DE19855125A1 - Aus mindestens drei Komponenten bestehendes Beschichtungsmittel, Verfahren zu seiner Herstellung sowie seine Verwendung - Google Patents
Aus mindestens drei Komponenten bestehendes Beschichtungsmittel, Verfahren zu seiner Herstellung sowie seine VerwendungInfo
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Abstract
Aus mindestens drei Komponenten bestehendes Beschichtungsmittel, enthaltend eine Komponente (I), enthaltend mindestens ein in einem oder mehreren organischen, gegebenenfalls wasserverdünnbaren Lösemitteln gelöstes oder dispergiertes, hydroxylgruppenhaltiges oligomeres oder polymeres Harz als Bindemittel (A), eine Komponente (II), enthaltend mindestens ein in einem oder mehreren organischen, gegebenenfalls wasserverdünnbaren Lösemitteln gelöstes oder dispergiertes Polyisocyanat als Vernetzungsmittel (F), und eine Komponente (III), welche Wasser enthält, wobei die Komponente (I) mindestens ein hydroxylgruppenhaltiges Polyacrylatharz (A) mit Polyetherseiten- und/oder -endgruppen der allgemeinen Formel I, DOLLAR A Y-(-O-R-)¶n¶- (I), DOLLAR A worin der Index und die Variablen die folgende Bedeutung haben: DOLLAR A n = 3 bis 100; DOLLAR A R = C¶2¶- bis C¶6¶-Alkandiyl und C¶3¶- bis C¶8¶-Cycloalkandiyl; DOLLAR A Y = Wasserstoffatom oder C¶1¶- bis C¶4¶-Alkyl DOLLAR A als Bindemittel (A) enthält oder enthalten.
Description
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein aus mindestens drei Komponenten
bestehendes Beschichtungsmittel (3K-System), enthaltend eine Komponente (I), enthaltend
mindestens ein in einem oder mehreren organischen, gegebenenfalls wasserverdünnbaren
Lösemitteln gelöstes oder dispergiertes, hydroxylgruppenhaltiges oligomeres oder
polymeres Harz als Bindemittel (A), eine Komponente (II), enthaltend mindestens ein in
einem oder mehreren organischen, gegebenenfalls wasserverdünnbaren Lösemitteln
gelöstes oder dispergiertes Polyisocyanat als Vernetzungsmittel (F), und eine Komponente
(III), welche Wasser enthält. Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur
Herstellung dieser Beschichtungsmittel sowie die Verwendung der Beschichtungsmittel in
der Autoserienlackierung, in der Reparaturlackierung sowie für die Beschichtung von
Kunststoffen sowie als Decklacke oder Füller.
Beschichtungsmittel oder 3K-Systeme der eingangs genannten Art, deren Bindemittel (A)
neben den Hydroxylgruppen noch Säuregruppen enthalten, sind aus den deutschen
Patentschriften DE-A-195 42 626 oder DE-A-44 21 823 bekannt. Diese bekannten
Beschichtungsmittel weisen bereits vergleichsweise geringe Oberflächenprobleme, wie
Kocher oder Strukturen, sowie hinsichtlich des Glanzes, der Auspannung, der
Spritzsicherheit, der Fülle, der Witterungsbeständigkeit und anderer wichtiger
technologischer Eigenschaften ein gutes Eigenschaftsprofil auf Hierin wird empfohlen,
(Meth)Acrylsäureoxaalkylester oder -oxacycloalkylester wie Ethyltriglykol(meth)acrylat
und Methoxyoligoglykol(meth)acrylat mit einem Molekulargewicht Mn von vorzugsweise
550 oder andere ethoxylierte und/oder propoxylierte hydroxylgruppenfreie
(Meth)acrylsäurederivate für die Herstellung der als Bindemittel (A) verwendeten
Polyacrylatharze einzusetzen. Indes werden diese Polyacrylatharze (A) in 3K-Systemen
verwendet, welche Beschichtungen mit hohem Glanz liefern.
Die stetig strenger werdenden Anforderungen des Marktes machen es notwendig, daß diese
bekannten Beschichtungsmittel in ihrer Homogenität, ihrer Standsicherheit, ihrer
Handhabung und ihrer Kochergrenzen noch weiter verbessert werden. Außerdem soll der
Lösemittelgehalt noch weiter abgesenkt werden, als dies bislang möglich war. Des weiteren
sollen die bekannten 3K-Systeme auch bei forcierter Trocknung Beschichtungen liefern,
welche keine Oberflächendefekte aufweisen. Dabei sollen sie eine noch höhere
Benzingbeständigkeit und einen noch geringeren Grauschleier (Haze) als die bekannten
3K-Systeme haben.
Außerdem ist es in manchen Fällen erwünscht oder notwendig, statt hoch glänzender
Beschichtungen matte Beschichtungen zu verwenden. Indes sind die bislang bekannten
3K-Systeme stets hinsichtlich des hohen Glanzes der hiermit hergestellten Beschichtungen
optimiert worden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein neues 3K-System bereitzustellen, welches
leicht herstellbar, homogen, standsicher, leicht handhabar, lösemittelarm, kochersicher,
spritzsicher und stabil bei forcierter Trocknung ist und welches matte Beschichtungen
liefert, die keine Oberflächendefekte und Grauschleier aufweisen, sondern witterungsstabil
und benzinbeständig sind.
Demgemäß wurde das neue, aus mindestens drei Komponenten bestehende
Beschichtungsmittel, enthaltend
- A) eine Komponente, enthaltend mindestens ein in einem oder mehreren organischen, gegebenenfalls wasserverdünnbaren Lösemitteln gelöstes oder dispergiertes, hydroxylgruppenhaltiges oligomeres oder polymeres Harz als Bindemittel (A),
- B) eine Komponente, enthaltend mindestens ein in einem oder mehreren organischen, gegebenenfalls wasserverdünnbaren Lösemitteln gelöstes oder dispergiertes Polyisocyanat als Vernetzungsmittel (F), und
- C) eine Komponente, welche Wasser enthält,
gefunden, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß die Komponente (I) oder die
Komponenten (I) und (II) mindestens ein hydroxylgruppenhaltiges Polyacrylatharz (A) mit
Polyetherseiten- und/oder -endgruppen der allgemeinen Formel I,
Y-(-O-R-)n- (I);
worin der Index und die Variablen die folgende Bedeutung haben:
n = 3 bis 100;
R = C2- bis C6-Alkandiyl und C3- bis C8-Cycloalkandiyl;
Y = Wasserstoffatom oder C1- bis C4-Alkyl;
als Bindemittel (A) enthält oder enthalten.
n = 3 bis 100;
R = C2- bis C6-Alkandiyl und C3- bis C8-Cycloalkandiyl;
Y = Wasserstoffatom oder C1- bis C4-Alkyl;
als Bindemittel (A) enthält oder enthalten.
Im folgenden werden die erfindungsgemäß zu verwendenden, Polyacrylatharze (A) mit
Polyetherseiten- und/oder -endgruppen der Kürze halber als "erfindungswesentliche
Bestandteile" bezeichnet.
Im folgenden wird das neue, aus mindestens drei Komponenten bestehende
Beschichtungsmittel der Kürze halber als "erfindungsgemäßes Beschichtungsmittel"
bezeichnet.
Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Herstellung der
erfindungsgemäßen Beschichtungsmittel sowie deren Verwendung in der
Reparaturlackierung, für die Beschichtung von Kunststoffen sowie als Decklacke oder
Füller.
Im Hinblick auf den Stand der Technik war es nicht zu erwarten, daß die Lösung der
Aufgabe mit all ihren Vorteilen mit Hilfe der Polyacrylatharze (A) mit Polyetherseiten-
und/oder -endgruppen, erzielt werden konnte. Dies war umso mehr überraschend, als die
stofflich nah verwandten hydroxyl- und säuregruppenhaltigen Polyacrylatharze des Standes
der Technik in 3K-Systeme verwendet werden, welche Beschichtungen mit hohem Glanz
liefern.
Die erfindungsgemäßen Beschichtungsmittel liefern zeichnen sich überraschenderweise
durch ein Eigenschaftsprofil aus, das insbesondere hinsichtlich der Homogenität, der Fülle,
der geringeren Kocherneigung, der Spritzsicherheit, des Verlaufs und der
Unempfindlichkeit gegenüber forcierter Trocknung sowie der Witterungsbeständigkeit und
der sehr guten Haftung der resultierenden erfindungsgemäßen Beschichtungen gegenüber
dem Stand der Technik verbessert ist.
Es ist außerdem überraschend, daß die erfindungsgemäßen Beschichtungsmittel aus den
mindestens drei Komponenten durch einfaches Mischen hergestellt werden können, ohne
daß aufwendige Apparaturen zum Mischen bzw. Dispergieren erforderlich sind, wie sie
beispielsweise in der deutschen Patentschrift DE-A-195 10 651 beschrieben werden. Die
erfindungsgemäßen Beschichtungsmittel eignen sich daher insbesondere für den Bereich
der Autoreparaturlackierung, da sie vom Lackierer direkt vor ihrer Applikation durch
einfaches Mischen der Komponenten hergestellt und bei niedrigen Temperaturen
ausgehärtet werden können.
Vorteilhaft ist außerdem, daß die aus den mindestens drei Komponenten hergestellten,
erfindungsgemäßen Beschichtungsmittel nur einen geringen Gehalt an flüchtigen
organischen Lösemitteln aufweisen, obwohl die Beschichtungsmittel unter Verwendung
organisch gelöster bzw. dispergierter Bindemittel und Vernetzer hergestellt werden.
Darüber hinaus gewährleisten die erfindungsgemäßen Beschichtungsmittel eine hohe
Variabilität, da nicht nur für wäßrige Beschichtungsmittel empfohlene Vernetzungsmittel,
Pigmente und Additive, sondern auch solche, die in konventionellen Systemen verwendet
werden, eingesetzt werden können.
Schließlich zeichnen sich die erfindungsgemäßen Komponenten der erfindungsgemäßen
Beschichtungsmittel durch eine sehr gute Lagerstabilität aus, die der von konventionellen
Beschichtungsmitteln entspricht.
Der erfindungswesentliche Bestandteil der erfindungsgemäßen Beschichtungsmittel ist in
den Komponente (I) oder in den Komponenten (I) und (III), insbesondere aber in der
Komponente (I), enthalten. Erfindungsgemäß handelt es sich um mindestens ein
Polyacrylatharz (A) mit Polyetherseiten- und/oder -endgruppen. In den erfindungsgemäß
zu verwendenden Komponente (I) oder den Komponenten (I) und (III) ist er bevorzugt in
einer Menge von, bezogen auf die Komponenten, 20 bis 90, vorzugsweise 30 bis 80,
besonders bevorzugt 40 bis 75 und insbesondere 45 bis 70 Gew.-% enthalten.
Als erfindungswesentlicher Bestandteil kommen vorzugsweise alle oligomeren oder
polymeren Acrylatcopolymerisate mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht Mn
zwischen 1.000 und 50.000 Dalton und einer OH-Zahl von 40 bis 300 mg KOH/g in
Betracht. Wenn die Vermischung der Komponenten (I), (II) und (III) durch manuelles
Rühren erfogen soll, ist es für das erfindungsgemäße Beschichtungsmittel von Vorteil,
wenn die erfindungsgemäßen Bestandteile so ausgewählt werden, daß ihre
50%ige Lösung in Ethoxyethylpropionat bei 23°C eine Viskosität von ≦ 10 dPas aufweist.
Sofern eine maschinelle Vermischung erfolgen soll, können höherviskose
erfindungsgemäßen Bestandteile verwendet werden, deren 50%ige Lösung in
Ethoxyethylpropionat bei 23°C eine Viskosität von ≧ 100 dPas aufweist. Die Viskosität
wird nach oben lediglich durch die Leistungsfähigkeit der Mischaggregate begrenzt.
Der erfindungswesentliche Bestandteil enthält Polyetherseiten- und/oder -endgruppen.
Zwar können diese Gruppen in beliebiger Weise in den erfindungsgemäßen Bestandteil
eingeführt werden, beispielsweise durch polymeranaloge Reaktionen geeigneter
Polyacrylatharze mit Verbindungen, welche diese Gruppen enthalten, indes ist es
erfindungsgemäß von Vorteil, den erfindungswesentlichen Bestandteil durch
Copolymerisation polyethergruppenhaltiger (Meth)Acrylate und anderer hiermit
copolymerisierbarer Monomere herzustellen.
Die erfindungsgemäß zu verwendenden Polyethergruppen, welche in den
erfindungsgemäßen Bestandteilen enthalten sind, haben die allgemeine Formel I,
Y-(-O-R-)n- (I),
worin der Index und die Variablen die folgende Bedeutung haben:
n = 3 bis 100, vorzugsweise 5 bis 7, besonders bevorzugt 10 bis 50 und insbesondere 15 bis 30;
R = C2- bis C6-Alkandiyl und C3- bis C8-Cycloalkandiyl, insbesondere Methylen, Ethylen, Propylen, Tetramethylen, Pentamethylen oder Hexamethylen oder Cyclopropandiyl, Cyclobutandiyl, Cyclopentandiyl, Cyclohexandiyl, Cycloheptandiyl oder Cyclooctandiyl;
Y = Wasserstoffatom oder C1- bis C4-Alkyl, insbesondere Methyl, Ethyl, n-Propyl oder n-Butyl.
n = 3 bis 100, vorzugsweise 5 bis 7, besonders bevorzugt 10 bis 50 und insbesondere 15 bis 30;
R = C2- bis C6-Alkandiyl und C3- bis C8-Cycloalkandiyl, insbesondere Methylen, Ethylen, Propylen, Tetramethylen, Pentamethylen oder Hexamethylen oder Cyclopropandiyl, Cyclobutandiyl, Cyclopentandiyl, Cyclohexandiyl, Cycloheptandiyl oder Cyclooctandiyl;
Y = Wasserstoffatom oder C1- bis C4-Alkyl, insbesondere Methyl, Ethyl, n-Propyl oder n-Butyl.
Besonders gut geeignete Polyethergruppen weisen ein zahlenmittleres Molekulargewicht
Mn von 133 bis 1500, vorzugsweise 200 bis 1000, besonders bevorzugt 250 bis 900 und
insbesondere 300 bis 800 Dalton auf.
Beispiele gut geeigneter erfindungsgemäß zu verwendender polyethergruppenhaltiger
(Meth)Acrylate sind demnach Polyethylenglykolmonomethacrylate oder -acrylate oder
Methoxypolyethylenglykolmethacrylate oder -acrylate, insbesondere diejenigen, worin die
Polyethergruppen ein zahlenmittleres Molekulargewicht Mn von 700 bis 800, insbesondere
750, aufweisen.
Für die Herstellung des erfindungsgemäßen Bestandteils werden die
polyethergruppenhaltigen (Meth)Acrylate mit geeigneten weiteren Monomeren
copolymerisiert. Beispiele geeigneter Comonomerer sind die nachstehend bei der
Herstellung der hydroxyl- und säuregruppenhaltigen Polyacrylatharze (A1) beschriebenen
Monomeren (a1), wobei die dort angegebenen polyethergruppenhaltigen (Meth)Acrylate
ausgenommen sind, und (a2) sowie gegebenenfalls (a4), (a5) und/oder (a6).
Besonders vorteilhafte erfindungswesentliche Bestandteile enthalten
- - 5 bis 45, vorzugsweise 10 bis 40, besonders bevorzugt 15 bis 30 und insbesondere 15 bis 25 Gew.-% mindestens eines polyethergruppenhaltigen (Meth)Acrylats,
- - 15 bis 50, vorzugsweise 20 bis 45, besonders bevorzugt 25 bis 40 und insbesondere 25 bis 35 Gew.-% mindestens eines der nachstehend beschriebenen Monomeren (a1),
- - 10 bis 60, vorzugsweise 15 bis 50, besonders bevorzugt 20 bis 45 und insbesondere 25 bis 35 Gew.-% mindestens eines der nachstehend beschriebenen Monomeren (a2) und
- - 0 bis 40 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 35, besonders bevorzugt 3 bis 30 und insbesondere 5 bis 25 Gew.-% mindestens eines der nachstehend beschriebenen Monomeren (a4), (a5) und/oder (a6), insbesondere aber Vinylaromaten (a6),
einpolymerisiert, wobei sich die Anteile zu 100 Gew.-% addieren.
Methodisch gesehen weist die Herstellung des erfindungsgemäßen Bestandteils keine
Besonderheiten auf, sondern erfolgt nach dem nachstehend bei der Herstellung der
hydroxyl- und säuregruppenhaltigen Polyacrylatharze (A1) beschriebenen Methoden.
Die erfindungsgemäß zu verwendende Komponente (I) kann den erfindungswesentlichen
Bestandteil als alleiniges Bindemittel (A) enthalten. Es können jedoch noch andere
geeignete hydroxylgruppenhaltige, insbesondere hydroxyl- und säuregruppenhaltige,
Bindemittel (A) in der Komponente vorhanden sein. Vorzugsweise handelt es hierbei um in
einem oder mehreren organischen, gegebenenfalls wasserverdünnbaren Lösemitteln
lösliche oder dispergierbare, hydroxyl- und säuregruppenhaltiges oligomere oder polymere
Harze (A).
Beispiele geeigneter polymeren oder oligomerer Harze (A) dieser Art sind
- 1. in einem oder mehreren organischen, gegebenenfalls wasserverdünnbaren Lösemitteln gelöste oder dispergierte, Hydroxylgruppen und Säuregruppen, die in die entsprechenden Säureaniongruppen überführbar sind, enthaltende Acrylatcopolymerisate (A1) mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht Mn zwischen 1.000 und 30.000 Dalton, einer OH-Zahl von 40 bis 200 mg KOH/g und einer Säurezahl von 5 bis 150 mg KOH/g,
- 2. in einem oder mehreren organischen, gegebenenfalls wasserverdünnbaren Lösemitteln gelöste oder dispergierte, Hydroxylgruppen und Säuregruppen, die in die entsprechenden Säureaniongruppen überführbar sind, enthaltende Polyesterharze (A2) mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht Mn zwischen 1.000 und 30.000 Dalton, einer OH-Zahl von 30 bis 250 mg KOH/g und einer Säurezahl von 5 bis 150 mg KOH/g und/oder
- 3. in einem oder mehreren organischen, gegebenenfalls wasserverdünnbaren Lösemitteln gelöste oder dispergierte, Hydroxylgruppen und Säuregruppen, die in die entsprechenden Säureanionengruppen überführbar sind, enthaltende Poly urethanharze (A3) mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht Mn zwischen 1.000 und 30.000 Dalton, einer OH-Zahl von 20 bis 200 mg KOH/g und einer Säurezahl von 5 bis 150 mg KOH/g sowie
- 4. gegebenenfalls ein weiteres Bindemittel.
Wenn die Vermischung der Komponenten (I), (II) und (III) durch manuelles Rühren
erfolgen soll, ist es für das erfindungsgemäße Beschichtungsmittel von Vorteil, wenn die
Bindemittel (A), insbesondere die Bindemitte (A1), (A2) und/oder (A3) und (A4), so
ausgewählt werden, daß ihre
50%ige Lösung des Bindemittels (A) in Ethoxyethylpropionat bei 23°C eine Viskosität von
≦ 10 dPas aufweist. Sofern eine maschinelle Vermischung erfolgen soll, können
höherviskose Bindemittel (A) verwendet werden, deren 50%ige Lösung in
Ethoxyethylpropionat bei 23°C eine Viskosität von ≧ 100 dPas aufweist. Die Viskosität
wird nach oben lediglich durch die Leistungsfähigkeit der Mischaggregate begrenzt.
Als Hydroxylgruppen und Säuregruppen enthaltendes Acrylatcopolymerisat (A1) sind alle
Acrylatcopolymerisate mit den angegebenen OH-Zahlen, Säurezahlen, Viskositäten und
Molekulargewichten geeignet.
Besonders bevorzugt werden als Komponente (A1) Acrylatcopolymerisate eingesetzt, die
erhältlich sind durch Polymerisation in einem organischen Lösemittel oder einem
Lösemittelgemisch und in Gegenwart mindestens eines Polymerisationsinitiators von
- 1. einem von (a2), (a3), (a4), (a5) und (a6) verschiedenen, mit (a2), (a3), (a4), (a5) und (a6) copolymerisierbaren, im wesentlichen säuregruppenfreien (Meth)acrylsäureester oder einem Gemisch aus solchen Monomeren,
- 2. einem mit (a1), (a3), (a4), (a5) und (a6) copolymerisierbaren, von (a5) verschiedenen, ethylenisch ungesättigten Monomer, das mindestens eine Hy droxylgruppe pro Molekül trägt und im wesentlichen säuregruppenfrei ist, oder einem Gemisch aus solchen Monomeren,
- 3. einem mindestens eine Säuregruppe, die in die entsprechende Säureaniongruppe überführbar ist, pro Molekül tragenden, mit (a1), (a2), (a4), (a5) und (a6) copolymerisierbaren, ethylenisch ungesättigten Monomer oder einem Gemisch aus solchen Monomeren und
- 4. gegebenenfalls einem oder mehreren Vinylestern von in alpha-Stellung verzweigten Monocarbonsäuren mit 5 bis 18 C-Atomen je Molekül und/oder
- 5. gegebenenfalls mindestens einem Umsetzungsprodukt aus Acrylsäure und/oder Methacrylsäure mit dem Glycidylester einer in alpha-Stellung verzweigten Mono carbonsäure mit 5 bis 18 C-Atomen je Molekül oder anstelle des Umsetzungsproduktes einer äquivalenten Menge Acryl- und/oder Methacrylsäure, die dann während oder nach der Polymerisationsreaktion mit dem Glycidylester einer in alpha-Stellung verzweigten Monocarbonsäure mit 5 bis 18 C-Atomen je Molekül umgesetzt wird,
- 6. gegebenenfalls einem mit (a1), (a2), (a3), (a4), und (a5) copolymerisierbaren, von (a1), (a2), (a4) und (a5) verschiedenen, im wesentlichen säuregruppenfreien, ethylenisch ungesättigten Monomer oder einem Gemisch aus solchen Monomeren,
wobei (a1), (a2), (a3), (a4), (a5) und (a6) in Art und Menge so ausgewählt werden, daß das
Polyacrylatharz (A1) die gewünschte OH-Zahl, Säurezahl und das gewünschte
Molekulargewicht aufweist.
Zur Herstellung der Polyacrylatharze (A1) kann als Komponente (a1) jeder mit (a2), (a3),
(a4), (a5) und (a6) copolymerisierbare (Meth)Acrylsäurealkyl- oder -cycloalkylester mit bis
zu 20 Kohlenstoffatomen im Alkylrest, insbesondere Methyl-, Ethyl-, Propyl-, n-Butyl-,
sec.-Butyl-, tert.-Butyl-, Hexyl-, Ethylhexyl-, Stearyl- und Laurylacrylat oder -methacrylat;
cycloaliphatische (Meth)acrylsäureester, insbesondere Cyclohexyl-, Isobornyl-,
Dicyclopentadienyl-, Octahydro-4,7-methano-1H-inden-methanol- oder tert.-
Butylcyclohexyl(meth)acrylat; (Meth)Acrylsäureoxaalkylester oder -oxacycloalkylester wie
Ethyltriglykol(meth)acrylat und Methoxyoligoglykol(meth)acrylat mit einem
Molekulargewicht Mn von vorzugsweise 550; oder andere ethoxylierte und/oder
propoxylierte hydroxylgruppenfreie (Meth)acrylsäurederivate; verwendet werden. Diese
können in untergeordneten Mengen höherfunktionelle (Meth)Acrylsäurealkyl- oder
-cycloalkylester wie Ethylengylkol-, Propylenglykol-, Diethylenglykol-, Dipropylenglykol-,
Butylenglykol-, Pentan-1,5-diol-, Hexan-1,6-diol-, Octahydro-4,7-methano-1H-inden
dimethanol- oder Cyclohexan-1,2-, -1,3- oder -1,4-diol-di(meth)acrylat; Trimethylolpropan-di- oder -tri(meth)acrylat; oder Pentaerythrit-di-, -tri- oder
-tetra(meth)acrylat; enthalten. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind hierbei unter
untergeordneten Mengen an höherfunktionellen Monomeren solche Mengen zu verstehen,
welche nicht zur Vernetzung oder Gelierung der Polyacrylatharze führen.
Als Komponente (a2) können mit (a1), (a2), (a3), (a4), (a5) und (a6) copolymerisierbare
und von (a5) verschiedene, ethylenisch ungesättigte Monomere, die mindestens eine
Hydroxylgruppe pro Molekül tragen und im wesentlichen säuregruppenfrei sind, wie
Hydroxyalkylester der Acrylsäure, Methacrylsäure oder einer anderen alpha,beta
ethylenisch ungesättigten Carbonsäure, welche sich von einem Alkylenglykol ableiten, der
mit der Säure verestert ist, oder durch Umsetzung der Säure mit einem Alkylenoxid
erhältlich sind, insbesondere Hydroxyalkylester der Acrylsäure, Methacrylsäure,
Ethacrylsäure, Crotonsäure, Maleinsäure, Fumarsäure oder Itaconsäure, in denen die
Hydroxyalkylgruppe bis zu 20 Kohlenstoffatome enthält, wie 2-Hydroxyethyl-, 2-
Hydroxypropyl-, 3-Hydroxypropyl-, 3-Hydroxybutyl-, 4-Hydroxybutyl-, Octahydro-4,7-
methano-1H-inden-dimethanöl- oder Methylpropandiolmonoacrylat, -monomethacrylat,
-monoethacrylat, -monocrotonat, -monomaleinat, -monofumarat oder -monoitaconat; oder
Umsetzungsprodukte aus cyclischen Estern, wie z. B. epsilon-Caprolacton und diesen
Hydroxyalkylestern; oder olefinisch ungesättigte Alkohole wie Allylalkohol oder Polyole
wie Trimethylolpropanmono- oder diallylether oder Pentaerythritmono-, -di- oder
-triallylether; verwendet werden. Hinsichtlich dieser höherfunktionellen Monomeren (a2)
gilt das für die höherfunktionellen Monomeren (a1) Gesagte sinngemäß. Der Anteil an
Trimethylolpropanmonoallylether beträgt üblicherweise 2 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das
Gesamtgewicht der zur Herstellung des Polyacrylatharzes eingesetzten Monomeren (a1) bis
(a6). Daneben ist es aber auch möglich, 2 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht
der zur Herstellung des Polyacrylatharzes eingesetzten Monomeren, 111-
methylolpropanmonoallylether zum fertigen Polyacrylatharz zuzusetzen. Die olefinisch
ungesättigten Polyole, wie insbesondere Trimethylolpropanmonoallylether, können als
alleinige hydroxylgruppenhaltige Monomere, insbesondere aber anteilsmäßig in
Kombination mit anderen der genannten hydroxylgruppenhaltigen Monomeren, eingesetzt
werden.
Als Komponente (a3) kann jedes mindestens eine Säuregruppe, vorzugsweise eine
Carboxylgruppe, pro Molekül tragende, mit (a1), (a2), (a4), (a5) und (a6) copolyme
risierbare, ethylenisch ungesättigte Monomer oder ein Gemisch aus solchen Monomeren
verwendet werden. Als Komponente (a3) werden besonders bevorzugt Acrylsäure und/oder
Methacrylsäure eingesetzt. Es können aber auch andere ethylenisch ungesättigte
Carbonsäuren mit bis zu 6 C-Atomen im Molekül verwendet werden. Beispiele für solche
Säuren sind Ethacrylsäure, Crotonsäure, Maleinsäure, Fumarsäure und Itaconsäure. Wei
terhin können ethylenisch ungesättigte Sulfon- oder Phosphonsäuren, bzw. deren Teilester,
als Komponente (a3) verwendet werden. Als Komponente (a3) kommen desweiteren
Maleinsäuremono(meth)acryloyloxyethylester, Bernsteinsäuremo
no(meth)acryloyloxyethylester und Phthalsäuremono(meth)acryloyloxyethylester in
Betracht.
Als Komponente (a4) werden ein oder mehrere Vinylester von in alpha-Stellung
verzweigten Monocarbonsäuren mit 5 bis 18 C-Atomen im Molekül eingesetzt. Die
verzweigten Monocarbonsäuren können erhalten werden durch Umsetzung von
Ameisensäure oder Kohlenmonoxid und Wasser mit Olefinen in Anwesenheit eines
flüssigen, stark sauren Katalysators; die Olefine können Crack-Produkte von paraffinischen
Kohlenwasserstoffen, wie Mineralölfraktionen, sein und können sowohl verzweigte wie ge
radkettige acyclische und/oder cycloaliphatische Olefine enthalten. Bei der Umsetzung
solcher Olefine mit Ameisensäure bzw. mit Kohlenmonoxid und Wasser entsteht ein
Gemisch aus Carbonsäuren, bei denen die Carboxylgruppen vorwiegend an einem
quaternären Kohlenstoffatom sitzen. Andere olefinische Ausgangsstoffe sind z. B.
Propylentrimer, Propylentetramer und Diisobutylen. Die Vinylester können aber auch auf
an sich bekannte Weise aus den Säuren hergestellt werden, z. B. indem man die Säure mit
Acetylen reagieren läßt. Besonders bevorzugt werden - wegen der guten Verfügbarkeit
-Vinylester von gesättigten aliphatischen Monocarbonsäuren mit 9 bis 11 C-Atomen, die
am alpha-C-Atom verzweigt sind, eingesetzt.
Als Komponente (a5) wird das Umsetzungsprodukt aus Acrylsäure und/oder
Methacrylsäure mit dem Glycidylester einer in alpha-Stellung verzweigten Monocarbon
säure mit 5 bis 18 C-Atomen j e Molekül eingesetzt. Glycidylester stark verzweigter
Monocarbonsäuren sind unter dem Handelsnamen "Cardura" erhältlich. Die Umsetzung der
Acryl- oder Methacrylsäure mit dem Glycidylester einer Carbonsäure mit einem tertiären
alpha-Kohlenstoffatom kann vorher, während oder nach der Polymerisationsreaktion
erfolgen. Bevorzugt wird als Komponente (a5) das Umsetzungsprodukt von Acryl-
und/oder Methacrylsäure mit dem Glycidylester der Versaticsäure eingesetzt. Dieser
Glycidylester ist unter dem Namen "Cardura E10" im Handel erhältlich.
Als Komponente (a6) können alle mit (a1), (a2), (a3), (a4) und (a5) copolymerisierbaren,
von (a1), (a2), (a3) und (a4) verschiedenen, im wesentlichen säuregruppenfreien
ethylenisch ungesättigten Monomere oder Gemische aus solchen Monomeren verwendet
werden. Als Komponente (a6) kommmen
- - Olefine wie Ethylen, Propylen, But-1-en, Pent-1-en, Hex-1-en, Cyclohexen, Cyclopenten, Norbonen, Butadien, Isopren, Cylopentadien und/oder Dicyclopentadien;
- - (Meth)Acrylsäureamide wie (Meth)Acrylsäureamid, N-Methyl-, N,N-Dimethyl-, N-Ethyl-, N,N-Diethyl-, N-Propyl-, N,N-Dipropyl, N-Butyl-, N,N-Dibutyl-, N- Cyclohexyl- und/oder N,N-Cyclohexyl-methyl-(meth)acrylsäureamid;
- - Epoxidgruppen enthaltende Monomere wie der Glycidylester der Acrylsäure, Methacrylsäure, Ethacrylsäure, Crotonsäure, Maleinsäure, Fumarsäure und/oder Itaconsäure;
- - vinylaromatische Kohlenwasserstoffe, wie Styrol, alpha-Alkylstyrole, insbesondere alpha-Methylstyrol, und/oder Vinyltoluol;
- - Nitrile wie Acrylnitril und/oder Methacrylnitril;
- - Vinylverbindungen wie Vinylchlorid, Vinylfluorid, Vinylidendichlorid, Vinylidendifluorid; N-Vinylpyrrolidon; Vinylether wie Ethylvinylether, n- Propylvinylether, Isopropylvinylether, n-Butylvinylether, Isobutylvinylether und/oder Vinylcyclohexylether; Vinylester wie Vinylacetat, Vinylpropionat, Vinylbutyrat, Vinylpivalat und/oder der Vinylester der 2-Methyl-2- ethylheptansäure; und/oder
- - Polysiloxanmakromonomere, die ein zahlenmittleres Molekulargewicht Mn von 1.000 bis 40.000, bevorzugt von 2.000 bis 20.000, besonders bevorzugt 2.500 bis 10.000 und insbesondere 3.000 bis 7.000 und im Mittel 0,5 bis 2,5, bevorzugt 0,5 bis 1,5, ethylenisch ungesättigte Doppelbindungen pro Molekül aufweisen, wie sie in der DE-A-38 07 571 auf den Seiten 5 bis 7, der DE-A 37 06 095 in den Spalten 3 bis 7, der EP-B-0 358 153 auf den Seiten 3 bis 6, in der US-A 4,754,014 in den Spalten 5 bis 9, in der DE-A 44 21 823 oder in der der internationalen Patentanmeldung WO 92/22615 auf Seite 12, Zeile 18, bis Seite 18, Zeile 10, beschrieben sind, oder Acryloxysilan-enthaltende Vinylmonomere, herstellbar sind durch Umsetzung hydroxyfünktioneller Silane mit Epichlorhydrin und anschließender Umsetzung des Reaktionsproduktes mit Methacrylsäure und/oder Hydroxyalkylestern der (Meth)acrylsäure;
in Betracht.
Vorzugsweise werden vinylaromatische Kohlenwasserstoffe eingesetzt.
Es ist von Vorteil, die Polysiloxanmakromonomeren (a6) zusammen mit anderen
Monomeren (a6) verwenden. Hierbei soll die Menge des oder der
Polysiloxanmakromonomeren (a6) zur Modifizierung der Acrylatcopolymerisate (A1)
weniger als 5 Gew.-%, bevorzugt 0,05 bis 2,5 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,05 bis 0,8
Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der zur Herstellung des Copolymerisats
(A1) eingesetzten Monomeren, betragen. Die Verwendung derartiger
Polysiloxanmakromonomerer führt zu einer Verbesserung des Slips der erfindungsgemäßen
Beschichtungen.
Die Art und Menge der Komponenten (a1) bis (a6) wird so ausgewählt, daß das
Polyacrylatharz (A1) die gewünschte OH-Zahl, Säurezahl und Glasübergangstemperatur
aufweist. Besonders bevorzugt eingesetzte Acrylatharze (A1) werden erhalten durch
Polymerisation von
- 1. 20 bis 60 Gew.-%, bevorzugt 30 bis 50 Gew.-%, der Komponente (a1),
- 2. 10 bis 40 Gew.-%, bevorzugt 15 bis 35 Gew.-%, der Komponente (a2),
- 3. 1 bis 15 Gew.-%, bevorzugt 2 bis 8 Gew.-%, der Komponente (a3),
- 4. 0 bis 25 Gew.-%, bevorzugt 5 bis 15 Gew.-%, der Komponente (a4),
- 5. 0 bis 25 Gew.-%, bevorzugt 5 bis 15 Gew.-%, der Komponente (a5) und
- 6. 5 bis 30 Gew.-%, bevorzugt 10 bis 20 Gew.-%, der Komponente (a6),
wobei die Summe der Gewichtsanteile der Komponenten (a1) bis (a6) jeweils 100 Gew.-%
beträgt.
Die Herstellung der Polyacrylatharze (A1) erfolgt in einem organischen Lösemittel oder
Lösemittelgemisch und in Gegenwart mindestens eines Polymerisationsinitiators. Als
organische Lösemittel und Polymerisationsinitiatoren werden die für die Herstellung von
Polyacrylatharzen üblichen und für die Herstellung von wäßrigen Dispersionen geeigneten
Lösemittel und Polymerisationsinitiatoren eingesetzt. Dabei können die Lösemittel an der
Reaktion mit der vernetzenden Komponente (II) teilnehmen und somit als thermisch
vernetzbare Reaktivverdünner wirken.
Beispiele geeigneter thermisch vernetzbarer Reaktiverdünner sind verzweigte, cyclische
und/oder acyclische C9-C16-Alkane, die mit mindestens zwei Hydroxylgruppen
funktionalisiert sind, vorzugsweise Dialkyloctandiole, insbesondere die stellungsisomeren
Diethyloctandiole.
Weitere Beispiele geeigneter thermisch vernetzbarer Reaktiverdünner sind oligomere
Polyole, welche aus oligomeren Zwischenprodukten, die durch Metathesereaktionen von
acyclischen Monoolefinen und cyclischen Monoolefinen gewonnen werden, durch
Hydroformylierung und anschließender Hydrierung erhältlich sind; Beispiele geeigneter
cyclischer Monoolefine sind Cyclobuten, Cyclopenten, Cyclohexen, Cycloocten,
Cyclohepten, Norbonen oder 7-Oxanorbonen; Beispiele geeigneter acyclischer
Monoolefine sind in Kohlenwasserstoffgemischen enthalten, die in der Erdölverarbeitung
durch Cracken erhalten weiden (C5-Schnitt); Beispiele geeigneter, erfindungsgemäß zu
verwendender oligomerer Polyole weisen eine Hydroxylzahl (OHZ) von 200 bis 450, ein
zahlenmittleres Molekulargewicht Mn von 400 bis 1000 und ein massenmittleres Mole
kulargewicht Mw von 600 bis 1100 auf;
Weitere Beispiele geeigneter thermisch vernetzbarer Reaktiverdünner sind hyperverzweigte
Verbindungen mit einer tetrafunktionellen Zentralgruppe, abgeleitet von
Ditrimethylolpropan, Diglycerin, Ditrimethylolethan, Pentaerythrit, Tetrakis(2-
hydroxyethyl)methan, Tetrakis(3-hydroxypropyl)methan oder 2,2-Bis-hydroxymethyl
butandiol-(1,4) (Homopentaerythrit). Die Herstellung dieser Reaktiwerdünner kann nach
den üblichen und bekannten Methoden der Herstellung hyperverzweigter und dendrimer
Verbindungen erfolgen. Geeignete Synthesemethoden werden beispielsweise in den
Patentschriften WO 93/17060 oder WO 96/12754 oder in dem Buch von G.R. Newkome,
C.N. Moorefield und F. Vögtle, "Dendritic Molecules, Concepts, Syntheses, Perspectives",
VCH, Weinheim, New York, 1996, beschrieben.
Weitere Beispiele geeigneter Reaktivverdünner sind Polycarbonatdiole, Polyesterpolyole,
Poly(meth)acrylatdiole oder hydroxylgruppenhaltige Polyadditionsprodukte.
Beispiele geeigneter isocyanatreaktiver Lösemittel sind Butylglykol, 2-Methoxypropanol,
n-Butanol, Methoxybutanol, n-Propanol, Ethylenglykolmonomethylether, Ethylengly
kolmonoethylether, Ethylenglykolmonobutylether, Diethylenglykolmonomethylether,
Diethylenglykolmonoethyl-ether, Diethylenglykoldiethylether, Diethylenglykolmo
nobutylether, Trimethylolpropan, 2-Hydroxypropionsäureethylester oder
3-Methyl-3-methoxybutanol sowie Derivate auf Basis von Propylenglykol, z. B.
Ethoxyethylpropionat, Isopropoxypropanol oder Methoxypropylacetat genannt.
Es ist dabei auch möglich, die Polyacrylatarze (A1) zunächst in einem Lösemittel, das nicht
wasserverdünnbar ist, herzustellen und dieses Lösemittel nach der Polymerisation
gegebenenfalls teilweise durch wasserverdünnbares Lösemittel zu ersetzen.
Beispiele geeigneter Polymerisationsinitiatoren sind freie Radikale bildende Initiatoren, wie
z. B. tert.-Butylperoxyethylhexanoat, Benzoylperoxid, Azobisisobutyronitril und tert.-
Butylperbenzoat genannt. Die Initiatoren werden bevorzugt in einer Menge von 2 bis 25
Gew.-%, besonders bevorzugt von 4 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der
Monomeren, eingesetzt.
Die Polymerisation wird zweckmäßigerweise bei einer Temperatur von 80 bis 200°C,
vorzugsweise 110 bis 180°C, durchgeführt. Bevorzugt werden als Lösemittel
Ethoxyethylpropionat und Isopropoxypropanol eingesetzt.
Bevorzugt wird das Polyacrylatharz (A1) nach einem Zweistufenverfahren hergestellt, da so
die resultierenden erfindungsgemäßen Beschichtungsmittel eine bessere Verarbeitbarkeit
aufweisen. Bevorzugt werden daher Polyacrylatharze eingesetzt, die erhältlich sind, indem
- 1. ein Gemisch aus (a1), (a2), (a4), (a5) und (a6) oder ein Gemisch aus Teilen der Komponenten (a1), (a2), (a4), (a5) und (a6) in einem organischen Lösemittel polymerisiert wird,
- 2. nachdem mindestens 60 Gew.-% des aus (a1), (a2), (a4), (a5) und gegebenenfalls (a6) bestehenden Gemisches zugegeben worden sind, (a3) und der gegebenenfalls vorhandene Rest der Komponenten (a1), (a2), (a4), (a5) und (a6) zugegeben werden und weiter polymerisiert wird und
- 3. nach Beendigung der Polymerisation das erhaltene Polyacrylathari gegebenenfalls zumindest teilweise neutralisiert wird, d. h. die Säuregruppen in die entsprechende Säureaniongruppen überführt werden.
Daneben ist es aber auch möglich, die Komponenten (a4) und/oder (a5) zusammen mit
zumindest einem Teil des Lösemittels vorzulegen und die restlichen Komponenten
zuzudosieren. Außerdem können auch die Komponenten (a4) und/oder (a5) nur teilweise
zusammen mit zumindest einem Teil des Lösemittels in die Vorlage gegeben werden und
der Rest dieser Komponenten wie oben beschrieben zugegeben werden. Bevorzugt werden
beispielsweise mindestens 20 Gew.-% des Lösemittels und ca. 10 Gew.-% der Komponente
(a4) und (a5) sowie gegebenenfalls Teilen der Komponenten (a1) und (a6) vorgelegt.
Bevorzugt ist außerdem die Herstellung der Polyacrylatharze (A1) durch ein
Zweistufenverfahren, bei dem die Stufe (I) 1 bis 8 Stunden, vorzugsweise 1,5 bis 4
Stunden, dauert und die Zugabe der Mischung aus (a3) und dem gegebenenfalls
vorhandenen Rest der Komponenten (a1), (a2), (a4), (a5) und (a6) innerhalb von 20 bis 120
Minuten, vorzugsweise innerhalb von 30 bis 90 Minuten, erfolgt. Nach Beendigung der
Zugabe der Mischung aus (a3)und dem gegebenenfalls vorhandenen Rest der Komponenten
(a1), (a2), (a4), (a5) und (a6) wird so lange weiter polymerisiert, bis alle eingesetzten
Monomeren im wesentlichen vollständig umgesetzt worden sind.
Die Menge und Zugabegeschwindigkeit des Initiators wird vorzugsweise so gewählt, daß
ein Polyacrylatharz (A1) mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht Mn von 1000 bis
30.000 Dalton erhalten wird. Es ist bevorzugt, daß mit dem Initiatorzulauf einige Zeit, im
allgemeinen ca. 15 Minuten, vor dem Zulauf der Monomeren begonnen wird. Ferner ist ein
Verfahren bevorzugt, bei dem die Initiatorzugabe zum gleichen Zeitpunkt wie die Zugabe
der Monomeren begonnen und etwa eine halbe Stunde nachdem die Zugabe der
Monomeren beendet worden ist, beendet wird. Der Initiator wird vorzugsweise in
konstanter Menge pro Zeiteinheit zugegeben. Nach Beendigung der Initiatorzugabe wird
das Reaktionsgemisch noch so lange (in der Regel 1,5 Stunden) auf
Polymerisationstemperatur gehalten, bis alle eingesetzten Monomere im wesentlichen
vollständig umgesetzt worden sind. "Im wesentlichen vollständig umgesetzt" soll bedeuten,
daß vorzugsweise 100 Gew.-% der eingesetzten Monomere umgesetzt worden sind, daß es
aber auch möglich ist, daß ein geringer Restmonomerengehalt von höchstens bis zu etwa
0,5 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Reaktionsmischung, unumgesetzt zurückbleiben
kann.
Bevorzugt werden die Monomeren zur Herstellung der Polyacrylatharze (A1) bei einem
nicht allzu hohen Polymerisationsfestkörper, bevorzugt bei einem Polymerisa
tionsfestkörper von 80 bis 50 Gew.-%, bezogen auf die Comonomeren, polymerisiert und
anschließend die Lösemittel teilweise destillativ entfernt, so daß die entstehenden
Polyacrylatharzlösungen einen Festkörpergehalt von bevorzugt 100 bis 60 Gew.-%
aufweisen.
Die Herstellung der Polyacrylatharze (A1) weist keine methodischen Besonderheiten auf,
sondern erfolgt mit Hilfe der auf dem Kunststoffgebiet üblichen und bekannten Methoden
der kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Copolymerisation unter Normaldruck oder
Überdruck in Rührkesseln, Autoklaven, Rohrreaktoren oder Taylorreaktoren.
Beispiele geeigneter (Co)Polymerisationsverfahren werden in den Patentschriften DE-A-
197 09 465, DE-C-197 09 476, DE-A-28 48 906, DE-A-195 24 182, EP-A-0 554 783, WO
95/27742 oder WO 82/02387 beschrieben.
Erfindungsgemäß sind Taylorreaktoren vorteilhaft und werden deshalb für das
erfindungsgemäße Verfahren bevorzugt verwendet.
Taylorreaktoren, die der Umwandlung von Stoffen unter den Bedingungen der
Taylorströmung dienen, sind bekannt. Sie bestehen in wesentlichen aus zwei koaxialen
konzentrisch angeordneten Zylindern, von denen der äußere feststehend ist und der innere
rotiert. Als Reaktionsraum dient das Volumen, das durch den Spalt der Zylinder gebildet
wird. Mit zunehmender Winkelgeschwindigkeit ωi des Innenzylinders treten einer Reihe
unterschiedlicher Strömungsformen auf, die durch eine dimensionslose Kennzahl, die
sogenannte Taylor-Zahl Ta, charakterisiert sind. Die Taylor-Zahl ist zusätzlich zur
Winkelgeschwindigkeit des Rührers auch noch abhängig von der kinematischen Viskosität
v des Fluids im Spalt und von den geometrischen Parametern, dem äußeren Radius des
Innenzylinders ri , dem inneren Radius des Außenzylinders ra und der Spaltbreite d, der
Differenz beider Radien, gemäß der folgenden Formel:
Ta = ωi ri d ν-1(d/ri)1/2 (I)
mit d = ra - ri.
Bei niedriger Winkelgeschwindigkeit bildet sich die laminare Couette-Strömung, eine
einfache Scherströmung, aus. Wird die Rotationsgeschwindigkeit des Innenzylinders weiter
erhöht, treten oberhalb eines kritischen Werts abwechselnd entgegengesetzt rotierende
(kontrarotierende) Wirbel mit Achsen längs der Umfangsrichtung auf. Diese sogenannten
Taylor-Wirbel sind rotationssymmetrisch und haben einen Durchmesser, der annähernd so
groß ist wie die Spaltbreite. Zwei benachbarte Wirbel bilden ein Wirbelpaar oder eine
Wirbelzelle.
Dieses Verhalten beruht darauf, daß bei der Rotation des Innenzylinders mit ruhendem
Außenzylinder die Fluidpartikel nahe des Innenzylinders einer stärkeren Zentrifugalkraft
ausgesetzt sind als diejenigen, die weiter vom inneren Zylinder entfernt sind. Dieser
Unterschied der wirkenden Zentrifugalkräfte drängt die Fluidpartikel vom Innen- zum
Außenzylinder. Der Zentrifugalkraft wirkt die Viskositätskraft entgegen, da bei der
Bewegung der Fluidpartikel die Reibung überwunden werden muß. Nimmt die
Rotationsgeschwindigkeit zu, dann nimmt auch die Zentrifugalkraft zu. Die Taylor-Wirbel
entstehen, wenn die Zentrifugalkraft größer als die stabilisierende Viskositätskraft wird.
Bei der Taylor-Strömung mit einem geringen axialen Strom wandert jedes Wirbelpaar
durch den Spalt, wobei nur ein geringer Stoffaustausch zwischen benachbarten
Wirbelpaaren auftritt. Die Vermischung innerhalb solcher Wirbelpaare ist sehr hoch,
wogegen die axiale Vermischung über 'die Paargrenzen hinaus nur sehr gering ist. Ein
Wirbelpaar kann daher als gut durchmischter Rührkessel betrachtet werden. Das
Strömungssystem verhält sich somit wie ein ideales Strömungsrohr, indem die Wirbelpaare
mit konstanter Verweilzeit wie ideale Rührkessel durch den Spalt wandern.
Erfindungsgemäß von Vorteil sind hierbei Taylorreaktoren mit einer äußeren Reaktorwand
und einem hierin befindlichen konzentrisch oder exzentrisch angeordneten Rotor, einem
Reaktorboden und einem Reaktordeckel, welche zusammen das ringspaltförmige
Reaktorvolumen definieren, mindestens einer Vorrichtung zur Zudosierung von Edukten
sowie einer Vorrichtung für den Produktablauf, wobei die Reaktorwand und/oder der Rotor
geometrisch derart gestaltet ist oder sind, daß auf im wesentlichen der gesamten
Reaktorlänge im Reaktorvolumen die Bedingungen für die Taylorströmung erfüllt sind,
d. h., daß sich der Ringspalt in Durchflußrichtung verbreitert.
Als Hydroxylgruppen und Säuregruppen, die in die entsprechenden Säureaniongruppen
überführbar sind, enthaltenden Polyester (A2) sind alle Polyester mit den angegebenen
OH-Zahlen, Säurezahlen, Viskositäten und Molekulargewichten geeignet.
Bevorzugt werden als Komponente (A2) Polyester eingesetzt, die sind erhältlich durch
Umsetzung von
- 1. Polycarbonsäuren oder deren veresterungsfähigen Derivaten, gegebenenfalls zusammen mit Monocarbonsäuren,
- 2. Polyolen, gegebenenfalls zusammen mit Monoolen,
- 3. gegebenenfalls weiteren modifizierenden Komponenten und
- 4. gegebenenfalls einer mit dem Reaktionsprodukt aus (p1), (p2) und gegebenenfalls (p3) reaktionsfähigen Komponente.
Als Beispiele für Polycarbonsäuren, die als Komponente (p1) eingesetzt werden können,
seien aromatische, aliphatische und cycloaliphatische Polycarbonsäuren genannt. Bevorzugt
werden als Komponente (p 1) werden aromatische und/ oder aliphatische Polycarbonsäuren
eingesetzt.
Beispiele für geeignete Polycarbonsäuren sind Phthalsäure, Isophthalsäure,
Terephthalsäure, Phthalsäure-, Isophthalsäure- oder Terephthalsäuremonosulfonat,
Halogenphthalsäuren, wie Tetrachlor- bzw. Tetrabromphthalsäure, Adipinsäure,
Glutarsäure, Acelainsäure, Sebacinsäure, Fumarsäure, Maleinsäure, Trimellithsäure,
Pyromellithsäure, Tetrahydrophthalsäure, Hexahydrophthalsäure, 1,2-
Cyclohexandicarbonsäure, 1,3-Cyclohexandicarbonsäure, 1,4-Cyclohexandicarbonsäure, 4-
Methylhexahydrophthalsäure, Endomethylentetrahydrophthalsäure, Tricyclodecan-
Dicarbonsäure, Endoethylenhexahydrophthalsäure, Camphersäure,
Cyclohexantetracarbonsäure oder Cyclobutantetracarbonsäure. Die cycloaliphtatischen
Polycarbonsäuren können sowohl in ihrer cis- als auch in ihrer trans-Form sowie als
Gemisch beider Formen eingesetzt werden. Geeignet sind auch die veresterungsfähigen
Derivate der obengenannten Polycarbonsäuren, wie z. B. deren ein- oder mehrwertige Ester
mit aliphatischen Alkoholen mit 1 bis 4-C-Atomen oder Hydroxyalkoholen mit 1 bis 4 C-
Atomen. Außerdem können auch die Anhydride der obengenannten Säuren eingesetzt
werden, sofern sie existieren.
Gegebenenfalls können zusammen mit den Polycarbonsäuren auch Monocarbonsäuren
eingesetzt werden, wie beispielsweise Benzoesäure, tert.-Butylbenzoesäure, Laurinsäure,
Isononansäure und Fettsäuren natürlich vorkommender Öle. Bevorzugt wird als
Monocarbonsäure Isononansäure eingesetzt.
Geeignete Alkoholkomponenten (p2) zur Herstellung des Polyesters (A2) sind mehrwertige
Alkohole, wie Ethylenglykol, Propandiole, Butandiole, Hexandiole,
Hydroxypivalinsäureneopentylester, Neopentylglykol, Diethylenglykol, Cyclohexandiol,
Cyclohexandimethanol, Trimethylpentandiol, Ethylbutylpropandiol, Ditrimethylolpropan,
Trimethylolethan, Trimethylolpropan, Glycerin, Pentaerythrit, Dipentaerythrit; Trishydroxi
ethylisocyanat, Polyethylenglykol, Polypropylenglykol, gegebenenfalls zusammen mit
einwertigen Alkoholen, wie beispielsweise Butanol, Octanol, Laurylalkohol, Cyclohexanol,
tert.-Butylcyclohexanol, ethoxylierten bzw. propoxylierten Phenolen.
Als Komponente (p3) zur Herstellung der Polyester (A2) geeignet sind insbesondere
Verbindungen, die eine gegenüber den funktionellen Gruppen des Polyesters reaktive
Gruppe aufweisen, ausgenommen die als Komponente (p4) genannten Verbindungen. Als
modifizierende Komponente (p3) werden bevorzugt Polyisocyanate und/oder
Diepoxydverbindungen, gegebenenfalls auch Monoisocyanate und/oder
Monoepoxydverbindungen verwendet. Geeignete Komponenten (p3) sind beispielsweise in
der DE-A-40 24 204 auf Seite 4, Zeilen 4 bis 9, beschrieben.
Als Komponente (p4) zur Herstellung der Polyester (A2) geeignet sind Verbindungen, die
außer einer gegenüber den funktionellen Gruppen des Polyesters (A2) reaktiven Gruppe
noch eine tertiäre Aminogruppe aufweisen, beispielsweise Monoisocyanate mit mindestens
einer tertiären Aminogruppe oder Mercaptoverbindungen mit mindestens einer tertiären
Aminogruppe. Wegen Einzelheiten wird auf die DE-A-40 24 204, Seite 4, Zeilen 10 bis 49,
verwiesen.
Die Herstellung der Polyester (A2) erfolgt nach den bekannten Methoden der Veresterung;
wie dies beispielsweise in der DE-A-40 24 204, Seite 4, Zeilen 50 bis 65, beschrieben ist.
Die Umsetzung erfolgt dabei üblicherweise bei Temperaturen zwischen 180 und 280°C,
gegebenenfalls in Gegenwart eines geeigneten Veresterungskatalysators, wie z. B.
Lithiumoctoat, Dibutylzinnoxid, Dibutylzinndilaurat oder para-Toluolsulfonsäure.
Üblicherweise wird die Herstellung der Polyester (A2) in Gegenwart geringer Mengen
eines geeigneten Lösemittels als Schleppmittel durchgeführt. Als Schleppmittel werden z. B. aromatische Kohlenwasserstoffe, wie insbesondere Xylol und (cyclo)aliphatische
Kohlenwasserstoffe, z. B. Cyclohexan, eingesetzt.
Besonders bevorzugt werden als Komponente (A2) Polyester eingesetzt, die nach einem
zweistufigen Verfahren hergestellt worden sind, indem zunächst ein hydroxyl
gruppenhaltiger Polyester mit einer OH-Zahl von 100 bis 300 mgKOH/g, einer Säurezahl
von weniger als 10 mgKOH/g und einem zahlenmittleren Molekulargewicht Mn von 500
bis 2000 Dalton hergestellt wird, der dann in einer zweiten Stufe mit
Carbonsäureanhydriden zu dem gewünschten Polyester (A2) umgesetzt wird. Die Menge an
Carbonsäureanhydriden wird dabei so gewählt, daß der erhaltene Polyester die gewünschte
Säurezahl aufweist. Für diese Umsetzung sind alle üblicherweise eingesetzten
Säureanhydride, wie z. B. Hexahydrophthalsäureanhydrid, Trimellithsäureanhydrid,
Pyromellithsäureanhydrid, Phthalsäureanhydrid, Camphersäureanhydrid, Te
trahydrophthalsäureanhydrid, Bernsteinsäureanhydrid und Gemische dieser und/oder
anderer Anhydride und insbesondere Anhyride aromatischer Polycarbonsäuren, wie
Trimellithsäureanhydrid, geeignet.
Es ist gegebenenfalls möglich, daß das Polyacrylatharz (A1) zumindest teilweise in
Gegenwart des Polyesters (A2) hergestellt worden ist. Vorteilhafterweise werden in diesem
Fall mindestens 20 Gew.-% und besonders vorteilhafterweise 40 bis 80 Gew.-% der
Komponente (A1) in Gegenwart der Komponente (A2) hergestellt.
Die gegebenenfalls restlich vorhandene Menge der Komponente (A1) wird def
Bindemittellösung anschließend zugegeben. Dabei ist es möglich, daß dieses bereits
polymerisierte Harz die gleiche Monomerzusammensetzung aufweist wie das in Gegenwart
des Polyesters aufgebaute Polyacrylatharz. Es kann aber auch ein hydroxylgruppenhaltiges
Polyacrylatharz mit einer unterschiedlichen Monomerzusammensetzung zugefügt werden.
Außerdem ist es möglich, eine Mischung verschiedener Polyacrylatharze und/oder
Polyester zuzufügen, wobei gegebenenfalls ein Harz die gleiche
Monomerzusammensetzung aufweist wie das in Gegenwart des Polyesters aufgebaute Po
lyacrylatharz.
Als hydroxyl- und säuregruppenhaltiges Polyurethanharz (A3) sind alle Polyurethanharze
mit den angegebenen OH-Zahlen, Säurezahlen, Viskositäten und Molekulargewichten
geeignet.
Geeignete Polyurethanharze werden beispielsweise in den folgenden Schriften
beschriebenen: EP-A-355 433, DE-A-35 45 618, DE-A-38 13 866. DE-A-32 10 051,
DE-A-26 24 442, DE-A-37 39 332, US-A-4,719,132, EP-A-89 497, US-A-4,558,090,
US-A-4,489,135, DE-A-36 28 124, EP-A-158 099, DE-A-29 26 584, EP-A-195 931,
DE-A-33 21 180 und DE-A-40 OS 961.
In der Komponente (I) werden vorzugsweise Polyurethanharze eingesetzt, die durch
Umsetzung von isocyanatgruppenhaltigen Präpolymeren mit gegenüber Isocyanatgruppen
reaktiven Verbindungen herstellbar sind.
Die Herstellung von isocyanatgnippenhaltigen Präpolymeren kann durch Reaktion von
Polyolen mit einer Hydroxylzahl von 10 bis 1800, bevorzugt 50 bis 1200 mg KOH/g, mit
überschüssigen Polyisocyanaten bei Temperaturen von bis zu 150°C, bevorzugt 50 bis
130°C, in organischen Lösemitteln, die nicht mit Isocyanaten reagieren können, erfolgen.
Das Äquivalentverhältnis von NCO- zu OH-Gruppen liegt zwischen 2,0 : 1,0 und < 1,0 : 1,0,
bevorzugt zwischen 1,4 : 1 und 1, 1 : 1.
Die zur Herstellung des Präpolymeren eingesetzten Polyole können niedermolekular
und/oder hochmolokular sein und reaktionsträge anionische bzw. zur Anionenbildung
befähigte Gruppen enthalten. Es können auch niedermolekulare Polyole mit einem
Molekulargewicht von 60 bis zu 400 Dalton, zur Herstellung der isocyanatgruppenhaltigen
Präpolymere mitverwendet werden. Es werden dabei Mengen von bis zu 30 Gew.-% der
gesamten Polyol-Bestandteile, bevorzugt etwa 2 bis 20 Gew.-%, eingesetzt.
Um ein NCO-Präpolymeres hoher Flexibilität zu erhalten, sollte ein hoher Anteil eines
überwiegend linearen Polyols mit einer bevorzugten OH-Zahl von 30 bis 150 mg KOH/g
zugesetzt werden. Bis zu 97 Gew.-% des gesamten Polyols können aus gesättigten und
ungesättigten Polyestern und/oder Polyethern mit einer zahlenmittleren Molerkulargewicht
Mn von 400 bis 5000 Dalton bestehen. Die ausgewählten Polyetherdiole sollen keine
übermäßigen Mengen an Ethergruppen einbringen, weil sonst die gebildeten Polymere in
Wasser anquellen. Polyesterdiole werden durch Veresterung von organischen
Dicarbonsäuren oder ihren Anhydriden mit organischen Diolen hergestellt oder leiten sich
von einer Hydroxycarbonsäure oder einem Lacton ab. Um verzweigte Polyesterpolyole
herzustellen, können in geringem Umfang Polyole oder Polycarbonsäuren mit einer höheren
Wertigkeit eingesetzt werden.
Bevorzugt besteht die zur Herstellung der Polyurethanharze eingesetzte
Alkoholkomponente zumindest zu einem gewissen Anteil aus
- 1. u1) mindestens einem Diol der Formel (II)
in der R1 und R2 jeweils einen gleichen oder verschiedenen Rest darstellen und für einen Alkylrest mit 1 bis 18 C-Atomen, einen Arylrest oder einen cycloaliphatischen Rest stehen, mit der Maßgabe, daß R1 und/oder R2 nicht Methyl sein darf, und/oder u2) mindestens einem Diol der Formel (III)
in der R3, R4, R6 und R7 jeweils gleiche oder verschiedene Reste darstellen und für einen Alkylrest mit 1 bis 6 C-Atomen, einen Cycloalkylrest oder einen Arylrest stehen und R5 einen Alkylrest mit 1 bis 6 C-Atomen, einen Arylrest oder einen ungesättigten Alkylrest mit 1 bis 6 C-Atomen darstellt, und n entweder 0 oder 1 ist.
Als Diole (u1) sind alle Propandiole der Formel (II) geeignet, bei denen entweder R1 oder
R2 oder R1 und R2 nicht gleich Methyl ist, wie beispielsweise
2-Butyl-2-ethylpropandiol-1,3, 2-Butyl-2-methylpropandiol-1,3, 2-Phenyl-2-methylpropan
diol-1,3, 2-Propyl-2-ethylpropandiol-1,3, 2-Di-tert.-butylpropandiol-1,3,
2-Butyl-2-propylpropandiol-1,3, 1-Dihydroxymethyl-bicyclo[2.2.1]heptan, 2,2-Diethylpro
pandiol-1,3, 2,2-Dipropylpropandiol-1,3, 2-Cyclohexyl-2-methylpropandiol-1,3 und
andere.
Als Diole (u2) (Formel (III)) können beispielsweise 2,5-Dimethylhexandiol-2,5,
2,5-Diethylhexandiol-2,5, 2-Ethyl-5-methylhexandiol-2,5, 2,4-Dimethylpentandiol-2,4,
2,3-Dimethylbutandiol-2,3, 1,4-(2'-Hydroxypropyl)-benzol und
1,3-(2'-Hydroxypropyl)-benzol eingesetzt werden.
Bevorzugt werden als Diole (u1) 2-Propyl-2-ethylpropandiol-1,3, 2,2-Diethylpropandiol-
1,3, 2-Butyl-2-ethylpropandiol-1,3 und 2-Phenyl-2-ethyl-propandiol-1,3 und als
Komponente (u2) 2,3-Dimethylbutandiol-2,3 sowie 2,5-Dimethylhexandiol-2,5 eingesetzt.
Besonders bevorzugt werden als Komponente (a1) 2-Butyl-2-ethyl-propandiol-1,3 sowie
2-Phenyl-2-ethylpropandiol-1,3
und als Komponente (u2) 2,5-Dimethylhexandiol-2,5 eingesetzt.
und als Komponente (u2) 2,5-Dimethylhexandiol-2,5 eingesetzt.
Die Diole (u1) und/oder (u2) werden üblicherweise in einer Menge von 0,5 bis 15 Gew.-%,
bevorzugt 1 bis 7 Gew.-% eingesetzt, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der zur
Herstellung der Polyurethanharze (A3) eingesetzten Aufbaukomponenten.
Als typische multifunktionelle Isocyanate zur Herstellung der Polyurethanharze werden
aliphatische, cycloaliphatische und/oder aromatische Polyisocyanate mit mindestens zwei
Isocyanatgruppen pro Molekül verwendet. Bevorzugt werden die Isomeren oder
Isomerengemische von organischen Diisocyanaten. Aufgrund ihrer guten Beständigkeit
gegenüber ultraviolettem Licht ergeben (cyclo)aliphatische Diisocyanate Produkte mit
geringer Vergilbungsneigung. Die zur Bildung des Präpolymeren gebrauchte
Polyisocyanat-Komponente kann auch einen Anteil höherwertiger Polyisocyanate
enthalten, vorausgesetzt dadurch wird keine Gelbildung verursacht. Als Triisocyanate
haben sich Produkte bewährt, die durch Trimerisation oder Oligomerisation von
Diisocyanaten oder durch Reaktion von Diisocyanaten mit polyfunktionellen OH- oder
NH-Gruppen enthaltenden Verbindungen entstehen. Die mittlere Funktionalität kann
gegebenenfalls durch Zusatz von Monoisocyanaten gesenkt werden.
Als Beispiele für einsetzbare Polyisocyanate werden Phenylendiisocyanat,
Toluylendiisocyanat, Xylylendiisocyanat, Bisphenylendiisocyanat, Naphtylendiisocyanat,
Diphenylmethandiisocyanat, Isophorondiisocyanat, Cyclobutandiisocyanat
Cyclopentylendiisocyanat, Cyclohexylendiisocyanat, Methylcyclohexylendiisocyanat,
Dicyclohexylmethandiisocyanat, Ethylendiisocyanat, Trimethylendiisocyanat,
Tetramethylendiisocyanat, Pentamethylendiisocyanat, Hexamethylendiisocyanat,
Propylendiisocyanat, Ethylethylendiisocyanat und Trimethylhexandiisocyanat genannt.
Zur Herstellung festkörperreicher Polyurethanharzlösungen werden insbesondere
Diisocyanate der allgemeinen Formel (IV)
eingesetzt, wobei X für einen zweiwertigen, aromatischen Kohlenwasserstoffrest,
vorzugsweise für einen ggf. Halogen-, Methyl- oder Methoxy-substituierten Naphthylen-,
Diphenylen- oder 1,2-, 1,3- oder 1,4-Phenylenrest, besonders bevorzugt für einen
1,3-Phenylenrest und R1 und R2 für einen Alkylrest mit 1-4 C-Atomen, bevorzugt für
einen Methylrest, stehen. Diisocyanate der Formel (IV) sind bekannt (ihre Herstellung wird
beispielsweise in der EP-A-101832, US-PS-3,290,350, US-PS-4,130,577 und der
US-PS-4,439,616 beschrieben) und zum Teil im Handel erhältlich
(1,3-Bis-(2-isocyanatoprop-2-yl)-benzol wird beispielsweise von der American Cynamid
Company unter dem Handelsnamen TMXDI (META)® verkauft).
Weiterhin bevorzugt als Polyisocyanatkomponente sind Diisocyanate der Formel (V):
mit:
R für einen zweiwertigen Alkyl- oder Aralkylrest mit 3 bis 20 Kohlenstoffatomen und
R' für einen zweiwertigen Alkyl- oder Aralkylrest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen.
R für einen zweiwertigen Alkyl- oder Aralkylrest mit 3 bis 20 Kohlenstoffatomen und
R' für einen zweiwertigen Alkyl- oder Aralkylrest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen.
Polyurethane sind im allgemeinen nicht mit Wasser verträglich, wenn nicht bei ihrer
Synthese spezielle Bestandteile eingebaut und/oder besondere Herstellungsschritte
vorgenommen werden. So können zur Herstellung der Polyurethanharze Verbindungen
verwendet werden, die zwei mit Isocyanatgruppen reagierende H-aktive Gruppen und
mindestens eine Gruppe enthalten, die die Wasserdispergierbarkeit gewährleistet. Geeignete
Gruppen dieser Art sind nichtionische Gruppen (z. B. Polyether), anionische Gruppen,
Gemische dieser beiden Gruppen oder kationische Gruppen.
So kann eine so große Säurezahl in das Polyurethanharz eingebaut werden, daß das
neutralisierte Produkt stabil in Wasser zu dispergieren ist. Hierzu dienen Verbindungen, die
mindestens eine gegenüber Isocyanatgruppen reaktive Gruppe und mindestens eine zur
Anionenbildung befähigte Gruppe enthalten. Geeignete gegenüber Isocyanatgruppen
reaktive Gruppen sind insbesondere Hydroxylgruppen sowie primäre und/oder sekundäre
Aminogruppen. Gruppen, die zur Anionenbildung befähigt sind, sind Carboxyl-,
Sulfonsäure- und/oder Phosphonsäuregruppen. Vorzugsweise werden Alkansäuren mit zwei
Substituenten am alpha-ständigen Kohlenstoffatom eingesetzt. Der Substituent kann eine
Hydroxylgruppe, eine Alkylgruppe oder eine Alkylolgruppe sein. Diese Polyole haben
wenigstens eine, im allgemeinen 1 bis 3 Carboxylgruppen im Molekül. Sie haben zwei bis
etwa 25, vorzugsweise 3 bis 10 Kohlenstoffatome. Das Carboxylgruppen enthaltene Polyol
kann 3 bis 100 Gew.-%, vorzugsweise 5 bis 50 Gew.-%, des gesamten Polyolbestandteiles
im NCO-Präpolymeren ausmachen.
Die durch die Carboxylgruppenneutralisation in Salzform verfügbare Menge an
ionisierbaren Carboxylgruppen beträgt im allgemeinen wenigstens 0,4 Gew.-%, vorzugs
weise wenigstens 0,7 Gew.-%, bezogen auf den Feststoff. Die obere Grenze beträgt etwa 12
Gew.-%. Die Menge an Dihydroxyalkansäuren im unneutralisierten Präpolymer ergibt eine
Säurezahl von wenigstens 5 mg KOH/g, vorzugsweise wenigstens 10 mg KOH/g. Bei sehr
niedrigen Säurezahlen sind im allgemeinen weitere Maßnahmen zur Erzielung der
Wasserdispergierbarkeit erforderlich. Die obere Grenze der Säurezahl liegt bei 150 mg
KOH/g, vorzugsweise bei 40 mg KOH/g, bezogen auf den Feststoff. Bevorzugt liegt die
Säurezahl im Bereich von 20 bis 40 mg KOH/g.
Die Isocyanatgruppen des isocyanatgruppenhaltigen Präpolymers werden mit einem
Modifizierungsmittel umgesetzt. Das Modifizierungsmittel wird dabei vorzugsweise in
einer solchen Menge zugegeben, daß es zu Kettenverlängerungen und damit zu
Molekulargewichtserhöhungen kommt. Als Modifizierungsmittel werden vorzugsweise
organische Verbindungen, die Hydroxyl- und/oder sekundäre und/oder primäre
Aminogruppen enthalten, insbesondere di-, tri- und/oder höherfunktionelle Polyole,
eingesetzt. Als Beispiel für einsetzbare Polyole werden Trimethylolpropan, 1,3,4-
Butantriol, Glycerin, Erythrit, Mesoerythrit, Arabit, Adonit usw. genannt. Bevorzugt wird
Trimethylolpropan eingesetzt.
Zur Herstellung des Polyurethanharzes (A3) wird bevorzugt zunächst ein Isocyanatgruppen
aufweisendes Präpolymer hergestellt, aus dem dann durch weitere Umsetzung, bevorzugt
Kettenverlängerung, das gewünschte Polyurethanharz hergestellt wird. Die Umsetzung der
Komponenten erfolgt dabei nach den gut bekannten Verfahren der organischen Chemie
(vgl. z. B. Kunststoff-Handbuch, Band 7: Polyurethane, herausgegeben von Dr.Y. Oertel,
Carl Hanser Verlag, München, Wien 1983). Beispiele für die Herstellung der Präpolymeren
sind in der DE-OS 26 24 442 und der DE-OS 3210 O51 beschrieben. Die Herstellung der
Polyurethanharze kann nach den bekannten Verfahren erfolgen (z. B. Acetonverfahren).
Die Umsetzung der Komponenten erfolgt bevorzugt in Ethoxyethylpropionat (EEP) als
Lösemittel. Die Menge an EEP kann dabei in weiten Grenzen variieren und sollte zur Bil
dung einer Präpolymerlösung mit geeigneter Viskosität ausreichen. Im allgemeinen werden
bis zu 70 Gew.-%, bevorzugt 5 bis 50 Gew.-% und besonders bevorzugt weniger als
20 Gew.-% Lösemittel, bezogen auf den Festkörper, eingesetzt. So kann die Umsetzung
beispielsweise ganz besonders bevorzugt bei einem Lösemittelgehalt von 10-15 Gew.-%
EEP, bezogen auf den Festkörper, durchgeführt werden.
Die Umsetzung der Komponenten kann gegebenenfalls in Gegenwart eines Katalysators,
wie Organozinnverbindungen und/oder tertiären Aminen, erfolgen.
Zur Herstellung der Präpolymeren werden die Mengen der Komponenten so gewählt, daß
das Äquivalentverhältnis von NCO- zu OH-Gruppen zwischen 2,0 : 1,0 und < 1,0 : 1,0,
bevorzugt zwischen 1,4 : 1 und 1, 1 : 1, liegt.
Das NCO-Präpolymer enthält wenigstens etwa 0,5 Gew.-% Isocyanatgruppen,
vorzugsweise wenigstens 1 Gew.-% NCO, bezogen auf den Feststoff. Die obere Grenze
liegt bei etwa 15 Gew.-%, vorzugsweise 10 Gew.-%, besonders bevorzugt bei 5 Gew. -%
NCO.
Als Komponente (A4) geeignet sind alle mit den übrigen Bestandteilen der Komponente (I)
verträglichen, wasserverdünnbaren Bindemittel, beispielsweise acrylierte Polyurethanharze
und/oder Polyesteracrylate.
Neben den erfindungswesentlichen Bestandteilen und gegebenenfalls den weiteren
Bindemitteln (A) kann die Komponente (I) als Bestandteil (B) alle lacküblichen Pigmente
und/oder Füllstoffe in Anteilen von 0 bis 60 Gew.-%, bezogen auf Komponente (I),
enthalten. Dabei können sowohl die in wäßrigen Beschichtungsmitteln üblichen Pigmente,
die mit Wasser nicht reagieren bzw. sich in Wasser nicht lösen, als auch die üblicherweise
in konventionellen Beschichtungsmitteln angewandten Pigmente eingesetzt werden. Die
Pigmente können aus anorganischen oder organischen Verbindungen bestehen und können
effekt- und/oder farbgebend sein. Das erfindungsgemäße Beschichtungsmittel gewährleistet
daher aufgrund dieser Vielzahl geeigneter Pigmente eine universelle Einsatzbreite der
Beschichtungsmittel und ermöglicht die Realisierung einer Vielzahl von Farbtönen.
Als Effektpigmente können Metallplättchenpigmente, wie handelsübliche
Aluminiumbronzen, gemäß DE-A-36 36 183 chromatierte Aluminiumbronzen, und
handelsübliche Edelstahlbronzen sowie nicht metallische Effektpigmente, wie zum Beispiel
Perlglanz- bzw. Interferenzpigmente, eingesetzt werden. Beispiele für geeignete
anorganische farbgebende Pigmente sind Titandioxid, Eisenoxide, Sicotransgelb und Ruß.
Beispiele für geeignete organische farbgebende Pigmente sind Indanthrenblau, Cromo
phthalrot, Irgazinorange und Heliogengrün. Beispiele für geeignete Füllstoffe sind Kreide,
Calciumsulfate, Bariumsulfat, Silikate wie Talk oder Kaolin, Kieselsäuren, Oxide wie
Aluminiumhydroxid oder Magnesiumhydroxid, Nanopartikel oder organische Füllstoffe
wie Textilfasern, Cellulosefasern, Polyethylenfasern oder Holzmehl.
Als weiteren wesentlichen Bestandteil (C) enthält die Komponente (I) mindestens ein
organisches, gegebenenfalls wasserverdünnbares Lösemittel. Solche Lösemittel können
auch an der Reaktion mit der vernetzenden Komponente (II) teilnehmen und somit als
Reaktivverdünner wirken.
Beispiele für geeignete Lösemittel sind die schon bei der Herstellung der Polyacrylatharze
(A1) genannten Verbindungen (siehe oben). Weiterhin geeignet sind Ester, Ketone,
Ketoester, Glykolether wie Ethylen-, Propylen- oder Butylenglykolether, Glykolester wie
Ethylen-, Propylen- oder Butylenglykolester oder Glykoletherester wie
Ethoxyethylpropionat und Isopropoxypropanol. Außerdem kommen aliphatische und
aromatische Lösemittel wie Dipenten, Xylol oder Shellsol® in Betracht.
Die Lösemittel (C) können weiterhin teilweise oder vollständig aus niedermolekularen
oligomeren Verbindungen bestehen, die gegenüber der vernetzenden Komponente (II)
reaktiv oder auch nicht reaktiv sein können. Sofern sie reaktiv sind, handelt es sich um
thermisch vernetzbare Reaktivverdünner.
Beispiele geeigneter thermisch vernetzbarer Reaktiverdünner werden vorstehend
beschrieben.
Als Bestandteil (D) enthält die Komponente (I) gegebenenfalls mindestens ein
Neutralisationsmittel. Beispiele für geeignete Neutralisationsmittel sind Ammoniak,
Ammoniumsalze, wie beispielsweise Ammoniumcarbonat oder
Ammoniumhydrogencarbonat, sowie Amine, wie z. B. Trimethylamin, Triethylamin,
Tributylamin, Dimethylanilin, Diethylanilin, Triphenylamin, Dimethylethanolamin,
Diethylethanolamin, Methyldiethanolamin, Triethanolamin und dergleichen. Die
Neutralisation kann in organischer Phase oder in wäßriger Phase erfolgen. Bevorzugt wird
als Neutralisationsmittel Dimethylethanolamin eingesetzt.
Die insgesamt in dem erfindungsgemäßen Beschichtungsmittel eingesetzte Menge an
Neutralisationsmittel (D) wird so gewählt, daß 1 bis 100 Äquivalente, bevorzugt 50 bis 90
Äquivalente der Säuregruppen des Bindemittels (A) neutralisiert werden. Das
Neutralisationsmittel (D) kann dabei der Komponente (I), (II) und/oder (III) zugesetzt
werden. Bevorzugt wird das Neutralisationsmittel (D) aber der Komponente (III) zugesetzt.
Als Bestandteil (E) kann die Komponente (I) mindestens ein rheologiesteuerndes Additiv
enthalten. Beispiele geeigneter rheologiesteuernder Additive sind die aus den
Patentschriften WO 94/22968, EP-A-0 276 501, EP-A-0 249 201 oder WO 97/12945
bekannten; vernetzte polymere Mikroteilchen, wie sie beispielsweise in der EP-A-0 008
127 offenbart sind; anorganische Schichtsilikate wie Aluminium-Magnesium-Silikate,
Natrium-Magnesium- und Natrium-Magnesium-Fluor-Lithium-Schichtsilikate des
Montmorillonit-Typs; Kieselsäuren wie Aerosile; oder synthetische Polymere mit ionischen
und/oder assoziativ wirkenden Gruppen wie Polyvinylalkohol, Poly(meth)acrylamid,
Poly(meth)acrylsäure, Polyvinylpyrrolidon, Styrol-Maleinsäureanhydrid- oder
Ethylen-Maleinsäureanhydrid-Copolymere und ihre Derivate oder hydrophob modifizierte
ethoxylierte Urethane oder Polyacrylate. Bevorzugt werden als rheologiesteuemde Additive
Polyurethane eingesetzt.
Die Komponente (I) kann außerdem mindestens noch ein weiteres übliches Lackadditiv (E)
enthalten. Beispiele für derartige Additive sind Entschäumer, Dispergierhilfsmittel,
Emulgatoren, und Verlaufmittel.
Selbstverständlich können die genannten Additive (E) auch separat dem
Beschichtungsmittel zugesetzt werden. In diesem Fall werden die Additive (E) dann als
Komponente (IV) bezeichnet.
Bevorzugt werden zur Herstellung der erfindungsgemäßen Beschichtungsmittel
Komponenten (I) eingesetzt, die aus
- - 20 bis 90, vorzugsweise 30 bis 80, besonders bevorzugt 40 bis 75 und insbesondere 45 bis 70 Gew.-% des erfindungsgemäßen Bestandteils,
- - 0 bis 40 Gew.-%, mindestens eines der polymeren oder oligomeren Harze (A1), (A2) und/oder (A3) sowie gegebenenfalls (A4),
- - 0 bis 60 Gew.-% mindestens eines Pigments und/oder Füllstoffs (B),
- - 5 bis 50 Gew.-%, bevorzugt 10 bis 40 Gew.-%, mindestens eines organischen, gegebenenfalls wasserverdünnbaren Lösemittels (C),
- - 0 bis 20 Gew.-%, bevorzugt 0,1 bis 10 Gew.-%, mindestens eines Neutralisationsmittels (D) und
- - 0 bis 20 Gew.-%, bevorzugt 2 bis 10 Gew.-%, mindestens eines üblichen Hilfs- und/oder Zusatzstoffes (E) (Lackadditiv)
bestehen, wobei die Summe der Gewichtsanteile der Komponenten jeweils 100 Gew.-%
beträgt.
Der weitere wesentliche Bestandteil des erfindungsgemäßen Beschichtungsmittels ist
mindestens ein Vernetzungsmittel (F), welches in der Komponente (II) enthalten ist.
Bei den Vernetzungsmitteln (F) handelt es sich um mindestens ein gegebenfalls in einem
oder mehreren organischen, gegebenenfalls wasserverdünnbaren Lösemitteln gelöstes oder
dispergiertes Di- und/oder Polyisocyanat (F).
Bei der Polyisocyanatkomponente (F) handelt es sich um organische Polyisocyanate,
insbesondere sogenannte Lackpolyisocyanate, 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
10.000, vorzugsweise 100 bis 5000 und - sofern das manuelle Vermischen der
Komponenten (I), (II) und (III) vorgesehen ist - insbesondere 1000 bis 2000 mPas (bei
23°C) eingesetzt. Gegebenenfalls können den Polyisocyanaten noch geringe Mengen
organisches Lösemittel, bevorzugt 1 bis 25 Gew.-%, bezogen auf reines Polyisocyanat,
zugegeben werden, um so die Einarbeitbarkeit des Isocyanates zu verbessern und
gegebenenfalls die Viskosität des Polyisocyanats auf einen Wert innerhalb der obengenann
ten Bereiche abzusenken. Als Zusatzmittel geeignete Lösemittel für die Polyisocyanate sind
beispielsweise Ethoxyethylpropionat oder Butylacetat. Außerdem können die
Polyisocyanate in üblicher und bekannter Weise hydrophil oder hydrophob modifiziert sein.
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 Annalen der Chemie, Band 562, Seiten 75 bis
136, beschrieben. Beispielsweise geeignet sind die bei der Beschreibung der
Polyurethanharze (A3) genannten Isocyanate und/oder isocyanatgruppenhaltigen
Polyurethanpräpolymere, die durch Reaktion von Polyolen mit einem Überschuß an
Polyisocyanaten hergestellt werden können und die bevorzugt niederviskos sind.
Weitere Beispiele geeigneter Polyisocyanate sind isocyanatgruppenhaltige Polyurethan
präpolymere, die durch Reaktion von Polyolen mit einem Überschuß an Polyisocyanaten
hergestellt werden können und bevorzugt niederviskos sind. Es können auch Isocyanurat-,
Biuret-, Allophanat-, Iminooxadiazindon-, Urethan-, Harnstoff und/oder Uretdiongruppen
aufweisende Polyisocyanate verwendet 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'-diisocyanat,
Dicyclohexylmethan-4,4'-diisocyanat oder 1,3-Bis(isocyanatomethyl)cyclohexan,
Diisocyanate, abgeleitet von Dimerfeifsäuren, wie sie unter der Handelsbezeichnung DDI
1410 von der Firma Henkel vertrieben werden, 1,8-Diisocyanato-4-isocyanatomethyl
oktan, 1,7-Diisocyanato-4-isocyanatomethyl-heptan oder 1-Isocyanato-2-(3-
isocyanatopropyl)cyclohexan. 1,3-Bis(isocyanatomethyl)cyclohexan, Diisocyanate,
abgeleitet von Dimerfettsäuren, wie sie unter der Handelsbezeichnung DDI 1410 von der
Firma Henkel vertrieben werden, 1,8-Diisocyanato-4-isocyanatomethyloktan, 1,7-
Diisocyanato-4-isocyanatomethyl-heptan oder 1-Isocyanato-2-(3-
isocyanatopropyl)cyclohexan 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.
Das erfindungsgemäße Beschichtungsmitttel kann desweiteren isocyanatgruppenfreie
Vernetzungsmittel (F') enthalten. Diese können je nach ihrer Reaktivität in den
Komponenten (I), (II) und/oder (III) enthalten sein; wesentlich ist, daß die
Vernetzungsmittel (F') die Lagerstabilität der betreffenden Komponente, etwa durch
vorzeitige Vernetzung, nicht nachteilig beeinflussen. Der Fachmann kann deshalb die
geeigneten Kombinationen von Vernetzungsmittel (F') einerseits und Komponenten (I), (II)
und/oder (III) andererseits in einfacher Weise auswählen.
Beispiele geeigneter Vernetzungsmittel (F') sind blockierte Di- und/oder Polyisocyanate
auf der Basis der vorstehend genannten Di- und/oder Polyisocyanate (F). Beispiele für
geeignete Blockierungsmittel sind aliphatische, cycloaliphatische oder araliphatische
Monoalkohole wie Methyl-, Butyl-, Octyl-, Laurylalkohol, Cyclohexanol oder
Phenylcarbinol; Hydroxylamine wie Ethanolamin; Oxime wie Methylethylketonoxim,
Acetonoxim oder Cyclohexanonoxim; Amine wie Dibutylamin oder Diisopropylamin; CH
acide verbindungen wie Malonsäurediester oder Acetessigsäureethylester; Heterocyclen wie
Dimethylpyrazol; und/oder Lactame wie epsilon-Caprolactam. Diese Vernetzungsmittel
(F') können in den Komponenten (I), (II) und/oder (III) enthalten sein.
Weitere Beispiele für geeignete Vernetzungsmittel (F') sind Polyepoxide (F'),
insbesondere alle bekannten aliphatischen und/oder cycloaliphatischen und/oder
aromatischen Polyepoxide, beispielsweise auf Basis Bisphenol-A oder Bisphenol-F. Als
Polyepoxide (F') geeignet sind beispielsweise auch die im Handel unter den Bezeichnungen
Epikote® der Firma Shell, Denacol® der Firma Nagase Chemicals Ltd., Japan, erhältlichen
Polyepoxide, wie z. B. Denacol EX-411 (Pentaerythritpolyglycidylether), Denacol EX-321
(Trimethylolpropanpolyglycidylether), Denacol EX-512 (Polyglycerolpolyglycidylether)
und Denacol EX-521 (Polyglycerolpolyglycidylether). Diese Vernetzungsmittel (F')
können in den Komponenten (I) und/oder (III) enthalten sein.
Als Vernetzungsmittel (F') können auch Tris(alkoxycarbonylamino)triazine der Formel
eingesetzt werden. Diese Vernetzungsmittel (F') können in den Komponenten (I) und/oder
(III) enthalten sein.
Beispiele geeigneter Tris(alkoxycarbonylamino)triazine (F') werden in den Patentschriften
US-A-4,939,213, US-A-5,084,541 oder der EP-A-0 624 577 beschrieben. Insbesondere
werden die Tris(methoxy-, Tris(butoxy- und/oder Tris(2-
ethylhexoxycarbonylamino)triazine verwendet.
Von Vorteil sind die Methyl-Butyl-Mischester, die Butyl-2-Ethylhexyl-Mischester und die
Butylester. Diese haben gegenüber dem reinen Methylester den Vorzug der besseren
Löslichkeit in Polymerschmelzen und neigen auch weniger zum Auskristallisieren.
Insbesondere sind Aminoplastharze, beispielsweise Melaminharze, als Vernetzungsmittel
(F') verwendbar. Hierbei kann jedes für transparente Decklacke oder Klarlacke geeignete
Aminoplastharz oder eine Mischung aus solchen Aminoplastharzen verwendet werden.
Insbesondere kommen die üblichen und bekannten Aminoplastharze in Betracht, deren
Methylol- und/oder Methoxymethylgruppen z. T. mittels Carbamat- oder
Allophanatgruppen defunktionalisiert sind. Vernetzungsmittel dieser Art werden in den
Patentschriften US-A-4 710 542 und EP -B-0 245 700 sowie in dem Artikel von B. Singh
und Mitarbeiter "Carbamylmethylated Melamines, Novel Crosslinkers for the Coatings
Industry" in Advanced Organic Coatings Science and Technology Series, 1991, Band 13,
Seiten 193 bis 207, beschrieben. Diese Vernetzungsmittel (F') können in den Komponenten
(I) und/oder (III) enthalten sein.
Weitere Beispiele geeigneter Vernetzungsmittel (F') sind beta-Hydroxyalkylamide wie
N,N,N',N'-Tetrakis(2-hydroxyethyl)adipamid oder N,N,N',N'-Tetrakis(2-hydroxypropyl)-
adipamid. Diese Vernetzungsmittel (F') können in den Komponenten (I) und/oder (III)
enthalten sein.
Weitere Beispiele geeigneter Vernetzungsmittel (F') sind Siloxane, insbesondere Siloxane
mit mindestens einer Trialkoxy- oder Dialkoxysilangruppe. Diese Vernetzungsmittel (F')
können in den Komponenten (I), (II) und/oder (III) enthalten sein.
Die Polyisocyanate (F) werden vorteilhafterweise in einer Menge von mindestens 70 Gew.-
%, besonders bevorzugt in einer Menge von 80 bis 100 Gew.-%, bezogen auf das
Gesamtgewicht der Vernetzungsmittel (F) und (F') in dem erfindungsgemäßen
Beschichtungsmittel, eingesetzt.
Die Bestandteile (G) und (H) der Komponente (II) entsprechen den Bestandteilen (C) und
(E) der Komponente (I)), nur daß hier Bestandteile verwendet werden, welche nicht mit
Isocyanatgruppen reagieren.
Bevorzugt werden zur Herstellung der erfindungsgemäßen Beschichtungsmittel
Komponenten (II) eingesetzt, die aus
- A) 50 bis 100 Gew.-%, bevorzugt 60 bis 90 Gew.-%, mindestens eines Vernetzungsmittels (F),
- B) 0 bis 50 Gew.-%, bevorzugt 10 bis 40 Gew.-%, mindestens eines organischen, gegebenenfalls wasserverdünnbaren Lösemittels und
- C) 0 bis 20 Gew.-%, bevorzugt 0 bis 10 Gew.-% mindestens eines üblichen Hilfs- und/oder Zusatzstoffes,
bestehen, wobei die Summe der Gewichtsanteile der Komponenten (F) bis (H) jeweils 100
Gew.-% beträgt.
Der weitere wesentliche Bestandteile des erfindungsgemäßen Beschichtungsmittels ist
Komponente (III).
Erfindungsgemäß enthält diese Komponente (III) Wasser oder besteht hieraus.
Erfindungsgemäß ist es von Vorteil, wenn die Komponente (III) außer Wasser noch weitere
geeignete Bestandteile enthält.
Beispiele geeigneter Bestandteile der Komponente (III) sind die vorstehend beschriebenen
erfindungswesentlichen Bestandteile, die weiteren Bindemittel (A), insbesondere
insbesondere die polymeren oder oligomeren Harze (A1), (A2) und/oder (A3) und
gegebenenfalls (A4), sowie die vorstehend beschriebenen Reaktiwerdünner.
Die genannten Bestandteile können indes auch in der Form einer Pulverslurry vorliegen.
Hierbei können die weiteren Flammschutzmittel (F') in den Pulverslurry-Partikeln enthalten
sein. Pulverslurries sind üblich und bekannt und werden beispielsweise in den
Patentschriften EP-A-0 652 264, US-A-4,268,542, DE-A-196 13 547 oder die DE-A-195
18 392 beschrieben.
Ganz besonders bevorzugt werden zur Herstellung der erfindungsgemäßen
Beschichtungsmittel Komponenten (III) eingesetzt, die aus
- A) 40 bis 90 Gew.-%, bevorzugt 50 bis 85 Gew.-% Wasser,
- B) 5 bis 50 Gew.-%, bevorzugt 10 bis 45 Gew.-% des Bindemittels (A), insbesondere die polymeren oder oligomeren Harze (A1), (A2) und/oder (A3) und gegebenenfalls (A4), in in Wasser dispergierter Form,
- C) 0 bis 20 Gew.-%, bevorzugt 2 bis 10 Gew.-%, mindestens eines Neutralisationsmittels und
- D) 0 bis 20 Gew.-%, bevorzugt 2 bis 10 Gew.-%, mindestens eines üblichen Hilfs- und/oder Zusatzstoffes (Lackadditiv),
bestehen, wobei die Summe der Gewichtsanteile der Komponenten (J) bis (M) jeweils 100
Gew.-% beträgt.
Die Bestandteile (L) und (M) der Komponente (III) entsprechen den Bestandteilen (D) und
(E) der Komponente (I).
Die aus der in Wasser dispergierten Form der Komponente (A) und damit der in Wasser
dispergierten Form der Bindemittel (A1), (A2) und/oder (A3) und gegebenenfalls (A4)
bestehende Komponente (III) kann einerseits durch Herstellung der Komponenten in
organischen Lösemittel, anschließende Neutralisierung der Säuregruppen, insbesondere
Carboxylgruppen, mit dem Neutralisierungsmittel (L) und abschließend Einbringen der
neutralisierten Bestandteile in deionisiertes Wasser, andererseits durch
Emulsionspolymerisation der monomeren Bausteine der Bindemittel (A) in Wasser herge
stellt werden.
Vorzugsweise werden die Komponenten (A1), (A2) und/oder (A3) und gegebenenfalls (A4)
zunächst in organischen Lösemitteln hergestellt, anschließend neutralisiert und
abschließend in neutralisierter Form in Wasser dispergiert.
Bei der Herstellung der in Wasser dispergierten Form der Polyacrylatharze (A1) wird die
Polymerisation im organischen Lösemittel vorzugsweise mehrstufig mit separaten
Monomeren- und Initiatorzuläufen durchgeführt. Ganz besonders bevorzugt wird das Po
lyacrylatharz (A1) nach dem schon zuvor beschriebenen Zweistufenverfahren hergestellt,
indem
- 1. ein Gemisch aus (a1), (a2), (a4), (a5) und (a6) oder ein Gemisch aus Teilen der Komponenten (a1), (a2), (a4), (a5) und (a6) in einem organischen Lösemittel polymerisiert wird,
- 2. nachdem mindestens 60 Gew.-% des aus (a1), (a2), (a4), (a5) und gegebenenfalls (a6) bestehenden Gemisches zugegeben worden sind, (a3) und der gegebenenfalls vorhandene Rest der Komponenten (a1), (a2), (a4), (a5) und (a6) zugegeben werden und weiter polymerisiert wird und
- 3. nach Beendigung der Polymerisation das erhaltene Polyacrylatharz (A1) gegebenenfalls zumindest teilweise neutralisiert wird.
Beispiele für geeignete Neutralisationsmittel (L), wie sie in Schritt 3. eingesetzt werden,
sind die schon bei der Herstellung der Komponente (I) beschriebenen Ammoniak,
Ammoniumsalze und Amine (Bestandteil (D) der Komponente (I)), wobei die
Neutralisation in organischer oder in wäßriger Phase erfolgen kann. Die insgesamt zur
Neutralisierung der Komponente (A1) eingesetzte Menge an Neutralisationsmittel (L) wird
so gewählt, daß 1 bis 100 Äquivalente, bevorzugt 50 bis 90 Äquivalente der Säuregruppen
des Bindemittels (A1) neutralisiert werden.
Als Bestandteile (A2) in Komponente (III) bevorzugt eingesetzt werden Polyester (A2), die
nach einem zweistufigen Verfahren hergestellt worden sind, indem zunächst ein
hydroxylgruppenhaltiger Polyester mit einer OH-Zahl von 100 bis 300 mg KOH/g, einer
Säurezahl von weniger als 10 mg KOH/g und einem zahlenmittleren Molekulargewicht Mn
von 500 bis 2000 Dalton hergestellt wird, der dann in einer zweiten Stufe mit
Carbonsäureanhydriden zu dem gewünschten Polyester (A2) umgesetzt wird. Die Menge an
Carbonsäureanhydriden wird dabei so gewählt, daß der erhaltene Polyester die gewünschte
Säurezahl aufweist.
Nach Beendigung der Umsetzung wird der Polyester (A2) zumindestens teilweise
neutralisiert, wobei wiederum die schon bei der Herstellung der Komponente (I) be
schriebenen Neutralisationsmittel (L) (Bestandteil (D) der Komponente (I)) zum Einsatz
kommen und wobei die Neutralisation in organischer oder in wäßriger Phase erfolgen kann.
Zur Herstellung der Polyurethanharze (A3) für die Komponente (III) wird vorzugsweise
zunächst ein Isocyanatgruppen aufweisendes Präpolymer hergestellt, aus dem dann durch
weitere Umsetzung, bevorzugt durch Kettenverlängerung, das Polyurethanharz (A3)
hergestellt wird.
Nach Beendigung der Polymerisation wird das erhaltene Polyurethanharz zumindest
teilweise neutralisiert, wobei als geeignete Neutralisationsmittel (L) wiederum beispielhaft
die schon bei der Herstellung der Komponente (I) beschriebenen Ammoniak,
Ammoniumsalze und Amine (Komponente (D) der Komponente (I)) zum Einsatz kommen
können und wobei die Neutralisation in organischer oder in wäßriger Phase erfolgen kann.
Als gegebenenfalls zusätzlich anwesende Komponente (A4) geeignet sind alle mit den
übrigen Bestandteilen der Komponente (III) verträglichen, wasserverdünnbaren und/oder
wasserdispergierbaren Bindemittel, beispielsweise acrylierte Polyurethanharze und/oder
Polyesteracrylate.
Darüber hinaus kann das erfindungsgemäße Beschichtungsmittel, bezogen auf seine
Gesamtmenge, bis zu 40 Gew.-% Bestandteile (N) enthalten, welche mit aktinischem Licht,
insbesondere UV-Strahlung, und/oder Elektronenstrahlung härtbar sind. Diese können in
der Komponente (I), (II) und/oder (III), insbesondere in der Komponente (I), enthalten sein.
Dies bietet den Vorteil, daß die erfindungsgemäßen Beschichtungsmittel sowohl thermisch
härtbar als auch strahlenhärtbar sind.
Als Bestandteile (N) kommen grundsätzlich alle mit aktinischem Licht und/oder
Elektronenstrahlung härtbaren niedermolekularen, oligomeren und polymeren
Verbindungen in Betracht, wie sie üblicherweise auf dem Gebiet der UV-härtbaren oder mit
Elektronenstrahlung härtbaren Beschichtungsmittel verwendet werden. Diese
strahlenhärtbaren Beschichtungsmittel enthalten üblicherweise mindestens ein, bevorzugt
mehrere strahlenhärtbare Bindemittel, insbesondere auf Basis ethylenisch ungesättigter
Präpolymerer und/oder ethylenisch ungesättigter Oligomerer, gegebenenfalls einen oder
mehrere Reaktiwerdünner sowie gegebenenfalls einen oder mehrere Photoinitiatoren.
Vorteilhafterweise werden die strahlenhärtbaren Bindemittel als Bestandteile (N)
verwendet. Beispiele geeigneter strahlenhärtbarer Bindemittel (N) sind (meth)acrylfunk
tionelle (Meth)Acrylcopolymere, Polyetheracrylate, Polyesteracrylate, ungesättigte
Polyester, Epoxyacrylate, Urethanacrylate, Aminoacrylate, Melaminacrylate,
Silikonacrylate und die entsprechenden Methacrylate. Bevorzugt werden Bindemittel (N)
eingesetzt, die frei von aromatischen Struktureinheiten sind. Bevorzugt werden daher
Urethan(meth)acrylate und/oder Polyester(meth)acrylate, besonders bevorzugt aliphatische
Urethanacrylate, eingesetzt.
Die Komponenten (I), (II) und (III) werden zur Herstellung der Beschichtungsmittel
bevorzugt in solchen Mengen eingesetzt, daß das Äquivalentverhältnis von Hy
droxylgruppen des erfindungswesentlichen Bestandteils, gegebenenfalls der Bestandteile
(A1), (A2) und/oder (A3) und gegebenenfalls (A4) sowie gegebenenfalls der thermisch
härtbaren Reaktivverdünner zu den vernetzenden Gruppen des Vernetzungsmittels (F)
sowie gegebenenfalls (F') zwischen 1 : 2 und 2 : 1, bevorzugt zwischen 1 : 1,2 und
1 : 1,5, liegt.
Die erfindungsgemäßen Beschichtungsmittel weisen außerdem bevorzugt einen
Gesamtgehalt an
- - erfindungswesentlichen Bestandteilen von 5 bis 40 Gew.-%, bevorzugt von 10 bis 30 Gew.-%,
- - Bindemitteln (A), von 15 bis 60 Gew.-%, bevorzugt von 20 bis 50 Gew.-%,
- - Vernetzungsmitteln (F) von 5 bis 30 Gew.-%, bevorzugt von 10 bis 20 Gew.-%,
- - organischen Lösemitteln (C) von 5 bis 25 Gew.-%, bevorzugt von 10 bis 20 Gew.- %,
- - Wasser von 20 bis 60 Gew.-%, bevorzugt von 25 bis 50 Gew.-%,
- - Pigmenten und/oder Füllstoffen (B) von 0 bis 50 Gew.-%, bevorzugt von 0 bis 30 Gew.-%,
- - üblichen Lackadditiven (E) von 0 bis 10 Gew.-%, sowie
- - Bestandteilen (N), welche mit aktinischem Licht, insbesondere UV-Strahlung, und/oder Elektronenstrahlung härtbar sind, von 0 bis 40 Gew.-%
jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des erfindungsgemäßen Beschichtungsmittels auf
sowie an.
Die Herstellung der Komponente (I) erfolgt nach dem Fachmann bekannten Methoden
durch Mischen und gegebenenfalls Dispergieren der einzelnen Bestandteile. So erfolgt
beispielsweise die Einarbeitung von farbgebenden Pigmenten (B) üblicherweise durch
Anreiben (Dispergieren) der jeweiligen Pigmente in einem oder mehreren Bindemitteln.
Das Anreiben der Pigmente erfolgt mit Hilfe üblicher Vorrichtungen, wie beispielsweise
Perlmühlen und Sandmühlen.
Die Herstellung der Komponenten (II), (III) und gegebenenfalls (IV) erfolgt ebenfalls nach
dem Fachmann gut bekannten Methoden durch Mischen bzw. Dispergieren der einzelnen
Bestandteile.
Die erfindungsgemäßen Beschichtungsmittel werden insbesondere durch folgendes
Mischverfahren aus den Komponenten (I), (II), (III) und gegebenenfalls (IV) hergestellt:
Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Beschichtungsmittel werden zunächst die Komponenten (I) und (II) gemischt, wobei bevorzugt diese Komponenten (I) und (II) kein Neutralisationsmittel enthalten. Dann wird zu dieser Mischung gegebenenfalls die Komponente (IV) zugesetzt. Entweder wird dann die so erhaltene Mischung in die Neutralisationsmittel (L) enthaltende Komponente (III) gegeben und das erhaltene Beschichtungsmittel dispergiert oder es wird dann in die so erhaltene Mischung die Neutralisationsmittel (L) enthaltende Komponente (III) gegeben.
Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Beschichtungsmittel werden zunächst die Komponenten (I) und (II) gemischt, wobei bevorzugt diese Komponenten (I) und (II) kein Neutralisationsmittel enthalten. Dann wird zu dieser Mischung gegebenenfalls die Komponente (IV) zugesetzt. Entweder wird dann die so erhaltene Mischung in die Neutralisationsmittel (L) enthaltende Komponente (III) gegeben und das erhaltene Beschichtungsmittel dispergiert oder es wird dann in die so erhaltene Mischung die Neutralisationsmittel (L) enthaltende Komponente (III) gegeben.
Ferner kann das erfindungsgemäße Beschichtungsmittel analog zu dem gerade
beschriebenen Verfahren hergestellt werden, wobei allerdings das Neutralisationsmittel (L)
nicht in der Komponente (III) enthalten ist, sondern vor der Zugabe der Komponente (III)
separat zugegeben wird.
Außerdem kann das erfindungsgemäße Beschichtungsmittel auch dadurch hergestellt
werden, daß die Komponente (I) zunächst mit dem Neutralisationsmittel (L) versetzt wird.
Selbstverständlich kann anstelle dieses Mischens auch eine Komponente (I) eingesetzt
werden, die bereits das Neutralisationsmittel (L) enthält. Die so erhaltene Komponente(I)
wird dann mit der Komponente (II) und gegebenenfalls der Komponente (IV) gemischt
(gleichzeitig oder aufeinanderfolgende Mischung mit (II) und gegebenenfalls (IV)), die so
erhaltene Mischung wird dann entweder zu der Komponente (III) gegeben oder mit der
Komponente (III) versetzt, und das so jeweils erhaltene Beschichtungsmittel wird noch
durch Dispergieren homogenisiert.
Die erfindungsgemäßen Beschichtungsmittel können durch übliche Applikationsmethoden,
wie z. B. Spritzen, Rakeln, Streichen, Tauchen, auf beliebige Substrate, wie z. B. Metall,
Holz, Kunststoff, Glas oder Papier, aufgebracht werden.
Die erfindungsgemäßen Beschichtungsmittel sind aufgrund ihrer Zusammensetzung sowohl
thermisch als auch strahlenhärtbar. Hierbei kann die thermische Härtung und die Härtung
durch Strahlung gleichzeitig erfolgen. Erfindungsgemäß ist es von Vorteil, die beiden
Härtungsschritte nacheinander durchzuführen, weswegen dieses Verfahren bevorzugt
angewandt wird. Herausragende Ergebnisse werden erhalten, wenn die thermische Härtung
vor der Strahlenhärtung durchgeführt wird, weswegen dieses Verfahren erfindungsgemäß
ganz besonders bevorzugt angewandt wird.
Bei ihrer Verwendung in der Autoreparaturlackierung werden die erfindungsgemäßen
Beschichtungsmittel üblicherweise bei Temperaturen von unter 120°C, bevorzugt bei
Temperaturen von maximal 80°C, gehärtet. Bei ihrer Verwendung in der
Autoserienlackierung werden auch höhere Härtungstemperaturen angewendet werden.
Die Härtung der erfindungsgemäßen Beschichtungsmittel durch Strahlung, insbesondere
UV-Strahlung, weist keine methodischen Besonderheiten auf, sondern wird in üblichen und
bekannten Anlagen unter den Bedingungen durchgeführt, wie sie beispielsweise von R.
Holmes in U. V. and E. B. Curing Formulations for Printing Inks, Coatings and Paints, SITA
Technology, Academic Press, London, United Kindom 1984, oder von D. Stoye und W.
Freitag (Editoren) in Paints, Coatings and Solvents, Second Completely Revised Edition,
Wiley-VCH, Weinheim, New York, 1998, beschrieben werden.
Die erfindungsgemäßen Beschichtungsmittel werden vorzugsweise zur Herstellung von
Decklackierungen eingesetzt. Die erfindungsgemäßen Beschichtungsmittel können sowohl
bei der Serien- als auch bei der Reparaturlackierung von Automobilkarosserien eingesetzt
werden. Sie werden indes vorzugsweise im Bereich der Reparaturlackierung und der
Lackierung von Kunststoffteilen eingesetzt.
Die erfindungsgemäßen wäßrigen Beschichtungsmittel können als Füller sowie zur
Herstellung einschichtiger Decklackierungen sowie als pigmentierte Basislacke oder als
Klarlacke in einem Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen Lackierung eingesetzt
werden (Base Coat-Clear Coat-Verfahren).
In einem für die Polymerisation geeigneten 100 Kilogramm-Stahlreaktor, ausgestattet mit
Monomerzulauf, Initiatorzulauf, Temperaturmessvorrichtungen, Ölheizung und
Rückflußkühler wurden 25 kg Ethoxyethylpropionat (EEP) eingewogen und auf 130°C
erhitzt. Hierzu dosierte man unter Rühren innerhalb von vier Stunden gleichmäßig eine
Mischung aus 7,13 kg Butylmethacrylat, 5,72 kg Methyhnethacrylat, 5,96 kg Styrol, 3,16
kg Laurylmethacrylat und 6,76 kg Hydroxyethylacrylat. Fünf Minuten vor diesem Zulauf
wurde der Initiatorzulauf gestartet. Die Initiatorlösung (2,74 kg tert.-
Butylperoxiethylhexanoat in 4,48 kg EEP) wurde während 4, 5 Stunden gleichmäßig
zudosiert. Nach 2,5 Stunden der Dosierzeit des ersten Monomerzulaufs wurde der zweite
Monomerzulauf gestartet. Er bestand aus 2,8 kg Hydroxyethylacrylat, 1,36 kg Acrylsäure
und 0,68 kg EEP und wurde während 1,5 Stunden gleichmäßig zudosiert.
Es resultierte das Polyacrylatharz (A1-1) mit einem Festkörpergehalt von 79,2% (eine
Stunde; 130°C), einer Säurezahl von 31,1 mg KOH/g und einer Viskosität von 4,4 dPas (55
%ig in EEP).
In einem für Polykondensationreaktionen geeigneten 4 Liter-Stahlreaktor wurden 1088 g
Hydroxypivalinsäureneopentylglykolester, 120 g Phthalsäureanhydrid, 1268 g
Isophthalsäure, 21 g Butylethylpropandiol, 489 g Neopentylglykol und 113 g Xylol
vorgelegt. Anschließend wurde aufgeheizt, und das Kondensationswasser wurde
kontinuierlich entfernt, bis eine Säurezahl von 3,5 mg KOH/g erreicht war. Anschließend
wurde mit EEP ein Festkörpergehalt von 79,7% eingestellt. Die Säurezahl des
resultierenden Polyesterharzes betrug 4,4 mg KOH/g, die Viskosität 3,6 dPas (60%ig in
EEP).
In einem für die Polyurethanharzsynthese geeigneten 4 Liter-Stahlreaktor wurden 749 g der
Polyesterharz-Vorstufe des Herstellbeispiels 2, 6,6 g Ethylbutylpropandiol, 69 g
Dimethylolpropionsäure und 318 g m-Tetramethylxylylendiisocyanat vorgelegt und bei
110°C 09849 00070 552 001000280000000200012000285910973800040 0002019855125 00004 09730 Produkttemperatur reagieren lassen, bis ein konstanter Isocyanatgehalt erreicht war.
Danach wurden 101 g Trimethylolpropan in einer Portion zugesetzt, und es wurde bis zur
Beendigung der Reaktion weiter erhitzt. Anschließend wurden 31,5 g EEP hinzugegeben.
Nach 30minütigem Rühren wurde mit 36,7 g Dimethylethanolamin neutralisiert. Das
resultierende Polyurethanharz (A3) wurde bei 90 bis 110°C in 1929,2 g 60°C warmem
Wassers dispergiert. Die resultierende Dispersion war frei von Gelteilchen, homogen und
wies einen Festkörpergehalt von 36,1%, eine Säurezahlen von 30,3 mg KOH/g und einen
pH-Wert von 7,1 auf. Die Dispersionen war länger als vier Wochen bei 40°C lagerstabil.
Die Herstellung des Polyacrylatharzes erfolgte in einem 4-Liter-Stahlreaktor mit Rührer,
Rückflußkühler, 2 Monomerzuläufen und einem Initiatorzulauf. Es wurden 385 g n-Butanol
vorgelegt und auf 110°C erhitzt. Innerhalb von fünf Stunden wurden eine Mischung von
255 g Butylmethacrylat, 197 g Methylmethacrylat, 181 g Styrol, 113 g Methacrylester 13
(Methacrylsäurealkylester der Firma Rohm & Haas) und 215 g Hydroxyethylacrylat
zudosiert. Nach 3,5 Stunden des ersten Monomerzulaufs wurde ein zweiter Monomerzulauf
aus 113 g Hydroxyethylmethacrylat und 58 g Acrylsäure gestartet und während 1,5 Stunden
gleichmäßig zudosiert. Anschließend wurde während zwei Stunden nachpolymerisiert.
Nach der Neutralisation mit 63 g Dimethylethanolamin wurde noch während 30 Minuten
nachgerührt. Das resultierende neutralisierte Polyacrylatharz (A1) wurde in 1338 g
deionisiertem Wasser dispergiert. Das organische Lösemittel wurde im Vakuum bis auf
einen Restgehalt <1,5% abdestilliert. Nach der Einstellung des Festkörpergehalts mit
deionisiertem Wasser auf 39,9% wurde die resultierende Dispersion charakterisiert. Ihr pH-
Wert betrug 7,2, die Säurezahl 41,4 mg KOH/g. Sie zeigte ein strukturviskoses Verhalten
und war länger als vier Wochen bei 40°C lagerstabil.
In einem für Polymerisationsreaktionen geeigneten 4 l-Edelstahlreaktor, ausgestattet mit
Monomerzulauf, Initiatorzulauf, Rührer und Rückflußkühler, wurden 1421 g
Ethoxyethylpropionat vorgelegt und auf 140°C erhitzt. Hierzu wurde während vier Stunden
ein Gemisch aus 231 g Butylmethacrylat, 261 g Methylmethacrylat, 271 g Styrol, 300 g
Polyethylenglykolmonomethacrylat und 437 g Hydroxyethylacrylat gleichmäßig zudosiert.
Fünf Minuten vor diesen Zulauf wurde der Zulauf eines Gemisches aus 125 g tert.-
Butylperoxyethylhexanoat und 204 g Ethoxyethylpropionat gestartet, wobei die
Gesamtdosierzeit des Initiatorzulaufs 4,5 Stunden betrug. Nach zwei Stunden der
Nachpolymerisation wurde das Lösemittel im Vakuum entfernt, so daß ein Festkörpergehalt
(eine Stunde; 130°C) von 80 Gew.-% resultierte. Anschließend wurde mit Butylglykol ein
Festkörpergehalt von ca. 75 Gew.-% eingestellt. Die Viskosität des erfindungsgemäßen
Bestandteils (55%ig in Ethoxyethylpropionat) lag bei 3,6 dPas.
Herstellbeispiel 5 wurde wiederholt, nur daß anstelle von
Polyethylenglykolmonomethacrylat Methoxipolyethylenglykolmethacrylat verwendet
wurde. Es resultierte ein erfindungsgemäßer Bestandteil eines Festkörpergehalts von 74,6
Gew.-% (eine Stunde; 130°C und einer Viskosität (55%ig in Ethoxyethylpropionat) von
3,0 dPas.
Zur Herstellung der Komponenten (I), (II) und (III) sowie der Klarlacke wurden die in der
Tabelle 1 angegebenen Bestandteile mit Hilfe eines Rührers (600 U/min) miteinander
vermischt. Für die Applikation wurden die Klarlacke auf eine Viskosität von 35 s (DIN 4-
Becher) eingestellt.
- a) erfindungsgemäßer Bestandteil gemäß Herstellbeispiel 5
- b) erfindungsgemäßer Bestandteil gemäß Herstellbeispiel 6
- c) Polyacrylatharz (A1-1) gemäß Herstellbeispiel 1
- d) handelsübliches Netzmittel
- e) handelsübliche Verlaufinittel der Firma Byk Gulden
- f) handelsübliche Lichtschutzmittel der Firma Ciba-Geigy
- g) handelsübliches Polyisocyanat der Firma Bayer AG (Allophanat auf der Basis von Hexamethylendiisocyanat mit einem Isocyanatgehalt von 20% und einer Viskosität von <2000 Pas
- h) handelsübliches Polyisocyanat der Firma Bayer AG (Isocyanurat auf der Basis von Hexamethylendiisocyanat mit einem Isocyanatgehalt von 22,5 Prozent und einer Viskosität <2000 mPas)
- i) handelsüblicher Dialkylpolyglykolether der Firma Akzo
- j) in Wasser dispergiertes Polyacrylatharz (A1-2) gemäß Herstellbeispiel 4
- k) in Wasser dispergiertes Polyurethanharz (A3) gemäß Herstellbeispiel 3
Stahltafeln, welche in üblicher und bekannter Weise mit einem Elektrotauchlack und einem
Füller beschichtet waren, wurden mit einem schwarzen Basislack in einer Stärke von 12 bis
15 µm beschichtet. Der Basislack wurde während zehn Minuten bei 80°C vorgetrocknet.
Hiernach wurden die Klarlacke in verschiedenen Schichtdicken aufgetragen. Anschließend
wurden die Prüftafeln bei 140°C eingebrannt.
Die Tabelle 2 gibt einen Überblick über die Applikationsbedingungen und die
Schichtdicken.
In allen Fällen lag die Kochergrenze bei 60 µm; es traten nur wenige feine Nadelstiche auf.
Der Glanz wurde bei 20° nach DIN 67530 bei Beispiel 1 zu 8, bei Beispiel 2 zu 25 und bei
dem Vergleichsversuch V1 zu 88 bestimmt.
Die Benzin- und Dieselfestigkeit wurde wie folgt getestet: die lackierten Prüftafeln wurden
während 24 Stunden bei 23°C an der Luft getrocknet. Hiernach wurden Filterpads mit
einem Durchmesser von 2,3 cm auf die Prüftafeln gelegt. Mit einer Pipette wurden 0,75 ml
Superbenzin oder Diesel (nicht älter als vier Wochen) auf die Filterpads geträufelt, wonach
sofort mit 100 g schweren Gewichten belastet wurden. Nach fünf Minuten wurden die
Gewichte und die Filterpads wieder entfernt. Das überschüssige Superbenzin oder Diesel
wurde entfernt, und die Einwirkstellen wurden sofort auf Markierungen untersucht. Bei den
Beispielen 1 und 2 sowie bei dem Vergleichsversuch V1 waren im Falle des Superbenzins
nur wenige, im Falle von Diesel keine Markierungen zu sehen.
Die Prüftafeln wurden dem Kondenswasser-Konstantklimatest (KK-Test) nach DIN 50017
und 53209 unterworfen.
Die Bewertung der Blasenbildung erfolgte nach DIN 53209. Hierbei wurden die Häufigkeit
und Größe der Blasen pro Flächeneinheit beurteilt. Hierbei wurde noch zwischen
mittelgroßen (m) und großen (g) Blasen differenziert.
Die vorhandene Quellung der Beschichtungen wurde im Vergleich zu einer unbelasteten
Prüftafel beurteilt und wie folgt benotet:
Kennzahl | |
Beschreibung | |
0 | nicht verändert |
1 | um eine Spur verändert |
2 | gering verändert |
3 | mittel verändert |
4 | stark verändert |
5 | sehr stark verändert |
Die Farbtonänderung wurde wie folgt benotet:
Note | |
Beschreibung | |
0 | keine |
1 | eine Spur |
2 | gering |
3 | mittel |
4 | stark |
5 | sehr stark |
Die Tabelle 3 gibt eine Übersicht über die Versuchsergebnisse.
Die Versuchsergebnisse belegen die außerordentlich hohe Stabilität der erfindungsgemäßen
Klarlacke.
Die Haftung der Klarlacke wurde mit Hilfe des Gitterschnitttests, inklusive des
Kreuzschnittests, nach DIN ISO 2409 : 1994-10 vor und nach dem Wassersprühentest (WS-
Test) bestimmt. Dabei wurde bei jedem Zyklus die Prüftafeln während zwei Tagen in einer
Klimakammer bei einer Prüfraumtemperatur von 18-28°C bewittert, wobei sie während 5
min pro Stunde mittels eines Aerosolgeräts mit VE-Wasser besprüht wurden, und dann
während eines Tages regeneriert. Außerdem wurden die Blasen, die Quellung und die
Farbtonänderung wie vorstehend angegeben beurteilt.
Die Tabelle 4 gibt einen Überblick über die erhaltenen Versuchsergebnisse.
Die Versuchsergebnisse untermauern die hohe Stabilität und Haftfestigkeit der
erfindungsgemäßen Klarlacke.
Claims (14)
1. mindestens drei Komponenten bestehendes Beschichtungsmittel, enthaltend
Y-(-O-R-)n- (I),
worin der Index und die Variablen die folgende Bedeutung haben:
n = 3 bis 100;
R = C2- bis C6-Alkandiyl und C3- bis C8-Cycloalkandiyl;
Y = Wasserstoffatom oder C1- bis C4-Alkyl;
als Bindemittel (A) enthält oder enthalten.
- A) eine Komponente, enthaltend mindestens ein in einem oder mehreren organischen, gegebenenfalls wasserverdünnbaren Lösemitteln gelöstes oder dispergiertes, hydroxylgruppenhaltiges oligomeres oder polymeres Harz als Bindemittel (A),
- B) eine Komponente, enthaltend mindestens ein in einem oder mehreren organischen, gegebenenfalls wasserverdünnbaren Lösemitteln gelöstes oder dispergiertes Polyisocyanat als Vernetzungsmittel (F) sowie gegebenenfalls mindestens ein weiteres Vernetzungsmittel (F'), und
- C) eine Komponente, welche Wasser enthält,
Y-(-O-R-)n- (I),
worin der Index und die Variablen die folgende Bedeutung haben:
n = 3 bis 100;
R = C2- bis C6-Alkandiyl und C3- bis C8-Cycloalkandiyl;
Y = Wasserstoffatom oder C1- bis C4-Alkyl;
als Bindemittel (A) enthält oder enthalten.
2. Das Beschichtungsmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
hydroxylgruppenhaltige Polyacrylatharz (A) mit Polyetherseiten- und/oder
-endgruppen in der Komponente (I) oder den Komponenten (I) und (III) in einer
Menge von, bezogen auf die Komponenten, 20 bis 90, vorzugsweise 30 bis 80,
besonders bevorzugt 40 bis 75 und insbesondere 45 bis 70 Gew.-% enthalten ist.
3. Das Beschichtungsmittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das
hydroxylgruppenhaltige Polyacrylatharz (A) mit Polyetherseiten- und/oder
-endgruppen ein zahlenmittleres Molekulargewicht Mn zwischen 1.000 und 50.000
Dalton und eine OH-Zahl von 40 bis 300 mg KOH/g aufweist.
4. Das Beschichtungsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Polyacrylatharz (A) mit Polyetherseiten- und/oder
-endgruppen als 50%ige Lösung in Ethoxyethylpropionat bei 23°C eine Viskosität ≦
6,0 dPas aufweist.
5. Das Beschichtungsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge
kennzeichnet, daß in der allgemeinen Formel I der Index und die Variablen die
folgende Bedeutung haben:
n = 3 bis 100, vorzugsweise 5 bis 7, besonders bevorzugt 10 bis 50 und insbesondere 15 bis 30;
R = C2- bis C6-Alkandiyl und C3- bis C8-Cycloalkandiyl, insbesondere Methylen, Ethylen, Propylen, Tetramethylen, Pentamethylen oder Hexamethylen oder Cyclopropandiyl, Cyclobutandiyl, Cyclopentandiyl, Cyclohexandiyl, Cycloheptandiyl oder Cyclooctandiyl;
Y = Wasserstoffatom oder C1- bis C4-Alkyl, insbesondere Methyl, Ethyl, n- Propyl oder n-Butyl.
n = 3 bis 100, vorzugsweise 5 bis 7, besonders bevorzugt 10 bis 50 und insbesondere 15 bis 30;
R = C2- bis C6-Alkandiyl und C3- bis C8-Cycloalkandiyl, insbesondere Methylen, Ethylen, Propylen, Tetramethylen, Pentamethylen oder Hexamethylen oder Cyclopropandiyl, Cyclobutandiyl, Cyclopentandiyl, Cyclohexandiyl, Cycloheptandiyl oder Cyclooctandiyl;
Y = Wasserstoffatom oder C1- bis C4-Alkyl, insbesondere Methyl, Ethyl, n- Propyl oder n-Butyl.
6. Das Beschichtungsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Polyethergruppen ein zahlenmittleres Molekulargewicht
Mn von 133 bis 1500, vorzugsweise 200 bis 1000, besonders bevorzugt 250 bis 900
und insbesondere 300 bis 800 Dalton aufweisen.
7. Das Beschichtungsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Polyethergruppen Bestandteil von in die Polyacrylatharze
einpolymersierten (Meth)Acrylaten sind.
8. Das Beschichtungsmittel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als
(Meth)Acrylate Polyethylenglykolmonomethacrylate und/oder -acrylate und/oder
Methoxipolyethylenglykolmethacrylate und/oder -acrylate, worin die
Polyethergruppen ein zahlenmittleres Molekulargewicht Mn von 700 bis 800,
insbesondere 750, aufweisen, verwendet werden.
9. Das Beschichtungsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeich
net, daß die Komponenten (I) und/oder (III) weitere hydroxylgruppenhaltige
Bindemittel (A) enthalten.
10. Das Beschichtungsmittel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die
Komponenten (I) und/oder (III) als weitere hydroxylgruppenhaltige Bindemittel (A)
- 1. mindestens ein in einem oder mehreren organischen, gegebenenfalls wasserverdünnbaren Lösemitteln gelöstes oder dispergiertes, Hydroxylgruppen sowie Säuregruppen, die in die entsprechenden Säu reaniongruppen überführbar sind, enthaltenden Acrylatcopolymerisat (A1) mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht Mn zwischen 1000 und 30.000 Dalton, einer OH-Zahl von 40 bis 200 mgKOH/g und einer Säurezahl von 5 bis 150 mgKOH/g,
- 2. mindestens ein in einem oder mehreren organischen, gegebenenfalls wasserverdünnbaren Lösemitteln gelöstes oder dispergiertes, Hydroxylgruppen sowie Säuregruppen, die in die entsprechenden Säure aniongruppen überführbar sind, enthaltenden Polyesterharz (A2) mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht Mn zwischen 1000 und 30.000 Dalton, einer OH-Zahl von 30 bis 250 mgKOH/g und einer Säurezahl von 5 bis 150 mgKOH/g und/oder
- 3. mindestens ein in einem oder mehreren organischen, gegebenenfalls wasserverdünnbaren Lösemitteln gelöstes oder dispergiertes, Hydroxylgruppen und Säuregruppen, die in die entsprechenden Säure aniongruppen überführbar sind, enthaltenden Polyurethanharz (A3) mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht Mn zwischen 1000 und 30.000 Dalton, einer OH-Zahl von 20 bis 200 mgKOH/g und einer Säurezahl von 5 bis 150 mgKOH/g sowie
- 4. gegebenenfalls mindestens ein weiteres Bindemittel
11. Das Beschichtungsmittel nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die
Komponente (III) die weiteren Bindemittel (A), insbesondere (A1), (A2) und/oder
(A3) und gegebenenfalls (A4), in wäßriger Dispersion enthält.
12. Das Beschichtungsmittel nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die
Komponente (III) die weiteren Bindemittel (A), insbesondere (A1), (A2) und/oder
(A3) und gegebenenfalls (A4), in Form einer Pulverslurry enthält.
13. Das Beschichtungsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch
gekennzeichnet, daß die Komponenten (I), (II) und/oder (III) als weiteres
Vernetzungsmittel (F') mindestens eine Epoxidverbindung mit mindestens zwei
Epoxidgruppen pro Molekül, mindestens ein Aminoplastharz, mindestens ein
blockiertes Polyisocyanat, mindestens ein Tris(alkoxycarbonylamino)triazin,
mindestens ein Siloxan und/oder mindestens ein beta-Hydroxyalkylamid enthält.
14. Verwendung der Beschichtungsmittel gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13 in der
Autoserienlackierung, in der Reparaturlackierung, insbesondere in der
Autoreparaturlackierung, zur Beschichtung von Kunststoffen und als Decklacke
und/oder Füller.
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