EP2379651A1 - Wässriger beschichtungsstoff, verfahren zu seiner herstellung und seine verwendung - Google Patents

Wässriger beschichtungsstoff, verfahren zu seiner herstellung und seine verwendung

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Publication number
EP2379651A1
EP2379651A1 EP09795926A EP09795926A EP2379651A1 EP 2379651 A1 EP2379651 A1 EP 2379651A1 EP 09795926 A EP09795926 A EP 09795926A EP 09795926 A EP09795926 A EP 09795926A EP 2379651 A1 EP2379651 A1 EP 2379651A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
coating material
radical
weight
polyurethane
material according
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP09795926A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Bernhard Steinmetz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BASF Coatings GmbH
Original Assignee
BASF Coatings GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by BASF Coatings GmbH filed Critical BASF Coatings GmbH
Publication of EP2379651A1 publication Critical patent/EP2379651A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D175/00—Coating compositions based on polyureas or polyurethanes; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D175/04—Polyurethanes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • C09D5/02—Emulsion paints including aerosols
    • C09D5/024—Emulsion paints including aerosols characterised by the additives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/20—Diluents or solvents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/04—Oxygen-containing compounds
    • C08K5/05—Alcohols; Metal alcoholates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/04—Oxygen-containing compounds
    • C08K5/06—Ethers; Acetals; Ketals; Ortho-esters

Definitions

  • Aqueous coating material process for its preparation and its
  • the present invention relates to a novel aqueous coating material comprising a stabilized, saturated or unsaturated polyurethane and at least one alkoxylated monoalcohol.
  • the present invention relates to a novel process for the preparation of the aqueous coating material. Furthermore, the present invention relates to the use of the new coating material, and the use of alkoxylated monoalcohols in polyurethane-containing coating materials for increasing the needlestick limit and / or reducing the number of pinholes.
  • Aqueous sweeteners containing at least one saturated or unsaturated and stabilized polyurethane are known. They can be cured physically, thermally or thermally and with actinic radiation. Preferably, they contain pigments and / or effect pigments and are used for the production of color and / or effect coatings, in particular basecoats in the context of multicoat paint systems or solid-color topcoats.
  • EP 1 054 930 B1 discloses a multicomponent coating wherein the basecoat comprises a crosslinkable, film-forming resin and an alcohol having at least 7 consecutive C atoms in the alkyl moiety, but without alkoxy-based moieties contains.
  • a metallic embodiment of the paint shows, among other things, a good needle stick resistance.
  • JP 2002-126618 in particular impact resistance, stone chip resistance of multi-layer polyester-based paint system are to be improved.
  • JP 2007-039616 describes a metallic paint having excellent flip-flop properties containing a binder, a curing agent and a photoluminescent pigment.
  • preferred dispersants i.a. Called polyoxyethylene stearyl ether or -oleylether.
  • EP 1 412 436 B1 discloses a clearcoat slurry which, in addition to dimensionally stable particles and a wetting agent, also has alkoxylated fatty alcohols with 16-18 C atoms in the alkyl radical and, on a statistical average, at least 20 oxaalkanediyl groups. Cookers and cracking should be avoided with such compositions.
  • No. 7,358,294 B2 describes crosslinkable polyurethanes which carry hydrophilic groups. Polyethylene oxide groups with preferably more than 15 ethylene oxide units are mentioned. The compositions show improved drying properties.
  • WO 1998/003243 describes mixed ethoxylated and propoxylated glycerol or polyglycerol addition products with a short-chain alcohol part.
  • WO 1996/023568 describes ethoxylated triglycerides having an ethylene oxide content of 40-80% by weight. The products described in the last two documents are used as defoamers.
  • the pinhole limit is the dry layer thickness of the basecoat layer from which pinholes occur.
  • the new aqueous coating material should be particularly suitable as a water-based paint for the production of color and / or effect basecoats of multicoat paint systems by the wet-on-wet method.
  • the new aqueous coating material is said to provide coatings, preferably color and / or effect coatings, preferably basecoats and solid-color topcoats, in particular basecoats in multicoat paint systems, which are largely free of pinholes.
  • an aqueous coating material comprising (a) an ionically or non-ionically stabilized, saturated or unsaturated polyurethane, (b) at least one wetting and / or dispersing agent and (c) at least one alkoxylated monoalcohol of the following formula
  • the alkoxylated monoalcohol is present in an amount of 0.1 to 5 wt .-%, based on the weight of the coating material, wherein the radical R is an alkyl radical having 8 to 20 carbon atoms, the index n a whole Is from 1 to 5 and the radical [AO] represents an alkylene oxide radical which solves the above object.
  • the radical R is an alkyl radical having 8 to 20 carbon atoms
  • the radical [AO] represents an alkylene oxide radical which solves the above object.
  • the aqueous coating material of the invention is thus suitable as a water-based paint for the production of color and / or effect basecoats of multicoat paint systems by the wet-on-wet process.
  • the new aqueous coating material is thus used in coatings, preferably color and / or effect coatings, particularly preferably in base and solid-color topcoats, and particularly preferably in basecoats of multicoat paint systems.
  • the preferred substrates are automobile bodies or parts thereof.
  • a new process for the preparation of the aqueous coating material according to the invention has been found.
  • the coating material according to the invention additionally contains pigments and / or fillers and in particular color and / or effect pigments, it provides coatings according to the invention which have a particularly high hiding power (according to DIN EN ISO 28199-3) and an outstanding overall appearance (appearance) ,
  • the coating material according to the invention is therefore outstandingly suitable for the coating of automobile bodies.
  • the coating material of the invention is an aqueous coating material.
  • aqueous means that 30 to 70 wt .-% water, based on the total coating material, are included.
  • the first essential constituent of the coating material according to the invention is a saturated or unsaturated polyurethane.
  • Suitable polyurethanes are for example
  • German Patent Application DE 199 11 498 A1 column 1, lines 29 to 49, and column 4, line 23, to column 11, line 5,
  • German Patent Application DE 199 48 004 A1 page 4, line 19, to page 13, line 48,
  • the polyurethane preferably contains either
  • the polyurethane is linear or contains branches.
  • the polyurethane may also be present as a graft polymer.
  • the polyurethane is preferably grafted with acrylate groups.
  • the corresponding acrylate groups are introduced into the polymer after preparation of a polyurethane primary dispersion.
  • Such graft polymers are known to the person skilled in the art and are described, for example, in DE 199 48 004 A1.
  • the coating material according to the invention is physically, thermally self-crosslinking or thermally self-crosslinking and curable with actinic radiation
  • its content of polyurethanes is preferably 50 to 100% by weight, preferably 50 to 90% by weight and in particular 50 to 80% by weight. , in each case based on the film-forming solid body of the coating material of the invention.
  • the coating material according to the invention is thermally externally crosslinking or thermally externally crosslinking and curable with actinic radiation
  • its content of polyurethanes is preferably from 10 to 80, preferably from 15 to 75 and in particular from 20 to 70,% by weight, based in each case on the film-forming solid of the coating material of the invention.
  • Another essential ingredient of the invention are aikoxyiêt monoalcohols of the formula
  • the aikoxyiATOR monoalcohol is contained in an amount of 0.1 to 5 wt .-%, based on the total weight of the coating material in this.
  • the radical R is an alkyl radical.
  • the alkyl radical R may be linear or branched.
  • the index n describes an integer from 1 to 5 and the radical [AO] represents an alkylene oxide radical.
  • the alkyl chain R may be branched or unbranched and contains at least 8 C atoms, preferably at least 10 C atoms and more preferably at least 12 C atoms. If the radical R has a branch, the branch preferably contains structures, as described, for example, in AJ. CTLenick Jr .: "A Review of Guerbet Chemistry".
  • radical R has a branch, the radical R also contains at least 8 C atoms.
  • n is an integer and varies from 1 to 5.
  • a single alkylene oxide unit [AO] preferably has 1 to 4 C atoms and particularly preferably 1 to 3 C atoms.
  • alkylene oxide radical is to be understood as meaning those units which have an alkylene chain bonded to an oxygen atom.
  • group CH 2 -CHb-O As an example, let us mention the group CH 2 -CHb-O.
  • R- [AO] n -H the oxygen atom is thus always bound directly to the terminal H atom.
  • alkoxylated monoalcohols are common and known, commercially available products.
  • alkoxylated monoalcohols are sold under the brands Lutensol®, Degressai®, Piurioi®, Dehydol®, Disponil® or Dehypon®.
  • the amount of alkoxylated monoalcohols can vary and thus be optimally adapted to the requirements of the individual case. It should be emphasized that a content of alkoxylated monoalcohols of 0.1 to 5, preferably 0.1 to 4 and especially 0.2 to 3 wt .-%, each based on the invention broom ichtungsstoff sufficient to the advantageous technical effects to achieve the invention. If the content is more than 5 wt .-% based on the coating material according to the invention, it may have disadvantages such. B. a deterioration in liability underburned structures are accepted.
  • the coating material of the invention may also contain at least one additive. Preferably, it contains at least two additives.
  • the additive is preferably selected from the group of additives commonly used in the field of coating material. Especially The additive is preferably selected from the group consisting of residues which are free of residue or essentially residue-free thermally decomposable, binders which are physically, thermally and / or with actinic radiation curable binders, crosslinking agents, organic solvents, thermally curable reactive diluents, actinic radiation curable reactive diluents, color and / or effect pigments, transparent pigments, fillers, molecularly soluble dyes, nanoparticles, light stabilizers, antioxidants, deaerators, emulsifiers, slip additives, polymerization inhibitors, initiators of radical polymerization, thermolabile radical initiators; Adhesion promoters, flow control agents, film-forming auxiliaries, such as thickeners and pseudoplastic Sag control agents (SCA), flame retardants
  • Suitable additives of the type mentioned above are, for example
  • German Patent Application DE 199 48 004 A1 page 14, line 4, to page 17, line 5,
  • the solids content of the coating material according to the invention can vary and can therefore be optimally adapted to the requirements of the individual case.
  • the solids content depends on the viscosity required for application, in particular spray application, so that it can be adjusted by the person skilled in the art on the basis of his general knowledge, if appropriate with the aid of less orienting tests.
  • the solids content of the coating material is from 5 to 70, more preferably from 10 to 65 and particularly preferably from 15 to 60% by weight.
  • solids content is to be understood as meaning the proportion by mass which, under defined conditions, remains as residue on evaporation.
  • the solid was determined according to DIN EN ISO 3251. The measurement duration was 60 min at 125 ° C.
  • the coating material according to the invention is preferably produced by means of the process according to the invention. In this case, polyurethane resin, a wetting or dispersing agent and alcohol component are dispersed in an aqueous medium, in particular in water, after which the resulting mixture is homogenized.
  • the process according to the invention has no special features, but can be carried out with the aid of the customary and known mixing processes and mixing units, such as stirred tanks, dissolvers, stirred mills, kneaders, static mixers or extruders.
  • the brooming agents according to the invention are particularly preferably used as solid-color topcoats for the production of single-coat solid-color topcoats or as aqueous basecoats for the production of multicoat color and / or effect paint systems. With very particular preference they are used as aqueous basecoats for the production of colored and / or effect basecoats of multicoat paint systems, preferably multicoat paint systems for automobile bodies. They are excellently suited for the original painting (OEM) and the refinish.
  • OEM original painting
  • multicoat paint systems of the invention are prepared by wet-on-wet processes in which
  • the coating material according to the invention is curable physically, thermally or thermally and with actinic radiation.
  • the curing taking place thermally or thermally and with actinic radiation can be assisted by the physical hardening.
  • the term "physical curing” means the formation of a film by the release of solvent from polymer solutions or dispersions, usually no crosslinking agents are necessary for this purpose.
  • the physical curing by atmospheric oxygen or by irradiation with actinic radiation can be supported.
  • thermal curing means the heat-initiated curing of a layer of a coating material to which usually a separately present crosslinking agent is applied
  • the crosslinking agent contains reactive functional groups which are among the reactive functional groups present in the polyurethanes This is usually referred to by the experts as “foreign crosslinking.” If the complementary reactive functional groups or autoreactive functional groups, ie groups which "react with themselves", are already present in the polyurethanes, these are themselves crosslinking reactive functional groups and autoreactive functional groups are known from German patent application DE 199 30 665 A1, page 7, line 28, to page 9, lines 24.
  • actinic radiation includes electromagnetic radiation such as near infrared (NIR), visible light, UV radiation, X-radiation or ⁇ radiation, in particular UV radiation, and corpuscular radiation such as electron radiation, beta radiation, alpha radiation, proton radiation or neutron radiation, in particular Electron radiation, to understand.
  • Curing by UV radiation is usually initiated by free-radical or cationic photoinitiators. If thermal curing and curing with actinic light are used together in a coating material according to the invention, this is also referred to as "dual cure”.
  • the coating material of the invention may be a one-component (1K) system.
  • a one component (1K) system may be a thermosetting coating material in which the binder and crosslinking agent are side by side, i. in one component. The prerequisite for this is that the two constituents crosslink together only at higher temperatures and / or when exposed to actinic radiation.
  • the coating material according to the invention can furthermore be a two-component (2K) or multi-component (3K, 4K) system.
  • this is to be understood as meaning a coating material in which, in particular, the binder and the crosslinking agent are present separately from one another in at least two components which are combined only shortly before application. This form is chosen when the binder and crosslinking agent react with each other already at room temperature. Coating materials of this type are used above all for coating thermally sensitive substrates, in particular in automotive refinish.
  • Another object of the present invention is the use of the coating materials of the invention as water-based paints for the production of color and / or effect multi-layer coatings, especially those by the wet-on-wet process.
  • substrates especially metallic substrates are suitable.
  • Preferred examples of substrates are automobile bodies or parts thereof.
  • the invention also relates to the use of the alkoxylated monoalcohols used in the coating material according to the invention in polyurethane-containing brushing materials to increase the needlestick limit and / or to reduce the number of pinholes with respect to identical polyurethane-containing coating materials, to which, however, such alkoxylated monoalcohols are not added.
  • the use of the alkoxylated is also according to the invention Monoalcohols, as used in the brooming agents according to the invention, in pigmented polyurethane-containing coating materials for increasing the hiding power compared to the same polyurethane-containing coating materials which are prepared without the correspondingly alkoxylated monoalcohol.
  • a gray water-based paint was used, which was prepared according to the following procedure.
  • the mixture 1c was treated with 6 parts by weight of deionized water, 20.4 parts by weight of an acrylated polyurethane prepared according to page 19, line 44, to page 20, line 7 of German Patent Application DE 199 48 004 A1, 1.6 parts by weight of a surfactant solution containing 52 % By weight of Surfynol® 104 from Air Products, 48 parts by weight of butoxyethanol, 0.4 parts by weight of a 10% strength by weight solution of dimethylethanolamine in water, 1.6 parts by weight of n-butanol and 3.9 parts by weight of 3% by weight. % solution of a polyacrylate thickener (Viscalex® from Ciba). This resulted in the mixture 1d.
  • a polyacrylate thickener Viscalex® from Ciba
  • the carbon black paste was prepared from 25 parts by weight of a polyacrylate dispersion prepared according to international patent application WO 91/15528 (page 23, line 29 to page 24, line 24), 10 parts by weight carbon black, 0.1 part by weight methyl isobutyl ketone, 1, 36 parts by weight dimethylethanolamine, 2 parts by weight commercially available polyethers (Pluriol® P900 from BASF Aktiengesellschaft) and 61, 45 parts by weight of deionized water produced by mixing.
  • the blue print was composed of 19.4 parts by weight of a polyurethane dispersion prepared according to column 16, lines 10 to 35, German patent application DE 40 09 858 A1, 13.5 parts by weight of Paliogen® Blue L 6482 from BASF AG, 4.3 parts by weight of butoxyethanol , 18 parts by weight of methyl ethyl ketone, 0.62 parts by weight of dimethylethanolamine, 1.2 parts by weight of Pluriol® P900 from BASF Aktiengesellschaft and 61 parts by weight of water were prepared by mixing.
  • Pastenmischunq :
  • the paste mixture was prepared from 0.5 parts by weight of carbon black paste, 0.1 parts by weight of blue paste and 0.5 parts by weight of a paste prepared according to paragraph 9 of German patent application DE 100 04494 A1.
  • the mixture 1e was obtained by mixing the whole
  • the aluminum effect pigment paste was prepared from 3.2 parts by weight of a first 65% by weight aluminum effect pigment inclination (Alu-Stapa-Hydrolux® 2153 from Eckart) and 3.2 parts by weight of a second 65% by weight aluminum effect pigment inclination (Alloy Starter Hydrolux 8154 from Eckart), 7.5 parts by weight of butylglycol and 5.0 parts by weight of the aqueous polyester resin dispersion prepared according to Example D, column 16, lines 37 to 59, German patent application DE 40 09 858 A1.
  • the waterborne paint 1 was prepared by mixing the total mixture 1e obtained, the total of the obtained aluminum nitrate pigment paste and two parts by weight of water. It was then treated with dimethylethanolamine to a pH of 8 and with deionized water to a viscosity of 58 mPas at a shear stress of 1,000 / second, measured with a rotary viscometer (Rheomat RM 180 from Mettler-Toledo) at 23 ° C, set.
  • the water-based lacquer 1 was mixed with 1.5 parts by weight of commercially available Lutensol® XP30.
  • the aqueous basecoat 1 was mixed with 1.5 parts by weight of commercially available Lutensol® XP40.
  • the aqueous basecoat 1 was mixed with 1.5 parts by weight of commercially available Dehydol® LS2.
  • the aqueous basecoat 1 was mixed with 1.5 parts by weight of commercially available Dehydol® LT2.
  • the aqueous basecoat 1 was mixed with 1.5 parts by weight of commercially available Dehydol® LS3DEO N.
  • the water-based paint 1 was admixed with 1.5 parts by weight of commercially available Dehypon® OCP502.
  • water-based paint E10 not according to the invention, water-based paint 1 was mixed with 1.5 parts by weight of commercially available Agitan® 281 (defoamer).
  • the percentages by weight in Table 1 relate to the proportion of the alkoxylated monoalcohol in the respective aqueous basecoat.
  • the multicoat paint systems were prepared according to the following general procedure: A 30 x 50 cm sheet steel coated with a surfacer coating was provided with an adhesive strip on one longitudinal edge in order to be able to determine the layer thickness differences after coating.
  • the aqueous basecoat was applied wedge-shaped electrostatically.
  • the resulting aqueous basecoat film was flashed off for one minute at room temperature and then dried for 10 minutes in a convection oven at 70 0 C.
  • a standard two-component clearcoat was applied.
  • the resulting clearcoat layer was flashed off at room temperature for 20 minutes.
  • Table 2 Needle-stitch limit and number of pinholes of waterborne basecoat 1 and waterborne basecoats E2 to E11
  • alkoxylated monoalcohols according to the invention significantly increases the needlestick limit in comparison to water-based lacquer 1, higher alkoxylated defoamer (E10) and non-alkoxylated monoalcohol (E11, 1-octanol), and at the same time significantly reduces the number of pinpricks.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen wässrigen Beschichtungsstoff, enthaltend mindestens ein stabilisiertes, gesättigtes oder ungesättigtes Polyurethan und mindestens einen alkoxylierten Monoalkohol, ein Verfahren zur Herstellung des Beschichtungsstoffes und seine Verwendung.

Description

Wässriger Beschichtungsstoff, Verfahren zu seiner Herstellung und seine
Verwendung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen neuen wässrigen Beschichtungsstoff, enthaltend ein stabilisiertes, gesättigtes oder ungesättigtes Polyurethan und mindestens einen alkoxylierten Monoalkohol.
Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung ein neues Verfahren zur Herstellung des wässrigen Beschichtungsstoffs. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung des neuen Beschichtungsstoffs, sowie die Verwendung alkoxylierter Monoalkohole in polyurethanhaltigen Beschichtungsstoffen zur Erhöhung der Nadelstichgrenze und/oder Verminderung der Nadelstichanzahl.
Wässrige Besen ichtungsstoffe, enthaltend mindestens ein gesättigtes, oder ungesättigtes und stabilisiertes Polyurethan, sind bekannt. Sie können physikalisch, thermisch oder thermisch und mit aktinischer Strahlung gehärtet werden. Vorzugsweise enthalten sie färb- und/oder effektgebende Pigmente und werden zur Herstellung von färb- und/oder effektgebenden Lackierungen, insbesondere Basislackierungen im Rahmen von Mehrschichtlackierungen oder Unidecklackierungen, verwendet.
Bei der Lackierung von Automobilkarosserien können verschiedenste Applikationsfehler auftreten. Ein häufiges Fehlerbild ist das Auftreten von Nadelstichen, die als kleinste Löcher in Klar- und Basislack sichtbar werden. In der Vergangenheit gab es viele Versuche, diesem Problem entgegenzutreten.
Stand der Technik
In der DE 10 2005 060 302 A1 wurde versucht, die Nadelstichgrenze zu erhöhen und/oder die Nadelstichanzahl zu vermindern, indem der Beschichtungsstoff neben einem Polyurethan, noch ein Netz- oder Dispergiermittel und ein organisches Lösemittel enthält.
In der EP 1 054 930 B1 wird eine Mehrkomponenten-Beschichtung offenbart, wobei der Basislack ein vernetzbares, filmbildendes Harz und einen Alkohol mit wenigstens 7 aufeinander folgenden C-Atomen im Alkylteil, jedoch ohne Alkoxy-basierte Reste enthält. Eine Metallic-Ausführungsform des Lacks zeigt unter anderem auch eine gute Nadelstichresistenz.
In der WO 2007-048587 A1 wurde versucht, mit einer Zusammensetzung enthaltend ein Polyurethan, ein Pigment und einen Phosphorsäureester die Wolkenbildung zu vermindern.
In der JP 2002-126618 sollen insbesondere Stoßfestigkeit, Steinschlagfestigkeit von Mehrschicht-Lacksystem auf Polyester-Basis verbessert werden. Unter anderem werden bevorzugt polyoxyalkylenierte Ether als Dispergiermittel eingesetzt.
Die JP 2007-039616 beschreibt einen metallischen Lack mit hervorragenden Flip- Flop-Eigenschaften enthaltend ein Bindemittel, ein Härtungsmittel und ein Photolumineszenz-Pigment. Als bevorzugte Dispergiermittel werden u.a. Polyoxyethylen-stearylether oder -oleylether genannt.
Die EP 1 412 436 B1 offenbart eine Klarlack-Slurry, die neben dimensionsstabilen Partikeln und einem Netzmittel auch alkoxylierte Fettalkohole mit 16-18 C-Atomen im Alkylrest und im statistischen Mittel mindestens 20 Oxaalkandiyl-Gruppen aufweist. Mit derartigen Zusammensetzungen sollen Kocher und Rissbildung vermieden werden.
Die US 7,358,294 B2 beschreibt vernetzbare Polyurethane, die hydrophile Gruppen tragen. Es werden Polyethyienoxidgruppen mit bevorzugt mehr als 15 Ethylenoxideinheiten genannt. Die Zusammensetzungen zeigen verbesserte Trocknungseigenschaften.
Weiterhin werden in der WO 1998/003243 gemischt ethoxylierte und propoxylierte Glycerin- oder Polyglycerin-Anlagerungsprodukte mit einem kurzkettigen Alkoholteil beschrieben. Die WO 1996/023568 beschreibt ethoxylierte Triglyceride mit einem Ethylenoxidgehalt von 40-80 Gew-%. Die in den beiden letztgenannten Schriften beschriebenen Produkte werden als Entschäumer verwendet.
Alle oben genannten Ansätze konnten die Nadelstichproblematik bisher noch nicht befriedigend lösen. Aufgabe und Lösung der Erfindung
Ein im Lackierprozess vorhandenes Phänomen ist das Auftreten von Nadelstichen. Diese sehr kleinen Löcher in der Lackierung führen zur Reparaturbedürftigkeit der Karosse bzw. der Fehlstelle und verursachen somit einen Mehraufwand, der vermieden werden sollte.
Trotz bisheriger Lösungsansätze für dieses Problem konnte die Nadelstichproblematik noch nicht befriedigend gelöst werden.
Deshalb liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen neuen wässrigen Beschichtungsstoff zur Verfügung zu stellen, der keine oder nur sehr wenige Nadelstiche und/oder eine erhöhte Nadelstichgrenze aufweist.
Die Nadelstichgrenze ist die Trockenschichtdicke der Basislackschicht, ab der Nadelstiche auftreten.
Der neue wässrige Beschichtungsstoff soll sich insbesondere als Wasserbasislack zur Herstellung von färb- und/oder effektgebenden Basislackierungen von Mehrschichtlackierungen nach dem Nass-in-nass-Verfahren eignen.
Der neue wässrige Beschichtungsstoff soll Beschichtungen, vorzugsweise farb- und/oder effektgebenden Beschichtungen, bevorzugt Basislackierungen und Unidecklackierungen, insbesondere Basislackierungen in Mehrschichtlackierungen liefern, die weitestgehend frei von Nadelstichen sind.
Überraschenderweise wurde gefunden, dass ein wässriger Beschichtungsstoff, enthaltend (a) ein ionisch oder nicht ionisch stabilisiertes, gesättigtes oder ungesättigtes Polyurethan, (b) mindestens ein Netz- und/oder Dispergiermittel und (c) mindestens einen alkoxylierten Monoalkohol der folgenden Formel
R-[AO]n-H,
dadurch gekennzeichnet, dass der alkoxylierte Monoalkohol in einer Menge von 0,1 bis 5 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Beschichtungsstoffs, vorliegt, wobei der Rest R ein Alkylrest mit 8 bis 20 C-Atomen ist, der Index n eine ganze Zahl von 1 bis 5 ist und der Rest [AO] einen Alkylenoxid-Rest darstellt, die oben genannte Aufgabe löst. Insbesondere ist es überraschend, dass der erfindungsgemäße Besen ichtungsstoff einfach herzustellen ist und die erhaltenen Lackierungen im Vergleich mit nicht erfindungsgemäßen Lackierungen keine oder erst bei hohen Schichtdicken Nadelstiche aufweisen.
Der erfindungsgemäße wässrige Beschichtungsstoff eignet somit sich als Wasserbasislack zur Herstellung von färb- und/oder effektgebenden Basislackierungen von Mehrschichtlackierungen nach dem Nass-in-nass-Verfahren.
Der neue wässrige Beschichtungsstoff wird somit in Beschichtungen, vorzugsweise färb- und/oder effektgebenden Beschichtungen, besonders bevorzugt in Basis- und Unidecklackierungen und insbesondere bevorzugt in Basislackierungen von Mehrschichtlackierungen verwendet.
Die bevorzugten Substrate sind hierbei Automobilkarosserien oder Teile davon.
Außerdem wurde ein neues Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen wässrigen Beschichtungsstoffs gefunden. Dabei werden (a) mindestens ein gesättigtes oder ungesättigtes, ionisch oder nicht ionisch stabilisiertes Polyurethan, (b) mindestens ein Netz- oder Dispergierungsmittel und (c) mindestens 0,1 bis 5 Gew.-% eines alkoxylierten Monoalkohols, bezogen auf das Gesamtgewicht des Beschichtungsstoffs, miteinander gemischt, wobei der alkoxylierte Monoalkohol die Formel R-[AO]n-H besitzt, wobei der Rest R ein Alkylrest mit 8 bis 20 C-Atomen ist, der Index n eine ganze Zahl von i bis 5 ist und der Rest [AO] einen Alkylenoxid-Rest darstellt.
Nicht zuletzt wurde die neue Verwendung des erfindungsgemäßen Beschichtungsstoffs und des nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Beschichtungsstoffs für die Herstellung von färb- und/oder effektgebenden Mehrschichtlackierungen gefunden.
Falls der erfindungsgemäße Beschichtungsstoff zusätzlich Pigmente und/oder Füllstoffe und insbesondere färb- und/oder effektgebende Pigmente enthält, so liefert er erfindungsgemäße Beschichtungen, die ein besonders hohes Deckvermögen (nach DIN EN ISO 28199-3) und einen hervorragenden optischen Gesamteindruck (Appearance) aufweisen. Der erfindungsgemäße Beschichtungsstoff ist daher hervorragend für die Lackierung von Automobilkarosserien geeignet. Der erfindungsgemäße Beschichtungsstoff ist ein wässriger Beschichtungsstoff. Darin bedeutet „wässrig", dass 30 bis 70 Gew.-% Wasser, bezogen auf den gesamten Beschichtungsstoff, enthalten sind.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Der erste wesentliche Bestandteil des erfindungsgemäßen Beschichtungsstoffs ist ein gesättigtes oder ungesättigtes Polyurethan. Geeignete Polyurethane sind beispielsweise aus
der deutschen Patentanmeldung DE 199 11 498 A1 , Spalte 1 , Zeilen 29 bis 49, und Spalte 4, Zeile 23, bis Spalte 11 , Zeile 5,
der deutschen Patentanmeldung DE 199 48 004 A1 , Seite 4, Zeile 19, bis Seite 13, Zeile 48,
der europäischen Patentanmeldung EP 0 228 003 A1 , Seite 3, Zeile 24, bis Seite 5, Zeile 40,
der europäischen Patentanmeldung EP 0 634 431 A1 , Seite 3, Zeile 38, bis Seite 8, Zeile 9, oder
der internationalen Patentanmeldung WO 92/15405, Seite 2, Zeile 35, bis Seite 10, Zeiie 32,
bekannt.
Zur Stabilisierung enthält das Polyurethan vorzugsweise entweder
funktionelle Gruppen, die durch Neutralisationsmittel und/oder Quatemisierungsmittel in Kationen überführt werden können, und/oder kationische Gruppen oder
funktionelle Gruppen, die durch Neutralisationsmittel in Anionen überführt werden können, und/oder anionische Gruppen und/oder
nicht ionische hydrophile Gruppen. Das Polyurethan ist linear oder enthält Verzweigungen. Das Polyurethan kann auch als Pfropfpolymer vorliegen. In diesem Fall ist das Polyurethan bevorzugt mit Acrylatgruppen gepfropft. Die entsprechenden Acrylatgruppen werden nach Herstellung einer Polyurethan-Primärdispersion in das Polymer eingeführt.
Solche Pfropfpolymere sind dem Fachmann bekannt und werden beispielsweise in der DE 199 48 004 A1 beschrieben.
Ist der erfindungsgemäße Beschichtungsstoff physikalisch, thermisch selbst vernetzend oder thermisch selbst vernetzend und mit aktinischer Strahlung härtbar, liegt sein Gehalt an Polyurethanen vorzugsweise bei 50 bis 100 Gew.-% bevorzugt 50 bis 90 Gew.-% und insbesondere 50 bis 80 Gew.-%, jeweils bezogen auf den filmbildenden Festkörper des erfindungsgemäßen Beschichtungsstoffs.
Unter filmbildendem Festkörper ist der nichtflüchtige Massenanteil des Besen ichtungsstoffes ohne Pigmente und/oder Füllstoffe zu verstehen.
Ist der erfindungsgemäße Beschichtungsstoff thermisch fremdvernetzend oder thermisch fremdvernetzend und mit aktinischer Strahlung härtbar, liegt sein Gehalt an Polyurethanen vorzugsweise bei 10 bis 80, bevorzugt 15 bis 75 und insbesondere 20 bis 70 Gew.-%, jeweils bezogen auf den filmbildenden Festkörper des erfindungsgemäßen Beschichtungsstoffs.
Als weiterer erfindungswesentlicher Bestandteil werden aikoxyiierte Monoalkohols der Formel
R-[AO]n-H
eingesetzt.
Der aikoxyiierte Monoalkohol ist in einer Menge von 0,1 bis 5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Beschichtungsstoffs, in diesem enthalten. Der Rest R ist ein Alkylrest. Der Alkylrest R kann linear sein oder Verzweigungen aufweisen. Der Index n beschreibt eine ganze Zahl von 1 bis 5 und der Rest [AO] stellt einen Alkylenoxid- Rest dar.
Die Alkylkette R kann verzweigt oder unverzweigt sein und enthält mindestens 8 C- Atome, bevorzugt mindestens 10 C-Atome und besonders bevorzugt mindestens 12 C-Atome. Falls der Rest R eine Verzweigung aufweist, enthält die Verzweigung vorzugsweise Strukturen, wie sie z.B. in AJ. CTLenick jr.: „A Review of Guerbet Chemistry" beschrieben sind.
Falls der Rest R eine Verzweigung aufweist, enthält der Rest R ebenfalls mindestens 8 C-Atome.
Die Anzahl der in der Formel R-[AO]n-H direkt miteinander verbundenen Alkylenoxid- Reste [AO] wird durch den Index n charakterisiert. Der Index n ist eine ganze Zahl und variiert von 1 bis 5. Bevorzugt beträgt n = 1 bis 3 und besonders bevorzugt ist n = 1 oder 2.
Eine einzige Alkylenoxid-Einheit [AO] besitzt bevorzugt 1 bis 4 C-Atome und besonders bevorzugt 1 bis 3 C-Atome.
Unter dem Begriff Alkylenoxid-Rest sind solche Einheiten zu verstehen, die eine an ein Sauerstoffatom gebundene AI kylen kette besitzen. Als Beispiel sei hier die Gruppe CH2-CHb-O genannt. In der Formel R-[AO]n-H ist somit das Sauerstoffatom immer direkt an das endständige H-Atom gebunden.
Die alkoxylierten Monoalkohole sind übliche und bekannte, im Handel erhältliche Produkte. Beispielsweise werden solche alkoxylierten Monoalkohole unter den Marken Lutensol®, Degressai®, Piurioi®, Dehydol®, Disponil® oder Dehypon® vertrieben.
Die Menge der alkoxylierten Monoalkohole kann variieren und so optimal den Erfordernissen des Einzelfalls angepasst werden. Dabei sei betont, dass ein Gehalt an alkoxylierten Monoalkoholen von 0,1 bis 5, bevorzugt 0,1 bis 4 und insbesondere 0,2 bis 3 Gew.-%, jeweils bezogen auf den erfindungsgemäßen Besen ichtungsstoff, ausreicht, um die vorteilhaften technischen Effekte der Erfindung zu erzielen. Liegt der Gehalt bei mehr als 5 Gew.-% bezogen auf den erfindungsgemäßen Beschichtungsstoff, so müssen unter Umständen Nachteile, wie z. B. eine Haftungsverschlechterung bei unterbrannten Aufbauten in Kauf genommen werden.
Darüber hinaus kann der erfindungsgemäße Beschichtungsstoff noch mindestens einen Zusatzstoff enthalten. Vorzugsweise enthält er mindestens zwei Zusatzstoffe. Bevorzugt wird der Zusatzstoff aus der Gruppe der auf dem Gebiet der Besch ichtungsstoff e üblicherweise verwendeten Zusatzstoffe ausgewählt. Besonders bevorzugt wird der Zusatzstoff aus der Gruppe, bestehend aus rückstandsfrei oder im Wesentlichen rückstandsfrei thermisch zersetzbaren Salzen, von den Polyurethanen verschiedenen physikalisch, thermisch und/oder mit aktinischer Strahlung härtbaren Bindemitteln, Vernetzungsmitteln, organischen Lösemitteln, thermisch härtbaren Reaktivverdünnern, mit aktinischer Strahlung härtbaren Reaktivverdünnern, färb- und/oder effektgebenden Pigmenten, transparenten Pigmenten, Füllstoffen, molekulardispers löslichen Farbstoffen, Nanopartikeln, Lichtschutzmitteln, Antioxidantien, Entlüftungsmitteln, Emulgatoren, Slipadditiven, Polymerisationsinhibitoren, Initiatoren der radikalischen Polymerisation, thermolabilen radikalischen Initiatoren; Haftvermittlern, Verlaufmitteln, filmbildenden Hilfsmitteln, wie Verdicker und strukturviskose Sag control agents (SCA), Flammschutzmitteln, Korrosionsinhibitoren, Rieselhilfen, Wachsen, Sikkativen, Bioziden und Mattierungsmitteln, ausgewählt.
Geeignete Zusatzstoffe der vorstehend genannten Art sind beispielsweise aus
der deutschen Patentanmeldung DE 199 48 004 A1 , Seite 14, Zeile 4, bis Seite 17, Zeile 5,
dem deutschen Patent DE 100 43 405 C1 , Spalte 5, Absätze [0031] bis [0033],
bekannt. Sie werden in den üblichen und bekannten Mengen eingesetzt.
Der Festkörpergehalt des erfindungsgemäßen Beschichtungsstoffs kann variieren und kann daher den Erfordernissen des Einzelfalls optimal angepasst werden. In erster Linie richtet sich der Festkörpergehalt nach der für die Applikation, insbesondere Spritzapplikation, erforderlichen Viskosität, so dass er vom Fachmann aufgrund seines allgemeinen Fachwissens gegebenenfalls unter Zuhilfenahme weniger orientierender Versuche eingestellt werden kann.
Vorzugsweise liegt der Festkörpergehalt des Beschichtungsstoffs bei 5 bis 70, besonders bevorzugt bei 10 bis 65 und insbesondere bevorzugt bei 15 bis 60 Gew.- %.
Unter Festkörpergehalt ist derjenige Massenanteil zu versehen, der unter festgelegten Bedingungen beim Eindampfen als Rückstand verbleibt. In der vorliegenden Anmeldung wurde der Festkörper nach DIN EN ISO 3251 bestimmt. Die Messdauer betrug 60 min bei 1250C. Die Herstellung des erfindungsgemäßen Beschichtungsstoffs erfolgt vorzugsweise mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens. Dabei werden Polyurethanharz, ein Netz- oder Dispergiermittel und Alkoholkomponente in einem wässrigen Medium, insbesondere in Wasser, dispergiert, wonach man die resultierende Mischung homogenisiert. Methodisch gesehen, weist das erfindungsgemäße Verfahren keine Besonderheiten auf, sondern kann mit Hilfe der üblichen und bekannten Mischverfahren und Mischaggregate, wie Rührkessel, Dissolver, Rührwerksmühlen, Kneter, statischer Mischer oder Extruder, durchgeführt werden.
Besonders bevorzugt werden die erfindungsgemäßen Besen ich tu ngsstoffe als Unidecklacke zur Herstellung einschichtiger Unidecklackierungen oder als Wasserbasislacke zur Herstellung färb- und/oder effektgebender Mehrschichtlackierungen eingesetzt. Ganz besonders bevorzugt werden sie dabei als Wasserbasislacke zur Herstellung färb- und/oder effektgebender Basislackierungen von Mehrschichtlackierungen, bevorzugt Mehrschichtlackierungen für Automobilkarosserien, verwendet. Hierbei sind sie hervorragend für die Erstlackierung (OEM) und die Reparaturlackierung geeignet.
Ganz besonders bevorzugt werden die erfindungsgemäßen Mehrschichtlackierungen durch Nass-in-nass-Verfahren hergestellt, bei denen man
(1) mindestens einen Wasserbasislack auf ein grundiertes oder ungrundiertes Substrat appliziert, wodurch mindestens eine Wasserbasislackschicht (1 ) resultiert,
(2) mindestens einen Klarlack auf die Wasserbasislackschicht (1 ) appliziert, wodurch mindestens eine Klarlackschicht (2) resultiert, und
(3) zumindest die Wasserbasislackschich^en) (1) und die Klarlackschicht(en) (2) gemeinsam härtet, wodurch die Basislackierung (1) und die Klarlackierung (2) resultieren.
Beispiele solcher Nass-in-nass-Verfahren sind aus
der deutschen Patentanmeldung DE 199 48 004 A1 , Seite 17, Zeile 37, bis Seite 19, Zeile 22, oder dem deutschen Patent DE 100 43 405 C1 , Spalte 3, Absatz [0018], und Spalte 8, Absatz [0052], bis Spalte 9, Absatz [0057], i. V. m. Spalte 6, Absatz [0039], bis Spalte 8, Absatz [0050],
bekannt.
Der erfindungsgemäße Beschichtungsstoff ist physikalisch, thermisch oder thermisch und mit aktinischer Strahlung härtbar. Dabei kann die thermisch oder thermisch und mit aktinischer Strahlung erfolgende Härtung durch die physikalische Härtung unterstützt werden.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bedeutet der Begriff „physikalische Härtung" die Bildung eines Films durch Abgabe von Lösemittel aus Polymerlösungen oder Dispersionen. Üblicherweise sind hierfür keine Vernetzungsmittel notwendig. Gegebenenfalls kann die physikalische Härtung durch Luftsauerstoff oder durch Bestrahlen mit aktinischer Strahlung unterstützt werden.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bedeutet der Begriff „thermische Härtung" die durch Hitze initiierte Härtung einer Schicht aus einem Beschichtungsstoff, bei der üblicherweise ein separat vorliegendes Vernetzungsmittel angewandt wird. Das Vernetzungsmittel enthält reaktive funktionelle Gruppen, die zu den in den Polyurethanen vorhandenen reaktiven funktionellen Gruppen komplementär sind. Üblicherweise wird dies von der Fachwelt als Fremd Vernetzung bezeichnet. Sind bereits die komplementären reaktiven funktionellen Gruppen oder autoreaktive funktionelle Gruppen, d. h. Gruppen, die "mit sich selbst" reagieren, in den Polyurethanen vorhanden, sind diese selbst vernetzend. Beispiele geeigneter komplementärer reaktiver funktioneller Gruppen und autoreaktiver funktioneller Gruppen sind aus der deutschen Patentanmeldung DE 199 30 665 A1 , Seite 7, Zeile 28, bis Seite 9, Zeilen 24, bekannt.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist unter aktinischer Strahlung elektromagnetische Strahlung wie nahes Infrarot (NIR), sichtbares Licht, UV- Strahlung, Röntgenstrahlung oder γ-Strahlung, insbesondere UV-Strahlung, und Korpuskularstrahlung wie Elektronenstrahlung, Betastrahlung, Alphastrahlung, Protonenstrahlung oder Neutronenstrahlung, insbesondere Elektronenstrahlung, zu verstehen. Die Härtung durch UV-Strahlung wird üblicherweise durch radikalische oder kationische Photoinitiatoren initiiert. Werden die thermische Härtung und die Härtung mit aktinischem Licht bei einem erfindungsgemäßen Beschichtungsstoff gemeinsam angewandt, spricht man auch von „Dual Cure".
Der erfindungsgemäße Beschichtungsstoff kann ein Einkomponenten(1K)-System sein.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann ein Einkomponenten(1K)-System ein thermisch härtender Beschichtungsstoff sein, bei dem das Bindemittel und das Vernetzungsmittel nebeneinander, d.h. in einer Komponente, vorliegen. Voraussetzung hierfür ist, dass die beiden Bestandteile erst bei höheren Temperaturen und/oder bei Bestrahlen mit aktinischer Strahlung miteinander vernetzen.
Der erfindungsgemäße Beschichtungsstoff kann des Weiteren ein Zweikomponenten(2K)- oder Mehrkomponenten(3K, 4K)-System sein.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist hierunter ein Beschichtungsstoff zu verstehen, bei dem insbesondere das Bindemittel und das Vernetzungsmittel getrennt voneinander in mindestens zwei Komponenten vorliegen, die erst kurz vor der Applikation zusammengegeben werden. Diese Form wird dann gewählt, wenn Bindemittel und Vernetzungsmittel bereits bei Raumtemperatur miteinander reagieren. Beschichtungsstoffe dieser Art werden vor allem zur Beschichtung thermisch empfindlicher Substrate, insbesondere in der Autoreparaturlackierung, angewandt.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Beschichtungsstoffe als Wasserbasislacke für die Herstellung von färb- und/oder effektgebenden Mehrschichtlackierungen, insbesondere solchen nach dem Nass-in-nass-Verfahren. Als Substrate sind besonders metallische Substrate geeignet. Bevorzugte Beispiele für Substrate sind Automobilkarosserien oder Teile davon.
Gegenstand der Erfindung ist auch die Verwendung der im erfindungsgemäßen Beschichtungsstoff eingesetzten alkoxylierten Monoalkohole in polyurethanhaltigen Besen ichtungsstoffen zur Erhöhung der Nadelstichgrenze und/oder zur Verminderung der Nadelstichanzahl gegenüber identischen polyurethanhaltigen Besch ichtungsstoffen, denen jedoch derartige alkoxylierte Monoalkohole nicht zugesetzt sind. Erfindungsgemäß ist auch die Verwendung des alkoxylierten Monoalkohols, wie er in den erfindungsgemäßen Besen ich tu ngsstoffen eingesetzt wird, in pigmentierten polyurethanhaltigen Beschichtungsstoffen zur Erhöhung des Deckvermögens gegenüber denselben polyurethanhaltigen Beschichtungsstoffen, die ohne den entsprechend alkoxylierten Monoalkohol hergestellt werden.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand von Beispielen erläutert werden.
Beispiele
Herstellung eines grauen Wasserbasislacks 1
Zur besseren Beurteilung gegebenenfalls auftretender Lackstörungen wurde ein grauer Wasserbasislack verwendet, der nach der folgenden Vorschrift hergestellt wurde.
Mischung 1a:
In einem Dissolver wurden 26 Gewichtsteile einer Dispersion eines anorganischen Verdickungsmittels (Natrium-Magnesium-Schichtsilikat, 3 Gew.-%-ig in Wasser) vorgelegt. Hierzu wurden 30 Gewichtsteile deionisiertes Wasser, 107,5 Gewichtsteile Butylglykol, 4,5 Gewichtsteile eines gemäß Seite 7, Zeile 55, bis Seite 8, Zeile 23, der deutschen Patentanmeldung DE 44 37 535 A1 hergestellten polyurethanmodifizierten Polyacrylates und 0,6 Gewichtsteile einer 20,5 Gew.-%-igen Lösung eines handelsüblichen Entschäumers (Nopco® DSX 1550 der Firma Cognis) unter Rühren zugegeben. Es resultierte die Mischung 1a.
Mischung 1b:
Getrennt hiervon wurden 3,2 Gewichtsteile einer gemäß Beispiel D., Spalte 16, Zeilen 37 bis 59, der deutschen Patentanmeldung DE 40 09 858 A1 hergestellten, wässrigen Polyesterharzdispersion, 0,3 Gewichtsteile einer Tensidlösung, enthaltend 52 Gew.-% Surfynol® 104 der Firma Air Products, 55 Gewichtsteile Butylglykol, 4,1 Gewichtsteile eines handelsüblichen, wasserverdünnbaren
Melaminformaldehydharzes in n-Butanol (Cymel® 203 der Firma Surface Specialties Austria) und 0,3 Gewichtsteile einer 10 Gew.-%-igen Lösung von Dimethylethanolamin in Wasser miteinander vermischt. Es resultierte die Mischung 1 b. Mischung 1c:
Die Mischungen 1a und 1 b wurden miteinander vermischt. Es resultierte die
Mischung 1c.
Mischung 1d:
Die Mischung 1c wurde mit 6 Gewichtsteilen deionisiertem Wasser, 20,4 Gewichtsteilen eines gemäß Seite 19, Zeile 44, bis Seite 20, Zeile 7, der deutschen Patentanmeldung DE 199 48 004 A1 hergestellten acrylierten Polyurethans, 1 ,6 Gewichtsteilen einer Tensidlösung, enthaltend 52 Gew.-% Surfynol® 104 der Firma Air Products, 48 Gewichtsteilen Butoxyethanol, 0,4 Gewichtsteilen einer 10 Gew.-%- igen Lösung von Dimethylethanolamin in Wasser, 1 ,6 Gewichtsteilen n-Butanol und 3,9 Gewichtsteilen einer 3 Gew.-%-igen Lösung eines Polyacrylat-Verdickungsmittels (Viscalex® der Firma Ciba) versetzt. Es resultierte die Mischung 1d.
Russpaste:
Die Russpaste wurde aus 25 Gewichtsteilen einer gemäß der internationalen Patentanmeldung WO 91/15528 (Seite 23, Zeile 29 bis Seite 24, Zeile 24) hergestellten Polyacrylatdispersion, 10 Gewichtsteilen Ruß, 0,1 Gewichtsteilen Methylisobutylketon, 1 ,36 Gewichtsteilen Dimethylethanolamin, 2 Gewichtsteilen eines handelsüblichen Polyethers (Pluriol® P900 der Firma BASF Aktiengesellschaft) und 61 ,45 Gewichtsteilen deionisiertem Wasser durch Vermischen hergestellt.
Blaupaste:
Die Blaupaste wurde aus 19,4 Gewichtsteilen einer nach Spalte 16, Zeilen 10 bis 35, der deutschen Patentanmeldung DE 40 09 858 A1 hergestellten Polyurethandispersion, 13,5 Gewichtsteilen Paliogen® Blau L 6482 der Firma BASF AG, 4,3 Gewichtsteilen Butoxyethanol, 0,18 Gewichtsteilen Methylethylketon, 0,62 Gewichtsteilen Dimethylethanolamin, 1 ,2 Gewichtsteilen Pluriol® P900 der Firma BASF Aktiengesellschaft und 61 Gewichtsteilen Wasser durch Vermischen hergestellt. Pastenmischunq:
Die Pastenmischung wurde aus 0,5 Gewichtsteilen der Russpaste, 0,1 Gewichtsteilen der Blaupaste und 0,5 Gewichtsteilen einer nach Ziffer 9 der deutschen Patentanmeldung DE 100 04494 A1 hergestellten Paste hergestellt.
Mischung 1e:
Die Mischung 1e wurde durch Vermischen der gesamten erhaltenen
Pastenmischung und der gesamten erhaltenen Mischung 1d hergestellt.
Aluminiumeffektpiqmentpaste:
Die Aluminiumeffektpigmentpaste wurde aus 3,2 Gewichtsteilen einer ersten 65 Gew.-%-igen Aluminiumeffektpigment-Anteigung (Alu-Stapa-Hydrolux® 2153 der Firma Eckart) und 3,2 Gewichtsteilen einer zweiten 65 Gew.-%-igen Aluminiumeffektpigment-Anteigung (Alu-Starter-Hydrolux 8154 der Firma Eckart), 7,5 Gewichtsteilen Butylglykol und 5,0 Gewichtsteilen der gemäß Beispiel D., Spalte 16, Zeilen 37 bis 59, der deutschen Patentanmeldung DE 40 09 858 A1 hergestellten, wässrigen Polyesterharzdispersion hergestellt.
Wasserbasislack 1 :
Der Wasserbasislack 1 wurde durch Vermischen der gesamten erhaltenen Mischung 1e, der gesamten erhaltenen Alurninäurneffektpigmentpaste und zwei Gewichtsteilen Wasser hergestellt. Anschließend wurde er mit Dimethylethanolamin auf einen pH- Wert von 8 und mit deionisiertem Wasser auf eine Viskosität von 58 mPas bei einer Scherbelastung von 1.000/Sekunde, gemessen mit einem Rotations-Viskosimeter (Gerät Rheomat RM 180 der Firma Mettler-Toledo) bei 23°C, eingestellt.
Wasserbasislack E2:
Zur Herstellung des erfinderischen Wasserbasislacks E2 wurde der Wasserbasislack
1 mit 1 ,5 Gewichtsteilen von kommerziell erhältlichen Lutensol® AO3 versetzt.
Wasserbasislack E3:
Zur Herstellung des erfinderischen Wasserbasislacks E3 wurde der Wasserbasislack
1 mit 1 ,5 Gewichtsteilen von kommerziell erhältlichen Lutensol® XL40 versetzt. Wasserbasislack E4:
Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Wasserbasislacks E4 wurde der Wasserbasislack 1 mit 1 ,5 Gewichtsteilen von kommerziell erhältlichen Lutensol® XP30 versetzt.
Wasserbasislack E5:
Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Wasserbasislacks E5 wurde der Wasserbasislack 1 mit 1 ,5 Gewichtsteilen von kommerziell erhältlichen Lutensol® XP40 versetzt.
Wasserbasislack E6:
Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Wasserbasislacks E6 wurde der Wasserbasislack 1 mit 1 ,5 Gewichtsteilen von kommerziell erhältlichen Dehydol® LS2 versetzt.
Wasserbasislack E7:
Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Wasserbasislacks E7 wurde der Wasserbasislack 1 mit 1 ,5 Gewichtsteilen von kommerziell erhältlichen Dehydol® LT2 versetzt.
Wasserbasislack E8:
Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Wasserbasislacks E8 wurde der Wasserbasislack 1 mit 1 ,5 Gewichtsteilen von kommerziell erhältlichen Dehydol® LS3DEO N versetzt.
Wasserbasislack E9:
Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Wasserbasislacks E9 wurde der Wasserbasislack 1 mit 1 ,5 Gewichtsteilen von kommerziell erhältlichen Dehypon® OCP502 versetzt.
Wasserbasislack E10 (Vergleich):
Zur Herstellung des nicht erfindungsgemäßen Wasserbasislacks E10 wurde der Wasserbasislack 1 mit 1 ,5 Gewichtsteilen von kommerziell erhältlichen Agitan® 281 (Entschäumer) versetzt.
Wasserbasislack E11 (Vergleich):
Zur Herstellung des nicht erfindungsgemäßen Wasserbasislacks E11 wurde der
Wasserbasislack 1 mit 1 ,5 Gewichtsteilen von kommerziell erhältlichen 1-Octanol versetzt. Tabelle 1: Zusammensetzungen der Wasserbasislacke (WBL) 1 und E2 - E11
WBL [Gew.-%] alkoxylierter Monoalkohol
E2 1 ,5 Lutensol® AO3
E3 1 ,5 Lutensol® XL40
E4 1 ,5 Lutensol® XP30
E5 1 ,5 Lutensol® XP40
E6 1 ,5 Dehydol® LS2
E7 1 ,5 Dehydol® LT2
E8 1 ,5 Dehydol® LS3DEO N
E9 1 ,5 Dehypon® OCP502
E10 (Vergleich) 1 ,5 Agitan® 281
E11 (Vergleich) 1 ,5 1 -Octanol
Die Gewichtsprozentangaben in Tabelle 1 beziehen sich auf den Anteil des alkoxylierten Monoalkohols im jeweiligen Wasserbasislack.
Vergleichsversuch zwischen Wasserbasislack 1 und den Wasserbasislacken E2 bis E11
Zur Bestimmung der Nadelstichgrenze und der Nadelstichanzahl wurden die Mehrschichtlackierungen nach der folgenden allgemeinen Vorschrift hergestellt: Ein mit einer Füllerlackierung beschichtetes Stahlblech der Abmessungen 30 x 50 cm wurde an einer Längskante mit einem Klebstreifen versehen, um nach der Beschichtung die Schichtdickendifferenzen ermitteln zu können. Der Wasserbasislack wurde keilförmig elektrostatisch appliziert. Die resultierende Wasserbasislackschicht wurde während einer Minute bei Raumtemperatur abgelüftet und anschließend während 10 Minuten im Umluftofen bei 700C getrocknet. Auf die getrocknete Wasserbasislackschicht wurde ein üblicher Zweikomponentenklarlack appliziert. Die resultierende Klarlackschicht wurde während 20 Minuten bei Raumtemperatur abgelüftet. Anschließend wurden die Wasserbasislackschicht und die Klarlackschicht in einem Umluftofen während 20 Minuten bei 1400C gehärtet. Nach der visuellen Auswertung der Nadelstiche in der resultierenden keilförmigen Mehrschichtlackierung wurde die Schichtdicke der Nadelstichgrenze bestimmt. Die Ergebnisse finden sich in der Tabelle 2.
Tabelle 2: Nadelstichgrenze und Nadelstichanzahl von Wasserbasislack 1 und den Wasserbasislacken E2 bis E11
WBL Nadelstichgrenze Nadelstichanzahl
(μm)
1 12 47
E2 26 14
E3 26 72
E4 26 64
E5 26 81
E6 25 19
E7 34 32
E8 26 73
E9 28 59
E10 (Vergleich) 17 50
E11 (Vergleich) 22 42
Die Ergebnisse untermauern, dass der Einsatz von erfindungsgemäß alkoxylierten Monoalkoholen die Nadelstichgrenze im Vergleich zum Wasserbasislack 1, höher alkoxylierten Entschäumer (E10) und nicht alkoxyliertem Monoalkohol (E11 ; 1- Octanol) signifikant erhöht und teilweise gleichzeitig die Nadelstichanzahl signifikant vermindert.

Claims

Patentansprüche
1. Wässriger Beschichtungsstoff, enthaltend (a) mindestens ein ionisch oder nicht ionisch stabilisiertes, gesättigtes oder ungesättigtes Polyurethan, (b) mindestens ein Netz- und/oder Dispergiermittel und (c) mindestens einen alkoxylierten Monoalkohol der folgenden Formel
R-[AO]n-H,
dadurch gekennzeichnet, dass der alkoxylierte Monoalkohol in einer Menge von 0,1 bis 5 Gew.-% bezogen auf das Gewicht des Beschichtungsstoffs vorliegt, wobei der Rest R ein Alkylrest mit 8 bis 20 C-Atomen ist, der Index n eine ganze Zahl von 1 bis 5 ist und der Rest [AO] einen Alkylenoxid-Rest darstellt.
2. Beschichtungsstoff nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Rest R linear ist.
3. Beschichtungsstoff nach einem der Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rest R eine Verzweigung aufweist.
4. Beschichtungsstoff nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass der Index n eine ganze Zahl von 1 bis 3 ist.
5. Beschichtungsstoff nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass der Alkylenoxid-Rest [AO] 1 bis 4 Kohlenstoffatome enthält.
6. Beschichtungsstoff nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyurethan linear oder verzweigt ist.
7. Beschichtungsstoff nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyurethan gepfropft ist.
8. Beschichtungsstoff nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Pigment und/oder Füllstoff in einer Menge von bis zu 40 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht des Beschichtungsstoffs enthalten ist.
9. Verfahren zur Herstellung des wässrigen Beschichtungsstoffs, gemäß einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass man (a) mindestens ein ionisch oder nicht ionisch stabilisiertes, gesättigtes oder ungesättigtes Polyurethan, (b) mindestens ein Netz- und/oder Dispergierungsmittel und (c) mindestens 0,1 bis 5 Gew.-% eines alkoxylierten Monoalkohols bezogen auf das Gesamtgewicht des Beschichtungsstoffs, miteinander vermischt.
10. Verwendung des wässrigen Beschichtungsstoffs nach einem der Ansprüche 1 -8 oder des nach dem Verfahren gemäß Anspruch 9 hergestellten wässrigen Beschichtungsstoffs, dadurch gekennzeichnet, dass der wässrige Beschichtungsstoff als Wasserbasislack für die Herstellung von färb- und/oder effektgebenden Mehrschichtlackierungen verwendet wird.
11.Verwendung des wässrigen Beschichtungsstoffs nach Anspruch 10 zur Lackierung von Substraten mit färb- und/oder effektgebenden Mehrschichtlackierungen nach dem Nass-in-nass-Verfahren.
12. Verwendung des wässrigen Beschichtungsstoffs nach einem der Ansprüche 10-11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Substrate Automobilkarosserien oder Teile davon sind.
13. Verwendung des alkoxylierten Monoalkohols der Formel R-[AO]n-H nach Anspruch 1 in Polyurethan-haltigen Beschichtungsstoffen zur Erhöhung der Nadelstichgrenze und/oder zur Verminderung der Nadelstichanzahl gegenüber Polyurethan-haltigen Beschichtungsstoffen ohne alkoxylierten Monoalkohol nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der alkoxylierte Monoalkohol in einer Menge von 0,1 bis 5 Gew.-% im Beschichtungsstoff eingesetzt wird, wobei der Rest R ein Alkylrest mit 8 bis 20 C-Atomen ist, der Index n eine ganze Zahl von 1 bis 5 ist und der Rest [AO] einen Alkylenoxid-Rest darstellt.
14. Verwendung des alkoxylierten Monoalkohols der Formel R-[AO]n-H nach Anspruch 1 in pigmentierten Polyurethan-haltigen Beschichtungsstoffen zur Erhöhung des Deckvermögens gegenüber Polyurethan-haltigen Beschichtungsstoffen ohne alkoxylierten Monoalkohol nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der alkoxylierte Monoalkohol darin in einer Menge von 0,1 bis 5 Gew.-% vorliegt, wobei der Rest R ein Alkylrest mit von 8 bis 20 C-Atomen ist, der Index n eine ganze Zahl von 1 bis 5 ist und der Rest [AO] einen Alkylenoxid-Rest darstellt.
EP09795926A 2008-12-20 2009-12-17 Wässriger beschichtungsstoff, verfahren zu seiner herstellung und seine verwendung Withdrawn EP2379651A1 (de)

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