DE3636183A1 - Wasserverduennbare beschichtungszusammensetzungen - Google Patents

Wasserverduennbare beschichtungszusammensetzungen

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Description

Die Erfindung betrifft wasserverdünnbare Beschichtungszusam­ mensetzungen, die Bindemittel, Aluminiumpigment und ein wäßriges Verdünnungsmittel enthalten.
Wasserverdünnbare Beschichtungszusammensetzungen, die Bindemittel, Aluminiumpigment und ein wäßriges Verdünnungs­ mittel enthalten, sind bekannt und sollen insbesondere in der Automobillackierung zur Herstellung von Metalleffekt­ lackierungen eingesetzt werden.
Metalleffektlackierungen werden heute bevorzugt nach dem sogenannten "Basecoat-Clearcoat"-Verfahren aufgebracht, bei dem ein mit Aluminiumpigmenten pigmentierter Basislack vorlackiert und anschließend mit einem Klarlack überzogen wird.
Ein besonderes Problem wäßriger Beschichtungszusammensetzun­ gen zur Herstellung von Metalleffektlackierungen liegt darin, daß sie oft einen pH-Wert aufweisen, der so hoch ist, daß die verwendeten Aluminiumpigmente unter Wasser­ stoffbildung mit Wasser reagieren. Dieses Phänomen zieht eine Reihe von Problemen nach sich, insbesondere bei Lage­ rung der Lackmaterialien in geschlossenen Behältern.
Es sind eine Reihe von Verfahren bekanntgeworden, mit deren Hilfe Aluminiumpigmente so passiviert werden sollen, daß gar keine bzw. nur noch eine sehr geringfügige Wasser­ stoffentwicklung auftritt. Alle diese Verfahren weisen jedoch zum Teil erhebliche Nachteile auf. So führt z. B. die Verwendung von organischen Stabilisierungsmitteln aufgrund von Netzmitteleigenschaften zu Störungen im Lack­ film (Feuchtigkeitsempfindlichkeit, Haftungsstörungen . . .), und beim Einsatz von bekannten, durch Chromatierung passi­ vierten Aluminiumpigmenten müssen Beeinträchtigungen im Farbton und Metalleffekt (Flop) der Metalleffektlackierun­ gen in Kauf genommen werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, wasserverdünnbare Beschichtungszusammensetzungen der ein­ gangs genannten Art bereitzustellen, die die oben darge­ stellten Nachteile des Standes der Technik nicht aufweisen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch wasserverdünnbare Beschichtungszusammensetzungen der eingangs genannten Art gelöst, die dadurch gekennzeichnet sind, daß sie als Aluminiumpigment ein Pigment enthalten, das erhalten worden ist, indem ein schmiermittelbelegtes Aluminiumpigment in einer wäßrigen Passivierungslösung, die Chromsäure und einen wasserlöslichen Glykolether der allgemeinen Formel
R1-(-O-CHR2-CH2) n -OH
(R1 steht für einen niederen Alkylrest, R2 steht entweder für ein H-Atom oder einen niederen Alkylrest, vorzugsweise für eine -CH3-Gruppe, n steht für eine Zahl von 1 bis 5) und/oder ein wasserlös­ liches Glykol der allgemeinen Formel
HO-(CHR3-CH2-O-) n H
(R3 steht entweder für ein H-Atom oder für einen niederen Alkylrest, vorzugsweise für eine -CH3-Gruppe, n steht für eine Zahl von 1 bis 5) enthält, bei mindestens 50°C, vorzugsweise 60 bis 90°C, besonders bevorzugt etwa 80°C, passiviert worden ist.
Die erfindungsgemäßen wasserverdünnbaren Beschichtungszusam­ mensetzungen können im Prinzip alle für wasserverdünnbare Beschichtungszusammensetzungen geeigneten Bindemittel enthalten. Als Beispiele seien wasserverdünnbare Polyester-, Polyacrylat-, Polyurethan- oder Aminoplastharze genannt. Bevorzugt sind wasserverdünnbare Beschichtungszusammensetzun­ gen, deren Bindemittel zumindest zum Teil aus einem wasser­ verdünnbaren Polyurethanharz bestehen.
Die erfindungsgemäßen wasserverdünnbaren Beschichtungszusam­ mensetzungen enthalten Aluminiumpigmente, die erhalten worden sind, indem ein schmiermittelbelegtes Aluminiumpig­ ment in einer wäßrigen Passivierungslösung, die Chromsäure und einen wasserlöslichen Glykolether der allgemeinen Formel
R1(-O-CHR2-CH2) n OH
(R1 steht für einen niederen Alkylrest, R2 steht entweder für ein H-Atom oder einen niederen Alkylrest, vorzugsweise für eine -CH3-Gruppe, n steht für eine Zahl von 1 bis 5) und/oder ein wasserlös­ liches Glykol der allgemeinen Formel
HO-(CHR3-CH2-O-) n H
(R3 steht entweder für ein H-Atom oder für einen niederen Alkylrest, vorzugsweise für eine -CH3-Gruppe, n steht für eine Zahl von 1 bis 5) enthält, bei mindestens 50°C, vorzugsweise 60 bis 90°C, besonders bevorzugt etwa 80°C, passiviert worden ist.
Überraschenderweise werden nur dann brauchbare Pigmente erhalten, wenn das zu passivierende Aluminiumpigment noch mit dem zur Herstellung des Pigments notwendigen Schmiermit­ tel belegt ist. Um Pigmente mit den gewünschten Eigenschaf­ ten zu erhalten, müssen Pigmente eingesetzt werden, die einen bestimmten Mindestgehalt an Schmiermittel aufweisen. Der Schmiermittelgehalt wird vorzugsweise im Laufe des Herstellungsprozesses der Aluminiumpigmente eingestellt. Der erforderliche Mindestgehalt ist sowohl von der Natur des Schmiermittels als auch von der Art der eingesetzten Aluminiumpigmente abhängig und kann vom Durchschnittsfach­ mann mit Hilfe weniger orientierender Versuche schnell ermittelt werden.
Mit Fettaminen als Schmiermittel belegte Aluminiumpigmente führen zu passivierten Pigmenten, die ganz besonders vorteil­ hafte Eigenschaften haben. Unter Fettaminen werden Gemische langkettiger, vorwiegend primärer Alkylamine, die z. B. aus Fettsäuren über die zugehörigen Nitrile durch Reduktion gewonnen worden sind, verstanden.
Als schmiermittelbelegte Aluminiumpigmente können allgemein bekannte und gebräuchliche Aluminiumpigmente, die aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen, vorzugsweise aus reinem Aluminium bestehen, eingesetzt werden. Es werden vorzugsweise blättchenförmige Aluminiumpigmente verwendet. Die Aluminiumpigmente können in Form der kommerziell erhält­ lichen Pasten ohne weitere Vorbehandlung eingesetzt werden.
Die Passivierung der schmiermittelbelegten Aluminiumpigmente wird bei mindestens 50°C, vorzugsweise 60 bis 90°C, besonders bevorzugt etwa 80°C, in einer wäßrigen Lösung durchgeführt, die Chromsäure und einen wasserlöslichen Glykolether der allgemeinen Formel
R1-(-O-CHR2-CH2-) n -OH
(R1 steht für einen niederen Alkylrest, R2 steht entweder für ein H-Atom oder einen niederen Alkylrest, vorzugsweise für eine -CH3-Gruppe, n steht für eine Zahl von 1 bis 5) und/oder ein wasserlös­ liches Glykol der allgemeinen Formel
HO-(CHR3-CH2-O-) n H
(R³ steht entweder für ein H-Atom oder für einen niederen Alkylrest, vorzugsweise für eine -CH3-Gruppe, n steht für eine Zahl von 1 bis 5) enthält.
Die wäßrige Lösung kann außerdem noch weitere, den Chromatie­ rungsprozeß positiv beeinflussende Zusätze, wie z. B. Fluo­ ride oder Phosphate, enthalten.
Besonders gute Resultate werden erhalten, wenn die Passivie­ rungslösung Chromsäure und n-Butylglykol
(CH3-(CH2)3-O-CH2-CH2-OH)
enthält.
Sowohl die Chromsäure- als auch die Glykolether- bzw. Glykolkonzentration kann in weiten Grenzen variiert werden. Die erfindungsgemäße Passivierungslösung enthält in der Regel mindestens 1,5, vorzugsweise 1,5 bis 4,0, besonders bevorzugt 2,0 Gew.-% Chromsäure und 3 bis 30, vorzugsweise 7 bis 15, besonders bevorzugt 10 Gew.-% wasserlöslichen Glykolether und/oder wasserlösliches Glykol.
Die Passivierung wird vorzugsweise in der frisch angesetz­ ten Passivierungslösung durchgeführt und ist in der Regel nach 10 bis 30 Minuten abgeschlossen.
Nach Beendigung der Passivierung wird das erhaltene passi­ vierte Pigment von der Passivierungslösung abgetrennt und gründlich mit Wasser ausgewaschen. Das so erhaltene passivierte Aluminiumpigment kann dann nach allgemein bekannten Methoden in wasserverdünnbare Beschichtungszusam­ mensetzungen inkorporiert werden.
Die erfindungsgemäßen wasserverdünnbaren Überzugszusammen­ setzungen enthalten ein wäßriges Verdünnungsmittel, worun­ ter Wasser, das ggf. auch noch organische Lösungsmittel enthalten kann, zu verstehen ist.
Neben Bindemittel, Aluminiumpigment und wäßrigem Verdün­ nungsmittel können die erfindungsgemäßen Beschichtungszusam­ mensetzungen noch weitere allgemein bekannte Zusätze, wie z. B. nichtmetallische Pigmente, Rheologiehilfsmittel und Verlaufshilfsmittel, enthalten.
Die erfindungsgemäßen wasserverdünnbaren Beschichtungszusam­ mensetzungen werden vorzugsweise als Basisbeschichtungszu­ sammensetzungen zur Herstellung von "Basecoat/Clearcoat"- Metalleffektlackierungen verwendet. Sie zeigen eine ausge­ zeichnete Stabilität gegenüber Wasserstoffentwicklung und liefern Metalleffektlackierungen, die in ihren opti­ schen (Flop, Farbton usw.) und technologischen (Feuchtig­ keitsunempfindlichkeit, Schwitzwasserresistenz, Zwischen­ haftung . . .) Eigenschaften mit Lackierungen vergleichbar sind, die unter Verwendung konventioneller (d. h. ausschließ­ lich organische Lösungsmittel als Verdünnungsmittel enthal­ tenden) Basisbeschichtungszusammensetzungen hergestellt worden sind.
Die Anwendbarkeit der erfindungsgemäßen Beschichtungszusam­ mensetzungen ist nicht auf die Automobillackierung be­ schränkt. Es können auch andere Substrate, die aus ggf. vorbehandeltem Metall, Holz, Kunststoff oder dergleichen bestehen, im Einschicht- oder Mehrschichtverfahren beschich­ tet werden.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung von Aluminiumpigmenten, die in wasserverdünnbaren Beschich­ tungszusammensetzungen eingesetzt werden können, das da­ durch gekennzeichnet ist, daß ein schmiermittelbelegtes Aluminiumpigment in einer wäßrigen Passivierungslösung, die Chromsäure und einen wasserlöslichen Glykolether der allgemeinen Formel
R1-(-O-CHR2-CH2-) n -OH
(R1 steht für einen niederen Alkylrest, R2 steht entweder für ein H-Atom oder einen niederen Alkylrest, vorzugsweise für eine -CH3- Gruppe, n steht für eine Zahl von 1 bis 5) und/oder ein wasserlösliches Glykol der allgemeinen Formel
HO-(CHR3-CH2-O-) n H
(R3 steht entweder für ein H-Atom oder für einen niederen Alkylrest, vorzugsweise für eine -CH3- Gruppe, n steht für eine Zahl von 1 bis 5) enthält, bei mindestens 50°C, vorzugsweise 60 bis 90°C, besonders bevor­ zugt etwa 80°C passiviert wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird ausgeführt, indem das zu passivierende Aluminiumpigment ohne weitere Vorbe­ handlung, d. h. insbesondere ohne Entfernung des im Pigment­ herstellungsprozeß notwendigen Schmiermittels, in der Passivierungslösung bei mindestens 50°C, vorzugsweise 60 bis 90°C, besonders bevorzugt etwa 80°C passiviert wird.
Die Anwesenheit des Schmiermittels ist für eine erfolgrei­ che Durchführung des Verfahrens unentbehrlich.
Pigmente mit ganz besonders guten Eigenschaften werden erhalten, wenn Aluminiumpigmente eingesetzt werden, die unter Verwendung von Fettaminen als Schmiermittel herge­ stellt worden sind.
Weitere Details zu den Verfahrensbedingungen können obigem Text entnommen werden.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Aluminiumpigmente sind für einen Einsatz in wasserverdünn­ baren Beschichtungszusammensetzungen hervorragend geeignet (vgl. obige Ausführungen).
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungs­ beispiels näher erläutet.
Herstellung einer Passivierungslösung
2 Gewichtsteile CrO3 werden in einem Edelstahl- oder Kunststoffbehältnis vorgelegt und in 90 Gew.-Teilen heißem destillierten Wasser gelöst. Zu dieser heißen Chromsäure­ lösung werden 10 Gew.-Teile n-Butylglykol zugegeben und kurze Zeit gerührt (pH der Passivierungslösung ca. 0).
Passivierung des Aluminiumpigments
Das zu passivierende, blättchenförmige, unter Verwendung von Fettaminen als Schmiermittel hergestellte Aluminium­ pigment wird in Pastenform (Feststoffgehalt etwa 65 Gew.-%, Anteil an aliphatischen bzw. aromatischen Lösungsmitteln etwa 35 Gew.-%) in einem Edelstahl- oder Kunststoffbehält­ nis vorgelegt und mit der 2- bis 2,5fachen Menge der oben beschriebenen Passivierungslösung versetzt. Der An­ satz wird bei 80°C gehalten und für etwa 15 bis 25 Minuten stark gerührt.
Dann läßt man das passivierte Aluminiumpigment absitzen, dekantiert die überstehende Lösung und spült das passi­ vierte Pigment so oft mit Brauchwasser, bis die überstehen­ de Lösung keinen Gelbstich mehr aufweist.
Schließlich wird mit destilliertem Wasser so oft gespült, bis der Elektrolytgehalt des Aluminiumpigments für den Einsatz in einer wäßrigen Basisbeschichtungszusammenset­ zung niedrig genug ist.
Das so passivierte Aluminiumpigment wird in die in den Ausführungsbeispielen der europäischen Patentanmeldung EP 89 497 beschriebenen wäßrigen Beschichtungszusammen­ setzungen inkorporiert. Es wurden lagerstabile Beschich­ tungszusammensetzungen erhalten, die wie im experimentel­ len Teil der europäischen Patentanmeldung EP 89 497 be­ schrieben zu Zweischicht-Metalleffektlackierungen verar­ beitet wurden. Die erhaltenen Zweischicht-Metalleffekt­ lackierungen zeigten ausgezeichnete optische und techno­ logische Eigenschaften.

Claims (5)

1. Wasserverdünnbare Beschichtungszusammensetzungen, die Bindemittel, Aluminiumpigment und ein wäßriges Verdün­ nungsmittel enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Aluminiumpigment ein Pigment enthalten, das erhalten worden ist, indem ein schmiermittelbelegtes Aluminiumpigment in einer wäßrigen Passivierungslösung, die Chromsäure und einen wasserlöslichen Glykolether der allgemeinen Formel R1-(-O-CHR2-CH2-) n -OH(R1 steht für einen niederen Alkylrest, R2 steht entweder für ein H-Atom oder einen niederen Alkylrest, vorzugsweise für eine -CH3-Gruppe, n steht für eine Zahl von 1 bis 5) und/oder ein wasserlösliches Glykol der allgemeinen FormelHO-(CHR3-CH2-O-) n H (R3steht entweder für ein H-Atom oder für einen niederen Alkylrest, vorzugsweise für eine -CH3-Gruppe, n steht für eine Zahl von 1 bis 5) enthält, bei mindestens 50°C, vorzugsweise 60 bis 90°C, besonders bevorzugt etwa 80°C passiviert worden ist.
2. Wasserverdünnbare Beschichtungszusammensetzungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als schmiermit­ telbelegtes Aluminiumpigment ein mit Fettaminen belegtes Aluminiumpigment eingesetzt worden ist.
3. Wasserverdünnbare Beschichtungszusammensetzungen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrige Passivierungslösung mindestens 1,5, vorzugsweise 1,5 bis 4,0, besonders bevorzugt 2,0 Gew.-% Chromsäure und 3 bis 30, vorzugsweise 7 bis 15, besonders bevorzugt 10 Gew.-% wasserlöslichen Glykolether und/oder wasserlös­ liches Glykol enthalten hat.
4. Wasserverdünnbare Beschichtungszusammensetzungen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als wasserlöslicher Glykolether n-Butylglykol einge­ setzt worden ist.
5. Verfahren zur Herstellung von Aluminiumpigmenten, die in wasserverdünnbaren Beschichtungszusammensetzungen eingesetzt werden können, dadurch gekennzeichnet, daß ein schmiermittelbelegtes Aluminiumpigment in einer wäßrigen Passivierungslösung, die Chromsäure und einen wasserlöslichen Glykolether der allgemeinen Formel R1(-O-CHR2-CH2) n OH(R1 steht für einen niederen Alkyl­ rest, R2 steht entweder für ein H-Atom oder einen niede­ ren Alkylrest, vorzugsweise für eine -CH3-Gruppe, n steht für eine Zahl von 1 bis 5) und/oder ein wasser­ lösliches Glykol der allgemeinen FormelHO-(CHR3-CH2-O-) n H(R3 steht entweder für ein H-Atom oder für einen niederen Alkylrest, vorzugsweise für eine -CH3-Gruppe, n steht für eine Zahl von 1 bis 5) enthält, bei mindestens 50°C, vorzugsweise 60 bis 90°C, besonders bevorzugt etwa 80°C passiviert wird.
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