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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Verfahren zum Lackieren eines Substrats mit mehreren Lackschichten,
insbesondere ein Verfahren zum Lackieren eines Substrats mit mehreren
Lackschichten, deren Hauptzweck es ist, die galvanische Degradation
darüber
liegender wäßriger Lackierungen,
welche Metalleffektpigmente enthalten, zu verhindern.
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Mehrschichtsysteme werden seit mehreren
Jahren verwendet, um Kraftfahrzeuge zu lackieren, wobei sich diese
Systeme in einem frühen
Entwicklungsstadium jedoch zwangsläufig organischer Lösungsmittel
bedienten. Als die Umweltgesetzgebung strenger wurde, wurden Systeme
auf organischer Basis weniger erstrebenswert. Neuerdings hat sich
das Hauptaugenmerk der Forschung im Bereich von Mehrschichtsystemen,
insbesondere bei Basislacksystemen, auf die Entwicklung wäßriger Systeme
für Mehrschichtlackierungen
konzentriert.
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Insbesondere wurde es, als organische
Systeme formuliert wurden, die zusehends weniger organisches Lösungsmittel
benötigten
und in der Branche als High-Solids-Lacke
bekannt wurden, offensichtlich, daß das Erscheinungsbild, insbesondere
der Metallic-Effekt von Lackierungen, welche Metalleffektpigmente
enthielten, mit dem Zuwachs an Feststoffen zusehends in Mitleidenschaft
gezogen wurde. Eine der Möglichkeiten, welche
wäßrige Systeme
bieten, besteht darin, daß der
Metallic-Effekt in einer Lackierung verbessert wird, welche den
Einschränkungen
hinsichtlich des flüchtigen
organischen Gehalts gerecht wird. Beispielsweise offenbaren US-Pat.
Nr. 4,880,867 und 4,954,559 eine wäßrige Lackierungszusammensetzung,
welche ein Gemisch aus einer Acryldispersion und einer Polyurethandispersion
umfaßt
und als Grundierung oder Basislack verwendet werden kann. Wäßrige Systeme
führten
jedoch zu anderen Problemen.
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Wenn wäßrige Lackierungen, welche
Aluminiumpigmente enthalten, über
Stahlsubstraten aufgetragen werden, durch die Lackierung bis auf
den blanken Stahl geritzt werden und einem Natriumchloridsalzspray (ASTM
B-117) ausgesetzt werden, verschwindet der Metallic-Effekt, und
entweder die einfarbige Farbe des Lacks oder der Grundierung bleibt
zurück,
sofern die Lackierung keine anderen Pigmente als das Aluminium enthält. Dieses
Phänomen
ergibt sich daraus, daß die
Natriumchloridlösung
in Gegenwart der beiden verschiedenartigen Metalle, z.B. des Aluminiumpigments
und des Stahlsubstrats, als Elektrolyt wirkt. Das Phänomen wird
als galvanische Wirkung bezeichnet.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung
war es, ein Verfahren zum Lackieren eines Substrats mit mehreren
Lackschichten vorzusehen, bei dem es nicht zum obengenannten Verschwinden
des Metallic-Effekts kommt.
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Die Aufgaben der vorliegenden Erfindung
werden mit einem Verfahren zum Lackieren eines Substrats mit mehreren
Lackschichten erreicht, bei dem man eine Grundierung aufbringt,
die diese Grundierung mit einer wäßrigen Metallic-Basislackzusammensetzung überzieht
und auf diesen Basislack einen Klarlack aufbringt, wobei man als
Grundierung eine wäßrige Lackzusammensetzung,
bestehend aus
- A) 20 bis 65% Gew.-% einer wäßrigen Bindemitteldispersion,
hergestellt durch
1) Dispergieren eines in Lösung und/oder
in Substanz polymerisierten Polyacrylatharzes, das funktionelle Gruppen
trägt,
die aus der Gruppe bestehend aus Carbonsäuregruppen, Carbonsäureanhydridgruppen oder
deren Gemischen ausgewählt
sind, in Gegenwart von Ammoniak in Wasser, wobei das Polyacrylatharz
durch Polymerisation von
i) 1 bis 30 Gew.-% einer ethylenisch
ungesättigten
Carbonsäure
oder eines ethylenisch ungesättigten
Carbonsäureanhydrids
oder deren Gemischen,
ii) 20 bis 90 Gew.-% anderer ethylenisch
ungesättigter
Monomere,
iii) 0 bis 50 Gew.-% eines ethylenisch ungesättigten
Monomers mit einer anderen funktionellen Gruppe, bei der es sich
nicht um eine Carbonsäure-
oder Carbonsäureanhydridgruppe
handelt,
erhältlich
ist,
und/oder
2) Dispergieren eines vollständig ausreagierten,
mit Ammoniak oder einem anderen Amin neutralisierten und durch Umsetzung
eines Polyester- oder Polyetherglykols oder -polyols mit einem Diisocyanat
hergestellten Polyurethanharzes in Wasser,
- B) 5 bis 15 Gew.-% eines phosphorhaltigen Pigments aus der Gruppe
bestehend aus Zinkphosphat, Calciumbariumphosphosilicat, Zinkmolybdänphosphat,
Calciumstrontiumphosphosilicat, Calciumstrontiumzinkphosphosilicat
oder deren Gemischen und
- C) 20 bis 65 Gew.-% Additiven aus der Gruppe, bestehend aus
Pigmenten, Lösungsmitteln,
Korrosions- Schutzmitteln,
Dispergiermitteln, Tensiden oder deren Gemischen,
einsetzt.
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EP-A-157 133 betrifft ein Bindemittel
für wäßrige Korrosionsschutzlacke,
basierend auf Poly(meth)acrylatlatices und wasserlöslichen
Zinkkomplexsalzen.
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EP-A-208 194 offenbart ein Bindemittel,
welches auf einer Styrolalkyl(meth)acrylatcopolymer-Dispersion basiert,
welche ein Monoalkylphosphat und ein ethoxyliertes Alkylphenol umfaßt.
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In EP-A-389 653 wird eine Korrosionsschutzpigmentzusammensetzung
offenbart, welche ein leicht wasserlösliches kondensiertes Phosphorsäuresalz
und zumindest eine Verbindung, die aus der Gruppe umfassend Zinkverbindungen,
Borsäureverbindungen
und Bleiverbindungen ausgewählt
wurde, umfaßt.
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Geeignete Polyacrylatharze gemäß der Erfindung
umfassen:
- i) 1 bis 30 Gew.-% einer ethylenisch
ungesättigten
Carbonsäure
oder eines ethylenisch ungesättigten
Carbonsäureanhydrids
oder deren Gemischen,
- ii) 20 bis 90 Gew.-% anderer ethylenisch ungesättigter
Monomere,
- iii) 0 bis 50 Gew.-% eines ethylenisch ungesättigten Monomers mit einer
funktionellen Gruppe, bei der es sich nicht um die Carbonsäuregruppe
oder die Carbonsäureanhydridgruppe
handelt.
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Bevorzugte Polyacrylatharze umfassen:
- i) 1 bis 20 Gew.-% einer ethylenisch ungesättigten
Carbonsäure
oder eines ethylenisch ungesättigten
Carbonsäureanhydrids
oder deren Gemischen,
- ii) 40 bis 85 Gew.-% anderer ethylenisch ungesättigter
Monomere,
- iii) 2 bis 40 Gew.-% eines ethylenisch ungesättigten Monomers mit einer
funktionellen Gruppe, bei der es sich nicht um die Carbonsäure- oder
die Carbonsäureanhydridgruppe
handelt.
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Besonders bevorzugte Polyacrylatharze
umfassen:
- i) 3 bis 15 Gew.-% einer ethylenisch
ungesättigten
Carbonsäure
oder eines ethylenisch ungesättigten
Carbonsäureanhydrids
oder deren Gemischen,
- ii) 55 bis 85 Gew.-% anderer ethylenisch ungesättigter
Monomere,
- iii) 5 bis 30 Gew.-% eines ethylenisch ungesättigten Monomers mit einer
funktionellen Gruppe, bei der es sich nicht um die Carbonsäure- oder
die Carbonsäureanhydridgruppe
handelt.
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Geeignete ethylenisch ungesättigte Carbonsäuremonomere
(i) sind Acrylsäure,
Methacrylsäure,
Acryloxypropionsäure
oder Polyacrylsäure-Gemische,
Methacrylsäure-Dimer
oder Polymethacrylsäure-Gemische, Crotonsäure, Fumarsäure, Maleinsäure oder
Maleinsäureanhydrid,
Itaconsäure
oder Itaconsäureanhydrid
und Maleinsäure-,
Itaconsäure-
oder Fumarsäuremonoalkylester.
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Die anderen ethylenisch ungesättigten
Monomere (ii) können
ausgewählt
werden aus Acryl- oder Methacrylalkylestern, die aus Alkoholen gewonnen werden,
welche 1 bis ungefähr
20 Kohlenstoffatome aufweisen, oder aus Vinylmonomeren. Der Begriff
(Meth)acrylat mit der hier verwendeten Klammersetzung umfaßt Methacrylat
und Acrylat. Geeignete Beispiele sind Methyl(meth)acrylat, Ethyl(meth)acrylat,
Propyl(meth)acrylat, n-Butyl(meth)acrylat, Isobutyl(meth)acrylat,
t-Butyl(meth)acrylat und 2-Ethylhexyl(meth)acrylat, Maleinsäure- oder
Fumarsäuredialkylester,
bei denen die Alkylgruppen 1 bis 20 Kohlenstoffatome aufweisen,
Vinylaromaten wie Styrol, α-Methylstyrol,
Vinyltoluol, t-Butylstyrol, halogenierte Vinylbenzole wie Chlorstyrol
und andere Monomore wie Vinylchlorid, (Meth)acrylamid und (Meth)acrylnitril.
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Beispiele für ethylenisch ungesättigte Monomere
mit einer anderen funktionellen Gruppe als die Carbonsäuregruppe
oder die Carbonsäureanhydridgruppe
(iii) sind Hydroxyethyl(meth)acrylat, Hydroxypropyl(meth)acrylat,
Isocyanatethylmethacrylat, Hydroxybutyl(meth)acrylat, Propylenglykolmonoacrylat,
2,3-Dihydroxypropylmethacrylat, Pentaerythritmonomethacrylat, Propylenglykolmonoacrylate
und m-Isopropenylα,α-dimethylbenzylisocyanat.
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Andere Beispiele für (iii)
sind Maleinsäure-
und Fumarsäuredihydroxyalkylester,
bei denen die geradkettige, verzweigte oder cyclische Alkylgruppe
2 bis 20 Kohlenstoffatome enthält.
N-Hydroxyalkyl(meth)acrylamide und N-Hydroxyalkylfumarsäuremono-
oder -diamide können
ebenfalls verwendet werden, z.B. N-Hydroxyethylacrylamid oder N-(2-Hydroxypropyl)methacrylamid.
Zu anderen hydroxylgruppenhaltigen Verbindungen gehören Allylalkohol,
Monovinylether von Polyolen, insbesondere von Diolen, beispielsweise
Monovinylether von Ethylenglykol und Butandiol, und hydroxylgruppenhaltige
Allylether oder -ester wie 2,3-Dihydroxypropylmonoallylether, Trimethylolpropanmonoallylether
oder 2,3-Dihydroxypropionsäureallylester.
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Die Copolymerisation erfolgt mittels
herkömmlicher
Methoden wie dem Erhitzen der Monomere in Gegenwart eines Polymerisationsinitiators
und wahlweise von Kettenübertragungsreagentien.
Die Copolymerisation ist in Substanz oder in Lösung durchzuführen. Bei
der vorliegenden Erfindung ist etwas Lösungsmittel gegenwärtig, um
während
der Dispersion als Verschnittmittel zu dienen. Geeignete Lösungsmittel
für die
Polymerisation in Lösung
sind Ethylenglykol oder Propylenglykol und deren Derivate, beispielsweise
Dipropylenglykolmonomethylether und Ethylenglykolmonobutyletheracetat;
Alkohole, beispielsweise Butylalkohol und Diacetonalkohol; Ketone,
beispielsweise Methylpropylketon und -aceton; Ester, beispielsweise
Butylacetat und Pentylpropionat; Ether, beispielsweise Dioxan und
Tetrahydrofuran; und andere kompatible Lösungsmittel, beispielsweise
Wasser und N-Methylpyrrolidon und Gemische daraus. Ein bevorzugtes
Gemisch ist Ethylenglykolmonobutylether und Wasser.
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Typische Initiatoren sind Peroxide,
beispielsweise Dialkylperoxide, Peroxyester, Peroxydicarbonate, Diacylperoxide,
Hydroperoxide und Peroxyketale und Azo-Verbindungen wie 2,2'-Azobis(2-Methylbutannitril) und
1,1'-Azobis(cyclohexancarbonitril).
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Typische Kettenübertragungsreagentien sind
Mercaptane wie Octylmercaptan, n- oder t-Dodecylmercaptan; halogenierte
Verbindungen; Thiosalicylsäure,
Mercaptoessigsäure,
Mercaptoethanol, Buten-1-ol und dimeres alpha-Methylstyrol. Mercaptane
werden bevorzugt.
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Die Reaktion wird für gewöhnlich bei
Temperaturen von ungefähr
20°C bis
ungefähr
200°C durchgeführt. Die
Reaktion kann zweckmäßigerweise
bei jener Temperatur durchgeführt
werden, bei der das Lösungsmittel
oder Lösungsmittelgemisch
refluxiert, wenngleich mit der geeigneten Regelung eine Temperatur
unterhalb des Refluxes aufrechterhalten werden kann. Der Initiator
sollte derart gewählt
werden, daß er
der Temperatur entspricht, bei welcher die Reaktion durchgeführt wird,
so daß die
Halbwertszeit des Initiators bei jener Temperatur vorzugsweise zwischen
einer Minute und dreißig
Minuten liegt.
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Das Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch
wird im allgemeinen auf die Reaktionstemperatur erhitzt, und die
Monomere und der/die Initiator (en) wird/werden in geregelten Mengen
während
eines Zeitraums, der für
gewöhnlich
zwischen 2 und 6 Stunden lang ist, zugegeben. Ein Kettenübertragungsreagens
oder zusätzliches
Lösungsmittel
kann während
dieses Zeitraums ebenfalls in geregelten Mengen zugeführt werden. Die
Temperatur des Gemisches wird dann während eines Zeitraums aufrecht
erhalten, um die Reaktion zu einem Abschluß zu bringen. Wahlweise kann
ein zusätzlicher
Initiator zugegeben werden, um die vollständige Umsetzung sicherzustellen.
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Die Säurezahl des Polyacrylats beträgt von ungefähr 5 bis
ungefähr
230 mg KOH/g, vorzugsweise von ungefähr 7 bis ungefähr 156 mg
KOH/g, insbesondere von ungefähr
23 bis ungefähr
117 mg KOH/g.
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Das Polyacrylat weist ein gewichtsmittleres
Molekulargewicht von ungefähr
4.000 bis ungefähr 2.000.000,
vorzugsweise von ungefähr
20.000 bis ungefähr
400.000 auf. Die theoretische Tg des Polyacrylats beträgt von ungefähr –30°C bis ungefähr 150°C, vorzugsweise
von ungefähr
20°C bis
ungefähr 75°C, und insbesondere
von ungefähr
30°C bis
ungefähr
65°C.
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Das Polyacrylat wird teilweise oder
zur Gänze
mit Ammoniak neutralisiert und dann mit entionisiertem Wasser unter
Rühreinwirkung
verdünnt,
um eine feinverteilte Dispersion zu ergeben. Bei einem anderen Verfahren
wird das Polyacrylat in wäßrigem Ammoniak
verdünnt,
um eine feinverteilte Dispersion zu ergeben.
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Die wäßrige anionische Polyacrylatdispersion
weist einen Feststoffgehalt von ungefähr 35 bis ungefähr 65 Gew.-%
auf, vorzugsweise von ungefähr
40 bis ungefähr
45 Gew.-%.
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Beispiele für handelsübliche Polyacrylatdispersionen
sind Synthemul 40–424
(Reichhold Chemicals Inc., Research Triangle Park, NC) und Rhoplex
WL-91 (Rohm & Haas
Inc., Philadelphia, PA).
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Polyurethandispersionen, welche bei
der Erfindung verwendet werden, werden durch Reagieren eines Polyesters,
Polyesters, Polycarbonats, Polylactons oder Polyacrylats, welches
endständige
funktionelle Hydroxygruppen enthält,
mit einem Diisocyanat gebildet, derart, daß das resultierende Zwischenprodukt
endständige
Isocyanatgruppen aufweist. Diese Isocyanatgruppen des Zwischenprodukts
werden daraufhin mit einer Verbindung zur Reaktion gebracht, welche
mit den Isocyanatgruppen reaktionsfähig ist und mindestens eine Gruppe
aufweist, welche in der Lage ist, ein Anion zu bilden. Diese Gruppe
wird danach mit einem tertiären Amin
neutralisiert, um ein wasserdispergierbares Polyurethan zu bilden,
welches dann in Wasser dispergiert wird und mit einem Diamin durch
die Reaktion des Diamins mit nichtumgesetzten Isocyanatgruppen des
Polyurethans kettenverlängert
wird. Ein Verfahren zum Herstellen derartiger Polyurethane in wäßriger Dispersion wird
bei Drexler et al., US-Pat. Nr. 4,489,135, ausgegeben am 18. Dez.
1984, welches diesem Dokument hiermit durch Bezugnahme eingegliedert
wird, offenbart.
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Beispiele für typische Polyesterpolyole,
welche verwendet werden können,
werden durch die Reaktion eines Polyols mit einer Dicarbonsäure oder
einem Dicarbonsäureanhydrid
gebildet. Zu zweckdienlichen Säuren
gehören
Succinsäure,
Adipinsäure,
Maleinsäure,
Azelainsäure,
Phthalsäure,
Isophthalsäure
und Anhydride dieser Säuren.
Zu zweckdienlichen Diolen zählen
Ethylenglykol, Butylenglykol, Neopentylglykol, Hexandiol oder Gemische
aus jedweden der oben Genannten.
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Zu geeigneten Diisocyanaten, welche
verwendet werden können,
zählen
Toluoldiisocyanat, Tetramethylendiisocyanat, Hexamethylendiisocyanat,
Isophorondiisocyanat, Ethylethylendiisocyanat, 2,3-Dimethylethylendiisocyanat,
1-Methyltrimethylendiisocyanat, 1,3-Cyclopentylendiisocyanat, 1,4-Cyclohexylendiisocyanat,
1,3-Phenylendiisocyanat,
4,4-Biphenylendiisocyanat, 1,5-Naphthalendiisocyanat,
Bis(4-isocyanatocyclohexyl)methan, Bis(4-isocyanatocyclophenyl)methan,
4,4-Diisocyantodiphenylether, Tetramethylxylendiisocyanat und dergleichen.
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Verbindungen, welche mit den Isocyanatgruppen
reaktionsfähig
sind und eine Gruppe aufweisen, welche in der Lage ist, ein Anion
zu bilden, können
ausgewählt
werden aus Dihydroxypropionsäure,
Dimethylolpropionsäure,
Dihydroxysuccinsäure
und Dihydroxybenzoesäure.
Zu anderen geeigneten Verbindungen gehören die Polyhydroxysäuren, welche
durch Oxidieren von Monosacchariden hergestellt werden können, beispielsweise
Gluconsäure,
Saccharinsäure,
Mucinsäure,
Glucuronsäure
und dergleichen.
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Geeignete tertiäre Amine, welche verwendet
werden können,
um die Säure
zu neutralisieren, und eine anionische Gruppe bilden, um Wasserdispergierbarkeit
zu ermöglichen,
sind Trimethylamin, Triethylamin, Dimethylamin, Diethylamin, Triphenylamin,
Dimethylethanolamin und dergleichen.
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Diamine, welche zur Kettenverlängerung
des Polyurethans verwendet werden können, um N-Alkyharnstoffgruppen
zu ergeben, umfassen Ethylendiamin, Diaminopropan, Hexamethylendiamin,
Hydrazin und Aminoethylethanolamin.
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Typische Polylactone, welche verwendet
werden können,
um das Polyurethan zu bilden, können
Lactone wie Caprolacton, das mit einem Diol zur Reaktion gebracht
wurde, sein. Andere zweckdienliche Lactone können durch folgende Formel
dargestellt werden:
wobei n vorzugsweise 4 bis
6 und Z Wasserstoff, ein Alkylradikal, ein Cycloalkylradikal oder
ein Alkoxyradikal ist und höchstens
12 Kohlenstoffatome enthält.
Das besonders bevorzugte Lacton ist ε-Caprolacton, da es ohne weiteres verfügbar ist
und eine Beschichtung mit hervorragenden Eigenschaften versieht.
Typische aliphatische Diole, welche verwendet werden können, um
das Polylacton herzustellen, sind Ethylenglykol, 1,3-Propandiol,
1,4-Butandiol und Dimethylolcyclohexan.
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Zweckdienliche Polyether, welche
verwendet werden können,
um das Polyurethan zu bilden, sind Polypropylenglykole mit einem
mittleren Molekulargewicht von ungefähr 400–4500. Typische Polypropylenglykole,
welche verwendet werden können,
sind jene, die als Niax® 425, 2025, 3025, 4025 (beziehbar
von Union Carbide) und dergleichen bezeichnet sind. (Die Zahlen
bezeichnen das Molekulargewicht der Polypropylenglykole).
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Geeignete hydroxylendige Polyacrylate,
welche verwendet werden können,
um das Polyurethan zu bilden, werden durch ethylenische Polymerisation
von Acrylestern, beispielsweise den vorhin genannten Alkylacrylaten
oder Methacrylaten, mit ethylenisch ungesättigten Monomeren, die funktionelle
Gruppen wie Carboxyl-, Hydroxyl-, Cyan-Gruppen und/oder Gylcidyl-Gruppen enthalten,
hergestellt. Jedes beliebige der obengenannten Alkylacrylate oder
Methacrylate kann verwendet werden.
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Diese Polylactone, Polyether oder
Polyacrylate werden, wie oben für
das Polyester dargelegt wurde, zur Reaktion gebracht, um eine wäßrige Polyurethanlösung zu
bilden.
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Beispiele für handelsübliche wäßrige Polyurethandispersionen
sind NeoRez R-960 (ICI Resins US, Wilmington, Mass.) und Spensol
L-52 (Reichhold Chemicals Inc.).
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Komponente (A) wird in der Lackzusammensetzung
in einer Menge von 20 bis 65 Gew.-%, vorzugsweise 30 bis 40 Gew.-%,
der endgültigen
wäßrigen Lackzusammensetzung
verwendet.
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Das phosphorhaltige Pigment (B) könnte ein
anorganisches Phosphat oder Phosphosilicat wie Zinkphosphat, Calciumbariumphosphosilicat,
Zinkmolybdänphosphat,
Calciumstrontiumphosphosilicat, Zinkaluminiumphosphat, Calciumstrontiumzinkphosphosilicat
oder Gemische daraus sein. Vorzugsweise werden Zinkphosphat, Calciumstrontiumphosphosilicat,
Calciumstrontiumzinkphosphosilicat und Zinkmolybdänphosphat verwendet.
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Die Komponente (B) wird in einer
Menge von ungefähr
5 bis 15 Gew.-%, vorzugsweise von 8,5 bis 10 Gew.-%, der endgültigen wäßrigen Lackzusammensetzung
verwendet.
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Die Additive (C) werden aus der Gruppe
bestehend aus Pigmenten, Lösungsmitteln,
Korrosionsschutzmitteln, Dispergiermitteln, Tensiden oder Gemischen
daraus ausgewählt.
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Die Komponente (C) wird in der Lackzusammensetzung
in einer Menge von 20 bis 65 Gew.-%, vorzugsweise von 30 bis 40
Gew.-%, der endgültigen
wäßrigen Lackzusammensetzung
verwendet.
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Alle im Stand der Technik bekannten
Pigmente könnten
in der Lackzusammensetzung der vorliegenden Erfindung verwendet
werden. Geeignete Pigmente sind beispielsweise Talk, Ton, Titandioxid,
Ruß, Siliciumoxid,
Magnesiumsilicat, Baryte und dergleichen. Bevorzugt werden Talk,
Ton, Titandioxid und Ruß.
Die Pigmente könnten
in einer Menge von 5 bis 35 Gew.-% der endgültigen Lackzusammensetzung
verwendet werden.
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Geeignete Lösungsmittel für die Lackzusammensetzung
der vorliegenden Erfindung sind Aromaten wie Toluol, Xylen oder
Aromatengemische wie Solvesso 150 (Chemcentral Company), Etheralkohole
wie Butoxyethanol, Methoxypropanol, t-Butoxypropanol, Butoxypropanol,
Ester wie Alkylacetate von C1- bis C20-Alkoholen,
Alkohole wie Isopropanol und sec.-Butanol und dergleichen. Lösungsmittel
könnten
in einer Menge von 3 bis 9 Gew.-%, vorzugsweise von 5 bis 7 Gew.-%,
der endgültigen
wäßrigen Lackzusammensetzung
verwendet werden.
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Andere Additive wie Antischaummittel,
Korrosionsschutzmittel, Dispergiermittel, Tenside, Weichmacher,
Viskositätsveränderer und
andere im Stand der Technik bekannte könnten in einer wirksamen Menge
verwendet werden.
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Um die endgültige wäßrige Lackzusammensetzung herzustellen,
werden Komponente (B) und (C) im obengenannten Verhältnis unter
Rühreinwirkung
in die wäßrige anionische
Polyacrylatdispersion (A) gemischt. Die endgültige Lackzusammensetzung wird
mit Ammoniak auf einen pH-Wert von 8 bis 9 eingestellt. Die Viskosität kann mittels
entionisiertem Wasser eingestellt werden.
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Der Feststoffgehalt der endgültigen wäßrigen Lackzusammensetzung
beträgt
20 bis 65 Gew.-%, vorzugsweise 40 bis 55 Gew.-%.
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Die oben beschriebene wäßrige Lackzusammensetzung
kann als Grundierung auf eine Vielzahl von Substraten, beispielsweise
kaltgewalzten Stahl, phophatierten Stahl, vorlackierte Substrate
und Kunststoffsubstrate wie polyesterverstärktes Fiberglas und reaktionsspritzgegossenes
Urethan, in einer oder mehreren Schichten, beispielsweise mittels
eines Luftzerstäubers
(DeVilbiss Modell JGA-502-Spritzpistole oder Modell JGHV-530 HVLP-Spritzpistole,
erhältlich
bei DeVilbiss Company, Toledo, OH.) oder mittels anderer herkömmlicher
Spritzmittel, aufgetragen werden. Die Lackzusammensetzung kann auch
elektrostatisch aufgetragen werden.
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Die Grundierung wird in einer Filmdicke
(Trockenfilm) von 38,1 (1,5) bis 76,2 (3), vorzugsweise 50,8 (2,0)
bis 63,5 μm
(2,5 mil) aufgetragen. Die Trocknungsbedingungen sind nicht kritisch
und liegen zwischen 10° bis
93,3°C (50° bis 200°F) bei 5%
bis 90% relativer Luftfeuchte, wobei die Dauer je nach den Bedingungen 30
bis 90 Minuten beträgt.
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Der VOC (flüchtige organische Gehalt per
Definition aus ASTM D3960) der Grundierung ist kleiner als 252,4
g/l (2,1 lbs/gal) (abzüglich
Wasser), vorzugsweise kleiner als 228,4 g/l (1,90 lbs/gal) (abzüglich Wasser).
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Diese Grundierung kann mit den meisten
im Stand der Technik bekannten Neulackier-Decklacken überzogen
werden, jedoch insbesondere mit wäßrigen Basislacken, um das
Verschwinden des Metallic-Effekts zu verhindern. Jeder im Stand
der Technik bekannte Klarlack kann auf diesen Basislack aufgetragen
werden.
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Herstellung der Lackzusammensetzung
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A. Mahlgutzubereitung
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Eine Lackzusammensetzung wird hergestellt,
indem zunächst
der flüssige
Anteil des Mühleneintrags in
eine Kugelmühle
eingetragen wird. Dann werden die Pigmente in die Mühle eingetragen.
Die Mühle
wird dann 36 Stunden lang oder bis eine Pigmentzermahlung auf 25 – 30 μm (Mikron)
stattgefunden hat betrieben.
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B. Grundierungszubereitung
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Die übrigen Inhaltsstoffe wurden
dann in die Kugelmühle
eingegeben, und der gemahlene Anteil und der zugesetzte Anteil werden
in der Mühle
weitere 2 Stunden gemischt. Tabelle
2
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Die resultierende Grundierung wurde
auf Paneele aus kaltgewalztem Stahl aufgesprüht und bei Umgebungsbedingungen
von 21 °C
((70 °F)
und 50 relativer Luftfeuchte) 60 Minuten lang getrocknet. Die Grundierung
wies eine Trockenfilmdicke von 55,9–63,5 μm (2,2–2,5 mil) auf. Die Grundierung
wurde dann mit einem Doppelwirkungs(DA)-Schwingschleifer unter Verwendung
eines Papiers mit 400 Grit auf eine Dicke von 50,8– 55,9 μm (2,0–2,2 mil)
trocken geschliffen, um eine ideale Oberfläche für das Erscheinungsbild der
Deckschicht zu erhalten. (Die Leistungsergebnisse waren dieselben,
wenn die Grundierung ungeschliffen gelassen wird). Dann wurden die
Paneele mit einer wäßrigen Metallic-Basislackzusammensetzung,
gefolgt von einem Zweikomponenten-Acrylurethan-Klarlack mit niedrigem
VOC (<420,7 g/l)
((<3,5 lbs/gal)),
durch Sprühauftrag beschichtet
und 7 Tage bei Umgebungsbedingungen ausgehärtet. Der Basislack wurde mit
einer Trockenfilmdicke von 10,16–22,86 μm (0,4–0,9 mil) aufgetragen, und
der Klarlack wies eine Trockenfilmdicke von 48,26–58,42 μm (1,9–2,3 mil)
auf. Tabelle
3
