DE19542626A1 - Aus mindestens 3 Komponenten bestehendes Beschichtungsmittel, Verfahren zu seiner Herstellung sowie seine Verwendung - Google Patents
Aus mindestens 3 Komponenten bestehendes Beschichtungsmittel, Verfahren zu seiner Herstellung sowie seine VerwendungInfo
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Description
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein aus min
destens drei Komponenten (I), (II) und (III) bestehen
des Beschichtungsmittel auf der Basis eines in einem
oder mehreren organischen, gegebenenfalls wasserver
dünnbaren Lösemitteln gelösten oder dispergierten,
hydroxyl- und säuregruppenhaltigen Polymers, eines oder
mehrerer isocyanatgruppenhaltigen Vernetzungsmittel und
einer oder mehrerer Dispersionen von hydroxyl- und säu
regruppenhaltigen Polymeren.
Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem ein Verfah
ren zur Herstellung dieser Beschichtungsmittel sowie
die Verwendung der Beschichtungsmittel in der Repara
turlackierung sowie für die Beschichtung von Kunststof
fen sowie als Decklack oder Füller.
Im Bereich der Autoreparaturlackierung eingesetzte kon
ventionelle, d. h. organisch gelöste, Beschichtungsmit
tel auf der Basis hydroxylgruppenhaltiger Bindemittel
und isocyanatgruppenhaltiger Vernetzungsmittel stellen
üblicherweise Mehrkomponentensysteme dar. Die eine Kom
ponente enthält das Bindemittel, gegebenenfalls Pigmen
te und Füllstoffe sowie übliche Hilfs- und Zusatz
stoffe, die andere Komponente enthält das Vernetzungs
mittel. Ferner wird noch ein im wesentlichen aus einer
Mischung verschiedener Lösemittel bestehender Einstell
zusatz zur Einstellung der gewünschten Viskosität des
Beschichtungsmittels bereitgestellt.
Die Lackindustrie ist aber aus ökologischen und ökono
mischen Gründen bestrebt, einen möglichst großen Teil
der in Lacken eingesetzten organischen Lösemittel durch
Wasser zu ersetzen. Insbesondere bei der Automobil
lackierung besteht ein großer Bedarf an wäßrigen
Lacken. Dies gilt sowohl für den Bereich der Automobil
serienlackierung als auch für den Bereich der Autorepa
raturlackierung.
Wäßrige Beschichtungsmittel kommen dabei insbesondere
im Bereich der Decklacke zum Einsatz. Unter Decklacken
werden hierbei Lacke verstanden, die zur Herstellung
der obersten Lackschicht verwendet werden. Die oberste
Lackschicht kann dabei einschichtig oder mehrschichtig,
insbesondere zweischichtig sein. Für einschichtige
Decklacke, insbesondere für Uni-Lackierungen, werden
heute überwiegend Bindemittel auf Basis hydroxylgrup
penhaltiger Polyacrylate gemeinsam mit Pigmenten ver
wendet, die mit Di- und/oder Polyisocyanaten vernetzt
werden. Zweischichtige Decklackierungen bestehen aus
einer pigmentierten Basislackschicht und einer auf der
Basislackschicht aufgebrachten unpigmentierten oder nur
mit transparenten Pigmenten pigmentierten Klarlack
schicht, die wiederum überwiegend Bindemittel auf Basis
hydroxylgruppenhaltiger Polyacrylate enthält und die
mit Di- und/oder Polyisocyanaten vernetzt wird.
Zweischichtlackierungen werden heute nach dem Naß-in-
Naß-Verfahren hergestellt, bei dem ein pigmentierter
Basislack vorlackiert wird und die so erhaltene Basis
lackschicht ohne Einbrennschritt aber mit Vortrocknen
mit einem Klarlack überlackiert und anschließend Basis
lackschicht und Klarlackschicht zusammen gehärtet wer
den. Dieses Verfahren stellt hohe Anforderungen an den
Basislack und den Klarlack. Der auf den Basislack
applizierte Klarlack darf die Basislackschicht nicht
anlösen, da sonst Lackierungen mit schlechtem Aussehen
erhalten werden. Dieses Verfahren findet insbesondere
Anwendung für Lackierungen, bei denen Basislacke, die
Effektpigmente (z. B. Metallpigmente, insbesondere Alu
miniumflakes oder Perlglanzpigmente) enthalten, einge
setzt werden. Durch die Klarlackschicht wird ein gutes
Aussehen (guter Verlauf, hoher Glanz, geringe Kocher
neigung, guter Decklackstand und hohe Härte) sowie eine
gute Witterungsbeständigkeit erzielt.
Im Bereich der Autoreparaturlackierung besteht außerdem
noch die Forderung, daß die eingesetzten Beschichtungs
mittel bei niedrigen Temperaturen (im allgemeinen < 80
Grad C) aushärtbar sind und auch bei Aushärtung bei
diesen niedrigen Temperaturen zu Filmen mit den gefor
derten guten mechanischen Eigenschaften führen.
Aus der EP-B-358 979 sind wäßrige Zweikomponenten-
Polyurethanbeschichtungsmittel bekannt, die ein in Was
ser dispergiertes, hydroxylgruppenhaltiges Polyacrylat
harz sowie eine Polyisocyanatkomponente enthalten.
Diese in der EP-B-358 979 beschriebenen Lacke zeigen
allerdings hinsichtlich Glanz, Ausspannung (geringe
Narbe der Beschichtung), Kocherneigung und dadurch
bedingter Spritzsicherheit sowie hinsichtlich der Wit
terungsbeständigkeit, insbesondere hinsichtlich der
Beständigkeit im Schwitzwasserkonstantklima (40 Grad C,
240 Stunden), Verarbeitbarkeit (Viskositätsabfall und
zu kurze Topfzeit) und Härte große Nachteile.
Weiterhin ist aus der DE-AS 25 07 884 ein Verfahren zur
Herstellung von wäßrigen Beschichtungsmitteln bekannt,
bei dem zunächst eine Lösung eines carboxylgruppenhal
tigen Polyacrylats und/oder Polyesters in einem organi
schen Lösemittel hergestellt wird, gegebenenfalls Vernet
zungsmittel sowie Pigmente und Füllstoffe in der orga
nischen Lösung dispergiert werden und die resultierende
Dispersion nach Neutralisation der Carboxylgruppen des
Bindemittels in Wasser dispergiert wird.
Nachteilig bei diesem Verfahren ist, daß das organische
Lösemittel nach Herstellung der wäßrigen Dispersionen
durch eine azeotrope Destillation entfernt werden muß.
Dieser zusätzliche Verfahrensschritt hat zusätzliche
Kosten zur Folge. Ferner ist diese destillative Entfer
nung des Lösemittels nur beim Hersteller der Beschich
tungsmittel, nicht aber beim Kunden möglich. Es müssen
daher die fertigen, wäßrigen Lacke transportiert und
gelagert werden, was insbesondere im Bereich der Auto
reparaturlackierung häufig zu Problemen führt, da dort
sehr lange Lagerstabilitäten von mindestens 24 Monaten
gefordert werden.
Als Vernetzungsmittel werden zur Herstellung der in der
DE-AS 25 07 884 beschriebenen Beschichtungsmittel
blockierte Polyisocyanate, Epoxidharze und/oder Amino
plastharze eingesetzt. Diese dort beschriebenen Be
schichtungsmittel härten daher erst bei erhöhten Tem
peraturen zwischen 100 und 300 Grad C aus und sind
deshalb nicht für den Bereich der Reparaturlackierung
geeignet.
Schließlich sind aus der EP-A-368 499 wäßrige Beschich
tungsmittel bekannt, die als hydroxylgruppenhaltige
Bindemittel Polyether oder ethergruppenhaltige Poly
ester und als Vernetzungsmittel Amin-/Formaldehydharze
enthalten. Diese Beschichtungsmittel werden dadurch
hergestellt, daß das Bindemittel und das Vernetzungs
mittel zunächst in einem organischen Lösemittel herge
stellt werden. Diese Mischung wird kurz vor der Appli
kation des Beschichtungsmittels mit einem Härtungskata
lysator versetzt und mit Wasser auf die gewünschte Vis
kosität eingestellt.
Diese aus der EP-A-368 499 bekannten wäßrigen Beschich
tungsmittel weisen aber den Nachteil einer völlig unzu
reichenden Verträglichkeit der einzelnen Komponenten
des Beschichtungsmittels auf. Sie eignen sich daher
nicht zur Herstellung von Klarlacken. Darüber hinaus
härten diese Beschichtungsmittel nur bei erhöhten Tem
peraturen und sind daher nicht für den Bereich der
Reparaturlackierung geeignet. Nachteilig ist schließ
lich auch die unzureichende Witterungsstabilität der
resultierenden Beschichtungen.
Die Aufgabe, ein wäßriges Beschichtungsmittel zur Ver
fügung zu stellen, das gegenüber den aus der EP-B-
358 979 bekannten wäßrigen Zweikomponenten-Polyurethan-
Beschichtungsmitteln verbesserte Eigenschaften aufweist
und/oder verbesserte Lackfilme liefert, wird durch die
noch nicht veröffentlichte deutsche Patentanmeldung
P 44 21 823.0 weitgehend gelöst.
In P 44 21 823.0 werden aus mindestens drei Komponenten
bestehende Beschichtungsmittel beschrieben, die dadurch
gekennzeichnet sind, daß die Komponente (I) als Binde
mittel mindestens ein in organischem Lösemittel gelö
stes oder dispergiertes Acrylatcopolymerisat mit einem
zahlenmittleren Molekulargewicht Mn zwischen 1000 und
30 000 Dalton, einer OH-Zahl von 40 bis 200 und einer
Säurezahl von 5 bis 150 und/oder ein Polyurethanharz
mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht Mn zwischen
1000 und 30 000 Dalton, einer OH-Zahl von 20 bis 200
und einer Säurezahl von 5 bis 150 und gegebenenfalls
ein weiteres Bindemittel enthält, wobei die Bindemit
telkomponenten so ausgewählt werden, daß eine 50%ige
Lösung des Bindemittels in Ethoxyethylpropionat eine
Viskosität von höchstens 2,5 dPas bei 23 Grad C auf
weist,
daß die Komponente (II) mindestens ein nichtblockiertes Polyisocyanat als Vernetzungsmittel enthält und
daß die Komponente (III) im wesentlichen bindemittel frei ist und Wasser enthält.
daß die Komponente (II) mindestens ein nichtblockiertes Polyisocyanat als Vernetzungsmittel enthält und
daß die Komponente (III) im wesentlichen bindemittel frei ist und Wasser enthält.
Beschichtungen, hergestellt aus Beschichtungsmitteln
gemäß P 44 21 823.0 zeigen einen im Vergleich zu wäßri
gen Beschichtungsmitteln auf der Basis wäßriger Acry
latcopolymerisatdispersionen verbesserten Verlauf,
verbesserten Glanz, verbesserte Ausspannung (geringe
Narbe), geringere Kocherneigung, verbesserte Spritz
sicherheit, verbesserte Fülle und eine verbesserte Wit
terungsbeständigkeit. Weiterhin sind solche Beschich
tungsmittel für den Bereich der Automobilreparatur
lackierung geeignet, d. h. bei niedrigen Temperaturen
(im allgemeinen < 80 Grad C) aushärtbar und führen zu
Beschichtungen, die die Anforderungen, die üblicher
weise an einen Autoreparaturlack gestellt werden, weit
gehend erfüllen.
Dennoch treten mitunter bei der Anwendung der 3-Kompo
nenten-Systeme gemäß der noch unveröffentlichten deut
schen Patentanmeldung P 44 21 823.0 als Autoreparatur
lacke an den ausgehärteten Beschichtungen immer noch
Probleme durch Kochern, Grauschleier und/oder struktu
rierte Oberflächen, bedingt durch schlechten Verlauf
der Beschichtungsmittel, auf.
Damit wird die Aufgabe gestellt, Beschichtungssysteme
für die Autoreparaturlackierung zur Verfügung zustel
len, das unter den Bedingungen der Autoreparaturlackie
rung zu Beschichtungen führt, die keine Oberflächenpro
bleme, wie Kocher oder Strukturen, sowie keine Beein
trächtigung der optischen Güte, wie Grauschleier, auf
weisen.
Diese Aufgabe wurde überraschenderweise durch das Be
schichtungsmittel der eingangs genannten Art gelöst,
das dadurch gekennzeichnet ist, daß
- 1) die Komponente (I) als Bindemittel (A)
- (A1) mindestens ein in einem oder mehreren organi schen, gegebenenfalls wasserverdünnbaren Löse mitteln gelöstes oder dispergiertes, Hydroxyl gruppen und Säuregruppen, die in die entspre chenden Säureaniongruppen überführbar sind, enthaltendes Acrylatcopolymerisat (A1) mit ei nem zahlenmittleren Molekulargewicht Mn zwi schen 1000 und 30 000 Dalton, einer OH-Zahl von 40 bis 200 mg KOH/g und einer Säurezahl von 5 bis 150 mg KOH/g und/oder
- (A2) mindestens ein in einem oder mehreren organi schen, gegebenenfalls wasserverdünnbaren Löse mitteln gelöstes oder dispergiertes, Hydroxyl gruppen und Säuregruppen, die in die entspre chenden Säureaniongruppen überführbar sind, enthaltendes Polyesterharz (A2) mit einem zah lenmittleren Molekulargewicht Mn zwischen 1000 und 30 000 Dalton, einer OH-Zahl von 30 bis 250 mg KOH/g und einer Säurezahl von 5 bis 150 mg KOH/g und/oder
- (A3) mindestens ein in einem oder mehreren organi schen, gegebenenfalls wasserverdünnbaren Löse mitteln gelöstes oder dispergiertes, Hydroxyl gruppen und Säuregruppen, die in die entspre chenden Säureaniongruppen überführbar sind, enthaltendes Polyurethanharz (A3) mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht Mn zwischen 1000 und 30 000 Dalton, einer OH-Zahl von 20 bis 200 mg KOH/g und einer Säurezahl von 5 bis 150 mg KOH/g und
- (A4) gegebenenfalls mindestens ein weiteres Binde mittel
- enthält, wobei die Bindemittel (A1) und/oder (A2) und/oder (A3) und/oder (A4) so ausgewählt werden, daß eine 50%ige Lösung des Bindemittels (A) in Ethoxyethylpropionat bei 23°C eine Viskosität von <= 6,0 dPa·s aufweist,
- 2) die Komponente (II) als Vernetzungsmittel (F) min destens ein, gegebenenfalls in einem oder mehreren organischen Lösemitteln gelöstes oder dispergier tes, Di- und/oder Polyisocyanat (F1) und/oder gegebenenfalls mindestens ein weiteres Ver netzungsmittel, bestehend aus mindestens einer Epoxidverbindung (F2) mit mindestens zwei Epoxid gruppen pro Molekül und/oder gegebenenfalls min destens einem Aminoplastharz (F3), enthält und
- 3) die Komponente (III) die Komponenten (A1) und/oder (A2) und/oder (A3) und/oder (A4) in wäßriger Dis persion enthält.
Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem ein Verfah
ren zur Herstellung dieser Beschichtungsmittel sowie
die Verwendung der Beschichtungsmittel in der Repara
turlackierung, für die Beschichtung von Kunststoffen
sowie als Decklack oder Füller.
Es ist überraschend, daß die erfindungsgemäßen Be
schichtungsmittel bessere Eigenschaften aufweisen als
wäßrige Beschichtungsmittel, die die gleichen Bindemit
tel und Vernetzer enthalten, bei denen aber die Binde
mittel entweder entsprechend der Lehre der EP-B-358 979
als wäßrige Dispersion und nicht als organische Lösung
bzw. Dispersion in das Beschichtungsmittel eingearbei
tet wurden oder entweder entsprechend der Lehre der
noch nicht veröffentlichten deutschen Patentanmeldung
P 44 21 823.0 die Bindemittel und die Polyisocyanat-
Vernetzer als organische Lösung in die im wesentlichen
bindemittelfreie Komponente (III) eingearbeitet wurden.
So zeichnen sich die erfindungsgemäßen Beschichtungs
mittel im Vergleich zu diesen Beschichtungsmitteln
durch einen verbesserten Glanz, gute Fülle, geringere
Kocherneigung, durch eine bessere Spritzsicherheit und
durch einen verbesserten Verlauf, sowie eine gute Wit
terungsbeständigkeit aus.
Es ist ferner überraschend, daß die erfindungsgemäßen
Beschichtungsmittel aus den mindestens drei Komponenten
durch einfaches Mischen hergestellt werden können, ohne
daß aufwendige Apparaturen zum Mischen bzw. Dispergie
ren erforderlich sind. Die erfindungsgemäßen Beschich
tungsmittel eignen sich daher insbesondere für den
Bereich der Autoreparaturlackierung, da die Beschich
tungsmittel vom Lackierer direkt vor der Applikation
der Beschichtungsmittel durch einfaches Mischen der
Komponenten hergestellt und bei niedrigen Temperaturen
ausgehärtet werden können.
Vorteilhaft ist ferner, daß die aus den mindestens drei
Komponenten hergestellten, wäßrigen Beschichtungsmittel
nur einen geringen Gehalt an flüchtigen organischen
Lösemitteln aufweisen (VOC = Volatile Organic Content
<= 3,2, vorzugsweise <= 2,8, pounds per gallon ), obwohl
die Beschichtungsmittel unter Verwendung organisch
gelöster bzw. dispergierter Bindemittel und Vernetzer
hergestellt werden.
Darüber hinaus gewährleisten die erfindungsgemäßen
Beschichtungsmittel eine hohe Variabilität, da nicht
nur für wäßrige Beschichtungsmittel empfohlene Ver
netzungsmittel, Pigmente und Additive eingesetzt werden
können, sondern auch Vernetzungsmittel, Pigmente und
Additive eingesetzt werden können, die in konventionel
len Systemen eingesetzt werden.
Schließlich zeichnen sich die erfindungsgemäßen Kompo
nenten der Beschichtungsmittel durch eine sehr gute
Lagerstabilität aus, die der von konventionellen Be
schichtungsmitteln entspricht.
Im folgenden werden nun zunächst die einzelnen Kompo
nenten (I), (II), (III) und (IV) des erfindungsgemäßen
Beschichtungsmittels näher erläutert
Es ist erfindungswesentlich, daß die Komponente (I) des
erfindungsgemäßen Beschichtungsmittels als Bindemittel
(A)
- (A1) mindestens ein in einem oder mehreren organischen, gegebenenfalls wasserverdünnbaren Lösemitteln ge löstes oder dispergiertes, Hydroxylgruppen und Säuregruppen, die in die entsprechenden Säurea niongruppen überführbar sind, enthaltendes Acrylatcopolymerisat (A1) mit einem zahlenmittle ren Molekulargewicht Mn zwischen 1000 und 30 000 Dalton, einer OH-Zahl von 40 bis 200 mg KOH/g und einer Säurezahl von 5 bis 150 mg KOH/g und/oder
- (A2) mindestens ein in einem oder mehreren organischen, gegebenenfalls wasserverdünnbaren Lösemitteln ge löstes oder dispergiertes, Hydroxylgruppen und Säuregruppen, die in die entsprechenden Säure aniongruppen überführbar sind, enthaltendes Poly esterharz (A2) mit einem zahlenmittleren Moleku largewicht Mn zwischen 1000 und 30 000 Dalton, einer OH-Zahl von 30 bis 250 mg KOH/g und einer Säurezahl von 5 bis 150 mg KOH/g und/oder
- (A3) mindestens ein in einem oder mehreren organischen, gegebenenfalls wasserverdünnbaren Lösemitteln ge löstes oder dispergiertes, Hydroxylgruppen und Säuregruppen, die in die entsprechenden Säureanio nengruppen überführbar sind, enthaltendes Poly urethanharz (A3) mit einem zahlenmittleren Moleku largewicht Mn zwischen 1000 und 30 000 Dalton, einer OH-Zahl von 20 bis 200 mg KOH/g und einer Säurezahl von 5 bis 150 mg KOH/g und/oder
- (A4) gegebenenfalls ein weiteres Bindemittel.
enthält.
Die Bindemittel (A1) und/oder (A2) und/oder (A3)
und/oder (A4) werden dabei so ausgewählt, daß eine
50%ige Lösung des Bindemittels (A) in Ethoxyethylpro
pionat bei 23 Grad C eine Viskosität von kleiner gleich
6,0 dPa·s aufweist.
Als Hydroxylgruppen und Säuregruppen enthaltendes
Acrylatcopolymerisat (A1) sind alle Acrylatcopolymeri
sate mit den angegebenen OH-Zahlen, Säurezahlen und
Molekulargewichten geeignet. Bevorzugt werden Acrylat
copolymerisate eingesetzt, die als 50%ige Lösung in
Ethoxyethylpropionat bei 23 Grad C eine Viskosität
<= 6,0 dPa·s aufweisen.
Bevorzugt werden ferner als Komponente (A1) Acrylatco
polymerisate eingesetzt, die erhältlich sind durch
Polymerisation in einem organischen Lösemittel oder
einem Lösemittelgemisch und in Gegenwart mindestens
eines Polymerisationsinitiators von
- a1) einem von (a2), (a3), (a4), (a5) und (a6) ver schiedenen, mit (a2), (a3), (a4), (a5) und (a6) copolymerisierbaren, im wesentlichen säuregrup penfreien (Meth)acrylsäureester oder einem Gemisch aus solchen Monomeren,
- a2) einem mit (a1), (a3), (a4), (a5) und (a6) copoly merisierbaren, von (a5) verschiedenen, ethylenisch ungesättigten Monomer, das mindestens eine Hy droxylgruppe pro Molekül trägt und im wesentlichen säuregruppenfrei ist, oder einem Gemisch aus sol chen Monomeren,
- a3) einem mindestens eine Säuregruppe, die in die ent sprechende Säureaniongruppe überführbar ist, pro Molekül tragenden, mit (a1), (a2), (a4), (a5) und (a6) copolymerisierbaren, ethylenisch ungesättig ten Monomer oder einem Gemisch aus solchen Monome ren und
- a4) gegebenenfalls einem oder mehreren Vinylestern von in alpha-Stellung verzweigten Monocarbonsäuren mit 5 bis 18 C-Atomen je Molekül und/oder
- a5) gegebenenfalls mindestens einem Umsetzungsprodukt aus Acrylsäure und/oder Methacrylsäure mit dem Glycidylester einer in alpha-Stellung verzweigten Monocarbonsäure mit 5 bis 18 C-Atomen je Molekül oder anstelle des Umsetzungsproduktes einer äqui valenten Menge Acryl- und/oder Methacrylsäure, die dann während oder nach der Polymerisationsreaktion mit dem Glycidylester einer in alpha-Stellung ver zweigten Monocarbonsäure mit 5 bis 18 C-Atomen je Molekül umgesetzt wird,
- a6) gegebenenfalls einem mit (a1), (a2), (a3), (a4), und (a5) copolymerisierbaren, von (a1), (a2), (a4) und (a5) verschiedenen, im wesentlichen säuregrup penfreien, ethylenisch ungesättigten Monomer oder einem Gemisch aus solchen Monomeren,
wobei (a1), (a2), (a3), (a4), (a5) und (a6) in Art und
Menge so ausgewählt werden, daß das Polyacrylatharz
(A1) die gewünschte OH-Zahl, Säurezahl und das ge
wünschte Molekulargewicht aufweist.
Zur Herstellung der erfindungsgemäß eingesetzten Po
lyacrylatharze kann als Komponente (a1) jeder mit (a2),
(a3), (a4), (a5) und (a6) copolymerisierbare, im we
sentlichen säuregruppenfreie Ester der (Meth)acrylsäure
oder ein Gemisch aus solchen (Meth)acrylsäureestern
eingesetzt werden. Als Beispiele werden Alkylacrylate
und Alkylmethacrylate mit bis zu 20 Kohlenstoffatomen
im Alkylrest, wie z. B. Methyl-, Ethyl-, Propyl-,
Butyl-, Hexyl-, Ethylhexyl-, Stearyl- und Laurylacrylat
und -methacrylat und cycloaliphatische (Meth)acryl
säureester, wie z. B. Cyclohexyl(meth)acrylat, Isobor
nyl(meth)acrylat, Dicyclopentaen(meth)acrylat und
tert.-Butylcyclohexyl(meth)acrylat genannt.
Als Komponente (a1) können auch Ethyltriglykol(meth)
acrylat und Methoxyoligoglykol(meth)acrylat mit einem
zahlenmittleren Molekulargewicht Mn von vorzugsweise
550 Dalton oder andere ethoxylierte und/oder propoxy
lierte hydroxylgruppenfreie (Meth)acrylsäurederivate
eingesetzt werden.
Als Komponente (a2) können mit (a1), (a2), (a3), (a4),
(a5) und (a6) copolymerisierbare und von (a5) verschie
dene, ethylenisch ungesättigte Monomere, die mindestens
eine Hydroxylgruppe pro Molekül tragen und im wesentli
chen säuregruppenfrei sind oder ein Gemisch aus solchen
Monomeren eingesetzt werden. Als Beispiele werden
Hydroxyalkylester der Acrylsäure, Methacrylsäure oder
einer anderen alpha, beta-ethylenisch ungesättigten
Carbonsäure genannt. Diese Ester können sich von einem
Alkylenglykol ableiten, das mit der Säure verestert
ist, oder sie können durch Umsetzung der Säure mit
einem Alkylenoxid erhalten werden. Als Komponente (a2)
werden vorzugsweise Hydroxyalkylester der Acrylsäure
oder Methacrylsäure, in denen die Hydroxyalkylgruppe
bis zu 20 Kohlenstoffatome enthält, Umsetzungsprodukte
aus cyclischen Estern, wie z. B. epsilon-Caprolacton und
diesen Hydroxyalkylestern, oder Mischungen aus diesen
Hydroxyalkylestern bzw. epsilon-Caprolacton-modifi
zierten Hydroxyalkylestern eingesetzt.
Als Beispiele für derartige Hydroxyalkylester werden
2-Hydroxyethylacrylat, 2-Hydroxypropylacrylat,
3-Hydroxypropylacrylat, 2-Hydroxypropylmethacrylat,
3-Hydroxypropylmethacrylat, 2-Hydroxyethylmethacrylat,
4-Hydroxybutylacrylat, 4-Hydroxybutylmethacrylat,
Hydroxystearylacrylat und Hydroxystearylmethacrylat
genannt. Entsprechende Ester von anderen ungesättigten
Säuren, wie z. B. Ethacrylsäure, Crotonsäure und ähnli
che Säuren mit bis zu etwa 6 C-Atomen pro Molekül, kön
nen auch eingesetzt werden.
Ferner können als Komponente (a2) auch olefinisch unge
sättigte Polyole eingesetzt werden. Bevorzugte Poly
acrylatharze (A) werden erhalten, wenn als Komponente
(a2) zumindest teilweise Trimethylolpropanmonoallyl
ether eingesetzt wird. Der Anteil an Trimethylolpro
panmonoallylether beträgt üblicherweise 2 bis 10
Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der zur Herstel
lung des Polyacrylatharzes eingesetzten Monomeren (a1)
bis (a6). Daneben ist es aber auch möglich, 2 bis 10
Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der zur Herstel
lung des Polyacrylatharzes eingesetzten Monomeren, Tri
methylolpropanmonoallylether zum fertigen Polyacrylat
harz zuzusetzen. Die olefinisch ungesättigten Polyole,
wie insbesondere Trimethylolpropanmonoallylether, kön
nen als alleinige hydroxylgruppenhaltige Monomere, ins
besondere aber anteilsmäßig in Kombination mit anderen
der genannten hydroxylgruppenhaltigen Monomeren, einge
setzt werden.
Als Komponente (a3) kann jedes mindestens eine Säure
gruppe, vorzugsweise eine Carboxylgruppe, pro Molekül
tragende, mit (a1), (a2), (a4), (a5) und (a6) copolyme
risierbare, ethylenisch ungesättigte Monomer oder ein
Gemisch aus solchen Monomeren eingesetzt werden. Als
Komponente (a3) werden besonders bevorzugt Acrylsäure
und/oder Methacrylsäure eingesetzt. Es können aber auch
andere ethylenisch ungesättigte Carbonsäuren mit bis zu
6 C-Atomen im Molekül eingesetzt werden. Als Beispiele
für solche Säuren werden Ethacrylsäure, Crotonsäure,
Maleinsäure, Fumarsäure und Itaconsäure genannt. Wei
terhin können beispielsweise ethylenisch ungesättigte
Sulfon- oder Phosphonsäuren, bzw. deren Teilester, als
Komponente (a3) eingesetzt werden. Als Komponente (a3)
können auch Maleinsäuremono(meth)acryloyloxyethylester,
Bernsteinsäuremono(meth)acryloyloxyethylester und
Phthalsäuremono(meth)acryloyloxyethylester eingesetzt
werden.
Als Komponente (a4) werden ein oder mehrere Vinylester
von in alpha-Stellung verzweigten Monocarbonsäuren mit
5 bis 18 C-Atomen im Molekül eingesetzt. Die verzweig
ten Monocarbonsäuren können erhalten werden durch Um
setzung von Ameisensäure oder Kohlenmonoxid und Wasser
mit Olefinen in Anwesenheit eines flüssigen, stark
sauren Katalysators; die Olefine können Crack-Produkte
von paraffinischen Kohlenwasserstoffen, wie Mineralöl
fraktionen, sein und können sowohl verzweigte wie ge
radkettige acyclische und/oder cycloaliphatische Olefi
ne enthalten. Bei der Umsetzung solcher Olefine mit
Ameisensäure bzw. mit Kohlenmonoxid und Wasser entsteht
ein Gemisch aus Carbonsäuren, bei denen die Carboxyl
gruppen vorwiegend an einem quaternären Kohlenstoffatom
sitzen. Andere olefinische Ausgangsstoffe sind z. B.
Propylentrimer, Propylentetramer und Diisobutylen. Die
Vinylester können aber auch auf an sich bekannte Weise
aus den Säuren hergestellt werden, z. B. indem man die
Säure mit Acetylen reagieren läßt.
Besonders bevorzugt werden - wegen der guten Verfügbar
keit - Vinylester von gesättigten aliphatischen Mono
carbonsäuren mit 9 bis 11 C-Atomen, die am alpha-C-Atom
verzweigt sind, eingesetzt.
Als Komponente (a5) wird das Umsetzungsprodukt aus
Acrylsäure und/oder Methacrylsäure mit dem Glycidyl
ester einer in alpha-Stellung verzweigten Monocarbon
säure mit 5 bis 18 C-Atomen je Molekül eingesetzt. Gly
cidylester stark verzweigter Monocarbonsäuren sind
unter dem Handelsnamen "Cardura" erhältlich. Die Um
setzung der Acryl- oder Methacrylsäure mit dem Glyci
dylester einer Carbonsäure mit einem tertiären alpha-
Kohlenstoffatom kann vorher, während oder nach der
Polymerisationsreaktion erfolgen. Bevorzugt wird als
Komponente (a5) das Umsetzungsprodukt von Acryl- und/oder
Methacrylsäure mit dem Glycidylester der
Versaticsäure eingesetzt. Dieser Glycidylester ist
unter dem Namen "Cardura E10" im Handel erhältlich.
Als Komponente (a6) können alle mit (a1), (a2), (a3),
(a4) und (a5) copolymerisierbaren, von (a1), (a2), (a3)
und (a4) verschiedenen, im wesentlichen säuregruppen
freien ethylenisch ungesättigten Monomere oder Gemische
aus solchen Monomeren eingesetzt werden. Als Komponente
(a6) werden vorzugsweise vinylaromatische Koh
lenwasserstoffe, wie Styrol, alpha-Alkylstyrole und
Vinyltoluol, eingesetzt.
Als Komponente (a6) können in Kombination mit anderen
als Komponente (a6) geeignet genannten Monomeren auch
Polysiloxanmakromonomere eingesetzt werden. Geeignet
sind Polysiloxanmakromonomere, die ein zahlenmittleres
Molekulargewicht Mn von 1000 bis 40 000 Dalton, bevor
zugt von 2000 bis 10 000 Dalton, und im Mittel 0,5 bis
2,5, bevorzugt 0,5 bis 1,5, ethylenisch ungesättigte
Doppelbindungen pro Molekül aufweisen. Geeignet sind
beispielsweise die in der DE-OS 38 07 571 auf den Sei
ten 5 bis 7, die in der DE-OS 37 06 095 in den Spalten
3 bis 7, die in der EP-B 358 153 auf den Seiten 3 bis 6
und die in der US-PS 4,754,014 in den Spalten 5 bis 9
beschriebenen Polysiloxanmakromonomere. Ferner sind
auch andere Acryloxysilan-enthaltende Vinylmonomere mit
den obengenannten Molekulargewichten und Gehalten an
ethylenisch ungesättigten Doppelbindungen geeignet,
beispielsweise Verbindungen, die herstellbar sind durch
Umsetzung hydroxyfunktioneller Silane mit Epichlorhy
drin und anschließender Umsetzung des Reaktionsproduk
tes mit Methacrylsäure und/oder Hydroxyalkylestern der
(Meth)acrylsäure.
Bevorzugt werden als Komponente (a6) die in der noch
unveröffentlichten deutschen Patentanmeldung
P 44 21 823.0 angeführten Polysiloxanmakromonomere ein
gesetzt.
Beispiele für als Komponente (a6) geeignete Polysi
loxanmakromonomere sind auch die in der internationalen
Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer
WO 92/22615 auf Seite 12, Zeile 18, bis Seite 18, Zeile
10, genannten Verbindungen.
Die Einsatzmenge des oder der Polysiloxanmakromonomeren
(a6) zur Modifizierung der Acrylatcopolymerisate (A1)
beträgt weniger als 5 Gew.-%, bevorzugt 0,05 bis 2,5
Gew.-%, besonders bevorzugt 0,05 bis 0,8 Gew.-%, je
weils bezogen auf das Gesamtgewicht der zur Herstellung
des Copolymerisats (A1) eingesetzten Monomeren.
Die Verwendung derartiger Polysiloxanmakromonomerer
führt zu einer Verbesserung des Slips der erfindungsge
mäßen wäßrigen Beschichtungsmittel.
Die Art und Menge der Komponenten (a1) bis (a6) wird so
ausgewählt, daß das Polyacrylatharz (A1) die gewünschte
OH-Zahl, Säurezahl und Glasübergangstemperatur auf
weist. Besonders bevorzugt eingesetzte Acrylatharze
werden erhalten durch Polymerisation von
- (a1) 20 bis 60 Gew.-%, bevorzugt 30 bis 50 Gew.-%, der Komponente (a1),
- (a2) 10 bis 40 Gew.-%, bevorzugt 15 bis 35 Gew.-%, der Komponente (a2),
- (a3) 1 bis 15 Gew.-%, bevorzugt 2 bis 8 Gew.-%, der Komponente (a3),
- (a4) 0 bis 25 Gew.-%, bevorzugt 5 bis 15 Gew.-%, der Komponente (a4),
- (a5) 0 bis 25 Gew.-%, bevorzugt 5 bis 15 Gew.-%, der Komponente (a5) und
- (a6) 5 bis 30 Gew.-%, bevorzugt 10 bis 20 Gew.-%, der Komponente (a6),
wobei die Summe der Gewichtsanteile der Komponenten
(a1) bis (a6) jeweils 100 Gew.-% beträgt.
Die Herstellung der erfindungsgemäß eingesetzten Poly
acrylatharze (A1) erfolgt in einem organischen Lösemit
tel oder Lösemittelgemisch und in Gegenwart mindestens
eines Polymerisationsinitiators. Als organische Löse
mittel und Polymerisationsinitiatoren werden die für
die Herstellung von Polyacrylatharzen üblichen und für
die Herstellung von wäßrigen Dispersionen geeigneten
Lösemittel und Polymerisationsinitiatoren eingesetzt.
Dabei können die Lösemittel an der Reaktion mit der
vernetzenden Komponente (II) teilnehmen und somit als
Reaktivverdünner wirken.
Als Beispiele für brauchbare Lösemittel werden Butyl
glykol, 2-Methoxypropanol, n-Butanol, Methoxybutanol,
n-Propanol, Ethylenglykolmonomethylether, Ethylengly
kolmonoethylether, Ethylenglykolmonobutylether, Diethy
lenglykolmonomethylether, Diethylenglykolmonoethyl
ether, Diethylenglykoldiethylether, Diethylenglykolmo
nobutylether, Trimethylolpropan, 2-Hydroxypropionsäure
ethylester und 3-Methyl-3-methoxybutanol sowie Derivate
auf Basis von Propylenglykol, z. B. Ethylethoxypro
pionat, Isopropoxypropanol, Methoxypropylacetat und
ähnliche, genannt.
Es ist dabei auch möglich, die Polyacrylatharze (A1)
zunächst in einem Lösemittel, das nicht wasserverdünn
bar ist, herzustellen und dieses Lösemittel nach der
Polymerisation gegebenenfalls teilweise durch wasser
verdünnbares Lösemittel zu ersetzen.
Als Beispiele für brauchbare Polymerisationsinitiatoren
werden freie Radikale bildende Initiatoren, wie z. B.
tert.-Butylperoxyethylhexanoat, Benzoylperoxid, Azobis
isobutyronitril und tert.-Butylperbenzoat genannt. Die
Initiatoren werden bevorzugt in einer Menge von 2 bis
25 Gew.-%, besonders bevorzugt von 4 bis 10 Gew.-%, be
zogen auf das Gesamtgewicht der Monomeren, eingesetzt.
Die Polymerisation wird zweckmäßigerweise bei einer
Temperatur von 80 bis 160 Grad C, vorzugsweise 110 bis
160 Grad C, durchgeführt. Bevorzugt werden als Lösemit
tel Ethoxyethylpropionat und Isopropoxypropanol einge
setzt.
Bevorzugt wird das Polyacrylatharz (A1) nach einem
Zweistufenverfahren hergestellt, da so die resultie
renden wäßrigen Beschichtungsmittel eine bessere Verar
beitbarkeit aufweisen. Bevorzugt werden daher Po
lyacrylatharze eingesetzt, die erhältlich sind, indem
- 1. ein Gemisch aus (a1), (a2), (a4), (a5) und (a6) oder ein Gemisch aus Teilen der Komponenten (a1), (a2), (a4), (a5) und (a6) in einem organischen Lösemittel polymerisiert wird,
- 2. nachdem mindestens 60 Gew.-% des aus (a1), (a2), (a4), (a5) und gegebenenfalls (a6) bestehenden Gemisches zugegeben worden sind, (a3) und der ge gebenenfalls vorhandene Rest der Komponenten (a1), (a2), (a4), (a5) und (a6) zugegeben werden und weiter polymerisiert wird und
- 3. nach Beendigung der Polymerisation das erhaltene Polyacrylatharz gegebenenfalls zumindest teilweise neutralisiert wird, d. h. die Säuregruppen in die entsprechende Säureaniongruppen überführt werden.
Daneben ist es aber auch möglich, die Komponenten (a4)
und/oder (a5) zusammen mit zumindest einem Teil des
Lösemittels vorzulegen und die restlichen Komponenten
zuzudosieren. Außerdem können auch die Komponenten (a4)
und/oder (a5) nur teilweise zusammen mit zumindest
einem Teil des Lösemittels in die Vorlage gegeben wer
den und der Rest dieser Komponenten wie oben beschrie
ben zugegeben werden. Bevorzugt werden beispielsweise
mindestens 20 Gew.-% des Lösemittels und ca. 10 Gew.-%
der Komponente (a4) und (a5) sowie gegebenenfalls Tei
len der Komponenten (a1) und (a6) vorgelegt.
Bevorzugt ist außerdem die Herstellung der erfindungs
gemäß eingesetzten Polyacrylatharze (A1) durch ein
Zweistufenverfahren, bei dem die Stufe (I) 1 bis 8
Stunden, vorzugsweise 1,5 bis 4 Stunden, dauert und die
Zugabe der Mischung aus (a3) und dem gegebenenfalls
vorhandenen Rest der Komponenten (a1), (a2), (a4), (a5)
und (a6) innerhalb von 20 bis 120 Minuten, vorzugsweise
innerhalb von 30 bis 90 Minuten, erfolgt. Nach
Beendigung der Zugabe der Mischung aus (a3) und dem
gegebenenfalls vorhandenen Rest der Komponenten (a1),
(a2), (a4), (a5) und (a6) wird so lange weiter polyme
risiert, bis alle eingesetzten Monomeren im wesentli
chen vollständig umgesetzt worden sind.
Die Menge und Zugabegeschwindigkeit des Initiators wird
vorzugsweise so gewählt, daß ein Polyacrylatharz (A1)
mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht Mn von 1000
bis 30 000 Dalton erhalten wird. Es ist bevorzugt, daß
mit dem Initiatorzulauf einige Zeit, im allgemeinen ca.
15 Minuten, vor dem Zulauf der Monomeren begonnen wird.
Ferner ist ein Verfahren bevorzugt, bei dem die Initia
torzugabe 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 vorzugsweise in konstanter
Menge pro Zeiteinheit zugegeben. Nach Beendigung der
Initiatorzugabe wird das Reaktionsgemisch noch so lange
(in der Regel 1,5 Stunden) auf Polymerisationstempera
tur gehalten, bis alle eingesetzten Monomere im wesent
lichen vollständig umgesetzt worden sind. "Im wesent
lichen vollständig umgesetzt" soll bedeuten, daß vor
zugsweise 100 Gew.-% der eingesetzten Monomere umge
setzt 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 Reaktions
mischung, unumgesetzt zurückbleiben kann.
Bevorzugt werden die Monomeren zur Herstellung der
Polyacrylatharze (A1) bei einem nicht allzu hohen Poly
merisationsfestkörper, bevorzugt bei einem Polymerisa
tionsfestkörper von 80 bis 50 Gew.-%, polymerisiert und
anschließend die Lösemittel teilweise destillativ ent
fernt, so daß die entstehenden Polyacrylatharzlösungen
einen Festkörpergehalt von bevorzugt 80 bis 60 Gew.-%
aufweisen.
Als Hydroxylgruppen und Säuregruppen, die in die ent
sprechenden Säureaniongruppen überführbar sind, enthal
tenden Polyester (A2) sind alle Polyester mit den
angegebenen OH-Zahlen, Säurezahlen und Molekularzahlen
geeignet. Bevorzugt werden Polyester eingesetzt, die
als 50%ige Lösung in Ethoxyethylpropionat bei 23 Grad
C eine Viskosität <= 6,0 dPa·s aufweisen.
Bevorzugt werden als Komponente (A2) Polyester einge
setzt, die sind erhältlich durch Umsetzung von
- p1) Polycarbonsäuren oder deren veresterungsfähigen Derivaten, gegebenenfalls zusammen mit Monocarbon säuren,
- p2) Polyolen, gegebenenfalls zusammen mit Monoolen,
- p3) gegebenenfalls weiteren modifizierenden Komponen ten und
- p4) gegebenenfalls einer mit dem Reaktionsprodukt aus (p1), (p2) und gegebenenfalls (p3) reaktionsfähi gen Komponente.
Als Beispiele für Polycarbonsäuren, die als Komponente
(p1) eingesetzt werden können, seien aromatische, ali
phatische und cycloaliphatische Polycarbonsäuren ge
nannt. Bevorzugt werden als Komponente (p1) werden aro
matische und/oder aliphatische Polycarbonsäuren einge
setzt.
Beispiele für geeignete Polycarbonsäuren sind Phthal
säure, Isophthalsäure, Terephthalsäure, Halogenphthal
säuren, wie Tetrachlor- bzw. Tetrabromphthalsäure, Adi
pinsäure, Glutarsäure, Acelainsäure, Sebacinsäure,
Fumarsäure, Maleinsäure, Trimellithsäure, Pyromellith
säure, Tetrahydrophthalsäure, Hexahydrophthalsäure,
1,2-Cyclohexandicarbonsäure, 1,3-Cyclohexandicarbon
säure, 1,4-Cyclohexandicarbonsäure, 4-Methylhexahydro
phthalsäure, Endomethylentetrahydrophthalsäure, Tricy
clodecan-Dicarbonsäure, Endoethylenhexahydrophthal
säure, Camphersäure, Cyclohexantetracarbonsäure, Cy
clobutantetracarbonsäure und andere. Die cycloaliphta
tischen Polycarbonsäuren können sowohl in ihrer
cis- als auch in ihrer trans-Form sowie als Gemisch beider
Formen eingesetzt werden. Geeignet sind auch die ver
esterungsfähigen Derivate der obengenannten Polycar
bonsäuren, 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 Säuren eingesetzt
werden, sofern sie existieren.
Gegebenenfalls können zusammen mit den Polycarbonsäuren
auch Monocarbonsäuren eingesetzt werden, wie beispiels
weise Benzoesäure, tert.-Butylbenzoesäure, Laurinsäure,
Isononansäure und Fettsäuren natürlich vorkommender
Öle. Bevorzugt wird als Monocarbonsäure Isononansäure
eingesetzt.
Geeignete Alkoholkomponenten (p2) zur Herstellung des
Polyesters (A2) sind mehrwertige Alkohole, wie
Ethylenglykol, Propandiole, Butandiole, Hexandiole,
Hydroxypivalinsäureneopentylester, Neopentylglykol,
Diethylenglykol, Cyclohexandiol, Cyclohexandimethanol,
Trimethylpentandiol, Ethylbutylpropandiol, Ditrimethy
lolpropan, Trimethylolethan, Trimethylolpropan, Glyce
rin, Pentaerythrit, Dipentaerythrit, Trishydroxiethyl
isocyanat, Polyethylenglykol, Polypropylenglykol, gege
benenfalls zusammen mit einwertigen Alkoholen, wie bei
spielsweise Butanol, Octanol, Laurylalkohol, Cyclo
hexanol, tert.-Butylcyclohexanol, ethoxylierten bzw.
propoxylierten Phenolen.
Als Komponente (p3) zur Herstellung der Polyester (A2)
geeignet sind insbesondere Verbindungen, die eine ge
genüber den funktionellen Gruppen des Polyesters reak
tive Gruppe aufweisen, ausgenommen die als Komponente
(p4) genannten Verbindungen. Als modifizierende Kompo
nente (p3) werden bevorzugt Polyisocyanate und/oder
Diepoxydverbindungen, gegebenenfalls auch Monoiso
cyanate und/oder Monoepoxydverbindungen verwendet.
Geeignete Komponenten (p3) sind beispielsweise in der
DE-A-40 24 204 auf Seite 4, Zeilen 4 bis 9, beschrie
ben.
Als Komponente (p4) zur Herstellung der Polyester (A2)
geeignet sind Verbindungen, die außer einer gegenüber
den funktionellen Gruppen des Polyesters (A2) reaktiven
Gruppe noch eine tertiäre Aminogruppe aufweisen,
beispielsweise Monoisocyanate mit mindestens einer ter
tiären Aminogruppe oder Mercaptoverbindungen mit minde
stens einer tertiären Aminogruppe. Wegen Einzelheiten
wird auf die DE-A-40 24 204, Seite 4, Zeilen 10 bis 49,
verwiesen.
Die Herstellung der Polyester (A2) erfolgt nach den be
kannten Methoden der Veresterung, wie dies beispiels
weise in der DE-A-40 24 204, Seite 4, Zeilen 50 bis 65,
beschrieben ist.
Die Umsetzung erfolgt dabei üblicherweise bei Tempera
turen zwischen 180 und 280 Grad C, gegebenenfalls in
Gegenwart eines geeigneten Veresterungskatalysators,
wie z. B. Lithiumoctoat, Dibutylzinnoxid, Dibutylzinndi
laurat, para-Toluolsulfonsäure und ähnlichen.
Üblicherweise wird die Herstellung der Polyester (A2)
in Gegenwart geringer Mengen eines geeigneten Lösungs
mittels als Schleppmittel durchgeführt. Als Schleppmit
tel werden z. B. aromatische Kohlenwasserstoffe, wie
insbesondere Xylol und (cyclo)aliphatische Kohlenwas
serstoffe, z. B. Cyclohexan, eingesetzt.
Besonders bevorzugt werden als Komponente (A2) Poly
ester eingesetzt, die nach einem zweistufigen Verfahren
hergestellt worden sind, indem zunächst ein hydroxyl
gruppenhaltiger Polyester mit einer OH-Zahl von 100 bis
300 mgKOH/g, einer Säurezahl von weniger als 10 mgKOH/g
und einem zahlenmittleren Molekulargewicht Mn von 500
bis 2000 Dalton hergestellt wird, der dann in einer
zweiten Stufe mit Carbonsäureanhydriden zu dem ge
wünschten Polyester (A2) umgesetzt wird. Die Menge an
Carbonsäureanhydriden wird dabei so gewählt, daß der
erhaltene Polyester die gewünschte Säurezahl aufweist.
Für diese Umsetzung sind alle üblicherweise eingesetz
ten Säureanhydride, wie z. B. Hexahydrophthalsäureanhy
drid, Trimellithsäureanhydrid, Pyromellithsäureanhy
drid, Phthalsäureanhydrid, Camphersäureanhydrid, Te
trahydrophthalsäureanhydrid, Bernsteinsäureanhydrid und
Gemische dieser und/oder anderer Anhydride und insbe
sondere Anhyride aromatischer Polycarbonsäuren, wie
Trimellithsäureanhydrid, geeignet.
Es ist gegebenenfalls möglich, daß das Polyacrylatharz
(A1) zumindest teilweise in Gegenwart des Polyesters
(A2) hergestellt worden ist. Vorteilhafterweise werden
in diesem Fall mindestens 20 Gew.-% und besonders vor
teilhafterweise 40 bis 80 Gew.-% der Komponente (A1) in
Gegenwart der Komponente (A2) hergestellt.
Die gegebenenfalls restlich vorhandene Menge der Kompo
nente (A1) wird der Bindemittellösung anschließend
zugegeben. Dabei ist es möglich, daß dieses bereits
polymerisierte Harz die gleiche Monomerzusammensetzung
aufweist wie das in Gegenwart des Polyesters aufgebaute
Polyacrylatharz. Es kann aber auch ein hydroxylgruppen
haltiges Polyacrylatharz mit einer unterschiedlichen
Monomerzusammensetzung zugefügt werden. Außerdem ist es
möglich, eine. Mischung verschiedener Polyacrylatharze
und/oder Polyester zuzufügen, wobei gegebenenfalls ein
Harz die gleiche Monomerzusammensetzung aufweist wie
das in Gegenwart des Polyesters aufgebaute Po
lyacrylatharz.
Als hydroxyl- und säuregruppenhaltiges Polyurethanharz
(A3) sind alle Polyurethanharze mit den angegebenen OH-
Zahlen, Säurezahlen und Molekularzahlen geeignet. Be
vorzugt werden Polyurethanharze eingesetzt, die als 50
%ige Lösung in Ethoxyethylpropionat bei 23 Grad C eine
Viskosität <= 6,0 dPa·s aufweisen.
Geeignete Polyurethanharze werden beispielsweise in den
folgenden Schriften beschriebenen: EP-A-355 433, DE-A-
35 45 618, DE-A-38 13 866. DE-A-32 10 051, DE-A-
26 24 442, DE-A-37 39 332, US-A-4,719,132, EP-A-89 497,
US-A-4,558,090, US-A-4,489,135, DE-A-36 28 124, EP-A-
158 099, DE-A-29 26 584, EP-A-195 931, DE-A-33 21 180
und DE-A-40 05 961.
In der Komponente (I) werden vorzugsweise Polyurethan
harze eingesetzt, die durch Umsetzung von isocyanat
gruppenhaltigen Präpolymeren mit gegenüber Isocyanat
gruppen reaktiven Verbindungen herstellbar sind.
Die Herstellung von isocyanatgruppenhaltigen Präpoly
meren kann durch Reaktion von Polyolen mit einer Hy
droxylzahl von 10 bis 1800, bevorzugt 50 bis 1200 mg
KOH/g, mit überschüssigen Polyisocyanaten bei Tempera
turen von bis zu 150 Grad C, bevorzugt 50 bis 130 Grad
C, in organischen Lösemitteln, die nicht mit Isocyana
ten reagieren können, erfolgen. Das Äquivalentverhält
nis von NCO- zu OH-Gruppen liegt zwischen 2,0 : 1,0 und
< 1,0 : 1,0, bevorzugt zwischen 1,4 : 1 und 1,1 : 1.
Die zur Herstellung des Präpolymeren eingesetzten Po
lyole können niedermolekular und/oder hochmolokular
sein und reaktionsträge anionische bzw. zur Anionen
bildung befähigte Gruppen enthalten. Es können auch
niedermolekulare Polyole mit einem Molekulargewicht von
60 bis zu 400 Dalton, zur Herstellung der isocyanat
gruppenhaltigen Präpolymere mitverwendet werden. Es
werden dabei Mengen von bis zu 30 Gew.-% der gesamten
Polyol-Bestandteile, bevorzugt etwa 2 bis 20 Gew.-%,
eingesetzt.
Um ein NCO-Präpolymeres hoher Flexibilität zu erhalten,
sollte ein hoher Anteil eines überwiegend linearen
Polyols mit einer bevorzugten OH-Zahl von 30 bis 150 mg
KOH/g zugesetzt werden. Bis zu 97 Gew.-% des gesamten
Polyols können aus gesättigten und ungesättigten Poly
estern und/oder Polyethern mit einer zahlenmittleren
Molekulargewicht Mn von 400 bis 5000 Dalton bestehen.
Die ausgewählten Polyetherdiole sollen keine übermäßi
gen Mengen an Ethergruppen einbringen, weil sonst die
gebildeten Polymere in Wasser anquellen. Polyesterdiole
werden durch Veresterung von organischen Dicarbonsäuren
oder ihren Anhydriden mit organischen Diolen herge
stellt oder leiten sich von einer Hydroxycarbonsäure
oder einem Lacton ab. Um verzweigte Polyesterpolyole
herzustellen, können in geringem Umfang Polyole oder
Polycarbonsäuren mit einer höheren Wertigkeit einge
setzt werden.
Bevorzugt besteht die zur Herstellung der Polyurethan
harze eingesetzte Alkoholkomponente zumindest zu einem
gewissen Anteil aus
- a₁) mindestens einem Diol der Formel (I′) in der R₁ und R₂ jeweils einen gleichen oder ver schiedenen Rest darstellen und für einen Alkylrest mit 1 bis 18 C-Atomen, einen Arylrest oder einen cycloaliphatischen Rest stehen, mit der Maßgabe, daß R₁ und/oder R₂ nicht Methyl sein darf, und/oder
- a₂) mindestens einem Diol der Formel (II′) in der R₃, R₄, R₆ und R₇ jeweils gleiche oder ver schiedene Reste darstellen und für einen Alkylrest mit 1 bis 6 C-Atomen, einen Cycloalkylrest oder einen Arylrest stehen und R₅ einen Alkylrest mit 1 bis 6 C-Atomen, einen Arylrest oder einen ungesät tigten Alkylrest mit 1 bis 6 C-Atomen darstellt, und n entweder 0 oder 1 ist.
Als Komponente (a₁) sind alle Propandiole der Formel
(I′) geeignet, bei denen entweder R₁ oder R₂ oder R₁
und R₂ nicht gleich Methyl ist, wie beispielsweise
2-Butyl-2-ethylpropandiol-1,3, 2-Butyl-2-methylpropan
diol-1,3, 2-Phenyl-2-methylpropan-diol-1,3, 2-Propyl-2-
ethylpropandiol-1,3, 2-Di-tert.-butylpropandiol-1,3,
2-Butyl-2-propylpropandiol-1,3, 1-Dihydroxymethyl-bi
cyclo[2.2.1]heptan, 2,2-Diethylpro-pandiol-1,3, 2,2-Di
propylpropandiol-1,3, 2-Cyclo-hexyl-2-methylpropan
diol-1,3 und andere.
Als Komponente (a₂) (Formel (II′)) können beispielswei
se 2,5-Dimethyl-hexandiol-2,5, 2,5-Diethylhexan
diol-2,5, 2-Ethyl-5-methylhexandiol-2,5, 2,4-Dimethyl
pentandiol-2,4, 2,3-Dimethylbutandiol-2,3, 1,4-(2′-Hy
droxypropyl)-benzol und 1,3-(2′-Hydroxypropyl)-benzol
eingesetzt werden.
Bevorzugt werden als Komponente (a₁) 2-Propyl-2-ethyl
propandiol-1,3, 2,2-Diethylpropandiol-1,3, 2-Butyl-2-
ethylpropandiol-1,3 und 2-Phenyl-2-ethyl-propandiol-1,3
und als Komponente (a₂) 2,3-Dimethyl-butandiol-2,3
sowie 2,5-Dimethylhexandiol-2,5 eingesetzt. Besonders
bevorzugt werden als Komponente (a₁) 2-Butyl-2-ethyl
propandiol-1,3 sowie 2-Phenyl-2-ethylpropandiol-1,3
und als Komponente (a₂) 2,5-Dimethylhexandiol-2,5 ein
gesetzt.
Die Komponenten (a₁) und/oder (a₂) werden üblicherweise
in einer Menge von 0,5 bis 15 Gew.-%, bevorzugt 1 bis 7
Gew.-% eingesetzt, jeweils bezogen auf das Gesamtge
wicht der zur Herstellung der Polyurethanharze (A3)
eingesetzten Aufbaukomponenten.
Als typische multifunktionelle Isocyanate zur Herstel
lung der Polyurethanharze werden aliphatische, cyclo
aliphatische und/oder aromatische Polyisocyanate mit
mindestens zwei Isocyanatgruppen pro Molekül verwendet.
Bevorzugt werden die Isomeren oder Isomerengemische von
organischen Diisocyanaten. Aufgrund ihrer guten Bestän
digkeit gegenüber ultraviolettem Licht ergeben (cyclo)
aliphatische Diisocyanate Produkte mit geringer
Vergilbungsneigung. Die zur Bildung des Präpolymeren
gebrauchte Polyisocyanat-Komponente kann auch einen
Anteil höherwertiger Polyisocyanate enthalten, voraus
gesetzt dadurch wird keine Gelbildung verursacht. Als
Triisocyanate haben sich Produkte bewährt, die durch
Trimerisation oder Oligomerisation von Diisocyanaten
oder durch Reaktion von Diisocyanaten mit polyfunk
tionellen OH- oder NH-Gruppen enthaltenden Verbindungen
entstehen. Die mittlere Funktionalität kann gegebenen
falls durch Zusatz von Monoisocyanaten gesenkt werden.
Als Beispiele für einsetzbare Polyisocyanate werden
Phenylendiisocyanat, Toluylendiisocyanat, Xylylendi
isocyanat, Bisphenylendiisocyanat, Naphtylendiiso
cyanat, Diphenylmethandiisocyanat, Isophorondiiso
cyanat, Cyclobutandiisocyanat Cyclopentylendiisocyanat,
Cyclohexylendiisocyanat, Methylcyclohexylendiisocyanat,
Dicyclohexylmethandiisocyanat, Ethylendiisocyanat, Tri
methylendiisocyanat, Tetramethylendiisocyanat, Pentame
thylendiisocyanat, Hexamethylendiisocyanat, Propylendi
isocyanat, Ethylethylendiisocyanat und Trimethylhexan
diisocyanat genannt.
Zur Herstellung festkörperreicher Polyurethanharz
lösungen werden insbesondere Diisocyanate der allge
meinen Formel (III′)
eingesetzt, wobei X für einen zweiwertigen, aromati
schen Kohlenwasserstoffrest, vorzugsweise für einen
ggf. Halogen-, Methyl- oder Methoxy-substituierten Na
phthylen-, Diphenylen- oder 1,2-, 1,3- oder
1,4-Phenylenrest, besonders bevorzugt für einen
1,3-Phenylenrest und R₁ und R₂ für einen Alkylrest mit
1-4 C-Atomen, bevorzugt für einen Methylrest, stehen.
Diisocyanate der Formel (III′) sind bekannt (ihre Her
stellung wird beispielsweise in der EP-A-101 832,
US-PS-3,290,350, US-PS-4,130,577 und der
US-PS-4,439,616 beschrieben) und zum Teil im Handel er
hältlich (1,3-Bis-(2-isocyanatoprop-2-yl)-benzol wird
beispielsweise von der American Cynamid Company unter
dem Handelsnamen TMXDI (META)® verkauft).
Weiterhin bevorzugt als Polyisocyanatkomponente sind
Diisocyanate der Formel (IV′):
mit:
R für einen zweiwertigen Alkyl- oder Aralkylrest mit 3 bis 20 Kohlenstoffatomen und
R′ für einen zweiwertigen Alkyl- oder Aralkylrest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen.
R für einen zweiwertigen Alkyl- oder Aralkylrest mit 3 bis 20 Kohlenstoffatomen und
R′ für einen zweiwertigen Alkyl- oder Aralkylrest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen.
Polyurethane sind im allgemeinen nicht mit Wasser ver
träglich, wenn nicht bei ihrer Synthese spezielle Be
standteile eingebaut und/oder besondere Herstellungs
schritte vorgenommen werden. So können zur Herstellung
der Polyurethanharze Verbindungen verwendet werden, die
zwei mit Isocyanatgruppen reagierende H-aktive Gruppen
und mindestens eine Gruppe enthalten, die die Wasser
dispergierbarkeit gewährleistet. Geeignete Gruppen die
ser Art sind nichtionische Gruppen (z. B. Polyether),
anionische Gruppen, Gemische dieser beiden Gruppen oder
kationische Gruppen.
So kann eine so große Säurezahl in das Polyurethanharz
eingebaut werden, daß das neutralisierte Produkt stabil
in Wasser zu dispergieren ist. Hierzu dienen Verbindun
gen, die mindestens eine gegenüber Isocyanatgruppen
reaktive Gruppe und mindestens eine zur Anionenbildung
befähigte Gruppe enthalten. Geeignete gegenüber Iso
cyanatgruppen reaktive Gruppen sind insbesondere Hy
droxylgruppen sowie primäre und/oder sekundäre Amino
gruppen. Gruppen, die zur Anionenbildung befähigt sind,
sind Carboxyl-, Sulfonsäure- und/oder Phosphonsäure
gruppen. Vorzugsweise werden Alkansäuren mit zwei
Substituenten am alpha-ständigen Kohlenstoffatom ein
gesetzt. Der Substituent kann eine Hydroxylgruppe, eine
Alkylgruppe oder eine Alkylolgruppe sein. Diese Polyole
haben wenigstens eine, im allgemeinen 1 bis 3 Carboxyl
gruppen im Molekül. Sie haben zwei bis etwa 25, vor
zugsweise 3 bis 10 Kohlenstoffatome. Das Carboxylgrup
pen enthaltene Polyol kann 3 bis 100 Gew.-%, vorzugs
weise 5 bis 50 Gew.-%, des gesamten Polyolbestandteiles
im NCO-Präpolymeren ausmachen.
Die durch die Carboxylgruppenneutralisation in Salzform
verfügbare Menge an ionisierbaren Carboxylgruppen be
trägt im allgemeinen wenigstens 0,4 Gew.-%, vorzugs
weise wenigstens 0,7 Gew.-%, bezogen auf den Feststoff.
Die obere Grenze beträgt etwa 12 Gew.-%. Die Menge an
Dihydroxyalkansäuren im unneutralisierten Präpolymer
ergibt eine Säurezahl von wenigstens 5 mg KOH/g, vor
zugsweise wenigstens 10 mg KOH/g. Bei sehr niedrigen
Säurezahlen sind im allgemeinen weitere Maßnahmen zur
Erzielung der Wasserdispergierbarkeit erforderlich.
Die obere Grenze der Säurezahl liegt bei 150 mg KOH/g,
vorzugsweise bei 40 mg KOH/g, bezogen auf den Fest
stoff. Bevorzugt liegt die Säurezahl im Bereich von 20
bis 40 mg KOH/g.
Die Isocyanatgruppen des isocyanatgruppenhaltigen Prä
polymers werden mit einem Modifizierungsmittel umge
setzt. Das Modifizierungsmittel wird dabei vorzugsweise
in einer solchen Menge zugegeben, daß es zu Ket
tenverlängerungen und damit zu Molekulargewichtserhö
hungen kommt. Als Modifizierungsmittel werden vorzugs
weise organische Verbindungen, die Hydroxyl- und/oder
sekundäre und/oder primäre Aminogruppen enthalten, ins
besondere di-, tri- und/oder höherfunktionelle Polyole,
eingesetzt. Als Beispiel für einsetzbare Polyole werden
Trimethylolpropan, 1,3,4 Butantriol, Glycerin,
Erythrit, Mesoerythrit, Arabit, Adonit usw. genannt.
Bevorzugt wird Trimethylolpropan eingesetzt.
Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Polyurethanharzes
wird bevorzugt zunächst ein Isocyanatgruppen aufweisen
des Präpolymer hergestellt, aus dem dann durch weitere
Umsetzung, bevorzugt Kettenverlängerung, das gewünschte
Polyurethanharz hergestellt wird. Die Umsetzung der
Komponenten erfolgt dabei nach den gut bekannten Ver
fahren der organischen Chemie (vgl. z. B. Kunst
stoff-Handbuch, Band 7: Polyurethane, herausgegeben von
Dr. Y. Oertel, Carl Hanser Verlag, München, Wien 1983).
Beispiele für die Herstellung der Präpolymeren sind in
der DE-OS 26 24 442 und der DE-OS 32 10 051 beschrie
ben. Die Herstellung der Polyurethanharze kann nach den
bekannten Verfahren erfolgen (z. B. Acetonverfahren).
Die Umsetzung der Komponenten erfolgt bevorzugt in
Ethoxyethylpropionat (EEP) als Lösemittel. Die Menge an
Ethoxyethylpropionat kann dabei in weiten Grenzen
variieren und sollte zur Bildung einer Präpolymerlösung
mit geeigneter Viskosität ausreichen. Im allgemeinen
werden bis zu 70 Gew.-%, bevorzugt 5 bis 50 Gew.-% und
besonders bevorzugt weniger als 20 Gew.-% Lösemittel,
bezogen auf den Festkörper, eingesetzt. So kann die
Umsetzung beispielsweise ganz besonders bevorzugt bei
einem Lösemittelgehalt von 10-15 Gew.-% EEP, bezogen
auf den Festkörper, durchgeführt werden.
Die Umsetzung der Komponenten kann gegebenenfalls in
Gegenwart eines Katalysators, wie Organozinnverbindun
gen und/oder tertiären Aminen, erfolgen.
Zur Herstellung der Präpolymeren werden die Mengen der
Komponenten so gewählt, daß das Äquivalentverhältnis
von NCO- zu OH-Gruppen zwischen 2,0 : 1,0 und < 1,0 : 1,0,
bevorzugt zwischen 1,4 : 1 und 1,1 : 1, liegt.
Das NCO-Präpolymer enthält wenigstens etwa 0,5 Gew.-%
Isocyanatgruppen, vorzugsweise wenigstens 1 Gew.-% NCO,
bezogen auf den Feststoff. Die obere Grenze liegt bei
etwa 15 Gew.-%, vorzugsweise 10 Gew.-%, besonders
bevorzugt bei 5 Gew.-% NCO.
Als Komponente (A4) geeignet sind alle mit den übrigen
Bestandteilen der Komponente (I) verträglichen, wasser
verdünnbaren Bindemittel, beispielsweise acrylierte
Polyurethanharze und/oder Polyesteracrylate.
Bevorzugt enthält die Komponente (I) als Bindemittel
(A)
- (A1) mindestens 20 Gew.-% mindestens eines Acrylatcopo lymerisats (A1),
- (A2) 0 bis 30 Gew.-% mindestens eines Polyesters (A2),
- (A3) 0 bis 80 Gew.-% mindestens eines Polyurethanharzes (A3) und
- (A4) 0 bis 10 Gew.-% mindestens eines weiteren Binde mittels (A4),
wobei die Summe der Gewichtsanteile der Komponenten
(A1) bis (A4) jeweils 100 Gew.-% beträgt.
Die Komponente (I) kann als Bestandteil (B) alle lack
üblichen Pigmente in Anteilen von 0 bis 60 Gew.-%,
bezogen auf Komponente I,enthalten. Dabei können sowohl
die in wäßrigen Beschichtungsmitteln üblichen Pigmente,
die mit Wasser nicht reagieren bzw. sich in Wasser
nicht lösen, als auch die üblicherweise in konventio
nellen Beschichtungsmitteln eingesetzten Pigmente ein
gesetzt werden. Die Pigmente können aus anorganischen
oder organischen Verbindungen bestehen und können ef
fekt- und/oder farbgebend sein. Das erfindungsgemäße
Beschichtungsmittel gewährleistet daher aufgrund dieser
Vielzahl geeigneter Pigmente eine universelle Ein
satzbreite der Beschichtungsmittel und ermöglicht die
Realisierung einer Vielzahl von Farbtönen.
Als Effektpigmente können Metallplättchenpigmente, wie
handelsübliche Aluminiumbronzen, gemäß DE-A-36 36 183
chromatierte Aluminiumbronzen, und handelsübliche Edel
stahlbronzen sowie nicht metallische Effektpigmente,
wie zum Beispiel Perlglanz- bzw. Interferenzpigmente,
eingesetzt werden. Beispiele für geeignete anorganische
farbgebende Pigmente sind Titandioxid, Eisenoxide,
Sicotransgelb und Ruß. Beispiele für geeignete organi
sche farbgebende Pigmente sind Indanthrenblau, Cromo
phthalrot, Irgazinorange und Heliogengrün.
Als Bestandteil (C) enthält die Komponente (I) minde
stens ein organisches, gegebenenfalls wasserverdünnba
res Lösemittel. Solche Lösemittel können auch an der
Reaktion mit der vernetzenden Komponente (II) teilneh
men und somit als Reaktivverdünner wirken.
Beispiele für geeignete Lösemittel sind die schon bei
der Herstellung der Polyacrylatharze (A1) genannten
Verbindungen (siehe oben) Weiterhin geeignet sind
Ester, Ketone, Ketoester, Glykoletherester und ähnli
che. Bevorzugt eingesetzt werden Ester, Alkohole und
Glykolether, besonders bevorzugt Ethoxyethylpropionat
und Isopropoxypropanol.
Die Lösemittel (C) können weiterhin teilweise oder
vollständig aus niedermolekularen oligomeren Verbindun
gen bestehen, die gegenüber der vernetzenden Komponente
(II) reaktiv oder auch nicht reaktiv sein können.
Als Bestandteil (D) enthält die Komponente (I) gegebe
nenfalls mindestens ein Neutralisationsmittel. Bei
spiele für geeignete Neutralisationsmittel sind Ammoni
ak, Ammoniumsalze, wie beispielsweise Ammoniumcarbonat
oder Ammoniumhydrogencarbonat, sowie Amine, wie z. B.
Trimethylamin, Triethylamin, Tributylamin, Dimethyl
anilin, Diethylanilin, Triphenylamin, Dimethylethanol
amin, Diethylethanolamin, Methyldiethanolamin, Tri
ethanolamin und dergleichen. Die Neutralisation kann in
organischer Phase oder in wäßriger Phase erfolgen.
Bevorzugt wird als Neutralisationsmittel Dimethyl
ethanolamin eingesetzt.
Die insgesamt in dem erfindungsgemäßen Beschichtungs
mittel eingesetzte Menge an Neutralisationsmittel wird
so gewählt, daß 1 bis 100 Äquivalente, bevorzugt 50 bis
90 Äquivalente der Säuregruppen des Bindemittels (A)
neutralisiert werden.
Das Neutralisationsmittel kann dabei der Komponente (I)
und/oder (II) und/oder (III) und/oder (IV) zugesetzt
werden. Bevorzugt wird das Neutralisationsmittel aber
der Komponente (III) zugesetzt.
Als Bestandteil (E) kann die Komponente (I) mindestens
ein rheologiesteuerndes Additiv enthalten. Als Bei
spiele für rheologiesteuernde Additive werden genannt:
vernetzte polymere Mikroteilchen, wie sie beispielswei se in der EP-A-38 127 offenbart sind, anorganische Schichtsilikate, wie z. B. Aluminium-Magnesium-Silikate, Natrium-Magnesium-Schichtsilikate und Natrium-Magnesi um-Fluor-Lithium-Schichtsilikate des Montmorillo nit-Typs, sowie synthetische Polymere mit ionischen und/oder assoziativ wirkenden Gruppen, wie Polyvinyl alkohol, Poly(meth)acrylamid, Poly(meth)acrylsäure, Polyvinylpyrrolidon, Styrol-Maleinsäureanhydrid- oder Ethylen-Maleinsäureanhydrid-Copolymere und ihre Deriva te oder auch hydrophob modifizierte ethoxylierte Uret hane oder Polyacrylate. Bevorzugt werden als rheologie steuernde Additive Polyurethane eingesetzt.
vernetzte polymere Mikroteilchen, wie sie beispielswei se in der EP-A-38 127 offenbart sind, anorganische Schichtsilikate, wie z. B. Aluminium-Magnesium-Silikate, Natrium-Magnesium-Schichtsilikate und Natrium-Magnesi um-Fluor-Lithium-Schichtsilikate des Montmorillo nit-Typs, sowie synthetische Polymere mit ionischen und/oder assoziativ wirkenden Gruppen, wie Polyvinyl alkohol, Poly(meth)acrylamid, Poly(meth)acrylsäure, Polyvinylpyrrolidon, Styrol-Maleinsäureanhydrid- oder Ethylen-Maleinsäureanhydrid-Copolymere und ihre Deriva te oder auch hydrophob modifizierte ethoxylierte Uret hane oder Polyacrylate. Bevorzugt werden als rheologie steuernde Additive Polyurethane eingesetzt.
Die Komponente (I) kann außerdem mindestens noch ein
weiteres übliches Lackadditiv enthalten. Beispiele für
derartige Additive sind Entschäumer, Dispergierhilfs
mittel, Emulgatoren, und Verlaufshilfsmittel.
Selbstverständlich können die genannten Additive auch
separat dem Beschichtungsmittel zugesetzt werden. In
diesem Fall werden die Additive dann als Komponente
(IV) bezeichnet.
Bevorzugt werden zur Herstellung der erfindungsgemäßen
Beschichtungsmittel Komponenten (I) eingesetzt, die aus
- (A) 20 bis 90 Gew.-%, bevorzugt 35 bis 80 Gew.-%, des Bindemittels (A),
- (B) 0 bis 60 Gew.-% mindestens eines Pigments und/oder Füllstoffs,
- (C) 5 bis 50 Gew.-%, bevorzugt 10 bis 40 Gew.-%, min destens eines organischen, gegebenenfalls wasser verdünnbaren Lösemittels und
- (D) 0 bis 20 Gew.-%, bevorzugt 0,1 bis 10 Gew.-%, min destens eines Neutralisationsmittels
- (E) 0 bis 20 Gew.-%, bevorzugt 2 bis 10 Gew.-%, min destens eines üblichen Hilfs- und/oder Zusatzstof fes
bestehen, wobei die Summe der Gewichtsanteile der Kom
ponenten (A) bis (E) jeweils 100 Gew.-% beträgt.
Es ist erfindungswesentlich, daß die Lackkomponente
(II) als Vernetzungsmittel mindestens ein gegebenenfalls
in einem oder mehreren organischen, gegebenenfalls was
serverdünnbaren Lösemitteln gelöstes oder dispergier
tes, vorzugsweise nichtblockiertes Di- und/oder Poly
isocyanat (F1) und/oder gegebenenfalls mindestens ein
weiteres Vernetzungsmittel, ausgewählt aus mindestens
einer Epoxidverbindung (F2) mit mindestens zwei Epoxid
gruppen pro Molekül und/oder mindestens einem Amino
plastharz (F3), enthält.
Bei der Polyisocyanatkomponente (F1) handelt es sich um
beliebige organische Polyisocyanate mit aliphatisch,
cycloaliphatisch, araliphatisch und/oder aromatisch
gebundenen, freien Isocyanatgruppen. Bevorzugt werden
Polyisocyanate mit 2 bis 5 Isocyanatgruppen pro Molekül
und mit Viskositäten von 100 bis 2000 mPas (bei 23°C)
eingesetzt. Gegebenenfalls können den Polyisocyanaten
noch geringe Mengen organisches Lösemittel, bevorzugt 1
bis 25 Gew.-%, bezogen auf reines Polyisocyanat, zuge
geben werden, um so die Einarbeitbarkeit des Isocyana
tes zu verbessern und gegebenenfalls die Viskosität des
Polyisocyanats auf einen Wert innerhalb der obengenann
ten Bereiche abzusenken. Als Zusatzmittel geeignete
Lösemittel für die Polyisocyanate sind beispielsweise
Ethoxyethylpropionat, Butylacetat und ähnliches.
Beispiele für geeignete Isocyanate sind beispielsweise
in "Methoden der organischen Chemie", Houben-Weyl, Band
14/2, 4. Auflage, Georg Thieme Verlag, Stuttgart 1963,
Seite 61 bis 70, und von W. Siefken, Liebigs Ann. Chem.
562, 75 bis 136, beschrieben. Beispielsweise geeignet
sind die bei der Beschreibung der Polyurethanharze (A3)
genannten Isocyanate und/oder isocyanatgruppenhaltigen
Polyurethanpräpolymere, die durch Reaktion von Polyolen
mit einem Überschuß an Polyisocyanaten hergestellt wer
den können und die bevorzugt niederviskos sind.
Es können auch Isocyanuratgruppen und/oder Biuretgrup
pen und/oder Allophanatgruppen und/oder Urethangruppen
und/oder Harnstoffgruppen und/oder Uretdiongruppen auf
weisende Polyisocyanate eingesetzt werden. Urethan
gruppen aufweisende Polyisocyanate werden beispiels
weise durch Umsetzung eines Teils der Isocyanatgruppen
mit Polyolen, wie z. B. Trimethylolpropan und Glycerin,
erhalten.
Vorzugsweise werden aliphatische oder cycloaliphatische
Polyisocyanate, insbesondere Hexamethylendiisocyanat,
dimerisiertes und trimerisiertes Hexamethylendiiso
cyanat, Isophorondiisocyanat, 2-Isocyanatopropylcyclo
hexylisocyanat, Dicyclohexylmethan-2,4′-diisocyanat
oder Dicyclohexylmethan-4,4′-diisocyanat oder Mischun
gen aus diesen Polyisocyanaten eingesetzt. Ganz beson
ders bevorzugt werden Gemische aus Uretdion- und/oder
Isocyanuratgruppen und/oder Allophanatgruppen aufwei
senden Polyisocyanaten auf Basis von Hexamethylendiiso
cyanat, wie sie durch katalytische Oligomerisierung von
Hexamethylendiisocyanat unter Verwendung von geeigneten
Katalysatoren entstehen, eingesetzt. Die Polyisocyanat
komponente (F1) kann im übrigen auch aus beliebigen
Gemischen der beispielhaft genannten Polyisocyanate
bestehen.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung besteht
die Polyisocyanatkomponente (F1) aus einem Gemisch aus
blockierten Di- und/oder Polyisocyanaten und den schon
genannten nichtblockierten Di- und/oder Polyisocyana
ten. Dabei machen die blockierten Di- und/oder Polyiso
cyanate vorzugsweise den geringeren Gewichtsanteil an
der Polyisocyanatkomponente (F1) aus. Beispielhaft für
Blockierungsmittel für die schon oben angeführten Di- und/oder
Polyisocyanate seien genannt: aliphatische,
cycloaliphatische oder araliphatische Monoalkohole, wie
beispielsweise Methyl-, Butyl-, Octyl-, Laurylalkohol,
Cyclohexanol oder Phenylcarbinol, Hydroxylamine, wie
Ethanolamin, Oxime, wie Methylethylketonoxim, Aceton
oxim oder Cyclohexanonoxim, Amine, wie Dibutylamin oder
Diisopropylamin, Malonsäurediester, Acetessigsäu
reethylester und/oder epsilon-Caprolactam.
Die Polyisocyanatkomponente (F1) wird in den erfin
dungsgemäßen Beschichtungsmitteln vorteilhafterweise in
einer Menge von mindestens 70 Gew.-%, besonders bevor
zugt in einer Menge von 80 bis 100 Gew.-%, bezogen auf
das Gesamtgewicht des Vernetzungsmittels (F), einge
setzt.
Beispiele für geeignete Polyepoxide (F2) sind alle
bekannten aliphatischen und/oder cycloaliphatischen
und/oder aromatischen Polyepoxide, beispielsweise auf
Basis Bisphenol-A oder Bisphenol-F.
Als Komponente (F2) geeignet sind beispielsweise auch
die im Handel unter den Bezeichnungen Epikote® der
Firma Shell, Denacol® der Firma Nagase Chemicals Ltd.,
Japan, erhältlichen Polyepoxide, wie z. B. Denacol EX-
411 (Pentaerythritpolyglycidylether), Denacol EX-321
(Trimethylolpropanpolyglycidylether), Denacol EX-512
(Polyglycerolpolyglycidylether) und Denacol EX-521
(Polyglycerolpolyglycidylether).
Die Polyepoxidkomponente (F2) wird in den erfindungs
gemäßen Beschichtungsmitteln vorteilhafterweise in
einer Menge von 0 bis 30 Gew.-%, besonders bevorzugt in
einer Menge von 2 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Ge
samtgewicht des Vernetzungsmittels (F), eingesetzt.
Beispiele für geeignete Aminoplastharze (F3) sind imi
nofunktionelle Melaminharze, wie die im Handel unter
dem Namen Cymel® 325 der Firma Cyanamid und Luwipal® LR
8839 der Firma BASF AG erhältlichen Produkte.
Das Aminoplastharz (F3) wird in den erfindungsgemäßen
Beschichtungsmitteln vorteilhafterweise in einer Menge
von 0 bis 30 Gew.-%, besonders bevorzugt in einer Menge
von 2 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des
Vernetzungsmittels (F), eingesetzt.
Die Bestandteile (G) und (H) der Lackkomponente (II)
entsprechen den Bestandteilen (C) und (E) der Lackkom
ponente (I).
Bevorzugt werden zur Herstellung der erfindungsgemäßen
Beschichtungsmittel Komponenten (II) eingesetzt, die
aus
- (F) 50 bis 100 Gew.-%, bevorzugt 60 bis 90 Gew.-%, mindestens eines Vernetzungsmittels (F),
- (G) 0 bis 50 Gew.-%, bevorzugt 10 bis 40 Gew.-%, min destens eines organischen, gegebenenfalls wasser verdünnbaren Lösemittels und
- (H) 0 bis 20 Gew.-%, bevorzugt 0 bis 10 Gew.-% min destens eines üblichen Hilfs- und/oder Zusatzstof fes,
bestehen, wobei die Summe der Gewichtsanteile der Kom
ponenten (F) bis (H) jeweils 100 Gew.-% beträgt.
Die Bestandteile (L) und (M) der Lackkomponente (III)
entsprechen den Bestandteilen (D) und (E) der Lackkom
ponente (I).
Bevorzugt werden zur Herstellung der erfindungsgemäßen
Beschichtungsmittel Komponenten (III) eingesetzt, die
aus
- (J) 40 bis 90 Gew.-%, bevorzugt 50 bis 85 Gew.-% Was ser,
- (K) 5 bis 50 Gew.-%, bevorzugt 10 bis 45 Gew.-% der Komponenten (A1) und/oder (A2) und/oder (A3) und/oder (A4) des Bindemittels (A) in Wasser dispergierter Form,
- (L) 0 bis 20 Gew.-%, bevorzugt 2 bis 10 Gew.-%, min destens eines Neutralisationsmittels und
- (M) 0 bis 20 Gew.-%, bevorzugt 2 bis 10 Gew.-%, min destens eines üblichen Hilfs- und/oder Zusatzstof fes,
bestehen, wobei die Summe der Gewichtsanteile der Kom
ponenten (J) bis (M) jeweils 100 Gew.-% beträgt.
Die aus der Wasser-dispergierten Form der Komponente
(A) und damit der Wasser-dispergierten Form der Kompo
nenten (A1) und/oder (A2) und/oder (A3) und/oder (A4)
bestehende Komponente (III) kann einerseits durch Her
stellung der Komponenten in organischen Lösemittel,
anschließende Neutralisierung der Carboxylgruppen mit
dem Neutralisierungsmittel und abschließend Einbringen
der neutralisierten Komponenten in deionisiertes Was
ser, andererseits durch Emulsionspolymerisation der
monomeren Bausteine der Komponenten in Wasser herge
stellt werden.
Vorzugsweise werden die Komponenten (A1) und/oder (A2)
und/oder (A3) und/oder (A4) zunächst in organischem
Lösemittel hergestellt, anschließend neutralisiert und
abschließend in neutralisierter Form in Wasser disper
giert.
Bei der Herstellung der Wasser-dispergierten Form der
Polyacrylat-Komponente (A1) wird die Polymerisation im
organischen Lösemittel vorzugsweise mehrstufig mit
separaten Monomeren- und Initiatorzuläufen durchge
führt. Ganz besonders bevorzugt wird das Polyacrylat
harz nach dem schon zuvor beschriebenen Zweistufenver
fahren hergestellt, indem
- 1. ein Gemisch aus (a1), (a2), (a4), (a5) und (a6) oder ein Gemisch aus Teilen der Komponenten (a1), (a2), (a4), (a5) und (a6) in einem organischen Lösemittel polymerisiert wird,
- 2. nachdem mindestens 60 Gew.-% des aus (a1), (a2), (a4), (a5) und gegebenenfalls (a6) bestehenden Gemisches zugegeben worden sind, (a3) und der ge gebenenfalls vorhandene Rest der Komponenten (a1), (a2), (a4), (a5) und (a6) zugegeben werden und weiter polymerisiert wird und
- 3. nach Beendigung der Polymerisation das erhaltene Polyacrylatharz (A1) gegebenenfalls zumindest teilweise neutralisiert wird.
Beispiele für geeignete Neutralisationsmittel, wie sie
in Schritt 3. eingesetzt werden, sind die schon bei der
Herstellung der Komponente (I) beschriebenen Ammoniak,
Ammoniumsalze und Amine (Bestandteil (D) der Komponente
(I)), wobei die Neutralisation in organischer oder in
wäßriger Phase erfolgen kann. Die insgesamt zur Neutra
lisierung der Komponente (A1) eingesetzte Menge an Neu
tralisationsmittel wird so gewählt, daß 1 bis 100 Äqui
valente, bevorzugt 50 bis 90 Äquivalente der Säure
gruppen des Bindemittels (A1) neutralisiert werden.
Als Komponente (A2) in Komponente (III) bevorzugt ein
gesetzt werden Polyester, die nach einem zweistufigen
Verfahren hergestellt worden sind, indem zunächst ein
hydroxylgruppenhaltiger Polyester mit einer OH-Zahl von
100 bis 300 mg KOH/g, einer Säurezahl von weniger als
10 mg KOH/g und einem zahlenmittleren Molekulargewicht
Mn von 500 bis 2000 Dalton hergestellt wird, der dann
in einer zweiten Stufe mit Carbonsäureanhydriden zu dem
gewünschten Polyester (A2) umgesetzt wird. Die Menge an
Carbonsäureanhydriden wird dabei so gewählt, daß der
erhaltene Polyester die gewünschte Säurezahl aufweist.
Nach Beendigung der Umsetzung wird der Polyester (A2)
zumindestens teilweise neutralisiert, wobei wiederum
die schon bei der Herstellung der Komponente (I) be
schriebenen Neutralisationsmittel (Bestandteil (D) der
Komponente (I)) zum Einsatz kommen und wobei die Neu
tralisation in organischer oder in wäßriger Phase er
folgen kann.
Zur Herstellung der Polyurethanharze (A3) in Komponente
(III) wird vorzugsweise zunächst ein Isocyanatgruppen
aufweisendes Präpolymer hergestellt, aus dem dann durch
weitere Umsetzung, bevorzugt durch Kettenverlängerung,
das Polyurethanharz (A3) hergestellt wird.
Nach Beendigung der Polymerisation wird das erhaltene
Polyurethanharz zumindest teilweise neutralisiert,
wobei als geeignete Neutralisationsmittel wiederum bei
spielhaft die schon bei der Herstellung der Komponente
(I) beschriebenen Ammoniak, Ammoniumsalze und Amine
(Komponente (D) der Komponente (I)) zum Einsatz kommen
können und wobei die Neutralisation in organischer oder
in wäßriger Phase erfolgen kann.
Als gegebenenfalls zusätzlich anwesende Komponente (A4)
geeignet sind alle mit den übrigen Bestandteilen der
Komponente (III) verträglichen, wasserverdünnbaren
und/oder wasserdispergierbaren Bindemittel, beispiels
weise acrylierte Polyurethanharze und/oder Polyester
acrylate.
Die Komponenten (I), (II) und (III) werden zur Herstel
lung der Beschichtungsmittel bevorzugt in solchen Men
gen eingesetzt, daß das Äquivalentverhältnis von Hy
droxylgruppen der Komponenten (A1) und/oder (A2)
und/oder (A3) und/oder (A4) des Bindemittels (A) zu den
vernetzenden Gruppen des Vernetzungsmittels (F) zwi
schen 1 : 2 und 2 : 1, bevorzugt zwischen 1 : 1,2 und
1 : 1,5, liegt.
Die erfindungsgemäßen Beschichtungsmittel weisen außer
dem bevorzugt einen Gesamtgehalt an üblichen Lackaddi
tiven von 0 bis 10 Gew.-%, an organischen Lösemitteln
von 5 bis 25 Gew.-%, bevorzugt von 10 bis 20 Gew.-%, an
Wasser von 25 bis 60 Gew.-%, bevorzugt von 30 bis 50
Gew.-%, an Bindemittel (A) von 15 bis 60 Gew.-%, bevor
zugt von 20 bis 50 Gew.-%, an Vernetzungsmittel (F) von
5 bis 30 Gew.-%, bevorzugt von 10 bis 20 Gew.-%, sowie
an Pigmenten und/oder Füllstoffen von 0 bis 50 Gew.-%,
bevorzugt von 0 bis 30 Gew.-%, auf, jeweils bezogen auf
das Gesamtgewicht des Beschichtungsmittels.
Die Herstellung der Komponente (I) erfolgt nach dem
Fachmann bekannten Methoden durch Mischen und gegebe
nenfalls Dispergieren der einzelnen Bestandteile. So
erfolgt beispielsweise die Einarbeitung von farbgeben
den Pigmenten üblicherweise durch Anreiben (Dispergie
ren) der jeweiligen Pigmente in einem oder mehreren
Bindemitteln. Das Anreiben der Pigmente erfolgt mit
Hilfe üblicher Vorrichtungen, wie beispielsweise
Perlmühlen und Sandmühlen.
Die Herstellung der Komponenten (II), (III) und gegebe
nenfalls (IV) erfolgt ebenfalls nach dem Fachmann gut
bekannten Methoden durch Mischen bzw. Dispergieren der
einzelnen Bestandteile.
Die erfindungsgemäßen Beschichtungsmittel werden durch
folgendes Mischverfahren aus den Komponenten (I), (II),
(III) und gegebenenfalls (IV) hergestellt:
Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Beschichtungsmit
tel werden zunächst die Komponenten (I) und (II) ge
mischt, wobei bevorzugt diese Komponenten (I) und (II)
kein Neutralisationsmittel enthalten. Dann wird zu die
ser Mischung gegebenenfalls die Komponente (IV) zuge
setzt. Entweder wird dann die so erhaltene Mischung in
die Neutralisationsmittel enthaltende Komponente (III)
gegeben und das erhaltene Beschichtungsmittel disper
giert, oder es wird dann in die so erhaltene Mischung
die Neutralisationsmittel enthaltende Komponente (III)
gegeben.
Ferner kann das erfindungsgemäße Beschichtungsmittel
beispielsweise analog zu dem gerade beschriebenen Ver
fahren hergestellt werden, wobei allerdings das Neutra
lisationsmittel nicht in der Komponente (III) enthalten
ist, sondern vor der Zugabe der Komponente (III) sepa
rat zugegeben wird.
Außerdem kann das erfindungsgemäße Beschichtungsmittel
auch dadurch hergestellt werden, daß die Komponente (I)
zunächst mit dem Neutralisationsmittel versetzt wird.
Selbstverständlich kann anstelle dieses Mischens auch
eine Komponente (I) eingesetzt werden, die bereits das
Neutralisationsmittel enthält. Die so erhaltene Kompo
nente (I) wird dann mit der Komponente (II) und gegebe
nenfalls der Komponente (IV) gemischt (gleichzeitig
oder aufeinanderfolgende Mischung mit (II) und gegebe
nenfalls (IV)), die so erhaltene Mischung wird dann
entweder zu der Komponente (III) gegeben oder mit der
Komponente (III) versetzt, und das so jeweils erhaltene
Beschichtungsmittel wird noch durch Dispergieren
homogenisiert.
Die erfindungsgemäßen Beschichtungsmittel können durch
übliche Applikationsmethoden, wie z. B. Spritzen, Ra
keln, Streichen, Tauchen, auf beliebige Substrate, wie
z. B. Metall, Holz, Kunststoff oder Papier, aufgebracht
werden.
Die erfindungsgemäßen Beschichtungsmittel werden übli
cherweise bei Temperaturen von unter 120 Grad C, bevor
zugt bei Temperaturen von maximal 80 Grad C, gehärtet.
In speziellen Anwendungsformen der erfindungsgemäßen
Beschichtungsmittel können auch höhere Härttemperaturen
angewendet werden.
Die erfindungsgemäßen Beschichtungsmittel werden vor
zugsweise zur Herstellung von Decklackierungen einge
setzt. Die erfindungsgemäßen Beschichtungsmittel können
sowohl bei der Serien- als auch bei der Reparatur
lackierung von Automobilkarosserien eingesetzt werden.
Sie werden vorzugsweise aber im Bereich der Reparatur
lackierung und der Lackierung von Kunststoffteilen ein
gesetzt.
Die erfindungsgemäßen wäßrigen Beschichtungsmittel kön
nen als Füller sowie zur Herstellung einschichtiger
Decklackierungen sowie als pigmentierte Basislacke oder
als Klarlacke in einem Verfahren zur Herstellung einer
mehrschichtigen Lackierung eingesetzt werden (Base
coat-/Clear coat-Verfahren).
Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen
näher erläutert. Alle Angaben über Teile und Prozente
sind dabei Gewichtsangaben, falls nicht ausdrücklich
etwas anderes festgestellt wird.
In einem 4 l-Stahlkessel, ausgestattet mit Monomerzu
lauf, Initiatorzulauf, Thermometer, Ölheizung und Rück
flußkühler werden 1000 g Ethylethoxypropionat vorgelegt
und auf 130 Grad C aufgeheizt. Dann wird eine Lösung
von 89,4 g tert.-Butylperoxyethylhexanoat in 145,7 g
Ethoxyethylpropionat in einer solchen Geschwindigkeit
zugegeben, daß die Zugabe nach 4,5 Stunden abgeschlos
sen ist. 5 Minuten nach Beginn der Zugabe der tert.-
Butylperoxyethylhexanoatlösung wird auch mit der Zugabe
der Monomermischung aus (a1), (a2) und (a6):
- (a1): 285 g n-Butylmethacrylat
229 g Methylmethacrylat,
640 g Laurylmethacrylat (Handelsprodukt Methacrylester 13 der Firma Röhm GmbH, Darmstadt), - (a2): 270 g Hydroxyethylacrylat und
- (a6): 238 g Styrol
begonnen, wobei die Gesamtzulaufzeit für den ersten
Monomerenzulauf 4 Stunden beträgt.
2,5 Stunden nachdem der erste Monomerenzulauf gestartet
worden ist, wird ein zweiter Monomerenzulauf gestartet,
der aus einem Gemisch aus (a2), (a3) und 27 g Ethoxy
propionat besteht:
- (a2): 112 g Hydroxyethylacrylat und
- (a3): 54 g Acrylsäure,
wobei die Gesamtzulaufzeit für den zweiten Monomerenzulauf
bei 1,5 Stunden liegt.
Die Mischung (a1), (a2), (a3) und (a6) wird in einer
solchen Geschwindigkeit zugegeben, daß die Zugabe nach
4 Stunden abgeschlossen ist. Nach Abschluß der Zugabe
der tert.-Butylperoxyethylhexanoatlösung wird die
Reaktionsmischung noch 2 h bei 120 Grad C gehalten. Das
Reaktionsgemisch wird durch Abdestillieren des
organischen Lösemittels (während 1 Stunde bei 130 Grad
C im Vakuum) auf einen Festkörpergehalt von 79,2% ein
gestellt. Das so erhaltene Acrylatharz weist eine OH-
Zahl von 140 mg KOH/g Festharz, eine Säurezahl von 31,1
mg KOH/g Festharz, ein zahlenmittleres Molekulargewicht
Mn von 3220 Dalton und ein gewichtmittleres Mole
kulargewicht Mw von 7505 Dalton auf. Die Viskosität
einer 55%igen Lösung des Acrylatharzes in Ethoxyethyl
propionat beträgt 4,4 dPa·s (23°C).
In einem für die Polykondensationsreaktionen geeigneten
4 l-Stahlreaktor werden 1088 g Hydroxypivalinsäurene
opentylglykolester, 120 g Phthalsäureanhydrid, 1268 g
Isophthalsäure, 21 g 2-Butyl-2-ethylpropandiol, 489 g
Neopentylglykol und 113 g Xylol als Schleppmittel ein
gewogen.
Anschließend wird aufgeheizt und das Kondensationswas
ser kontinuierlich bis zu einer Säurezahl von < 3,5
entfernt. Der Ansatz wurde auf etwa 100°C abgekühlt und
mit Ethylethoxypropionat auf 79,7% Festkörpergehalt
eingestellt. Das resultierende Polyesterdiol weist eine
Säurezahl von 4,4 mg KOH/g auf. Die Viskosität einer
60%igen Lösung des Polyesterdiols in Ethoxiethylpro
pionat beträgt bei 23 Grad C 3,6 dPa·s.
In einem für die Polyurethanharzsynthese geeigneten
4 l-Stahlreaktor werden 749 g des Polyesterdiols gemäß Bei
spiel 2, 6,6 g 2-Butyl-2-ethylpropandiol, 69 g Dime
thylolpropionsäure und 318 g m-Tetramethylxylylendi
isocyanat vorgelegt und bei 110 Grad C bis zu einem
konstanten Diisocyanatgehalt umgesetzt. Dann werden 101
g Trimethylolpropan zugesetzt und bis zur Beendigung
der Reaktion weiter erhitzt. Anschließend werden 31,5 g
Ethylethoxypropionat hinzugefügt.
Nach weiteren 30 Minuten Rühren der Reaktionsmischung
wird mit 36,7 g Dimethylethanolamin neutralisiert. Die
Reaktionsmischung, die noch eine Temperatur von 90 bis
110 Grad C aufweist, wird danach in 1929,2 g Wasser,
das eine Temperatur von 60 Grad C aufweist, disper
giert.
Die resultierende Polyurethandispersion ist frei von
Gelteilchen, weist einen Festkörpergehalt von 36,1%,
eine Säurezahl von 30,3 mg KOH/g sowie einen pH-Wert
von 7,1 auf. Bei einer Temperatur von 40 Grad C ist die
Polyurethandispersion länger als 4 Wochen lagerstabil.
In einem 4 l-Stahlreaktor mit Rührer, Rückflußkühler,
zwei Monomerenzuläufen und einem Initiatorzulauf werden
385 g n-Butanol vorgelegt und auf 110 Grad C aufge
heizt. Innerhalb von 5 Stunden wird dann eine Monomer
mischung aus (a1), (a2) und (a6):
- (a1): 255 g n-Butylmethacrylat,
197 g Methylmethacrylat,
113 g Laurylmethacrylat (Handelsprodukt Methacrylester 13 der Firma Röhm GmbH, Darmstadt), - (a2): 215 g Hydroxyethylacrylat und
- (a6): 181 g Styrol
zudosiert.
Gleichzeitig beginnend wird während 5,5 Stunden eine
Mischung aus 68 g tert.-Butylperoxyhexanoat in 159 g n-
Butanol zudosiert.
3,5 Stunden nachdem der erste Monomerenzulauf gestartet
worden ist, wird ein zweiter Monomerenzulauf gestartet,
der aus einem Gemisch aus (a2) und (a3) besteht:
- (a2): 113 g Hydroxyethylmethacrylat und
- (a3): 58 g Acrylsäure,
der nach 1,5 Stunden abgeschlossen wird.
Nach der Neutralisation der Reaktionsmischung mit 63 g
Dimethylethanolamin und der Zugabe von 38 g
Ethylethoxypropionat wird 30 Minuten gerührt.
Danach werden 1338 g deionisiertes Wasser zugefügt und
das organische Lösemittel im Vakuum bis auf einen Rest
gehalt von < 1,5 Gew.-% abdestilliert.
Nach Einstellung des Festkörpergehalts auf 39,9% wird
die Dispersion charakterisiert. Das zahlenmittlere Mol
ekulargewicht Mn des Polyacrylats beträgt 5017 Dalton,
das gewichtsmittlere Molekulargewicht Mw 14337 Dalton.
Die Säurezahl der Polyacrylatdispersion beträgt 41,4 mg
KOH/g und der pH-Wert 7,2. Die Polyacrylatdispersion
ist bei 40 Grad C länger als 4 Wochen lagerstabil.
Aus den im folgenden angegebenen Bestandteilen wird
durch Mischen mittels eines Rührers (600 Umdrehungen
pro Minute) die Komponente (I) hergestellt:
14,0 Gew.-Teile organisches wasserverdünnbares
Acrylatharz (A1) gemäß Beispiel 1.1,
3,6 Gew.-Teile Butylglykolacetat,
3,0 Gew.-Teile Butylglykol,
1,0 Gew.-Teile Benetzungsmittel (Tensid S, Firma Biesterfeld),
0,2 Gew.-Teile Verlaufsmittel auf Basis eines polyethermodifizierten Dimethylsiloxan-Copolymerisats (Byk® 331 der Firma Byk Gulden) und
0,6 Gew.-Teile Verlaufsmittel (Fluorat® FC 430 der Firma 3M)
3,6 Gew.-Teile Butylglykolacetat,
3,0 Gew.-Teile Butylglykol,
1,0 Gew.-Teile Benetzungsmittel (Tensid S, Firma Biesterfeld),
0,2 Gew.-Teile Verlaufsmittel auf Basis eines polyethermodifizierten Dimethylsiloxan-Copolymerisats (Byk® 331 der Firma Byk Gulden) und
0,6 Gew.-Teile Verlaufsmittel (Fluorat® FC 430 der Firma 3M)
Aus den im folgenden angegebenen Bestandteilen wird
durch Mischen mittels eines Rührers (600 Umdrehungen
pro Minute) die Komponente (II) hergestellt:
2,9 Gew.-Teile Polyisocyanat auf Basis
Hexamethylendiisocyanat-Allophanat
(Desmodur® VPLS 2102
der Firma Bayer AG),
10,7 Gew.-Teile Polyisocyanat auf Basis Hexamethylendiisocyanat-Trimerisat (Tolonate® HDTLV der Firma Rhone-Poulenc) und
1,6 Gew.-Teile Ethylethoxypropionat.
10,7 Gew.-Teile Polyisocyanat auf Basis Hexamethylendiisocyanat-Trimerisat (Tolonate® HDTLV der Firma Rhone-Poulenc) und
1,6 Gew.-Teile Ethylethoxypropionat.
Aus den im folg 08533 00070 552 001000280000000200012000285910842200040 0002019542626 00004 08414enden angegebenen Bestandteilen wird
durch Mischen mittels eines Rührers (600 Umdrehungen
pro Minute) die Komponente (III) hergestellt:
29,0 Gew.-Teile deionisiertes Wasser,
0,45 Gew.-Teile Dimethylethanolamin,
1,9 Gew.-Teile Verdickungsmittel auf Polyurethan- Basis (Dapral® T210 der Firma Akzo),
8,9 Gew.-Teile Polyacrylatdispersion (A1) gemäß Beispiel 1.3 mit 38% Feststoffgehalt und
17,5 Gew.-Teile Polyurethandispersion (A3) gemäß Beispiel 1.2 mit 36% Feststoffgehalt.
0,45 Gew.-Teile Dimethylethanolamin,
1,9 Gew.-Teile Verdickungsmittel auf Polyurethan- Basis (Dapral® T210 der Firma Akzo),
8,9 Gew.-Teile Polyacrylatdispersion (A1) gemäß Beispiel 1.3 mit 38% Feststoffgehalt und
17,5 Gew.-Teile Polyurethandispersion (A3) gemäß Beispiel 1.2 mit 36% Feststoffgehalt.
Die Herstellung des erfindungsgemäßen Klarlacks erfolgt
durch Mischen der Komponenten (I), (II) und (III) mit
tels eines Rührers (600 Umdrehungen pro Minute), indem
die Komponente (II) in die Komponente (I) eingerührt
wird und die resultierende Mischung in die Komponente
(III) eingerührt wird.
Die Herstellung des Klarlacks des Vergleichsbeispiels 1
erfolgt durch Mischen der Komponenten (I), (II) und
(III) mittels eines Rührers (600 Umdrehungen pro Minu
te), indem die Komponente (I) in die Komponente (III)
eingerührt wird und die Komponente (II) danach in die
Mischung aus (I) und (III) eingerührt wird.
Die Herstellung des Klarlacks des Vergleichsbeispiels 2
erfolgt durch Mischen der Komponenten (I), (II) und
(III) mittels eines Rührers (600 Umdrehungen pro Minu
te), indem die Komponente (III) in die Komponente (I)
eingerührt wird und die Komponente (II) danach in die
Mischung aus (I) und (III) eingerührt wird.
Auf ein mit einer handelsüblichen Elektrotauchlackie
rung und einem handelsüblichen Füller beschichtetes
phosphatiertes Stahlblech wird eine wasserverdünnbare,
mit Aluminiumplättchen pigmentierte Basisbeschichtungs
zusammensetzung gemäß EP-A-279 813 so appliziert, daß
eine Trockenfilmschichtdicke von 12 bis 15 µm erhalten
wird. Die applizierte Basisbeschichtungszusammensetzung
wird 10 Min. bei Raumtemperatur und 10 Min. bei 60°C
getrocknet. Dann werden die Deckbeschichtungszusammen
setzungen gemäß Beispiel 5 und den Vergleichbeispielen
1 bis 3 in 3 Spritzgängen mit 15 Min. Zwischenablüft
zeit auf die Basisschicht gespritzt. Schließlich wird
60 Min. bei Raumtemperatur getrocknet und 30 Min. bei
60°C im Umluftofen eingebrannt. Die so erhaltenen mehr
schichtigen Überzüge wurden mehreren Prüfungen unterzo
gen, deren Ergebnisse in Tabelle 1 dargestellt sind.
Herstellung der Polyestervorstufe:
In einem für Polykondensationsreaktionen geeigneten
4 l-Stahlreaktor werden 459,4 g einer Dimerfettsäure mit dem
Handelsnamen Pripol® 1013, 133,9 g Cyclohexandimethanol,
896,5 g Hydroxypivalinsäureneopentylglykolester, 21,3 g
Butylethylpropandiol, 486,7 g Neopentylglykol 1262,4 g Iso
phthalsäure sowie 83,2 g Cyclohexan als Schleppmittel ein
gewogen.
Anschließend wird aufgeheizt und das Kondensationswasser
kontinuierlich bis zu einer Säurezahl < 4,5 entfernt. Der
Ansatz wird auf etwa 100 Grad C abgekühlt und mit Ethyl
ethoxylpropionat auf 79,7% Festkörpergehalt eingestellt.
Das resultierende Polyesterdiol weist ein zahlenmittleres
Molekulargewicht Mn von 2374 Dalton und ein gewichtsmitt
leres Molekulargewicht Mw von 4606 Dalton (gemessen mit GPC
gegen Polystyrol-Standard), eine Farbzahl nach Gardner von
weniger als 4 sowie eine Säurezahl von 4,4 mg KOH/g auf.
Die Viskosität einer 60%igen Lösung des Polyesterdiols in
Ethylethoxypropionat beträgt bei 23 Grad C 3,3 dPas.
Herstellung des organisch gelösten Polyurethanharzes (A3):
In einem für die Polyurethanharzsynthese geeigneten
4 l-Stahlreaktor werden 1860,0 g der Polyesterdiolvorstufe,
131,2 g Dimethylolpropionsäure, 26,7 g Butylethylpro
pandiol und 608,0 g m-Tetramethylxylylendiisocyanat
vorgelegt und bei 115 Grad C bis zu einem konstanten
Diisocyanatgehalt umgesetzt. Bei einem Isocyanatgehalt
von 1,3% werden 120,8 g Trimethylolpropan zugesetzt
und bis zur Beendigung der Reaktion weiter erhitzt.
Anschließend werden 1028,8 g Isopropoxypropanol
zugegeben.
Nach weiteren 30 Minuten Rühren der Reaktionsmischung wird
mit 69,6 g N,N-Dimethylethanolamin neutralisiert und abge
kühlt. Abschließend wird mit Isopropoxypropanol auf einen
Festkörpergehalt von 60% eingestellt.
Das resultierende Polyurethanharz in organischer Lösung
weist eine Säurezahl von 24,8 mg KOH/g und eine Viskosität
in Ethoxyethylpropionat bei 23 Grad C von 6,2 dPas auf. Das
zahlenmittlere Molekulargewicht Mn des Polyurethanharzes
beträgt 2529 Dalton, das gewichtsmittlere Molekulargewicht
Mw 13466 (gemessen mit GPC gegen Polystyrol-Standard).
12 Gew.-Teile Paliogenblau, 50 Teile der 60%igen, neu
tralisierten Polyurethanharzlösung gemäß Beispiel
2.1.1., 23 Gew.-Teile Butylglykol und 15 gew.-Teile
iso-Butanol werden unter Rühren vermischt und mit einer
Sandmühle dispergiert.
In einem 4 l-Stahlreaktor mit Rührer, Rückflußkühler,
zwei Monomerenzuläufen und einem Initiatorzulauf werden
470 g n-Butanol vorgelegt und auf 110 Grad C aufge
heizt. Innerhalb von 5 Stunden wird dann eine Monomer
mischung aus (a1), (a2) und (a6):
- (a1): 240 g n-Butylmethacrylat,
209 g Methylmethacrylat,
120 g Laurylmethacrylat (Handelsprodukt Methacrylester 13 der Firma Röhm GmbH, Darmstadt), - (a2): 270 g Hydroxyethylmethacrylat und
- (a6): 180 g Styrol
zudosiert.
Gleichzeitig beginnend wird während 5,5 Stunden eine
Mischung aus 36,0 g tert.-Butylperoxyethylhexanoat in
92,4 g n-Butanol zudosiert.
3,5 Stunden nachdem der erste Monomerenzulauf gestartet
worden ist, wird ein zweiter Monomerenzulauf gestartet,
der aus einem Gemisch aus (a2) und (a3) besteht:
- (a2): 120 g Hydroxyethylmethacrylat und
- (a3): 61 g Acrylsäure,
der nach 1,5 Stunden abgeschlossen ist.
Nach der Neutralisation der Reaktionsmischung mit 63 g
Dimethylethanolamin wird 30 Minuten gerührt. Danach
werden 1379 g deionisiertes Wasser zugefügt und das
organische Lösemittel im Vakuum bis auf einen Restge
halt von < 1,5 Gew.-% abdestilliert.
Nach Einstellung des Festkörpergehalt auf 38,9% wird
die Dispersion charakterisiert. Die Säurezahl der Po
lyacrylatdispersion beträgt 37,2 mg KOH/g und der pH-
Wert 7,4. Die Polyacrylatdispersion ist bei 40 Grad C
länger als 4 Wochen lagerstabil.
41,4 Gew.-Teile der pigmentierten Komponente (I) gemäß
Beispiel 2.1 werden mit einer Mischung aus 19 Gew.-Tei
len eines niedrigviskosen Isophorondiisocyanat-Trime
risats und 7,5 Gew.-Teilen eines Hexamethylendi
isocyanat-Trimerists (Desmodur® VPLS 2102) als Kompo
nente (II) gut vermischt.
Die komplette Vormischung aus den Komponenten (I) und
(II) wird in 66,1 Gew.-Teilen einer Mischung aus:
4,5 Gew.-Teilen Ethylethoxypropionat,
4,5 Gew.-Teilen Dipropylenglykolmonbutylether,
0,2 Gew.-Teilen Verlaufshilfsmittel (Byk® 325 der Firma Byk Gulden),
0,2 Gew.-Teilen Slipadditiv (Tegoglide® 410 der Firma Goldschmidt AG),
0,8 Gew.-Teilen Lösemittel (Solvesso® 200),
0,4 Gew.-Teilen Butylglykol,
31,5 Gew.-Teilen der Polyacrylatdispersion (A1) gemäß Beispiel 2.2 und
24,0 Gew.-Teilen deionisiertes Wasser
4,5 Gew.-Teilen Dipropylenglykolmonbutylether,
0,2 Gew.-Teilen Verlaufshilfsmittel (Byk® 325 der Firma Byk Gulden),
0,2 Gew.-Teilen Slipadditiv (Tegoglide® 410 der Firma Goldschmidt AG),
0,8 Gew.-Teilen Lösemittel (Solvesso® 200),
0,4 Gew.-Teilen Butylglykol,
31,5 Gew.-Teilen der Polyacrylatdispersion (A1) gemäß Beispiel 2.2 und
24,0 Gew.-Teilen deionisiertes Wasser
gegeben.
Zu dieser Mischung werden abschließend 15 Gew.-Teile
deionisiertes Wasser gegeben.
Claims (21)
1. Aus mindestens drei Komponenten bestehendes Be
schichtungsmittel auf der Basis eines in einem
oder mehreren organischen Lösemitteln gelösten
oder dispergierten, Hydroxylgruppen und Säure
gruppen, die in die entsprechenden Säureaniongrup
pen überführbar sind, enthaltenden Polymers und
eines isocyanatgruppenhaltigen Vernetzungsmittels,
dadurch gekennzeichnet, daß
- 1) die Komponente (I) als Bindemittel (A)
- (A1) mindestens ein in einem oder mehreren organischen, gegebenenfalls wasserver dünnbaren Lösemitteln gelöstes oder dispergiertes, Hydroxylgruppen und Säure gruppen, die in die entsprechenden Säu reaniongruppen überführbar sind, enthal tenden Acrylatcopolymerisat (A1) mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht Mn zwischen 1000 und 30 000 Dalton, einer OH-Zahl von 40 bis 200 mgKOH/g und einer Säurezahl von 5 bis 150 mgKOH/g und/oder
- (A2) mindestens ein in einem oder mehreren organischen, gegebenenfalls wasserver dünnbaren Lösemitteln gelöstes oder dispergiertes, Hydroxylgruppen und Säure gruppen, die in die entsprechenden Säure aniongruppen überführbar sind, enthalten den Polyesterharz (A2) mit einem zahlen mittleren Molekulargewicht Mn zwischen 1000 und 30 000 Dalton, einer OH-Zahl von 30 bis 250 mgKOH/g und einer Säurezahl von 5 bis 150 mgKOH/g und/oder
- (A3) mindestens ein in einem oder mehreren organischen, gegebenenfalls wasserver dünnbaren Lösemitteln gelöstes oder dispergiertes, Hydroxylgruppen und Säure gruppen, die in die entsprechenden Säure aniongruppen überführbar sind, enthalten den Polyurethanharz (A3) mit einem zah lenmittleren Molekulargewicht Mn zwischen 1000 und 30 000 Dalton, einer OH-Zahl von 20 bis 200 mgKOH/g und einer Säurezahl von 5 bis 150 mgKOH/g und/oder
- (A4) gegebenenfalls mindestens ein weiteres Bindemittel
- enthält, wobei die Bindemittel (A1) und/oder (A2) und/oder (A3) und/oder (A4) so ausgewählt werden, daß eine 50%ige Lösung des Bindemit tels (A) in Ethoxyethylpropionat bei 23 Grad C eine Viskosität von <= 6,0 dPa·s aufweist,
- 2) die Komponente (II) als Vernetzungsmittel (F) mindestens ein in einem oder mehreren organi schen Lösemitteln gelöstes oder dispergiertes Di- und/oder Polyisocyanat (F1) und/oder gege benenfalls mindestens ein weiteres Ver netzungsmittel, bestehend aus mindestens einer Epoxidverbindung (F2) mit mindestens zwei Epoxidgruppen pro Molekül und/oder gegebenen falls mindestens einem Aminoplastharz (F3), enthält und
- 3) die Komponente (III) die Komponenten (A1) und/oder (A2) und/oder (A3) und/oder (A4) in wäßriger Dispersion enthält.
2. Beschichtungsmittel nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß
- 1) als Komponente (A1) Acrylatcopolymerisate ein gesetzt werden, die als 50%ige Lösung in Ethoxyethylpropionat bei 23 Grad C eine Visko sität <= 6,0 dPa·s aufweisen und/oder
- 2) als Komponente (A2) Polyesterharze eingesetzt werden, die als 50%ige Lösung in Ethoxyethyl propionat bei 23 Grad C eine Viskosität <= 6,0 dPa·s und/oder
- 3) als Komponente (A3) Polyurethanharze einge setzt werden, die als 50%ige Lösung in Ethoxyethylpropionat bei 23 Grad C eine Vis kosität <= 6,0 dPa·s und/oder
- 4) daß die Bindemittel (A1) und/oder (A2) und/oder (A3) und/oder (A4) so ausgewählt wer den, daß eine 50%ige Lösung des Bindemittels (A) im Ethoxy-ethylpropionat bei 23 Grad C eine Viskosität von 6,0 dPa·s aufweist.
3. Beschichtungsmittel nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente (I) als
Bindemittel (A)
- (A1) mindestens 20 Gew.-% mindestens eines Acrylatcopolymerisats,
- (A2) 0 bis 30 Gew.-% mindestens eines Polyesters (A2) und
- (A3) 0 bis 80 Gew.-% mindestens eines Polyurethan harzes (A3)
- (A4) 0 bis 10 Gew.-% mindestens eines weiteren Bin demittels (A4)
enthält, wobei die Summe der Gewichtsanteile der
Komponenten (A1) bis (A4) jeweils 100 Gew.-% be
trägt.
4. Beschichtungsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis
3, dadurch gekennzeichnet, daß das Acrylatcopoly
merisat (A1) erhältlich ist, indem in einem orga
nischen Lösemittel oder einem Lösemittelgemisch
und in Gegenwart mindestens eines Polymerisa
tionsinitiators
- a1) ein von (a2), (a3), (a4), (a5) und (a6) ver schiedener, mit (a2), (a3), (a4), (a5) und (a6) copolymerisierbarer, im wesentlichen säure gruppenfreier (Meth)acrylsäureester oder ein Gemisch aus solchen Monomeren,
- a2) ein mit (a1), (a2), (a3), (a4), (a5) und (a6) copolymerisierbares, von (a5) verschiedenes, ethylenisch ungesättigtes Monomer, das minde stens eine Hydroxylgruppe pro Molekül trägt und im wesentlichen säuregruppenfrei ist, oder ein Gemisch aus solchen Monomeren,
- a3) ein mindestens eine Säuregruppe pro Molekül tragendes, mit (a1), (a2), (a4), (a5) und (a6) copolymerisierbares, ethylenisch ungesättigten Monomer oder ein Gemisch aus solchen Monomeren und
- a4) gegebenenfalls ein oder mehrere Vinylester, von in alpha-Stellung verzweigten Monocarbonsäuren mit 5 bis 18 C-Atomen je Molekül und/oder
- a5) gegebenenfalls mindestens ein Umsetzungsprodukt aus Acrylsäure und/oder Methacrylsäure mit dem Glycidylester einer in alpha-Stellung verzweig ten Monocarbonsäure mit 5 bis 18 C-Atomen je Molekül oder anstelle des Umsetzungsproduktes eine äquivalente Menge Acryl- und/oder Meth acrylsäure, die dann während oder nach der Polymerisationsreaktion mit dem Glycidylester einer in alpha-Stellung verzweigten Monocarbon säure mit 5 bis 18 C-Atomen je Molekül umge setzt wird,
- a6) gegebenenfalls ein mit (a1), (a2), (a3), (a4), und (a5) copolymerisierbares, von (a1), (a2), (a4) und (a5) verschiedenes, im wesentlichen säuregruppenfreies, ethylenisch ungesättigtes Monomer oder ein Gemisch aus solchen Monomeren
polymerisiert werden, wobei (a1), (a2), (a3),
(a4), (a5) und (a6) in Art und Menge so ausgewählt
werden, daß das Polyacrylatharz (A1) die gewünsch
te OH-Zahl, Säurezahl und das gewünschte Moleku
largewicht aufweist.
5. Beschichtungsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis
4, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyesterharz
(A2) erhältlich ist durch Umsetzung von
- p1) Polycarbonsäuren oder deren veresterungsfähi gen Derivaten, gegebenenfalls zusammen mit Monocarbonsäuren,
- p2) Polyolen, gegebenenfalls zusammen mit Mono olen,
- p3) gegebenenfalls weiteren modifizierenden Kompo nenten und
- p4) gegebenenfalls einer mit dem Reaktionsprodukt aus (p1), (p2) und gegebenenfalls (p3) reak tionsfähigen Komponente.
6. Beschichtungsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis
5, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyurethanharz
(A3) erhältlich ist, indem eine Alkoholkomponente
eingesetzt wird, die zumindest zu einem gewissen
Anteil aus
- a₁) mindestens einem Diol der Formel (I′) in der R₁ und R₂ jeweils einen gleichen oder verschiedenen Rest darstellen und für einen Alkylrest mit 1 bis 18 C-Atomen, einen Aryl rest oder einen cycloaliphatischen Rest ste hen, mit der Maßgabe, daß R₁ und/oder R₂ nicht Methyl sein darf, und/oder
- a₂) mindestens einem Diol der Formel (II′) in der R₃, R₄, R₆ und R₇ jeweils gleiche oder verschiedene Reste darstellen und für einen Alkylrest mit 1 bis 6 C-Atomen, einen Cyclo alkylrest oder einen Arylrest stehen und R₅ einen Alkylrest mit 1 bis 6 C-Atomen, einen Arylrest oder einen ungesättigten Alkylrest mit 1 bis 6 C-Atomen darstellt, und n entweder 0 oder 1 ist,
besteht und/oder indem Diisocyanate der allgemei
nen Formel (III′) eingesetzt werden:
wobei X für einen zweiwertigen, aromatischen Koh
lenwasserstoffrest, vorzugsweise für einen gege
benenfalls Halogen-, Methyl- oder Methoxy-sub
stituierten Naphthylen-, Diphenylen- oder 1,2-,
1,3- oder 1,4-Phenylenrest, besonders bevorzugt
für einen 1,3-Phenylenrest und R₁ und R₂ für einen
Alkylrest mit 1-4 C-Atomen, bevorzugt für einen
Methylrest, stehen,
und/oder indem Diisocyanate der allgemeinen Formel (IV′) eingesetzt werden: mit:
R für einen zweiwertigen Alkyl- oder Aralkylrest mit 3 bis 20 Kohlenstoffatomen und
R′ für einen zweiwertigen Alkyl- oder Aralkylrest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen.
und/oder indem Diisocyanate der allgemeinen Formel (IV′) eingesetzt werden: mit:
R für einen zweiwertigen Alkyl- oder Aralkylrest mit 3 bis 20 Kohlenstoffatomen und
R′ für einen zweiwertigen Alkyl- oder Aralkylrest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen.
7. Beschichtungsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis
6, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente (II)
als Vernetzungsmittel
- (F1) mindestens 70 Gew.-%, bevorzugt 80 bis 100 Gew.-% eines unblockierten Di- und/oder Poly isocyanates (F1) und/oder eines Gemischs aus blockiertem und unblockiertem Di- und/oder Po lyisocyanat,
- (F2) 0 bis 30 Gew.-%, bevorzugt 2 bis 20 Gew.-%, mindestens einer Epoxidverbindung (F2) mit mindestens 2 Epoxidgruppen pro Molekül und
- (F3) 0 bis 30 Gew.-%, bevorzugt 2 bis 20 Gew.-%, mindestens eines Aminoplastharzes (F3)
enthält, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des
Vernetzungsmittels (F).
8. Beschichtungsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis
7, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente (I)
aus
- (A) 20 bis 90 Gew.-%, bevorzugt 35 bis 80 Gew.-%, des Bindemittels (A),
- (B) 0 bis 60 Gew.-%, bevorzugt 5 bis 50 Gew.-% mindestens eines Pigments und/oder Füllstoffs,
- (C) 5 bis 50 Gew.-%, bevorzugt 10 bis 40 Gew.-%, mindestens eines organischen, gegebenenfalls wasserverdünnbaren Lösemittels und
- (D) 0 bis 20 Gew.-%, bevorzugt 2 bis 10 Gew.-%, mindestens eines Neutralisationsmittels
- (E) 0 bis 20 Gew.-%, bevorzugt 2 bis 10 Gew.-%, mindestens eines üblichen Hilfs- und/oder Zusatzstoffes
besteht, wobei die Summe der Gewichtsanteile der
Komponenten (A) bis (E) jeweils 100 Gew.-%
beträgt, und die Komponente (II) aus
- (F) 50 bis 100 Gew.-%, bevorzugt 60 bis 90 Gew.-%, mindestens eines Vernetzungsmittels (F),
- (G) 0 bis 50 Gew.-%, bevorzugt 10 bis 40 Gew.-%, mindestens eines organischen,. gegebenenfalls wasserverdünnbaren Lösemittels und
- (H) 0 bis 20 Gew.-%, bevorzugt 0 bis 10 Gew.-% mindestens eines üblichen Hilfs- und/oder Zusatzstoffes,
besteht, wobei die Summe der Gewichtsanteile der
Komponenten (F) bis (H) jeweils 100 Gew.-%
beträgt, und die Komponente (III) aus
- (J) 40 bis 90 Gew.-%, bevorzugt 50 bis 85 Gew.-% Wasser,
- (K) 5 bis 50 Gew.-%, bevorzugt 10 bis 45 Gew.-% einer oder mehrerer Komponenten (A1) und/oder (A2) und/oder (A3) und/oder (A4) des Bindemit tels (A) in Wasser-dispergierter Form,
- (L) 0 bis 20 Gew.-, bevorzugt 2 bis 10 Gew.-%, mindestens eines Neutralisationsmittels und
- (M) 0 bis 20 Gew.-%, bevorzugt 2 bis 10 Gew.-%, mindestens eines üblichen Hilfs- und/oder Zusatzstoffes,
besteht, wobei die Summe der Gewichtsanteile der
Komponenten (J) bis (M) jeweils 100 Gew.-%
beträgt.
9. Beschichtungsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis
8, dadurch gekennzeichnet, die Komponenten (I),
(II) und (III) in solchen Mengen enthalten sind,
daß das Äquivalentverhältnis von Hydroxylgruppen
der Komponenten (A1) und/oder (A2) und/oder (A3)
und/oder (A4) des Bindemittels (A) zu den ver
netzenden Gruppen des Vernetzungsmittels (F) zwi
schen 1 : 2 und 2 : 1, bevorzugt zwischen 1 : 1,2
und 1 : 1,5, liegt.
10. Verfahren zur Herstellung der Beschichtungsmittel
nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn
zeichnet, daß zunächst eine Lösung des Bindemit
tels (A) in dem organischen, gegebenenfalls was
serverdünnbaren Lösemittel hergestellt wird, die
weiteren Bestandteile der Komponente (I) in dieser
Bindemittellösung dispergiert werden und die so
erhaltene Komponente (I) dann mit den Komponenten
(II) und gegebenenfalls (IV) gemischt und
anschließend die erhaltene Mischung zu der Kompo
nente (III) zugegeben wird.
11. Verfahren zur Herstellung der Beschichtungsmittel
nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn
zeichnet, daß zunächst eine Lösung des Bindemit
tels (A) in dem organischen, gegebenenfalls was
serverdünnbaren Lösemittel hergestellt wird, die
weiteren Bestandteile der Komponente (I) in dieser
Bindemittellösung dispergiert werden und die so
erhaltene Komponente (I) dann mit den Komponenten
(II) und gegebenenfalls (IV) gemischt werden und
anschließend zu der resultierenden Mischung die
Komponente (III) gegeben wird.
12. Verwendung der Beschichtungsmittel nach einem der
Ansprüche 1 bis 9 in der Reparaturlackierung, ins
besondere in der Autoreparaturlackierung.
13. Verwendung der Beschichtungsmittel nach einem der
Ansprüche 1 bis 9 zur Beschichtung von Kunststof
fen.
14. Verwendung der Beschichtungsmittel nach einem der
Ansprüche 1 bis 9 als Decklack und/oder Füller.
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DE59603183D1 (de) | 1999-10-28 |
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8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: BASF COATINGS AG, 48165 MUENSTER, DE |
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |