DE60104008T2

DE60104008T2 - Beschichtunszusammensetzungen mit flüchtigen linearen siloxan-flüssigkeiten

Info

Publication number: DE60104008T2
Application number: DE60104008T
Authority: DE
Inventors: Anthony Tye; Ali Rihan
Original assignee: BASF Corp
Current assignee: BASF Corp
Priority date: 2000-07-07
Filing date: 2001-04-11
Publication date: 2005-08-25
Anticipated expiration: 2021-04-12
Also published as: DE60104008D1; WO2002004566A1; EP1299484A1; ATE269885T1; ES2223828T3; EP1299484B1; AU2001253349A1

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft Beschichtungszusammensetzungen, die flüchtige lineare Siloxanflüssigkeiten enthalten. Insbesondere betrifft die Erfindung Beschichtungszusammensetzungen, die zur Verwendung in der Automobilherstellungsindustrie geeignet sind und eine verbesserte Beständigkeit gegenüber durch Oberflächenkontamination verursachten visuellen Mängeln haben und einen verbesserten Glanz und/oder eine verbesserte Abbildungsschärfe (DOI) aufweisen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Auf Oberflächen aufgebrachte Überzüge dienen in der Regel dekorativen und/oder schützenden Zwecken. Dies gilt insbesondere für Autolacke, die eine ästhetisch ansprechende Optik liefern und gleichzeitig strenge Leistungs- und Dauerhaftigkeitsanforderungen erfüllen und auf Dauer einhalten müssen. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung gehören zu dem Begriff „Autolack" sowohl Serienlacke als auch Reparaturlacke, aber insbesondere Reparaturlacke, wobei sich dieser Begriff auf Lacke bezieht, die nach Verlassen des Werks aufgebracht werden, in der Regel zu Reparaturzwecken. Es versteht sich, daß Autolacke in der Regel optimale applikations- und anwendungstechnische Parameter aufweisen müssen.
So müssen Autolacke im allgemeinen außergewöhnliche Glanz-, Farbtiefe- und Abbildungsschärfewerte aufweisen. Damit diese gewünschten visuellen Effekte auch erzielt werden, ist eine sehr hohe Klarheit erforderlich. Auch bei Hochglanzlacken ist zur Erzielung eines gewünschten Effekts, wie z.B. einer hohen Abbildungsschärfe (DOI), ein geringes Maß an visuellen Fehlstellen an der Oberfläche erforderlich.
Diese Anforderungen werden von der Automobilindustrie, insbesondere bei der Serienlackierung, u.a. durch Einsatz von Farblack-Klarlack-Verbundbeschichtungen zur Verwendung bei der Herstellung von Autokarosserieblechen erfüllt. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung betrifft der Begriff „Farblack-Klarlack-Verbundbeschichtung" Verbundbeschichtungssysteme, bei denen ein erster Lack, in der Regel ein farbiger Basislack, und dann über dem ungehärteten oder „nassen" ersten Lack ein zweiter Lack, im allgemeinen ein Klarlack, aufgebracht wird. Die beiden aufgebrachten Lacke werden dann gehärtet. Derartige Systeme werden oft als „naß in naß" oder „two-coat/one bake" (Zweischicht-Ein-Brand) bezeichnet. Zwischen der Auftragung der Lacke können Trockungsverfahren angewandt werden, die aber keine vollständige Härtung bewirken dürfen.
Bei der Autoreparaturlackierung müssen der Serienlackierung gleichwertige optische und anwendungstechnische Eigenschaften bereitgestellt werden, aber ohne die im Werk verwendeten kontrollierten Applikationsumgebungen und Hochtemperaturhärtungsöfen. Bei Reparaturarbeiten können eine oder mehrere äußere Lackschichten repariert und/oder ganze Autokarosserieteile repariert oder ausgetauscht werden.
Bei der Autoreparaturlackierung sind diese Anforderungen häufig durch die Verwendung von zweikomponentigen Beschichtungszusammensetzungen erfüllt worden. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bezieht sich der Begriff „zweikomponentig" auf die Zahl von Lösungen und/oder Dispersionen, die zur Bereitstellung einer härtbaren Beschichtungszusammensetzung zusammengemischt werden. Bis zum Zeitpunkt des Mischens liefert keine der beiden Einzelkomponenten für sich alleine eine härtbare Beschichtungszusammensetzung.
Somit strebt man sowohl bei der Serienlackierung als auch bei der Reparaturlackierung nach der Bereitstellung von Beschichtungszusammensetzungen mit hohem Glanz und hohem DOI-Wert. Diese Beschichtungszusammensetzungen sind jedoch häufig für visuelle Mängel anfällig, von denen man annimmt, daß sie durch Oberflächenkontamination verursacht werden. Beispiele für derartige Mängel sind Fischaugen, Krater und Nachfallen. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung können die Begriffe Fischaugen und Kraterbildung synonym verwendet werden. Diese Begriffe beziehen sich jedoch im Rahmen der vorliegenden Erfindung nur auf Mängel, von denen man annimmt, daß sie durch Oberflächenkontamination und nicht durch Mängel, die auf Lösungsmitteldämpfe und dergleichen zurückzuführen sind, verursacht werden.
Fischaugen oder Krater sind runde konkave Vertiefungen im Film, die gegebenenfalls eine Ringwulst aufweisen können. Ihre Größe variiert von kaum sichtbar bis zu einem Durchmesser von mehr als 0,25 Zoll (6 mm), und sie können so tief sein, daß die unter dem Lack liegende Oberfläche zu sehen ist. Ohne Festlegung auf irgendeine bestimmte Theorie wird angenommen, daß diese Mängel durch Abweisung des Lacks durch Verunreinigungen an der Oberfläche des Substrats verursacht werden. Sie können einzeln in isolierten Ereignissen oder massenhaft auftreten, wobei einige hundert Krater den Film fleckig erscheinen lassen.
Der Begriff Nachfallen bezieht sich auf einen visuellen Mangel, bei dem die Struktur oder Lage einer Oberflächenverunreinigung im gehärteten Film sichtbar ist. So können sich beispielsweise die beim Versuch, eine Verunreinigung abzuwischen, entstehenden Wischspuren durch die Oberfläche des gehärteten Films hindurch abzeichnen, d.h. die Wischspuren können im gehärteten Film sichtbar sein.
Übliche Verunreinigungen, von denen angenommen wird, daß sie visuelle Mängel wie Fischaugen und Nachfallen verursachen, sind u.a. Fette, Öle, Schmieren, Silikone und verschiedene Kosmetika und Körperpflegeprodukte. Wie der Fachmann weiß, gehören derartige visuelle Mängel zu den am schwierigsten zu verhindernden oder zu behebenden Lackmängeln. Sie treten oft plötzlich und unerwartet auf, bleiben eine Zeitlang bestehen und verschwinden dann genauso plötzlich, wie sie aufgetreten sind. Das Vorliegen auch nur eines einzigen Kraters oder Fischauges kann einen unannehmbaren Mangel darstellen, der zur Verschrottung oder Neulackierung eines ganzen Teils oder Substrats führen kann.
Produkte zur Beseitigung derartiger Mängel sind zwar bekannt, führen aber oft zu Lackfilmen mit erheblichen Neulackierungsproblemen. Das heißt, daß nachfolgend aufgebrachte Lackschichten nicht auf der vorher aufgebrachten Lackschicht mit dem die Fischaugen beseitigenden Produkt haften. Sowohl Serien- als auch Reparaturlackzusammensetzungen für Autos müssen zur Haftung gegenüber nachfolgend aufgebrachten Beschichtungszusammensetzungen in der Lage sein.
Demgemäß stellen Fischaugen und/oder Nachfallen für die Autolackierungsindustrie ein teures und schwieriges Problem dar. Es wird schon seit langem nach Beschichtungszusammensetzungen aller Art mit verbesserter Beständigkeit gegenüber derartigen Mängeln gesucht.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Beschichtungszusammensetzung bereitzustellen, die eine verbesserte Beständigkeit gegenüber visuellen Mängeln, die durch Oberflächenkontamination verursacht werden, aufweist und zur Verwendung sowohl in Serien- als auch Reparaturlackieranlagen geeignet ist.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Beschichtungszusammen setzung mit einem verbesserten DOI-Wert unter Beibehaltung einer verbesserten Beständigkeit gegenüber visuellen Mängeln, die durch Oberflächenkontamination verursacht werden.
Diesen Anforderungen der Autolackierungsindustrie konnte im Stand der Technik noch nicht entsprochen werden.
In der US-PS 5,256,191 wird eine Korrekturfluidzusammensetzung beschrieben, die ein in einer Lösung eines filmbildenden polymeren Materials dispergiertes deckendes Pigment und 10 bis 40 Gewichtsprozent eines flüchtigen Organosiloxans, bezogen auf das Gesamtgewicht des Korrekturfluids, enthält, wobei das Organosiloxan und ein Lösungsmittel in einem speziell definierten Volumenverhältnis vorliegen.
In der US-PS 4,476,278 wird eine staubfeste Beschichtungszusammensetzung beschrieben, die aus (A) 100 Teilen eines Alkydharzes, (B) 5 bis 200 Gewichtsteilen Methyltrimethoxysilan, (C) einem Härtungskatalysator und (D) 50 bis 5000 Gewichtsteilen eines Lösungsmittelgemischs aus (a) einer flüchtigen Organosiliciumverbindung mit einem Siedepunkt von 70 bis 250°C bei Normaldruck und einer Formel aus der Gruppe bestehend aus (R¹)₄Si, (R²)₃SiO[(R³)₂SiO]_m Si(R²)₃, R⁴Si[OSi(R⁵)₃]₃ und [(R⁶)₂SiO]_n, worin R¹ bis R⁶ jeweils für gleiche oder verschiedene Alkylgruppen stehen, m für 0 oder eine positive ganze Zahl steht und n für eine positive ganze Zahl mit einem Wert von 3 oder mehr steht, ausgewählt sind, und (b) einem weitgehend methanolfreien Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel, wobei die Menge von (a) sich auf 5 bis 95 Gew.-% der Gesamtmenge von (a) und (b) beläuft, besteht.
In der JP 59105057 wird eine staubfestmachende Beschichtungszusammensetzung aus (A) 100 Gewichtsteilen Alkydharz, (B) 5 bis 500 Gewichtsteilen organischer Siliciumverbindung und (C) 50 bis 5000 Gewichtsteilen Mischlösungsmittel beschrieben. Die organische Siliciumverbindung (B) besteht aus einer Mischung aus mindestens 5 Gewichtsteilen (a) Organosilan oder Organosiloxan mit durchschnittlich mindestens zwei hydrolysierbaren Gruppen pro Molekül und 0 bis 100 Gewichtsteilen (b) Polyorganosiloxan mit blockierten Silanol-Endgruppen und einer Viskosität von mindestens 100.000 cSt bei 25°C.
In keiner der Druckschriften des Standes der Technik wurden jedoch die Probleme, auf die die vorliegende Erfindung gerichtet ist, gelöst.
KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Diese und andere Aufgaben werden von der vorliegenden Erfindung gelöst durch Bereitstellung einer Beschichtungszusammensetzung, die höchstens 2,00 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des nichtflüchtigen Anteils der Beschichtungszusammensetzung, nichtflüchtige Si-haltige Verbindungen und 0,25 bis höchstens 5,0 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des nichtflüchtigen Anteils der Beschichtungszusammensetzung, eines flüchtigen linearen Siloxans der Formel: (R)₃Si-O-((R)₂-Si-O)_y-Si(R)₃, worin R für H oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen steht und y für eine Zahl von 0 bis 6 steht, enthält.
Gegenstand der Erfindung ist außerdem ein Verfahren zur Bereitstellung einer gehärteten Beschichtungszusammensetzung mit verbesserter Abbildungsschärfe sowie ein Verfahren zum Beschichten eines Substrats. Bei dem Verfahren zur Bereitstellung einer gehärteten Beschichtungszusammensetzung mit verbesserter Abbildungsschärfe (DOI) geht man so vor, daß man eine Beschichtungs zusammensetzung, enthaltend höchstens 2,00 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des nichtflüchtigen Anteils der Beschichtungszusammensetzung, nichtflüchtige Si-haltige Verbindungen, bereitstellt, 0,25 bis höchstens 5,0 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht des nichtflüchtigen Anteils der Beschichtungszusammensetzung, eines flüchtigen linearen Siloxans der Formel: (R)₃Si-O-((R)₂-Si-O)_y-Si(R)₃, worin R für H oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen steht und y für eine Zahl von 0 bis 6 steht, bereitstellt; die Beschichtungszusammensetzung und das flüchtige lineare Siloxan vermischt, die Mischung aus der Beschichtungszusammensetzung und dem flüchtigen linearen Siloxan auf ein Substrat aufbringt, wobei man ein beschichtetes Substrat erhält, und das beschichtete Substrat zur Herstellung eines gehärteten Films mit einem DOI-Wert von mindestens 70 härtet. Bei dem Verfahren zum Beschichten eines Substrats geht man so vor, daß man eine Komponente (I), enthaltend mindestens ein Grundharz mit höchstens 2,00 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des nichtflüchtigen Anteils der Beschichtungszusammensetzung, nicht-flüchtige Si-haltige Verbindungen, bereitstellt, eine Komponente (II), enthaltend mindestens einen Vernetzer mit einer oder mehreren Gruppen, die gegenüber dem Grundharz reaktiv sind, bereitstellt, 0,25 bis höchstens 5,0 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des nichtflüchtigen Anteils der Komponenten (I) und (II), eines flüchtigen linearen Siloxans der Formel: (R)₃Si-O-((R)₂-Si-O)_y-Si(R)₃, worin R für H oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen steht und y für eine Zahl von 0 bis 6 steht, bereitstellt, das flüchtige lineare Siloxan und ein oder mehrere Mitglieder der Gruppe bestehend aus Komponente (I), Komponente (II) und Mischungen davon vermischt, die Mischung aus dem flüchtigen linearen Siloxan und dem Mitglied bzw, den Mitgliedern zur Herstellung einer die Komponente (I), die Komponente (II) und das flüchtige lineare Siloxan enthaltenden Beschichtungszusammensetzung verwendet und die Beschichtungszusammensetzung auf ein Substrat aufbringt.
NÄHERE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzungen weisen im allgemeinen eine filmbildende Komponente auf, die durch Lösungsmittelverdampfung bzw. chemische Vernetzung einen thermoplastischen oder warmhärtbaren Film bildet. Bevorzugt sind warmgehärtete Filme, die sich durch eine Vernetzungsreaktion zwischen einem Grundharz mit einer oder mehreren funktionellen Gruppen und einem Vernetzer mit einer oder mehreren Gruppen, die gegenüber den funktionellen Gruppen des Grundharzes reaktiv sind, ergeben.
Durch Lösungsmittelverdampfung erhaltene thermoplastische Filme werden in der Regel als lufttrocknende Lacke bezeichnet. Beispiele für Harze, die in geeigneten lufttrocknenden Lacken Anwendung finden, sind u.a. Nitrocellulose, Celluloseacetatbutyrat, Acrylverbindungen, Polyurethane und dergleichen. Bevorzugt sind Acrylverbindungen und Polyurethane.
Beispiele für funktionelle Gruppen von Grundharzen und/oder Vernetzern, die in geeigneten vernetzenden Beschichtungen Anwendung finden, sind u.a. aktiven Wasserstoff enthaltende Gruppen, Isocyanatgruppen, Epoxidgruppen, Carbonsäuregruppen, Hydroxylgruppen einschließlich Methylol- oder Methylalkoxygruppen, Carbonsäuregruppen, Amidgruppen, Amingruppen, Acetoacetoxygruppen, Mercaptangruppen, Anhydridgruppen und Gemische davon und dergleichen. Eine ganz besonders bevorzugte Gruppe zur Verwendung in einem Grundharz ist Hydroxyl. Eine ganz besonders bevorzugte Gruppe zur Verwendung in einem Vernetzer ist Isocyanat.
Zur Verwendung als Grundharz im Rahmen der vorliegenden Erfindung geeignete Harze haben im allgemeinen eine durchschnittliche Funktionalität von mindestens 1, vorzugsweise von 1,5 bis 8, ganz besonders bevorzugt von 2 bis 4. Beispiele für Grundharze sind Acrylharze, modifizierte Acrylharze, Polyester, Polyurethane, Polyepoxide, Polycarbonate, Polyamide, Polyimide, Mischformen davon, Gemische davon und dergleichen.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei dem Grundharz um ein Acrylpolymer. Derartige Polymere sind an sich gut bekannt und können aus Monomeren wie Methylacrylat, Acrylsäure, Methacrylsäure, Methylmethacrylat, Butylmethacrylat, Cyclohexylmethacrylat und dergleichen hergestellt werden. Dabei können auch nichtfunktionelle Monomere wie Acrylatester und Styrol eingebaut werden. Funktionelle Gruppen, die gegenüber einem Vernetzer reaktiv sind, d.h. Hydroxyl, können in den Esterteil des Acrylmonomers eingebaut werden. Beispiele für hydroxyfunktionelle Acrylmonomere, die zur Bildung derartiger Polymere verwendet werden können, sind Hydroxyethylacrylat, Hydroxybutylacrylat, Hydroxybutylmethacrylat, Hydroxypropylacrylat und dergleichen. Zu den aminofunktionellen Acrylmonomeren gehören t-Butylaminoethylmethacrylat und t-Butylaminoethylacrylat. Andere Acrylmonomere mit gegenüber Isocyanat reaktiven funktionellen Gruppen im Esterteil des Monomers gehören ebenfalls zum Stand der Technik.
Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform enthält die filmbildende Komponente (I) als Grundharz mindestens ein Acrylpolymer, das aus Monomeren aus der Gruppe bestehend aus Acrylsäure, Methacrylsäure, Acrylatalkylestern, hydroxyfunktionellen Acrylatestern, ethylenisch ungesättigten nichtfunktionellen Monomeren und Gemischen davon hergestellt worden ist. Ein derartiges Polymer hat im allgemeinen ein zahlenmittleres Molekulargewicht im Bereich von 1000 bis 50.000, eine Hydroxylzahl von 300 bis 3000 mg KOH/g und eine Säurezahl im Bereich von 0,1 bis 25 mg KOH/g.
Als Grundharz der erfindungsgemäßen filmbildenden Komponente kommen auch modifizierte Acrylverbindungen in Betracht. Dabei handelt es sich bekanntlich in der Regel um polyester- oder polyurethanmodifizierte Acrylverbindungen. Als Beispiel für eine bevorzugte polyestermodifizierte Acrylverbindung ist ein mit δ-Caprolacton modifiziertes Acrylpolymer zu nennen. Eine derartige polyestermodifizierte Acrylverbindung wird in der US-PS 4,546,046 von Etzell et al. beschrieben. Polyurethanmodifizierte Acrylverbindungen sind auch an sich gut bekannt und werden beispielsweise in der US-PS 4,584,354 beschrieben.
In der erfindungsgemäßen filmbildenden Komponente können auch Polyester mit Hydroxylgruppen, Säuregruppen oder Aminogruppen als gegenüber Isocyanat reaktiven Gruppen verwendet werden. Derartige Polyester sind an sich gut bekannt und können durch Polyveresterung von organischen Polycarbonsäuren (z.B. Phthalsäure, Hexahydrophthalsäure, Adipinsäure, Maleinsäure) oder deren Anhydriden mit primäre oder sekundäre Hydroxylgruppen enthaltenden organischen Polyolen (z.B. Ethylenglykol, Butylenglykol, Neopentylglykol) hergestellt werden.
Als Polymere zur Verwendung in der filmbildenden Komponente eignen sich weiterhin Polyurethane und Polyharnstoffe. Polyurethane mit aktiven Wasserstoff enthaltenden funktionellen Gruppen sind ebenfalls an sich gut bekannt. Ihre Herstellung. erfolgt durch Kettenverlängerungsreaktion zwischen einem Polyisocyanat (z.B. Hexamethylendiisocyanat, Isophorondiisocyanat, MDI usw.) und einem Polyol (z.B. 1,6- Hexandiol, 1,4-Butandiol, Neopentylglykol, Trimethylolpropan). Ganz analog erfolgt die Herstellung von Polyharnstoffen mit aktiven Wasserstoff enthaltenden funktionellen Gruppen durch Umsetzung einer isocyanatfunktionellen Verbindung, z.B. gemäß den obigen Ausführungen für die Herstellung von Polyurethanen, mit Aminen, wie primären und sekundären Aminen. Sowohl Polyurethane als auch Polyharnstoffe können durch Endgruppenverschließen der Polymerkette mit einem Überschuß an Diol, Polyamin, Aminoalkohol oder dergleichen mit aktiven Wasserstoff enthaltenden funktionellen Gruppen versehen werden.
Wenngleich polymere oder oligomere filmbildende Komponenten häufig bevorzugt sind, können bei einigen Anwendungen auch niedermolekulare nichtpolymere filmbildende Komponenten verwendet werden, beispielsweise aliphatische Polyole (z.B. 1,6-Hexandiol), Hydroxylamine (z.B. Monobutanolamin) und dergleichen.
Die erfindungsgemäßen filmbildenden Komponenten können einen oder mehrere Vernetzer enthalten, was ganz besonders bevorzugt auch der Fall ist. Beispiele für geeignete Vernetzer sind diejenigen Verbindungen mit einer oder mehreren funktionellen Gruppen, die gegenüber den funktionellen Gruppen des filmbildenden Polymers reaktiv sind. Beispiele für geeignete Vernetzer sind isocyanatfunktionelle Verbindungen und Aminoplastharze, epoxyfunktionelle Verbindungen, säurefunktionelle Verbindungen und dergleichen. Ganz besonders bevorzugte Vernetzer zur Verwendung in den erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzungen sind Epoxidharze, Aminoplastharze und isocyanatfunktionelle Verbindungen, wobei isocyanatfunktionelle Verbindungen ganz besonders bevorzugt sind.
Epoxidharze werden in der Regel durch Reaktion einer oxiranfunktionellen Gruppe mit einer phenolischen Gruppe oder Carbonsäuregruppe aufgebaut. Bei diesen Harzen handelt es sich oft um eine stöchiometrische Mischung von Epichlorhydrin mit Phenolverbindungen, wie Bisphenol A oder Novolakharzen, und Derivate davon oder oxiranfunktionelle Harze, wie mit Glycidylacrylat oder -methacrylat hergestellte Acrylharze, und Derivate davon.
Der Begriff Aminoplastharz bezieht sich auf Melamin- oder Harnstoff-Formaldehyd-Harze. Beispiele hierfür sind u.a. monomere oder polymere Melaminharze, teil- oder vollalkylierte Melaminharze, Methylolharnstoffe, wie Harnstoff-Formaldehyd-Harz, und Alkoxyharnstoffe, wie butyliertes Harnstoff-Formaldehyd-Harz.
Nach einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform enthält die filmbildende Komponente einen isocyanatfunktionellen Vernetzer.
Als isocyanatfunktionelle Vernetzer eignen sich u.a. aliphatische Polyisocyanate einschließlich cycloaliphatischer Polyisocyanate und aromatische Polyisocyanate. Brauchbare Polyisocyanate sind u.a. aliphatische Diisocyanate, wie Ethylendiisocyanat, 1,2-Diisocyanatopropan, 1,3-Diisocyanatopropan, 1,6-Diisocyanatohexan, 1,4-Butylendiisocyanat, Lysindiisocyanat, Hexamethylendiisocyanat (HDI), 1,4-Methylenbis(cyclohexylisocyanat) und Isophorondiisocyanat. Brauchbare aromatische Diisocyanate sind u.a. die verschiedenen Isomere des Toluoldiisocyanats, meta-Xyloldiisocyanat und para-Xyloldiisocyanat sowie 4-Chlor-1,3-phenylendiisocyanat, 1,5-Tetrahydronaphthalindiisocyanat, 4,4'-Dibenzyldiisocyanat und 1,2,4-Benzoltriisocyanat. Daneben kann man auch die verschiedenen Isomere des α,α,α',α'-Tetramethylxyloldiisocyanats einsetzen. Aliphatische Polyisocyanate sind bevorzugt, insbesondere Hexamethylendiisocyanat und Isophorondiisocyanat.
Zur Verwendung eignen sich auch Biurete, Allophanate und/oder Isocyanurate derartiger aliphatischer oder aromatischer Polyisocyanate. Zur Verwendung als Vernetzer in den erfindungsgemäßen filmbildenden Komponenten bevorzugt sind Biurete und Isocyanurate von Polyisocyanaten, insbesondere der aliphatischen Polyisocyanate, wie Hexamethylendiisocyanat und Isophorondiisocyanat. Zur Verwendung als Vernetzer ganz besonders bevorzugt sind die Biurete und Isocyanurate des Hexamethylendiisocyanats.
Die erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzungen enthalten im allgemeinen höchstens 2,00 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des nichtflüchtigen Anteils der Beschichtungszusammensetzung, siliciumhaltige Verbindungen, vorzugsweise 0,00 bis höchstens 1,00 Gewichtsprozent und ganz besonders bevorzugt 0,00 bis weniger als 0,50 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht des nichtflüchtigen Anteils der Beschichtungszusammensetzung.
Es versteht sich, daß Si- bzw. siliciumhaltige Verbindungen als Additive in der Beschichtungszusammensetzung oder als Komponenten der filmbildenden Zusammensetzungen vorliegen können. Die letzteren derartigen siliciumhaltigen Verbindungen können als „vernetzbare siliciumhaltige Verbindungen" beschrieben werden, wobei sich dieser Begriff auf siliciumhaltige Verbindungen bezieht, die an der Filmbildungsreaktion teilnehmen. Wenn in den erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzungen siliciumhaltige Verbindungen vorliegen, liegen sie vorzugsweise als Additive vor, die nicht über eine Vernetzungsreaktion an der Filmbildungsreaktion teilnehmen. Nach einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform ist die filmbildende Komponente weitgehend frei von jeglichen vernetzbaren siliciumhaltigen filmbildenden Komponenten.
Die erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzungen enthalten des weiteren ein flüchtiges lineares Siloxan der Formel: (R)₃Si-O-((R)₂-Si-O)_y-Si(R)₃, worin R für H oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen steht und y für eine Zahl von 0 bis 6 steht. Die Gruppe R steht vorzugsweise für eine Alkylgruppe mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen und ganz besonders bevorzugt für eine Methylgruppe. Die Variable y steht vorzugsweise für eine Zahl von 0 bis 3, besonders bevorzugt von 0 bis 2 und ist ganz besonders bevorzugt gleich 2. Beispiele für besonders bevorzugte flüchtige lineare Siloxane zur Verwendung bei der vorliegenden Erfindung sind Hexamethyldisiloxan, Octamethyltrisiloxan, Decamethyltetrasiloxan und Dodecamethylpentasiloxan. Bevorzugt sind Octamethyltrisiloxan und Decamethyltetrasiloxan, wobei Decamethyltetrasiloxan ganz besonders bevorzugt ist.
Die erfindungsgemäßen flüchtigen linearen Siloxane haben sich in Mengen von 0,25 bis höchstens 5 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht des nichtflüchtigen Anteils der Beschichtungszusammensetzung, als nützlich erwiesen. Bei Verwendung von Mengen über 5 Gewichtsprozent ergaben sich nachteilige Auswirkungen auf die Optik und/oder die anwendungstechnischen Eigenschaften des fertigen Films. Mengen von weniger als 0,35 Gewichtsprozent ergeben keine ausreichenden Verbesserungen der Kraterbeständigkeit oder des DOI-Werts.
Vorzugsweise verwendet man die erfindungsgemäßen flüchtigen linearen Siloxane in Mengen von weniger als 4,0 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht des nichtflüchtigen Anteils der filmbildenden Komponente. Besonders bevorzugt verwendet man die erfindungsgemäßen flüchtigen linearen Siloxane in einer Menge von 0,25 bis 3,0 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht des nichtflüchtigen Anteils der filmbildenden Komponente. Besondere Verbesserungen ergaben sich bei Verwendung der flüchtigen linearen Siloxane in einer Menge von 0,25 bis 4,0 Gewichtsprozent und insbesondere in einer Menge von 0,5 bis 3,0 Gewichtsprozent, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des nichtflüchtigen Anteils der filmbildenden Komponente der erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzungen.
Es versteht sich, daß es sich bei einem echten Lösungsmittel um eine Flüssigkeit handelt, die das Bindemittel lösen kann. Bei einem Lösungsmittel handelt es sich somit um eine einzige Flüssigkeit oder Mischungen von Flüssigkeiten, die unter spezifizierten Trocknungsbedingungen flüchtig sind und in denen das Bindemittel bzw. die filmbildende Komponente vollständig löslich ist. Europäische Normen, XP-002066658, Lacke und Anstrichstoffe - Fachausdrücke und Definitionen für Beschichtungsstoffe - Teil 1: Allgemeine Begriffe, Europäisches Komitee für Normung. Alternativ dazu kann man ein Lösungsmittel als reine oder gemischte Flüssigkeit verstehen, die dazu verwendet wird, eine Beschichtung vor ihrer Applikation fließfähig zu machen. Understanding Paint and Painting Processes, 3. Auflage, Schneberger, Dr. Gerald L., Hitchcock Publishing Co. Wheaton, IL 60188.
Es versteht sich, daß es sich bei den im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendeten flüchtigen linearen Siloxanen im allgemeinen nicht um Lösungsmittel für die erfindungsgemäße filmbildende Komponente handelt, was auch ganz besonders bevorzugt der Fall ist. Die hier verwendeten flüchtigen linearen Siloxane fungieren als Additive und nicht als Lösungsmittel für die filmbildende Komponente.
Die erfindungsgemäße Zusammensetzung kann ferner einen zusätzlichen Bestandteil, der der Zusammensetzung, dem Verfahren oder der härtbaren oder gehärteten Beschichtungszusammensetzung, die daraus hergestellt wird, ein gewünschtes Merkmal verleiht. Zu derartigen zusätzlichen Bestandteilen gehören rheologiesteuernde Mittel, Verlaufmittel, Katalysatoren, Härtungsinhibitoren, Vergilbungsschutzmittel, Radikalfänger, Melamin und Antikratermittel. Wenn es sich bei der erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzung um eine zweikomponentige Zusammensetzung handelt, können derartige Additive in Komponente (I) oder Komponente (II) vorliegen.
In der bei der Ausübung der vorliegenden Erfindung verwendeten Beschichtungszusammensetzung kann man gegebenenfalls ein Lösungsmittel verwenden. Dieses Lösungsmittel sollte in bezug auf alle Komponenten in der Zusammensetzung als Lösungsmittel wirken.
Die erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzungen eignen sich zur Verwendung als ein- oder zweikomponentige Beschichtungszusammensetzungen und können als Grundierung, Basislack, Decklack, Klarlack oder Mischformen davon, wie eine Verbundbeschichtung, verwendet werden.
Sowohl Serien- als auch Reparaturlacke für Autos sollten in der Regel DOI-Mindestwerte von mindestens 70, vorzugsweise mindestens 80 und ganz besonders bevorzugt mindestens 90 aufweisen. Es wird angenommen, daß die Anwendung der vorliegenden Erfindung gegenüber einer identischen Beschichtungszusammensetzung ohne Verwendung des flüchtigen linearen Siloxans in den angegebenen Mengen zu Verbesserungen des DOI-Werts von mindestens 5 Punkten und vorzugsweise 10 Punkten oder mehr führt. Der DOI-Wert kann gemäß ASTM E-430 mit einem ATI DI/Glanzmeßgerät Modell 1792 oder einer dazu äquivalenten Methode bestimmt werden, was vorzugsweise auch der Fall ist.
Die Erfindung wird nun anhand der folgenden Beispiele näher erläutert, aber nicht eingeschränkt. Alle Teile- und Prozentangaben beziehen sich auf das Gewicht, sofern nicht anders vermerkt.
BEISPIELE
Beispiel I
Ein 30 × 45 Zentimeter großes vorgrundiertes Aluminiumblech wurde mit einem mit dem Schmierstoff WD-40^® (WD-40 Company) als repräsentativem Beispiel für eine übliche Substratverunreinigung gesättigten Tuch abgewischt und ungefähr zehn Minuten trocknen gelassen. Eine Hälfte des Blechs wurde sorgfältig maskiert. Dann wurde der Autoreparaturklarlack DC-92 (BASF Corporation) im Volumenverhältnis 3:1:0,2 mit dem Härter DH-46 (BASF Corporation) und dem Verdünner UR-50 (BASF Corporation) vermischt und mittels Luftzerstäubung in zwei Schichten auf den freiliegenden Teil des Blechs aufgesprüht, was eine Trockenschichtdicke von 53,3–58,4 Mikron ergab. Es wurden keine Fischaugen beobachtet, aber durch den Klarlack hindurch war das Muster des aufgewischten Schmierstoffs zu erkennen. Dieses Phänomen wird als „Nachfallen" des Lacks bezeichnet.
Dann wurde die beschichtete Hälfte des Blechs sorgfältig maskiert. Die DC-92-Komponente wurde mit 1 Gew.-% Decamethyltetrasiloxan (2,06, bezogen auf den nichtflüchtigen Anteil) versetzt, im Volumenverhältnis 3:1:0,2 mit dem Härter DH-46 und dem Verdünner UR-50 vermischt und mittels Luftzerstäubung in zwei Schichten auf' den freiliegenden Teil des Blechs aufgesprüht, was eine Trockenschichtdicke von 53,3–58,4 Mikron ergab. Es wurden keine Fischaugen und kein Nachfallen beobachtet.
Beispiel II
Ein 30 × 45 Zentimeter großes vorgrundiertes Aluminiumblech wurde mit einem mit dem Formtrennmittel FreKote^® TR-900 (Dexter Corporation) als repräsentativem Beispiel für eine übliche Substratverunreinigung gesättigten Tuch abgewischt und ungefähr zehn Minuten trocknen gelassen. Eine Hälfte des Blechs wurde sorgfältig maskiert. Dann wurde der Autoreparaturklarlack DC-92 (BASF Corporation) im Volumenverhältnis 3:1:0,2 mit dem Härter DH-46 (BASF Corporation) und dem Verdünner UR-50 (BASF Corporation) vermischt und mittels Luftzerstäubung in zwei Schichten auf den freiliegenden Teil des Blechs aufgesprüht, was eine Trockenschichtdicke von 53,3–58,4 Mikron ergab. Es wurden zahlreiche Fischaugen beobachtet.
Dann wurde die beschichtete Hälfte des Blechs sorgfältig maskiert. Die DC-92-Komponente wurde mit 1 Gew.-% Decamethyltetrasiloxan (2,06, bezogen auf den nichtflüchtigen Anteil) versetzt, im Volumenverhältnis 3:1:0,2 mit dem Härter DH-46 und dem Verdünner UR-50 vermischt und mittels Luftzerstäubung in zwei Schichten auf den freiliegenden Teil des Blechs aufgesprüht, was eine Trockenschichtdicke von 53,3–58,4 Mikron ergab. Es wurden keine Fischaugen und kein Nachfallen beobachtet.

Claims

Beschichtungszusammensetzung, enthaltend eine filmbildende Komponente, die mindestens ein Grundharz aus der Gruppe bestehend aus Acrylharzen, Urethanharzen, epoxidfunktionellen Harzen, Alkydharzen, Polyesterharzen und Mischungen davon und höchstens 2,00 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des nichtflüchtigen Anteils der Beschichtungszusammensetzung, nichtflüchtige Si-haltige Verbindungen enthält, und 0,25 bis höchstens 5,0 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des nichtflüchtigen Anteils der Beschichtungszusammensetzung, eines flüchtigen linearen Siloxans der Formel: (R)₃Si-O-((R)₂-Si-O)_y-Si(R)₃, worin R für H oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen steht und y für eine Zahl von 0 bis 6 steht, bei dem es sich nicht um ein Lösungsmittel für die filmbildende Komponente handelt.
Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1, bei der die filmbildende Komponente mindestens ein Grundharz und mindestens einen Vernetzer enthält.
Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1, bei der es sich bei dem mindestens einen Grundharz um ein hydroxyfunktionelles Acrylharz handelt.
Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1, bei der die filmbildende Komponente frei von vernetzbaren Si-haltigen Verbindungen ist.
Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1, enthaltend 0,25 bis weniger als 5,0 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht des nicht flüchtigen Anteils der Beschichtungszusammensetzung, des flüchtigen linearen Siloxans.
Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 5, enthaltend 0,25 bis 4,0 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht des nichtflüchtigen Anteils der Beschichtungszusammensetzung, des flüchtigen linearen Siloxans.
Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 6, enthaltend 0,50 bis 3,00 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht des nichtflüchtigen Anteils der Beschichtungszusammensetzung, des flüchtigen linearen Siloxans.
Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1, bei der y für eine Zahl von 0 bis 3 steht.
Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1, bei der y für eine Zahl von 0 bis 2 steht.
Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1, bei der y für 2 steht.
Verfahren zur Bereitstellung einer gehärteten Beschichtungszusammensetzung mit verbesserter Abbildungsschärfe (DOI), bei dem man: eine Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1, enthaltend eine filmbildende Komponente und höchstens 2,0 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des nichtflüchtigen Anteils der Beschichtungszusammensetzung, nichtflüchtige Si-haltige Verbindungen, bereitstellt, 0,25 bis höchstens 5,0 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des nichtflüchtigen Anteils der Beschichtungszusammensetzung, eines flüchtigen linearen Siloxans der Formel: (R)₃Si-O-((R)₂-Si-O)_y-Si(R)₃ , worin R für H oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen steht und y für eine Zahl von 0 bis 6 steht, bereitstellt, die Beschichtungszusammensetzung und das flüchtige lineare Siloxan vermischt, die Mischung aus der Beschichtungszusammensetzung und dem flüchtigen linearen Siloxan auf ein Substrat aufbringt, wobei man ein beschichtetes Substrat erhält, und das beschichtete Substrat zur Herstellung eines gehärteten Films mit einem DOI-Wert von mindestens 70 härtet.
Verfahren nach Anspruch 11, bei dem man beim Härten des beschichteten Substrats das beschichtete Substrat über einen Zeitraum, von 30 Minuten bis 7 Tagen Umgebungstemperatur (18 bis 48°C) aussetzt.
Verfahren nach Anspruch 11, bei dem man beim Härten des beschichteten Substrats das beschichtete Substrat über einen Zeitraum von 10 bis 60 Minuten Temperaturen von 107 bis 204°C aussetzt.
Verfahren nach Anspruch 11, bei dem es sich bei dem flüchtigen linearen Siloxan nicht um ein Lösungsmittel für die filmbildende Komponente handelt.
Verfahren nach Anspruch 11, bei dem die filmbildende Komponente mindestens ein aktiven Wasserstoff enthaltende Gruppen enthaltendes Harz und mindestens einen Vernetzer enthält.
Verfahren nach Anspruch 11, bei dem die filmbildende Komponente frei von vernetzbaren Si-haltigen Verbindungen ist.
Verfahren nach Anspruch 15, bei dem man das mindestens eine Grundharz aus der Gruppe bestehend aus Acrylharzen, Urethanharzen, epoxidfunktionellen Harzen, Alkydharzen, Polyesterharzen und Mischungen davon auswählt.
Verfahren nach Anspruch 17, bei dem es sich bei dem mindestens einen Grundharz um ein hydroxyfunktionelles Acrylharz handelt.
Verfahren nach Anspruch 11, bei dem man weniger als 5 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht des nichtflüchtigen Anteils der Beschichtungszusammensetzung, des flüchtigen linearen Siloxans bereitstellt.
Verfahren nach Anspruch 19, bei dem man 0,25 bis 4,0 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht des nichtflüchtigen Anteils der Beschichtungszusammensetzung, des flüchtigen linearen Siloxans bereitstellt.
Verfahren nach Anspruch 20, bei dem man 0,50 bis 3,00 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht des nichtflüchtigen Anteils der Beschichtungszusammensetzung, des flüchtigen linearen Siloxans bereitstellt.
Verfahren nach Anspruch 11, bei dem man ein flüchtiges lineares Siloxan, in dem y für eine Zahl von 0 bis 3 steht, bereitstellt.
Verfahren nach Anspruch 11, bei dem man ein flüchtiges lineares Siloxan, in dem y für eine Zahl von 1 bis 2 steht, bereitstellt.
Verfahren nach Anspruch 11, bei dem man ein flüchtiges lineares Siloxan, in dem y für 2 steht, bereitstellt.
Verfahren zum Beschichten eines Substrats, bei dem man: eine Komponente (I), enthaltend mindestens ein Grundharz nach Anspruch 1 mit einer oder mehreren funktionellen Gruppen und höchstens 2,0 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des nichtflüchtigen Anteils der Beschichtungszusammensetzung, nichtflüchtige Si-haltige Verbindungen, bereitstellt, eine Komponente (II), enthaltend mindestens einen Vernetzer mit einer oder mehreren Gruppen, die gegenüber den funktionellen Gruppen des Grundharzes reaktiv sind, bereitstellt, 0,25 bis höchstens 5,0 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des nichtflüchtigen Anteils der Komponenten (I) und (II), eines flüchtigen linearen Siloxans der Formel: (R)₃Si-O-((R)₂-Si-O)_y-Si(R)₃, worin R für H oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen steht und y für eine Zahl von 0 bis 6 steht, bereitstellt, das flüchtige lineare Siloxan und ein oder mehrere Mitglieder der Gruppe bestehend aus Komponente (I), Komponente (II) und Mischungen davon vermischt, die Mischung aus dem flüchtigen linearen Siloxan und dem Mitglied bzw. den Mitgliedern zur Herstellung einer die Komponente (I), die Komponente (II) und das flüchtige lineare Siloxan enthaltenden Beschichtungszusammensetzung verwendet und die Beschichtungszusammensetzung auf ein Substrat aufbringt.
Verfahren nach Anspruch 25, bei dem man das flüchtige lineare Siloxan und Komponente (I) zusammenmischt und danach Komponente (II) mit der Mischung aus dem flüchtigen linearen Siloxan und Komponente (I) vermischt, wobei man eine Beschichtungszusammensetzung erhält.
Verfahren nach Anspruch 25, bei dem man das flüchtige lineare Siloxan und Komponente (II) zusammenmischt und danach Komponente (I) mit der Mischung aus dem flüchtigen linearen Siloxan und Komponente (II) vermischt, wobei man eine Beschichtungszusammensetzung erhält.
Verfahren nach Anspruch 25, bei dem man das flüchtige lineare Siloxan, Komponente (I) und Komponente (II) zusammenmischt und die erhaltene Mischung aus dem flüchtigen linearen Siloxan, Komponente (I) und Komponente (II) als Beschichtungszusammensetzung verwendet.
Verfahren nach Anspruch 25, bei dem es sich bei dem flüchtigen linearen Siloxan nicht um ein Lösungsmittel für das Grundharz handelt.
Verfahren nach Anspruch 25, bei dem es sich bei dem flüchtigen linearen Siloxan nicht um ein Lösungsmittel für den mindestens einen Vernetzer handelt.
Verfahren nach Anspruch 25, bei dem sowohl Komponente (I) als auch Komponente (II) weitgehend frei von vernetzbaren Si-haltigen Verbindungen sind.
Verfahren nach Anspruch 25, bei dem man das Grundharz aus der Gruppe bestehend aus Acryl harzen, Urethanharzen, epoxidfunktionellen Harzen, Alkydharzen, Polyesterharzen und Mischungen davon auswählt.
Verfahren nach Anspruch 32, bei dem es sich bei dem Grundharz um ein hydroxyfunktionelles Acrylharz handelt.
Verfahren nach Anspruch 25, bei dem man weniger als 5 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht des nichtflüchtigen Anteils der Beschichtungszusammensetzung, des flüchtigen linearen Siloxans bereitstellt.
Verfahren nach Anspruch 34, bei dem man 0,25 bis 4,0 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht des nichtflüchtigen Anteils der Beschichtungszusammensetzung, des flüchtigen linearen Siloxans bereitstellt.
Verfahren nach Anspruch 35, bei dem man 0,50 bis 3,00 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht des nichtflüchtigen Anteils der Beschichtungszusammensetzung, des flüchtigen linearen Siloxans bereitstellt.
Verfahren nach Anspruch 25, bei dem man ein flüchtiges lineares Siloxan, in dem y für eine Zahl von 0 bis 3 steht, bereitstellt.
Verfahren nach Anspruch 25, bei dem man ein flüchtiges lineares Siloxan, in dem y für eine Zahl von 1 bis 2 steht, bereitstellt.
Verfahren nach Anspruch 25, bei dem man ein flüchtiges lineares Siloxan, in dem y für 2 steht, bereitstellt.
Verfahren nach Anspruch 25, bei dem R für Methyl steht.