DE19822890A1 - Neue wäßrige 2 K-PUR-Beschichtungssysteme - Google Patents
Neue wäßrige 2 K-PUR-BeschichtungssystemeInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft neue wäßrige Zweikomponenten-Beschichtungsmittel auf Basis von hydroxy- und/oder aminofunktionellen wasserverdünnbaren Harzen und neuen wasserdispergierbaren isocyanatfunktionellen Härtern, ein Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung in Lacken, Beschichtungen und Dichtmassen.
Description
Die Erfindung betrifft neue wäßrige Zweikomponenten-Beschichtungsmittel auf Basis
von hydroxy- und/oder aminofunktionellen wasserverdünnbaren Harzen und neuen
wasserdispergierbaren isocyanatfunktionellen Härtern, ein Verfahren zu deren
Herstellung und deren Verwendung in Lacken, Beschichtungen und Dichtmassen.
Zweikomponenten-Polyurethanlacke haben aufgrund ihrer hervorragenden Eigen
schaften eine große Bedeutung auf dem Beschichtungssektor erlangt. Von Nachteil
ist, daß bei ihrer Verarbeitung in den meisten Fällen größere Mengen organischer
Lösemittel erforderlich sind. In nahezu allen Anwendungsbereichen werden jedoch
verstärkt festkörperreiche oder vor allem auch wasserverdünnbare Beschichtungs
mittel gefordert, um die Lösemittelemissionen so weit wie möglich zu reduzieren bzw.
zu vermeiden.
Die Verwendung von Wasser als Lösungsmittel für Zweikomponenten-Polyurethan
lacke schien bis vor einigen Jahren nicht ohne weiteres möglich, weil Isocyanat
gruppen nicht nur mit den Hydroxylgruppen des Harzes zu Urethanen sondern auch
mit Wasser unter Harnstoff- und Kohlendioxidbildung abreagieren können. Hierdurch
werden in der Regel die Verarbeitungszeit, die Applikationssicherheit, die Erzielung
ausreichender blasenfreier Schichtstärken erschwert und die Beständigkeitseigen
schaften der Lacke und Beschichtungen auf nicht mehr praxisgerechte Werte ver
schlechtert.
Erst in den letzten Jahren wurden jedoch verstärkt Anstrengungen unternommen, um
diese Probleme zu reduzieren. So wird z. B. in der EP-A 358 979 beschrieben, daß
ausgewählte Polyhydroxypolyacrylat-Sekundärdispersionen mit Polyisocyanaten, die
freie Isocyanatgruppen aufweisen, zu wäßrigen Zweikomponentensystemen kombi
niert werden können.
Dieses Prinzip konnte auch auf andere hydroxyfunktionelle Harzdispersionen über
tragen werden, wodurch die Eigenschatten der Lacke nun variiert werden können.
Zum Beispiel beschreibt die EP-A 557 844 Zweikomponenten-Polyurethan
beschichtungen auf Basis von hydroxyfunktionellen Primärdispersionen, die EP-A
543 228 solche auf Basis von Polyester-Polyacrylat-Hybriddispersionen, die EP-A
741 176 solche auf Basis fremdemulgierter Alkydharze, die EP-A 496 205 solche auf
Basis von urethanmodifizierten Polyesterdispersionen oder die EP-A 542 105 solche
auf Basis von Mischungen verschiedener Harztypen.
Als Polyisocyanatkomponente können in den wäßrigen Zweikomponenten-Poly
urethansystemen sowohl hydrophobe als auch hydrophile, selbstemulgierende
Polyisocyanate verwendet werden. Besonders geeignete Vernetzer sind durch Um
setzung mit Polyetheralkoholen hydrophil modifierte Polyisocyanate, wie sie z. B. in
EP-A 206 059, in EP-A 540 985 oder US-P 5 200 489 beispielhaft beschrieben sind.
Solche Polyetherurethane enthaltende Polyisocyanatgemische lassen sich sehr leicht,
z. B. durch einfaches Einrühren von Hand, in die wäßrige Harzdispersion einemulgie
ren, was besonders für die Anwendungsbereiche Autoreparatur- und Großfahrzeug
lackierung von wesentlicher Bedeutung ist. Durch die vereinfachte Einarbeitung des
Härters wird eine homogenere Durchmischung der Komponenten erreicht und damit
die Applikationssicherheit und das optische Eigenschaftsniveau, insbesondere der
Glanz der Beschichtungen, deutlich erhöht.
Gleichzeitig werden jedoch bei Verwendung dieser polyethermodifizierten Polyiso
cyanate aufgrund der zusätzlichen in das System eingebrachten hydrophilen Gruppen
und der durch die Hydrophilierungsreaktion herabgesetzten NCO-Funktionalität des
Vernetzers andere wesentliche Lackeigenschaften, insbesondere die Lösemittel- und
Wasserfestigkeit verschlechtert. Darüber hinaus ist die Verträglichkeit gewisser Dis
persionen, z. B. Primärdispersionen (Emulsionscopolymerisate), auch mit den bekann
ten hydrophilierten Polyisocyanaten oft noch nicht ausreichend, so daß häufig trübe
Klarlackfilme erhalten werden. Außerdem sind die Probleme einer begrenzten
Topfzeit und des Auftretens von Reaktionsbläschen bei hohen Schichtstärken bisher
nicht befriedigend gelöst.
Die Aufgabe der Erfindung bestand nun darin, neue wäßrige Zweikomponenten-
Polyurethanbeschichtungen mit verbesserter Lösemittel- und Wasserfestigkeit bei
hohem Glanz, reduziertem Glanzschieier, verlängerter Topfzeit, hoher Applikations
sicherheit und ausreichender blasenfreier Schichtstärke zur Verfügung zu stellen.
Diese neuen Beschichtungssysteme sollten insbesondere für die Anwendung in den
Bereichen Autoreparatur- und Großfahrzeuglackierung sowohl als Grundierungs
füller, als Füller, als Decklack und als Klarlack geeignet sein.
Diese Aufgabe konnte überraschenderweise mit der Bereitstellung der erfindungs
gemäßen Beschichtungsmittel auf Basis von hydroxy- und/oder aminofunktionellen
wasserverdünnbaren Harzen und neuen wasserdispergierbaren isocyanatfunktionellen
Härtern bzw. des Verfahrens zur Herstellung dieser Beschichtungsmittel gelöst
werden.
Die Erfindung basiert auf der überraschenden Beobachtung, daß sich durch Um
setzung monomerenarmer Polyisocyanate mit monofunktionellen Polyethylenoxid
polyetheralkoholen unter Allophanatisierungsbedingungen neue wasserdispergierbare
Polyisocyanatgemische hoher Isocyanatfunktionalität herstellen lassen, die sich bereits
bei deutlich niedrigeren Polyethergehalten erheblich leichter und feinteiliger in
wäßrige Systeme einrühren lassen als unter Verwendung baugleicher Polyether
alkohole hergestellte wasserdispergierbare Polyisocyanate des Standes der Technik,
bei denen die Polyetherketten über Urethanbindungen mit dem Polyisocyanat
verknüpft sind. Aufgrund ihrer hervorragenden Wasseremulgierbarkeit bei niedrigeren
Polyethergehalten, in Verbindung mit der hohen Isocyanatfunktionalität fuhrt die
Verwendung dieser neuen Polyisocyanatgemische als Härterkomponente in wäßrigen
Polyurethanlacken zu Beschichtungen mit hervorragenden optischen Eigenschaften,
insbesondere hohem Oberflächenglanz, Verlauf und hoher Transparenz und gleich
zeitig deutlich verbesserter Lösemittel- und Wasserfestigkeit.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind Beschichtungsmittel aus
- A) 30 bis 90 Gew.-% einer wäßrigen, hydroxy- und/oder aminofunktionellen Harzdispersion,
- B) 10 bis 70 Gew.-% einer wasserdispergierbaren Härterkomponente und
- C) 0 bis 60 Gew.-% weiteren, in der Lacktechnologie bekannten Hilfs- und Zusatzmittel,
dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Komponente B) um ein wasserdisper
gierbares Polyisocyanatgemisch auf Basis aliphatischer, cycloaliphatischer, aralipha
tischer und/oder aromatischer Diisocyanate handelt, das
- a) eine mittlere Isocyanatfunktionalität von mindestens 2,0,
- b) einen Gehalt an Isocyanatgruppen (berechnet als NCO; Molekulargewicht = 42) von 5,0 bis 24,0 Gew.-% und
- c) einen Gehalt an innerhalb von Polyetherketten gebundenen Ethylenoxidein heiten (berechnet als C2H2O; Molekulargewicht = 44) von 2 bis 50 Gew.-% aufweist, wobei die Polyetherketten im statistischen Mittel 5 bis 35 Ethylen oxideinheiten enthalten und zu mindestens 60 mol-% über Allophanatgruppen mit jeweils zwei, jeweils aus mindestens zwei Diisocyanaten aufgebauten Polyisocyanatmolekülen verknüpft sind.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstellung dieser Beschich
tungsmittel und deren Verwendung in Lacken, Beschichtungen, Grundierungen und
Dichtmassen, insbesondere in den Bereichen Autoreparatur- und Großfahrzeug
lackierung.
Als Komponente A) können in den erfindungsgemäßen Beschichtungsmitteln
sämtliche in der wäßrigen Zweikomponenten-Polyurethanbeschichtungstechnologie
üblichen Harzdispersionen eingesetzt werden. Derartige Harzdispersionen und die
Verfahren zur ihrer Herstellung sind bekannt. Es handelt sich beispielsweise um die
üblichen wäßrigen oder in Wasser dispergierbaren Polyesterharze, Polyacrylatharze,
Polyurethanharze, Polyharnstoffharze, Polycarbonatharze oder Polyetherharze, wie sie
beispielsweise in den EP-A 358 979, EP-A 469 389, EP-A 496 205, EP-A 557 844,
EP-A 583 728, WO 94/03511, WO 94/20559, WO 94/28043 und WO 95/02005
beschrieben sind. Auch der Einsatz von beliebigen Hybriddispersionen oder beliebigen
Mischungen verschiedener Dispersionen ist möglich.
Von besonderem Interesse bezüglich des Anforderungsniveaus in den Bereichen
Autoreparatur- und Großfahrzeuglackierung sind Harzdispersionen auf Polymeri
satbasis. Bevorzugt kommen daher in den erfindungsgemäßen Beschichtungsmitteln
als Komponente A) Harzdispersionen auf Polyacrylatbasis zum Einsatz. Dabei kann es
sich einerseits um sogenannte Sekundärdispersionen handeln, bei denen die Harzher
stellung zunächst in einem organischen Medium, in der Regel einem Lösemittel,
erfolgt und das Harz nach Neutralisation in einem zweiten Schritt in Wasser
dispergiert wird. Das zur Herstellung verwendete Lösemittel kann im Anschluß an die
Dispergierung entweder destillativ entfernt werden oder aber als Colösemittel in der
Dispersion verbleiben. Andererseits können als Harzdispersionen auch sogenannte
Primärdispersionen dienen. Darunter versteht man in der Regel Emulsionsco
polymerisate, die unter Zuhilfenahme von Emulgatoren direkt in Wasser hergestellt
werden.
Die in den erfindungsgemäßen Beschichtungsmitteln eingesetzten Harzdispersionen
A) können sowohl durch Verwendung (Zusatz) von externen Emulgatoren als auch
mit Hilfe von internen Emulgatorfunktionen hergestellt werden. Unter internen Emul
gatoren versteht man dabei chemisch in die Harze eingebaute ionische Gruppierungen,
wie z. B. Carboxylat- oder Sulfonatgruppen, wobei die entsprechenden Gegenionen
z. B. Alkali-, Erdalkali- oder Ammoniumionen bzw. quartäre Stickstoffatome sind.
In der Regel sind die in den erfindungsgemäßen Beschichtungsmitteln eingesetzten
Harzdispersionen A) hydroxy- oder aminofunktionell. In Ausnahmefällen ist es
darüberhinaus auch möglich, nichtfunktionelle Dispersionen als Bindemittelkom
ponente A) einzusetzen.
Bevorzugt kommen hydroxyfunktionelle Harzdispersionen zum Einsatz, die bezogen
auf Festharz einen Gehalt an Hydroxylgruppen von 0,5 bis 7,0 Gew.-%, vorzugsweise
von 0,5 bis 6,0 Gew.-%, besonders bevorzugt von 1,0 bis 5,0 Gew.-%, und
Säurezahlen von weniger als 50 mg KOH/g, vorzugsweise weniger als 40 mg KOH/g,
besonders bevorzugt weniger als 30 mg KOH/g, aufweisen.
Bei der Härterkomponente B) handelt es sich um monomerenarme wasserdisper
gierbare Polyisocyanatgemische einer mittleren Isocyanatfunktionalität von min
destens 2,0, mit einem Gehalt an aliphatisch, cycloaliphatisch, araliphatisch und/oder
aromatisch gebundenen Isocyanatgruppen (berechnet als NCO; Molekulargewicht =
42) von 5,0 bis 25,0 Gew.-% und einem Gehalt an innerhalb von Polyetherketten
gebundenen Ethylenoxideinheiten (berechnet als C2H2O; Molekulargewicht = 44) von
2 bis 50 Gew.-%, wobei die Polyetherketten im statistischen Mittel 5 bis 35
Ethylenoxideinheiten enthalten und zu mindestens 60 mol-% über Allophanatgruppen
mit jeweils zwei, jeweils aus mindestens zwei Diisocyanaten aufgebauten Polyisocya
natmolekülen verknüpft sind.
Ausgangspolyisocyanate zur Herstellung der Härterkomponente B) sind beliebige,
durch Modifizierung einfacher aliphatischer, cycloaliphatischer, araliphatischer
und/oder aromatischer Diisocyanate hergestellte, aus mindestens zwei Diisocyanaten
aufgebaute Polyisocyanate, insbesondere die als Lackpolyisocyanate bekannten
Polyisocyanate mit Uretdion-, Isocyanurat-, Allophanat-, Biuret-, Iminooxadia
zindion- und/oder Oxadiazintrionstruktur, wie sie beispielsweise in J. Prakt. Chem.
336 (1994) 185-200, den DE-A 16 70 666, 19 54 093, 24 14 413, 24 52 532,
26 41 380, 37 00 209, 39 00 053 und 39 28 503 oder den EP-A'en 336 205, 339 396
und 798 299 beispielhaft beschrieben sind.
Geeignete Diisocyanate zur Herstellung solcher Polyisocyanate sind bevorzugt solche
des Molekulargewichtsbereichs 140 bis 400 mit aliphatisch, cycloaliphatisch, arali
phatisch und/oder aromatisch gebundenen Isocyanatgruppen, wie z. B. 1,4-Diiso
cyanatobutan, 1,6-Diisocyanatohexan (HDI), 1,5-Diisocyanato-2,2-dimethylpentan,
2,2,4- bzw. 2,4,4-Trimethyl-1,6-diisocyanatohexan, 1,10-Diisocyanatodecan, 1,3- und
1,4-Diisocyanatocyclohexan, 1-Isocyanato-3,3,5 -trimethyl-5-isocyanatomethyl
cyclohexan (Isophorondiisocyanat, IPDI), 4,4'-Diisocyanatodicyclohexylmethan,
1-Isocyanato-1-methyl-4(3)isocyanatomethylcyclohexan, 1,3- und 1,4-Bis-(2-iso
cyanato-prop-2-yl)-benzol, 2,4- und 2,6-Diisocyanatotoluol (TDI), 2,4'- und 4,4'-
Diisocyanatodiphenylmethan, 1,5-Diisocyanatonaphthalin oder beliebige Gemische
solcher Diisocyanate.
Bevorzugte Ausgangspolyisocyanate zur Herstellung der Härterkomponente B) sind
Polyisocyanate oder Polyisocyanatgemische der genannten Art mit ausschließlich
aliphatisch und/oder cycloaliphatisch gebundenen Isocyanatgruppen. Ganz besonders
bevorzugt sind Polyisocyanate bzw. Polyisocyanatgemische mit Isocyanuratstruktur
auf Basis von HDI, IPDI und/oder 4,4'-Diisocyanatodicyclohexylmethan.
Weitere Ausgangsverbindungen zur Herstellung der Härterkomponente B) sind ein
wertige, im statistischen Mittel 5 bis 35, vorzugsweise 7 bis 30 Ethylenoxideinheiten
pro Molekül aufweisende Polyalkylenoxidpolyetheralkohole, wie sie in an sich
bekannter Weise durch Alkoxylierung geeigneter Startermoleküle zugänglich sind
(siehe z. B. Ullmanns Encyclopädie der technischen Chemie, 4. Auflage, Band 19,
Verlag Chemie, Weinheim S. 31-38).
Als geeignete Startermoleküle für die zur Herstellung der Härterkomponenten B)
eingesetzten Polyetheralkohole seien hier beispielhaft genannt: gesättigte Mono
alkohole wie Methanol, Ethanol, n-Propanol, Isopropanol, n-Butanol, Isobutanol, sec-
Butanol, die isomeren Pentanole, Hexanole, Octanole und Nonanole, n-Decanol, n-
Dodecanol, n-Tetradecanol, n-Hexadecanol, n-Octadecanol, Cyclohexanol, die
isomeren Methylcyclohexanole oder Hydroxymethylcyclohexan, 3-Ethyl-3-hydroxy
methyloxetan, oder Tetrahydrofurfurylalkohol; ungesättigte Alkohole wie Allyl
alkohol, 1,1-Dimethylallylalkohol oder Oleinalkohol, aromatische Alkohole wie
Phenol, die isomeren Kresole oder Methoxyphenole, araliphatische Alkohole wie
Benzylalkohol, Anisalkohol oder Zimtalkohol; sekundäre Monoamine wie Di
methylamin, Diethylamin, Dipropylamin, Diisopropylamin, Dibutylamin, Diiso
butylamin, Bis-(2-ethylhexyl)-amin, N-Methyl- und N-Ethylcyclohexylamin oder
Dicyclohexylamin sowie heterocylische sekundäre Amine wie Morpholin, Pyrrolidin,
Piperidin oder 1H-Pyrazol.
Bevorzugte Startermoleküle sind gesättigte Monoalkohole mit bis zu 4 Koh
lenstoffatomen. Besonders bevorzugt wird Methanol als Startermolekül verwendet.
Für die Alkoxylierungsreaktion geeignete Alkylenoxide sind insbesondere Ethylenoxid
und Propylenoxid, die in beliebiger Reihenfolge oder auch im Gemisch bei der
Alkoxylierungsreaktion eingesetzt werden können.
Bei den zur Herstellung der Härterkomponente B) eingesetzten Polyalkylenoxidpoly
etheralkoholen handelt es sich entweder um reine Polyethylenoxidpolyether oder
gemischte Polyalkylenoxidpolyether, deren Alkylenoxideinheiten zu mindestens
70 mol-%, vorzugsweise zu mindestens 80 mol-% aus Ethylenoxideinheiten bestehen.
Bevorzugte Polyalkylenoxidpolyetheralkohole zur Herstellung der Härterkomponente
B) sind reine Polyethylenglycolmonomethyletheralkohole, die im statistischen Mittel 7
bis 30, ganz besonders bevorzugt 7 bis 25 Ethylenoxideinheiten aufweisen.
Zur Herstellung der Härterkomponente B) werden die Ausgangspolyisocyanate und
die Polyalkylenoxidpolyetheralkohole bei Temperaturen von 40 bis 180°C, vorzugs
weise 50 bis 150°C, unter Einhaltung eines NCO-/OH-Äquivalent-Verhältnisses von
6 : 1 bis 400 : 1, vorzugsweise von 8 : 1 bis 140 : 1, so miteinander umgesetzt, daß min
destens 60 mol-%, vorzugsweise mindestens 80 mol-%, besonders bevorzugt
mindestens 90 mol-% der durch NCO/OH-Reaktion primär gebildeten Urethan
gruppen zu Allophanatgruppen weiterreagieren.
Zur Beschleunigung der Allophanatisierungsreaktion können gegebenenfalls geeignete
Katalysatoren mitverwendet werden. Hierbei handelt es sich um die üblichen
bekannten Allophanatisierungskatalysatoren, beispielsweise um Metallcarboxylate,
Metallchelate oder tertiäre Amine der in der GB-A 994 890 beschriebenen Art, um
Alkylierungsmittel der in der US-A 3 769 318 beschriebenen Art oder um starke
Säuren, wie sie in der EP-A 000 194 beispielhaft beschrieben sind.
Geeignete Allophanatisierungskatalysatoren sind insbesondere Zinkverbindungen, wie
Zinkstearat, Zink-n-octanoat, Zinkethylhexanoat, Zinknaphthenat oder Zinkacetyl
acetonat, Zinnverbindungen, wie Zinn-(II)-n-octanoat, Zinn-(II)-ethylhexanoat, Zinn-
(II)-laurat, Dibutylzinnoxid, Dibutylzinndichlorid, Dibutylzinndiacetat, Dibutylzinn
dilaurat, Dibutylzinndimaleat oder Dioctylzinndiacetat, Aluminiumtri(ethylacetoace
tat), Eisen-(III)-chlorid, Kaliumoctoat, Mangan-, Cobalt- oder Nickelverbindungen
sowie starke Säuren, wie Trifluoressigsäure, Schwefelsäure, Chlorwasserstoff, Brom
wasserstoff Phosphorsäure, Perchlorsäure oder beliebige Gemische dieser Katalysa
toren.
Ferner können als Allophanatisierungskatalysatoren auch solche Verbindungen, die
neben der Allophanatisierungsreaktion auch die Trimerisierung von Isocyanatgruppen
unter Bildung von Isocyanuratstrukturen katalysieren, eingesetzt werden. Solche Ka
talysatoren sind beispielsweise in der EP-A 649 866 Seite 4, Zeile 7 bis Seite 5, Zeile
15 beschrieben.
Die Allophanatisierungskatalysatoren kommen bei der Herstellung der Härterkom
ponente B), falls überhaupt, in einer Menge von 0,001 bis 5 Gew.-%, vorzugsweise
0,005 bis 1 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Reaktionspartner zum
Einsatz. Die Zugabe zum Reaktionsgemisch kann dabei nach beliebigen Methoden
erfolgen. So ist es beispielsweise möglich, den gegebenenfalls mitzuverwendenden
Katalysator entweder der Polyisocyanatkomponente und/oder der Polyetherkom
ponente vor Beginn der eigentlichen Umsetzung zuzumischen. Ebenso ist es möglich,
den Katalysator dem Reaktionsgemisch zu einem beliebigen Zeitpunkt während der
Urethanisierungsreaktion oder im Sinne einer zweistufigen Reaktionsführung auch im
Anschluß an die Urethanisierung, d. h. wenn der einem vollständigen Umsatz von
Isocyanat- und Hydroxylgruppen theoretisch entsprechende NCO-Gehalt erreicht ist,
zuzusetzen.
Der Verlauf der Umsetzung kann durch z. B. titrimetrische Bestimmung des NCO-
Gehaltes verfolgt werden. Nach Erreichen des angestrebten NCO-Gehaltes, vorzugs
weise wenn das molare Verhältnis von Allophanatgruppen zu Urethangruppen im
Reaktionsgemisch mindestens 4 : 1, besonders bevorzugt mindestens 9 : 1, beträgt,
wird die Reaktion abgebrochen. Dies kann insbesondere bei rein thermischer
Reaktionsfuhrung beispielsweise durch Abkühlen des Reaktionsgemisches auf
Raumtemperatur erfolgen. Bei der bevorzugten Mitverwendung eines Allophanati
sierungskatalysators der genannten Art wird die Umsetzung im allgemeinen aber
durch Zugabe geeigneter Katalysatorgifte, beispielsweise Säurechloride wie Benzoyl
chlorid oder Isophthaloyldichlorid, abgestoppt.
Im übrigen werden Art und Mengenverhältnisse der Ausgangskomponenten zur Her
stellung der Härterkomponente B) im Rahmen der gemachten Angaben so gewählt,
daß die resultierenden Polyisocyanatgemische den oben unter a) bis c) gemachten
Angaben entsprechen, wobei a) die mittlere NCO-Funktionalität vorzugsweise 2,3 bis
9,9, besonders bevorzugt 2,8 bis 5,8, b) der NCO-Gehalt vorzugsweise 6,0 bis 22,5
Gew.-%, besonders bevorzugt 8,5 bis 21,5 Gew.-% und c) der Gehalt an innerhalb
von Polyetherketten gebundenen Ethylenoxideinheiten vorzugsweise 5 bis 40
Gew.-%, besonders bevorzugt 7 bis 25 Gew.-% beträgt.
Die Angaben bezüglich der NCO-Funktionalität der Härterkomponenten B) beziehen
sich auf den Wert, der sich rechnerisch aus Art und Funktionalität der Aus
gangskomponenten der Härterkomponente B) nach der Formel
bestimmen läßt, in welcher x den Anteil der zu Allophanatgruppen umgesetzten
Urethangruppen bedeutet.
Die Funktionalität fNCO der Ausgangspolyisocyanate läßt sich aus dem NCO-Gehalt
und dem beispielsweise durch Gelpermeationschromatographie (GPC) oder Dampf
druckosmose bestimmten Molekulargewicht errechnen.
Die Herstellung der Härterkomponenten B) kann gegebenenfalls in einem geeigneten,
gegenüber Isocyanatgruppen inerten Lösemittel durchgeführt werden. Geeignete
Lösemittel sind die an sich bekannten üblichen Lacklösemittel, wie z. B. Ethylacetat,
Butylacetat, Ethylenglykolmonomethyl- oder -ethyletheracetat, 1-Methoxypropyl-2-
acetat, Aceton, 2-Butanon, Methylisobutylketon, 4-Methyl-2-pentanon, Cyclo
hexanon, Toluol, Xylol, Chlorbenzol, Testbenzin, höher substituierte Aromaten, wie
sie beispielsweise unter den Bezeichnungen Solventnaphtha®, Solvesso®, Shellsol®,
Isopar®, Nappar® und Diasol® im Handel sind, Kohlensäureester, wie Dimethyl
carbonat, Diethylcarbonat, 1,2-Ethylencarbonat und 1,2-Propylencarbonat, Lactone,
wie β-Propiolacton, γ-Butyrolacton, ε-Caprolacton und ε-Methylcaprolacton, aber
auch Lösemittel wie Propylenglykoldiacetat, Diethylenglykoldimethylether, Di
propylenglykoldimethylether, Diethylenglykolethyl- und -butyletheracetat, N-
Methylpyrrolidon und N-Methylcaprolactam, oder beliebige Gemische solcher Löse
mittel.
Die Härterkomponenten B) stellen klare, praktisch farblose Polyisocyanatgemische
der bereits oben genannten Zusammensetzung dar, die sich leicht, ohne Einsatz hoher
Scherkräfte durch bloßes Einrühren in Wasser dispergieren lassen, wobei zum
Erhalten sedimentationsstabiler wäßriger Dispersionen bei einer vorgegebenen
Zusammensetzung und Molekulargewichtsverteilung der Polyethersegmente bereits
ein erheblich niedrigerer Gesamtgehalt an Ethylenoxideinheiten ausreicht, als im Falle
von wasserdispergierbaren Polyisocyanatgemischen des Standes der Technik, die
durch Urethanisierung mit Polyetheralkoholen der gleichen Zusammensetzung und
Molekulargewichtsverteilung hergestellt wurden. Gegenüber den bisher bekannten,
Polyetherurethane enthaltenden Polyisocyanatgemischen zeichnen sich die erfindungs
gemäß eingesetzten Härterkomponenten B) bei gleicher oder sogar besserer Wasser
dispergierbarkeit und vergleichbaren oder sogar höheren Isocyanatgehalten insbe
sondere durch höhere Isocyanatfunktionalitäten aus.
Gegebenenfalls können den Polyisocyanatgemischen B) vor der Emulgierung noch
weitere nichthydrophilierte Polyisocyanate, insbesondere Lackpolyisocyanate der
obengenannten Art, zugesetzt werden, wobei die Mengenverhältnisse bevorzugt so
gewählt werden, daß die resultierenden Polyisocyanatgemische den vorstehend unter
a) bis c) genannten Bedingungen entsprechen, weil diese im allgemeinen auch aus
Gemischen aus
- (1) hydrophil modifizierten Polyisocyanaten und
- (2) unmodifizierten Polyisocyanaten der beispielhaft genannten Art bestehen.
In solchen Mischungen übernehmen die hydrophilierten Polyisocyanate die Funktion
eines Emulgators für den nachträglich zugemischten Anteil an nichthydrophilen
Polyisocyanaten.
Die in den erfindungsgemäßen Beschichtungsmitteln eingesetzte, gegebenenfalls in
einem inerten Lösemittel gelöst vorliegende Härterkomponente B) weist bei 23°C im
allgemeinen eine Viskosität von 50-10000, vorzugsweise 50-2000 mPa.s (D = 40)
auf. Die Menge an Lösemittel in der Härterkomponente wird dabei maximal so be
messen, daß in den letztendlich erhaltenen erfindungsgemäßen wäßrigen Beschich
tungsmitteln bezogen auf den Festkörpergehalt maximal 20 Gew.-%, bevorzugt
maximal 10 Gew.-%, an organischen Lösemitteln vorliegt, wobei auch das
gegebenenfalls in den Harzdispersionen A) bereits enthaltene Lösemittel mit in die
Berechnung eingeht. Geeignete Lösemittel sind beispielsweise die üblichen Lack
lösemittel, wie sie bereits oben bei der Herstellung der Härterkomponente B)
beispielhaft beschrieben sind.
Zur Herstellung der wäßrigen Beschichtungsmittel wird die Härterkomponente B) in
der wäßrigen Harzkomponente A) emulgiert. Dabei werden Harzdispersion A) und
Härterkomponente B) in solchen Mengen mit einander kombiniert, daß auf jede
Hydroxyl- oder Aminogruppe der Komponente A) von 0,5 bis 2, bevorzugt von 0,6
bis 1,8 und besonders bevorzugt von 0,7 bis 1,5 Isocyanatgruppen der Komponente
B) entfallen. Bei Verwendung nichtfunktioneller, d. h. gegenüber Isocyanaten keine
reaktiven Gruppen tragender Harzdispersionen wird die Härterkomponente im
allgemeinen in Mengen von bis zu 30 Gew.-%, bevorzugt bis zu 15 Gew.-%, bezogen
auf die Gesamtmenge an Harzdispersion A) und Härterkomponente B) eingesetzt.
Vor der Zugabe der Komponente B) können der Komponente A) oder B), vorzugs
weise jedoch A), die üblichen Hilfs- und Zusatzmittel der Lacktechnologie einverleibt
werden. Hierzu gehören beispielsweise Entschäumer, Verdicker, Verlaufshilfsmittel,
Pigmente, Emulgatoren, Dispergierhilfsmittel und auch Lösemittel. Die gewünschte
Verarbeitungsviskosität wird durch Zugabe von Wasser eingestellt.
Im Vergleich zu den Polyisocyanaten des Standes der Technik ist die in den erfin
dungsgemäßen Beschichtungsmitteln eingesetzte Härterkomponente B) besonders
leicht in der wäßrigen Harzdispersion A) emulgierbar. In den meisten Fällen reichen
daher einfache Emulgiertechniken, z. B. mit einem mechanischen Rührer, oder oftmals
auch eine einfache Mischung der beiden Komponenten per Hand aus, um Be
schichtungen mit sehr guten Eigenschaften zu erzielen. Selbstverständlich können aber
auch Mischtechniken mit höherer Scherenergie, wie z. B. Strahldispergierung (Farbe &
Lack 102/3, 1996, S. 88-100) eingesetzt werden.
Die so erhaltenen erfindungsgemäßen Beschichtungsmittel eignen sich für alle Ein
satzgebiete, in denen Beschichtungen mit erhöhtem Eigenschaftsprofil Verwendung
finden, wie z. B. zur Beschichtung von mineralischen Baustoffen, Straßenbelägen,
Holz und Holzwerkstoffen, metallischen Oberflächen, Kunststoffen, Glas oder Papier,
außerdem zur Verklebung diverser Werkstoffe. Sie können insbesondere als Grundie
rungen, Füller, pigmentierte Decklacke und Klarlacke im Bereich Autoreparatur- oder
Großfahrzeuglackierung eingesetzt werden. Besonders geeignet sind die Beschich
tungsmittel für Anwendungen, in denen eine besonders hohe Applikationssicherheit,
Außenwitterungsbeständigkeit, Optik, Lösemittel-, Chemikalien- und Wasserfestigkeit
gefordert werden, wie in der Autoreparatur- und Großfährzeuglackierung.
Die erfindungsgemäßen Beschichtungsmittel können nach den unterschiedlichsten
Spritzverfahren, wie z. B. Luftdruck-, Airless- oder Elektrostatik-Spritzverfahren
unter Verwendung von Ein- oder Zweikomponenten-Spritzanlagen, aber auch durch
Streichen, Rollen, Gießen oder Rakeln appliziert werden.
Die Trocknung und Aushärtung der Beschichtungen erfolgt im allgemeinen unter
normalen Temperaturbedingungen, d. h. ohne Erhitzung der Beschichtung. Die erfin
dungsgemäßen Bindemittelkombinationen können jedoch auch zur Herstellung von
Beschichtungen eingesetzt werden, die nach Applikation bei erhöhter Temperatur,
z. B. bei 40-250°C, vorzugsweise 40-150°C und insbesondere bei 40 bis 100°C
getrocknet und ausgehärtet werden.
Aufgrund der hervorragenden Dispergierbarkeit der als Härterkomponenten B)
eingesetzten neuen Polyisocyanatgemische bereits bei niedrigen Ethylenoxidgehalten,
in Verbindung mit hohen NCO-Gehalten und -Funktionalitäten, führen die erfin
dungsgemäßen wäßrigen Zweikomponenten-Beschichtungsmittel zu transparenten,
hochglänzenden und -vernetzten Beschichtungen, die neben sehr guter Lösemittel-
und Chemikalienbeständigkeit aufgrund des vergleichsweise niedrigen Gehaltes an
hydrophilen Gruppen insbesondere eine ausgezeichnete Wasserfestigkeit aufweisen.
Im folgenden beziehen sich alle Prozentangaben auf das Gewicht. Die angegebenen
Viskositäten wurden mit Hilfe eines Kegel-Platte-Viskosimeters nach DIN 53019 bei
D = 40 und 23°C bestimmt.
In einem 6 l-Reaktionsgefäß mit Rührer, 2 Tropftrichtern und Thermometer wird Teil
I unter N2 vorgelegt und auf 80°C aufgeheizt. Dann werden Teil II und Teil III
gleichzeitig beginnend innerhalb von 15 Minuten zugetropft, wobei die
Reaktionstemperatur konstant gehalten wird. Anschließend wird 30 Minuten bei 80°C
nachgerührt. Dann werden Teil IV und V gleichzeitig beginnend innerhalb von 1,5
Stunden zugetropft, wobei die Reaktionstemperatur von 80°C konstant gehalten wird.
Anschließend wird 1 Stunde bei 80°C nachgerührt. Danach wird Teil VI innerhalb von
5 Minuten zudosiert und anschließend noch 1,5 Stunden bei 80°C nachgerührt.
Danach wird auf Raumtemperatur abgekühlt und mit Ammoniak auf einen pH-Wert
von 7,5 bis 8,0 eingestellt. Die Zusammensetzungen und Kenndaten der Produkte A1
und A2 sind in der nachfolgenden Tabelle 1 aufgeführt. Die Mengenangaben erfolgen
in g.
860 g (4,75 val) eines Isocyanuratgruppen-haltigen Polyisocyanates auf Basis von
HDI mit einem NCO-Gehalt von 23,2%, einer mittleren NCO-Funktionalität von 3,2
(nach GPC), einem Gehalt an monomerem HDI von 0,2% und einer Viskosität von
1200 mPa.s (23°C) werden bei 100°C unter trockenem Stickstoff und Rühren
vorgelegt, innerhalb von 30 min mit 140 g (0,28 val) eines auf Methanol gestarteten,
monofunktionellen Polyethylenoxidpolyethers eines mittleren Molekulargewichtes von
500, entsprechend einem NCO/OH-ÄquivalentverhäItnis von 18,5 : 1, versetzt und
anschließend bei dieser Temperatur weitergerührt, bis der NCO-Gehalt der Mischung
nach etwa 2 h auf den einer vollständigen Urethanisierung entsprechenden Wert von
18,8% gefallen ist. Durch Zugabe von 0,01 g Zink-(II)-2-ethyl-1-hexanoat wird die
Allophanatisierungsreaktion gestartet. Dabei steigt die Temperatur des Reaktionsge
misches aufgrund der freiwerdenden Reaktionswärme bis auf 109°C an. Nach Ab
klingen der Exothermie, etwa 20 min nach Katalysatorzugabe, wird die Reaktion
durch Zugabe von 0,01 g Benzoylchlorid abgebrochen und das Reaktionsgemisch auf
Raumtemperatur abgekühlt. Es liegt ein farbloses klares Polyisocyanatgemisch mit
folgenden Kenndaten vor:
Festgehalt: 100%
NCO-Gehalt: 17,6%
NCO-Funktionalität: 3,5
Viskosität (23°C): 1400 mPa.s
Ethylenoxidgehalt: 13,1%
Allophanatisierungsgrad: 100%
Festgehalt: 100%
NCO-Gehalt: 17,6%
NCO-Funktionalität: 3,5
Viskosität (23°C): 1400 mPa.s
Ethylenoxidgehalt: 13,1%
Allophanatisierungsgrad: 100%
880 g (4,86 val) des in Beispiel 1 beschriebenen Isocyanuratgruppen-haltigen Polyiso
cyanates auf Basis von HDI werden bei 100°C unter trockenem Stickstoff und Rühren
vorgelegt, innerhalb von 30 min mit 120 g (0,24 val) eines auf Methanol gestarteten,
monofunktionellen Polyethylenoxidpolyethers eines mittleren Molekulargewichtes von
500, entsprechend einem NCO/OH-Äquivalentverhältnis von 20,3 : 1, versetzt und
anschließend bei dieser Temperatur weitergerührt, bis der NCO-Gehalt der Mischung
nach etwa 2 h auf den einer vollständigen Urethanisierung entsprechenden Wert von
19,4% gefallen ist. Durch Zugabe von 0,01 g Zink-(II)-2-ethyl-1-hexanoat wird die
Allophanatisierungsreaktion gestartet. Dabei steigt die Temperatur des Reaktionsge
misches aufgrund der freiwerdenden Reaktionswärme bis auf 109°C an. Nach Ab
klingen der Exothermie, etwa 20 min nach Katalysatorzugabe, wird die Reaktion
durch Zugabe von 0,01 g Benzoylchlorid abgebrochen und das Reaktionsgemisch auf
Raumtemperatur abgekühlt. Es liegt ein farbloses klares Polyisocyanatgemisch mit
folgenden Kenndaten vor:
Festgehalt: 100%
NCO-Gehalt: 18,5%
NCO-Funktionalität: 3,4
Viskosität (23°C): 1300 mPa.s
Ethylenoxidgehalt: 11,2%
Allophanatisierungsgrad: 90%
Festgehalt: 100%
NCO-Gehalt: 18,5%
NCO-Funktionalität: 3,4
Viskosität (23°C): 1300 mPa.s
Ethylenoxidgehalt: 11,2%
Allophanatisierungsgrad: 90%
860 g (4,75 val) des in Beispiel 1 beschriebenen Isocyanuratgruppen-haltigen Poly
isocyanates auf Basis von HDI werden bei 100°C unter trockenem Stickstoff und
Rühren vorgelegt, innerhalb von 30 min mit 140 g (0,28 val) des in Beispiel 1 be
schriebenen Polyetheralkohols versetzt und bei dieser Temperatur weiter gerührt, bis
der NCO-Gehalt der Mischung nach etwa 2 h auf den einer vollständigen
Urethanisierung entsprechenden Wert von 18,8% gefallen ist. Nach Abkühlen auf
Raumtemperatur liegt ein farbloses, klares Polyisocyanatgemisch mit folgenden
Kenndaten vor:
Festgehalt: 100%
NCO-Gehalt: 18,8%
NCO-Funktionalität: 3,0
Viskosität (23°C): 1300 mPa.s
Ethylenoxidgehalt: 13, 1%
Allophanatisierungsgrad: 0%
Festgehalt: 100%
NCO-Gehalt: 18,8%
NCO-Funktionalität: 3,0
Viskosität (23°C): 1300 mPa.s
Ethylenoxidgehalt: 13, 1%
Allophanatisierungsgrad: 0%
Bei den nachfolgenden Beispielen handelt es sich um konkrete Anwendungsbeispiele,
bei denen das Leistungsvermögen der erfindungsgemäßen Beschichtungsmittel im
Vergleich zu Beschichtungssystemen des Standes der Technik aufgezeigt wird.
Zunächst wird das Leistungsvermögen der erfindungsgemäßen Beschichtungsmittel in
Füllern bei der Autoreparatur- und Großfahrzeuglackierung aufgezeigt.
Die Harzdispersionen, Additive und Füllstoffe werden mit einem Rührer (ca. 1000
U/min) homogen gemischt, anschließend in einer handelsüblichen Perlmühle 30
Minuten angerieben und mit Wasser auf eine Viskosität von 15 Sekunden (DIN 6-mm
Becher, 23°C) eingestellt (Komponente 1). Dann wird die Komponente 2 (das
jeweilige Polyisocyanat) unter Rühren (ca. 800 U/min) zugegeben und homogen
untergemischt.
Der so hergestellte Füller 1 hat einen Festgehalt von 58,3 Gew.-% und einen pH-Wert
von 7,8; der Füller 2 hat einen Festgehalt von 58,3 Gew.-% und einen pH-Wert von
7,9, der Füller 3 hat einen Festgehalt von 58,3 Gew.-% und einen pH-Wert von 7,8,
der Füller 4 hat einen Festgehalt von 58,9% und einen pH-Wert von 7,7, der Füller 5
hat einen Festgehalt von 58,6% und einen pH-Wert von 7,8 und der Füller 6 hat
einen Festgehalt von 59,0% und einen pH-Wert von 7,7.
Zur Prüfung der Viskositätsstabilität über einen Zeitraum von wenigstens 2 Stunden
werden die Füller auf eine Auslaufzeit von 36 s (DIN 53 211, 4-mm-Düse, 23°C)
eingestellt und stündlich die Auslaufzeit bestimmt.
Die Applikation der 2K-PUR-Füller erfolgt mit einer handelsüblichen Spritzpistole
direkt auf entfettete, angeschliffene Stahlbleche (15 × 30 cm) in einer Schichtdicke
von ca. 60 µm. Auf ein zweites 40 × 40 cm großes angeschliffenes Aluminiumblech
wird ein Schichtdickenkeil appliziert, um die Blasengrenze und die Lösemittelbe
ständigkeit zu ermitteln. Die Blasengrenze liegt bei den Füllern 3 und 6 bei ca. 100
µm, bei den Füllern 1, 2, 4, und 5 bei ca. 120 µm.
Nach dem Applizieren werden die Bleche zunächst 30 Minuten bei Raumtemperatur,
dann 30 Minuten bei 60°C gelagert und anschließend auf Raumtemperatur abgekühlt.
Danach ist sowohl die Trockenschleifbarkeit (320iger Schleifpapier) als auch die
Naßschleifbarkeit (800er Schleifpapier) bei den Füllern 3 und 6 gut und bei den
Füllern 1, 2, 4 und 5 sehr gut.
Die Bleche werden nun halbseitig mit Papier abgeklebt und die nicht abgeklebte
Fläche mit einem lösemittelhaltigen, schwarz pigmentierten, handelsüblichen 2K-PUR-
Decklack auf Basis eines Polyacrylatpolyols und eines aliphatischen Polyisocyanats
(Permacron Autolack Serie 257/MS Härter plus 3030, Spiess-Hecker) beschichtet
(Schichtdicke ca. 60 µm). Durch diesen schwarzen Decklack können Blasen und
Krater besonders gut sichtbar gemacht werden. Die Trocknung des Decklacks erfolgt
wie beim Füller durch 30 minütige Lagerung bei Raumtemperatur und dann 30
Minuten bei 60°C. Nach weiteren 3 Tagen Lagerung bei Raumtemperatur wird die
Pendeldämpfung nach König (DIN 53 157) sowie die Beständigkeit der Füller gegen
Wasser und diverse Lösemittel durch Auflegen eines getränkten Wattebauschs ge
prüft.
Die beschichteten Stahlbleche werden zusätzlich einer speziellen Feuchtebelastung bei
100% Luftfeuchtigkeit und einer Temperatur von 40°C unterzogen (Kondens
wassertest, DIN EN ISO 2409). Dazu wird das Blech auf der Rückseite und an den
Kanten zwecks Korrosionsschutz abgeklebt. Zusätzlich wird sowohl ein Teil des nur
mit dem Füller beschichteten Blechs als auch ein Teil des mit Füller und Decklack
beschichteten Blechs mit einem farblosen Klebeband abgeklebt. Dieser Bereich ist
somit gegen die Wassereinwirkung geschützt und dient bei der späteren Beurteilung
als Referenz. Die Bleche werden 72 Stunden der feuchten Atmosphäre bei 40°C
ausgesetzt und danach beurteilt. Dazu wird das farblose Klebeband entfernt und
sowohl der Füller als auch der Decklack der belasteten und unbelasteten Stellen
visuell verglichen. Weiterhin wird die Haftfestigkeit von Füller und Decklack geprüft
(Gitterschnitt). Die Prüfergebnisse sind in der folgenden Tabelle aufgelistet.
Die erfindungsgemäß formulierten Füller 1, 2, 4 und 5 haben im Vergleich zu den
Füllern 3 und 6 eine bessere Viskositätsstabilität und Lösemittelbeständigkeit. Die
Härte, Schleifbarkeit und Blasengrenze der Füller 1 bis 6 sind vergleichbar gut.
Eindeutige Vorteile für die Füller 1, 2, 4 und 5 ergeben sich zusätzlich bei der
dreitägigen Feuchtebelastung bei 40°C. Zwischen der nichtbelasteten, abgeklebten
Fläche und der belasteten Fläche sowohl beim Füller als auch beim Decklack sind
praktisch keine Unterschiede zu sehen. Im Gegensatz dazu ist die Haftung bei den
Füllern 3 und 6 im belasteten Bereich deutlich schlechter als im unbelasteten,
abgeklebten Bereich. Darüberhinaus enthält der belastete Bereich der Füller 3 und 6
im Gegensatz zum unbelasteten Bereich (keine Blasen) eine große Anzahl kleiner
Blasen.
Bei den folgenden Klarlack-Beispielen handelt es sich um Versuche, bei denen die
Dispergierbarkeit der bei den erfindungsgemäßen Beschichtungsmitteln zum Einsatz
kommenden Polyisocyanate B) mit der Dispergierbarkeit von Polyisocyanaten des
Standes der Technik verglichen wird, und die Auswirkungen auf die Transparenz der
Filme veranschaulicht werden.
Als wasserverdünnbare Harzkomponente dient neben den oben beschriebenen
Harzdispersionen A1 und A2 eine wasserverdünnbare Polyacrylatdispersion A3 auf
Basis Methylmethacrylat, Hydroxyethylmethacrylat, Butylacrylat, Acrylsäure, Di-tert.
butylperoxid als Initiator und Dimethylethanolamin als Neutralisationsmittel. Der
Feststoffgehalt liegt bei ca. 45 Gew.-% in einer Mischung aus Wasser/Solventnaphtha
100/2-Butoxyethanol 85/7,5/7,5; der OH-Gehalt beträgt ca. 3,3 Gew.-% (bez. auf
Festharz), die Säurezahl beträgt ca. 25 mg KOH/g (bez. auf Festharz) und der pH-
Wert liegt bei ca. 8,0.
Als Härterkomponente dienen die oben beschriebenen Polyisocyanate B1 und B2
sowie das Vergleichspolyisocyanat V1. Es wurde ein NCO/OH-Verhältnis von 1,1 : 1
eingehalten.
Die Komponente 1 wird mit dem jeweiligen Polyisocyanathärter (Komponente 2)
unter langsamem Rühren (400 U/min), das die Durchmischung von Hand simulieren
soll, versetzt und 2 min gemischt. Es wird mit Wasser auf eine Verarbeitungsviskosi
tät von ca. 25 Sekunden (DIN 4 mm Becher, 23°C) eingestellt. Die wässrigen 2K-
PUR-Klarlacke werden mittels eines Filmziehers auf Glasplatten aufgezogen (Naß
filmstärke 120 µm). Danach werden die Platten sowohl bei Raumtemperatur (RT)
gelagert als auch 30 Minuten bei 60°C (forciert) getrocknet. Nach 24 Stunden wird
die Pendeldämpfung nach König (DIN 53 157) gemessen, die Beständigkeit gegen
Wasser und diverse Lösemittel ermittelt und die Filmtransparenz visuell beurteilt. Die
Prüfergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle aufgeführt.
Die erfindungsgemäß hergestellten Klarlacke 1, 2 und 5 sind absolut transparent, die
Klarlacke 3 und 4 sind dagegen trüb. Das läßt den Schluß zu, daß sich die bei den
erfindungsgemäßen Lacken l, 2 und 5 verwendeten Polyisocyanate wesentlich besser
und homogener in die wäßrige Phase einemulgieren lassen. Dadurch sind mit den
erfindungsgemäßen Beschichtungsmitteln Klarlacke mit höherem Glanz und
geringerem Glanzschleier herstellbar als das mit Beschichtungsmitteln des Standes der
Technik der Fall ist. Das führt auch dazu, daß die Wasser- und Lösemittelbeständig
keit der Klarlacke 1, 2 und 5 wesentlich besser ist als die der Vergleichsklarlacke 3
und 4.
Claims (16)
1. Beschichtungsmittel aus
- A) 30 bis 90 Gew.-% einer wäßrigen, hydroxy- und/oder aminofunk tionellen Harzdispersion,
- B) 10 bis 70 Gew.-Teilen einer wasserdispergierbaren Härterkomponente und
- C) 0 bis 60 Gew.-Teilen weiteren, in der Lacktechnologie bekannten Hilfs- und Zusatzmittel,
- a) eine mittleren Isocyanatfunktionalität von mindestens 2,0,
- b) einen Gehalt an Isocyanatgruppen (berechnet als NCO; Molekular gewicht = 42) von 5,0 bis 24,0 Gew.-% und
- c) einen Gehalt an innerhalb von Polyetherketten gebundenen Ethylen oxideinheiten (berechnet als C2H2O; Molekulargewicht = 44) von 2 bis 50 Gew.-% aufweist, wobei die Polyetherketten im statistischen Mittel 5 bis 35 Ethylenoxideinheiten enthalten und zu mindestens 60 mol-% über Allophanatgruppen mit jeweils zwei, jeweils aus mindestens zwei Diisocyanaten aufgebauten Polyisocyanatmolekülen verknüpft sind.
2. Beschichtungsmittel gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich
bei der Härterkomponente B) um ein wasserdispergierbares Polyisocyanatge
misch auf Basis aliphatischer und/oder cycloaliphatischer Diisocyanate handelt,
das
- a) eine mittleren Isocyanatfunktionalität von 2,3 bis 9,9,
- b) einen Gehalt an Isocyanatgruppen (berechnet als NCO; Molekular gewicht = 42) von 6,0 bis 22,5 Gew.-% und
- c) einen Gehalt an innerhalb von Polyetherketten gebundenen Ethylen oxideinheiten (berechnet als C2H2O; Molekulargewicht = 44) von 5 bis 40 Gew.-% aufweist, wobei die Polyetherketten im statistischen Mittel 7 bis 30 Ethylenoxideinheiten enthalten und zu mindestens 60 mol-% über Allophanatgruppen mit jeweils zwei, jeweils aus mindestens zwei Diisocyanaten aufgebauten Polyisocyanatmolekülen verknüpft sind.
3. Beschichtungsmittel gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Polyetherketten der Härterkomponente B) zu mehr als 60 mol-% über
Allophanatgruppen mit jeweils zwei Isocyanuratgruppen aufweisenden Poly
isocyanatmolekülen verknüpft sind.
4. Beschichtungsmittel gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Polyetherketten der Härterkomponente B) zu mehr als 80 mol-% über
Allophanatgruppen mit jeweils zwei Isocyanuratgruppen aufweisenden
Polyisocyanatmolekülen mit ausschließlich aliphatisch und/oder cycloali
phatisch gebundenen Isocyanatgruppen verknüpft sind.
5. Beschichtungsmittel gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich
bei der Komponente A) um eine wäßrige Harzdispersion mit einem Gehalt an
Hydroxylgruppen von 0,5 bis 7,0 Gew.-%, bezogen auf Festharz, handelt.
6. Beschichtungsmittel gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich
bei der Komponente A) um eine wäßrige Harzdispersion auf Polymerisatbasis
handelt.
7. Beschichtungsmittel gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich
bei der Komponente A) um eine wäßrige Harzdispersion auf Polyesterbasis
handelt.
8. Beschichtungsmittel gemäß gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
es sich bei der Komponente A) um eine wäßrige Harzdispersion auf Poly
urethanbasis handelt.
9. Beschichtungsmittel gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich
bei der Komponente A) um eine wäßrige Harzdispersion auf Polyether- oder
Polyepoxidbasis handelt.
10. Beschichtungsmittel gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich
bei der Komponente A) um eine waßrige Hybridharzdispersion auf Poly
ester-/Polyacrylat-, Polyester-/Polyurethan, Polyurethan-/Polyacrylat-, Poly
ether-/Polyacrylat-, Polyether-/Polyester- oder Polyether-/Polyurethanbasis
handelt.
11. Verfahren zur Herstellung der Beschichtungsmittel gemäß Anspruch 1, da
durch gekennzeichnet, daß die Komponente A), die Komponente B) und
gegebenenfalls die Komponente C) in solchen Mengen mit einander gemischt
werden, daß auf jede Hydroxyl- oder Aminogruppe der Komponente A) von
0,5 bis 2 Isocyanatgruppen der Komponente B) entfallen.
12. Verfahren zur Herstellung der Beschichtungsmittel gemäß Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente A), die Komponente B) und
gegebenenfalls die Komponente C) in solchen Mengen mit einander gemischt
werden, daß auf jede Hydroxyl- oder Aminogruppe der Komponente A) von
0,6 bis 1,8 Isocyanatgruppen der Komponente B) entfallen.
13. Verfahren zur Herstellung der Beschichtungsmittel gemäß Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente A), die Komponente B) und
gegebenenfalls die Komponente C) in solchen Mengen mit einander gemischt
werden, daß auf jede Hydroxyl- oder Aminogruppe der Komponente A) von
0,7 bis 1,5 Isocyanatgruppen der Komponente B) entfallen.
14. Verwendung der Beschichtungsmittel gemäß Anspruch 1 zur Herstellung von
Lacken und Beschichtungen auf mineralischen Baustoffen, Straßenbelägen,
Holz und Holzwerkstoffen, metallischen Oberflächen, Kunststoffen, Glas oder
Papier.
15. Verwendung der Beschichtungsmittel gemäß Anspruch 1 zur Herstellung von
Grundierungen, Grundierungsfüllern, Füllern, Decklacken, Klarlacken oder
Dichtmassen.
16. Verwendung der Beschichtungsmittel gemäß Anspruch 1 zur Herstellung von
Grundierungen, Grundierungsfullern, Füllern, Decklacken und Klarlacken in
der Autoreparatur- und Großfahrzeuglackierung.
Priority Applications (8)
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DE59906987T DE59906987D1 (de) | 1998-05-22 | 1999-05-08 | Wässrige 2K PUR-Beschichtungssysteme |
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EP99109120A EP0959115B1 (de) | 1998-05-22 | 1999-05-08 | Wässrige 2K PUR-Beschichtungssysteme |
US09/312,111 US6204323B1 (en) | 1998-05-22 | 1999-05-14 | Aqueous two-component polyurethane coating compositions |
CA002272355A CA2272355C (en) | 1998-05-22 | 1999-05-17 | Aqueous two-component polyurethane coating compositions |
JP14015099A JP4753447B2 (ja) | 1998-05-22 | 1999-05-20 | 水性2成分ポリウレタン被覆組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
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