DE4010176A1 - Verfahren zur herstellung einer mehrschichtigen lackierung und waessriger lack - Google Patents
Verfahren zur herstellung einer mehrschichtigen lackierung und waessriger lackInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren, bei dem
- 1) ein pigmentierter wäßriger Basislack auf die Sub stratoberfläche aufgebracht wird,
- 2) aus der in Stufe (1) aufgebrachten Zusammen setzung ein Polymerfilm gebildet wird,
- 3) auf der so erhaltenen Basisschicht ein transpa renter Decklack aufgebracht wird und anschließend
- 4) die Basisschicht zusammen mit der Deckschicht eingebrannt wird.
Die Erfindung betrifft auch einen wäßrigen Lack.
Das oben beschriebene Verfahren zur Herstellung mehr
schichtiger Lackierungen ist bekannt und wird insbe
sondere zur Lackierung von Automobilkarosserien ein
gesetzt.
Das Ergebnis des oben beschriebenen Verfahrens hängt
entscheidend vom eingesetzten Basislack ab. Der Ba
sislack hat starken Einfluß auf die Qualität der Ge
samtlackierung.
Bis heute sind keine wäßrigen Basislacke bekannt,
die für die Serienlackierung und Reparaturlackierung
geeignet sind und qualitativ hochwertige Gesamt
lackierungen liefern.
Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Auf
gabenstellung besteht in der Bereitstellung neuer
wäßriger Lacke, die als Basislacke zur Durchführung
des oben beschriebenen Verfahrens geeignet sind.
Diese Aufgabe wird durch die Bereitstellung von wäß
rigen Lacken gelöst, die dadurch gekennzeichnet sind,
daß sie als Bindemittel ein Polymer enthalten, das
erhältlich ist, indem in einem organischen Lösemittel
oder in einem Gemisch organischer Lösemittel
- A) ethylenisch ungesättigte Monomere oder ein Ge misch ethylenisch ungesättigter Monomere in Ge genwart
- B) eines Polyurethanharzes, das ein zahlenmittleres Molekulargewicht von 200 bis 30 000, vorzugsweise 1000 bis 5000 aufweist und das im statistischen Mittel pro Molekül 0,05 bis 1,1, vorzugsweise 0,2 bis 0,9, besonders bevorzugt 0,3 bis 0,7 polyme risierbare Doppelbindungen enthält,
polymerisiert werden und das so erhaltene Reaktions
produkt in eine wäßrige Dispersion überführt wird.
Die erfindungsgemäßen Basislacke zeichnen sich da
durch aus, daß sie schon nach kurzer Zeit mit einem
wäßrigen oder konventionellen Klarlack im
"Naß-in-Naß"-Verfahren ohne Störung der Basislack
schicht überlackiert werden können und daß sie - auch
bei niedrigen Einbrenntemperaturen, z. B. bei
80°C - Lackierungen mit hoher Schwitzwasserbeständig
keit und guten mechanischen Eigenschaften liefern.
In der EP-A-2 97 576 werden Basislacke offenbart, die
zur Durchführung des in Rede stehenden Verfahrens ge
eignet sein sollen. Die in der EP-A-2 97 576 beschrie
benen Basislacke enthalten als Bindemittel Polymere,
die erhältlich sind, indem in Wasser ethylenisch un
gesättigte Verbindungen in Gegenwart eines doppelbin
dungsfreien Polyurethanharzes polymerisiert werden.
Dieses Verfahren ist aufwendig und führt zu Bindemit
teldispersionen, die oft Koagulat enthalten und zur
Dispergierung von Pigmenten nicht geeignet sind. Außerdem
unterscheiden sich die in der EP-A-2 97 576 offenbarten
Bindemittel in ihrer chemischen Struktur wesentlich von
den erfindungsgemäß eingesetzten Bindemitteln.
Zur Herstellung der erfindungsgemäß eingesetzten Binde
mittel wird in einem ersten Schritt nach gut bekannten
Methoden der Polyurethanchemie ein Polyurethanharz
(B) hergestellt. Das Polyurethanharz wird aus folgen
den Komponenten hergestellt:
- a) ein Polyester- und/oder Polyetherpolyol mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht von 400 bis 5000 oder ein Gemisch aus solchen Polyester- und/oder Polyetherpolyolen
- b) ein Polyisocyanat oder ein Gemisch aus Polyiso cyanaten
- c) gegebenenfalls eine Verbindung, die neben einer polymerisierbaren Doppelbindung mindestens noch eine gegenüber NCO-Gruppen reaktive Gruppe ent hält oder ein Gemisch aus solchen Verbindungen
- d) gegebenenfalls eine Verbindung, die mindestens eine gegenüber Isocyanatgruppen reaktive und min destens eine zur Anionenbildung befähigte Gruppe im Molekül aufweist oder ein Gemisch aus solchen Verbindungen
- e) gegebenenfalls eine Verbindung, die mindestens eine gegenüber NCO-Gruppen reaktive Gruppe und mindestens eine Poly(oxyalkylen)gruppe im Molekül aufweist, oder ein Gemisch aus solchen Verbindun gen und gegebenenfalls
- f) eine Hydroxyl- und/oder Aminogruppen enthaltende organische Verbindung mit einem Molekulargewicht von 60 bis 600, oder ein Gemisch aus solchen Ver bindungen.
Das Polyurethanharz (B) soll ein zahlenmittleres Mo
lekulargewicht von 200 bis 30 000, vorzugsweise 1000
bis 5000 und im statistischen Mittel pro Molekül 0,05
bis 1,1, vorzugsweise 0,2 bis 0,9, besonders bevor
zugt 0,3 bis 0,7 polymerisierbare Doppelbindungen
enthalten. Es ist bevorzugt, daß das Polyurethanharz
(B) eine Säurezahl von 0 bis 2,0 aufweist.
Das Molekulargewicht der Polyurethanharze kann - wie
dem Fachmann bekannt - insbesondere durch das Mengen
verhältnis und die Funktionalität der eingesetzten
Ausgangsverbindungen (a) bis (f) gesteuert werden.
Die Polyurethanharze können sowohl in Substanz als
auch in organischen Lösemitteln hergestellt werden.
Die Polyurethanharze können durch gleichzeitige Um
setzung aller Ausgangsverbindungen hergestellt wer
den. In vielen Fällen ist es jedoch zweckmäßig, die
Polyurethanharze stufenweise herzustellen. So ist es
zum Beispiel möglich, aus den Komponenten (a) und (b)
ein isocyanatgruppenhaltiges Präpolymer herzustellen,
das dann mit der Komponente (c) weiter umgesetzt
wird. Weiter ist es möglich, aus den Komponenten (a),
(b), (c) und gegebenenfalls (d) und (e) ein isocya
natgruppenhaltiges Präpolymer herzustellen, das dann
mit der Komponente (f) zu höhermolekularen Poly
urethanen umgesetzt werden kann. In den Fällen, in
denen als Komponente (c) eine Verbindung eingesetzt
wird, die nur eine gegenüber Isocyanatgruppen reakti
ve Gruppe enthält, kann in einer ersten Stufe aus (b)
und (c) ein isocyanatgruppenhaltiges Vorprodukt her
gestellt werden, das anschließend mit den weiteren
Komponenten weiter umgesetzt werden kann.
Die Umsetzung der Komponenten (a) bis (f) wird zweck
mäßigerweise in Gegenwart von Katalysatoren wie z. B.
Dibutylzinndilaurat, Dibutylzinnmaleat, tertiäre Ami
ne usw. durchgeführt.
Die einzusetzenden Mengen an Komponente (a), (b),
(c), (d), (e) und (f) ergeben sich aus dem anzustre
benden zahlenmittleren Molekulargewicht und der anzu
strebenden Säurezahl. Die polymerisierbaren
Doppelbindungen können durch Einsatz von
polymerisierbare Doppelbindungen aufweisende (a)
Komponenten und/oder die Komponente (c) in die
Polyurethanmoleküle eingeführt werden. Es ist bevor
zugt, die polymerisierbaren Doppelbindungen über die
Komponente (c) einzuführen.
Als Komponente (a) können gesättigte und ungesättigte
Polyester- und/oder Polyetherpolyole, insbesondere
Polyester- und/oder Polyetherdiole, mit einem zahlenmitt
leren Molekulargewicht von 400 bis 5000 eingesetzt
werden. Geeignete Polyetherdiole sind z. B. Polyether
diole der allgemeinen Formel H(-O-(CHR¹)n-)mOH,
wobei R1 = Wasserstoff oder ein niedriger, gegebe
nenfalls substituierter Alkylrest ist, n = 2 bis 6,
bevorzugt 3 bis 4 und m = 2 bis 100, bevorzugt 5 bis
50 ist. Als Beispiele werden lineare oder verzweigte
Polyetherdiole wie Poly(oxyethylen)glykole, Poly(oxy
propylen)glykole und Poly(oxybutylen)glykole genannt.
Die ausgewählten Polyetherdiole sollen keine über
mäßigen Mengen an Ethergruppen einbringen, weil sonst
die gebildeten Polymere in Wasser anquellen. Die be
vorzugten Polyetherdiole sind Poly(oxypropylen) glyko
le im Molmassenbereich Mn von 400 bis 3000.
Polyesterdiole werden durch Veresterung von orga
nischen Dicarbonsäuren oder ihre Anhydriden mit orga
nischen Diolen hergestellt oder leiten sich von einer
Hydroxycarbonsäure oder einem Lacton ab. Um verzweig
te Polyesterpolyole herzustellen, können in geringem
Umfang Polyole oder Polycarbonsäure mit einer höheren
Wertigkeit eingesetzt werden. Die Dicarbonsäuren und
Diole können lineare oder verzweigte aliphatische,
cycloaliphatische oder aromatische Dicarbonsäuren
oder Diole sein.
Die zur Herstellung der Polyester verwendeten Diole
bestehen beispielsweise aus Alkylenglykolen, wie
Ethylenglykol, Propylenglykol, Butylenglykol, Butan
diol-1,4, Hexandiol-1,6, Neopentylglykol und anderen
Diolen, wie Dimethylolcyclohexan. Es können jedoch
auch kleine Mengen an Polyolen, wie Trimethylol
propan, Glycerin, Pentaerythrit, zugesetzt werden.
Die Säurekomponente des Polyesters besteht in erster
Linie aus niedermolekularen Dicarbonsäuren oder ihren
Anhydriden mit 2 bis 44, bevorzugt 4 bis 36
Kohlenstoffatomen im Molekül. Geeignete Säuren
sind beispielsweise o-Phthalsäure, Isophthalsäure,
Terephthalsäure, Tetrahydrophthalsäure, Cyclohexandi
carbonsäure, Bernsteinsäure, Adipinsäure, Azelainsäu
re, Sebazinsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Glutarsäu
re, Hexachlorheptandicarbonsäure, Tetrachlorphthal
säure und/oder dimerisierte Fettsäuren. Anstelle die
ser Säuren können auch ihre Anhydride, soweit diese
existieren, verwendet werden. Bei der Bildung von Po
lyesterpolyolen können auch kleinere Mengen an Car
bonsäuren mit 3 oder mehr Carboxylgruppen beispiels
weise Trimellithsäureanhydrid oder das Addukt von Ma
leinsäureanhydrid an ungesättigte Fettsäuren anwesend
sein.
Es können auch Polyesterdiole eingesetzt werden, die
durch Umsetzung eines Lactons mit einem Diol erhalten
werden. Sie zeichnen sich durch die Gegenwart von
endständigen Hydroxylgruppen und wiederkehrenden Po
lyesteranteilen der Formel (-CO-(CHR2)n-CH2-O)
aus. Hierbei ist n bevorzugt 4 bis 6 und der Substi
tuent R2 = Wasserstoff, ein Alkyl-, Cycloalkyl- oder
Alkoxy-Rest. Kein Substituent enthält mehr als 12
Kohlenstoffatome. Die gesamte Anzahl der Kohlenstoff
atome im Substituenten übersteigt 12 pro Lactonring
nicht. Beispiele hierfür sind Hydroxycapronsäure, Hy
droxybuttersäure, Hydroxydecansäure und/oder Hydroxy
stearinsäure.
Für die Herstellung der Polyesterdiole wird das un
substituierte ε-Caprolacton, bei dem n den Wert 4 hat
und alle R2-Substituenten Wasserstoff sind, bevor
zugt. Die Umsetzung mit Lacton wird durch niedermole
kulare Polyole wie Ethylenglykol, 1,3-Propandiol,
1,4-Butandiol, Dimethylolcyclohexan gestartet. Es
können jedoch auch andere Reaktionskomponenten, wie
Ethylendiamin, Alkyldialkanolamine oder auch
Harnstoff mit Caprolacton umgesetzt werden. Als
höhermolekulare Diole eignen sich auch
Polylactamdiole, die durch Reaktion von
beispielsweise ε-Caprolactam mit niedermolekularen
Diolen hergestellt werden.
Wenn über die Komponente (a) polymerisierbare Doppel
bindungen in die Polyurethanmoleküle eingeführt wer
den sollen, dann müssen (a) Komponenten eingesetzt
werden, die polymerisierbare Doppelbindungen enthal
ten. Als Beispiele für solche (a) Komponenten werden
Polyesterpolyole, vorzugsweise Polyesterdiole ge
nannt, die unter Verwendung von polymerisierbare Dop
pelbindungen enthaltenden Polyolen und/oder Polycar
bonsäuren hergestellt worden sind. Als Beispiele für
polymerisierbare Doppelbindungen enthaltende Polyole
werden genannt: Trimethylolpropanmonoallylether, Gly
cerinmonoallylether, Pentaerythritmono- und Penta
erythritdiallylether. Als Beispiele für polymerisier
bare Doppelbindungen enthaltende Polycarbonsäuren
werden Alkendicarbonsäuren, Maleinsäure und unge
sättigte dimerisierte Fettsäuren genannt.
Als Komponente (b) können aliphatische und/oder cy
cloaliphatische und/oder aromatische Polyisocyanate
eingesetzt werden. Als Beispiele für aromatische Po
lyisocyanate werden Phenylendiisocyanat, Toluylendi
isocyanat, Xylylendiisocyanat, Biphenylendiisocyanat,
Naphtylendiisocyanat und Diphenylmethandiisocyanat
genannt.
Aufgrund ihrer guten Beständigkeit gegenüber ultra
violettem Licht ergeben (cyclo)aliphatische Polyiso
cyanate Produkte mit geringer Vergilbungsneigung.
Beispiele für cycloaliphatische Polyisocyanate sind
Isophorondiisocyanat, Cyclopentylendiisocyanat sowie
die Hydrierungsprodukte der aromatischen Diisocyanate
wie Cyclohexylendiisocyanat, Methylcyclohexylendiiso
cyanat und Dicyclohexylmethandiisocyanat. Alipha
tische Diisocyanate sind Verbindungen der Formel
OCN-(CR³₂)r-NCO
worin r eine ganze Zahl von 2 bis 20, insbesondere 6
bis 8 ist und R3, das gleich oder verschieden sein
kann, Wasserstoff oder einen niedrigen Alkylrest mit
1 bis 8 C-Atomen, vorzugsweise 1 oder 2 C-Atomen dar
stellt. Beispiele hierfür sind Trimethylendiisocya
nat, Tetramethylendiisocyanat, Pentamethylendiisocya
nat, Hexamethylendiisocyanat, Propylendiisocyanat,
Ethylethylendiisocyanat, Dimethylethyldiisocyanat,
Methyltrimethylendiisocyanat und Trimethylhexandiiso
cyanat. Als weiteres Beispiel für ein aliphatisches
Diisocyanat wird Tetramethylxyloldiisocyanat genannt.
Besonders bevorzugt werden als Diisocyanate Isophoron
diisocyanat und Dicyclohexylmethandiisocyanat genannt.
Die Komponente (b) muß hinsichtlich der Funktionali
tät der Polyisocyanate so zusammengesetzt sein, daß
kein vernetztes Polyurethanharz erhalten wird. Die
Komponente (b) kann neben Diisocyanaten auch einen
Anteil an Polyisocyanaten mit Funktionalitäten über
zwei - wie z. B. Triisocyanate - enthalten.
Als Triisocyanate haben sich Produkte bewährt, die
durch Trimerisation oder Oligomerisation von Diiso
cyanaten oder durch Reaktion von Diisocyanaten mit
polyfunktionellen OH- oder NH-Gruppen enthaltenden
Verbindungen entstehen. Hierzu gehören beispielsweise
das Biuret von Hexamethylendiisocyanat und Wasser,
das Isocyanurat des Hexamethylendiisocyanats oder das
Addukt von Isophorondiisocyanat an Trimethylolpropan.
Die mittlere Funktionalität kann gegebenenfalls durch
Zusatz von Monoisocyanaten gesenkt werden. Beispiele
für solche kettenabbrechenden Monoisocyanate sind
Phenylisocyanat, Cyclohexylisocyanat und Stearyliso
cyanat.
Die Komponente (c) dient zur Einführung von polymeri
sierbaren Doppelbindungen in die Polyurethanharzmole
küle. Es ist bevorzugt, als Komponente (c) eine Ver
bindung einzusetzen, die mindestens zwei gegenüber
NCO-Gruppen reaktive Gruppen und eine polymerisierba
re Doppelbindung enthält. Besonders bevorzugt werden
als Komponente (c) Verbindungen eingesetzt, die neben
einer polymerisierbaren Doppelbindung noch zwei
gegenüber NCO-Gruppen reaktive Gruppen enthalten. Als
Beispiele für gegenüber NCO-Gruppen reaktive Gruppen
werden -OH, -SH, <NH und -NH₂-Gruppen genannt,
wobei -OH, <NH und -NH₂-Gruppen bevorzugt sind.
Als Beispiele für Verbindungen, die als Komponente
(c) eingesetzt werden können, werden genannt: Hydro
xy(meth)acrylate, insbesondere Hydroxyalkyl(meth)
acrylate wie Hydroxyethyl-, Hydroxypropyl-, Hydroxy
butyl- oder Hydroxyhexyl(meth)acrylat und 2,3-Dihy
droxypropyl(meth)acrylat, 2,3-Dihydroxypropylmono
allylether, 2,3-Dihydroxypropansäureallylester, Gly
cerinmono(meth)acrylat, Glycerinmonoallylether, Pen
taerythritmono(meth)acrylat, Pentaerythritdi(meth)
acrylat, Pentaerythritmonoallylether, Pentaerythrit
diallylether, Trimethylolpropanmonoallylether, Tri
methylpropanmono(meth) acrylat und Trimethylolpro
pandiallylether. Als Komponente (c) wird vorzugsweise
Trimethylolpropanmonoallylether, Glycerinmono(meth)
acrylat, Pentaerythritdi(meth)acrylat, Pentaerythrit
diallylether, Glycerinmonoallylether und Trimethylol
propanmono(meth)acrylat eingesetzt. Als Komponente
(c) werden besonders bevorzugt Trimethylolpropanmono
allylether, Glycerinmonoallylether und 2,3-Dihydroxy
propansäureallylester eingesetzt. Es ist bevorzugt, die
(c) Komponenten, die mindestens zwei gegenüber NCO-Grup
pen reaktive Gruppen enthalten, kettenständig (nicht end
ständig) in die Polyurethanmoleküle einzubauen.
Die Einführung von zur Anionenbildung befähigten
Gruppen in die Polyurethanmoleküle erfolgt über den
Einbau von Verbindungen (d) in die Polyurethanmolekü
le, die mindestens eine gegenüber Isocyanatgruppen
reaktive und eine zur Anionenbildung befähigte Gruppe
im Molekül enthalten.
Die Menge an einzuzusetzender Komponente (d) kann aus
der angestrebten Säurezahl berechnet werden.
Als Komponente (d) werden vorzugsweise Verbindungen
eingesetzt, die zwei gegenüber Isocyanatgruppen reak
tive Gruppen im Molekül enthalten. Geeignete gegen
über Isocyanatgruppen reaktive Gruppen sind insbeson
dere Hydroxylgruppen, sowie primäre und/oder sekundä
re Aminogruppen. Geeignete zur Anionenbildung be
fähigte Gruppen sind Carboxyl-, Sulfonsäure- und/oder
Phosphonsäuregruppen, wobei Carboxylgruppen bevorzugt
sind. Als Komponente (d) können beispielsweise Alkan
säuren mit zwei Substituenten am α-ständigem Kohlen
stoffatom eingesetzt werden. Der Substituent kann ei
ne Hydroxylgruppe, eine Alkylgruppe oder bevorzugt
eine Alkylolgruppe sein. Diese Alkansäuren haben min
destens eine, im allgemeinen 1 bis 3 Carboxylgruppen
im Molekül. Sie haben zwei bis etwa 25, vorzugsweise 3
bis 10 Kohlenstoffatome. Beispiele für die Komponente
(d) sind Dihydroxypropionsäure, Dihydroxybernstein
säure und Dihydroxybenzoesäure. Eine besonders bevor
zugte Gruppe von Alkansäuren sind die α, α-Dimethylol
alkansäuren der allgemeinen Formel
R⁴-C(CH₂OH)₂COOH, wobei
R4 für ein Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe mit bis zu etwa 20 Kohlenstoffatomen steht.
R⁴-C(CH₂OH)₂COOH, wobei
R4 für ein Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe mit bis zu etwa 20 Kohlenstoffatomen steht.
Beispiele für solche Verbindungen sind 2,2-Dimethy
lolessigsäure, 2,2-Dimethylolpropionsäure, 2,2-Di
methylolbuttersäure und 2,2-Dimethylolpentansäure.
Die bevorzugte Dihydroxyalkansäure ist 2,2-Dimethy
lolpropionsäure. Aminogruppenhaltige Verbindungen
sind beispielsweise α, δ-Diaminovaleriansäure, 3,4-Di
aminobenzoesäure, 2,4-Diaminotoluolsulfonsäure und
2,4-Diamino-diphenylethersulfonsäure.
Mit Hilfe der Komponente (e) können Poly(oxyalky
len)-gruppen als nichtionische stabilisierende Grup
pen in die Polyurethanmoleküle eingeführt werden. Als
Komponente (e) können beispielsweise eingesetzt wer
den Alkoxypoly(oxyalkylen)alkohole mit der allgemei
nen Formel R′O-(-CH₂-CH′′-O-)n H in der R′ für
einen Alkylrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, R′′ für
ein Wasserstoffatom oder einen Alkylrest mit 1 bis 6
Kohlenstoffatomen und n für eine Zahl zwischen 20 und
75 steht.
Der Einsatz der Komponente (f) führt zur Molekularge
wichtserhöhung der Polyurethanharze. Als Komponente
(f) können beispielsweise Polyole mit bis zu 36 Koh
lenstoffatomen je Molekül wie Ethylenglykol, Diethy
lengylkol, Triethylenglykol, 1,2-Propandiol, 1,3-Pro
pandiol, 1,4-Butandiol, 1,2-Butylenglykol, 1,6-Hexan
diol, Trimethylolpropan, Ricinusöl oder hydriertes
Ricinusöl, Di-trimethylolpropanether, Pentaerythrit,
1,2-Cyclohexandiol, 1,4-Cyclohexandimethanol, Bisphe
nol A, Bisphenol F, Neopentylglykol, Hydroxypivalin
säure-neopentylglykolester, hydroxyethyliertes oder
hydroxypropyliertes Bisphenol A, hydriertes Bisphenol
A und deren Mischungen eingesetzt werden. Die Polyole
werden im allgemeinen in Mengen von bis zu 30 Ge
wichtsprozent, vorzugsweise 2 bis 20 Gewichtsprozent,
bezogen auf die eingesetzte Menge an Komponente (a)
und (f) eingesetzt.
Als Komponente (f) können auch Di- und/oder Polyamine
mit primären und/oder sekundären Aminogruppen einge
setzt werden. Polyamine sind im wesentlichen Alky
len-Polyamine mit 1 bis 40 Kohlenstoffatomen, vor
zugsweise etwa 2 bis 15 Kohlenstoffatomen. Sie können
Substituenten tragen, die keine mit Isocyanat-Gruppen
reaktionsfähige Wasserstoffatome haben. Beispiele
sind Polyamine mit linearer oder verzweigter alipha
tischer, cycloaliphatischer oder aromatischer Struk
tur und wenigstens zwei primären Aminogruppen. Als
Diamine sind zu nennen Hydrazin, Ethylendiamin, Pro
pylendiamin, 1,4-Butylendiamin, Piperazin, 1,4-Cyclo
hexyldimethylamin, Hexamethylendiamin-1,6, Trimethyl
hexamethylendiamin, Menthandiamin, Isophorondiamin,
4,4′-Diaminodicyclohexylmethan und Aminoethylethanol
amin. Bevorzugte Diamine sind Hydrazin, Alkyl- oder
Cycloalkyldiamine wie Propylendiamin und 1-Ami
no-3-aminomethyl-3,5,5-trimethylcyclohexan. Es können
auch Polyamine als Komponente (f) eingesetzt werden,
die mehr als zwei Aminogruppen im Molekül enthalten.
In diesen Fällen ist jedoch - z. B. durch Mitverwen
dung von Monoaminen - darauf zu achten, daß keine
vernetzten Polyurethanharze erhalten werden. Solche
brauchbaren Polyamine sind Diethylentriamin,
Triethylentetramin, Dipropylendiamin und
Dibutylentriamin. Als Beispiel für ein Monoamin wird
Ethylhexylamin genannt.
Die erfindungsgemäß eingesetzten Bindemittel werden
hergestellt, indem eine Lösung des Polyurethanharzes
(B) in einem organischen Lösemittel bzw. einem orga
nischen Lösemittelgemisch bereitgestellt wird und in
dieser Lösung ethylenisch ungesättigte Monomere oder
ein Gemisch ethylenisch ungesättigter Monomere in ei
ner radikalischen Polymerisation polymerisiert werden
und das so erhaltene Reaktionsprodukt in eine wäßrige
Dispersion überführt wird. Es ist bevorzugt, wasser
mischbare organische Lösemittel einzusetzen. Als Bei
spiele für brauchbare Lösemittel werden Butylglykol,
2-Methoxypropanol, n-Butanol, Methoxybutanol, n-Pro
panol, Ethylenglykolmonomethylether, Ethylenglykolmo
noethylether, Ethylenglykolmonobutylether, Diethylen
glykolmonomethylether, Diethylenglykolmonoethylether,
Diethylenglykoldiethylether, Diethylenglykolmonobu
tylether und 3-Methyl-3-methoxybutanol oder Mischun
gen aus diesen Lösemitteln genannt.
Bevorzugt werden Ketone, wie z. B. Aceton, Methyl
ethylketon, Diethylketon und Methylisobutylketon.
Die radikalische Polymerisation wird bei Temperaturen
von 80 bis 160°C, vorzugsweise 100 bis 160°C in den
oben genannten organischen Lösemitteln bzw. Lösemit
telgemischen durchgeführt.
Als Beispiele für brauchbare Polymerisationsinitiato
ren werden freie Radikale bildende Initiatoren, wie
z. B. Benzoylperoxid, Azobisisobutyronitril und t-Bu
tylperbenzoat genannt.
Bei der Polymerisation kommt es auch zu Pfropfungs
reaktionen zwischen dem Polyurethanharz (B) und der
Komponente (A). Die Komponenten (A) und (B) werden in
einem Gewichtsverhältnis von 1 : 10 bis 10 : 1,
vorzugsweise 1 : 2 bis 2 : 1, besonders bevorzugt
1 : 1 eingesetzt.
Als ethylenisch ungesättigte Monomere können prak
tisch alle radikalisch polymerisierbaren Monomere
eingesetzt werden, wobei jedoch die üblichen Ein
schränkungen für Copolymerisationen gelten, die durch
das Q- und e-Schema nach Alfrey und Price bzw. durch
die Copolymerisationsparameter vorgegeben sind (vgl.
z. B. Brandrup und Immergut, Polymer Handbook, 2nd ed.
John Wiley + Sons, New York (1975)).
Als ethylenisch ungesättigte Monomeren können einge
setzt werden:
- (i) aliphatische oder cycloaliphatische Ester der Acrylsäure oder Methacrylsäure oder ein Gemisch aus solchen Estern und
- (ii) mindestens eine Hydroxylgruppe im Molekül tragende ethylenisch ungesättigte Monomere oder ein Gemisch aus solchen Monomeren und
- (iii) mindestens eine Carboxylgruppe im Molekül tragende ethylenisch ungesättigte Monomere oder ein Gemisch aus solchen Monomeren und
- (iv) weitere von (i), (ii) und (iii) verschiedene ethylenisch ungesättigte Monomere oder ein Gemisch aus solchen Monomeren sowie
- (v) polyungesättigte Monomere, insbesondere ethylenisch polyungesättigte Monomere.
Die oben genannten Monomere werden vorzugsweise als
Mischungen eingesetzt, wobei die Komponente
(i) in einer Menge von 40 bis 100, vorzugsweise
60 bis 90 Gew.-%, die Komponente (ii) in einer Menge
von 0 bis 20, vorzugsweise 3 bis 12 Gew.-%, die Kom
ponente (iii) in einer Menge von 0 bis 30, vor
zugsweise 5 bis 15 Gew.-%, die Komponente (iv) in einer
Menge von 0 bis 30, vorzugsweise 0 bis 10 Gew.-% und
die Komponente (v) in einer Menge von 0 bis 5, vor
zugsweise 0 Gew.-% eingesetzt wird, wobei die
Summe der Gewichtsanteile von (i), (ii), (iii), (iv)
und (v) stets 100 Gew.-% ergibt.
Als Komponente (i) können z. B. eingesetzt werden: Cy
clohexylacrylat, Cyclohexylmethacrylat, Alkylacrylate
und Alkylmethacrylate mit bis zu 20 Kohlenstoffatomen
im Alkylrest, wie z. B. Methyl-, Ethyl-, Propyl-, Bu
tyl-, Hexyl-, Ethylhexyl-, Stearyl- und Laurylacrylat
und -methacrylat oder Gemische aus diesen Monomeren.
Als Komponente (ii) können z. B. eingesetzt werden:
Hydroxyalkylester der Acrylsäure, Methacrylsäure oder
einer anderen α, β-ethylenisch ungesättigten Carbon
säure. Diese Ester können sich von einem Alkylengly
kol ableiten, das mit der Säure verestert ist, oder
sie können durch Umsetzung der Säure mit einem Alky
lenoxid erhalten werden. Als Komponente (ii) werden
vorzugsweise Hydroxyalkylester der Acrylsäure und
Methacrylsäure, in denen die Hydroxyalkylgruppe bis
zu 4 Kohlenstoffatome enthält, oder Mischungen aus
diesen Hydroxyalkylestern eingesetzt. Als Beispiele
für derartige Hydroxyalkylester werden 2-Hydroxy
ethylacrylat, 2-Hydroxypropylacrylat, 2-Hydroxypro
pylmethacrylat, 3-Hydroxypropylacrylat, 3-Hydroxypro
pylmethacrylat, 2-Hydroxyethylmethacrylat, 3-Hydroxy
butylacrylat oder 4-Hydroxybutyl(meth)acrylat ge
nannt. Entsprechende Ester von anderen ungesättigten
Säuren, wie z. B. Ethacrylsäure, Crotonsäure und ähn
liche Säuren mit bis zu etwa 6 Kohlenstoffatomen pro
Molekül können auch eingesetzt werden.
Als Komponente (iii) werden vorzugsweise Acrylsäure
und/oder Methacrylsäure eingesetzt. Es können aber
auch andere ethylenisch ungesättigte Säuren mit bis
zu 6 Kohlenstoffatomen im Molekül eingesetzt werden.
Als Beispiele für solche Säuren werden Ethacrylsäure,
Crotonsäure, Maleinsäure, Fumarsäure und Itaconsäure
genannt.
Als Komponente (iv) können z. B. eingesetzt werden:
vinylaromatische Kohlenwasserstoffe, wie Styrol,
α-Alkylstyrol und Vinyltoluol, Acryl- und Methacryl
amid und Acryl- und Methacrylnitril oder Gemische aus
diesen Monomeren.
Als Komponenten (v) können Verbindungen eingesetzt
werden, die mindestens zwei radikalisch polymerisier
bare Doppelbindungen im Molekül enthalten. Als Bei
spiele werden genannt: Divinylbenzol, p-Methyldivi
nylbenzol, o-Nonyldivinylbenzol, Ethandioldi(meth)
acrylat, 1,4 Butandioldi(meth)acrylat, 1,6 Hexandiol
di(meth)acrylat, Trimethylolpropantri(meth)acrylat,
Pentaerythritdi(meth)acrylat, Allylmethacrylat, Di
allylphthalat, Butandioldivinylether, Divinylethylen
harnstoff, Divinylpropylenharnstoff, Maleinsäuredi
allylester usw.
Bevorzugt wird der Einsatz von difunktionellen unge
sättigten Monomeren wie Butandioldiacrylat oder He
xandioldiacrylat. Bei Verwendung von Glycidylmeth
acrylat und Methacrylsäure entsteht das entsprechende
Glycerindimethacrylat automatisch bei der Polymerisa
tion. Die Art und Menge an polyungesättigten Monome
ren ist mit den Reaktionsbedingungen (Katalysatoren,
Reaktionstemperatur, Lösemittel) sorgfältig abzu
stimmen, um keine Gelierung zu erhalten. Die zuge
setzte Menge an polyungesättigten Monomeren dient da
zu, ohne Gelbildungen die mittlere Molmasse anzuhe
ben. Bevorzugt ist es jedoch, kein polyungesättigtes
Monomeres zuzusetzen.
Die erfindungsgemäß eingesetzten, aus (A) und (B)
hergestellten Polymere müssen zur Anionenbildung be
fähigte Gruppen enthalten, die vor oder während der
Überführung der Polymere aus dem organischen Lösemit
tel bzw. Lösemittelgemisch in Wasser neutralisiert
werden und die Bildung stabiler wäßriger Dispersionen
ermöglichen. Die in Rede stehenden Polymere können
neben den zur Anionenbildung befähigten Gruppen
auch noch nichtionische stabilisierende Gruppen wie
z. B. Poly(oxyalkylen)gruppen, insbesondere
Poly(oxyethylen)- und/oder Poly(oxypropylen)
und/oder Poly(oxyethylen)(oxypropylen)gruppen enthal
ten.
Die Menge der in den erfindungsgemäß eingesetzten,
aus (A) und (B) hergestellten Polymeren enthaltenen
zur Anionenbildung befähigten Gruppen soll so hoch
sein, daß die Polymere eine Säurezahl von 5 bis 200,
vorzugsweise 10 bis 40, besonders bevorzugt 15 bis 30
aufweisen. Die Einführung der zur Anionenbildung be
fähigten Gruppen in die in Rede stehenden Polymere
kann beispielsweise über die Komponenten (d) und
(iii) erfolgen. Die zur Anionenbildung befähigten
Gruppen können ausschließlich in der Komponente (A)
oder ausschließlich in der Komponente (B) oder sowohl
in der Komponente (A) als auch in der Komponente (B)
enthalten sein. Es ist bevorzugt, daß 50 bis 100,
vorzugsweise 70 bis 100, besonders bevorzugt 100%
der zur Anionenbildung befähigten Gruppen in der Kom
ponente (A) enthalten sind.
Die Einführung von Poly(oxyalkylen)gruppen in die er
findungsgemäßen Polymere kann über die Komponente (e)
oder über ethylenisch ungesättigte Monomere, die min
destens eine Poly(oxyalkylen)gruppe enthalten (z. B.
Poly(oxyethylen)(meth)acrylate) erfolgen. Die er
findungsgemäßen Polymere sollten keine übermäßigen
Mengen an Poly(oxyalkylen)gruppen enthalten, weil
sonst die Feuchtigkeitsbeständigkeit der Lackfilme
herabgesetzt werden kann. Der Gehalt an Poly(oxyalky
len)gruppen kann bei 1 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 1
bis 5 Gew.-% (bezogen auf das Gewicht des aus (A) und
(B) hergestellten Polymers) liegen.
Die erfindungsgemäß eingesetzten, aus (A) und (B)
hergestellten Polymere sollten vorzugsweise keine
nichtionischen stabilisierenden Gruppen enthalten.
Die aus (A) und (B) hergestellten Polymere sollen
vorzugsweise eine Hydroxylzahl von 0 bis 100, beson
ders bevorzugt 20 bis 80 aufweisen. Das zahlenmittle
re Molekulargewicht der Polymere soll vorzugsweise
2000 bis 20 000, besonders bevorzugt 5000 bis 12 000
betragen.
Besonders bevorzugte Polymere sind die aus (A) und
(B) hergestellten Polymere, die einen Polymolekulari
tätsindex Q von 5 bis 90, vorzugsweise 10 bis 30 auf
weisen. Der Polymolekularitätsindex ist der Quotient
MW : Mn, wobei MW für das gewichtsmittlere und
Mn für das zahlenmittlere Molekulargewicht steht.
Der Polymolekularitätsindex kann beispielsweise durch
gezielten Einsatz von Reglern und die Art der einge
setzten Lösemittel beeinflußt werden. Außerdem wird Q
durch den in der Komponente (B) enthaltenen Gehalt an
polymerisierbaren Doppelbindungen beeinflußt. Q wird
größer, je kleiner die Menge an eingesetztem Regler
und die Menge an eingesetzten Lösemitteln, die als
Regler fungieren können, ist. Je geringer der Gehalt
an polymerisierbaren Doppelbindungen in der Komponen
te (B) ist, desto größer wird Q.
Q kann bestimmt werden durch Gelpermeationschromato
graphie unter Verwendung eines Polystyrolstandards.
Nach Beendigung der Polymerisation der Komponente (A)
wird das erhaltene Polymer zumindest teilweise neu
tralisiert und in Wasser dispergiert.
Zur Neutralisation können sowohl organische Basen als
auch anorganische Basen, wie Ammoniak und Hydrazin,
verwendet werden. Vorzugsweise werden primäre, sekun
däre und tertiäre Amine, wie z. B. Ethylamin, Propyl
amin, Dimethylamin, Dibutylamin, Cyclohexylamin, Ben
zylamin, Morpholin, Piperidin und Triethanolamin ver
wendet. Besonders bevorzugt werden tertiäre Amine als
Neutralisationsmittel eingesetzt, insbesondere
Dimethylethanolamin, Triethylamin, Tripropylamin und
Tributylamin.
Aus den erhaltenen wäßrigen Bindemitteldispersionen
kann gegebenenfalls ein Teil oder vorzugsweise das
gesamte organische Lösemittel abdestilliert werden. Die
Bindemitteldispersionen enthalten Polymerteilchen, deren
mittlere Teilchengröße zwischen 10 und 500 nm, vor
zugsweise zwischen 60 bis 150 nm liegt (Meßmethode:
Laserlichtstreuuung, Meßgerät: Malvern Autosizer 2 C).
Aus den in Rede stehenden Bindemitteldispersionen
können nach allgmein gut bekannten Methoden wäßrige
Lacke, insbesondere wäßrige Uni- und wäßrige Metal
lic-Basislacke hergestellt werden. Die Basislacke
sind auch für Reparaturzwecke verwendbar und können
sowohl mit wäßrigen als auch mit konventionellen
Klarlacken und Pulverlacken überlackiert werden.
Die Basislacke können neben den erfindungsgemäßen
Bindemitteln noch weitere verträgliche wasserverdünn
bare Kunstharze, wie z. B. Aminoplastharze, Poly
urethanharze, Polyacrylatharze, Polyester und Polyether
enthalten.
Die Basislacke enthalten vorzugsweise 5 bis 90, be
sonders bevorzugt 40 bis 70 Gew.-% des erfindungsge
mäßen Bindemittels, wobei die Gewichtsprozentangaben
auf den Gesamtfeststoffgehalt der Basislacke bezogen
sind.
Als Pigmente können die erfindungsgemäßen Basislacke
farbgebende Pigmente auf anorganischer Basis, wie
z. B. Titandioxid, Eisenoxid, Ruß usw., farbgebende
Pigmente auf organischer Basis sowie übliche Metall
pigmente (z. B. handelsübliche Aluminiumbronzen, Edel
stahlbronzen...) und nicht-metallische Effektpigmente
(z. B. Perlglanz bzw. Interferenzpigmente) enthalten.
Die Pigmentierungshöhe liegt in üblichen Bereichen.
Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäß eingesetzten
Bindemittel besteht darin, daß sie auch als Anreibeharz
eingesetzt werden können und sehr stabile Pigmentpasten
liefern.
Weiterhin können den erfindungsgemäßen Basislacken
vernetzte polymere Mikroteilchen, wie sie z. B. in der
EP-A-38 127 offenbart sind und/oder übliche anorga
nische oder organische Additive zugesetzt werden. So
wirken als Verdicker beispielsweise wasserlösliche
Celluloseether, wie Hydroxyethylcellulose, Methyl
cellulose oder Carboxymethylcellulose sowie syntheti
sche Polymere mit ionischen und/oder assoziativ wir
kenden Gruppen, wie Polyvinylalkohol, Poly(meth)
acrylamid, Poly(meth)acrylsäure, Polyvinylpyrrolidon,
Styrol-Maleinsäureanhydrid oder Ethylen-Maleinsäure
anhydrid-Copolymere und ihre Derivate oder auch hy
drophob modifizierte ethoxylierte Urethane oder Poly
acrylate sowie carboxylgruppenhaltige Polyacrylat-
Copolymere mit einer Säurezahl von 60 bis 780, bevorzugt
200 bis 500.
Die erfindungsgemäßen Basislacke weisen im allgemei
nen einen Festkörpergehalt von etwa 15 bis 50 Gew.-%
auf. Der Festkörpergehalt variiert mit dem Verwen
dungszweck der Beschichtungszusammensetzungen. Für
Metalliclacke liegt er beispielsweise bevorzugt bei
17 bis 25 Gew.-%. Für unifarbige Lacke liegt er
höher, beispielsweise bei 30 bis 45 Gew.-%.
Die erfindungsgemäßen Lacke können zusätzlich übliche
organische Lösemittel enthalten. Deren Anteil wird
möglichst gering gehalten. Er liegt beispielsweise
unter 15 Gew.-%.
Die erfindungsgemäßen Basislacke werden im allgemei
nen auf einen pH-Wert zwischen 6,5 und 9,0 einge
stellt. Der pH-Wert kann mit üblichen Aminen, wie
z. B. Ammoniak, Triethylamin, Dimethylaminoethanol und
N-Methylmorpholin eingestellt werden.
Die erfindungsgemäßen Basislacke können mit wäßrigen,
konventionellen oder Pulverklarlacken überlackiert
werden.
Mit der Bereitstellung der erfindungsgemäßen Basis
lacke wird die eingangs erläuterte Aufgabenstellung
gelöst.
Mit den erfindungsgemäßen Basislacken können auch oh
ne Überlackierung mit einem transparenten Decklack
qualitativ hochwertige Lackierungen hergestellt
werden. Die so erhaltenen einschichtigen Lackierungen
zeichnen sich insbesondere durch einen hohen Glanz, gute
mechanisch-technologische Eigenschaften und hohe Schwitz
wasserbeständigkeit aus.
Die erfindungsgemäßen wäßrigen Lacke können auf be
liebige Substrate, wie z. B. Metall, Holz, Kunststoff
oder Papier aufgebracht werden. Der Auftrag kann di
rekt erfolgen oder, wie in der Autoindustrie üblich,
nach Aufbringen einer Elektrotauchgrundierung und ei
nes Füllers.
Die erfindungsgemäßen Lacke können durch Spritzen,
Rakeln, Tauchen, Walzen, vorzugsweise durch elektro
statisches und pneumatisches Spritzen appliziert wer
den.
In den folgenden Beispielen wird die Erfindung näher
erläutert. Alle Angaben zu Prozenten und Teilen sind
Gewichtsangaben, wenn nicht ausdrücklich etwas ande
res angegeben wird.
In einem 5 l Reaktionsgefäß mit Rührer, Rückflußküh
ler und 2 Zulaufgefäßen werden zu einer Mischung aus
336 g eines Polyesters mit einem zahlenmittleren Mo
lekulargewicht von 630 auf Basis Adipinsäure, Hexan
diol und Neopentylglykol (Molverhältnis 1 : 0,5 : 1)
31 g Neopentylglykol, 27,8 g Trimethylolpropanmono
allylether, 0,45 g Dibutylzinndilaurat und 279,7 g
Methylethylketon, 275 g Isophorondiisocyanat gegeben.
Das Reaktionsgemisch wird anschließend unter Stick
stoffatmosphäre auf eine Temperatur von 80°C erhitzt.
Bei einem NCO-Gehalt von 2,2% werden 66,7 g Tri
methylolpropan zu dem Reaktionsgemisch gegeben und
die Reaktion weitergeführt bis keine Isocyanatgruppen
mehr nachgewiesen werden können. Danach werden
248,9 g Methylethylketon hinzugefügt.
Bei einer Temperatur von 82°C wird anschließend ein
Gemisch aus 312,5 g n-Butylacrylat, 312,5 g Methyl
methacrylat, 74,7 g Hydroxypropylmethacrylat und
58,4 g Acrylsäure innerhalb von 3 Stunden zu dem Re
aktionsgemisch gegeben. Gleichzeitig werden 175 g ei
ner 13-prozentigen Lösung von 2,2′-Azobis(methylbuty
ronitril) in Methylethylketon innerhalb von 3,5 Stun
den zudosiert.
Nach weiteren 2,5 Stunden bei 82°C werden 56,9 g Di
methylethanolamin und 2242 g deionisiertes Wasser zu
gegeben.
Nach Entfernung des Methylethylketons im Vakuum er
hält man eine 40-prozentige wäßrige koagulatfreie
Dispersion mit einem pH-Wert von 8,1 und einem mittleren
Teilchendurchmesser von 100 nm.
In einem 5 l Reaktionsgefäß mit Rührer, Rückflußküh
ler und 2 Zulaufgefäßen werden zu einer Mischung aus
353,5 g eines Polyesters mit einem zahlenmittleren
Molekulargewicht von 630 auf Basis Adipinsäure, Ma
leinsäureanhydrid, Hexandiol und Ethylbutylpropan
diol-1,3 (Molverhältnis 0,9 : 0,1 : 0,5 : 1), 39,4 g
Neopentylglykol, 18,0 g Trimethylolpropanmonoallyl
ether, 0,45 g Dibutylzinndilaurat und 330 g Methyl
isobutylketon, 289,5 g Isophorondiisocyanat gegeben.
Das Reaktionsgemisch wird anschließend unter Stick
stoffatmosphäre auf eine Temperatur von 105°C er
hitzt. Bei einem NCO-Gehalt von 2,2% werden 69,6 g
Trimethylolpropan zu dem Reaktionsgemisch gegeben.
Bei einem Rest-NCO-Gehalt von < 0,05% werden 150,2 g
Methylisobutylketon hinzugefügt.
Bei einer Temperatur von 105°C wird anschließend ein
Gemisch aus 417,4 g n-Butylacrylat, 217,4 g Methyl
methacrylat, 75,9 g Hydroxypropylmethacrylat und
59,4 g Acrylsäure innerhalb von 3 Stunden zu dem Re
aktionsgemisch gegeben. Gleichzeitig werden 179,9 g
einer 11,7 prozentigen Lösung von tertiär-Butylper
ethylhexanoat in Methylisobutylketon innerhalb von
3,5 Stunden zudosiert.
Nach weiteren 2,5 Stunden bei 105°C werden 51,3 g Di
methylethanolamin und 2310 g deionisiertes Wasser zu
gegeben.
Nach Entfernung des Methylisobutylketons im Vakuum
erhält man eine 43 prozentige wäßrige koagulatfreie
Dispersion mit einem pH-Wert von 7,9 und einem mittlerem
Teilchendurchmesser von 100 nm.
In einem 6 l Reaktionsgefäß mit Rührer, Rückflußkühler
und 2 Zulaufgefäßen werden zu einer Mischung aus 348,8 g
eines Polyesters mit einem zahlenmittleren Molekular
gewicht von 630 auf Basis Adipinsäure, Hexandiol und
Ethylbutylpropandiol-1,3 (Molverhältnis 1 : 0,5 : 1)
41,4 g Dimethylolpropionsäure, 28,9 g Trimethylol
propanmonallylether und 330,9 g Methylethylketon, 285,4 g
Isophorondiisocyanat gegeben.
Das Rekationsgemisch wird anschließend unter Stickstoff
atmosphäre auf eine Temperatur von 80°C erhitzt. Bei
einem NCO-Gehalt von 2,1% werden 67,4 g Trimethylol
propan zu dem Reaktionsgemisch gegeben.
Bei einer Reaktionstemperatur von 82°C wird anschließend
ein Gemisch aus 320,6 g n-Butylacrylat, 362 g Methyl
methacrylat, 76,7 g Hydroxypropylmethacrylat und 27,3 g
Acrylsäure innerhalb von 3 Stunden zugegeben. Gleich
zeitig werden 186,4 g einer 12 prozentigen Lösung von
2,2′-Azobis(methylbutyronitril) in Methylethylketon
innerhalb von 3,5 Stunden zudosiert.
Nach weiteren 2,5 Stunden bei 105°C werden 50,9 g
Dimethylethanolamin und 3480,2 g deionisiertes Wasser
zugegeben.
Nach Entfernung des Methylisobutylketons im Vakuum erhält
man eine 30 prozentige wäßrige koagulatfreie Dispersion
mit einem pH-Wert von 7,9 und einem mittlerem Teilchen
durchmesser von 70 nm.
200 g Bindemitteldispersion A werden mit 59 g Wasser,
40 g Butyldiglykol und 256 g eines Weißpigmentes (Ti
tandioxid) im Dissolver 15 min lang bei 21 m/sec.
vordispergiert und anschließend 30 min auf einer
Perlmühle bei max. 50°C vermahlen.
Zu 619 g des oben beschriebenen Mahlgutes werden wei
tere 200 g der oben beschriebenen Bindemitteldisper
sion A, 55 g eines handelsüblichen Melaminharzes so
wie 66 g vollentsalztes Wasser unter Rühren hinzuge
fügt.
Es wird analog zur Herstellung des Basislackes 1 ver
fahren. Nähere Angaben sind in Tabelle 1 aufgelistet.
Die erfindungsgemäßen Basislacke werden durch elektro
statisches Verspritzen so auf mit einem handelsüblichen
Elektrotauchlack und mit einem handelsüblichen Füller
beschichtete zinkphosphatierte Karosseriebleche lackiert,
daß Lackfilme mit Trockenfilmdicken (je nach Farbton) von
12 bis 30 µm erhalten werden. Nach kurzer Abdunstzeit
wird mit einem handelsüblichen Klarlack überlackiert und
30 Minuten bei 130°C eingebrannt. Ein so lackiertes Blech
wird nochmals mit dem erfindungsgemäßen Basislack und
nach kurzer Ablüftzeit mit einem handelsüblichen 2 Kompo
nenten Reparaturlack überlackiert und 30 Minuten bei 90°C
getrocknet. Die Trockenfilmdicken der Klarlacke betragen
ca. 40 µm. Es werden Lackierungen mit gutem Verlauf, ho
her Brillianz und sehr guten mechanischen Eigenschaften
erhalten.
Die lackierten Bleche zeigen nach 240-stündiger Be
lastung im Schwitzwasserkonstantklima nach
SK DIN 50 017 keine Veränderungen auf der Lackober
fläche. Eine anschließend durchgeführte Haftungsprü
fung nach DIN 53 151 ergibt den Wert 0. Ein an
schließend durchgeführter Beschuß mit 1000 g kan
tigem Hartgußstrahlmittel (4-5 mm Durchmesser) in einem
Erichsen Steinschlaggerät 508 nach VDA führte nur zu
geringfügigen Abplatzungen.
Claims (12)
1. Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen
Lackierung auf einer Substratoberfläche, bei dem
- 1) ein pigmentierter wäßriger Basislack auf die Substratoberfläche aufgebracht wird
- 2) aus der in Stufe (1) aufgebrachten Zusammen setzung ein Polymerfilm gebildet wird
- 3) auf der so erhaltenen Basisschicht ein tran sparenter Decklack aufgebracht wird und an schließend
- 4) die Basisschicht zusammen mit der Deck schicht eingebrannt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß der Basislack als
Bindemittel ein Polymer enthält, das erhältlich
ist, indem in einem organischen Lösemittel oder
in einem Gemisch organischer Lösemittel
- A) ethylenisch ungesättigte Monomere oder ein Gemisch ethylenisch ungesättigter Monomere in Gegenwart
- B) eines Polyurethanharzes, das ein zahlenmitt leres Molekulargewicht von 200 bis 30 000 vorzugsweise 1000 bis 5000 aufweist und das im statistischen Mittel pro Molekül 0,05 bis 1,1, vorzugsweise 0,2 bis 0,9, besonders be vorzugt 0,3 bis 0,7 polymerisierbare Doppel bindungen enthält,
polymerisiert werden und das so erhaltene Reaktions
produkt in eine wäßrige Dispersion überführt wird.
2. Wäßriger Lack, dadurch gekennzeichnet, daß er als
Bindemittel ein Polymer enthält, das erhältlich
ist, indem in einem organischen Lösemittel oder
in einem Gemisch organischer Lösemittel
- A) ethylenisch ungesättigte Monomere oder ein Gemisch ethylenisch ungesättigter Monomere in Gegenwart
- B) eines Polyurethanharzes, das ein zahlenmitt leres Molekulargewicht von 200 bis 30 000, vorzugsweise 1000 bis 5000 aufweist und das im statistischen Mittel pro Molekül 0,05 bis 1,1, vorzugsweise 0,2 bis 0,9, besonders be vorzugt 0,3 bis 0,7 polymerisierbare Doppel bindungen enthält,
polymerisiert werden und das so erhaltene Reaktions
produkt in eine wäßrige Dispersion überführt wird.
3. Verfahren oder Lack nach Anspruch 1 oder 2, da
durch gekennzeichnet, daß das aus (A) und (B)
hergestellte Polymer eine Säurezahl von 5 bis
200, vorzugsweise 10 bis 40, besonders bevorzugt
15 bis 30, eine Hydroxylzahl von 0 bis 100, vor
zugsweise 20 bis 80 und ein zahlenmittleres Mole
kulargewicht von 2000 bis 20 000, vorzugsweise
5000 bis 12 000 aufweist.
4. Verfahren oder Lack nach einem der Ansprüche 1
bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das aus (A)
und (B) hergestellte Polymer einen Polymolekula
ritätsindex Q = MW : Mn von 5 bis 90, bevorzugt
10 bis 30 aufweist.
5. Verfahren oder Lack nach einem der Ansprüche 1
bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymer
erhältlich ist, indem die Komponenten (A) und (B)
in einem Gewichtsverhältnis von 1 : 10
bis 10 : 1, vorzugsweise 1 : 2 bis 2 : 1, beson
ders bevorzugt 1 : 1 eingesetzt werden.
6. Verfahren oder Lack nach einem der Ansprüche 1
bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Komponente
(B) ein Polyurethanharz eingesetzt wird, das po
lymerisierbare Doppelbindungen enthält, die durch
Einbau von Verbindungen, die neben einer polyme
risierbaren Doppelbindung mindestens noch zwei
gegenüber NCO-Gruppen reaktive Gruppen enthalten,
in die Moleküle des Polyurethanharzes eingeführt
worden sind.
7. Verfahren oder Lack nach einem der Ansprüche 1
bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Komponente
(B) ein Polyurethanharz eingesetzt wird, das
Allylethergruppen als polymerisierbare Doppelbin
dungen enthält.
8. Verfahren oder Lack nach einem der Ansprüche 1
bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Komponente
(B) ein Polyurethanharz eingesetzt wird, das Tri
methylolpropanmonoallylether eingebaut enthält.
9. Verfahren oder Lack nach einem der Ansprüche 1
bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymer
erhältlich ist, indem als Komponente (B) ein Po
lyurethanharz eingesetzt wird, das eine Säurezahl
von 0 bis 2,0 aufweist.
Priority Applications (10)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4010176A DE4010176A1 (de) | 1990-03-30 | 1990-03-30 | Verfahren zur herstellung einer mehrschichtigen lackierung und waessriger lack |
US07/927,510 US5334420A (en) | 1990-03-30 | 1991-03-13 | Process for the production of a multicoat finish, and an aqueous paint |
ES91906285T ES2064096T3 (es) | 1990-03-30 | 1991-03-13 | Procedimiento para la realizacion de un lacado multicapa y laca acuosa. |
PCT/EP1991/000464 WO1991015528A1 (de) | 1990-03-30 | 1991-03-13 | Verfahren zur herstellung einer mehrschichtigen lackierung und wässriger lack |
BR919106292A BR9106292A (pt) | 1990-03-30 | 1991-03-13 | Processo para a preparacao de um laqueamento de varias camadas e laca aquosa |
AT91906285T ATE110749T1 (de) | 1990-03-30 | 1991-03-13 | Verfahren zur herstellung einer mehrschichtigen lackierung und wässriger lack. |
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