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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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a) Gebiet der Erfindung
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Diese
Erfindung betrifft eine neue Polycarbodiimidverbindung, ein Herstellungsverfahren
dafür, eine
Harzzusammensetzung und ein Behandlungsverfahren eines Gegenstandes.
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b) Beschreibung des Standes
der Technik
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Die
US-4 088 665 beschreibt ein Verfahren zur speziellen Carbodiimidisierung
der Isocyanatgruppen organischer Isocyanate zur Herstellung von Mischungen,
die zur Herstellung von Polyurethan-Kunststoffen geeignet sind.
Die US-5 117 059 beschreibt multifunktionelle Carbodiimide als Vernetzungsmittel.
Herkömmlicherweise
wurde eine Vielzahl von Behandlungsverfahren für die Harzausrüstung oder
Farbausrüstung
von faserförmigen
Gegenständen
verwendet, wie z. B. von Fäden,
Garnen, Faserbündeln,
Textilgeweben, Faservliesen und Papier. Ferner wurden verschiedene
Harzzusammensetzungen auch verwendet, um Gegenstände aus Metall, wie z. B. Gegenstände aus
Eisen und Aluminium, Gegenstände
aus synthetischem Harz, wie z. B. aus Polyethylen, Polypropylen,
Polyvinylchlorid, ABS, Polyester und Nylon, Kunststofffilme, wie
z. B. Filme aus Polyethylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid und Polyester,
und Gegenstände
aus Holz mit einer Beschichtung, Harzausrüstung, Oberflächenbeschichtung
oder einem Druck zu versehen.
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Eine
pigmentierte Druckpaste auf Harzbasis enthält für ein Textilgewebe z. B. einen
Farbstoff, ein polymeres Bindemittel und ein Vernetzungsmittel für das polymere
Bindemittel. Üblicherweise
verwendete Beispiele für
das polymere Bindemittel umfassen Acrylat-, Vinyl- und Dienpolymere,
die reaktive Gruppen aufweisen. Sie können in Form einer wässerigen Emulsionspolymerisationsmischung
verwendet werden. Als Vernetzungsmittel wurden bisher Verbindungen
verwendet, die eine oder mehrere Methylol-, Alkylmethylol-, Epoxy-,
Isocyanat- oder cyclische Ethylenimingruppen aufweisen. Ähnliche
polymere Bindemittel und Vernetzungsmittel wurden auch in Farben
für Gegenstände aus
Metall, Gegenstände
aus synthetischem Harz und Gegenstände aus Holz verwendet, sowie
als (Tief)druckfarben für
Kunststofffolien.
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Auf
dem Gebiet der Textilgewebe, Anstrichstoffe, Druckfarben und dergleichen
ist es jedoch, abhängig
von der Applikation, erforderlich, eine Vernetzung bei niederen
Temperaturen bis Raumtemperatur zu bewirken, ohne ein Harz während seiner
Vernetzung auf eine hohe Temperatur zu erhitzen. Aus hygienischen
Gründen
ist es außerdem
erforderlich, dass eine Harzzusammensetzung zur Verwendung auf diesen
Gebieten ausreichend nicht-toxisch und sicher ist.
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Um
diesen Anforderungen zu entsprechen, haben Carbodiimidverbindungen
als Vernetzungsmittel für
polymere Bindemittel Interesse auf sich gezogen. Neuerdings wurde
gefunden, dass Verbindungen mit mehreren Carbodiimidgruppen als
Vernetzungsmittel für
polymere Bindemittel geeignet sind, und außerdem einen hohen Grad an
Nicht-Toxizität
und Sicherheit aufweisen. Es wurde z. B. vorgeschlagen, als Vernetzungsmittel
für ein
polymeres Bindemittel eine lineare Carbodiimidverbindung zu verwenden,
die erhältlich
ist durch Umsetzung einer Carbodiimid enthaltenden Diisocyanatverbindung, die
ihrerseits wieder erhältlich
ist durch Kondensation mehrere Moleküle einer entsprechenden Diisocyanatverbindung
mit einer Monodiisocyanatverbindung, einem einwertigen Alkohol oder
einem zweiwertigen Alkohol.
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Diese
Carbodiimidverbindungen besitzen gegenüber den üblichen Vernetzungsmitteln
einen hohen Grad an Nicht-Toxizität und Sicherheit und ergeben,
wenn die Vernetzung bei höheren
Temperaturen durchgeführt
wird, zufriedenstellende Ergebnisse. Sie sind jedoch mit dem Nachteil
behaftet, dass sie, wenn eine Vernetzung bei niedrigen Temperaturen
bis Raumtemperatur durchgeführt
wird, keine zufriedenstellenden Ergebnisse in der Trocken/Nass-Beständigkeit
gegenüber
Reibung, der Waschbeständigkeit
und dergleichen ergeben, insbesondere wenn sie bei Textilgeweben
oder synthetischen Fasern appliziert werden. Wenn sie in Anstrichstoffen,
Beschichtungsformulierungen, Druckfarben und dergleichen verwendet
werden, ergeben sie, wenn die Vernetzung bei niedrigen Temperaturen bis
Raumtemperatur durchgeführt
wird, ebenfalls keine zufriedenstellenden Ergebnisse.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Aus
den vorstehenden Ausführungen
folgt, dass ein großes
Bedürfnis
für ein
Vernetzungsmittel besteht, das eine zufriedenstellende Vernetzung
von polymeren Bindemitteln bei verschiedenen Applikationen bei niedrigen
Temperaturen bis Raumtemperatur erzielen kann, während es gleichzeitig vollständig die
Erfordernisse der Nicht-Toxizität
und Sicherheit erfüllt.
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Eine
erste Aufgabenstellung der vorliegenden Erfindung ist es deshalb,
ein Vernetzungsmittel bereitzustellen, das im Hinblick auf die Toxizität und Sicherheit
kein Problem darstellt und das verschiedene polymere Bindemittel
bei niedrigen Temperaturen bis Raumtemperatur zufriedenstellend
vernetzen kann.
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In
einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird somit eine polyfunktionelle
Polycarbodiimidverbindung gemäß Anspruch
1 bereitgestellt, die mindestens vier Molekülketten aufweist, die eine
Carbodiimido-(N=C=N-)Gruppe enthalten und unabhängig voneinander an ein Grundgerüst gebunden
sind.
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Die
erfindungsgemäße polyfunktionelle
Polycarbodiimidverbindung weist im Hinblick auf die Toxizität und Sicherheit
kein Problem auf und ist als Vernetzungsmittel zur ausreichenden
Vernetzung verschiedener polymerer Bindemittel bei niedrigen Temperaturen
bis Raumtemperatur geeignet.
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In
einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird auch ein Verfahren
zur Herstellung einer polyfunktionellen Polycarbodiimidverbindung
gemäß Anspruch
1 bereitgestellt, das umfasst das Umsetzen von (a) einer Isocyanatverbindung
mit mindestens einer Polycarbodiimidgruppe und mindestens einer
Isocyanatgruppe mit (b) einem Polyol, Polyamin und/oder Aminoalkohol
mit mindestens vier Hydroxyl-, primären Amin- und/oder sekundären Amingruppen
im Molekül.
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In
einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird auch eine
Harzzusammensetzung bereitgestellt, die ein polymeres Bindemittel
und ein Vernetzungsmittel aufweist, worin das Vernetzungsmittel
die vorstehend beschriebene polyfunktionelle Polycarbodiimidverbindung
ist, und das polymere Bindemittel eine Gruppe aufweist, die mit
dem Vernetzungsmittel reaktiv ist.
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In
einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird auch ein Verfahren
zur Behandlung eines Gegenstandes bereitgestellt, das umfasst die Applikation
der vorstehend beschriebenen Harzzusammensetzung auf den Gegenstand
durch ein Verfahren, das ausgewählt
ist aus der Gruppe bestehend aus einem Beschichtungsverfahren, einem
Textildruck, einer Imprägnierung
und einem Bedrucken, und nachfolgendes Trocknen der Harzzusammensetzung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG UND BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die
vorliegende Erfindung wird nachfolgend detaillierter auf der Basis
bestimmter bevorzugter Ausführungsformen
beschrieben.
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Die
erfindungsgemäße polyfunktionelle
Polycarbodiimidverbindung ist eine Verbindung, in der vier oder
mehr Carbodiimid enthaltende Molekülketten unabhängig von
einander an eine Hauptkette (Grundgerüst) gebunden sind. Sie kann
erhalten werden durch Umsetzen der Isocyanatverbindung mit einer
oder mehreren Carbodiimidgruppen und einer oder mehreren Isocyanatgruppen
[nachstehend als "Seitenketten-Komponente (a)" bezeichnet] mit
dem Polyol, Polyamin und/oder Aminoalkohol mit vier oder mehr Hydroxyl-,
primären
Amino- und/oder sekundären
Aminogruppen im Molekül
[nachstehend als "Hauptketten-Komponente (b)" bezeichnet] und, wenn
erforderlich, weiterem Umsetzen des einwertigen Alkohols oder Monoamins
mit einer Hydroxylgruppe, primären
Aminogruppe oder sekundären Aminogruppe
im Molekül
[nachstehend als "terminale Komponente
(c)" bezeichnet].
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Die
vorstehend beschriebenen polyfunktionellen Polycarbodiimidverbindungen
sind:
- (1) Produkte, die erhältlich sind durch Umsetzen einer
Isocyanatverbindung (Komponente a-1), die eine oder mehrere Carbodiimidgruppen
und eine Isocyanatgruppe enthält,
mit der Hauptketten-Komponente (b) bei einem äquivalenten Verhältnis, nämlich einem Äquivalenzverhältnis von
1 : 1.
- (2) Produkte, die erhältlich
sind durch Umsetzen einer oder zwei Isocyanatgruppen einer Isocyanatgruppe
(Komponente a-2), die eine oder mehrere Carbodiimidgruppen und die
zwei Isocyanatgruppen enthält,
mit der Hauptketten-Komponente (b), und nachfolgendes Umsetzen der
terminalen Komponente (c) mit unumgesetzten Isocyanatgruppen, die
noch im Reaktionsprodukt verbleiben, bei einem äquivalenten Verhältnis, nämlich einem Äquivalenzverhältnis von
1 : 1.
- (3) Produkte, die erhältlich
sind, indem man zuerst die Komponente (a-1) und dann die Komponente (a-2)
mit der Hauptketten-Komponente (b) umsetzt, und die terminale Komponente
(c) mit unumgesetzten Isocyanatgruppen umsetzt, die noch im Reaktionsprodukt
vorhanden sind.
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In
jeder der vorstehend beschriebenen Umsetzungen kann ein Polyol,
Polyamin und/oder Aminoalkohol, der zwei oder drei Hydroxyl-, primäre Amino-
und/oder sekundäre
Aminogruppen im Molekül enthält, zum
Reaktionssystem zugegeben werden, wodurch die Molekülkette der
resultierenden Verbindung weiter verlängert wird.
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Die
in der vorstehend beschriebenen Umsetzung verwendete Komponente
(a-1) ist auf eine an sich bekannte Weise erhältlich, nämlich z. B. durch Umsetzen
einer Di- oder Polyisocyanatverbindung in Gegenwart eines Carbodiimidierungs-Katalysators, wie
z. B. 3-Methyl-1-phenyl-3-phosphoren-1-oxid, um zwei Isocyanatgruppen
an eine Carbodiimidgruppe zu kuppeln, während die terminalen Isocyanatgruppen
erhalten bleiben, und nachfolgendem Umsetzen der verbleibenden Isocyanatgruppe
mit einer terminalen Komponente oder einer Monoisocyanatverbindung.
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Die
Komponente (a-2) ist erhältlich
durch Umsetzen einer Di- oder Polyisocyanatverbindung in Gegenwart
eines ähnlichen
Carbodiimidisierungs-Katalysators, um zwei Isocyanatgruppen an eine
Carbodiimidgruppe zu kuppeln, während
eine Isocyanatgruppe an einem Ende des resultierenden Moleküls erhalten
bleibt.
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Im
Hinblick auf die Zahl der Carbodiimidgruppe(n) im Molekül jeder
der Komponenten (a-1) und (a-2) gibt es keine besondere Beschränkung. Die Zahl
solcher Carbodiimidgruppen kann jedoch ca. 1 bis 20 betragen, vorzugsweise
ca. 2 bis 10, weil diese Komponenten als Ausgangsmaterialien für erfindungsgemäße Vernetzungsmittel
verwendet werden.
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Beispiele
für die
erfindungsgemäß verwendete
Di- oder Polyisocyanatverbindung umfassen übliche bekannte aliphatische
Diisocyanate, alicyclische Diisocyanate und aromatische Diisocyanate. Spezifische
Beispiele sind Hexamethylendiisocyanat, Isophorondiisocyanat, hydriertes
Diphenylmethandiisocyanat, Toluyloldiisocyanat, Diphenylmethandiisocyanat
und Tetramethylxylyloldiisocyanat; und Polyisocyanatverbindungen,
die erhältlich
sind, indem man sie über
Biuret-Bindungen oder Isocyanurat-Bindungen dimerisiert oder trimerisiert.
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Veranschaulichend
für die
erfindungsgemäß verwendete
Monoisocyanatverbindung sind übliche bekannte
aliphatische Monoisocyanate, alicyclische Monoisocyanate, aromatische
Monoisocyanate und α,β-ethylenisch ungesättigte Isocyanate.
Spezifische Beispiele sind Hexylisocyanat, Phenylisocyanat, Toluolisocyanat,
Methacryloylisocyanat, Methacryloyloxyethylisocyanat und m-Isopropenyl-α,α'-dimethylbenzylisocyanat.
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Die
die erfindungsgemäße Polycarbodiimidverbindung
bildende Hauptketten-Komponente (b) kann ein oder mehrere Polyole,
Polyamine oder Aminoalkohole. umfassen, von denen jede Verbindung
vier oder mehr Hydroxyl-, Amino- und/oder Iminogruppen im Molekül aufweist
und ausgewählt
ist aus bekannten aliphatischen, alicyclischen oder aromatischen
Polyolen, Polyaminen oder Aminoalkoholen; Ester von aliphatischen,
alicyclischen oder aromatischen Polycarbonsäuren mit mehrere Hydroxylgruppen
aufweisenden Verbindungen, wobei diese Ester mehrere Hydroxylgruppen
enthalten; oder Epoxyharzhydrate. Spezifischerweise kann die Hauptketten-Komponente
(b) z. B. sein ein oder mehrere Polyole, Polyamine oder Aminoalkohole,
ausgewählt aus
Polyglycerinen, wie z. B. Diglycerin, Tetraglycerin, Hexaglycerin
oder Decaglycerin; Pentaerythrit, Dipentaerythrit, Sorbitan, Sorbit
und dergleichen, und ihre Ethylenoxid-Addukte und Propylenoxid-Addukte; Polyethylenimine;
Ethylenoxid-Addukte und Propylenoxid-Addukte von Aminen, wie z.
B. Ethylendiamin, Propylendiamin, Hexamethylendiamin, Diethylentriamin
und Polyethylenimin; Ethylenoxid-Addukte und
Propylenoxid-Addukte phenolischer Novolak-Harze; durch Umsetzung
zwischen Bisphenol A-Epichlorhydrin-Additionspolymeren
und Wasser erhältliche
Polyole, durch Umsetzen von Polyglycerinpolyglycidylethern und Wasser
erhältliche
Polyole, und durch Umsetzen von Sorbitanpolyglycidylethern und Wasser
erhältliche
Polyole; oder Alkohole, die partielle Veresterungsprodukte der obigen
mehrwertigen Alkohole sind, und vier oder mehr Hydroxylgruppen enthalten.
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Die
terminale Komponente (c), die, wenn erforderlich, weiter umgesetzt
werden kann, kann sein ein oder mehrere einwertige Alkohole oder
Monoamine, ausgewählt
aus aliphatischen, alicyclischen oder aromatischen einwertigen Alkoholen
oder Monoaminen; oder aliphatischen, alicyclischen oder aromatischen
mehrwertigen Alkoholmonohydroxypolyethern oder -monohydroxypolyestern;
und einwertigen Alkoholen, die ein oder mehrere anionische oder
kationische Gruppen enthalten. Spezifischerweise kann die terminale
Komponente (c) z. B. sein eine oder mehrere einwertige Alkohole
oder Monoamine, ausgewählt
aus aliphati schen, alicyclischen oder aromatischen einwertigen Alkoholen
mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen; einwertige Alkohole, die erhältlich sind
durch Monoetherifizierung von Polyalkylenglykolen mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen
mit aliphatischen, alicyclischen oder aromatischen einwertigen Alkoholen
mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen; einwertige Alkohole, die erhältlich sind
durch Monoveresterung von Polyalkylenglykolen mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen
mit aliphatischen, alicyclischen oder aromatischen Monocarbonsäuren mit
1 bis 18 Kohlenstoffatomen; aliphatische, alicyclische oder aromatische
Monoamine mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen; aliphatische, alicyclische oder
aromatische einwertige Alkohole, die eine oder mehrere anionische
Gruppen aufweisen, wie z. B. Sulfongruppen, Sulfatestergruppen und
Phosphatestergruppen, oder eine oder mehrere kationische Gruppen,
wie z. B. tertiäre
Aminogruppen, quaternäre
Ammoniumgruppen oder Pyridiniumgruppen. Spezifische Beispiele umfassen
die Natrium- und Triethylaminsalze von Sulfonsäuren, wie z. B. Hydroxymethansulfonsäure, Hydroxyethansulfonsäure, Hydroxypropansulfonsäure, Monoethoxymonohydroxyethylsulfonsuccinat,
Taurin, N-Methyltaurin, Sulfanilinsäure und Metanilsäure; und
2-Hydroxyethyltrimethylammoniumchlorid.
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Die
wie vorstehend beschrieben erhaltene erfindungsgemäße Polycarbodiimidverbindung
(A) besitzt ein mittleres Molekulargewicht von ca. 1.000 bis 30.000,
vorzugsweise von ca. 2.000 bis 20.000.
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Als
nächstes
wird das mit der erfindungsgemäßen Polycarbodiimidverbindung
(A) vernetzte polymere Bindemittel (B) beschrieben. Das mit der
Polycarbodiimidverbindung (A) vernetzte polymere Bindemittel (B)
ist ein Polymer, das eine oder mehrere Carboxylgruppen, Hydroxylgruppen,
Aminogruppen, Thiolgruppen oder dergleichen als reaktive Gruppen enthält. Der
Gehalt dieser reaktiven Gruppen kann ca. 0,1 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise
0,5 bis 5 Gew.-%, bezogen auf das polymere Bindemittel, betragen,
obwohl es abhängig
von der Art der reaktiven Gruppen variiert. Diese polymeren Bindemittel
sind übliche
bekannte polymere Bindemittel, die in verschiedenen Klebern, Anstrichstoffen,
Beschichtungsformulierungen, Druckfarben, pigmentierten Druckpasten
auf Harzbasis, harzartigen Verarbeitungsmitteln für Textilien
und dergleichen verwendet werden. Veranschaulichend für das polymere
Bindemittel (B) sind Additionspolymere, wie z. B. Polyacrylatester, Polyvinylverbindungen
und Polydiene; Additionskondensationspolymere, wie z. B. Polyurethane,
Polyurethanharnstoffe und Epoxyharze; Kondensationspolymere, wie
z. B. Alkydharze, Polyester und Polyamide; und Derivate natürlicher
Substanzen, wie z. B. Terpentin(rosin)-modifizierte Harze und Cellulose-Derivate.
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Wenn
das polymere Bindemittel ein Additionspolymer ist, kann das polymere
Bindemittel erhalten werden, indem man als Comonomer ein ein aktives
Wasserstoffatom enthaltendes Monomer verwendet, das ausgewählt ist
aus der Monomer-Gruppe bestehend aus ungesättigten Carbonsäuren, wie z.
B. Acrylsäure,
Methacrylsäure,
Maleinsäure,
Fumarsäure
und Itaconsäure,
ihren Hydroxyl(C2-C4)alkylestern,
Polyoxy(C2-C4)alkylenestern
und Glycerylestern, Allylalkohol, Allylamin und den Monoestern und
Monoaminen der vorstehend beschriebenen ungesättigten Dicarbonsäuren, und
Copolymerisieren des so ausgewählten
Monomers mit einem anderen Monomer. Geeignete Beispiele des mit
dem vorstehend ausgewählten
Monomer copolymerisierbaren Monomers umfassen Vinylverbindungen,
wie z. B. Vinylchlorid, Vinylacetat und Styrol; Alkylene, wie z.
B. Ethylen, Butadien und Isopren; Acrylatester, wie z. B. C1-18-Alkylacrylate, Cyclohexylacrylat und
Benzylmethacrylat; Methacrylatester, wie z. B. C1-18-Alkylmethacrylate,
Cyclohexylmethacrylat und Benzylmethacrylat. Sie können entweder
einzeln oder in Kombination verwendet werden.
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Wenn
das polymere Bindemittel ein Additionskondensationspolymer oder
ein Kondensationspolymer ist, können
die polymeren Bindemittel hergestellt werden, indem man, als mindestens
einen Anteil eines Monomers bei der Herstellung des Polymers, Trimellitsäureanhydrid,
Pyromellitsäureanhydrid,
einen Halbester eines solchen Säureanhydrids und
eines Diols, Dimethylolpropionsäure,
Dimethylolbuttersäure,
Dimethylolvaleriansäure,
Lysin, Arginin, Asparginsäure,
Glutaminsäure
oder dergleichen verwendet. Um die Dispergierbarkeit eines Pigments, die
Kompatibilität
eines Gegenstandes und dergleichen zu verbessern, kann in Kombination
mit dem vorstehend beschriebenen polymeren Bindemittel auch ein
nicht-reaktives polymeres Bindemittel in einem Ausmaß verwendet
werden, das die physikalischen Eigenschaften eines auszubildenden
Beschichtungsfilms nicht schädlich
beeinflusst.
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Die
erfindungsgemäße Harzzusammensetzung
setzt sich aus Verbindung (A) und dem polymeren Bindemittel (B)
zusammen. Die Verbindung (A) kann als Vernetzungsmittel in einem
Anteil von ca. 0,5 bis 50 Gew.-Teilen,
vorzugsweise von 1,0 bis 30 Gew.-Teilen, insbesondere von 3 bis
20 Gew.-Teilen, pro 100 Gew.-Teile
des polymeren Bindemittels (B) verwendet werden.
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Wenn
die erfindungsgemäße Harzzusammensetzung
verwendet werden soll, um eine Färbung,
wie z. B. eine pigmentierte Druckpaste auf Harzbasis oder ein Anstrichmittel,
zu bewirken, werden ein oder mehrere an sich bekannte Pigmente, Farbstoffe,
gefärbte
Polymerperlen, mikroverkapselte Pigmente und dergleichen in Kombination
verwendet. Veranschaulichende Pigmente umfassen Phthalocyaninpigmente,
Azopigmente, Azomethinazopigmente, Azomethinpigmente, Anthrachinonpigmente, Perinon/Perylen-Pigmente,
Indigo/Thioindigo-Pigmente, Dioxazinpigmente, Chinacridonpigmente, Isoindolinon/Isoindolin-Pigmente,
Carbon-Black-Pigmente, Titanoxidpigmente, Eisenoxidpigmente, kalzinierte
Spinnel-Pigmente und Füllstoffpigmente. Wenn
diese Pigmente in der erfindungsgemäßen Harzzusammensetzung verwendet
werden, ist es bevorzugt, sie als hochkonzentrierte Farbdispersionen zu
verwenden, indem man sie vorher mit einem oberflächenaktiven Mittel oder einem
wasserlöslichen oder
lösungsmittellöslichen
Polymerdispersionsmittel, das üblicherweise
als Dispersionshilfsmittel bekannt ist, fein dispergiert.
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Beispiele
des mit der erfindungsgemäßen Harzzusammensetzung
zu behandelnden Gegenstandes umfassen Gegenstände aus Metall, Gegenstände aus
synthetischem Harz, Kunststofffolien, Gegenstände aus Holz, Textilgewebe,
Faservliese und Papier. Spezifischer ausgedrückt sind sie kleine Gegenstände, wie
z. B. Gegenstände
aus Eisen und Aluminium, große
Gegenstände,
wie z. B. Automobilteile, Gegenstände aus Metall, wie z. B. Baubestandteile,
Gegenstände
aus synthetischen Harzen, wie z. B. aus Polyethylen, Polypropylen,
Vinylchlorid, ABS, Polyester und Nylon, Kunststofffolien, wie z.
B. Folien aus Polyethylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid und Polyester,
Gegenstände
aus Holz, wie z. B. Holzprodukte, Sperrholzprodukte und Gebäudeteile aus
Holz, und faserige Gegenstände,
wie z. B. Fäden,
Garne, Faserbündel,
Textilgewebe, Faservliese und Papier.
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Um
diese Gegenstände
mit der erfindungsgemäßen Harzzusammensetzung
zu behandeln, indem man sie einer Beschichtung, einem Textildruck, einer
Imprägnierung,
einem Bedrucken, einer Konfektionierung, einer Druckverbindung oder
einer Adhäsion
unterwirft, können
Methoden, die zu den bisher bekannten ähnlich sind, verwendet werden.
Die Vernetzung des polymeren Bindemittels als Nachbehandlung in
der vorstehend erwähnten
Verwendung kann bei einer hohen Temperatur, z. B. bei 100°C oder höher, durchgeführt werden,
obwohl sie auch bei Raumtemperatur oder niedrigerer Temperatur durchgeführt werden
kann. Gegenstände,
für die
Vernetzungsbehandlungstemperaturen von Raumtemperatur bis 100°C zweckmäßig sind, sind
faserförmige
Produkte, Kunststofffolien, Produkte aus Holz, große Komponenten,
große
Strukturen, Gebäudeteile
und dergleichen.
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Die
vorliegende Erfindung wird nun spezifischer durch die nachstehenden
Beispiele beschrieben, in denen alle Bezeichnungen "Teil" oder "Teile" und "%" sich auf einen Gewichtsteil oder Gewichtsteile
und Gew.% beziehen.
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Beispiel 1 (Synthese des
Vernetzungsmittels Nr. 1)
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In
einen Kondensationsreaktor – der
mit einem Rührer,
einem Thermometer, einem Wassermessgefäß, ausgestattet mit einem Schlangenkühler, einem
Stickstoffeinlassrohr und einem Tropftrichter ausgestattet war – wurden
631,4 Teile einer 30% Toluollösung
mit Polyhexamethylencarbodiimiddiisocyanat (PHMCDIDI, mittlere Zahl
an Carbodiimidgruppen im Molekül:
ca. 2,8), das durch Kondensation von 4 Molekülen Hexamethylendiisocyanat
unter Verwendung von 3-Methyl-1-phenyl-3-phosphoren-1-oxid als Carbodiimidisierungs-Katalysator
erhalten wurde, gegeben, und danach 1,3 Teile einer 5% Methylethylketon(MEK)-Lösung von
Dibutylzinndilaurat (DBTDL) zugegeben. Die resultierende Mischung
wurde auf 60°C
erhitzt, bei der 468,5 Teile einer 50% Toluollösung von Polyethylenglykolmonomethylether
(PEGMME, Molekulargewicht: ca. 1.000) tropfenweise während 60
Minuten zur Umsetzung zugegeben wurden. Die Reaktionsmischung wurde dann
allmählich
erhitzt und die Umsetzung 3 Stunden lang bei 100°C fortgesetzt. Dann wurden 37,6
Teile einer 50% Toluollösung
von Decaglycerylmonolaurat (mittlere Zahl der Hydroxylgruppen im
Molekül:
ca. 11) tropfenweise bei 100°C
für 60
Minuten zugegeben, und die Umsetzung eine weitere Stunde lang fortgesetzt.
Das Ende der Umsetzung wurde bestimmt, indem man die Reduktion der
Isocyanatgruppen unter Bildung von Urethangruppen durch Infrarot-Absorptionsspektroskopie
feststellte.
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Als
nächstes
wurde das Toluol bei 115°C während 2
Stunden abdestilliert, und bei dem Reaktionssystem der Druck weiter
verringert, um Toluol weiter abzudestillieren. Bei 50°C wurden
1.770 Teile Wasser zugegeben, wodurch eine wässerige Lösung (Feststoffgehalt: 20%)
der so gebildeten Polycarbodiimid(PCDI)verbindung (nachstehend als "Vernetzungsmittel
Nr. 1" bezeichnet)
erhalten wurde. Die vorstehenden Umsetzungen wurden so durchgeführt, dass
die PCDI-Verbindung mit einer Struktur erhalten wurde, die 11 Carbodiimido(CDI)-enthaltende Seitenketten
aufwies und insgesamt ca. 30 CDI-Gruppen im Molekül.
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Beispiel 2 (Synthese des
Vernetzungsmittels Nr. 2)
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Auf ähnliche
Weise wie in Beispiel 1 wurden 574,0 Teile einer 30% Toluollösung von
PHMCDIDI in einen Kondensationsreaktor gegeben, und danach 0,9 Teile
einer 5% MEK-Lösung
von DBTDL zugegeben. Dann wurden 233,6 Teile einer 50% Toluollösung von
Polypropylenglykolmonobutylether (Molekulargewicht: ca. 500) tropfenweise
zur Umsetzung zugegeben. Als nächstes
wurden 35,0 Teile einer 50% Toluollösung von Dipentaerythritmonolaurat (mittlere
Zahl der Hydroxylgruppen im Molekül: ca. 5) tropfenweise zur
weiteren Umsetzung zugegeben. Danach wurde Toluol zugegeben, wodurch
eine Toluollösung
der resultierenden PCDI-Verbindung (Feststoffgehalt: 20%) (nachstehend
als "Vernetzungsmittel
Nr. 2" bezeichnet)
erhalten wurde. Die vorstehenden Reaktionen wurden so durchgeführt, dass
eine PCDI-Verbindung mit einer Struktur erhalten wurde, die 5 Carbodiimido(CDI)-enthaltende
Seitenketten aufwies und insgesamt ca. 14 CDI-Gruppen im Molekül enthält.
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Beispiel 3 (Synthese des
Vernetzungsmittels Nr. 3)
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Auf ähnliche
Weise wie in Beispiel 1 wurden 574,0 Teile einer 30% Toluollösung von
PHMCDIDI in einen Kondensationsreaktor gegeben, und danach 0,9 Teile
einer 5% MEK-Lösung
von DBTDL zugegeben. Dann wurden 233,6 Teile einer 50% Toluollösung von
Polyoxypropylenpolyoxyethylen(50 : 50)-statistischem Copolymer-Monobutylether
(Molekulargewicht: ca. 500) tropfenweise zur Umsetzung zugegeben.
Als nächstes
wurden 50,4 Teile einer 50% Toluollösung von Polyoxyethylen(6)-sorbitmonolaurat
(POE6SML) (mittlere Zahl der Hydroxylgruppen im Molekül: ca. 5)
tropfenweise zur weiteren Umsetzung zugegeben. Danach wurde Toluol
zugegeben, wodurch eine Toluollösung
der resultierenden PCDI-Verbindung (Feststoffgehalt: 20%) (nachstehend
als "Vernetzungsmittel
Nr. 3" bezeichnet)
erhalten wurde. Die vorstehenden Reaktionen wurden so durchgeführt, dass
eine PCDI-Verbindung mit einer Struktur erhalten wurde, die 5 Carbodiimido(CDI)-enthaltende
Seitenketten aufwies und insgesamt ca. 14 CDI-Gruppen im Molekül enthält.
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Beispiel 4 (Synthese des
Vernetzungsmittels Nr. 4)
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Auf ähnliche
Weise wie in Beispiel 1 wurden 574,0 Teile einer 30%-Propylenglykolmonomethylacetat(nachstehend
als "PGMEA" bezeichnet)-Lösung von
PHMCDIDI in einen Kondensationsreaktor gegeben, und danach 0,9 Teile
einer 5% MEK-Lösung
von DBTDL zugegeben. Dann wurden 31,0 Teile einer 50% PGMEA-Lösung von
PEGMME (Molekulargewicht: ca. 550) tropfenweise zur Umsetzung zugegeben.
Als nächstes
wurden 50,4 Teile einer 50% PGMEA-Lösung von POE6SML tropfenweise
zur weiteren Umsetzung zugegeben. Nach dem Abkühlen wurde PGMEA auf einen
Feststoffgehalt von 20% zugegeben, wodurch eine PGMEA-LÖsung der
resultierenden PCDI-Verbindung (Feststoffgehalt: 20%) (nachstehend
als "Vernetzungsmittel
Nr. 4" bezeichnet)
erhalten wurde. Die vorstehenden Reaktionen wurden so durchgeführt, dass
eine PCDI-Verbindung mit einer Struktur erhalten wurde, die 5 Carbodiimido(CDI)-enthaltende
Seitenketten aufwies und insgesamt ca. 14 CDI-Gruppen im Molekül enthält.
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Beispiel 5 (Synthese des
Vernetzungsmittels Nr. 5)
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Auf ähnliche
Weise wie in Beispiel 1 wurden 376,4 Teile einer 30%-PGMEA-Lösung von
Polytoluolcarbodiimiddiisocyanat (PTCDIDI) in einen Kondensationsreaktor
gegeben, und danach 0,9 Teile einer 5% MEK-Lösung
von DBTDL zugegeben. Dann wurden 231,0 Teile einer 50% PGMEA-Lösung von PEGMME
(Molekulargewicht: ca. 550) tropfenweise zur Umsetzung zugegeben.
Als nächstes
wurden 50,4 Teile einer 50% PGMEA-Lösung von POE6SML tropfenweise
zur weiteren Umsetzung zugegeben. Nach dem Abkühlen wurde PGMEA auf einen
Feststoffgehalt von 20% zugegeben, wodurch eine PGMEA-Lösung der
resultierenden PCDI-Verbindung (Feststoffgehalt: 20%) (nachstehend
als "Vernetzungsmittel
Nr. 5" bezeichnet)
erhalten wurde. Die vorstehenden Reaktionen wurden so durchgeführt, dass
eine PCDI-Verbindung mit einer Struktur erhalten wurde, die 5 Carbodiimido(CDI)-enthaltende
Seitenketten aufwies und insgesamt ca. 14 CDI-Gruppen im Molekül enthält.
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Beispiel 6 (Synthese des
Vernetzungsmittels Nr. 6)
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Auf ähnliche
Weise wie in Beispiel 1 wurden 376,4 Teile einer 30%-Testbenzin-Lösung (mineral terpin
solution) von PTCDIDI in einen Kondensationsreaktor gegeben, und
danach 0,7 Teile einer 5% MEK- Lösung von
DBTDL zugegeben. Dann wurden 61,1 Teile einer 50% Testbenzin-Lösung von
Oleylalkohol tropfenweise zur Umsetzung zugegeben. Als nächstes wurden
50,4 Teile einer 50% Testbenzin-Lösung von POE6SML tropfenweise
zur weiteren Umsetzung zugegeben. Nach dem Abkühlen wurde Testbenzin bis auf
einen Feststoffgehalt von 20% zugegeben, wodurch eine Testbenzin-Lösung der
resultierenden PCDI-Verbindung
(Feststoffgehalt: 20%) (nachstehend als "Vernetzungsmittel Nr. 6" bezeichnet) erhalten
wurde. Die vorstehenden Reaktionen wurden so durchgeführt, dass
eine PCDI-Verbindung mit einer Struktur erhalten wurde, die 5 Carbodiimido(CDI)-enthaltende
Seitenketten aufwies und insgesamt ca. 14 CDI-Gruppen im Molekül enthält.
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Beispiel 7 (Synthese des
Vernetzungsmittels Nr. 7)
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Auf ähnliche
Weise wie in Beispiel 1 wurden 376,4 Teile einer 30%-Toluollösung von
PTCDIDI in einen Kondensationsreaktor gegeben, und danach 0,6 Teile
einer 5% MEK-Lösung
von DBTDL zugegeben. Dann wurden 34,2 Teile einer 50% Toluollösung von
n-Butanol tropfenweise zur Umsetzung zugegeben. Als nächstes wurden
50,4 Teile einer 50% Toluollösung
von POE6SML tropfenweise zur weiteren Umsetzung zugegeben. Nach
dem Abkühlen
wurde Toluol auf einen Feststoffgehalt von 20% zugegeben, wodurch
eine Toluollösung
der resultierenden PCDI-Verbindung (Feststoffgehalt: 20%) (nachstehend als "Vernetzungsmittel
Nr. 7" bezeichnet)
erhalten wurde. Die vorstehenden Reaktionen wurden so durchgeführt, dass
eine PCDI-Verbindung mit einer Struktur erhalten wurde, die 5 Carbodiimido(CDI)-enthaltende
Seitenketten aufwies und insgesamt ca. 14 CDI-Gruppen im Molekül enthält.
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Beispiel 8 (Synthese des
Vernetzungsmittels Nr. 8)
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Auf ähnliche
Weise wie in Beispiel 1 wurden 376,4 Teile einer 30%-PGMEA-Lösung von
PTCDIDI in einen Kondensationsreaktor gegeben, und danach 0,9 Teile
einer 5% MEK-Lösung
von DBTDL zugegeben. Dann wurden 32,9 Teile einer 50% PGMEA-Lösung von
Sulfanyltriethylamid und 22,2 Teile einer 50% PGMEA-Lösung von
n-Butanol tropfenweise zur Umsetzung zugegeben. Als nächstes wurden
50,4 Teile einer 50% PGMEA-Lösung
von POE6SML tropfenweise zur weiteren Umsetzung zugegeben. Nach dem
Abkühlen
wurde PGMEA auf einen Feststoffgehalt von 20% zugegeben, wodurch
eine wässerige Lösung der
resultierenden PCDI-Verbindung (Feststoffgehalt: 20%) (nachstehend
als "Vernetzungsmittel
Nr. 8" bezeichnet)
erhalten wurde. Die vorstehenden Reaktionen wurden so durchgeführt, dass
eine PCDI-Verbindung
mit einer Struktur erhalten wurde, die 5 Carbodiimido(CDI)-enthaltende
Seitenketten aufwies und insgesamt ca. 14 CDI-Gruppen im Molekül enthält.
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Anwendungsbeispiel 1 (Textildruck
von Textilgewebe)
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Es
wurden 20 Teile eines Ethylacrylat/Styrol/Acrylsäure(60 : 36 : 4)-Copolymer-Latex
(Feststoffgehalt: 40%), 5 Teile des Vernetzungsmittels Nr. 1 (Feststoffgehalt:
20%), 10 Teile Wasser und 5 Teile eines wässerigen Polyoxyethylenalkylphenylethers (Feststoffgehalt:
20%) zu einer Lösung
vermischt. Unter Rühren
der resultierenden Lösung
in einem Mischer (Homomixer) wurden 55 Teile Testbenzin allmählich zugegeben
unter Ausbildung einer Öl/Wasser-Emulsion.
5 Teile einer wässerigen
Dispersion von Kupferphthalocyanin-Blau-Pigment wurden zugegeben, und die resultierende
Mischung sorgfältig gemischt,
wodurch eine blaue pigmentierte Druckpaste auf Harzbasis erhalten
wurde.
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Ein
Baumwollgewirke wurde mit der blauen pigmentierten Druckpaste auf
Harzbasis mittels einer Siebdruckvorrichtung bedruckt und dann bei
Raumtemperatur getrocknet, wodurch ein bedrucktes Gewebe erhalten
wurde, das hervorragende Beständigkeit,
wie z. B. Trocken/Nass-Beständigkeit
gegenüber
Reibung, Waschbeständigkeit
und Trockenreinigungsbeständigkeit
besaß,
weich war und eine lebhafte blaue Farbe besaß. Zusätzlich wurden auch Textildruckpasten
hergestellt unter Verwendung der Vernetzungsmittel Nr. 4, 5 bzw.
6 anstelle des Vernetzungsmittels Nr. 1, und das Bedrucken auf ähnliche Weise
wie vorstehend beschrieben durchgeführt. Es wurden bedruckte Gewebe
mit hervorragender Beständigkeit,
Weichheit und lebhafter Farbe erhalten.
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Anwendungsbeispiel 2 (Wasserfest/Wasserabweisungs-Ausrüstung von
Textilgewebe)
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Zu
90 Teilen einer Ethylacetat-Lösung
eines Butyacrylat/Acrylsäure(95/5)-Copolymers (Acryl-Kautschuk)
(Feststoffgehalt: 20%) und 5 Teilen des Vernetzungsmittels Nr. 2
(Feststoffgehalt: 20%) wurden 10 Teile einer grünen Lösung (Pigmentgehalt: 10%, Harzgehalt:
10%) zugegeben, die erhalten wurde durch Dispergieren von Kupferphthalocyaningrün-Pigment
in einer Ethylacetat-Lösung
eines Butylacrylat/Acrylsäure-Copolymers. Die resultierende Mischung
wurde sorgfältig
gemischt, und eine grüne Beschichtungsformulierung
erhalten.
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Ein
(Tufted)-Polyestergewebe wurde mit der grünen Beschichtungsformulierung
mittels einer Beschichtungsvorrichtung unter Erhalt eines Harzbeschichtungsgewichts(Nassgewicht)
von 30 g/m2 beschichtet. Das so beschichtete
Gewebe wurde bei 50°C
5 Minuten lang provisorisch getrocknet und dann bei 130°C 3 Minuten
lang erhitzt. Das Gewebe wurde dann einem Klotzen durch eine Toluol-Lösung eines
fluorierten Siliconharzes unterworfen, wodurch seine Wasserfest/Wasserabweisungs-Ausrüstung durchgeführt wurde.
Es wurde ein beschichtetes Gewebe erhalten, das eine hervorragende
Feuchtigkeits-Impermeabilität,
Wasserdruckbeständigkeit, Trocken/Nass-Festigkeit
gegenüber
Reibung und Waschbeständigkeit
aufwies und eine vorzügliche grüne Farbe
besaß.
Zusätzlich
wurden auch Beschichtungsformulierungen unter Verwendung der Vernetzungsmittel
Nr. 4, 5, 6 bzw. 7 anstelle des Vernetzungsmittels Nr. 2 hergestellt,
und die Beschichtung und die Wasserfest/Wasserabweisungs-Ausrüstung wurde
auf ähnliche
Weise wie vorstehend beschrieben durchgeführt. Es wurden beschichtete
Gewebe mit verschiedenen hervorragenden Beständigkeiten erhalten.
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Anwendungsbeispiel 3 (Behandlung
für eine
feuchtigkeitsdurchlässige
Beschichtung von Textilgewebe)
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Polytetramethylenglykol
(mittleres Molekulargewicht: 1.000), Ethylenglykol und Dimethylolpropionsäure (Glykol-Komponenten)
und Dimethylmethandiisocyanat (Diisocyanat-Komponente) wurden in einem
Mol-Verhältnis von
0,4 : 0,3 : 0,3 : 1,0 in MEK umgesetzt, wodurch eine milchig-weiße Polyurethan-Dispersion
(Feststoffgehalt: 30%) erhalten wurde.
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Außerdem wurde
ein Polyoxypropylen/Polyoxyethylen-Blockcopolymer (70/30) (Glykol-Komponente)
und Diphenylmethandiisocyanat (Diisocyanat-Komponente) bei einem
Mol-Verhältnis
von 1 : 1 in MEK umgesetzt, wodurch eine Polyurethan-Lösung (Feststoffgehalt:
50%) erhalten wurde.
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100
Teile der vorstehend erhaltenen Polyurethan-Dispersion, 5 Teile
der ebenfalls vorstehend erhaltenen Polyurethan-Lösung und
2 Teile des Vernetzungsmittels Nr. 3 wurden sorgfältig gemischt.
Unter Rühren
in einem Mischer (Homomischer) wurden 120 Teile eines MEK/Toluol/Wasser-Lösungsmittelgemisches
(Gewichtsverhältnis:
1 : 1 : 4) zugegeben. Die resultierende Mischung wurde zu einer
innigen Mischung verrührt,
wodurch eine Wasser/Öl-Polyurethan-Emulsion
(Feststoffgehalt: 14%) erhalten wurde.
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Ein
Polyester-Textilgewebe wurde auf einer Oberfläche mit der vorstehend erhaltenen
Wasser/Öl-Polyurethan-Emulsion
unter Erhalt eines Beschichtungsgewichtes von ca. 200 g/m2 beschichtet. Das so beschichtete Gewebe
wurde dann bei 80°C
2 Minuten lang unter Ausbildung einer porösen Schicht getrocknet. Das
so ausgerüstete
Textilprodukt wies eine hervorragende Wasserdampfdurchlässigkeit auf,
und zeigte, trotz der porösen
Schicht, eine hervorragende Trocken/Nass-Festigkeit gegenüber Reibung.
Zusätzlich
wurden auch Wasser/Öl-Polyurethan-Emulsionen
unter Verwendung der Vernetzungsmittel Nr. 4, 5, 6, 7 bzw. 8 anstelle
des Vernetzungsmittels Nr. 3 hergestellt, und das Beschichten und
Trocknen wurde auf ähnliche
Weise wie vorstehend beschrieben durchgeführt. Es wurden ausgerüstete Textilprodukte
erhalten, die eine hervorragende Wasserdampfdurchlässigkeit
und Trocken/Nass-Beständigkeit
gegenüber
Reibung besaßen.
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Anwendungsbeispiel 4 (Kleber
auf Wasserbasis)
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Durch
Zugeben von 5 Teilen des Vernetzungsmittels Nr. 1 (Feststoffgehalt:
20%) zu 100 Teilen einer wässerigen
Dispersion (Feststoffgehalt: 40%) eines mit Triethylamin neutralisierten
Produkts eines anionischen Urethanharnstoff-Harzes, das das Reaktionsprodukt
von Polytetramethylenglykol (mittleres Molekulargewicht: ca. 1.000),
Dimethylolpropionsäure,
Isophorondiisocyanat und Diethylentriamin (Gewichtsverhältnis: 247
: 24 : 124 : 5) war, wurde ein Kleber auf Wasserbasis hergestellt.
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Ein
Polypropylen(OPP)-Film mit einer Dicke von 20 um, der einer Korona-Entladungsbehandlung unterworfen
worden war und einen Benetzungsindex von 40 dyn/cm aufwies, wurde
mit dem vorstehenden Kleber auf Wasserbasis unter Erhalt einer Festbeschichtungsdicke
von 2,5 μm
beschichtet. Sofort nach dem Trocknen wurde ein Polypropylen(CPP)-Film
mit einem Benetzungsindex von 38 dyn/cm und einer Dicke von 60 um
bei ca. 60°C über Laminierwalzen
trockenlaminiert. Nach Alterung des resultierenden laminierten Films
bei 40°C
während 48
Stunden wurde eine Probe mit einer Breite von 15 mm hergestellt.
Unter Verwendung eines Schopper-Zugtestgeräts wurde seine Klebekraft bei
einer Zuggeschwindigkeit von 100 mm/min und 25 bis 26°C gemessen.
Die Probe zeigte eine Klebefestigkeit von 173 g/15 mm.
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Für Vergleichszwecke
wurde auf ähnliche Weise
wie vorstehend beschrieben ein laminierter Film hergestellt, mit
der Ausnahme, dass anstelle des zur Herstellung des Vernetzungsmittels
Nr. 1 verwendeten Decaglycerylmonolaurats ein lineares Vernetzungsmittel,
hergestellt unter Verwendung von Diethylenglykol in einer äquivalenten
Menge, verwendet wurde. Seine Klebefestigkeit wurde auf gleiche
Weise gemessen. Es wurde eine Klebefestigkeit von 110 g/15 mm gefunden.
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Aus
den vorstehend beschriebenen Ergebnissen folgt, dass der Kleber
unter Verwendung des erfindungsgemäßen Vernetzungsmittels bessere Klebeeigenschaften
gegenüber
dem Kleber unter Verwendung des linearen Vernetzungsmittels aufweist.
Zusätzlich
wurden auf ähnliche
Weise wie vorstehend beschrieben auch Kleber auf Wasserbasis hergestellt,
mit der Ausnahme, dass die Vernetzungsmittel Nr. 4, 5 bzw. 6 anstelle
des vorstehend beschriebenen Vernetzungsmittels Nr. 1 verwendet wurden,
und das Beschichten und Laminieren wurde auf gleiche Weise wie vorstehend
beschrieben durchgeführt.
Es wurden laminierte Filme mit hervorragenden Klebeeigenschaften
erhalten.
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Anwendungsbeispiel 5 (Kleber
auf Wasserbasis)
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Durch
Zugeben von 5 Teilen des Vernetzungsmittels Nr. 1 (Feststoffgehalt:
20%) zu 100 Teilen einer wässerigen
Dispersion (Feststoffgehalt: 40%) eines mit Triethylamin neutralisierten
Produkts eines anionischen Urethanharzes, das das Reaktionsprodukt
von Polycaprolactondiol (mittleres Molekulargewicht: ca. 2.000),
1,6-Hexandiol, Dimethylolpropionsäure und Toluyoldiisocyanat
(Gewichtsverhältnis:
225 : 13 : 12 : 87) war, wurde ein Kleber auf Wasserbasis hergestellt.
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Auf ähnliche
Weise wie im Anwendungsbeispiel 4 wurde ein OPP-Film mit dem Kleber
auf Wasserbasis beschichtet und getrocknet und danach mit einem
CPP-Film laminiert. Es wurde die Klebefestigkeit des laminierten
Films gemessen. Die Klebefestigkeit betrug 151 g/15 mm. Die Klebefestigkeit
eines unter Verwendung des im Anwendungsbeispiel 4 verwendeten linearen
nicht verzweigten Vernetzungsmittels anstelle des Vernetzungsmittels
Nr. 1 für
Vergleichszwecke erhaltenen laminierten Films betrug 90 g/15 mm.
Der Kleber unter Verwendung des erfindungsgemäßen Vernetzungsmittels zeigte
deshalb auch bessere Klebeeigenschaften gegenüber dem unter Verwendung des
linearen Vernetzungsmittels hergestellten Klebers. Zusätzlich wurden
auch Kleber auf Wasserbasis unter Verwendung der Vernetzungsmittel
Nr. 4, 5 bzw. 8 anstelle des vorstehend beschriebenen Vernetzungsmittels
Nr. 1 hergestellt, und eine Beschichtung und Laminierung auf ähnliche Weise
wie vorstehend beschrieben durchgeführt. Es wurden laminierte Filme
mit hervorragenden Klebeeigenschaften erhalten.
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Anwendungsbeispiel 6 ((Tief)druckfarbe
auf Wasserbasis)
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Eine
Mischung – die
aus 40 Teilen weißem Titanoxid-Pigment,
10 Teilen eines Styrol/Monobutylmaleat(Molverhältnis: 40 : 60)-Copolymers
(mittleres Molekülargewicht:
ca. 3.500), 10 Teilen Isopropylalkohol, 38,5 Teilen Wasser, 1 Teil
Pigment-Dispersionsmittel und 0,5 Teilen eines Silicon-Antischaummittels
bestand – wurde
geknetet und zweimal in einer Sandmühle dispergiert, wodurch eine
weiße
Pigmentfarbbasis hergestellt wurde.
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Zu
50 Teilen der weißen
Pigmentfarbenbasis wurden 40 Teile der wässerigen anionischen Urethanharnstoff-Harzdispersion (Feststoffgehalt:
30%), die im Anwendungsbeispiel 4 verwendet wurde, 0,5 Teile fein
gepulvertes Kieselsäureanhydrid,
5 Teile Polyethylenwachs, 0,1 Teile eines Silicon-Antischaummittels
und 8,9 Teile Wasser zugegeben. Die resultierende Mischung wurde
in einer Sandmühle
zu einer innigen Mischung gemischt, und danach 1 Teil des Vernetzungsmittels
Nr. 1 zugegeben. Die resultierende Mischung wurde gemischt und ihr
pH-Wert mit wässerigem
Ammoniak auf 8 eingestellt, wodurch eine weiße Druckfarbe erhalten wurde.
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Ein
20 μm dicker
Nylonfilm wurde einer Korona-Entladungsbehandlung unterworfen und
dann mit der wie vorstehend erhaltenen weißen Druckfarbe mittels eines
Nr. 4-Stabbeschichters beschichtet. Der so beschichtete Film wurde
getrocknet und dann bei 40°C
während
48 Stunden altern gelassen. Unter Verwendung eines Cellophan-Klebebandes
wurde ein Klebefestigkeitstest der Drucktintenschicht durchgeführt. Im
Ergebnis wurde gefunden, dass die Drucktintenschicht gute Klebeeigenschaften
aufweist.
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Zur
Ausbildung eines laminierten Films zur Herstellung eines Beutels
wurde ein Trockenlaminier-Kleber, zu dem 10 Teile eines Carboxyl-enthaltenden
Polyester-Klebers (Ethylacetat-Lösung,
Feststoffgehalt: 63%) und 3,8 Teile des Vernetzungsmittels Nr. 7
zugegeben wurden, bereitgestellt. Der obige Nylonfilm, auf einer
Seite mit weißer
Farbe bedruckt, wurde mit dem Trockenlaminier-Kleber beschichtet
unter Erhalt einer Festbeschichtungsdicke von 3 μm. Ein Polypropylenfilm einer
Dicke von 60 μm,
der einer Korona-Entladungsbehandlung
unterworfen worden war, wurde sofort auflaminiert. Der laminierte
Film wurde bei 40°C
48 Stunden lang gealtert, und dann in die Form eines Beutels gebracht. Der
Beutel des laminierten Films wurde mit Leitungswasser gefüllt und
dann einem Kochversuch bei ca. 90°C
während
30 Minuten unterworfen. Als Ergebnis wurde gefunden, dass das äußere Aussehen
der Oberfläche
des Beutels gut verblieb ohne wesentliche Ausbildung einer Nadelstichigkeit.
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Aus
Vergleichsgründen
wurde auf ähnliche Weise
wie vorstehend beschrieben auch eine weiße Druckfarbe hergestellt unter
Verwendung des linearen Vernetzungsmittels, das für Vergleichszwecke
im Anwendungsbeispiel 4 verwendet wurde, anstelle des Vernetzungsmittels
Nr. 1. Ein Nylonfilm wurde mit der weißen Druckfarbe bedruckt und
dann mit einem Polypropylenfilm laminiert. In einem Klebefestigkeitstest
der bedruckten Tintenschicht, in dem ein Cellophan-Klebeband verwendet
wurde, wurden im Hinblick auf die Klebeeigenschaften gute Ergebnisse
gezeigt. Das Ergebnis eines Kochversuchs eines aus dem laminierten
Film hergestellten und mit Leitungswasser gefüllten Beutels zeigte jedoch
eine deutliche Ausbildung von Nadelstichigkeit und auf der Oberfläche wurden
beträchtliche
Falten festgestellt.
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Die
vorstehenden Ausführungen
zeigen, dass ein Kleber unter Verwendung des erfindungsgemäßen Vernetzungsmittels
bessere Klebeeigenschaften im Vergleich zu einem Kleber unter Verwendung
des linearen Vernetzungsmittels aufweist. Zusätzlich wurden auch weiße Druckfarben
unter Verwendung der Vernetzungsmittels Nr. 4 bzw. 5 anstelle des
vorstehend beschriebenen Vernetzungsmittels Nr. 1 hergestellt. Auf ähnliche
Weise wurden Nylonfilme bedruckt und dann nachfolgend mit Polypropylenfilmen
laminiert. Es wurden laminierte Filme mit hervorragenden Klebeeigenschaften
und Kochfestigkeit erhalten.
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Anwendungsbeispiel 7 ((Tief)druckfarbe
auf Wasserbasis)
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Durch
Mischen von 35 Teilen weißem
Titanoxid-Pigment, 50 Teilen einer wässerigen Lösung (Feststoffgehalt: 50%)
eines Carboxyl-enthaltenden Polyurethanharzes, erhalten aus einem
Carbonatpolyol und einem aliphatischen Isocyanat, 5 Teilen einer wässerigen
Wachsdispersion (Feststoffgehalt: 30%), 1 Teil eines Antischaummittels,
9 Teilen Wasser und 5 Teilen des Vernetzungsmittels Nr. 1, wurde
eine weiße
(Tief)druckfarbe auf Wasserbasis hergestellt. Daneben wurde auch
eine blaue (Tief)druckfarbe auf Wasserbasis hergestellt durch Mischen
von 15 Teilen Phthalocyaninblau-Pigment, 60 Teilen einer wässerigen
Lösung
eines Carboxyl-enthaltenden Polyurethanharzes, 5 Teilen einer wässerigen
Wachsdispersion, 1 Teil Antischaummittel, 9 Teilen Wasser und 5 Teilen
des Vernetzungsmittels Nr. 1.
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Unter
Verwendung der wie vorstehend erhaltenen blauen und weißen (Tief)druckfarben
auf Wasserbasis wurden Kunststofffilme, wie z. B. Polyethylen-,
Polypropylen-, Polyester- und Nylonfilme, im Tiefdruckverfahren
bedruckt. Unter den erhaltenen bedruckten Filmen waren die bedruckten
Filme zur Verwendung bei der Laminierung beständig gegenüber einer Koch- und Biegebehandlung,
und die, die einem Oberflächenbedrucken
unterworfen wurden, wiesen eine hervorragende Hitzebeständigkeit
und chemische Beständigkeit
auf.
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Bedruckte
Filme wurden auch unter Verwendung von (Tief)druckfarben auf Wasserbasis
erhalten, die eine wässerige
Lösung
eines bekannten Carboxyl-enthaltenden Acrylharzes bzw. eine wässerige Lösung eines
bekannten Carboxyl-enthaltenden Polyesterharzes anstelle der wässerigen
Lösung
des vorstehend verwendeten Carboxyl-enthaltenden Polyurethanharzes
verwendeten. Unter den so erhaltenen bedruckten Filmen zeigten die
bedruckten Filme für
eine Laminierungsanwendung auch Widerstandsfähigkeit gegenüber einer
Koch- und Biegebehandlung, und die einem Oberflächenbedrucken unterworfenen
wiesen auch eine hervorragende Hitzebeständigkeit und chemische Beständigkeit
auf.
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Unter
Verwendung der Vernetzungsmittel Nr. 4 bzw. 5 anstelle des vorstehend
beschriebenen Vernetzungsmittels Nr. 1 wurden ebenfalls (Tief)druckfarben
hergestellt. Die Kunststofffilme wurden auf gleiche Weise im Tiefdruckverfahren
bedruckt, wodurch bedruckte Filme für eine Laminierung erhalten wurden,
die gegenüber
einer Koch- und Biegebehandlung beständig waren, und es wurden oberflächenbedruckte
Filme mit einer hervorragenden Hitzebeständigkeit und chemischen Beständigkeit
erhalten.
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Anwendungsbeispiel 8 (Holzmaserungs-(Tief)druckfarbe)
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12
Teile eines Vinylchlorid/Vinylacetat/Acrylsäure(Molverhältnis: 98 : 6,7 : 4,3)-Copolymers
(mittleres Molekulargewicht: ca. 30.000) wurden in 71 Teilen eines
Butylacetat/Methylisobutylketonxylols-(Gewichtsverhältnis: 43
: 20 : 20)-Lösungsmittelgemisches
gelöst,
und dann 2 Teile Carbon-Black-Pigment zugegeben. Die resultierende
Mischung wurde in eine Kugelmühle
gegeben und dann 16 Stunden lang dispergiert. Ferner wurden 3 Teile
Siliciumdioxid zugegeben und vermischt, gefolgt von der Zugabe von
12 Teilen des Vernetzungsmittels Nr. 2. Die so erhaltene Mischung
wurde gemischt, wodurch eine schwarze (Tief)druckfarbe erhalten
wurde. Daneben wurde ein Holzmaserungsmuster durch ein Druckverfahren
auf die Oberfläche
eines halbfesten Vinylchloridfilms aufgedruckt, der in einer hellbraunen Farbe
gefärbt
war, um eine Holzmaserung zu imitieren. Unter Erwärmen wurde
ein transluszenter halbfester Polyvinylchloridfilm auf die Oberfläche auflaminiert
und gleichzeitig Kerben in Form eines Wachstumsring-Musters durch
Prägen
ausgebildet. Diese Kerben wiesen eine mittlere Tiefe im Bereich
von ca. 60 bis 70 μm
auf.
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Während die
vorstehend erhaltene schwarze (Tief)druckfarbe abfließen gelassen
wurde, wurde die gesamte Oberfläche
mittels eines Rakelbeschichters so beschichtet, dass die vorstehend
ausgebildeten Kerben mit der schwarzen Farbe gefüllt wurden, und ein nebelartiger
dünner
Farbenfilm mit einer Dicke von ca. 1 μm oder weniger auf dem gesamten
Film ausgebildet wurde.
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Die
Oberfläche
wurde außerdem
mit einer Tiefdruck-Festplatte mit einer Deckbeschichtungsformulierung
beschichtet, die aus einem Acrylharz, das Carboxylgruppen und Hydroxylgruppen
enthielt, und dem vorstehend verwendeten Vernetzungsmittel Nr. 2
bestand, wodurch eine Deckbeschichtung mit einer Dicke von 60 bis
70 μm ausgebildet
wurde. Auf diese Weise wurde eine Polyvinylchloridfolie erhalten,
die mit der Holzmaserung bedruckt war und das Wachstumsring-Muster
aufwies. Die Trocknung der gefärbten
Farbe und der Deckschichtformulierung wurde bei Raumtemperatur durchgeführt und
danach in einer Kammer mit einer konstanten Temperatur von 30 bis
40°C während 3
Tagen gealtert.
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Die
so erhaltene Folie zeigte keine Schrumpfung und die Kerben blieben
unverändert.
Es war eine attraktive Folie mit Holzmaserung mit klarem Muster.
Außerdem
zeigten das Wachstumsring-Muster eine hervorragende Lösungsmittelbeständigkeit
in einem Lösungsmittelbeständigkeitstest,
in dem ein Verdünner
verwendet wurde. Zusätzlich
wurden auch (Tief)druckfarben und Deckbeschichtungsformulierungen
unter Verwendung der Vernetzungsmittel Nr. 3, 4, 5, 6 bzw. 7 anstelle
des vorstehend beschriebenen Vernetzungsmittels Nr. 2 hergestellt.
Sie wurden auf gleiche Weise beschichtet, wobei Folien mit Holzmaserung
mit einem klaren Muster und einer hervorragenden Lösungsmittelbeständigkeit
erhalten wurden:
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Anwendungsbeispiel 9 (Anstreichen
von Produkten aus Holz)
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Eine
weiße
Außenanstrich-Emulsionsfarbe wurde
gemäß der folgenden
Formulierung hergestellt. 33 Teile eines Methylmethacrylat/Ethylacrylat/Acrylsäure(Molverhältnis: 64
: 32 : 4)-Copolymer-Latex (Feststoffgehalt: 40%), 22 Teile weißes Titanoxid-Pigment,
3 Teile Mika, 7 Teile Talk, 10 Teile einer 3%-wässerigen Hydroxylethylcellulose-Lösung, 1
Teil eines Pigment-Dispersionsmittels, 1 Teil Propylenglykolmonoethylether,
2 Teile Ethylenglykol, 0,5 Teile eines Silicon-Antischaummittels,
0,5 Teile eines Konservierungsmittels, 5 Teile des Vernetzungsmittels
Nr. 1 (Feststoffgehalt: 20%) und 15 Teile Wasser. Mit dieser Anstrichfarbe
wurden Außenseiten
verschiedener Gebäudestrukturen
in einer weißen
Farbe angestrichen. Die Anstrichfilme wurden bei Umgebungstemperatur
vernetzen gelassen, wodurch Anstriche erhalten wurden mit hervorragenden physikalischen
Eigenschaften, z. B. Wetterbeständigkeit,
Beständigkeit
und Wasserfestigkeit. Zusätzlich
wurden auch unter Verwendung der Vernetzungsmittel Nr. 4, 5 bzw.
8 anstelle des vorstehend beschriebenen Vernetzungsmittels Nr. 1
Emulsionsanstriche hergestellt. Auch mit diesen Emulsionsanstrichen
war es möglich,
auf ähnliche
Weise wie vorstehend beschrieben Anstriche mit hervorragenden physikalischen
Eigenschaften zu erhalten.
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Anwendungsbeispiel 10
(Anstreichen von Produkten aus Metall)
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Gemäß der folgenden
Formulierung wurde eine graue Acryl-Anstrichfarbe für Produkte
aus Metall hergestellt: 17,9 Teile weißes Titanoxid-Pigment, 0,2
Teile Carbon-Black, 0,6 Teile rotes Eisenoxid-Pigment, 46,8 Teile
Ethylacetat-Lösung
(Feststoffgehalt: 60%) eines Methylmethacrylat/Ethylmethacrylat/Octylmethacrylat/Hydroxyethylmethacrylat/Methacrylsäure-(Mol-Verhältnis: 45
: 20 : 20 : 10 : 5)-Copolymers, 14 Teile des Vernetzungsmittels
Nr. 2 (Feststoffgehalt: 20%), 0,1 Teile eines Ausschwimm-Verhütungsmittels
und 20,4 Teile Xylol. Unter Verwendung dieses Anstrichs wurden verschiedene
metallische Produkte von Maschinen und Büroeinrichtungen in grauer Farbe
angestrichen. Als bei Umgebungstemperatur trocknender oder durch
Behandeln bei niedriger Temperatur vernetzbarer Anstrich ergab der
vorstehend hergestellte Anstrich einen Anstrich mit hervorragenden
physikalischen Eigenschaften, wie z. B. Wetterbeständigkeit,
Beständigkeit
und Wasserfestigkeit. Zusätzlich
wurden auch Anstriche für
Produkte aus Metall unter Verwendung der Vernetzungsmittel 4, 5,
6 bzw. 7 anstelle des vorstehend beschriebenen Vernetzungsmittels
Nr. 2 hergestellt. Auch mit diesen Anstrichen war es möglich, auf ähnliche
Weise wie vorstehend beschrieben Anstriche mit hervorragenden physikalischen
Eigenschaften zu erhalten.
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Anwendungsbeispiel 11
(Beschichtungsformulierung für
Polyvinylchlorid-Bodenbelege)
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Eine
Beschichtungsformulierung auf Wasserbasis für Bodenbeläge wurde hergestellt durch Mischen
von 95 Teilen einer wässerigen
Lösung (Feststoffgehalt:
30%) eines Carboxy-enthaltenden Polyurethanharzes, erhalten aus
einem Polycarbonatpolyol und einem aliphatischen Isocyanat, 5 Teilen Siliciumdioxid,
0,5 Teilen eines Verlaufmittels, 0,1 Teilen eines Antischaummittels
und 3 Teilen des Vernetzungsmittels Nr. 1. Unter Verwendung eines
Nr. 10-Stabbeschichters wurde ein ausgebreiteter Bodenbelag mit
der Beschichtungsformulierung bis zu einer Dicke von ca. 5 um beschichtet
und danach bei 100°C
1 Minute lang getrocknet. Zur Feststellung von Wirkungen des Vernetzungsmittels
wurden Proben angefertigt. Es wurden ein Antiblockier-Test (30 Minuten
nach dem Trocknen; 2 kg/cm2 Belastung, 60°C, 48 Stunden),
ein Alkohol-Widerstands-Test (nach
einer verstrichenen Zeit von 24 Stunden nach dem Trocknen; Raumtemperatur,
24 Stunden Fleckabstoßungstest)
und ein MEK-Widerstandsfähigkeitstest
(nach einer verstrichenen Zeit von 24 Stunden nach dem Trocknen,
1 kg/cm2 Belastung, 20-Stoß-Abrieb-Test)
durchgeführt.
Als Ergebnis wurde gefunden, dass die Proben in allen Tests gegenüber denen,
die ohne Verwendung eines Vernetzungsmittels erhalten wurden, überlegen
waren. Insbesondere im Antiblockiertest waren die ohne Verwendung
eines Vernetzungsmittels erhaltenen Proben beträchtlich schlechter und zeigten
einen beträchtlichen
Unterschied. Zusätzlich
wurden auch Beschichtungsformulierungen für Bodenbeläge unter Verwendung der Vernetzungsmittel
4, 5 bzw. 8 anstelle des vorstehend beschriebenen Vernetzungsmittels
Nr. 1 hergestellt. Mit diesen Beschichtungsformulierungen war es
ebenfalls möglich,
auf ähnliche Weise
wie vorstehend beschrieben Beschichtungen mit hervorragenden physikalischen
Eigenschaften zu erhalten.
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Anwendungsbeispiel 12
(Beschichtungsformulierung für
Stoßdämpfer-Formteile
aus Polypropylen)
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Eine
Stoßdämpfer-Beschichtungsformulierung
auf Wasserbasis wurde hergestellt durch Mischen von 50 Teilen einer
wässerigen
Lösung
(Feststoffgehalt: 40%) eines Carboxyl-enthaltenden Polyurethanharzes,
erhalten aus einem Carbonatpolyol und einem aliphatischen Isocyanat,
10 Teilen Talk, 20 Teilen Calciumcarbonat, 5 Teilen N-Methyl-2-pyrrolidon,
1 Teil einer 5%-wässerigen
Lösung
von Hydroxyethylcellulose, 0,5 Teilen eines Verlaufmittels, 30 Teilen
einer Titanoxid-Pigment-Basisfarbe auf Wasserbasis (Pigmentgehalt:
65%), 1 Teil einer Chinacridonrot-Pigment-Basisfarbe auf Wasserbasis
(Pigmentgehalt: 25%), 100 Teilen Wasser und 2,2 Teilen des Vernetzungsmittels
Nr. 1. Ein Polypropylen-Formteil für einen Stoßdämpfer, das an seiner Oberfläche einer
Korona-Entladungsbehandlung unterworfen worden war, wurde mittels
einer Spritzpistole mit der Beschichtungsformulierung bis zu einer Trockenbeschichtungsdicke
von ca. 30 bis 40 μm
beschichtet. Das so beschichtete Formteil wurde 15 Minuten lang
mittels Heißluft
von 50°C
getrocknet, wodurch ein Beschichtungsfilm mit hervorragender Adhäsion und
Dauerhaftigkeit erhalten wurde. Zusätzlich wurden auch unter Verwendung
der Vernetzungsmittel Nr. 4, 5 bzw. 8 anstelle des vorstehend beschriebenen
Vernetzungsmittels Nr. 1 Beschichtungsformulierungen auf Wasserbasis
hergestellt. Mit diesen Beschichtungsformulierungen war es ebenfalls
möglich,
auf ähnliche
Weise wie vorstehend beschrieben Beschichtungen mit hervorragenden
physikalischen Eigenschaften zu erhalten.