist Silbermetallic.For basecoats with metallic effect pigments is the problem described above, i.e. at a usual Layer thickness of approximately 18 μm to ensure adequate stability, particularly clearly. On silver metallic is a particularly critical color in this context.

Unter dem Begriff "rheologische Eigenschaften" wird verstanden, dass der Lack einerseits beim Spritzvorgang, also bei hohen Schergeschwindigkeiten, eine so niedrige Viskosität hat, dass er leicht zerstäubt werden kann, und andererseits beim Auftreffen auf dem Substrat, also bei niedrigen Schergeschwindigkeiten, eine so hohe Viskosität hat, dass er genügend standfest ist und keine Läuferbildung zeigt. Je höher die Schichtdicke sein soll, um so größer ist das Problem, diese widersprüchlichen Eigenschaften zu vereinigen. Auch die Ausbildung eines ausgeprägten Metallic-Effektes hängt mit diesen Eigenschaften zusammen.The term "rheological properties" means that the varnish on the one hand during the spraying process, i.e. at high shear speeds, such a low viscosity has that it atomizes easily and on the other hand when it hits the substrate, at low shear rates, has such a high viscosity that he enough is stable and no runner formation shows. The higher the thickness of the layer is supposed to be, the bigger the problem is this contradictory Unite properties. Also the formation of a pronounced metallic effect depends on these properties together.

Diese grundsätzliche Problematik ist wohl auch der Grund, warum eine Vielzahl von Druckschriften sich mit speziell abgestimmten Bindemittelsystemen oder auch mit speziellen Additiven für wasserverdünnbare Basislacke beschäftigt.This basic problem is well also the reason why a large number of publications deal with specially matched binder systems or with special ones Additives for dilutable Basecoats busy.

Zur Verbesserung der rheologischen Eigenschaften und zur besseren Ausbildung des Metallic-Effektes werden besondere Additive beschrieben ( EP 0 281 936 ). Hierbei handelt es sich um spezielle Schichtsilikate, die beträchtliche Mengen an Alkali- oder Erdalkaliionen enthalten. Diese Ionen führen oft wegen ihrer wasseranziehenden Wirkung zu einer schlechten Schwitzwasserbeständigkeit im Gesamtaufbau einer Automobilbeschichtung.Special additives are described to improve the rheological properties and to improve the metallic effect ( EP 0 281 936 ). These are special layered silicates that contain considerable amounts of alkali or alkaline earth ions. Because of their water-attracting effect, these ions often lead to poor resistance to condensation in the overall structure of an automobile coating.

Daher ist es ein Bestreben der Lackhersteller, solche Additive nach Möglichkeit zu vermeiden und als Bindemittel solche Polymere zu verwenden, die die gewünschten Eigenschaften von sich aus mitbringen, sogenannte "maßgeschneiderte" Polymere.Therefore, it is a desire of the paint manufacturers such additives if possible to avoid and to use such polymers as binders that the desired Bring properties on their own, so-called "tailor-made" polymers.

Einer der wichtigsten Vertreter dieser Spezies sind in wässriger Dispersion vorliegende vernetzte Polymermikroteilchen oder auch kurz „Mikrogele" genannt.One of the main representatives of this Species are in water Cross-linked polymer microparticles present or dispersion called "microgels" for short.

Der Zusatz von Mikrogelen bewirkt nicht nur eine Verbesserung der rheologischen Eigenschaften, sondern hat auch einen erheblichen Einfluss auf die Standsicherheit des aufzutragenden Lacks, der Ausrichtung der Effektpigmente und die Haftung des Basislacks auf der darunter befindlichen Füllerschicht und somit einen entscheidenden Einfluss auf die Steinschlagbeständigkeit der Mehrschichtlackierung. Allerdings ist festzustellen, dass durch den Zusatz von Mikrogelen nicht alle der zuvor genannten Eigenschaften positiv beeinflusst werden:The addition of microgels does the trick not just an improvement in the rheological properties, but also has a significant impact on the stability of the applied lacquers, the orientation of the effect pigments and the Adhesion of the basecoat to the filler layer underneath and thus a decisive influence on the stone chip resistance of multi-layer painting. However, it should be noted that the addition of microgels does not include all of the aforementioned properties be positively influenced:

Besondere Mikrogele sind aus der EP 0 030 439 B1 und der EP 0 242 235 A1 bekannt. Die dort als vorteilhaft auch für Metallic-Lackierungen beschriebenen wässrigen Mikrogel-Dispersionen sind jedoch keine vollständig vernetzten Mikrogele sondern gehören zu den sogenannten „Core/Shell"- oder auch als „Kern/Schale"- bezeichneten Mikrogelen.Special microgels are from the EP 0 030 439 B1 and the EP 0 242 235 A1 known. However, the aqueous microgel dispersions described there as also advantageous for metallic coatings are not completely crosslinked microgels but rather belong to the so-called “core / shell” - or also referred to as “core / shell”.

Unter dem Begriff „Core/Shell-Struktur" wird verstanden, dass das Polymerteilchen im wesentlichen aus zwei verschiedenen Bereichen aufgebaut ist: Der innere Bereich (Core) wird von einem äußeren Bereich (Shell) umgeben, wobei diese Bereiche eine unterschiedliche chemische Zusammensetzung haben und daraus resultierend auch unterschiedliche physikalische Eigenschaften.The term “core / shell structure” means that the polymer particle is essentially two different Areas is built up: the inner area (core) is surrounded by an outer area (shell) surrounded, these areas have a different chemical composition have and as a result also different physical Characteristics.

Der Kern dieses Mikrogels ist erhältlich aus einer Mischung, die neben monofunktionellen Monomeren auch difunktionelle Monomere enthält. Die Vernetzung erfolgt unter Verwendung eines Emulgators. Anschließend wird dieses so vernetzte Mikroteilchen gemäß der EP 0 030 439 B1 mit einer Schicht aus nicht vernetzem Acrylpolymer überzogen und gepfropft. Entsprechend der EP 0 242 235 A1 wird das vernetzte Mikroteilchen mit einer Schicht aus polymerisierbaren aromatischen Verbindungen überzogen.The core of this microgel can be obtained from a mixture which, in addition to monofunctional monomers, also contains difunctional monomers. Crosslinking takes place using an emulsifier. Then this cross-linked microparticle according to the EP 0 030 439 B1 covered with a layer of non-crosslinked acrylic polymer and grafted. According to the EP 0 242 235 A1 the crosslinked microparticle is coated with a layer of polymerizable aromatic compounds.

Ferner ist in der EP 0 030 439 B1 beschrieben, die in wässriger Dispersion vorliegenden Mikrogele in eine nicht wässrige Phase zu überführen und für lösemittelhaltige Beschichtungszusammensetzungen zu verwenden.Furthermore, in the EP 0 030 439 B1 described to convert the microgels present in aqueous dispersion into a non-aqueous phase and to use them for solvent-containing coating compositions.

Aus der EP 0 038 127 B1 , EP 0 029 637 A1 und der GB 2 159 161 A sind Mikrogele bekannt, die erhältlich sind durch Polymerisation geeigneter Monomere in Gegenwart eines Emulgators, beispielsweise N,N-Bis(hydroxyethyl)taurin.From the EP 0 038 127 B1 . EP 0 029 637 A1 and the GB 2 159 161 A microgels are known which can be obtained by polymerizing suitable monomers in the presence of an emulsifier, for example N, N-bis (hydroxyethyl) taurine.

Unter dem Begriff „Emulgator" sind solche Verbindungen zu verstehen, die sowohl einen hydrophilen als auch einen hydrophoben Rest aufweisen. Emulgatoren bewirken eine Stabilisierung von Emulsionen, d.h. von dispersen Systemen von zwei nicht oder nur teilweise miteinander mischbaren Flüssigkeiten oder Phasen, von denen die eine in der anderen fein zerteilt ist. Eine weitergehende Definition solcher Verbindungen wird z.B. in „Römpps Chemie Lexikon" (Bd. 2, B. Auflage, 1981, S. 1126-1127) gegeben. Generell unterscheidet man zwischen ionischen, nichtionischen und amphoteren Emulgatoren. Für farbgebende Beschichtungszusammensetzungen werden Emulgatoren verwendet, die als hydrophilen Rest eine von Sulfonsäure stammende Gruppe und als hydrophoben Rest einen längerkettigen Fettsäurealkylrest aufweisen.Such compounds are referred to under the term “emulsifier” to understand that both a hydrophilic and a hydrophobic Have rest. Emulsifiers stabilize emulsions, i.e. of disperse systems of two not or only partially with each other miscible liquids or phases, one of which is finely divided into the other. A further definition of such connections is e.g. in “Römpps Chemie Lexicon "(Vol. 2, B. edition, 1981, pp. 1126-1127). Generally one differentiates between ionic, nonionic and amphoteric emulsifiers. For coloring Coating compositions are used emulsifiers that a group derived from sulfonic acid as the hydrophilic residue and as hydrophobic residue a longer chain Fettsäurealkylrest exhibit.

Ein wesentlicher Nachteil der unter Verwendung eines Emulgators hergestellten Mikrogele besteht in dem Verbleib des Emulgators im fertigen Mikrogel, da letzteres, beispielsweise aufgrund der im Emulgator vorhandenen schwefelhaltigen Gruppierungen (Sulfonsäuregruppen), so für eine Vielzahl von Anwendungen nur mit erheblichen Nachteilen eingesetzt werden kann. So haben solche Mikrogele aufgrund des in ihnen enthaltenen Emulgators nachteilige Eigenschaften, beispielsweise im Hinblick auf deren Verwendung in wasserverdünnbaren Basislacken in der Automobilindustrie, insbesondere hinsichtlich der Wasserlagerung und Schwitzwasserbeständigkeit.A major disadvantage of the below Microgels produced using an emulsifier consist in the Remaining of the emulsifier in the finished microgel, since the latter, for example due to the sulfur-containing groups present in the emulsifier (Sulfonic acid groups), so for a variety of applications used only with significant disadvantages can be. So have such microgels because of the contained in them Emulsifier disadvantageous properties, for example with regard to on their use in waterborne basecoats in the Automotive industry, especially with regard to water storage and condensation resistance.

Auch die EP 0 502 934 beschreibt eine Mikrogeldispersion. Diese dient sowohl zur Verbesserung der rheologischen Eigenschaften als auch zur Erhöhung der Gasungsstabilität von wässrigen Metallicbasislacken. Die Herstellung dieser Mikrogeldispersionen erfolgt durch eine einstufige Polykondensation eines Polyesterpolyols mit einem Aminoplastharz (Melaminharz) in wässriger Phase.Also the EP 0 502 934 describes a microgel dispersion. This serves both to improve the rheological properties as well as to increase the gassing stability of aqueous metallic basecoats. These microgel dispersions are produced by a single-stage polycondensation of a polyester polyol with an aminoplast resin (melamine resin) in the aqueous phase.

Die Verwendung dieses Mikrogels in Basislacken bei der Lackierung von Automobilkarosserien hat aber den Nachteil, dass die Haftung zwischen der Basislackschicht und einer darauf befindlichen, aus einem Pulverklarlack oder einer Pulverklarlackslurry aufgebrachten Klarlackschicht nicht den von der Automobilindustrie vorgeschriebenen Anforderungen entspricht.The use of this microgel in But has basecoats in the painting of automobile bodies the disadvantage that the adhesion between the basecoat and one on it, from a powder clearcoat or a powder clearcoat slurry applied clear coat not that of the automotive industry meets the prescribed requirements.

Ferner sind aus der DE 195 04 015 A1 Mikrogele bekannt, die durch Polymerisation einer ethylenisch monofunktionellen Verbindung (Polyacrylat) mit mindestens einer ethylenisch di- oder multifunktionellen Verbindung in Gegenwart eines Polyesters hergestellt werden. Der Polyester wirkt hierbei als Emulgator und Stabilisator.Furthermore, from the DE 195 04 015 A1 Microgels are known which are produced by polymerizing an ethylenically monofunctional compound (polyacrylate) with at least one ethylenically di- or multifunctional compound in the presence of a polyester. The polyester acts as an emulsifier and stabilizer.

Diese Mikrogele haben den Nachteil, dass die rheologischen Eigenschaften dieser Lacke nicht mehr den gesteigerten Anforderungen der Automobilindustrie entsprechen. Dies zeigt sich besonders deutlich hinsichtlich der Anforderungen an die Viskosität einerseits und an die Standsicherheit andererseits.These microgels have the disadvantage that the rheological properties of these varnishes no longer match meet increased requirements of the automotive industry. This is particularly evident in terms of requirements the viscosity on the one hand and stability on the other.

So ist es unter Verwendung dieser Mikrogele nicht möglich, einen wässrigen Basislack bereitzustellen, der bei einer Schergeschwindigkeit von 1.000 s–1 eine Viskosität von maximal 120 mPa·s hat und dabei so standfest ist, dass die notwendigen Schichtdicken von 20 – 30 μm (in Abhängigkeit des jeweiligen Farbtons auch geringer oder höher) läuferfrei erreicht werden.Using these microgels, it is not possible to provide an aqueous basecoat that has a maximum viscosity of 120 mPa · s at a shear rate of 1,000 s –1 and is so stable that the necessary layer thicknesses of 20 - 30 μm (in Dependent on the respective color, also lower or higher) can be achieved without running.

Des weiteren sind in der WO 00/63265 und der WO 00/63266 Mikrogele bekannt, die aus einem mehrstufigen Polymerisationsverfahren erhältlich sind, wobei in einem ersten Schritt eine Polymerisation von ethylenisch monofunktionellen Verbindungen mit ethylenisch di- oder multifunktionellen Verbindungen in Gegenwart eines Polyesterpolyols, Polyurethans und/oder Polyacrylats durchgeführt wird. Als letzter Schritt wird das so erhaltene Produkt mit einem Vernetzer umgesetzt, so dass ein vollständig vernetztes Mikrogel erhalten wird. Dieses vollständig vernetzte Mikrogel wird dann Bindemittelformulierungen zugesetzt, die zwingend ein vernetzbares Bindemittel enthalten. Bei der Ausbildung des fertigen Lackfilms, beispielsweise unter Einbrennbedingung, wird dann das Bindemittel vernetzt – das der Bindemittelformulierung hinzugegebene Mikrogel kann aufgrund fehlender Funktionalitäten an dieser Vernetzung nicht teilnehmen.Furthermore, WO 00/63265 and WO 00/63266 known microgels, which consist of a multi-stage Polymerization process available are, in a first step a polymerization of ethylenically monofunctional compounds with ethylenically di- or multifunctional Compounds in the presence of a polyester polyol, polyurethane and / or Polyacrylate performed becomes. As a last step, the product thus obtained is treated with a Crosslinker implemented so that a fully crosslinked microgel is obtained becomes. This completely crosslinked microgel is then added to binder formulations, which contain a crosslinkable binder. During training of the finished paint film, for example under baking conditions, the binder is then crosslinked - that of the binder formulation Microgel added can be due to the lack of functionalities on this Do not participate in networking.

Ein Problem bei der Verwendung dieser nachträglich vernetzten Mikrogele ist, dass wasserverdünnbare Basislacke, die diese Mikrogele enthalten, auf Substraten aus Kunststoff keine ausreichende Haftung zeigen, um ohne Zwischen- oder Haftgrundschicht direkt auf eine Kunststoffoberfläche, beispielsweise auf Stoßfängern von Automobilen, lackiert zu werden.A problem with using this later cross-linked microgels is that waterborne basecoats that this Microgels do not contain sufficient on plastic substrates Show adhesion to directly on without an intermediate or adhesive base layer a plastic surface, for example on bumpers from Automobiles to be painted.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines wasserverdünnbaren Mikrogels, das in wasserverdünnbaren Basislacken, insbesondere für die Automobilindustrie, eingesetzt werden kann. Die daraus erhältlichen Mehrschichtlackierungen sollen die zuvor beschriebenen Nachteile des Standes der Technik überwinden, insbesondere soll die farbgebende Schicht eine ausreichende Haftung auf Kunststoffsubstraten aufweisen und das Gesamteigenschaftsniveau der fertigen Mehrschichtlackierung soll den hohen Anforderungen der Automobilhersteller (insbesondere in Hinblick auf Appearance und Steinschlagbeständigkeit) genügen.Object of the present invention is the provision of a water-dilutable microgel that is used in water-dilutable Basecoats, especially for the automotive industry. The available from it Multi-layer coatings are said to have the disadvantages described above overcome the state of the art, in particular, the coloring layer should have adequate adhesion on plastic substrates and the overall property level The finished multi-layer coating should meet the high requirements the automobile manufacturer (especially with regard to appearance and stone chip resistance) are sufficient.

Darüber hinaus soll dieses Mikrogel insbesondere mit Bindemittelsystemen auf Basis von Polyurethanen und/oder Polyacrylaten gut kompatibel sein und besonders hochwertige Beschichtungen ergeben.In addition, this microgel is said to in particular with binder systems based on polyurethanes and / or polyacrylates are well compatible and particularly high quality Coatings result.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine emulgatorfreie und acrylatmodifizierte Mikrogeldispersion, erhältlich durch Emulsionspolymerisation mindestens einer hydroxylgruppenhaltigen Monomerverbindung (A), die mindestens eine radikalisch polymerisierbare Doppelbindung enthält, in Gegenwart einer wässrigen Dispersion eines Polymers (B), letzteres enthaltend

  • – mindestens zwei verkappte NCO-Gruppen;
  • – im Backbone des Präpolymers mindestens ein aus einem Diol, Polyol, Polyether und/oder Polyesterpolyol stammendes Segment; und
  • – mindestens eine zur Anionenbildung befähigte Gruppe,
wobei während der Emulsionspolymerisation die Hydroxylgruppen der Monomerverbindung (A) mit den verkappten NCO-Gruppen des Polymers (B) unter Bildung von Urethanbindungen und unter Freisetzung des Blockierungsmittels reagieren.This object is achieved according to the invention by an emulsifier-free and acrylate-modified microgel dispersion, obtainable by emulsion polymerization of at least one hydroxyl-containing monomer compound (A) which contains at least one free-radically polymerizable double bond, in the presence of an aqueous dispersion of a polymer (B) containing the latter
  • - at least two blocked NCO groups;
  • - In the backbone of the prepolymer at least one segment originating from a diol, polyol, polyether and / or polyester polyol; and
  • - at least one group capable of forming anions,
wherein during the emulsion polymerization the hydroxyl groups of the monomer compound (A) react with the blocked NCO groups of the polymer (B) to form urethane bonds and to release the blocking agent.

Bei dieser Umsetzung sind prinzipiell zwei wesentliche Reaktionen beteiligt: Zum einen findet eine Entkappung statt, d.h. die blockierten NCO-Gruppen werden unter Freisetzung des Verkappungsmittels in freie NCO-Gruppen überführt. Diese freien NCO-Gruppen reagieren mit den entsprechenden übrigen, in der Reaktionsmischung vorliegenden hydroxylgruppenhaltigen Komponenten, insbesondere mit der hydroxylgruppenhaltigen Monomerverbindung (A). Andererseits findet eine Polymerisation der hydroxylgruppenhaltigen Monomerverbindung (A) statt, d.h. eine sogenannte polymeranaloge Reaktion.In principle, this implementation two major reactions involved: first, a decapping takes place instead, i.e. the blocked NCO groups are released of the capping agent converted into free NCO groups. These free NCO groups react with the corresponding others in the reaction mixture present components containing hydroxyl groups, in particular with the hydroxyl group-containing monomer compound (A). on the other hand finds a polymerization of the hydroxyl-containing monomer compound (A) instead, i.e. a so-called polymer-analogous reaction.

Die erfindungsgemäßen emulgatorfreien und acrylatmodifizierten Mikrogeldispersionen sind wässrig und verleihen Beschichtungszusammensetzungen, die diese emulgatorfreien Mikrogeldispersionen enthalten, eine erhöhte Strukturviskosität, so dass eine ausreichende Standsicherheit bei der Applikation gewährleistet ist, wobei die resultierenden Beschichtungszusammensetzungen sowohl chemisch als auch physikalisch härtbar sind.The emulsifier-free and acrylate-modified microgel dispersions according to the invention are aqueous and impart coating compositions which contain these emulsifier-free microgel dispersions, an increased structural viscosity, so that adequate stability is ensured during application, the resulting coating compositions being both chemically and physically curable.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bedeutet die Eigenschaft "wässrig", dass die erfindungsgemäßen Dispersionen keine oder nur untergeordnete Mengen an organischen Lösemitteln enthalten. Untergeordnete Mengen sind solche Mengen, die die wässrige Natur der erfindungsgemäßen Dispersionen nicht zerstören.Within the scope of the present invention the property "aqueous" means that the dispersions of the invention no or only minor amounts of organic solvents contain. Minor amounts are those amounts that are aqueous in nature the dispersions of the invention do not destroy.

Die Eigenschaft "strukturviskos" bedeutet, dass Beschichtungszusammensetzungen, die diese emulgatorfreien Mikrogeldispersionen enthalten, eine bei höheren Schubspannungen oder höherem Geschwindigkeitsgefälle kleiner ist als bei niedrigen Werten (vgl. Römpp Lexikon Lacke und Druckfarben, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, New York, 1998, Seite 546, "Strukturviskosität").The property "pseudoplastic" means that coating compositions, containing these emulsifier-free microgel dispersions, one at higher Shear stresses or higher velocity gradient is smaller than at low values (see Römpp Lexikon Lacke und Druckfarben, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, New York, 1998, page 546, "Shear thinning").

Diese Strukturviskosität ist zeitunabhängig. Diese Zeitunabhängigkeit bedeutet, dass der Verlauf der Viskosität in Abhängigkeit der Schergeschwindigkeit sowohl bei zunehmender Schergeschwindigkeit als auch bei abnehmender Schergeschwindigkeit identisch ist.This structural viscosity is independent of time. This time independence means that the course of the viscosity depending on the shear rate both with increasing shear rate and with decreasing Shear rate is identical.

Dieses strukturviskose Verhalten trägt einerseits den Bedürfnissen der Spritzapplikation und andererseits auch den Erfordernissen hinsichtlich Lager- und Absetzstabilität Rechnung:This pseudoplastic behavior bears on the one hand the needs the spray application and on the other hand also the requirements with regard to Storage and settling stability Bill:

Im bewegten Zustand, wie beispielsweise beim Umpumpen einer Beschichtungszusammensetzung, die die erfindungsgemäßen Mikrogele enthält, in der Ringleitung der Lackieranlage und beim Versprühen, nimmt die Beschichtungszusammensetzung einen niederviskosen Zustand ein, der eine gute Verarbeitbarkeit gewährleistet. Ohne Scherbeanspruchung hingegen steigt die Viskosität an und gewährleistet auf diese Weise, dass die bereits auf der Substratoberfläche befindliche Beschichtungszusammensetzung eine verringerte Neigung zum Ablaufen an senkrechten Flächen zeigt ("Läuferbildung"). In gleicher Weise führt die höhere Viskosität im unbewegten Zustand, wie etwa bei der Lagerung, dazu, dass ein Absetzen von gegebenenfalls vorhandenen festen Bestandteilen wie Pigmenten größtenteils verhindert wird oder ein Wiederaufrühren der während der Lagerzeit nur schwach abgesetzten festen Bestandteilen gewährleistet ist.When in motion, such as when pumping around a coating composition containing the microgels according to the invention contains in the ring line of the painting system and when spraying the coating composition is in a low-viscosity state, which ensures good workability. Without shear stress however, the viscosity increases on and guaranteed in this way that the one already on the substrate surface Coating composition has a reduced tendency to run off on vertical surfaces shows ("runner formation"). In the same way leads the higher viscosity in the unmoved state, such as during storage, that a Settling of any existing solid components such as Most of the pigments is prevented or a resumption of weak during the storage period separated solid components is guaranteed.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bedeutet der Begriff "physikalische Härtung" die Härtung einer Schicht aus einem Beschichtungsstoff durch Verfilmung durch Lösemittelabgabe aus dem Beschichtungsstoff, wobei die Verknüpfung innerhalb der Beschichtung über Schlaufenbildung der Polymermoleküle filmbildende Komponenten oder der Bindemittel (zu dem Begriff vgl. Römpp Lexikon Lacke und Druckfarben, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, New York, 1998, "Bindemittel", Seiten 73 und 74) erfolgt. Oder aber die Verfilmung erfolgt über die Koaleszenz von Bindemittelteilchen (vgl. Römpp Lexikon Lacke und Druckfarben, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, New York, 1998, "Härtung", Seiten 274 und 275). Üblicherweise sind hierfür keine Vernetzungsmittel notwendig. Gegebenenfalls kann die physikalische Härtung durch Hitze oder durch Einwirkung aktinischer Strahlung unterstützt werden.Within the scope of the present invention means the term "physical Hardening "the hardening of a layer from a coating material by filming by solvent release from the coating material, the connection within the coating via loop formation of the polymer molecules film-forming components or the binder (for the term cf. Rompp Lexicon Varnishes and printing inks, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, New York, 1998, "Binders", pages 73 and 74) he follows. Or the filming takes place via the coalescence of binder particles (cf.Römpp Lexicon of lacquers and printing inks, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, New York, 1998, "Hardening", pages 274 and 275). Usually are for this no crosslinking agents necessary. If necessary, the physical hardening supported by heat or exposure to actinic radiation.

Im Gegensatz dazu bedeutet der Begriff "chemische Härtung" die Härtung einer Schicht aus einem Beschichtungsstoff durch chemische Reaktion (s. „Härtung von Kunststoffen" in Römpps Chemie Lexikon, B. Aufl., 1983, S. 1602 f.).In contrast, the term "chemical hardening" means hardening a Layer of a coating material by chemical reaction (see "Hardening of Plastics "in Römpps Chemie Lexikon, B. Aufl., 1983, p. 1602 f.).

Üblicherweise wird die chemische Härtung durch Luftsauerstoff oder durch Vernetzungsmittel erreicht.Usually becomes chemical hardening achieved by atmospheric oxygen or by crosslinking agents.

Bei dem für die vorliegende Erfindung verwendeten Polyesterpolyol handelt es sich um eine Verbindung, die erhältlich ist aus der Polykondensation von mindestens einem der nachfolgend beschriebenen Diole oder Polyole mit mindestens einer Polycarbonsäure oder deren Anhydrid.In that for the present invention polyester polyol used is a compound the available is from the polycondensation of at least one of the following described diols or polyols with at least one polycarboxylic acid or their anhydride.

Beispiele für geeigenete Polycarbonsäuren sind aromatische, aliphatische und cycloaliphatische Polycarbonsäuren. Bevorzugt werden aromatische und/oder aliphatische Polycarbonsäuren eingesetzt.Examples of suitable polycarboxylic acids are aromatic, aliphatic and cycloaliphatic polycarboxylic acids. Prefers aromatic and / or aliphatic polycarboxylic acids are used.

Beispiele für geeignete aromatische Polycarbonsäuren sind Phthalsäure, Isophthalsäure, Terephthalsäure, Trimellithsäure, Phthalsäure-, Isophthalsäure- oder Terephthalsäuremonosulfonat, oder Halogenphthalsäuren, wie Tetrachlor- bzw. Tetrabromphthalsäure, von denen Isophthalsäure und Trimellithsäureanhydrid vorteilhaft sind und deshalb bevorzugt verwendet werden.Examples of suitable aromatic polycarboxylic acids are phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, trimellitic acid, phthalic, isophthalic or terephthalic acid monosulfonate, or halophthalic acids, such as tetrachloric or tetrabromophthalic acid, of which isophthalic acid and Trimellitic anhydride beneficial are and are therefore preferably used.

Beispiele für geeignete acyclische, aliphatische oder ungesättigte Polycarbonsäuren sind Oxalsäure, Malonsäure, Bernsteinsäure, Glutarsäure, Adipinsäure, Pimelinsäure, Korksäure, Azelainsäure, Sebacinsäure, Undecandicarbonsäure, Dodecandicarbonsäure oder Dimerfettsäuren oder Maleinsäure, Fumarsäure oder Itaconsäure von denen Adipinsäure, Glutarsäure, Azelainsäure, Sebacinsäure, Dimerfettsäuren und Maleinsäure vorteilhaft sind und deshalb bevorzugt verwendet werden.Examples of suitable acyclic, aliphatic or unsaturated polycarboxylic are oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, undecanedicarboxylic acid, dodecanedicarboxylic acid or dimer fatty acids or maleic acid, fumaric acid or itaconic acid of which adipic acid, glutaric, azelaic acid, sebacic, dimer fatty acids and maleic acid are advantageous and are therefore preferably used.

Beispiele für geeignete cycloaliphatische und cyclische Polycarbonsäuren sind 1,2-Cyclobutandicarbonsäure,1,3-Cyclobutandicarbonsäure, 1,2-Cyclopentandicarbonsäure, 1,3-Cyclopentandicarbonsäure, Hexahydrophthalsäure, 1,3-Cyclohexandicarbonsäure, 1,4-Cyclohexandicarbonsäure, 4-Methylhexahydrophthalsäure, Tricyclodecandicarbonsäure, Tetrahydrophthalsäure oder 4-Methyltetrahydrophthalsäure. Diese Dicarbonsäuren können sowohl in ihrer cis- als auch in ihrer trans-Form sowie als Gemisch beider Formen eingesetzt werden.Examples of suitable cycloaliphatic and cyclic polycarboxylic acids are 1,2-cyclobutanedicarboxylic acid, 1,3-cyclobutanedicarboxylic acid, 1,2-cyclopentanedicarboxylic acid, 1,3-cyclopentanedicarboxylic acid, hexahydrophthalic acid, 1,3-cyclohexanedicarboxylic acid, 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid, 4-methylhexahydrophthalic acid, tricyclodecanedicarboxylic acid, tetrahydrophthalic acid or tetrahydrophthalic acid 4-methyltetrahydrophthalic. These dicarboxylic acids can both in their cis and in their trans form and as a mixture both forms can be used.

Geeignet sind auch die umesterungsfähigen Derivate der obengenannten Polycarbonsäuren, wie z.B. deren ein- oder mehrwertige Ester mit aliphatischen Alkoholen mit 1 bis 4 C-Atomen oder Hydroxyalkoholen mit 1 bis 4 C-Atomen. Außerdem können auch die Anhydride der obengenannten Polycarbonsäuren eingesetzt werden, sofern sie existieren. Gegebenenfalls können zusammen mit den Polycarbonsäuren auch Monocarbonsäuren eingesetzt werden, wie beispielsweise Benzoesäure, tert.-Butylbenzoesäure, Laurinsäure, Isononansäure, Fettsäuren natürlich vorkommender Öle, Acrylsäure, Methacrylsäure, Ethacrylsäure oder Crotonsäure. Bevorzugt wird als Monocarbonsäure Isononansäure eingesetzt.Also suitable are the transesterifiable derivatives of the abovementioned polycarboxylic acids, such as, for example, their mono- or polyvalent esters with aliphatic alcohols having 1 to 4 carbon atoms or hydroxy alcohols with 1 to 4 carbon atoms. In addition, the anhydrides of the above-mentioned polycarboxylic acids can also be used if they exist. If necessary, monocarboxylic acids can also be used together with the polycarboxylic acids, such as, for example, benzoic acid, tert-butylbenzoic acid, lauric acid, isononanoic acid, fatty acids of naturally occurring oils, acrylic acid, methacrylic acid, ethacrylic acid or crotonic acid. Isononanoic acid is preferably used as the monocarboxylic acid.

Üblicherweise werden Triole neben den Diolen in untergeordneten Mengen verwendet, um Verzweigungen in die Polyesterpolyole einzuführen.Usually triols are used in minor amounts in addition to the diols, to introduce branches into the polyester polyols.

Als Diole sind 1,6-Hexandiol und Neopentylglykol besonders vorteilhaft und werden deshalb besonders bevorzugt verwendet.1,6-Hexanediol and Neopentyl glycol is particularly advantageous and therefore special preferably used.

Weitere Beispiele geeigneter Polyole sind Polyesterdiole, die durch Umsetzung eines Lactons mit einem Diol erhalten werden. Sie zeichnen sich durch die Gegenwart von entständigen Hydroxylgruppen und wiederkehrenden Polyesteranteilen der Formel -(-CO-(CHR)m-CH2-O-)- aus. Hierbei ist der Index m bevorzugt 4 bis 6 und der Substitutent R = Wasserstoff, ein Alkyl-, Cycloalkyl- oder Alkoxy-Rest. Kein Substituent enthält mehr als 12 Kohlenstoffatome. Die gesamte Anzahl der Kohlenstoffatome im Substituenten übersteigt 12 pro Lactonring nicht. Beispiele hierfür sind Hydroxycapronsäure, Hydroxybuttersäure, Hydroxydecansäure und/oder Hydroxystearinsäure.Further examples of suitable polyols are polyester diols which are obtained by reacting a lactone with a diol. They are characterized by the presence of any hydroxyl groups and recurring polyester components of the formula - (- CO- (CHR) m -CH 2 -O -) -. The index m is preferably 4 to 6 and the substituent R = hydrogen, an alkyl, cycloalkyl or alkoxy radical. No substituent contains more than 12 carbon atoms. The total number of carbon atoms in the substituent does not exceed 12 per lactone ring. Examples include hydroxycaproic acid, hydroxybutyric acid, hydroxydecanoic acid and / or hydroxystearic acid.

Für die Herstellung der Polyesterdiole wird das unsubstituierte ε-Caprolacton, bei dem m den Wert 4 hat und alle R-Substituenten Wasserstoffe sind, bevorzugt. Die Umsetzung mit Lacton wird durch niedermolekulare Polyole wie Ethylenglykol, 1,3-Propandiol, 1,4-Butandiol oder Dimethylolcyclohexan gestartet. Es können jedoch auch andere Reaktionskomponenten, wie Ethylendiamin, Alkyldialkanolamine oder auch Harnstoff mit Caprolacton umgesetzt werden. Als höhermolekulare Diole eignen sich auch Polylactamdiole, die durch Reaktion von beispielsweise ε-Caprolacton mit niedermolekularen Diolen hergestellt werden.For the production of the polyester diols is the unsubstituted ε-caprolactone, where m has the value 4 and all R substituents are hydrogen, prefers. The reaction with lactone is characterized by low molecular weight Polyols such as ethylene glycol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol or dimethylolcyclohexane started. It can however, other reaction components such as ethylenediamine, alkyldialkanolamines or also urea can be reacted with caprolactone. As a higher molecular weight Diols are also suitable polylactam diols, which are produced by the reaction of, for example, ε-caprolactone be produced with low molecular weight diols.

Weitere Beispiele geeigneter Polyole sind Polyetherpolyole, insbesondere mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht von 400 bis 5.000, insbesondere von 400 bis 3.000. Gut geeignete Polyetherpolyole sind z.B. Polyetherdiole der allgemeinen Formel H-(-O-(CHR)o-)pOH, wobei der Substituent R = Wasserstoff oder ein niedriger, gegebenenfalls substituierter Alkylrest ist, der Index o = 2 bis 6, bevorzugt 3 bis 4, und der Index p = 2 bis 100, bevorzugt 5 bis 50, ist. Als besonders gut geeignete Beispiele werden lineare oder verzweigte Polyetherdiole wie Poly(oxyethylen)glykole, Poly(oxypropylen)-glykole und Poly(oxybutylen)glykole genannt.Further examples of suitable polyols are polyether polyols, in particular with a number average molecular weight from 400 to 5,000, in particular from 400 to 3,000. Highly suitable polyether polyols are, for example, polyether diols of the general formula H - (- O- (CHR) o -) p OH, where the substituent R = hydrogen or a lower, optionally substituted alkyl radical, the index o = 2 to 6, preferably 3 to 4, and the index p = 2 to 100, preferably 5 to 50. Linear or branched polyether diols such as poly (oxyethylene) glycols, poly (oxypropylene) glycols and poly (oxybutylene) glycols are mentioned as particularly suitable examples.

Die Polyetherdiole sollen einerseits keine übermäßigen Mengen an Ethergruppen einbringen, weil sonst die gebildeten erfindungsgemäß zu verwendenden Polyurethane in Wasser anquellen. Andererseits können sie in Mengen verwendet werden, welche die nichtionische Stabilisierung der Polyurethane gewährleistet.The polyether diols are said to be on the one hand no excessive amounts bring in ether groups, because otherwise the formed to be used according to the invention Swell polyurethane in water. On the other hand, they can be used in quantities be the non-ionic stabilization of the polyurethanes guaranteed.

Weitere Beispiele geeigneter Polyole sind Poly(meth)acrylatdiole, Polycarbonatdiole oder Polyolefinpolyole wie POLYTAIL® der Firma Mitsubishi Chemical Group.Further examples of suitable polyols are poly (meth) acrylate diols, polycarbonate diols or polyolefin polyols such as POLYTAIL ® from the Mitsubishi Chemical Group.

Unter der Bezeichnung „mindestens eine zur Anionenbildung befähigte Gruppe" werden solche Gruppen und/oder Segmente verstanden, die in wässriger Umgebung durch Neutralisationsmittel in Anionen überführt werden können. Durch Wahl der Art und der Menge solcher Gruppen kann die Säurezahl des Polymers und darüber die Säurezahl des resultierenden Mikrogels eingestellt werden.Under the designation "at least one capable of forming anions Group "become such Groups and / or segments understood in an aqueous environment by neutralizing agents be converted into anions can. By choosing the type and amount of such groups, the acid number of the polymer and above the acid number of the resulting microgel can be adjusted.

Beispiele geeigneter funktioneller Gruppen, die in Anionen überführt werden können, sind Carbonsäure-, Sulfonsäure- oder Phosphonsäuregruppen, insbesondere Carbonsäuregruppen.Examples of more suitable functional Groups that are converted into anions can, are carboxylic acid, sulfonic acid or phosphonic acid groups, especially carboxylic acid groups.

Insbesondere stammen die funktionellen Gruppen aus Verbindungen, die in Anionen überführt werden können, wie Dihydroxypropionsäure, Dihydroxybernsteinsäure, Dihydroxybenzoesäure, Dihydroxy-Cyclohexanmonocarbonsäure und 2,2-Dialkylolalkansäuren der Formel

Figure 00100001
in der R2 ein Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe mit bis zu 20 Kohlenstoffatomen darstellt, R3 und R4 unabhängig voneinander jeweils lineare oder verzweigte Alkylengruppen mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, bevorzugt -CH2-, darstellen. Beispiele für solche Verbindungen sind 2,2-Dimethylolessigsäure, 2,2-Dimethylolpropionsäure, 2,2-Dimethylolbuttersäure und 2,2-Dimethylolpentansäure. Die bevorzugten Dihydroxyalkansäuren sind 2,2-Dimethylolpropionsäure und 9,10-Dihydroxystearinsäure.In particular, the functional groups come from compounds which can be converted into anions, such as dihydroxypropionic acid, dihydroxysuccinic acid, dihydroxybenzoic acid, dihydroxy-cyclohexane monocarboxylic acid and 2,2-dialkylolalkanoic acids of the formula
Figure 00100001
in which R 2 represents a hydrogen atom or an alkyl group having up to 20 carbon atoms, R 3 and R 4 each independently represent linear or branched alkylene groups having 1 to 6 carbon atoms, preferably -CH 2 -. Examples of such compounds are 2,2-dimethylol acetic acid, 2,2-dimethylol propionic acid, 2,2-dimethylol butyric acid and 2,2-dimethylol pentanoic acid. The preferred dihydroxyalkanoic acids are 2,2-dimethylolpropionic acid and 9,10-dihydroxystearic acid.

Beispiele für geeignete Neutralisationsmittel für in Anionen umwandelbare funktionelle Gruppen sind Ammoniak oder Amine, wie z.B. Trimethylamin, Triethylamin, Tributylamin, Dimethylanilin, Diethylanilin, Triphenylamin, Dimethylethanolamin, Diethylethanolamin, Methyldiethanolamin, 2-Aminomethylpropanol, Dimethylisopropylamin, Dimethylisopropanolamin oder Triethanolamin. Bevorzugt wird als Neutralisationsmittel Dimethylethanolamin und/oder Triethylamin eingesetzt.Examples of suitable neutralizing agents for in Anion convertible functional groups are ammonia or amines, such as. Trimethylamine, triethylamine, tributylamine, dimethylaniline, Diethylaniline, triphenylamine, dimethylethanolamine, diethylethanolamine, Methyldiethanolamine, 2-aminomethylpropanol, dimethylisopropylamine, Dimethylisopropanolamine or triethanolamine. Is preferred as Neutralizing agent dimethylethanolamine and / or triethylamine used.

Unter dem Begriff „Neutralisieren" wird verstanden, dass – bezogen auf das eingesetzte Neutralisationsmittel – ein theoretisch berechneter Neutralisationsgrad von mindestens 50 % eingestellt wird.The term “neutralize” means that - based on the neutralization used onsmittel - a theoretically calculated degree of neutralization of at least 50% is set.

Der theoretisch zu bestimmende Neutralisationsgrad NG lässt sich nach folgender Formel errechnen:

Figure 00100002
The theoretical degree of neutralization NG can be calculated using the following formula:
Figure 00100002

Unter dem Begriff „Polyisocyanat" wird hier und im folgenden eine Verbindung verstanden, die mindestens zwei NCO-Gruppen aufweist. Folglich fallen unter diese Definition auch Diisocyanate.The term "polyisocyanate" is used here and in following understood a compound, the at least two NCO groups having. Consequently, this definition also includes diisocyanates.

Die für die Ausgangsverbindung zwingend verkappten NCO-Gruppen können erhalten werden, in dem man entsprechende freie NCO-Gruppen mit den üblichen, in der Polyurethanchemie bekannten Verkappungs- oder Blockierungsmittel umsetzt.The mandatory for the output connection masked NCO groups can are obtained by using corresponding free NCO groups the usual, capping or blocking agents known in polyurethane chemistry implements.

Bei der erfindungsgemäßen Vernetzung ist festzustellen, dass das Verkappungsmittel unter Reaktionsbedingungen freigesetzt wird. Ebenfalls ist die Bildung vernetzter Teilchen eindeutig zu beobachten.In the networking according to the invention it should be noted that the capping agent is under reaction conditions is released. Likewise, the formation of cross-linked particles clearly observed.

Den Grad der Vernetzung der Mikrogele erkennt man am Gehalt der unlöslichen Anteile. Die unlöslichen Anteile werden mittels der sogenannten „THF-Methode" bestimmt. Hierzu werden in ein Zentrifugenröhrchen ca. 1 g der Mikrogeldispersion eingewogen, mit 10 ml Tetrahydrofuran versetzt und ca. 1 Minute lang in einem Ultraschallbad homogenisiert. Dann wird mittels einer Zentrifuge mit Festwinkel-Rotor 15 Minuten lang bei 13.500 U/min zentrifugiert. Anschließend wird der Überstand vorsichtig abdekantiert und das Röhrchen in einem Laborofen 6 h lang bei 105 °C getrocknet. Nach Abkühlen des Röhrchens wird der Rückstand zurückgewogen. Die unlöslichen Anteile werden gemäß folgender Formel berechnet:

Figure 00110001
The degree of crosslinking of the microgels can be recognized from the content of the insoluble components. The insoluble fractions are determined by means of the so-called "THF method". For this purpose, about 1 g of the microgel dispersion is weighed into a centrifuge tube, 10 ml of tetrahydrofuran are added and the mixture is homogenized for about 1 minute in an ultrasonic bath -Rotor centrifuged at 13,500 rpm for 15 minutes, then the supernatant is carefully decanted off and the tube is dried in a laboratory oven for 6 hours at 105 ° C. After the tube has cooled, the residue is weighed out, and the insoluble fractions are calculated according to the following formula :
Figure 00110001

Unter dem Begriff "größtenteils vernetzt" werden solche Mikrogele verstanden, die bezogen auf den vernetzten Teil einen Anteil an unvernetzten Polymeren von nicht mehr als 30 Gew.-% aufweisen.Under the term "mostly be networked " understood such microgels related to the cross-linked part a proportion of uncrosslinked polymers of not more than 30% by weight exhibit.

Im Hinblick auf das erfindungsgemäße Mikrogel bedeutet dies, dass der vernetzte Kern dann als „größtenteils vernetzt" bezeichnet wird, wenn er nicht mehr als 30 Gew.-% unvernetzte Bestandteile enthält.With regard to the microgel according to the invention this means that the networked core is then referred to as "largely networked," if it contains no more than 30% by weight of uncrosslinked components.

Hinsichtlich einer detaillierten Herstellung von Polyurethanen, deren Ausgangsprodukte sowie die Techniken und Verfahren zu deren Modifizierung, wie beispielsweise Kettenverlängerung, Vernetzung, wird auf die Literatur von D. Dieterich „Aqueous Emulsions, Dispersions and Solutions of Polyurethanes; Synthesis and Properties" in Progress in Organic Coatings, 9 (1981), S. 281 bis 340; „Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry", 5. Aufl., Band 21, S. 665 bis 716 und M.J. Husbands et al. „A Manual of Resins for Surface Coatings", (1987) SITA Technology, London, Band 3, S. 1 bis 59 verwiesen.Regarding a detailed Production of polyurethanes, their starting products and the techniques and methods for modifying them, such as chain extension, Networking, is based on the literature by D. Dieterich “Aqueous Emulsions, dispersions and solutions of polyurethanes; Synthesis and Properties "in Progress in Organic Coatings, 9 (1981), pp. 281 to 340; "Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry ", 5th ed., Volume 21, pp. 665 to 716 and M.J. Husbands et al. "A Manual of Resins for Surface Coatings ", (1987) SITA Technology, London, Volume 3, pp. 1 to 59.

Der besondere Vorteil bei den erfindungsgemäßen emulgatorfreien und acrylatmodifizierten Mikrogelen gemäß den zuvor beschriebenen Ausführungsformen ist, dass ihr Zusatz zu wasserverdünnbaren Beschichtungszusammensetzungen eine deutliche und positive Verbesserung spezieller Eigenschaften bewirkt.The particular advantage with the emulsifier-free according to the invention and acrylate-modified microgels according to the previously described embodiments is that their addition to waterborne coating compositions a clear and positive improvement of special properties causes.

Grundsätzlich ist festzustellen, dass die rheologischen Eigenschaften der unter Verwendung dieser emulgatorfreien Mikrogeldispersion erhältlichen wasserverdünnbaren Beschichtungszusammensetzungen gegenüber denen des Standes der Technik verbessert sind. So zeigt beispielsweise ein in der Automobilindustrie verwendbarer wasserverdünnbarer Basislack bereits bei Zusatz von 20 % an erfindungsgemäßer, emulgatorfreier Mikrogeldispersion – bezogen auf den Festkörperanteil der Beschichtungszusammensetzung – eine Viskosität von höchstens 100 mPa·s bei einer Schergeschwindigkeit von 1.000 s–1, wobei die Trockenfilmdicke der ausgehärteten Basislackschicht 22 μm beträgt, ohne dass Läufer zu beobachten sind.In principle, it can be stated that the rheological properties of the water-dilutable coating compositions obtainable using this emulsifier-free microgel dispersion are improved over those of the prior art. For example, a water-thinnable basecoat that can be used in the automotive industry shows a viscosity of at most 100 mPa.s at a shear rate of 1,000 s −1 , with addition of 20% of the emulsifier-free microgel dispersion according to the invention, based on the solids content of the coating composition, the dry film thickness being cured basecoat layer is 22 μm without runners being observed.

Das erfindungsgemäße, emulgatorfreie und acrylatmodifizierte Mikrogel eignet sich in besonderem Maße bei der Herstellung und Formulierung wasserverdünnbarer Basislacke, insbesondere für solche, die in der Automobilindustrie eingesetzt werden.The emulsifier-free and acrylate-modified according to the invention Microgel is particularly suitable for manufacturing and Formulation water-dilutable Basecoats, especially for those used in the automotive industry.

Darüber hinaus verleiht die erfindungsgemäße, emulgatorfreie und acrylatmodifizierte Mikrogeldispersion der farbgebenden Beschichtungszusammensetzung eine ausreichende Haftung auf Kunststoffsubstraten.In addition, the emulsifier-free according to the invention and acrylate-modified microgel dispersion of the color coating composition adequate adhesion to plastic substrates.

Diese Eigenschaft ist besonders hervorzuheben, da dieser Lack in unveränderter Formulierung sowohl für metallische, vorbehandelte Substrate (Automobilkarosserien) als auch für Anbauteile für Automobile aus Kunststoff (z.B. Stoßfänger) verwendet werden kann. Hierdurch werden Farbtonabweichungen vermieden. Bisher war es für den Bereich industrieller Anwendungen oft erforderlich, ausgehend von wasserverdünnbaren Basislacken für die Serienlackierung von Automobilrohkarosserien, deren Haftung für Kunststoffsubstrate gezielt durch Zusatz von sogenannten „Haftvermittlern" oder sogar durch zusätzliche Haftschichten zu erhöhen.This characteristic is particularly noteworthy since this paint in unchanged Wording for both metallic, pre-treated substrates (automobile bodies) as also for Attachments for Automobiles made of plastic (e.g. bumpers) can be used. This avoids color deviations. So far it was for the area industrial applications often required, starting from water-dilutable Basecoats for the serial painting of car bodies, their liability for plastic substrates specifically by adding so-called "adhesion promoters" or even through additional To increase adhesive layers.

Die ausgezeichnete Haftung der das erfindungsgemäße Mikrogel enthaltenden Basislacke zeigt sich anhand des für die in der Automobilindustrie als Test für eine ausreichende Haftung etablierten „Dampfstrahltests".The excellent liability of the microgel according to the invention containing basecoats is shown by the for in the automotive industry as a test for sufficient liability for established "steam jet tests".

Des weiteren wird durch den Zusatz der erfindungsgemäßen, emulgatorfreien Mikrogeldispersion zu farbgebenden Beschichtungszusammensetzung das Gesamteigenschaftsniveau der fertigen Mehrschichtlackierung nicht negativ beeinflusst. So zeigt die fertige Mehrschichtlackierung ausgezeichnete Eigenschaften im Hinblick auf mechanische (Steinschlagbeständigkeit) und optische Kriterien (d.h. Orientierung der Effektpigmente).Furthermore, by adding the emulsifier-free microgel dispersion according to the invention coloring coating composition does not negatively affect the overall level of properties of the finished multi-layer coating. The finished multi-layer coating shows excellent properties with regard to mechanical (stone chip resistance) and optical criteria (ie orientation of the effect pigments).

Ferner ist bei den erfindungsgemäßen, emulgatorfreien und acrylatmodi-fizierten Mikrogeldispersionen eine ausgezeichnete Verwendbarkeit zusammen mit Bindemittelsystemen auf Basis von Polyurethanen, Polyacrylaten oder Mischungen aus Polyurethanen und Polyacrylaten festzustellen. Dies gute Verwendbarkeit zeigt sich insbesondere an den guten Haftungseigenschaften des resultierenden Lackfilms auf Kunststoffsubstraten. Beschichtungszusammensetzungen aus einer Kombination von einem Bindemittelsystem auf Basis von Polyurethanen und/oder Polyacrylaten und den erfindungsgemäßen, emulgatorfreien Mikrogeldispersionen ergeben sehr hochwertige Beschichtungen.Furthermore, the emulsifier-free according to the invention and acrylate-modified microgel dispersions are excellent Can be used together with binder systems based on polyurethanes, polyacrylates or mixtures of polyurethanes and polyacrylates. This good usability is particularly evident in the good adhesion properties of the resulting paint film on plastic substrates. coating compositions from a combination of a binder system based on Polyurethanes and / or polyacrylates and the emulsifier-free according to the invention Microgel dispersions result in very high quality coatings.

Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Emulsionspolymerisation zusätzlich in Gegenwart mindestens einer hydroxylgruppenfreien Monomerverbindung (C) durchgeführt, die mindestens eine radikalisch polymerisierbare Doppelbindung enthält.According to a preferred embodiment In the present invention, the emulsion polymerization is additionally described in Presence of at least one hydroxyl group-free monomer compound (C) performed which contains at least one radically polymerizable double bond.

Dadurch sind die Vernetzungspunkte verstreuter und unterliegen einer statistischen Verteilung.This makes the networking points scattered and subject to statistical distribution.

Monomere (C) mit mindestens einer radikalisch polymerisierbaren Doppelbindung, die keine Hydroxylgruppe aufweisen, sind beispielsweiseMonomers (C) with at least one radical polymerizable double bond that has no hydroxyl group have, for example

  • – vinylaromatische Verbindungen, wie z.B. Vinyltoluole, α-Methylstyrol, p-, m- oder p-Methylstyrol, 2,5-Dimethylstyrol, p-Methoxystyrol, p-ter.-Butylstyrol, p-Dimethylaminostyrol, p-Acetamidostyrol und m-Vinylphenol, insbesondere bevorzugt Styrol;- vinyl aromatic Connections such as Vinyl toluenes, α-methylstyrene, p-, m- or p-methylstyrene, 2,5-dimethylstyrene, p-methoxystyrene, p-ter.-butylstyrene, p-dimethylaminostyrene, p-acetamidostyrene and m-vinylphenol, particularly preferably styrene;
  • – Ester der Acryl- oder Methacrylsäure, wie Methyl(meth)acrylat, Ethyl(meth)acrylat, Butyl(meth)acrylat, iso-Butyl(meth)acrylat, tert.-Butyl(meth)acrylat, Isopropyl(meth)-acrylat, Pentyl(meth)acrylat, Isoamyl(meth)acrylat, Hexyl(meth)acrylat, α-Ethylhexyl-(meth)acrylat, Furturyl(meth)acrylat, Octyl(meth)acrylat, 3,5,5-Trimetyhlhexyl(meth)-acrylat, Decyl(meth)acrylat, Lauryl(meth)acrylat, Hexadecyl(meth)acrylat, Octadecyl-(meth)acrylat, Stearyl(meth)acrylat und Ethyhltriglykol(meth)acrylat; Cyclohexyl(meth)-acrylat, Isobornyl(meth)acrylat;- esters acrylic or methacrylic acid, such as methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, isobutyl (meth) acrylate, tert-butyl (meth) acrylate, isopropyl (meth) acrylate, pentyl (meth) acrylate, isoamyl (meth) acrylate, Hexyl (meth) acrylate, α-ethylhexyl (meth) acrylate, furturyl (meth) acrylate, Octyl (meth) acrylate, 3,5,5-trimetyhlhexyl (meth) acrylate, decyl (meth) acrylate, lauryl (meth) acrylate, Hexadecyl (meth) acrylate, octadecyl (meth) acrylate, stearyl (meth) acrylate and ethyl triglycol (meth) acrylate; Cyclohexyl (meth) acrylate, isobornyl (meth) acrylate;
  • – Acrylsäure, Methacrylsäure, Ethacrylsäure, Crotonsäure, Maleinsäure, Fumarsäure oder Itaconsäure;- Acrylic acid, methacrylic acid, ethacrylic acid, crotonic acid, maleic acid, fumaric acid or itaconic acid;
  • – Aminoethylacrylat, Aminoethylmethacrylat, Allylamin, N-Methyliminoethylacrylat oder tert.-Butylaminoethylmethacrylat;- aminoethyl acrylate, Aminoethyl methacrylate, allylamine, N-methyliminoethyl acrylate or tert-butylaminoethyl methacrylate;
  • – N,N-Di(methoxymethyl)aminoethylacrylat oder -methacrylat oder N,N-Di(butoxymethyl)aminopropylacrylat oder -methacrylat;- N, N-Di (methoxymethyl) aminoethyl acrylate or methacrylate or N, N-di (butoxymethyl) aminopropyl acrylate or methacrylate;
  • – (Meth)Acrylsäureamide wie (Meth)Acrylsäureamid, N-Methyl-, N-Methylol-, N,N-Dimethylol-, N-Methoxymethyl-, N,N-Di(methoxymethyl),-N-Ethoxymethyl- und/oder N,N-Di(ethoxyethyl)-(meth)acrylsäureamid;- (Meth) acrylic acid amides such as (meth) acrylic acid amide, N-methyl, N-methylol, N, N-dimethylol, N-methoxymethyl, N, N-di (methoxymethyl), - N-ethoxymethyl and / or N, N-di (ethoxyethyl) - (meth) acrylic acid amide;
  • – Acryloyloxy- oder Methacryloyloxyethyl-, propyl- oder butylcarbamat oder -allophanat; weitere Beispiele geeigneter Monomere, welche Carbamatgruppen enthalten, werden in den Patentschriften US 3 479 328 , US 3 674 838 , US 4 126 747 , US 4 279 833 oder US 4 340 497 beschrieben;- Acryloyloxy or methacryloyloxyethyl, propyl or butyl carbamate or allophanate; further examples of suitable monomers which contain carbamate groups are described in the patents US 3,479,328 . US 3,674,838 . US 4,126,747 . US 4,279,833 or US 4,340,497 described;
  • – Epoxidgruppen enthaltende Monomere wie der Glycidylester der Acrylsäure, Methacrylsäure, Ethacrylsäure, Crotonsäure, Maleinsäure, Fumarsäure oder Itaconsäure oder Allylglycidylether.- epoxy groups containing monomers such as the glycidyl ester of acrylic acid, methacrylic acid, ethacrylic acid, crotonic acid, maleic acid, fumaric acid or itaconic or allyl glycidyl ether.

Entsprechend einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Vernetzung in Gegenwart eines zusätzlichen Polymeren (D) mit einer OH-Zahl zwischen 30 und 400 und einer Säurezahl zwischen 1 und 150 durchgeführt, wobei das Polymer (D) ausgewählt ist aus der Gruppe der Polyacrylate, Polyester und Polyurethane.According to a further embodiment The present invention uses crosslinking in the presence of a additional Polymers (D) with an OH number between 30 and 400 and an acid number performed between 1 and 150, the polymer (D) being selected is from the group of polyacrylates, polyesters and polyurethanes.

Bei dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform kann das hydroxylgruppenhaltige Polymer an der Vernetzung zum Mikrogel teilnehmen.In this embodiment of the invention the polymer containing hydroxyl groups can be linked to the microgel take part.

Sofern dieses Polymer (D) wasserverdünnbar ist, wird es nach der Lösungspolymerisation unter den an sich bekannten Maßnahmen in Wasser dispergiert. Anderenfalls wird aus dem nicht in Wasser verdünnbaren Polymer (D) zusammen mit dem noch nicht in Wasser dispergierten Polymeren (B) eine Vormischung gebildet, die dann einer Dispergierung in Wasser unterzogen wird.If this polymer (D) is water-dilutable, it becomes after solution polymerization among the measures known per se dispersed in water. Otherwise, it will not be in water dilutable Polymer (D) together with the one not yet dispersed in water Polymer (B) formed a premix, which is then a dispersion undergoes in water.

Das Polymer (D) kann in einer Menge zwischen 5 und 30 Gew.-%, bezogen auf den Festkörper der gesamten Beschichtungszusammensetzung zugesetzt werden.The polymer (D) can be used in an amount between 5 and 30% by weight, based on the solids content of the entire coating composition be added.

Diese Ausführungsform führt zu einer weiteren Verbesserung der Standsicherheit und Ausrichtung der Effektpigmente.This embodiment leads to a further improve the stability and alignment of the effect pigments.

Darüber hinaus wird die Haftung der die erfindungsgemäßen, emulgatorfreien Mikrogeldispersion enthaltenden Beschichtungszusammensetzung gesteigert.In addition, liability the emulsifier-free according to the invention Coating composition containing microgel dispersion increased.

Geeignete Polyacrylate sind dabei erhältlich durch Lösungspolymerisation von hydroxylgruppenhaltigen Monomeren und Alkyl(meth)acrylaten, sowie gegebenenfalls (Meth)acrylsäure, Styrol und/oder ethylenisch ungesättigte Monomere.Suitable polyacrylates are included available by solution polymerization of hydroxyl-containing monomers and alkyl (meth) acrylates, and optionally (meth) acrylic acid, styrene and / or ethylenic unsaturated Monomers.

Geeignete hydroxylgruppenhaltige Monomere sind im folgenden ausführlich beschrieben. Als ethylenisch ungesättigte Monomere können alle Monomere mit mindestens einer polymerisierbaren Doppelbindung verwendet werden, wie sie im folgenden ausführlich beschrieben sind.Suitable monomers containing hydroxyl groups are described in detail below. All monomers with at least one polymerizable double bond can be used as ethylenically unsaturated monomers can be used as described in detail below.

Die entsprechende Säurezahl des Polyacrylats wird durch Einbau einer zur Anionenbildung befähigten Gruppe in an sich bekannter Weise erzielt.The corresponding acid number of the polyacrylate is made by incorporating a group capable of forming anions achieved in a manner known per se.

Geeignete hydroxylgruppenhaltige Polyester sind solche, wie sie unter der folgenden Beschreibung der Polyesterpolyole aufgeführt sind.Suitable hydroxyl groups Polyesters are those as described below in the Polyester polyols listed are.

Die entsprechende Säurezahl des Polyesters wird durch Einbau einer zur Anionenbildung befähigten Gruppe in an sich bekannter Weise erzielt.The corresponding acid number of the polyester by incorporating a group capable of forming anions achieved in a manner known per se.

Geeignete Polyurethane sind erhältlich aus der Umsetzung mindestens eines Diols, Polyols, Polyethers und/oder ein Polyesterpolyols mit mindestens einem Polyisocyanat im Sinne der vorliegenden Erfindung.Suitable polyurethanes are available from the implementation of at least one diol, polyol, polyether and / or a polyester polyol with at least one polyisocyanate in the sense of the present invention.

Die entsprechende Säurezahl des Polyurethans wird durch Einbau einer zur Anionenbildung befähigten Gruppe in an sich bekannter Weise erzielt.The corresponding acid number of the polyurethane is achieved by incorporating a group capable of forming anions achieved in a manner known per se.

Als Lösungsmittel für diese Lösungsmittelpolymerisation werden nicht hydroxylgruppenhaltige Lösungsmittel verwendet, besonders bevorzugt Ketone, wie z.B. Methylethylketon, Methylisobutylketon oder Methylamylketon.As a solvent for this solution polymerization solvents not containing hydroxyl groups are used, especially preferably ketones, e.g. Methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone or methyl amyl ketone.

Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung in einer weiteren, ebenfalls bevorzugten Ausführungsform eine emulgatorfreie Mikrogeldispersion, bei der die aus der Vernetzung stammende Reaktionsmischung anschließend einer weiteren Emulsionspolymerisation mit mindestens einer Monomerverbindung unterzogen wird, wobei die Monomerverbindung mindestens eine radikalisch polymerisierbare Doppelbindung enthält.In addition, the present concerns Invention in a further, also preferred embodiment an emulsifier-free microgel dispersion in which the crosslinking originating reaction mixture then a further emulsion polymerization is subjected to at least one monomer compound, the Monomer compound contains at least one radically polymerizable double bond.

Diese Monomerverbindung mit mindestens einer radikalisch polymerisierbaren Doppelbindung ist besonders bevorzugt hydroxylgruppenhaltig.This monomer compound with at least a radically polymerizable double bond is special preferably containing hydroxyl groups.

Als hydroxylgruppenhaltige Monomerverbindungen mit mindestens einer radikalisch polymerisierbaren Doppelbindung sind zu nennen:As monomer compounds containing hydroxyl groups with at least one radically polymerizable double bond are to be mentioned:

  • – Hydroxyalkylester der Acrylsäure, Methacrylsäure oder einer anderen α,β-olefinisch ungesättigten Carbonsäure, die sich von einem Alkylenglykol ableiten, das mit der Säure verestert ist, oder die durch Umsetzung der α,β-olefinisch ungesättigten Carbonsäure mit einem Alkylenoxid wie Ethylenoxid oder Propylenoxid erhältlich sind, insbesondere Hydroxyalkylester der Acrylsäure, Methacrylsäure, Ethacrylsäure, Crotonsäure, Maleinsäure, Fumarsäure oder Itaconsäure, in denen die Hydroxyalkylgruppe bis zu 20 Kohlenstoffatome enthält, wie z.B. 2-Hydroxyethyl-, 2-Hydroxypropyl-3-Hydroxypropyl-, 3-Hydroxybutyl-, 4-Hydroxybutylacrylat, -(meth)acrylat, -ethacrylat, -crotonat, -maleinat, -fumarat oder -itaconat; oder Hydroxycycloalkylester wie 1,4-Bis(hydroxymethyl)cyclohexan-, Octahydro-4,7-methano-1H-inden-dimethanol- oder Methylpropandiolmonoacrylat, -onomethacrylat, -monoethacrylat, -monocrotonat, – monomaleinat, -monofumarat oder -monoitaconat;- hydroxyalkyl esters acrylic acid, methacrylic acid or another α, β-olefinic unsaturated Carboxylic acid, which are derived from an alkylene glycol that esterifies with the acid is, or by reacting the α, β-olefinically unsaturated carboxylic acid are available with an alkylene oxide such as ethylene oxide or propylene oxide, in particular hydroxyalkyl esters of acrylic acid, methacrylic acid, ethacrylic acid, crotonic acid, maleic acid, fumaric acid or itaconic, in which the hydroxyalkyl group contains up to 20 carbon atoms, such as e.g. 2-hydroxyethyl, 2-hydroxypropyl-3-hydroxypropyl, 3-hydroxybutyl, 4-hydroxybutyl acrylate, - (Meth) acrylate, -ethacrylate, -crotonate, -maleinate, -fumarate or itaconate; or hydroxycycloalkyl esters such as 1,4-bis (hydroxymethyl) cyclohexane, Octahydro-4,7-methano-1H-indene-dimethanol or methyl propanediol monoacrylate, -onomethacrylate, -monoethacrylate, -monocrotonate, - monomaleinate, -monofumarate or -monoitaconate;
  • – Umsetzungsprodukte aus cyclischen Estern, wie z. B. ε-Caprolacton, und den zuvor beschriebenen Hydroxyalkyl- oder -cycloalkylestern (beispielsweise unter der Bezeichnung Tone® M 100 der Fa. DOW Chemicals erhältlich);- Reaction products from cyclic esters, such as. B. ε-caprolactone, and the previously described hydroxyalkyl or cycloalkyl esters (available for example under the name Tone ® M 100 from DOW Chemicals);
  • – ungesättigte Polyole wie Trimethylolpropanmono- oder diallylether oder Pentaerythritmono-, -di- oder -triallylether;- unsaturated polyols such as trimethylolpropane mono- or diallyl ether or pentaerythritol mono-, di or triallyl ether;
  • – Umsetzungsprodukte aus Acrylsäure und/oder Methacrylsäure mit dem Glycidylester einer in α-Stellung verzweigten Monocarbonsäure mit 5 bis 18 C-Atomen je Molekül, insbesondere einer Versatic®-Säure, oder anstelle des Umsetzungsproduktes eine äquivalente Menge Acryl- und/oder Methacrylsäure, die dann während oder nach der Polymerisationsreaktion mit dem Glycidylester einer in α-Stellung verzweigten Monocarbonsäure mit 5 bis 18 C-Atomen je Molekül, insbesondere einer Versatic®-Säure, umgesetzt wird.- Reaction products from acrylic acid and / or methacrylic acid with the glycidyl ester of a monocarboxylic acid branched in the α-position with 5 to 18 carbon atoms per molecule, in particular a Versatic ® acid, or instead of the reaction product, an equivalent amount of acrylic and / or methacrylic acid then during or after the polymerization reaction with the glycidyl ester of a monocarboxylic acid branched in the α-position with 5 to 18 C atoms per molecule, in particular a Versatic ® acid, is reacted.

Ein solches in Dispersion vorliegendes emulgatorfreies Mikrogel liegt in einer Core/Shell-Struktur vor. Dabei ist der innere Bereich entsprechend der zuvor gegebenen Definition größtenteils vernetzt. Der äußere Bereich dieses Core/Shell-Mikrogels ist aber nicht vernetzt. Eine Vernetzung der äußeren Schale erfolgt bei Verwendung von einer Monomerverbindung mit mindestens einer radikalisch polymerisierbaren Doppelbindung erst unter Einbrennbedingungen für die Herstellung entsprechender Mehrschichtlackierungen.Such a dispersion emulsifier-free microgel is in a core / shell structure. there is the inner area according to the definition given above Mostly networked. The outer area this core / shell microgel is not networked. A networking the outer shell takes place when using a monomer compound with at least a radically polymerizable double bond only under baking conditions for the Manufacture of appropriate multi-layer coatings.

Eine Teilvernetzung im fertigen Lack über die äußere Schale ist nur gewährleistet, wenn auch eine hydroxylgruppenhaltige Monomerverbindung mit mindestens einer radikalisch polymerisierbaren Doppelbindung verwendet wird.Partial crosslinking in the finished lacquer via the outer shell is only guaranteed albeit a hydroxyl group-containing monomer compound with at least a free-radically polymerizable double bond is used.

Entsprechend dieser Ausführungsform nimmt die polymerisierte Monomermischung nicht an der Vernetzung zum Mikrogel teil.According to this embodiment the polymerized monomer mixture does not take up crosslinking to the microgel part.

Darüber hinaus zeigt eine diese emulgatorfreie Mikrogeldispersion enthaltende Beschichtungszusammensetzung eine so ausgezeichnete Haftung, dass sie auch in als kritisch geltenden Mehrschichtlackierungen, insbesondere in Verbindung mit Pulverklarlacken, in der Automobilserienlackierung eingesetzt werden kann.In addition, one shows this Coating composition containing emulsifier-free microgel dispersion such an excellent liability that it is also considered critical Multi-layer coatings, especially in connection with powder clearcoats, can be used in automotive OEM painting.

Bei den zuvor beschriebenen Core/Shell-Polymeren bzw. Mikrogelen werden gemäß einer bevorzugten Ausführungsform nur solche Monomere mit mindestens einer radikalisch polymerisierbaren Doppelbindung verwendet, die keine Hydroxylgruppen enthalten. Die Verwendung einer Monomerverbindung ohne Hydroxylgruppen verstärkt überraschenderweise diese positive Haftungseigenschaft nochmals.In the case of the core / shell polymers or microgels described above, according to a preferred embodiment only those monomers with at least one free-radically polymerizable double bond are used which do not contain any hydroxyl groups. The use of a monomer compound without Hy Surprisingly, droxyl groups further reinforce this positive adhesion property.

Ein solches in Dispersion vorliegendes emulgatorfreies Mikrogel liegt in einer Core/Shell-Struktur vor. Dabei ist der innere Bereich entsprechend der zuvor gegebenen Definition größtenteils vernetzt. Der äußere Bereich dieses Core/Shell-Mikrogels ist ebenfalls nicht vernetzt. Im Gegensatz zu dem zuvor beschriebenen Core/Shell-Polymer kann unter Ein brennbedingungen für die Herstellung entsprechender Mehrschichtlackierungen keine Vernetzung der äußeren Schale erfolgen.Such a dispersion emulsifier-free microgel is in a core / shell structure. there is the inner area according to the definition given above Mostly networked. The outer area this core / shell microgel is also not networked. In contrast The core / shell polymer described above can be burned in for the Production of appropriate multi-layer coatings no crosslinking the outer shell respectively.

Entsprechend dieser Ausführungsform ist sichergestellt, dass das Emulsionspolymenisat an der Vernetzung während der Filmbildung nicht teilnehmen kann. Hierdurch wird eine ausgezeichnete Haftung auf Kunststoffsubstraten erzielt, auch in Verbindung mit Pulverklarlacken.According to this embodiment it is ensured that the emulsion polymenisate crosslinks while who cannot participate in film education. This will make an excellent one Adhesion to plastic substrates achieved, also in connection with Powder clear coats.

Höherfunktionelle Monomene der vorstehend beschriebenen Art werden im allgemeinen in entsprechenden Mengen eingesetzt. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind unter entsprechenden Mengen an höherfunktionellen Monomeren solche Mengen zu verstehen, die zur Vernetzung, nicht aber zur Gelierung der Mikrogeldispersion führen.higher-functional Monomers of the type described above are generally used in appropriate amounts. As part of the present Invention are under appropriate amounts of higher functional monomers to understand such quantities as for crosslinking, but not for gelation the microgel dispersion.

Dabei wird die Orientierung der Effektpigmente bei Verwendung von emulgatorfreien Miknogeldispersionen entsprechend dieser Ausführungsform in wässrigen Metallicbasislacken deutlich verbessert.The orientation of the effect pigments accordingly when using emulsifier-free microgel dispersions this embodiment in watery Metallic basecoats significantly improved.

Diese Umsetzung weist methodisch gesehen keine Besonderheiten auf, sondern erfolgt nach den üblichen und bekannten Methoden der radikalischen Emulsionspolymerisation in Gegenwart mindestens eines Polymerisationsinitiatons.This implementation points methodologically seen no peculiarities, but takes place according to the usual and known methods of radical emulsion polymerization in the presence of at least one polymerization initiation.

Beispiele geeigneter Polymerisationsinitiatonen sind freie Radikale bildende Initiatoren wie Dialkylperoxide, wie Di-tert.-Butylperoxid oder Dicumyl-penoxid; Hydroperoxide, wie Cumolhydnoperoxid oder tert.-Butylhydroperoxid; Peresten, wie tert.-Butylperbenzoat, tert.-Butylperpivalat, tert.-Butylpen-3,5,5-tnimethyl-hexanoat oder tert.-Butylpen-2-ethylhexanoat; Kalium-, Natrium- oder Ammoniumpenoxodisulfat; Azodinitnile wie Azobisisobutynonitril; C-C-spaltende Initiatoren wie Benzpinakolsilylether oder eine Kombination eines nicht oxidierenden Initiators mit Wasserstoffperoxid. Bevorzugt werden wasserunlösliche Initiatoren verwendet. Die Initiatoren werden bevorzugt in einer Menge von 0,1 bis 25 Gew.-%, besonders bevorzugt von 0,75 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Monomenen (A), eingesetzt.Examples of suitable polymerization initiators are free radical initiators such as dialkyl peroxides, such as Di-tert-butyl peroxide or dicumyl penoxide; Hydroperoxides such as cumene hydoperoperoxide or tert-butyl hydroperoxide; Perests, such as tert-butyl perbenzoate, tert-butyl perpivalate, tert-butylpen-3,5,5-tnimethyl hexanoate or tert-butylpen-2-ethylhexanoate; Potassium, sodium or ammonium penoxodisulfate; Azodinitniles such as azobisisobutynonitrile; C-C-cleaving initiators such as benzpinacol silyl ether or a combination of a non-oxidizing initiator with hydrogen peroxide. Prefers become water-insoluble Initiators used. The initiators are preferred in one Amount from 0.1 to 25% by weight, particularly preferably from 0.75 to 10% by weight, based on the total weight of the monomers (A).

Eine Möglichkeit ist die Polymerisationsinitiierung durch ein Redoxsystem. Dieses in der Emulsionspolymenisationstechnik gut bekannte Verfahren nutzt die Tatsache aus, dass Hydroperoxide durch geeignete Reduktionsmittel schon bei sehr niedrigen Temperaturen zum radikalischen Zerfall angeregt werden.One possibility is to initiate polymerization through a redox system. This in the emulsion polymerization technique well-known method takes advantage of the fact that hydroperoxides with suitable reducing agents even at very low temperatures be encouraged to radically decay.

Geeignete Reduktionsmittel sind beispielsweise Natriummetabisulfit oder dessen Formaldehydanlagerungsprodukt (Na-Hydroxymethansulfinat). Sehr gut geeignet ist auch Isoascorbinsäure. Besonders vorteilhaft ist die Kombination aus tert.-Butylhydroperoxid, (Iso)ascorbinsäure und Eisen(II)sulfat.Suitable reducing agents are, for example Sodium metabisulfite or its formaldehyde addition product (Na hydroxymethanesulfinate). Isoascorbic acid is also very suitable. Particularly advantageous is the combination of tert-butyl hydroperoxide, (iso) ascorbic acid and Iron (II) sulfate.

Die Verwendung dieser Mischung hat den Vorteil, dass die Polymerisation bei Raumtemperatur gestartet werden kann.The use of this mixture has the advantage that the polymerization started at room temperature can be.

In den Lösungen oder den wässrigen Emulsionen werden dann die entsprechenden Monomeren mit Hilfe der vorstehend genannten radikalbildenden Initiatoren bei Temperaturen von 30 bis 95 °C, vorzugsweise 40 bis 95 °C, und bei Verwendung von Redoxsystemen bei Temperaturen von 35 bis 90 °C polymerisiert. Bei Arbeiten unter Überdruck kann die Emulsionspolymerisation auch bei Temperaturen oberhalb 100 °C durchgeführt werden.In the solutions or the aqueous ones The corresponding monomers are then emulsions with the help of radical initiators mentioned above at temperatures from 30 to 95 ° C, preferably 40 to 95 ° C, and when using redox systems at temperatures from 35 to Polymerized at 90 ° C. When working under excess pressure emulsion polymerization can also be carried out at temperatures above 100 ° C are carried out.

Gleiches gilt für die Lösungspolymerisation, wenn höhersiedende organische Lösemittel und/oder Überdruck angewandt wird.The same applies to solution polymerization when higher boiling organic solvents and / or overpressure is applied.

Es ist bevorzugt, dass mit dem Initiatorzulauf einige Zeit, im allgemeinen ca. 1 bis 15 Minuten, vor dem Zulauf der Monomeren begonnen wird. Ferner ist ein Verfahren bevorzugt, bei dem die Initiatorzugabe zum gleichen Zeitpunkt wie die Zugabe der Monomeren begonnen und etwa eine halbe Stunde, nachdem die Zugabe der Monomeren beendet worden ist, beendet wird. Der Initiator wird vor-zugsweise in konstanter Menge pro Zeiteinheit zugegeben. Nach Beendigung der Initiatorzugabe wird das Reaktionsgemisch noch so lange (in der Regel 1 bis 1,5 Stunden) auf Polymerisationstemperatur gehalten, bis alle eingesetzten Monomere im wesentlichen vollständig umgesetzt worden sind. "Im wesentlichen vollständig umgesetzt" soll bedeuten, dass vorzugsweise 100 Gew.-% der eingesetzten Monomere umgesetzt worden sind, dass es aber auch möglich ist, dass ein geringer Restmonomerengehalt von höchstens bis zu etwa 0,5 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Reaktionsmischung, unumgesetzt zurückbleiben kann.It is preferred that with the initiator feed some time, generally about 1 to 15 minutes, before the feed of the monomers is started. A method is also preferred where the initiator addition is at the same time as the addition of the monomers started and about half an hour after the addition of the monomers has ended, is ended. The initiator will preferably added in a constant amount per unit of time. To Completion of the initiator addition is the reaction mixture long (usually 1 to 1.5 hours) at the polymerization temperature held until all of the monomers used are essentially fully implemented have been. "In the essentially complete implemented " mean that preferably 100% by weight of the monomers used have been implemented, but it is also possible that a minor Residual monomer content of at most up to about 0.5% by weight, based on the weight of the reaction mixture, remain unconverted can.

Als Reaktoren für die Pfropfmischpolymerisation kommen die üblichen und bekannten Rührkessel, Rührkesselkaskaden, Rohrreaktoren, Schlaufenreaktoren oder Taylorreaktoren, wie sie beispielsweise in der Patentschrift DE 10 71 241 B1 , den Patentanmeldungen EP 0 498 583 A1 oder DE 198 28 742 A1 oder in dem Artikel von K. Kataoka in Chemical Engineering Science, Band 50, Heft 9, 1995, Seiten 1409 bis 1416, beschrieben werden, in Betracht.The reactors for the graft copolymerization are the customary and known stirred kettles, stirred kettle cascades, tubular reactors, loop reactors or Taylor reactors, as described, for example, in the patent DE 10 71 241 B1 , the patent applications EP 0 498 583 A1 or DE 198 28 742 A1 or in the article by K. Kataoka in Chemical Engineering Science, volume 50, number 9, 1995, pages 1409 to 1416.

Entsprechend einer ebenfalls bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Polymer A

  • – ein zahlenmittleres Molekulargewicht von mehr als 800;
  • – eine Säurezahl zwischen 20 und 150 mg KOH/g;
auf.According to a likewise preferred embodiment of the present invention, the polymer A
  • - a number average molecular weight of more than 800;
  • - an acid number between 20 and 150 mg KOH / g;
on.

Nach bisherigem Erkenntnisstand hat das zahlenmittlere Molekulargewicht einen erheblichen Einfluß auf die Rheologie der die erfindungsgemäße, emulgatorfreie Mikrogeldispersion enthaltenden Beschichtungszusammensetzung.According to current knowledge the number average molecular weight has a significant impact on the Rheology of the emulsifier-free according to the invention Coating composition containing microgel dispersion.

Ganz allgemein bewirkt ein höheres zahlenmittleres Molekulargewicht eine Erhöhung der Vernetzungspunkte innerhalb des Mikrogels (d.h. die Maschenweite des Polymers wird erhöht).In general, a higher number average Molecular weight an increase the cross-linking points within the microgel (i.e. the mesh size of the polymer is increased).

Wichtig hierbei ist jedoch, dass auch bei einem hohen zahlenmittleren Molekulargewicht eine ausreichende Stabilität der Dispersion bei einem für die Stabilisierung in Wasser ausreichenden Neutralisationsgrad gewährleistet.However, it is important here that sufficient even with a high number average molecular weight stability the dispersion at one for the stabilization in water ensures a sufficient degree of neutralization.

Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird als Diol bzw. Polyol, das als entsprechendes Segment in dem Backbone des Polymers (B) zu finden ist, ein Diol und/oder Polyol mit 2 bis 36 Kohlenstoffatomen verwendet.According to a preferred embodiment The present invention is used as a diol or polyol, the corresponding Segment in the backbone of the polymer (B) is a diol and / or polyol with 2 to 36 carbon atoms.

Als Diole hierfür sind zu nennen Ethylenglykol, 1,2- oder 1,3-Propandiol, 1,2-, 1,3- oder 1,4-Butandiol, 1,2-, 1,3-, 1,4- oder 1,5-Pentandiol, 1,2-, 1,3-, 1,4-, 1,5- oder 1,6-Hexandiol, Hydroxypivalinsäureneopentylester, Neopentylglykol, Diethylenglykol, 1,2-, 1,3- oder 1,4-Cyclohexandiol, 1,2-, 1,3- oder 1,4-Cyclohexandimethanol, Trimethylpentandiol, Ethylbutylpropandiol, die stellungsisomeren Diethyloctandiole, 2-Butyl-2-ethylpropandiol-1,3, 2-Butyl-2-methylpropandiol-1,3, 2-Phenyl-2-methylpropandiol-1,3, 2-Propyl-2-ethylpropandiol-1,3, 2-Di-tert.-butylpropandiol-1,3, 2-Butyl-2-propylpropandiol-1,3, 1-Dihydroxymethylbi-cyclo[2.2.1]heptan, 2,2-Diethylpropandiol-1,3, 2,2-Dipropylpropandiol-1,3, 2-Cyclohexyl-2-methylpropandiol-1,3, 2,5-Dimethyl-hexandiol-2,5, 2,5-Diethylhexandiol-2,5, 2-Ethyl-5-methylhexandiol-2,5, 2,4-Dimethylpentandiol-2,4, 2,3-Dimethylbutandiol-2,3, 1,4-(2'-Hydroxypropyl)-benzol, 1,3-(2'-Hydroxypropyl)-benzol oder Dimerdiol (Unichema).Examples of diols for this are ethylene glycol, 1,2- or 1,3-propanediol, 1,2-, 1,3- or 1,4-butanediol, 1,2-, 1,3-, 1,4- or 1,5-pentanediol, 1,2-, 1,3-, 1,4-, 1,5- or 1,6-hexanediol, Hydroxypivalinsäureneopentylester, Neopentyl glycol, diethylene glycol, 1,2-, 1,3- or 1,4-cyclohexanediol, 1,2-, 1,3- or 1,4-cyclohexanedimethanol, trimethylpentanediol, ethyl butyl propanediol, the positionally isomeric diethyloctanediols, 2-butyl-2-ethylpropanediol-1,3, 2-butyl-2-methyl propanediol-1,3, 2-phenyl-2-methylpropanediol-1,3, 2-propyl-2-ethylpropanediol-1,3, 2-di-tert-butylpropanediol-1,3, 2-butyl-2-propylpropanediol-1,3, 1-dihydroxymethylbi-cyclo [2.2.1] heptane, 2,2-diethylpropanediol-1,3, 2,2-dipropylpropanediol-1,3, 2-cyclohexyl-2-methylpropanediol-1,3, 2,5-dimethyl-hexanediol-2,5, 2,5-diethylhexanediol-2,5, 2-ethyl-5-methylhexanediol-2,5, 2,4-dimethylpentanediol-2,4, 2,3-dimethylbutanediol-2,3,1,4- (2'-hydroxypropyl) benzene, 1,3- (2'-hydroxypropyl) benzene or dimer diol (Unichema).

Als Polyole hierfür sind zu nennen: Trimethylolpropan, Glycerin, Pentaerythrit, Di-Trimethylolpropan, Di-Pentaerythrit, sowie hydroxylierte, epoxidierte Lein- oder Sojaöle.The following may be mentioned as polyols: trimethylolpropane, Glycerin, pentaerythritol, di-trimethylolpropane, di-pentaerythritol, as well as hydroxylated, epoxidized linseed or soybean oils.

Vorzugsweise ist das Diol oder Polyol ausgewählt aus der Gruppe von 1,6-Hexandiol und Di-Trimethylolpropan.Preferably the diol or polyol selected from the group of 1,6-hexanediol and di-trimethylolpropane.

Insbesondere durch die Verwendung von Polyolen (d.h. von Verbindungen mit mehr als drei OH-Gruppen) wird auch hier eine höhere Funktionalität des Präpolymers gewährleistet, so dass eine erhöhte Vernetzung erzielt wird, was sich in verbesserten rheologischen Eigenschaften der diese Mikrogeldispersionen enthaltenden Beschichtungszusammensetzungen zeigt.Especially through the use polyols (i.e. compounds with more than three OH groups) becomes a higher one here too functionality of the prepolymer guaranteed so an increased Networking is achieved, which results in improved rheological Properties of the coating compositions containing these microgel dispersions shows.

Bei dem für die vorliegende Erfindung verwendeten Polyesterpolyol handelt es sich um eine Verbindung, die erhältlich ist aus der Polykondensation von mindestens einem der zuvor beschriebenen Diole oder Polyole mit mindestens einer Polycarbonsäure oder deren Anhydrid.In that for the present invention polyester polyol used is a compound the available is from the polycondensation of at least one of the previously described Diols or polyols with at least one polycarboxylic acid or their anhydride.

Beispiele für geeigenete Polycarbonsäuren sind aromatische, aliphatische und cycloaliphatische Polycarbonsäuren. Bevorzugt werden aromatische und/oder aliphatische Polycarbonsäuren eingesetzt.Examples of suitable polycarboxylic acids are aromatic, aliphatic and cycloaliphatic polycarboxylic acids. Prefers aromatic and / or aliphatic polycarboxylic acids are used.

Beispiele für geeignete aromatische Polycarbonsäuren sind Phthalsäure, Isophthalsäure, Terephthalsäure, Trimellithsäure, Phthalsäure-, Isophthalsäure- oder Terephthalsäuremonosulfonat, von denen Isophthalsäure und Trimellithsäureanhydrid vorteilhaft ist und deshalb bevorzugt verwendet wird.Examples of suitable aromatic polycarboxylic acids are phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, trimellitic acid, phthalic, isophthalic or terephthalic acid monosulfonate, of which isophthalic acid and trimellitic anhydride is advantageous and is therefore preferably used.

Beispiele für geeignete acyclische, aliphatische oder ungesättigte Polycarbonsäuren sind Oxalsäure, Malonsäure, Bernsteinsäure, Glutarsäure, Adipinsäure, Pimelinsäure, Korksäure, Azelainsäure, Sebacinsäure, Undecandicarbonsäure, Dodecandicarbonsäure oder Dimerfettsäuren oder Maleinsäure, Fumarsäure oder Itaconsäure von denen Adipinsäure, Glutarsäure, Azelainsäure, Sebacinsäure; wobei Dimerfettsäuren vorteilhaft sind und deshalb bevorzugt verwendet werden.Examples of suitable acyclic, aliphatic or unsaturated polycarboxylic are oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, undecanedicarboxylic acid, dodecanedicarboxylic acid or dimer fatty acids or maleic acid, fumaric acid or itaconic acid of which adipic acid, glutaric, azelaic acid, sebacic acid; taking dimer fatty acids are advantageous and are therefore preferably used.

Beispiele für geeignete cycloaliphatische und cyclische Polycarbonsäuren sind 1,2-Cyclobutandicarbonsäure,1,3-Cyclobutandicarbonsäure, 1,2-Cyclopentandicarbonsäure, 1,3-Cyclopentandicarbonsäure, Hexahydrophthalsäure, 1,3-Cyclohexandicarbonsäure, 1,4-Cyclohexandicarbonsäure, 4-Methylhexahydrophthalsäure, Tricyclodecandicarbonsäure, Tetrahydrophthalsäure oder 4-Methyltetrahydrophthalsäure. Diese Dicarbonsäuren können sowohl in ihrer cis- als auch in ihrer trans-Form sowie als Gemisch beider Formen eingesetzt werden.Examples of suitable cycloaliphatic and cyclic polycarboxylic acids are 1,2-cyclobutanedicarboxylic acid, 1,3-cyclobutanedicarboxylic acid, 1,2-cyclopentanedicarboxylic acid, 1,3-cyclopentanedicarboxylic acid, hexahydrophthalic acid, 1,3-cyclohexanedicarboxylic acid, 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid, 4-methylhexahydrophthalic acid, tricyclodecanedicarboxylic acid, tetrahydrophthalic acid or tetrahydrophthalic acid 4-methyltetrahydrophthalic. These dicarboxylic acids can both in their cis and in their trans form and as a mixture both forms can be used.

Geeignet sind auch die umesterungsfähigen Derivate der obengenannten Polycarbonsäuren, wie z.B. deren ein- oder mehrwertige Ester mit aliphatischen Alkoholen mit 1 bis 4 C-Atomen oder Hydroxyalkoholen mit 1 bis 4 C-Atomen. Außerdem können auch die Anhydride der obengenannten Polycarbonsäuren eingesetzt werden, sofern sie existieren. Gegebenenfalls können zusammen mit den Polycarbonsäuren auch Monocarbonsäuren eingesetzt werden, wie beispielsweise Benzoesäure, tert.-Butylbenzoesäure, Laurinsäure, Isononansäure, Fettsäuren natürlich vorkommender Öle, Acrylsäure, Methacrylsäure, Ethacrylsäure oder Crotonsäure.The transesterifiable derivatives are also suitable the above-mentioned polycarboxylic acids, such as. their mono- or polyvalent esters with aliphatic alcohols with 1 to 4 carbon atoms or hydroxy alcohols with 1 to 4 carbon atoms. Moreover can the anhydrides of the abovementioned polycarboxylic acids can also be used, provided that they exist. If necessary, you can together with the polycarboxylic acids also monocarboxylic acids are used, such as benzoic acid, tert-butylbenzoic acid, lauric acid, isononanoic acid, fatty acids of naturally occurring oils, acrylic acid, methacrylic acid, ethacrylic acid or Crotonic.

Üblicherweise werden Triole neben den Diolen in untergeordneten Mengen verwendet, um Verzweigungen in die Polyesterpolyole einzuführen.Usually triols are used in minor amounts in addition to the diols, to introduce branches into the polyester polyols.

Als Diole sind 1,6-Hexandiol und Neopentylglykol besonders vorteilhaft und werden deshalb besonders bevorzugt verwendet.1,6-Hexanediol and Neopentyl glycol is particularly advantageous and therefore special preferably used.

Weitere Beispiele geeigneter Polyole sind Polyesterdiole, die durch Umsetzung eines Lactons mit einem Diol erhalten werden. Sie zeichnen sich durch die Gegenwart von entständigen Hydroxylgruppen und wiederkehrenden Polyesteranteilen der Formel -(-CO-(CHR)m-CH2-O-)- aus. Hierbei ist der Index m bevorzugt 4 bis 6 und der Substitutent R = Wasserstoff, ein Alkyl-, Cycloalkyl- oder Alkoxy-Rest. Kein Substituent enthält mehr als 12 Kohlenstoffatome. Die gesamte Anzahl der Kohlenstoffatome im Substituenten übersteigt 12 pro Lactonring nicht. Beispiele hierfür sind Hydroxycapronsäure, Hydroxybuttersäure, Hydroxydecansäure und/oder Hydroxystearinsäure.Further examples of suitable polyols are polyester diols which are obtained by reacting a lactone with egg a diol can be obtained. They are characterized by the presence of any hydroxyl groups and recurring polyester components of the formula - (- CO- (CHR) m -CH 2 -O -) -. The index m is preferably 4 to 6 and the substituent R = hydrogen, an alkyl, cycloalkyl or alkoxy radical. No substituent contains more than 12 carbon atoms. The total number of carbon atoms in the substituent does not exceed 12 per lactone ring. Examples include hydroxycaproic acid, hydroxybutyric acid, hydroxydecanoic acid and / or hydroxystearic acid.

Für die Herstellung der Polyesterdiole wird das unsubstituierte ε-Caprolacton, bei dem m den Wert 4 hat und alle R-Substituenten Wasserstoffe sind, bevorzugt. Die Umsetzung mit Lacton wird durch niedermolekulare Polyole wie Ethylenglykol, 1,3-Propandiol, 1,4-Butandiol oder Dimethylolcyclohexan gestartet. Es können jedoch auch andere Reaktionskomponenten, wie Ethylendiamin, Alkyldialkanolamine oder auch Harnstoff mit Caprolacton umgesetzt werden. Als höhermolekulare Diole eignen sich auch Polylactamdiole, die durch Reaktion von beispielsweise ε-Caprolactam mit niedermolekularen Diolen hergestellt werden.For the production of the polyester diols is the unsubstituted ε-caprolactone, where m has the value 4 and all R substituents are hydrogen, prefers. The reaction with lactone is characterized by low molecular weight Polyols such as ethylene glycol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol or dimethylolcyclohexane started. It can however, other reaction components such as ethylenediamine, alkyldialkanolamines or also urea can be reacted with caprolactone. As a higher molecular weight Diols are also suitable polylactam diols, which are produced by the reaction of, for example, ε-caprolactam be produced with low molecular weight diols.

Weitere Beispiele geeigneter Polyole sind Polyetherpolyole, insbesondere mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht von 400 bis 5.000, insbesondere von 400 bis 3.000. Gut geeignete Polyetherpolyole sind z.B. Polyetherdiole der allgemeinen Formel H-(-O-(CHR)o-)pOH, wobei der Substituent R = Wasserstoff oder ein niedriger, gegebenenfalls substituierter Alkylrest ist, der Index o = 2 bis 6, bevorzugt 3 bis 4, und der Index p = 2 bis 100, bevorzugt 5 bis 50, ist. Als besonders gut geeignete Beispiele werden lineare oder verzweigte Polyetherdiole wie Poly(oxyethylen)glykole, Poly(oxypropylen)glykole und Poly(oxybutylen)glykole genannt.Further examples of suitable polyols are polyether polyols, in particular with a number average molecular weight from 400 to 5,000, in particular from 400 to 3,000. Highly suitable polyether polyols are, for example, polyether diols of the general formula H - (- O- (CHR) o -) p OH, where the substituent R = hydrogen or a lower, optionally substituted alkyl radical, the index o = 2 to 6, preferably 3 to 4, and the index p = 2 to 100, preferably 5 to 50. Linear or branched polyether diols such as poly (oxyethylene) glycols, poly (oxypropylene) glycols and poly (oxybutylene) glycols are mentioned as particularly suitable examples.

Die Polyetherdiole sollen einerseits keine übermäßigen Mengen an Ethergruppen einbringen, weil sonst die gebildeten erfindungsgemäß zu verwendenden Polyurethane in Wasser anquellen. Andererseits können sie in Mengen verwendet werden, welche die nichtionische Stabilisierung der Polyurethane gewährleistet.The polyether diols are said to be on the one hand no excessive amounts bring in ether groups, because otherwise the formed to be used according to the invention Swell polyurethane in water. On the other hand, they can be used in quantities be the non-ionic stabilization of the polyurethanes guaranteed.

Weitere Beispiele geeigneter Polyole sind Poly(meth)acrylatdiole, Polycarbonatdiole oder Polyolefinpolyole wie POLYTAIL® der Firma Mitsubishi Chemical Group.Further examples of suitable polyols are poly (meth) acrylate diols, polycarbonate diols or polyolefin polyols such as POLYTAIL ® from the Mitsubishi Chemical Group.

Entsprechend einer weiteren, ebenfalls bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Polyesterpolyol ein zahlenmittleres Molekulargewicht zwischen 200 und 6.000, eine OH-Zahl zwischen 20 und 550 und eine Säurezahl kleiner 5 auf.According to another, also preferred embodiment In the present invention, the polyester polyol has a number average Molecular weight between 200 and 6,000, an OH number between 20 and 550 and an acid number less than 5.

Besonders gute Ergebnisse hinsichtlich einer vorteilhaften – für die Verwendung der erfindungsgemäßen emulgatorfreien Mikrogele in Beschichtungszusammensetzungen – geeigneten Vernetzung werden erzielt, wenn im Backbone des Polymers (B) aus unterschiedlichen OH-funktionellen Verbindungen, d.h. aus verschiedenen Diolen, Polyolen, Polyether und/oder Polyesterpolyolen, stammende Segmente vorhanden sind.Particularly good results regarding an advantageous - for use the emulsifier-free according to the invention Microgels in coating compositions - suitable crosslinking achieved when in the backbone of the polymer (B) from different OH functional compounds, i.e. from different diols, polyols, Polyether and / or polyester polyols, originating segments present are.

Diese Vernetzung hat dann auch einen entscheidenden Einfluss sowohl auf die Haftung, die Orientierung der Effektpigmente, die Standsicherheit, als auch die Rheologie der die erfindungsgemäße, emulgatorfreie Mikrogeldispersion enthaltenden Beschichtungszusammensetzung.This networking also has one decisive influence both on liability and orientation the effect pigments, the stability, as well as the rheology the emulsifier-free according to the invention Coating composition containing microgel dispersion.

Durch Wahl eines geeigneten niedermolekularen Polyols und eines langkettigen, linearen und/oder verzweigten Polyesterpolyols wird eine hohe Vernetzungsdichte erzielt, wobei der Abstand der jeweiligen Vernetzungszentren so ausreichend hoch ist, dass die rheologischen Eigenschaften positiv beeinflusst werden.By choosing a suitable low molecular weight Polyols and a long chain, linear and / or branched polyester polyol a high crosslinking density is achieved, the distance between the respective network centers is sufficiently high that the rheological properties can be positively influenced.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stammt die zur Anionenbildung befähigte Gruppe aus Dimethylolpropionsäure und/oder 9,10-Dihydroxystearinsäure.In a particularly preferred embodiment The present invention is derived from the group capable of forming anions from dimethylolpropionic acid and / or 9,10-dihydroxystearic acid.

Diese speziell ausgewählten Verbindungen verleihen der Dispersion eine deutlich verbesserte Stabilität.These specially selected connections give the dispersion a significantly improved stability.

Gemäß einer weiteren, ebenfalls bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stammt die zur Anionenbildung befähigte Gruppe aus einem Polyesterpolyol, das im statistischen Mittel mindestens eine freie Carboxylgruppe pro Molekül aufweist, die aus Trimellithsäure, Trimellithsäureanhydrid, Dimethylolpropionsäure oder Dihydroxystearinsäure stammt.According to another, likewise preferred embodiment The present invention is derived from the group capable of forming anions from a polyester polyol, which on average at least one free carboxyl group per molecule which consists of trimellitic acid, trimellitic anhydride, dimethylolpropionic or dihydroxystearic acid comes.

Auch hier wird die für die Stabilität der Dispersion maßgebliche Funktionalität über eine zusätzliche Verbindung eingebracht, so dass die Gefahr des Gelierens während der Herstellung des Präpolymers vermindert und gleichzeitig eine erhöhte Funktionalität der Präpolymerbausteine erreicht wird.Again, the stability of the dispersion authoritative Functionality over a additional connection introduced so that the risk of gelling during the preparation of the prepolymer reduced and at the same time increased functionality of the prepolymer building blocks is achieved.

Die verkappten NCO-Gruppen, gleich oder verschieden, stammen aus der Reaktion mit einer Verbindung, die wiederum aus der Umsetzung eines Polyisocyanats mit einem geeignetem Verkappungsmittel resultiert. Synonym mit dem Begriff „Verkappungsmittel" ist der Begriff „Blockierungsmittel".The capped NCO groups, same or different, come from the reaction with a compound, which in turn results from the reaction of a polyisocyanate with a suitable Capping agent results. The term "blocking agent" is synonymous with the term "capping agent".

Als Polyisocyanate eignen sich alle Verbindungen, die bei der Herstellung von wasserverdünnbaren Basislacken Verwendung finden. Als Beispiele für solche Polyisocyanate sind zu nennen:All are suitable as polyisocyanates Compounds used in the manufacture of waterborne basecoats Find use. Examples of such polyisocyanates are to call:

  • – aliphatische Diisocyanate wie 1,1-Methylenbis(4-isocyanatocyclohexan) (4,4'-Dicyclohexylmethandiisocyanat, Desmodur W), Hexamethylendiisocyanat (HMDI, 1,6-Diisocyanatohexan, Desmodur H), Isophorondiisocyanat (IPDI, 3,5,5-Trimethyl-1-isocyanato-3-isocyanatomethylcyclohexan), 1,4-Cyclohexyldiisocyanat (CHDI, trans,-trans-1,4-Diisocyanatocyclohexan);- aliphatic Diisocyanates such as 1,1-methylenebis (4-isocyanatocyclohexane) (4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate, Desmodur W), hexamethylene diisocyanate (HMDI, 1,6-diisocyanatohexane, Desmodur H), isophorone diisocyanate (IPDI, 3,5,5-trimethyl-1-isocyanato-3-isocyanatomethylcyclohexane), 1,4-cyclohexyl diisocyanate (CHDI, trans, -trans-1,4-diisocyanatocyclohexane);
  • – aromatische Triisocyanate wie Tris(4-isocyanatophenyl)methan (Desmodur R), 1,3,5-Tris(3-isocyanato-4-methylphenyl)-2,4,6-trioxohexahydro-1,3,5-triazin (Desmodur IL); Addukten aus aromatischen Diisocyanaten wie das Addukt von 2,4-Toluylendiisocyanat (TDI, 2,4-Diisocyanatotoluol) und Trimethylolpropan (Desmodur L); und/oder- aromatic triisocyanates such as tris (4-isocyanatophenyl) methane (Desmodur R), 1,3,5-tris (3-isocyanato-4-methylphenyl) -2,4,6-trioxohexahydro-1,3,5-triazine (Desmodur IL); Adducts from aromatic diisocyanates such as the adduct of 2,4-tolylene diisocyanate (TDI, 2,4-diisocyanatotoluene) and trimethylolpropane (Desmodur L); and or
  • – aliphatische Triisocyanate wie N-Isocyanatohexylaminocarbonyl-N,N'-bis(isocyanatohexyl)harnstoff (Desmodur N), 2,4,6-Trioxo-1,3,5-tris(6-isocyanatohexyl)hexahydro-1,3,5-triazin (Desmodur N3300), 2,4,6-Trioxo-1,3,5-tris(5-isocyanato-1,3,3-trimethylcyclohexylmethyl)hexahydro-1,3,5-triazin (Desmodur Z4370).- aliphatic Triisocyanates such as N-isocyanatohexylaminocarbonyl-N, N'-bis (isocyanatohexyl) urea (Desmodur N), 2,4,6-trioxo-1,3,5-tris (6-isocyanatohexyl) hexahydro-1,3,5-triazine (Desmodur N3300), 2,4,6-trioxo-1,3,5-tris (5-isocyanato-1,3,3-trimethylcyclohexylmethyl) hexahydro-1,3,5-triazine (Desmodur Z4370).

Besonders gute Ergebnisse werden mit 1,1-Methylenbis(4-isocyanatocyclohexan), (4,4'-Dicyclohexylmethandiisocyanat, Desmodur W), Hexamethylendiisocyanat (HMDI, 1,6-Diisocyanatohexan, Desmodur N), Isophorondiisocyanat (IPDI, 3,5,5-Trimethyl-1-isocyanato-3-isocyanatomethylcyclohexan), 1,4-Cyclohexyldiisocyanat (CHDI, trans,-trans-1,4-Diisocyanatocyclohexan), N-Isocyanatohexylaminocarbonyl-N,N'-bis(isocyanatohexyl)harnstoff (Desmodur N), 2,4,6-Trioxo-1,3,5-tris(6-isocyanatohexyl)-hexahydro-1,3,5-triazin (Desmodur N 3300), 2,4,6-Trioxo-1,3,5-tris(5-isocyanato-1,3,3-trimethylcyclohexylmethyl)hexahydro-1,3,5-triazin (Desmodur Z4370) erzielt.Particularly good results will be with 1,1-methylenebis (4-isocyanatocyclohexane), (4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate, Desmodur W), hexamethylene diisocyanate (HMDI, 1,6-diisocyanatohexane, Desmodur N), isophorone diisocyanate (IPDI, 3,5,5-trimethyl-1-isocyanato-3-isocyanatomethylcyclohexane), 1,4-cyclohexyl diisocyanate (CHDI, trans, -trans-1,4-diisocyanatocyclohexane), N-Isocyanatohexylaminocarbonyl-N, N'-bis (isocyanatohexyl) urea (Desmodur N), 2,4,6-trioxo-1,3,5-tris (6-isocyanatohexyl) hexahydro-1,3,5-triazine (Desmodur N 3300), 2,4,6-trioxo-1,3,5-tris (5-isocyanato-1,3,3-trimethylcyclohexylmethyl) hexahydro-1,3,5-triazine (Desmodur Z4370) achieved.

Ganz besonders bevorzugt ist die Verwendung von TMXDI (m-Tetramethylxylylendiisocyanat), das nach Umsetzung mit einem Verkappungsmittel die verkappten NCO-Gruppen einbringt.That is very particularly preferred Use of TMXDI (m-tetramethylxylylene diisocyanate), which after Reaction with a capping agent the capped NCO groups brings.

Unter dem Begriff „Verkappungsmittel" werden solche Verbindungen verstanden, die mit den NCO-Gruppen eines Polyisocyanats in der Weise reagieren, dass das auf diese Weise verkappte Polyisocyanat bei Raumtemperatur gegenüber Hydroxylgruppen beständig ist. Bei erhöhten Temperaturen, in der Regel im Bereich von etwa 90 bis 300 °C, reagiert das verkappte Polyisocyanat unter Abspaltung des Verkappungsmittels.Such connections are referred to as "capping agents" understood that with the NCO groups of a polyisocyanate in the React in such a way that the polyisocyanate capped in this way at room temperature Hydroxyl groups resistant is. With increased Temperatures, usually in the range of about 90 to 300 ° C, reacts the capped polyisocyanate with elimination of the capping agent.

Für die Verkappung (oder auch Blockierung) der Polyisocyanate können beliebige geeignete aliphatische, cycloaliphatische oder aromatische Alkylmonoalkohole verwendet werden. Beispiele dafür sind aliphatische Alkohole, wie Methyl-, Ethyl-, Chlorethyl-, Propyl-, Butyl-, Amyl-, Hexyl-, Heptyl-, Octyl-, Nonyl-, 3,3,5-Trimethylhexyl-, Decyl- und Laurylalkohol; aromatische Alkylalkohole, wie Phenylcarbinol und Methylphenylcarbinol. Es können auch geringe Anteile an höhermolekularen und relativ schwer flüchtigen Monoalkoholen gegebenenfalls mitverwendet werden, wobei diese Alkohole nach ihrer Abspaltung als Weichmacher in den Überzügen wirken.For the capping (or blocking) of the polyisocyanates can be any suitable aliphatic, cycloaliphatic or aromatic alkyl mono alcohols be used. Examples of this are aliphatic alcohols, such as methyl, ethyl, chloroethyl, propyl, Butyl, amyl, hexyl, heptyl, octyl, nonyl, 3,3,5-trimethylhexyl, Decyl and lauryl alcohol; aromatic alkyl alcohols, such as phenylcarbinol and methylphenylcarbinol. It can also small proportions of higher molecular weight and relatively volatile Monoalcohols may also be used, these alcohols after they split off act as plasticizers in the coatings.

Andere geeignete Verkappungsmittel sind Oxime, wie Methylethylketonoxim, Acetonoxim und Cyclohexanonoxim sowie auch Caprolactame, Phenole und Hydroxyameisensäureester. Bevorzugte Verkappungsmittel sind Malonester, Acetessigester und β-Diketone.Other suitable capping agents are oximes such as methyl ethyl ketone oxime, acetone oxime and cyclohexanone oxime as well as caprolactams, phenols and hydroxy formic acid esters. Preferred capping agents are malonic esters, acetoacetic esters and β-diketones.

Die verkappten Polyisocyanate werden hergestellt, indem man das Verkappungsmittel in ausreichender Menge mit dem organischen Polyisocyanat umsetzt, so dass keine freien Isocyanatgruppen mehr vorhanden sind.The capped polyisocyanates are prepared by using the capping agent in sufficient quantity reacts with the organic polyisocyanate, so that no free Isocyanate groups are more present.

Beispiele geeigneter Blockierungsmittel sindExamples of suitable blocking agents are

  • a) Phenole wie Phenol, Cresol, Xylenol, Nitrophenol, Chlorophenol, Ethylphenol, tert.-Butylphenol, Hydroxybenzoesäure, Ester dieser Säure oder 2,5-di-tert.-Butyl-4-hydroxytoluol;a) phenols such as phenol, cresol, xylenol, nitrophenol, Chlorophenol, ethylphenol, tert-butylphenol, hydroxybenzoic acid, esters this acid or 2,5-di-tert-butyl-4-hydroxytoluene;
  • b) Lactame, wie „-Caprolactam, „-Valerolactam, „-Butyrolactam oder β-Propiolactam;b) Lactams such as "-Caprolactam," -Valerolactam, "-Butyrolactam or β-propiolactam;
  • c) aktive methylenische Verbindungen, wie Diethylmalonat, Dimethylmalonat, Acetessigsäureethyl- oder -methylester oder Acetylaceton;c) active methylenic compounds, such as diethyl malonate, dimethyl malonate, ethyl acetoacetate or methyl ester or acetylacetone;
  • d) Alkohole wie Methanol, Ethanol, n-Propanol, Isopropanol, n-Butanol, Isobutanol, t-Butanol, n-Amylalkohol, t-Amylalkohol, Laurylalkohol, Ethylenglykolmonomethylether, Ethylenglykolmonoethylether, Ethylenglykolmonobutylether, Diethylenglykolmonomethylether, Diethylenglykolmonoethylether, Propylenglykolmonomethylether, Methoxymethanol, Glykolsäure, Glykolsäureester, Milchsäure, Milchsäureester, Methylolharnstoff, Methylolmelamin, Diacetonalkohol, Ethylenchlorohydrin, Ethylenbromhydrin, 1,3-Dichloro-2-propanol, 1,4-Cyclohexyldimethanol oder Acetocyanhydrin;d) alcohols such as methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, isobutanol, t-butanol, n-amyl alcohol, t-amyl alcohol, lauryl alcohol, ethylene glycol monomethyl ether, Ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, Diethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, methoxymethanol, Glycolic acid, Glykolsäureester, Lactic acid, Milchsäureester, Methylol urea, methylol melamine, diacetone alcohol, ethylene chlorohydrin, Ethylene bromohydrin, 1,3-dichloro-2-propanol, 1,4-cyclohexyldimethanol or acetocyanhydrin;
  • e) Mercaptane wie Butylmercaptan, Hexylmercaptan, t-Butylmercaptan, t-Dodecylmercaptan, 2-Mercaptobenzothiazol, Thiophenol, Methylthiophenol oder Ethylthiophenol;e) mercaptans such as butyl mercaptan, hexyl mercaptan, t-butyl mercaptan, t-dodecyl mercaptan, 2-mercaptobenzothiazole, thiophenol, methylthiophenol or ethylthiophenol;
  • f) Säureamide wie Acetoanilid, Acetoanisidinamid, Acrylamid, Methacrylamid, Essigsäureamid, Stearinsäureamid oder Benzamid;f) acid amides such as acetoanilide, acetoanisidinamide, acrylamide, methacrylamide, acetic acid amide, stearic acid amide or benzamide;
  • g) Imide wie Succinimid, Phthalimid oder Maleimid;g) imides such as succinimide, phthalimide or maleimide;
  • h) Amine wie Diphenylamin, Phenylnaphthylamin, Xylidin, N-Phenylxylidin, Carbazol, Anilin, Naphthylamin, Butylamin, Dibutylamin oder Butylphenylamin;h) amines such as diphenylamine, phenylnaphthylamine, xylidine, N-phenylxylidine, Carbazole, aniline, naphthylamine, butylamine, dibutylamine or butylphenylamine;
  • i) Imidazole wie Imidazol oder 2-Ethylimidazol;i) imidazoles such as imidazole or 2-ethylimidazole;
  • j) Harnstoffe wie Harnstoff, Thioharnstoff, Ethylenharnstoff, Ethylenthioharnstoff oder 1,3-Diphenylharnstoff;j) ureas such as urea, thiourea, ethylene urea, Ethylene thiourea or 1,3-diphenyl urea;
  • k) Carbamate wie N-Phenylcarbamidsäurephenylester oder 2-Oxazolidon;k) carbamates such as phenyl N-phenylcarbamate or 2-oxazolidone;
  • l) Imine wie Ethylenimin;l) imines such as ethyleneimine;
  • m) Oxime wie Acetonoxim, Formaldoxim, Acetaldoxim, Acetoxim, Methylethylketoxim, Diisobutylketoxim, Diacetylmonoxim, Benzophenonoxim oder Chlorohexanonoxime;m) oximes such as acetone oxime, formal doxime, acetaldoxime, acetoxime, Methyl ethyl ketoxime, diisobutyl ketoxime, diacetyl monoxime, benzophenone oxime or chlorohexanone oximes;
  • n) Salze der schwefeligen Säure wie Natriumbisulfit oder Kaliumbisulfit;n) salts of the sulfurous acid such as sodium bisulfite or potassium bisulfite;
  • o) Hydroxamsäureester wie Benzylmethacrylohydroxamat (BMH) oder Allylmethacrylohydroxamat; odero) hydroxamic acid esters such as benzyl methacrylohydroxamate (BMH) or allyl methacrylohydroxamate; or
  • p) substituierte Pyrazole, insbesondere Dimethylpyrazol oder Triazole; sowiep) substituted pyrazoles, especially dimethylpyrazole or triazoles; such as
  • q) Gemische dieser Blockierungsmittel, insbesondere Dimethylpyrazol und Triazole, Malonester und Acetessigsäureester oder Dimethylpyrazol und Succinimid.q) mixtures of these blocking agents, especially dimethylpyrazole and triazoles, malonic esters and acetoacetic acid esters or dimethylpyrazole and succinimide.

Besonders bevorzugt im Sinne der vorliegenden Erfindung ist als Verkappungsmittel Methylethylketoxim.Particularly preferred in the sense of The present invention is methyl ethyl ketoxime as a capping agent.

Um der Gefahr des Gelierens zu begegnen, können die zuvor beschriebenen Polyisocyanate teilverkappt werden.To counter the risk of gelling, can the polyisocyanates described above are partially capped.

Hierunter versteht man die Umsetzung des Polyisocyanats mit einem Verkappungsmittel im Unterschuss. Hierdurch wird allerdings nicht das gesamte Polyisocyanat teilverkappt. Die auf diese Weise erhältliche Mischung aus teilverkappten Polyisocyanat und restlichen, nicht verkappten Polyisocyanat wird dann anschließend mit den anderen Komponenten zur emulgatorfreien Mikrogeldispersion umgesetzt.This means the implementation of the polyisocyanate with a capping agent in deficit. hereby however, the entire polyisocyanate is not partially capped. The obtainable in this way Mixture of partially masked polyisocyanate and the rest, not then capped polyisocyanate is then with the other components implemented for emulsifier-free microgel dispersion.

Neben den zuvor beschriebenen Ausführungsformen kann das Mikrogel in seinem Backbone auch sonstige Struktureinheiten oder Segmente aufweisen, die aus den üblichen, in der Lackchemie verwendeten Ausgangskomponenten stammen.In addition to the previously described embodiments the microgel can also have other structural units in its backbone or have segments that are from the usual in paint chemistry used starting components come.

So kann beispielsweise das Polymer A Polyurethansegmente enthalten, die aus den zuvor beschriebenen, nicht verkappten Polyisocyanaten und Hydroxylgruppen aufweisenden Verbindungen (z.B. Diole, Polyesterpolyole, Polyether) stammen.For example, the polymer A contain polyurethane segments made from the previously described uncapped polyisocyanates and hydroxyl groups Compounds (e.g. diols, polyester polyols, polyethers) originate.

Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform liegt das zahlenmittlere Molekulargewicht des Polymers A bei höchstens 10.000, vorzugsweise zwischen 1.000 und 8.000. Hierdurch wird ein optimaler Bereich für einen ausreichend hohen Vernetzungsgrad bei gleichzeitig genügend hoher Maschenweite erzielt.According to a preferred embodiment the number average molecular weight of polymer A is at most 10,000, preferably between 1,000 and 8,000. This will make a optimal area for a sufficiently high degree of crosslinking with a sufficiently high level at the same time Mesh size achieved.

Gemäß einer weiteren, ebenfalls bevorzugten Form der Erfindung weist das Mikrogel eine Säurezahl zwischen 10 und 30 mg KOH/g auf.According to another, likewise preferred form of the invention, the microgel has an acid number between 10 and 30 mg KOH / g.

Somit wird einerseits eine genügende Stabilität in Wasser und andererseits eine nicht übermäßig hohe Hydrophilie erzielt, d.h. die resultierenden Lacke zeigen keine unzureichende Schwitzwasserbeständigkeit.On the one hand there is sufficient stability in water and on the other hand not excessively high hydrophilicity achieved, i.e. the resulting varnishes do not show insufficient ones Condensation resistance.

Die zuvor beschriebene emulgatorfreie Mikrogeldispersion eignet sich erfindungsgemäß besonders zur Herstellung einer Mehrschichtlackierung, insbesondere in der Automobilindustrie.The previously described emulsifier-free Microgel dispersion according to the invention is particularly suitable for production a multi-layer coating, especially in the automotive industry.

Ganz besonders bevorzugt ist die Verwendung der emulgatorfreien Mikrogeldispersion in der farbgebenden Beschichtungszusammensetzung, d.h. in einem Basislack.That is very particularly preferred Use of the emulsifier-free microgel dispersion in the coloring Coating composition, i.e. in a basecoat.

Die besten Ergebnisse in bezug auf rheologische, mechanische und optische Eigenschaften werden erzielt, wenn der Anteil an Mikrogel, bezogen auf den Festkörper der daraus erhältlichen Schicht, zwischen 20 und 85 %, vorzugsweise zwischen 20 und 65 %, liegt.The best results in terms of rheological, mechanical and optical properties are achieved if the proportion of microgel, based on the solids of the available from it Layer, between 20 and 85%, preferably between 20 and 65%, lies.

Auch ist überraschend, dass die erfindungsgemäßen, emulgatorfreien Mikrogeldispersionen neben den üblichen Schichtsilikaten in wasserverdünnbaren Basislacken eingesetzt werden können. In diesem Fall zeigen die daraus resultierenden Lackfilme keine unzureichende Schwitzwasserbeständigkeit.It is also surprising that the emulsifier-free according to the invention Micro gel dispersions in addition to the usual Layered silicates in water-dilutable Basecoats can be used. In this case, the resulting paint films do not show any insufficient resistance to condensation.

Für die erfindungsgemäße Verwendung kann die Mehrschichtlackierung aus drei voneinander verschiedenen Schichten bestehen, d.h. ausFor the use according to the invention the multi-layer coating can consist of three different ones Layers exist, i.e. out

  • 1) einer ersten, auf dem elektrisch leitfähigen Substrat befindlichen Schicht aus einem elektrophoretisch abgeschiedenen Überzugsmittel;1) a first one, on the electrically conductive substrate located layer of an electrophoretically deposited coating agent;
  • 2) einer zweiten, farbgebenden Schicht, erhältlich aus einer wasserverdünnbaren Beschichtungszusammensetzung, die die erfindungsgemäße emulgatorfreie Mikrogeldispersion enthält; und2) a second, color-providing layer, obtainable from a water-dilutable Coating composition containing the emulsifier-free according to the invention Contains micro gel dispersion; and
  • 3) einer dritten Schicht aus einem Klarlack.3) a third layer of clear varnish.

Bei dieser Mehrschichtlackierung aus insbesondere nur drei voneinander unterschiedlichen Schichten ist hervorzuheben, dass die resultierende Mehrschichtlackierung auch eine ausreichende Steinschlagbeständigkeit aufweist, die auf die besonderen Eigenschaften des das emulgatorfreie Mikrogel der vorliegenden Erfindung enthaltende wasserverdünnbaren Basislacks zurückzuführen ist.With this multi-layer coating is in particular only three different layers to emphasize that the resulting multi-coat paint too has a sufficient stone chip resistance, which on the special properties of the emulsifier-free microgel present invention-containing water-borne basecoat.

Ebenso ist es möglich, dass die Mehrschichtlackierung aus vier voneinander verschiedenen Schichten bestehen, d.h. ausIt is also possible that the multi-coat paint consist of four different layers, i.e. out

  • 1) einer ersten, auf dem elektrisch leitfähigen Substrat befindlichen Schicht aus einem elektrophoretisch abgeschiedenen Überzugsmittel;1) a first one, on the electrically conductive substrate located layer of an electrophoretically deposited coating agent;
  • 2) einer zweiten Schicht aus einer Grundierung oder einem Füller;2) a second layer of primer or filler;
  • 3) einer dritten, farbgebenden Schicht, erhältlich aus einer wasserverdünnbaren Beschichtungszusammensetzung, die die erfindungsgemäße emulgatorfreie Mikrogeldispersion enthält; und3) a third, color-providing layer, obtainable from a water-dilutable Coating composition containing the emulsifier-free according to the invention Contains micro gel dispersion; and
  • 4) einer vierten Schicht aus einem Klarlack.4) a fourth layer of a clear lacquer.

Ein Vorteil in diesem Vierschichtaufbau ist, dass die ausgehärtete farbgebende Schicht die Steinschlagschutzeigenschaften der zweiten Füllerschicht noch weiter positiv beeinflußt.An advantage in this four-layer structure is that the cured coloring layer the stone chip protection properties of the second filler layer still positively influenced.

Durch die Verwendung des erfindungsgemäßen, emulgatorfreien Mikrogels kann eine – bezogen auf herkömmliche Basislacke – wesentlich höhere Schichtdicke erreicht werden. Die Dicke der ausgehärteten, aus einer die erfindungsgemäße emulgatorfreie Mikrogeldispersion enthaltenden Beschichtungszusammensetzung hergestellten Schicht kann zwischen 15 und 55 μm liegen.By using the emulsifier-free microgel according to the invention, a - based on conventional basecoats - significantly higher layer thickness can be achieved. The thickness of the cured layer produced from a coating composition containing the emulsifier-free microgel dispersion according to the invention can be between 15 and 55 μm.

Bei den elektrophoretisch abzuscheidenden Überzugsmitteln handelt es sich um wässrige Beschichtungszusammensetzungen mit einem Festkörper von etwa 10 bis 20 Gew.-%, die üblicherweise Bindemittel, ionische oder in ionische Gruppen überführbare Substituen ten sowie zur chemischen Vernetzung fähige Gruppen tragen sowie Pigmente und weitere übliche Additive enthalten.With the coating agents to be deposited electrophoretically it is watery Coating compositions with a solids content of about 10 to 20% by weight, the usual Binder, ionic or convertible into ionic substituents and capable of chemical crosslinking Wear groups and contain pigments and other common additives.

Beispiele für solche Elektrotauchlacke sind in DE 28 24 418 A1 , DE 33 24 211 A1 , EP 0 082 291 , EP 0 178 531 , EP 0 227 975 , EP 0 234 395 , EP 0 245 786 , EP 0 261 385 , EP 0 310 971 , EP 0 333 327 , EP 0 414 199 , EP 0 456 270 , EP 0 476 514 und US 3 922 253 beschrieben.Examples of such electrocoat materials are in DE 28 24 418 A1 . DE 33 24 211 A1 . EP 0 082 291 . EP 0 178 531 , EP 0 227 975 . EP 0 234 395 . EP 0 245 786 . EP 0 261 385 . EP 0 310 971 . EP 0 333 327 . EP 0 414 199 . EP 0 456 270 . EP 0 476 514 and US 3,922,253 described.

Die Klarlackschicht, die bei einer Mehrschichtlackierung für Automobile über der farbgebenden Basislackschicht angeordnet ist, kann erhalten werden durch Aufbringen und Einbrennen einer üblichen, lösemittelhaltigen oder wäßrigen Klarlackzusammensetzung, die als Einkomponenten- oder Zweikomponentenmischung vorliegt und ein oder mehrere Basisharze als filmbildende Bindemittel enthält. Sofern die Bindemittel nicht selbstvernetzend sind, kann die Klarlackzusammensetzung gegebenenfalls auch Vernetzer enthalten. Als filmbildende Bindemittel (Basisharze) können beispielsweise Polyester-, Polyurethan- und/oder Poly(meth)acrylatharze verwendet werden.The clear coat that is used in a Multi-layer paint for Automobiles over the color-imparting basecoat layer can be obtained are obtained by applying and baking a customary, solvent-based or aqueous clear lacquer composition, which is available as a one-component or two-component mixture and contains one or more base resins as film-forming binders. Provided the binders are not self-crosslinking, the clear coat composition optionally also contain crosslinkers. As a film-forming binder (Base resins) can for example polyester, polyurethane and / or poly (meth) acrylate resins used become.

Neben den chemisch vernetzenden Bindemitteln sowie gegebenenfalls Vernetzern können diese Klarlacke lackübliche Hilfsstoffe, wie z.B. Katalysatoren, Verlaufsmittel und Lichtschutzmittel enthalten.In addition to the chemically crosslinking binders and, if appropriate, crosslinking agents, these clear lacquers can contain customary lacquer additives, such as. Contain catalysts, leveling agents and light stabilizers.

Beispiele für lösemittelhaltige Klarlackzusammensetzungen in Einkomponenten- oder Zweikomponentenmischung sind in DE 38 26 693 A1 , DE 40 17 075 A1 , DE 41 24 167 A1 , DE 41 33 704 A1 , DE 42 04 518 A1 , DE 42 04 611 A1 , EP 0 257 513 , EP 0 408 858 , EP 0 523 267 und EP 0 557 822 beschrieben.Examples of solvent-borne clear lacquer compositions in one-component or two-component mixtures are shown in DE 38 26 693 A1 . DE 40 17 075 A1 . DE 41 24 167 A1 . DE 41 33 704 A1 . DE 42 04 518 A1 . DE 42 04 611 A1 . EP 0 257 513 . EP 0 408 858 . EP 0 523 267 and EP 0 557 822 described.

Beispiele für wässrige Klarlackzusammensetzungen in Einkomponenten- oder Zweikomponentenmischung sind in DE 39 10 829 A1 , DE 40 09 931 A1 , DE 40 09 932 A1 , DE 41 01 696 A1 , DE 41 32 430 A1 , DE 41 34 290 A1 , DE 42 03 510 A1 , EP 0 365 098 , EP 0 365 775 , EP 0 469 079 und EP 0 546 640 , insbesondere in der DE 44 19 216 A1 und DE 44 42 518 A1 , beschrieben.Examples of aqueous clear lacquer compositions in one-component or two-component mixture are in DE 39 10 829 A1 . DE 40 09 931 A1 . DE 40 09 932 A1 . DE 41 01 696 A1 . DE 41 32 430 A1 . DE 41 34 290 A1 . DE 42 03 510 A1 . EP 0 365 098 . EP 0 365 775 . EP 0 469 079 and EP 0 546 640 , especially in the DE 44 19 216 A1 and DE 44 42 518 A1 , described.

Auch kann die Klarlackschicht aus einem Pulverklarlack oder einer Pulverklarlackslurry hergestellt werden.The clear coat can also be made a powder clearcoat or a powder clearcoat slurry can be produced.

In bezug auf den Pulverklarlack oder die Pulverklarlackslurry wird auf die DE 42 22 194 A1 , DE 42 27 580 A1 , EP 0 509 392 , EP 0 509 393 , EP 0 522 648 , EP 0 544 206 , EP 0 555 705 , EP 0 652 265 , EP 0 666 779 , sowie auf die EP 0 714 958 , verwiesen.With regard to the powder clearcoat or the powder clearcoat slurry, the DE 42 22 194 A1 . DE 42 27 580 A1 . EP 0 509 392 . EP 0 509 393 . EP 0 522 648 . EP 0 544 206 . EP 0 555 705 . EP 0 652 265 . EP 0 666 779 , as well as on the EP 0 714 958 , referred.

Es ist aber auch möglich, die erfindungsgemäße Mikrogeldispersion in eine nicht-wässrige Phase zu überführen und in lösemittelhaltigen Beschichtungszusammensetzungen einzusetzen.But it is also possible that Microgel dispersion according to the invention in a non-aqueous Phase and in solvent-based To use coating compositions.

Um zu Mikrogelen in nicht-wässriger Phase zu gelangen, muss den erfindungsgemäßen, in wässriger Phase vorliegenden Mikrogelen das Wasser entzogen werden.To microgels in non-aqueous To arrive phase, the present invention must be in an aqueous phase Microgels are removed from the water.

Dies kann durch jedes bekannte Verfahren, beispielsweise durch Sprühtrocknen, Gefriertrocknen oder Eindampfen, gegebenenfalls unter vermindertem Druck, geschehen.This can be done by any known method, for example by spray drying, Freeze-drying or evaporation, if necessary under reduced pressure Pressure, happen.

Nach dem Wasserentzug kann das erfindungsgemäße Mikrogel in Pulverform oder als harzartige Masse vorliegen.After dehydration, the microgel according to the invention can are in powder form or as a resinous mass.

Gemäß einer bevorzugten Variante wird das in wässriger Phase vorliegende Mikrogel in eine flüssige organische Phase überführt. Dies kann durch eine azeotrope Destillation geschehen. Hierbei kann man so verfahren, dass die wässrige, emulgatorfreie Mikrogeldispersion bei erhöhter Temperatur, gegebenenfalls unter vermindertem Druck, kontinuierlich oder diskontinuierlich in einen Reaktor gegeben wird, der ein Schleppmittel, d.h. ein Lösemittel oder ein Gemisch mehrerer Lösemittel, von denen mindestens eines ein Azeotrop mit Wasser bildet, enthält.According to a preferred variant it becomes watery Phase present microgel converted into a liquid organic phase. This can be done by an azeotropic distillation. Here you can proceed in such a way that the watery, emulsifier-free microgel dispersion at elevated temperature, if necessary under reduced pressure, continuously or discontinuously is placed in a reactor containing an entrainer, i.e. a solvent or a mixture of several solvents, at least one of which forms an azeotrope with water.

Der Reaktor ist mit einer geeigneten Kondensierungsvorrichtung und einem Wasserabscheider mit Rücklauf zum Reaktor ausgestattet. Nach Erreichen der Siedetemperatur des Azeotropes steigt die gasförmige azeotrope Phase (d.h. Schleppmittel und Wasser) in die Kondensierungsvorrichtung auf. Dort kondensiert das Azeotrop und läuft von dort in den Wasserabscheider. Im Wasserabscheider erfolgt eine Phasentrennung zwischen dem Schleppmittel und dem Wasser. Bei einer kontinuierlich durchgeführten azeotropen Destillation fließt das Schleppmittel wieder zurück in den Reaktor, so dass nur geringe Mengen an Schleppmittel eingesetzt werden müssen. Das aus dem Wasserabscheider erhaltene Wasser ist frei von organischen Bestandteilen und kann erneut zur Herstellung der erfindungsgemäßen wässrigen Mikrogeldispersion eingesetzt werden.The reactor is suitable Condensing device and a water separator with return to Reactor equipped. After reaching the boiling point of the azeotrope the gaseous increases azeotropic phase (i.e. entrainer and water) into the condenser on. The azeotrope condenses there and runs from there into the water separator. In the water separator there is a phase separation between the entrainer and the water. With a continuous azeotropic Distillation flows the entrainer back again into the reactor so that only small amounts of entrainer are used have to. The water obtained from the water separator is free of organic Ingredients and can be used again to produce the aqueous Microgel dispersion can be used.

Das Schleppmittel kann aus der Gruppe von Xylol, Butylacetat, Methylisobutylketon, Methylamylketon, Pentanol, Hexanol oder Ethylhexanol ausgewählt sein.The entrainer can be from the group of xylene, butyl acetate, methyl isobutyl ketone, methyl amyl ketone, pentanol, Hexanol or ethylhexanol selected his.

Ein wesentlicher Vorteil hierbei ist, dass das Schleppmittel nach erfolgter Überführung in die organische Phase dort verbleibt und für die Verwendung lösemittelhaltiger Beschichtungszusammensetzungen von Vorteil ist. Hinsichtlich der weiteren Verwendung dieser in organischer Phase vorliegenden Mikrogele zur Herstellung von lösemittelhaltigen Beschichtungszusammensetzungen handelt es sich bei den genannten Schleppmitteln um geeignete Lösemittel.A major advantage here is that the entrainer after conversion into the organic phase stays there and for the use of solvent-based Coating compositions is advantageous. With regard to the further use of these microgels present in the organic phase for the production of solvent-based Coating compositions are the aforementioned entraining agents suitable solvents.

Dieses Verfahren zeichnet sich aufgrund der gleichzeitigen Wiederverwendung des Schleppmittels und des anfallenden Wassers ohne zusätzliche Verfahrensschritte durch ein außerordentliches Maß an Umweltverträglichkeit aus, da keine zu entsorgende Nebenprodukte entstehen, die im Vergleich mit bekannten Herstellungsverfahren in großen Mengen anfallen.This procedure stands out due to the simultaneous reuse of the entrainer and the accruing Water without additional Procedural steps through an extraordinary Degree of environmental because there are no by-products to be disposed of, which in comparison incurred in large quantities with known manufacturing processes.

In einer besonderen Form der azeotropen Destillation wird diese dergestalt durchgeführt, dass die wässrige emulgatortreie Mikrogeldispersion in ein Gemisch eines Schleppmittels und einem hochsiedenden, organischen Lösemittel gegeben wird. Dieses hochsiedende, organische Lösemittel verhindert während der Überführung in die organische Phase ein Anbacken der Mikrogele an der Wand des Reaktors.In a special form of azeotropic Distillation is carried out in such a way that the aqueous emulsifier-free Microgel dispersion in a mixture of an entrainer and one high-boiling organic solvents is given. This high-boiling, organic solvent prevents during the transfer into the organic phase a caking of the microgels on the wall of the Reactor.

Das hochsiedende Lösemittel kann aus der Gruppe der Glykolester, wie z.B. Butylglykolacetat und/oder Butyldiglykolacetat ausgewählt sein.The high-boiling solvent can be selected from the group of glycol esters, e.g. Butyl glycol acetate and / or Butyl diglycol acetate selected his.

Wie im Falle des Schleppmittels handelt es sich bei dem hochsiedenden Lösemittel ebenfalls um eine für eine lösemittelhaltige Beschichtungszusammensetzung übliche Komponente.As in the case of the entrainer the high-boiling solvent also one for a solvent-based Coating composition usual Component.

Das auf diese Weise erhältliche Mikrogel kann insbesondere für lösemittelhaltige Beschichtungszusammensetzungen verwendet werden.The so available Microgel can be used especially for solventborne Coating compositions are used.

Eine bevorzugte Verwendungsform der Erfindung ist der Einsatz in lösemittelhaltigen Basislacken, insbesondere Effektbasislacken und Klarlacken, für die Decklackierung bzw. Lackierung von Automobilen.A preferred form of use of the Invention is the use in solvent-based Basecoats, especially effect basecoats and clearcoats, for topcoats or painting of automobiles.

Dieses in organischer Phase vorliegende Mikrogel verleiht diesen lösemittelhaltigen Beschichtungszusammensetzungen ebenfalls ein ausgezeichnetes Applikationsverhalten. und hervorragende dekorative Eigenschaften, die sich beispielsweise anhand eines ausgeprägten Metalliceffekts, einer sehr guten Resistenz gegen Ablaufen in der Vertikalen (SCA – Sagging Control Agent), Wolkenfreiheit, Resistenz gegen Wiederanlösen durch Klarlack, gute Schleifriefenabdeckung und der Erfüllung der in der Automobilindustrie üblichen Eigenschaftsvorgaben zeigen.This is in an organic phase Microgel gives this solvent-based Coating compositions also have excellent application behavior. and excellent decorative properties, for example based on a pronounced Metalliceffekt, a very good resistance to runoff in the Vertical (SCA - Sagging Control Agent), freedom from clouds, resistance to re-dissolving by Clear varnish, good sanding marks coverage and compliance with usual in the automotive industry Show property specifications.

Die Mikrogele können ebenso gut für die Herstellung von lösemittelhaltigen Klarlacken, Coil-Coatingzusammensetzungen und Einbrennlacken für industrielle Anwendungen sowie Anstrichfarben für den Bautensektor verwendet werden.The microgels can also be good for manufacturing of solvent-based Clear lacquers, coil coating compositions and stoving lacquers for industrial use Applications as well as paints used for the construction sector become.

Eine weitere Besonderheit dieses Mikrogels liegt in seiner hohen Scherbeständigkeit. Diese Eigenschaft ermöglicht erstmals eine Verwendung solcher Mikrogele zur Herstellung von Pigmentzubereitungen, insbesondere als Anreibemittel für Tönpasten. Hierdurch wird erreicht, dass die so hergestellten Tönpasten einen hohen Pigmentgehalt bei gleichzeitig niedriger Viskosität aufweisen.Another peculiarity of this Microgel lies in its high shear resistance. This attribute allows for the first time use of such microgels for the production of pigment preparations, in particular as a rubbing agent for Tinting pastes. This ensures that the tinting pastes produced in this way have a high pigment content with low viscosity.

Claims (16)

Emulgatorfreie und acrylatmodifizierte Mikrogeldispersion, erhältlich durch Emulsionspolymerisation mindestens einer hydroxylgruppenhaltigen Monomerverbindung (A), die mindestens eine radikalisch polymerisierbare Doppelbindung enthält, in Gegenwart einer wässrigen Dispersion eines Polymers (B), letzteres enthaltend – mindestens zwei verkappte NCO-Gruppen; – im Backbone des Präpolymers mindestens ein aus einem Diol, Polyol, Polyether und/oder Polyesterpolyol stammendes Segment; und – mindestens eine zur Anionenbildung befähigte Gruppe, wobei während der Emulsionspolymerisation die Hydroxylgruppen der Monomerverbindung (A) mit den verkappten NCO-Gruppen des Polymers (B) unter Bildung von Urethanbindungen und unter Freisetzung des Blockierungsmittels reagieren.Emulsifier-free and acrylate-modified microgel dispersion, available by emulsion polymerization of at least one containing hydroxyl groups Monomer compound (A) which has at least one radical polymerizable Contains double bond, in the presence of an aqueous Dispersion of a polymer (B) containing the latter - at least two blocked NCO groups; - in the backbone of the prepolymer at least one derived from a diol, polyol, polyether and / or polyester polyol Segment; and - at least one capable of forming anions Group, being during the emulsion polymerization, the hydroxyl groups of the monomer compound (A) with the blocked NCO groups of the polymer (B) to form Urethane bonds react and release the blocking agent. Emulgatorfreie und acrylatmodifizierte Mikrogeldispersion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Emulsionspolymerisation zusätzlich in Gegenwart mindestens einer hydroxylgruppenfreien Monomerverbindung (C) durchgeführt wird, die mindestens eine radikalisch polymerisierbare Doppelbindung enthält.Emulsifier-free and acrylate-modified microgel dispersion according to claim 1, characterized in that the emulsion polymerization additionally in the presence of at least one hydroxyl-free monomer compound (C) performed is the at least one radically polymerizable double bond contains. Emulgatorfreie und acrylatmodifizierte Mikrogeldispersion nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Emulsionspolymerisation in Gegenwart eines zusätzlichen Polymeren (D) mit einer OH-Zahl zwischen 30 und 400 und einer Säurezahl zwischen 1 und 150 durchgeführt wird, ausgewählt aus der Gruppe der Polyacrylate, Polyester und Polyurethane.Emulsifier-free and acrylate-modified microgel dispersion according to claim 1 or 2, characterized in that the emulsion polymerization in the presence of an additional Polymers (D) with an OH number between 30 and 400 and an acid number performed between 1 and 150 will be chosen from the group of polyacrylates, polyesters and polyurethanes. Emulgatorfreie und acrylatmodifizierte Mikrogeldispersion nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die aus der Emulsionspolymerisation stammende Reaktionsmischung anschließend einer weiteren Emulsionspolymerisation mit mindestens einer Monomerverbindung, die mindestens eine radikalisch polymerisierbare Doppelbindung enthält, und insbesondere mindestens eine Hydroxylgruppe aufweist, unterzogen wird.Emulsifier-free and acrylate-modified microgel dispersion according to one of the preceding claims, characterized in that the reaction mixture originating from the emulsion polymerization subsequently a further emulsion polymerization with at least one monomer compound, which contains at least one radically polymerizable double bond, and in particular has at least one hydroxyl group becomes. Emulgatorfreie und acrylatmodifizierte Mikrogeldispersion nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Emulsionspolymerisation in Gegenwart zusätzlich mindestens einer Monomerverbindung ohne Hydroxylgruppen durchgeführt wird, die mindestens eine radikalisch polymerisierbare Doppelbindung enthält.Emulsifier-free and acrylate-modified microgel dispersion according to one of the preceding claims, characterized in that the further emulsion polymerization is carried out in the presence of at least one monomer compound without hydroxyl groups which contains at least one free-radically polymerizable double bond. Emulgatorfreie und acrylatmodifizierte Mikrogeldispersion nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer (B) – ein zahlenmittleres Molekulargewicht von mehr als 800; – eine Säurezahl zwischen 20 und 150 mg KOH/g; aufweist.Emulsifier-free and acrylate-modified microgel dispersion according to one of the preceding claims, characterized in that the polymer (B) - on number average molecular weight of more than 800; - an acid number between 20 and 150 mg KOH / g; having. Emulgatorfreie und acrylatmodifizierte Mikrogeldispersion nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Diol bzw. Polyol 2 bis 36 Kohlenstoffatome aufweist und vorzugsweise ausgewählt ist aus der Gruppe von Trimethylolpropanmonoallylether, Di-Trimethylolpropan und hydroxylierte Fettsäureverbindungen.Emulsifier-free and acrylate-modified microgel dispersion according to one of the preceding claims, characterized in that the diol or polyol has 2 to 36 carbon atoms and preferably selected is from the group of trimethylolpropane monoallyl ether, di-trimethylolpropane and hydroxylated fatty acid compounds. Emulgatorfreie und acrylatmodifizierte Mikrogeldispersion nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyesterpolyol ein zahlenmittleres Molekulargewicht zwischen 200 und 6.000, eine OH-Zahl zwischen 20 und 550 und eine Säurezahl kleiner 5 aufweist.Emulsifier-free and acrylate-modified microgel dispersion according to one of the preceding claims, characterized in that the polyester polyol has a number average molecular weight between 200 and 6,000, an OH number between 20 and 550 and an acid number has less than 5. Emulgatorfreie und acrylatmodifizierte Mikrogeldispersion nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Anionenbildung befähigte Gruppe aus Dimethylolpropionsäure und/oder 9,10-Dihydroxystearinsäure stammt.Emulsifier-free and acrylate-modified microgel dispersion according to one of the preceding claims, characterized in that enabled them to form anions Group from dimethylolpropionic acid and / or 9,10-dihydroxystearic comes. Emulgatorfreie und acrylatmodifizierte Mikrogeldispersion nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Anionenbildung befähigte Gruppe aus einem Polyesterpolyol stammt, das im statistischen Mittel mindestens eine freie Carboxylgruppe pro Molekül aufweist, die aus Trimellithsäure, Trimellithsäureanhydrid, Dimethylolpropionäure oder Dihydroxystearinsäure stammt.Emulsifier-free and acrylate-modified microgel dispersion according to one of the preceding claims, characterized in that enabled them to form anions Group comes from a polyester polyol, the statistical average has at least one free carboxyl group per molecule consisting of trimellitic acid, trimellitic anhydride, Dimethylolpropionäure or dihydroxystearic acid comes. Emulgatorfreie und acrylatmodifizierte Mikrogeldispersion nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die verkappten NCO-Gruppen gleich oder verschieden sind und aus der Umsetzung eines Diisocyanats wie TMXDI (m-Tetramethylxylylendiisocyanat), 1,1-Methylenbis(4-isocyanatocyclohexan), (4,4'-Dicyclohexylmethandiisocyanat, Desmodur W), Hexamethylendiisocyanat (HMDI, 1,6-Diisocyanatohexan, Desmodur H), Isophorondiisocyanat (IPDI, 3,5,5-Trimethyl-1-isocyanato-3-isocyanatomethylcyclohexan), 1,4-Cyclohexyldiiso cyanat (CHDI, trans, -trans-1,4-Diisocyanatocyclohexan) und/oder aus aliphatischen Triisocyanaten wie N-Isocyanatohexylaminocarbonyl-N,N'bis(isocyanatohexyl)harnstoff (Desmodur N), 2,4,6-Trioxo-1,3,5-tris(6-isocyanatohexyl)hexahydro-1,3,5-triazin (Desmodur N3300), 2,4,6-Trioxo-1,3,5-tris(5-isocyanato-1,3,3-trimethylcyclohexylmethyl)hexahydro-1,3,5-triazin (Desmodur Z4370) mit einem Verkappungsmittel, insbesondere mit Methylethylketoxim, stammen.Emulsifier-free and acrylate-modified microgel dispersion according to one of the preceding claims, characterized in that the blocked NCO groups are the same or different and from the reaction of a diisocyanate such as TMXDI (m-tetramethylxylylene diisocyanate), 1,1-methylenebis (4-isocyanatocyclohexane), (4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate, Desmodur W), hexamethylene diisocyanate (HMDI, 1,6-diisocyanatohexane, Desmodur H), isophorone diisocyanate (IPDI, 3,5,5-trimethyl-1-isocyanato-3-isocyanatomethylcyclohexane), 1,4-cyclohexyldiiso cyanate (CHDI, trans, -trans-1,4-diisocyanatocyclohexane) and / or from aliphatic triisocyanates such as N-isocyanatohexylaminocarbonyl-N, N'bis (isocyanatohexyl) urea (Desmodur N), 2,4,6-trioxo-1,3,5-tris (6-isocyanatohexyl) hexahydro-1,3,5-triazine (Desmodur N3300), 2,4,6-trioxo-1,3,5-tris (5-isocyanato-1,3,3-trimethylcyclohexylmethyl) hexahydro-1,3,5-triazine (Desmodur Z4370) with a capping agent, in particular with methyl ethyl ketoxime, come. Emulgatorfreie und acrylatmodifizierte Mikrogeldispersion nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zahlenmittlere Molekulargewicht des Polymers (B) bei höchstens 10.000, vorzugsweise zwischen 1.000 und 8.000, liegt.Emulsifier-free and acrylate-modified microgel dispersion according to one of the preceding claims, characterized in that the number average molecular weight of the polymer (B) is at most 10,000, preferably between 1,000 and 8,000. Emulgatorfreie und acrylatmodifizierte Mikrogeldispersion nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mikrogel eine Säurezahl zwischen 10 und 30 mg KOH/g aufweist.Emulsifier-free and acrylate-modified microgel dispersion according to one of the preceding claims, characterized in that the microgel has an acid number has between 10 and 30 mg KOH / g. Verwendung einer emulgatorfreien und acrylatmodifizierten Mikrogeldispersion nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Herstellung einer Mehrschichtlackierung, insbesondere in der Automobilindustrie.Use of an emulsifier-free and acrylate-modified Microgel dispersion according to one of the preceding claims for Manufacture of a multi-layer coating, especially in the automotive industry. Verwendung nach Anspruch 14 zur Herstellung eines Basislacks.Use according to claim 14 for the production of a Basecoat. Verwendung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an Mikrogel, bezogen auf den Festkörper der daraus erhältlichen Schicht, zwischen 20 und 85 %, vorzugsweise zwischen 20 und 65 %, liegt.Use according to claim 14 or 15, characterized in that that the proportion of microgel, based on the solids of the available from it Layer, between 20 and 85%, preferably between 20 and 65%, lies.
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