DE19736083A1 - Mehrschichtlackierungen und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents

Mehrschichtlackierungen und Verfahren zu deren Herstellung

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DE19736083A1
DE19736083A1 DE19736083A DE19736083A DE19736083A1 DE 19736083 A1 DE19736083 A1 DE 19736083A1 DE 19736083 A DE19736083 A DE 19736083A DE 19736083 A DE19736083 A DE 19736083A DE 19736083 A1 DE19736083 A1 DE 19736083A1
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multilayer coating
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Uwe Dr Meisenburg
Karl-Heinz Joost
Andrea Hesselmaier
Heinz-Peter Dr Rink
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BASF Coatings GmbH
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Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind Mehrschichtlackierungen, deren Herstellung sowie die Verwendung.
Stand der Technik
In den vergangenen Jahren wurden bei der Entwicklung säure- und echtbeständiger Klarlacke für die Automobilserienlackierung große Fortschritte erzielt. In neuerer Zeit besteht nun vermehrt der Wunsch der Automobilindustrie nach kratzfesten Klarlacken, die gleichzeitig in den übrigen Eigenschaften das bisherige Eigenschaftsniveau beibehalten.
So ist aus der EP-A-540 884 ein Verfahren zur Herstellung von Mehrschichtlackierungen insbesondere auf dem Kraftfahrzeugsektor unter Verwendung von radikalisch und/oder kationisch polymerisierbaren, silikonhaltigen Klarlacken bekannt, bei dem die Applikation des Klarlacks bei einer Beleuchtung mit Licht einer Wellenlänge von über 500 nm oder unter Ausschluß von Licht erfolgt und bei dem anschließend die Klarlackschicht mittels energiereicher Strahlen gehärtet wird. Die so erhaltenen Oberflächen sollen ein gutes optisches Verhalten und eine gute Kratzbeständigkeit aufweisen.
Ebenso ist aus der EP-A-568 967 ein Verfahren zur Herstellung von Mehrschichtlackierungen insbesondere auf dem Kraftfahrzeugsektor unter Verwendung von strahlenhärtbaren Klarlacken bekannt.
Die bisher eingesetzten Klarlacke haften nicht zufriedenstellend auf den Basislacken. Auch ist die Schmutzwasserbeständigkeit dieser Mehrschichtsysteme nicht genügend. Zudem dringen etwaig vorhandene Reaktivverdünner in die Basislackschicht ein, so daß diese teilweise gelöst wird. Die Folge ist eine ungenügend ausgehärtete Schichtung.
Gegenstand der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen mehrschichtigen Überzug enthaltend wenigstens eine Basislackschicht und eine Decklackschicht zur Verfügung zu stellen, der die genannten Nachteile nicht aufweist. Insbesondere soll eine bessere Haftung der Basisschicht zum Untergrund und zur Decklackschicht erreicht werden.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß er herstellbar ist, indem
  • A. eine Komponente (I) enthaltend Bindemittel, die gegebenenfalls strahlenhärtbar sind, auf der Basis von Polyurethanharzen, Polyacrylatharzen, Polyesterharzen und/oder Aminoplastharzen sowie deren Mischungen und, vorzugsweise sofern das Bindemittel und nicht strahlenhärtbar ist, eine strahlenhärtbare Komponente, vorzugsweise ein strahlenhärtbares Oligomer, ggfs. mit einer Komponente (II) enthaltend freies Polyisocyanat, gemischt, auf ein Substrat aufgetragen, bei Temperaturen von unter 100°C, vorzugsweise 60-80°C getrocknet, ggfs. einer Strahlenhärtung unterworfen und
  • B. auf diese Lackschicht ein Decklack aufgetragen und anschließend eine Strahlenhärtung durchgeführt wird.
BASISLACK Komponente (I)
Als Bindemittel können wasserverdünnbare bzw. wasserdispergierbare und/oder in organischer Lösung darstellbare Polyurethanharze, Polyacrylatharze, Polyesterharze und Aminoplastharze sowie deren Mischungen eingesetzt werden.
Polyurethane Urethanacrylate
Urethan(meth)acrylate sind dem Fachmann wohl bekannt und brauchen daher nicht näher erläutert zu werden.
Geeignet sind beispielsweise die in der Literatur für den Einsatz in Wasserbasislacken beschriebenen Polyurethanharze, insbesondere wenn diese Polyurethanharze - in Abwandlung der in der jeweiligen Literatur beschriebenen Herstellung - in Form organischer Lösungen darstellbar sind.
Beispiele für geeignete Polyurethanharze sind die in den folgenden Schriften beschriebenen Harze: EP-A-355433, DE-OS 35 45 618, DE-OS 38 13 866 sowie die noch nicht veröffentliche deutsche Patentanmeldung DE 40 05 961.8.
Bevorzugt werden wasserverdünnbare Polyurethanharze eingesetzt, die ein zahlenmittleres Molekulargewicht (Bestimmung: gelpermeationschromatographisch mit Polystyrol als Standard) von 1000 bis 30 000, vorzugsweise von 1500 bis 20 000, sowie eine Säurezahl von 5 bis 70 mg KOH/g, vorzugsweise 10 bis 30 mg KOH/g aufweisen und durch Umsetzung, vorzugsweise Kettenverlängerung, von Isocyanatgruppen aufweisenden Präpolymeren herstellbar sind. Solche Polyurethanharze sind beispielsweise in der europäischen Patentanmeldung 92904918.7 beschrieben, auf die insoweit verwiesen wird.
Die erfindungsgemäß einsetzbaren Polyurethane können erhalten werden durch Umsetzung eines Di- oder Polyisocyanates mit einem Kettenver­ längerungsmittel aus der Gruppe der Diole/Polyole und/oder Diamine/Polyamine und/oder Dithiole/Polythiole und/oder Alkanolamine und anschließende Umsetzung der restlichen freien Isocyanatgruppen mit mindestens einem Hydroxyalkyl(meth)acrylat oder Hydroxyalkylester anderer ethylenisch ungesättigter Carbonsäuren.
Die Mengen an Kettenverlängerungsmittel, Di- bzw. Polyisocyanat und Hydroxyalkylester werden dabei bevorzugt so gewählt, daß
  • 1) das Äquivalentverhältnis der NCO-Gruppen zu den reaktiven Gruppen des, Kettenverlängerungsmittels (Hydroxyl-, Amino- bzw. Mercaptylgruppen) zwischen 3 : 1 und 1 : 2, bevorzugt bei 2 : 1, liegt und
  • 2) die OH-Gruppen der Hydroxialkylester der ethylenisch ungesättigten Carbonsäuren in stöchiometrischer Menge in bezug auf die noch freien Isocyanatgruppen des Präpolymeren aus Isocyanat und Kettenverlängerungsmittel vorliegen.
Außerdem ist es möglich, die Polyurethanacrylate herzustellen, indem zunächst ein Teil der Isocyanatgruppen eines Di- oder Polyisocyanates mit mindestens einem Hydroxyalkylester umgesetzt wird und die restlichen Isocyanatgruppen anschließend mit einem Kettenverlänge­ rungsmittel umgesetzt werden. Auch in diesem Fall werden die Mengen an Kettenverlängerungsmittel, Isocyanat und Hydroxyalkylester so gewählt, daß das Äquivalentverhältnis der NCO-Gruppen zu den reaktiven Gruppen des Kettenverlängerungsmittels zwischen 3 : 1 und 1 : 2, bevorzugt bei 2 : 1 liegt und das Äquivalentverhältnis der restlichen NCO-Gruppen zu den OH-Gruppen des Hydroxyalkylesters 1 : 1 beträgt. Selbstverständlich sind auch sämtliche Zwischenformen dieser beiden Verfahren möglich. Beispielsweise kann ein Teil der Isocyanatgruppen eines Diisocyanates zunächst mit einem Diol umgesetzt werden, anschließend kann ein weiterer Teil der Isocyanatgruppen mit dem Hydroxyalkylester und im Anschluß hieran können die restlichen Isocyanatgruppen mit einem Diamin umgesetzt werden.
Diese verschiedenen Herstellverfahren der Polyurethanacrylate sind bekannt (vgl. z. B. EP-A-204 161) und bedürfen daher keiner genaueren Beschreibung.
Eine Flexibilisierung der Urethan(meth)acrylate ist beispielsweise dadurch möglich, daß entsprechende isocyanat-funktionelle Präpolymere bzw. Oligomere mit längerkettigen, aliphatischen Diolen und/oder Diaminen, insbesondere aliphatischen Diolen und/oder Diaminen mit mindestens 6 C-Atomen umgesetzt werden. Diese Flexibilisierungsreaktion kann dabei vor oder nach der Addition von Acryl- bzw. Methacrylsäure an die Oligomere bzw. Präpolymere durchgeführt werden.
Als Beispiele für geeignete Bindemittel seien auch die folgenden, im Handel erhältlichen Produkte genannt:
Urethanacrylat Crodamer UVU 300 der Firma Croda Resins Ltd., Kent, GB; aliphatisches Urethantriacrylat Genomer 4302 der Firma Rahn Chemie, CH; aliphatisches Urethandiacrylat Ebecryl 284 der Firma UCB, Drogenbos, Belgien; aliphatisches Urethantriacrylat Ebecryl 294 der Firma UCB, Drogenbos, Belgien; aliphatisches Urethantriacrylat Roskydal LS 2989 der Firma Bayer AG, Deutschland; aliphatisches Urethandiacrylat V94-504 der Firma Bayer AG, Deutschland; aliphatisches hexafunktionelles Urethanacrylat Viaktin VTE 6160 der Firma Vianova, Österreich; aliphatisches Urethandiacrylat Laromer 8861 der Firma BASF AG sowie davon abgewandelte Versuchsprodukte, wie z. B. Urethanacrylatdispersion Laromer 8949 der Firma. BASF AG, Viaktin 6155 der Firma. Vianova.
Das Bindemittel wird in den erfindungsgemäßen Basislacken bevorzugt in einer Menge von 5 bis 90 Gew.-%, besonders bevorzugt von 20 bis 70 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Decklacks im Falle von Klarlacken bzw. auf das Gewicht des Beschichtungsmittels ohne Pigmente und Füllstoffe im Falle pigmentierter Systeme, eingesetzt.
Polyacrylate
Die als Bindemittel eingesetzten Polyacrylatharze sind ebenfalls bekannt und beispielsweise in DE-OS 38 32 826 beschrieben. Geeignet sind allgemeinen wasserverdünnbare bzw. wasserdispergierbare Polyacrylatharze, die sich in Form organischer Lösungen darstellen lassen.
Polyester
Als Bindemittel sind auch wasserverdünnbare bzw. wasserdispergierbare und in Form organischer Lösungen darstellbare Polyesterharze verwendbar. Eingesetzt werden beispielsweise entsprechende handelsübliche wasserverdünnbare bzw. wasserdispergierbare Polyesterharze sowie die überlicherweise in Wasserbasislacken eingesetzten Polyesterharze.
Aminoplastharze
Als Bindemittel sind auch wasserverdünnbare bzw. wasserdispergierbare Aminoplastharze geeignet. Bevorzugt werden wasserverdünnbare Melaminharze eingesetzt. Es handelt sich hierbei im allgemeinen um veretherte Melamin-Formaldehyd-Kondensationsprodukte.
Die Wasserlöslichkeit der Aminoplastharze hängt - abgesehen vom Kondensationsgrad, der möglichst gering sein soll - von der Veretherungskomponente ab, wobei nur die niedrigsten Glieder der Alkohol bzw. Ethylenglykolmonoetherreihe wasserlösliche Kondensate ergeben. Die größte Bedeutung haben die mit Methanol veretherten Melaminharze. Bei Verwendung von Lösungsvermittlern können auch butanolveretherte Melaminharze in wäßriger Phase dispergiert werden. Es besteht auch die Möglichkeit, Carboxylgruppen in das Kondensat einzufügen. Umetherungsprodukte hochveretherter Formal­ dehydkondensate mit Oxycarbonsäuren sind über ihre Carboxylgruppen nach Neutralisation wasserlöslich und können in den Basisfarben enthalten sein.
Als Bindemittel können selbstverständlich auch Mischungen der genannten Bindemittel sowie zusätzlich oder alleine andere wasserverdünnbare bzw. wasserdispergierbare Bindemittel eingesetzt werden.
Strahlenhärtbare Komponenten
Die erfindungsgemäßen Basislacke enthalten strahlenhärtbare Oligomere, wie Polyether, Polyester- und/oder Polyurethan(meth)acrylate und deren Dispersionen bevorzugt in Anteilen von 5 bis 90 Gew.-%, bevorzugt in mittels UV-Strahlen gehärteten Zubereitungen 10 bis 80 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Beschichtungsmittels ohne Pigmente und Füllstoffe. Übliche, in strahlenhärtbaren Systemen eingesetzte Photoinitiatoren, beispielsweise Benzophenone, Benzione oder Benzoinether, bevorzugt Hydroxyacrylketone und (Bis)acylphosphinoxide werden verwendet. Es können auch beispielsweise die im Handel unter den Namen Irgacure® 184, Irgacure® 1800 und Irgacure® 500 der Fa. Ciba Additive, Grenocure® MBF der Fa. Rahn und Lucirin® TPO der Fa. BASF AG erhältlichen Produkte eingesetzt werden.
Bei Verwendung der kationischen UV-Härtung können Epoxisysteme, wie z. B. Cyracure 6110 (Union Carbide) und die entsprechenden Photoinitiatoren, z. B. Cyracure 6990, zum Einsatz kommen.
Weitere Zusatzstoffe
Im einzelnen kann der Basislack ferner UV-Absorber, vorzugsweise Triazinverbindungen, und Radikalfänger enthalten. Er kann ferner Rheologiemittel sowie sonstige Lackhilfsstoffe aufweisen. Selbstverständlich können auch Pigmente jeglicher Art, beispielsweise Farbpigmente wie Azopigmente, Phtalocyaninpigmente, Carbonylpigmente, Dioxazinpigmente, Titandioxid, Farbruß, Eisenoxide und Chrom- bzw. Kobaldoxide, oder Effektpigmente wie Metallplättchenpigmente, insbesondere Aluminiumplättchenpigmente und Perlglanzpigmente eingebaut sein und/oder flüssigkristalline Polymere.
Weiterhin enthalten die erfindungsgemäßen Basislacke ggfs. noch übliche Hilfsmittel und/oder Additive, beispielsweise Lichtschutzmittel (z. B. HALS-Verbindungen, Benztriazole, Oxalanilid u.ä.), Slipadditive, Polymerisationsinhibitoren, Mattierungsmittel, Entschäumer, Verlaufsmittel und filmbildende Hilfsmittel, z. B. Cellulose-Derivate, oder andere, in Basislacken üblicherweise eingesetzten Additive. Diese üblichen Hilfsmittel und/oder Additive werden üblicherweise in einer Menge von bis zu 15 Gew.-%, bevorzugt 2 bis 9 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Beschichtungsmittels ohne Pigmente und ohne Füllstoffe, eingesetzt.
Komponente (II)
Ggfs. kann vor der Applikation eine Komponente (II) enthaltend Vernetzungsmittel, vorzugsweise freie Isocyanate oder eine Mischung aus freien Polyisocyanaten, höchst bevorzugt niedrigviskose Polyisocyanate zugesetzt werden. So können als Vernetzungsmittel mindestens ein gegebenenfalls in einem oder mehreren organischen, gegebenenfalls wasserverdünnbaren Lösemitteln gelöstes oder dispergiertes, nichtblockiertes Di- und/oder Polyisocyanat vorhanden sein.
Bei dem freien Polyisocyanatbestandteil 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 mPa.s (bei 23 Grad C) eingesetzt. Gegebenenfalls können den Polyisocyanaten noch geringe Mengen organisches Lösemittel, bevorzugt 1 bis 25 Gew.-%, bezogen auf reines Polyisocyanat, zugegeben werden, um so die Einarbeitbarkeit des Isocyanates zu verbessern und gegebenenfalls die Viskosität des Polyisocyanats auf einen Wert innerhalb der obengenannten 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 (A2) genannten Isocyanate und/oder isocyanatgruppenhaltigen Polyurethanpräpolymere, die durch Reaktion von Polyolen mit einem Überschuß an Polyisocyanaten hergestellt werden können und die bevorzugt niederviskos sind. Es können auch Isocyanuratgruppen und/oder Biuretgruppen und/oder Allophanatgruppen und/oder Urethangruppen und/oder Harnstoffgruppen und/oder Uretdiongruppen aufweisende Polyisocyanate eingesetzt werden. Urethangruppen aufweisende Polyisocyanate werden beispielsweise 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 Hexamethylendiisocyanat, Isophorondiisocyanat, 2-Isocyanatopropylcyclohexylisocyanat, Dicyclohexylmethan-2,4'-di­ isocyanat oder Dicyclohexylmethan-4,4'-diisocyanat oder Mischungen aus diesen Polyisocyanaten eingesetzt. Ganz besonders bevorzugt werden Gemische aus Uretdion- und/oder Isocyanuratgruppen und/oder Allophanatgruppen aufweisenden Polyisocyanaten auf Basis von Hexamethylendiisocyanat, wie sie durch katalytische Oligomerisierung von Hexamethylendiisocyanat unter Verwendung von geeigneten Katalysatoren entstehen, eingesetzt. Der Polyisocyanatbestandteil kann im übrigen auch aus beliebigen Gemischen der beispielhaft genannten freien Polyisocyanate bestehen.
Neben den genannten Vernetzungsmittel kommen erfindungsgemäß auch Tris(Alkoxycarbonylamino)Triazine der Formel
in Betracht, wobei R = Methyl, Butyl-. . .Gruppen bedeuten. Ebenso können Derivate der genannten Verbindungen zum Einsatz kommen. Bevorzugt werden Tris(Alkoxycarbonylamino)Triazine eingesetzt, wie sie in der US-PS 5084541 beschrieben sind.
Die Carbamatgruppe reagieren bevorzugt mit OH-Trägern und zwar mit sterisch möglichst wenig gehinderten Hydroxylgruppen. Aminogruppen kann das Tris(Alkoxycarbonylamino)Triazin nicht vernetzen. Es kommt vielmehr zu einer Abspaltung der Carbalkoxygruppierung.
Zusätzlich den oben beschriebenen Isocyanaten können aber auch blockiertes Isocyanat oder eine Mischung aus blockierten Polyisocyanaten in der Komponente (II) enthalten sein. Hierfür kommen u. a. die oben im Zusammenhang mit der Komponente (I) beschriebenen Verbindungen in Betracht.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, die Mengen der Vernetzungsmittel 5-30 Teile, vorzugsweise 20 Teile bezogen auf 100 Teile Bindemittel betragen fest auf fest. Neben den genannten Vernetzungsmitteln können in der Komponente (I) und/oder (II) auch blockierte Vernetzungssysteme vorhanden sein.
Wenn blockiertes Isocyanat zugemischt ist, so ist es vorzugsweise so ausgebildet, daß es sowohl mit einem Blockierungsmittel (Z1) als auch mit einem Blockierungsmittel (Z2) blockierte Isocyanatgruppen enthält, wobei das Blockierungsmittel (Z1) ein Dialkylmalonat oder eine Mischung aus Dialkylmalonaten ist, das Blockierungsmittel (Z2) ein von (Z1) verschiedenes, aktive Methylengruppen enthaltendes Blockierungsmittel, ein Oxim oder eine Mischung-aus diesen Blockierungsmitteln ist und das Äquivalentverhältnis zwischen den mit (Z1) blockierten Isocyanatgruppen und den mit (Z2) blockierten Isocyanatgruppen zwischen 1,0 : 1,0 und 9,0 : 1,0, vorzugsweise, zwischen 8,0 : 2,0 und 6,0 : 4,0, besonders bevorzugt zwischen 7,5 : 2,5 und 6,5 : 3,5 liegt. Das blockierte Isocyanat wird vorzugsweise wie folgt hergestellt. Ein Polyisocyanat oder eine Mischung aus Polyisocyanaten wird in an sich bekannter Art und Weise mit einer Mischung aus den Blockierungsmitteln (Z1) und (Z2) umgesetzt, wobei die Mischung aus den Blockierungsmitteln (Z1) und (Z2) die Blockierungsmittel (Z1) und (Z2) in einem Molverhältnis enthält, das zwischen 1,0 : 1,0 und 9,0 : 1,0, vorzugsweise zwischen 8,0 : 2,0 und 6,0 : 4,0, besonders bevorzugt zwischen 7,5 : 2,5 und 6,5 : 3,5 liegt. Das Polyisocyanat bzw. die Mischung aus Polyisocyanaten kann mit der Mischung aus den Blockierungsmitteln (Z1) und (Z2) so weit umgesetzt werden, bis keine Isocyanatgruppen mehr nachweisbar sind. In der Praxis kann das den Einsatz von sehr großen Überschüssen an Blockierungsmitteln und/oder sehr lange Reaktionszeiten erfordern. Es gefunden, daß auch dann Lacke mit guten Eigenschaften erhalten werden, wenn mindestens 50, vorzugsweise mindestens 70 Prozent der Isocyanatgruppen des Polyisocyanates bzw. des Gemisches aus Polyisocyanaten mit der Mischung aus den Blockierungsmitteln (Z1) und (Z2) umgesetzt werden und die verbleibenden Isocyanatgruppen mit einer hydroxylgruppenhaltigen Verbindung oder einer Mischung aus hydroxylgruppenhaltigen Verbindungen umgesetzt werden. Als hydroxylgruppenhaltige Verbindungen werden vorzugsweise niedermolekulare aliphatische oder cycloaliphatische Polyole, wie Neopentylglykol, Dimethylolcyclohexan, Ethylenglykol, Diethylenglykol, Propylenglykol, 2-Methyl-2-propylpropandiol-1,3, 2-Ethyl-2- butylpropandiol-1, 3,2,2,4-Trimethylpentandiol-1,5 und 2,2,5- Trimethylhexandiol-1,6 oder das als Bestandteil (1) einsetzbare hydroxylgruppenhaltige Bindemittel eingesetzt. Ein geeignetes blockiertes Polyisocyanat ist auch erhältlich, indem mit dem Blockierungsmittel (Z1) bzw. (Z2) blockierte Polyisocyanate in einem solchen Verhältnis gemischt werden, daß eine Mischung erhalten wird, in der das Äquivalent- Verhältnis zwischen den mit (Z1) blockierten Isocyanatgruppen und den mit (Z2) blockierten Isocyanatgruppen zwischen 1,0 : 1,0 und 9,0 : 1,0, vorzugsweise zwischen 8,0 : 2,0 und 6,0 : 4,0, besondere bevorzugt zwischen 7,5 : 2,5 und 6,5 : 3,5 liegt. Prinzipiell können alle auf dem Lackgebiet einsetzbaren Polyisocyanate zur Herstellung des blockierten Polyisocyanats eingesetzt werden. Es ist jedoch bevorzugt, Polyisocyanate einzusetzen, deren Isocyanatgruppen an aliphatische oder cycloaliphatische Reste gebunden sind. Beispiele für derartige Polyisocyanate sind Hexamethylendiisocyanat, Isophorondiisocyanat, Trimethylhexamethylendiisocyanat, Dicyclohexylmethan-diisocyanat und 1,3-Bis-(2-isocyanatopropyl-2-)benzol (TMXDI) sowie Addukte dieser Polyisocyanate an Polyole, insbesondere niedermolekulare Polyole, wie z. B. Trimethylolpropan und von diesen Polyisocyanaten abgeleitete isocyanuratgruppen- und/oder biuretgruppenhaltige Polyisocyanate. Als Polyisocyanate werden besonders bevorzugt Hexamethylendiisocyanat und Isophorondiisocyanat, von diesen Diisocyanaten abgeleitete isocyanurat- oder biuretgruppenhaltige Polyisocyanate, die vorzugsweise mehr als zwei Isocyanatgruppen im Molekül enthalten sowie Umsetzungsprodukte aus Hexamethylendiisocyanat und Isophorondiisocyanat oder einer Mischung aus Hexamethylendiisocyanat und Isophorondiisocyanat mit 0,3-0,5 Äquivalenten eines niedermolekularen Polyols mit einem Molekulargewicht von 62 bis 500, vorzugsweise von 104 bis 204, insbesondere eines Triols, wie zum Beispiel Trimethylolpropan, eingesetzt. Als Blockierungsmittel (Z1) werden Dialkylmalonate oder eine Mischung aus Dialkylmalonaten eingesetzt. Als Beispiele für einsetzbare Dialkylmalonate werden Dialkylmalonate mit je 1 bis 6 Kohlenstoffatomen in den Alkylresten genannt, wie z. B. Malonsäuredimethylester und Malonsäurediethylestar, wobei Malonsäurediethylester bevorzugt eingesetzt wird. Als Blockierungsmittel (Z2) werden von (Z1) verschiedene, aktive Methylengruppen enthaltende Blockierungsmittel und Oxime sowie Mischungen aus diesen Blockierungsmitteln eingesetzt. Als Beispiele für Blockierungsmittel, die als Blockierungsmittel (Z2) einsetzbar sind, werden genannt: Acetessigsäuremethyl-, ethyl-, -propyl-, butyl-, -pentyl-, hexyl-, heptyl-, octyl-, nonyl-, -decyl- oder -dodecylester, Acetonoxim, Methylethylketoxim, Acetylaceton, Formaldoxim, Acetaldoxim, Benzophenoxim, Acetoxim und Diisobutylketoxim. Als Blockierungsmittel (Z2) wird vorzugsweise ein Acetessigsäurealkylester mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen im Alkylrest oder eine Mischung aus solchen Acetessigsäurealkylestern oder ein Ketoxim bzw. eine Mischung aus Ketoximen eingesetzt. Besonders bevorzugt werden Acetessigsäureethylester oder Methylethylketoxim als Blockierungsmittel (Z2) eingesetzt.
Herstellung
Die Herstellung der beiden Komponenten (I) und (II) erfolgt nach den üblichen Methoden aus den einzelnen Bestandteilen unter Rühren. Die Herstellung des Basislacks aus den einzelnen Komponenten (I) und (II) erfolgt ebenfalls mittels Rühren bzw. Dispersion unter Verwendung der üblicherweise eingesetzten Vorrichtungen, beispielsweise mittels Dissolver o. ä. oder mittels ebenfalls üblicherweise eingesetzter 2-Komponenten-Dosier- und -mischanlagen oder mittels des in der DE-A-195 10 651, Seite 2, Zeile 62, bis Seite 4, Zeile 5, beschriebenen Verfahrens zur Herstellung wäßriger 2-K-Polyurethanlacke.
Die Komponenten, insbesondere die Komponente (I), können als nichtwäßrige (i.e. mit organischen Lösungsmitteln) oder als wäßrige Komponenten formuliert sein. Im Falle einer nichtwäßrigen Formulierung können die in der Lackherstellung üblichen organischen Lösungsmittel Verwendung finden. Mittels wäßriger Komponenten werden wäßrige Beschichtungsmittel nach Mischung der Komponenten (I) und (II) erhalten. Ist ein wäßriges Beschichtungsmittel gewünscht, so können die Komponenten (I) und/oder (II) aber auch weitgehend wasserfrei und weitgehend frei von organischen Lösungsmitteln, jedoch als in Wasser dispergierbar formuliert sein. Dann wird das wäßrige Beschichtungsmittel durch Mischung der Komponenten und Zugabe von Wasser erhalten. Eine in Wasser dispergierbare bzw. lösbare Komponente (I) ist auf übliche Weise formulierbar, indem beispielsweise saure Gruppen in das Bindemittel eingebracht werden, welche dann mit einer üblichen Base, beispielsweise Ammoniak oder einem organischen Amin wie Triethylamin neutralisiert werden. Die Lösung bzw. Dispersion einer in Wasser dispergierbaren Komponente (I) und/oder (II) in Wasser erfolgt auf übliche Weise z. B. durch starkes Rühren ggf. unter leichter Erwärmung. Alternativ kann eine Lösung bzw. Dispersion in Wasser mittels nicht­ ionischer Emulgatoren erfolgen. Insofern wird ebenfalls auf Standardverfahren der Herstellung wäßriger Lacke verwiesen.
Verwendung
Die erfindungsgemäßen Basislacke sind zur unmittelbaren Beschichtung eines Substrats geeignet. Dabei werden ggfs. die Komponente (I) und die Komponente (II) und der Vernetzer vor der Applikation, vorzugsweise unmittelbar vor der Applikation, zu dem Beschichtungsmittel miteinander vermischt, appliziert und für 5-30 min., vorzugsweise 10 min. bei unter 100°C, vorzugsweise 60-80°C getrocknet. Die Komponente (I) und die Komponente (II) können ggf. mit Hilfe einer speziellen Zweikomponenten- Applikationseinrichtung appliziert, zusammen getrocknet und gehärtet werden.
Mit den unter Verwendung des erfindungsgemäßen Komponentensystems hergestellten wäßrigen Lacken können auf Glas und die unterschiedlichsten Metallsubstrate, wie z. B. Aluminium, Stahl, verschiedene Eisenlegierungen u.ä., aufgebracht werden. Ebenso können grundierte oder nicht grundierte Kunststoffe wie z. B. ABS, AMMA, ASA, CAB, EP, UF, CF, MF, MPF, PF, PAN, PA, PC, PE, HDPE, LDPE, LLDPE, UHMWPE, PET, PMMA, PP, PS, SB, PUR, PVC, RF, SAN, PBT, PPE, POM, PUR-RIM, SMC, BMC, PP-EPDM und UP (Kurzbezeichnungen nach DIN 7728T1) lackiert werden.
Die zu lackierenden Kunststoffe können selbstverständlich auch Polymerblends, modifizierte Kunststoffe oder faserverstärkte Kunststoffe sein. Bevorzugt werden die erfindungsgemäßen Beschichtungsmittel zur Beschichtung von z. B., Polycarbonat-Blends und Polypropylen-Blends eingesetzt. Insbesondere kommen die erfindungsgemäßen Beschichtungsmittel für die üblicherweise im Fahrzeugbau, insbesondere Kraftfahrzeugbau, eingesetzten Kunststoffe zum Einsatz.
Im Falle von nichtfunktionalisierten und/oder unpolaren Substratoberflächen sollten diese vor der Beschichtung einer Vorbehandlung, wie Plasma oder Beflammen, unterzogen werden.
Als Grundierung kommen dabei alle üblichen Grundierungen, und zwar sowohl konventionelle als auch wäßrige Grundierungen in Betracht. Selbstverständlich können auch strahlenhärtbare konventionelle sowie strahlenhärtbare wäßrige Grundierungen eingesetzt werden.
Schließlich können die Beschichtungsmittel auch auf andere Substrate, wie beispielsweise Metall, Holz oder Papier, appliziert werden. Die Applikation erfolgt mit Hilfe üblicher Methoden, beispielsweise Spritzen, Gießen, Rakeln, Tauchen oder Streichen.
Aufgrund der genannten erfindungsgemäßen Verwendungen des Komponentensystems fallen auch damit hergestellte Bindemittel bzw. Lacke, sowie mit diesen Bindemitteln bzw. Lacken beschichtete Gegenstände unter die Erfindung.
Die erfindungsgemäßen Beschichtungsmittel werden üblicherweise bei Temperaturen von unter 100°C, bevorzugt bei Temperaturen von 60-80°C getrocknet. Die Aushärtung des Basislacks erfolgt anschließend mit Strahlung, vorzugsweise UV-Licht oder Elektronenstrahlung. Ggfs. kann die Strahlenhärtung auch erst nach dem Auftrag einer Decklackschicht erfolgen.
Der beschriebene Basislack zeichnet sich durch überraschend verbesserte Eigenschaften aus, insbesondere eine bessere Haftung der Lackschicht auf den beschichteten Substraten. Ebenso haften auf der Basislackschicht aufgetragenen Lackschichten besser. Sofern Reaktivverdünner in der nächsten Lackschicht vorhanden sind, vermögen diese überraschend den Basislack nicht anzulösen. Zudem weist der Basislack im Falle der Beschichtung mit Decklack eine bessere Schwitzwasserbeständigkeit auf.
DECKLACK
Auf die Basislackschicht wird erfindungsgemäß eine Decklackschicht aufgetragen. Eine hierfür bevorzugt einsetzbare Zusammensetzung wird im folgenden näher erläutert.
Diese wird so ausgewählt wird, daß der ausgehärtete Decklack im gummielastischen Bereich ein Speichermodul E' von mindestens 107,6 Pa, bevorzugt von mindestens 108,0 Pa, besonders bevorzugt von mindestens 108,3 Pa, und einen Verlustfaktor bei 20°C von maximal 0,10, bevorzugt von maximal 0,06, aufweist, wobei das Speichermodul E' und der Verlustfaktor tanδ mit der Dynamisch-Mechanischen Thermo- Analyse an homogenen freien Filmen mit einer Schichtdicke von 40 ± 10 µm gemessen worden sind. Der Verlustfaktor tanδ ist dabei definiert ist als der Quotient aus dem Verlustmodul E'' und dem Speichermodul E'.
Die dynamisch-mechanische Thermo-Analyse ist eine allgemein bekannte Meßmethode zur Bestimmung der viskoelastischen Eigenschaften von Beschichtungen und beispielsweise beschrieben in Murayama, T., Dynamic Mechanical Analysis of Polymeric Material, Esevier, New York, 1978 und Loren W. Hill, Journal of Coatings Technology, Vol. 64, No. 808, May 1992, Seiten 31 bis 33.
Die Durchführung der Messungen kann beispielsweise mit den Geräten II, MK III oder MK IV der Firma Rheometrics Scientific erfolgen.
Decklacke mit den entsprechenden o.g. viskoelastischen Eigenschaften sind bevorzugt mittels UV- oder Elektronen-Strahlung, insbesondere mittels UV-Strahlung, härtbar. Daneben sind auch auch beispielsweise Decklacke auf Basis von Ormoceren u. a. geeignet.
Diese strahlenhärtbaren Decklacke enthalten üblicherweise mindestens ein, bevorzugt mehrere strahlenhärtbare Bindemittel, insbesondere auf Basis ethylenisch ungesättigter Präpolymerer und/oder ethylenisch ungesättigter Oligomerer, ggf. einen oder mehrere Reaktivverdünner, ggf. einen oder mehrere Photoinitiatoren sowie ggf. übliche Hilfs- und Zusatzstoffe.
Bevorzugt werden strahlenhärtbare Beschichtungsmittel eingesetzt, deren Viskosität bei 23°C kleiner als 100 s Auslaufzeit im DIN 4 Becher, besonders bevorzugt kleiner 80 s Auslaufzeit im DIN 4 Becher beträgt.
Bindemittel
Als Bindemittel kommen in diesen strahlenhärtbaren Beschichtungsmitteln beispielsweise (meth)acrylfunktionelle (Meth)Acrylcopolymere, Polyetheracrylate, Polyesteracrylate, ungesättigte Polyester, Epoxyacryla­ te, Urethanacrylate, Aminoacrylate, Melaminacrylate, Silikonacrylate und die entsprechenden Methacrylate zum Einsatz. Bevorzugt werden Bindemittel eingesetzt, die frei von aromatischen Struktureinheiten sind. Die Verwendung von Epoxyacrylaten führt zwar zu harten, kratz­ beständigen Beschichtungen, die aber im allgemeinen eine verbesserungsbedürftige Witterungsbeständigkeit zeigen. Bevorzugt werden daher Urethan(meth)acrylate und/oder Polyester(meth)acrylate, besonders bevorzugt aliphatische Urethanacrylate, eingesetzt.
Bevorzugt werden außerdem im wesentlichen silikonfreie, besonders bevorzugt silikonfreie Bindemittel eingesetzt, da die resultierenden Decklacke eine gegenüber silikonhaltigen Decklacken verbesserte Überlackierbarkeit insbesondere bei Reparaturen aufweisen.
Die als Bindemittel eingesetzten Polymere bzw. Oligomere weisen üblicherweise ein zahlenmittleres Molekulargewicht von 500 bis 50 000, bevorzugt von 1000 bis 5000, auf.
Bevorzugt werden in den erfindungsgemäßen Decklacke Polymere und/oder Oligomere eingesetzt, die pro Molekül mindestens 2, besonders bevorzugt 3 bis 6 Doppelbindungen aufweisen. Bevorzugt weisen die verwendeten Bindemittel außerdem ein Doppelbindungsäquivalentgewicht von 400 bis 2000, besonders bevorzugt von 500 bis 900, auf. Außerdem weisen die Bindemittel bei 23°C bevorzugt eine Viskosität von 250 bis 11 000 mPa.s auf.
Polyesteracrylate
Polyester(meth)acrylate sind dem Fachmann prinzipiell bekannt. Sie sind durch verschiedene Methoden herstellbar. Beispielsweise kann Acrylsäure und/oder Methacrylsäure direkt als Säurekomponente beim Aufbau der Polyester eingesetzt werden. Daneben besteht die Möglich­ keit, Hydroxyalkylester der (Meth)Acrylsäure als Alkoholkomponente direkt beim Aufbau der Polyester einzusetzen. Bevorzugt werden die Polyester(meth)acrylate aber durch Acrylierung von Polyestern hergestellt. Beispielsweise können zunächst hydroxylgruppenhaltige Polyester aufgebaut werden, die dann mit Acryl- oder Methacrylsäure umgesetzt werden. Es können auch zunächst carboxylgruppenhaltige Polyester aufgebaut werden, die dann mit einem Hydroxyalkylester der Acryl- oder Methacrylsäure umgesetzt werden. Nicht umgesetzte (Meth)Acrylsäure kann durch Auswaschen, Destillieren oder bevorzugt durch Umsetzen mit einer äquivalenten Menge einer Mono- oder Diepoxidverbindung unter Verwendung geeigneter Katalysatoren, wie z. B. Triphenylphosphin, aus dem Reaktionsgemisch entfernt werden. Bezüg­ lich weiterer Einzelheiten zur Herstellung der Polyesteracrylate sei insbesondere auf die DE-OS 33 16 593 und die DE-OS 38 36 370 sowie auch auf die EP-A-54 105, die DE-AS 20 03 579 und die EP-B-2866 verwiesen.
Polyetheracrylate
Polyether(meth)acrylate sind dem Fachmann ebenfalls prinzipiell bekannt. Sie sind durch verschiedene Methoden herstellbar. Beispielsweise können hydroxylgruppenhaltige Polyether, die mit Acrylsäure und/oder Methacrylsäure verestert werden, durch Umsetzung von zwei- und/oder mehrwertigen Alkoholen mit verschiedenen Mengen an Ethylenoxid und/oder Propylenoxid nach gut bekannten Methoden (vgl. z. B. Houben- Weyl, Band XIV, 2, Makromolekulare Stoffe II, (1963)) erhalten werden. Einsetzbar sind auch Polymerisationsprodukte des Tetrahydrofurans oder Butylenoxids.
Eine Flexibilisierung der Polyether(meth)acrylate und der Polyester(meth)acrylate ist beispielsweise dadurch möglich, daß entsprechende OH-funktionelle Präpolymere bzw. Oligomere (Polyether- oder Polyester-Basis) mit längerkettigen, aliphatischen Dicarbonsäuren, insbesondere aliphatischen Dicarbonsäuren mit mindestens 6 C-Atomen, wie beispielsweise Adipinsäure, Sebacinsäure, Dodecandisäure und/oder Dimerfettsäuren, umgesetzt werden. Diese Flexibilisierungsreaktion kann dabei vor oder nach der Addition von Acryl- bzw. Methacrylsäure an die Oligomere bzw. Präpolymere durchgeführt werden.
Epoxiacrylate
Ferner sind auch Epoxy(meth)acrylate dem Fachmann wohl bekannt und brauchen daher nicht näher erläutert zu werden. Sie werden üblicherweise hergestellt durch durch Anlagerung von Acrylsäure an Epoxidharze, beispielsweise an Epoxidharze auf Basis Bisphenol A oder andere handelsübliche Epoxidharze.
Eine Flexibilisierung der Epoxy(meth)acrylate ist beispielsweise analog dadurch möglich, daß entsprechende epoxy-funktionelle Präpolymere bzw. Oligomere mit längerkettigen, aliphatischen Dicarbonsäuren, insbesondere aliphatischen Dicarbonsäuren mit mindestens 6 C-Atomen, wie beispielsweise Adipinsäure, Sebacinsäure, Dodecandisäure und/oder Dimerfettsäuren umgesetzt werden. Diese Flexibilisierungsreaktion kann dabei vor oder nach der Addition von Acryl- bzw. Methacrylsäure an die Oligomere bzw. Präpolymere durchgeführt werden.
Ferner sind die oben beschriebenen, in den Basislacken verwendeten Urethanacrylate auch für Decklacke einsetzbar.
Reaktivverdünner
Die erfindungsgemäßen Decklacke können ggf. noch einen oder mehrere Reaktivverdünner enthalten. Die Reaktivverdünner können dabei ethylenisch ungesättigte Verbindungen sein. Die Reaktivverdünner können mono-, di- oder polyungesättigt sein. Sie dienen üblicherweise zur Beeinflussung der Viskosität und der lacktechnischen Eigenschaften, wie beispielsweise der Vernetzungsdichte.
Der bzw. die Reaktivverdünner werden in den erfindungsgemäßen Decklacken bevorzugt in einer Menge von 0 bis 70 Gew.-%, besonders bevorzugt von 15 bis 65 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Decklacks im Falle von Klarlacken bzw. auf das Gewicht des Decklacks ohne Pigmente und Füllstoffe im Falle pigmentierter Systeme, eingesetzt.
Als Reaktivverdünner werden beispielsweise (Meth)Acrylsäure und deren Ester, Maleinsäure und deren Ester bzw. Halbester, Vinylacetat, Vinylether, Vinylharnstoffe u.ä. eingesetzt. Als Beispiele seien Alkylenglykoldi(meth)acrylat, Polyethylenglykoldi(meth)acrylat, 1,3-Butan­ dioldi(meth)acrylat, Vinyl(meth)acrylat, Allyl(meth)acrylat, Glycerin­ tri(meth)acrylat, Trimethylolpropantri(meth)acrylat, Trimethylolpropandi(meth)acrylat, Styrol, Vinyltoluol, Divinylbenzol, Pentaerythrittri(meth)acrylat, Pentaerythrittetra(meth)acrylat, Dipro­ pylenglykoldi(meth)acrylat, Triprolylenglykoldi(meth)acrylat, Hexandiol­ di(meth)acrylat, Ethoxyethoxyethylacrylat, N-Vinylpyrrolidon, Phenoxy­ ethylacrylat, Dimethylaminoethylacrylat, Hydroxyethyl(meth)acrylat, Butoxyethylacrylat, Isobornyl(meth)acrylat, Dimethylacrylamid und Dicyclopentylacrylat, die in der EP-A-250 631 beschriebenen, langkettigen linearen Diacrylate mit einem Molekulargewicht von 400 bis 4000, bevorzugt von 600 bis 2500. Beispielsweise können die beiden Acrylatgruppen durch eine Polyoxibutylenstruktur getrennt sein. Einsetzbar sind außerdem 1,10-Decyl-diacrylat und 1,12-Dodecyl­ diacrylat und das Umsetzungsprodukt von 2 Molen Acrylsäure mit einem Mol eines Dimerfettalkohols, der im allgemeinen 36 C-Atome aufweist. Geeignet sind auch Gemische der genannten Monomeren.
Bevorzugt werden als Reaktivverdünner Mono- und/oder Diacrylate, wie z. B. Isobornylacrylat, Hexandioldiacrylat, Tripropylenglykoldiacrylat, Laromer® 8887 der Firma BASF AG und Actilane® 423 der Firma Akcros Chemicals Ltd., GB, eingesetzt. Besonders bevorzugt werden Isobornylacrylat, Hexandioldiacrylat und Tripropylenglykoldiacrylat eingesetzt.
Strahlenhärtbare Komponenten
Die erfindungsgemäßen Decklacke enthalten bevorzugt in Anteilen von 0 bis 10 Gew.-%, bevorzugt in mittels UV-Strahlen gehärteten Zubereitun­ gen 2 bis 6 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Beschichtungsmittels ohne Pigmente und Füllstoffe, übliche, in strahlenhärtbaren Beschichtungsmitteln eingesetzte Photoinitiatoren, beispielsweise Benzophenone, Benzoine oder Benzoinether, bevorzugt Hydroxiacrylketone und Bis(acyl)phosphinoxide in UV-Zubereitungen. Es können auch beispielsweise die im Handel unter den Namen Irgacure® 184, Irgacure® 1800 und Irgacure® 500 der Firma Ciba Geigy, Grenocure® MBF der Firma Rahn und Lucirin® TPO der Firma BASF AG erhält­ lichen Produkte eingesetzt werden.
Weitere Zusatzstoffe
Weiterhin enthalten die erfindungsgemäßen Decklacke gegebenenfalls noch übliche Hilfsmittel und/oder Additive, beispielsweise Lichtschutzmittel (z. B. HALS-Verbindungen, Benztriazole, Oxalanilid u.ä.), Slipadditive, Polymerisationsinhibitoren, Mattierungsmittel, Entschäumer, Verlaufsmittel und filmbildende Hilfsmittel, z. B. Cellulose-Derivate, oder andere, in Decklacken üblicherweise eingesetzten Additive. Diese üblichen Hilfsmittel und/oder Additive werden üblicherweise in einer Menge von bis zu 15 Gew.-%, bevorzugt 2 bis 9 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Decklacks ohne Pigmente und ohne Füllstoffe, eingesetzt.
Verwendung
Die erfindungsgemäßen Decklacke kommen insbesondere als Klarlacke Einsatz, so daß sie üblicherweise keine oder nur transparente Füllstoffe und keine deckenden Pigmente enthalten. Es ist aber auch der Einsatz in Form von pigmentierten Decklacken möglich. In diesem Fall enthalten die Decklacke 2 bis 40 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Decklacks, eines oder mehrerer Pigmente. Ferner können die Decklacke in diesem Fall noch 1 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Decklacks, eines oder mehrerer Füllstoffe enthalten.
Zur Herstellung von Beschichtungen werden die erfindungsgemäßen Decklacke auf mit erfindungsgemäßen Basislack beschichtete Substrate z. B. Metallbleche bzw. Metallbänder und Kunststoffe jeder Art appliziert.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher auch ein Verfahren zur Herstellung von Mehrschichtlackierungen, bei dem
  • A. eine Komponente (I) enthaltend Bindemittel, die gegebenenfalls strahlenhärtbar sind, auf der Basis von Polyurethanharzen, Polyacrylatharzen und Aminoplastharzen sowie deren Mischungen und vorzugsweise sofern das Bindemittel nicht strahlenhärtbar ist, eine strahlenhärtbare Komponente, vorzugsweise ein strahlenhärtbares Oligomer, ggfs. mit einer Komponente (II) enthaltend freies Polyisocyanat, gemischt, auf ein Substrat aufgetragen, bei Temperaturen von unter 100°C, vorzugsweise 60-80°C getrocknet, ggfs. einer Strahlenhärtung unterworfen und
  • B. auf diese Lackschicht ein Decklack aufgetragen und einer Strahlenhärtung unterworfen wird.
Die Härtung der Lackfilme erfolgt mittels Strahlung, bevorzugt mittels UV-Strahlung. Die Anlagen und Bedingungen für diese Härtungsmethoden sind aus der Literatur bekannt (vgl. z. B. R. Holmes, U.V. and E.B. Curing Formulations for Printing Inks, Coatings and Paints, SITA Technology, Academic Press, London, United Kindom 1984) und bedürfen keiner weiteren Beschreibung.
Sofern vor der Applikation der Decklackschicht eine Strahlenhärtung der Basislackschicht unterblieben ist, kann dies nunmehr in einem Schritt gemeinsam mit der Härtung der Decklackschicht erfolgen.
Die erfindungsgemäßen mehrschichtigen Überzüge werden bevorzugt als Beschichtung im Bereich der Automobillackierung (Automobilserien- und Automobilreparaturlackierung) eingesetzt. Selbstverständlich können die Beschichtungsmittel neben der Applikation auf den unterschiedlichsten Metallen auch auf andere Substrate, wie beispielsweise Holz, Papier, Kunststoffe, mineralische Untergründe o. ä. appliziert werden. Sie sind ferner auch im Bereich der Beschichtung von Verpackungsbehältern sowie im Bereich der Beschichtung von Folien für die Möbelindustrie, Fahrzeugteile u.ä. einsetzbar.
Insbesondere eignen sich die erfindungsgemäßen Mehrschichtlackierungen zum Einsatz im Bereich der Kraftfahrzeug- Serien- und/oder Kraftfahrzeug-Reparaturlackierung von Automobilkarossen und deren Teilen sowie Lkw-Aufbauten u.ä.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei bedeuten alle Teile Gewichtsteile, sofern nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben wird.
Rotvariationen für UV-Klarlackapplikationen
  • a) Imperialrot - Standard
  • b) Imperialrot - Standard + 7,5% Isocyanat
  • a)+b) 10 Min bei 80°C vorgetrocknet
  • c) wie a), jedoch Auflackbindemittel 1 : 1 gegen strahlenhärtbare PUA 1315 (UV-Dispersion) ausgetauscht, UV-Initiator (Isgacure 184 + Lucirin LR 8893) + 7,5% Isocyanat (Basonat Ki 100)
  • d) wie c), jedoch ohne Isocyanat
  • c)+d) 10 Min. bei 80°C vorgetrocknet + UV-Härtung
UV-Klarlack wird in allen Beispielen eingesetzt:
→ Applikation von 8861 Variante 26085/184
→ UV-Härtung
Ergebnis
  • a) vor Klarlack-Applikation: weich, nicht kratzfest
    nach Klarlack-Applikation: visuell in Ordnung, jedoch sehr weich, Gitterschnitt in Ordnung
    nach konstantem Klimawechseltest (40°C, 100% Luftfeuchtigkeit): Mattcracking, Gitterschnitt nicht in Ordnung
  • b) vor Klarlack-Applikation: nach 2 Tagen erst kratzfest
    nach Klarlack-Applikation: leichte Struktur, gut ausgehärtet, Gitterschnitt in Ordnung
    nach Klimawechseltest: Struktur, Erweichung, Gitterschnitt nicht Ordnung
  • c) vor Klarlack-Applikation: kratzfest
    nach Klarlack-Applikation: visuell in Ordnung, Gitterschnitt in Ordnung
    nach Klimawechseltest: Gitterschnitt in Ordnung
  • d) vor Klarlack-Applikation: weich
    nach Klarlack-Applikation: visuell in Ordnung, sehr weich
    nach Klimawechseltest: völlige Unterwanderung mit H2O
Fazit
Die Ansätze mit Isocyanat weisen eine deutlich bessere Schwitzwasserbeständigkeit auf.
Rezeptur:
Pastengemisch 21,0
Butylglykol 13,0
Verlaufsmittel 1,0
Vollentsalztes Wasser 4,0
Polyurethanacrylat 57,5
Irgacure 184 3,0
Laromer 8893 2,0
Vollentsalztes Wasser 10,0
Basonat Ki 100 (Polyisocyanatvernetzer) 7,0

Claims (10)

1. Mehrschichtiger Überzug enthaltend wenigstens eine Basislackschicht und eine Decklackschicht dadurch gekennzeichnet, daß er herstellbar ist, indem
  • A. eine Komponente (I) enthaltend Bindemittel, die gegebenenfalls strahlenhärtbar sind, auf der Basis von Polyurethanharzen, Polyacrylatharzen, Polyesterharzen und/oder Aminoplastharzen sowie deren Mischungen und, vorzugsweise sofern das Bindemittel nicht strahlenhärtbar, ist eine strahlenhärtbaren Komponente, vorzugsweise ein strahlenhärtbares Oligomer, ggfs. mit einer Komponente (II) enthalten freies Polyisocyanat, gemischt, auf ein Substrat aufgetragen, bei Temperaturen von unter 100°C, vorzugsweise 60-80°C getrocknet, ggfs. einer Strahlenhärtung unterworfen und
  • B. auf diese Lackschicht ein Decklack aufgetragen und anschließend eine Strahlenhärtung durchgeführt wird.
2. Mehrschichtiger Überzug, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Applikation dem Basislack 3-20, vorzugsweise 5-10 Teile freies Polyisocyanat bezogen auf 100 Teile Basislack zugesetzt werden.
3. Mehrschichtiger Überzug, dadurch gekennzeichnet, daß der Decklack im ausgehärteten Zustand ein Speichermodul E' im gummielastischen Bereich von mindestens 107,6 Pa und einen Verlustfaktor tanδ bei 20°C von maximal 0,10 aufweist, wobei das Speichermodul E' und der Verlustfaktor mit der Dynamisch-Mechanischen-Thermo-Analyse an freien Filmen mit einer Schichtdicke von 40 ± 10 µm gemessen worden sind.
4. Mehrschichtiger Überzug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Decklack im ausgehärteten Zustand ein Speichermodul E' im gummielastischen Bereich von mindestens 108,0 Pa, bevorzugt von mindestens 108,3 Pa, und/oder einen Verlustfaktor tanδ bei 20°C von maximal 0,06 aufweist.
5. Mehrschichtiger Überzug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Basis- und Decklack mittels UV- oder Elektronen-Strahlung härtbar ist.
6. Mehrschichtiger Überzug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Decklack bei 23°C eine Viskosität von weniger als 100 s, bevorzugt weniger als 80 s, Auslaufzeit im DIN 4 aufweist.
7. Mehrschichtiger Überzug nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Decklack als Bindemittel ein oder mehrere Polyester(meth)acrylate und/oder Polyurethan(meth)- und/oder Polyether(meth)acrylate enthält und/oder daß das eingesetzte Bindemittel im wesentlichen silikonfrei ist.
8. Mehrschichtiger Überzug nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Decklack als Reaktivverdünner ein oder mehrere Mono- und/oder Diacrylate enthält.
9. Verfahren zur Herstellung von Mehrschichtlackierungen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Beschichtungsmittel nach einem der Ansprüche 2 bis 8 eingesetzt wird.
10. Verwendung des mehrschichtigen Überzugs nach einem der Ansprüche 1 bis 9 zur Herstellung von Mehrschichtlackierungen auf Kraftfahrzeugsektor.
DE19736083A 1997-08-20 1997-08-20 Mehrschichtlackierungen und Verfahren zu deren Herstellung Ceased DE19736083A1 (de)

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