Lackzusammensetzung in Form einer nicht wässrigen transparenten Dispersion Lacquer composition in the form of a non-aqueous transparent dispersion
Beschreibung description
Die Erfindung betrifft Lackzusammensetzungen in Form von nicht wässrigen transparenten Dispersionen, die einen Reaktivverdünner, Polyurethan(meth)- acrylatpartikel, die durch Umsetzung eines Polyisocyanats mit einem Polyol und einem nukleophil funktionalisierten (Meth)acrylsäureester im Reaktivverdünner erhältlich sind und einen mittleren Durchmesser von weniger als 40 nm aufweisen, sowie einem Initiator enthalten. The invention relates to coating compositions in the form of nonaqueous transparent dispersions which are obtainable as reactive diluents, polyurethane (meth) acrylate particles which are obtainable by reacting a polyisocyanate with a polyol and a nucleophilically functionalized (meth) acrylic ester in the reactive diluent and have an average diameter of less than 40 nm, and contain an initiator.
Nicht wässrige Polyurethandispersionen haben in den vergangenen Jahren an Bedeutung gewonnen. Sie werden unter anderem als Beschichtungs-, Haft- und Klebemittel eingesetzt. Non-aqueous polyurethane dispersions have gained importance in recent years. They are used, inter alia, as a coating, adhesive and adhesive.
Die Schriften DE 32 48 132, DE 35 13 248, EP 0 320 690 und EP 0 318 939 beschreiben nicht wässrige Dispersionen von Polyurethanen zur vorwiegenden Verwendung als Beschichtungsmittel . Das Lösungsmittel besteht aus einemThe documents DE 32 48 132, DE 35 13 248, EP 0 320 690 and EP 0 318 939 do not describe aqueous dispersions of polyurethanes for predominant use as coating compositions. The solvent consists of a
Kohlenwasserstoff. Die Aushärtung erfolgt durch Verdunsten des Lösungsmittels, wodurch sich eine dünne Schicht aus den zuvor dispergierten Hydrocarbon. The curing takes place by evaporation of the solvent, resulting in a thin layer of the previously dispersed
Polyurethanpartikeln bildet. Die Dispersion aus DE 32 48 132 wird als Polyurethane particles forms. The dispersion from DE 32 48 132 is known as
lichtundurchlässig (opak) beschrieben. opaque).
In der DE 10 2005 035 235 AI sind nicht wässrige transparente Dispersionen von Polyurethan(meth)acrylatpartikeln in einem Reaktivverdünner beschrieben, die dadurch erhältlich sind, dass man ein Polyisocyanat mit mindestens einem Polyol
und einem nukleophil funktionalisierten (Meth)acrylsäureester in dem Reaktivverdünner umsetzt und die dadurch gekennzeichnet sind, dass die Polyurethan- (meth)acrylatpartikel einen mittleren Durchmesser von weniger als 40 nm aufweisen. Die DE 10 2005 035 235 AI beschreibt entsprechende Zusammen- Setzungen zur Verwendung als Klebesysteme und Gießmassen und gibt an, dass die zum Festkörper ausgehärteten Dispersionen hervorragende Schlagzähigkeitseigenschaften und eine hohe Zugscherfestig keit aufweisen. DE 10 2005 035 235 A1 describes nonaqueous transparent dispersions of polyurethane (meth) acrylate particles in a reactive diluent obtainable by reacting a polyisocyanate with at least one polyol and a nucleophilically functionalized (meth) acrylic ester in the reactive diluent and characterized in that the polyurethane (meth) acrylate particles have an average diameter of less than 40 nm. DE 10 2005 035 235 A1 describes corresponding compositions for use as adhesive systems and castables and states that the solid-state cured dispersions have excellent impact strength properties and high tensile shear strength.
Die in dieser Anmeldung beschriebenen Zusammensetzungen weisen jedoch speziell für Lackanwendungen ungenügende Eigenschaften auf, wie unter anderem eine ungünstige Viskosität. Es existiert demzufolge ein Bedürfnis nach Zusammensetzungen für Lackanwendu ngen, die nach der Aushärtung vollständig transparent sind und gleichzeitig in Bezug auf ihre Anwendungseigenschaften, speziell ihre Haftfestigkeit, ihre Härte und ihre Beständigkeit gegen Mikrokratzer, ein verbessertes Eigenschaftsprofil aufweisen. Diese Eigenschaften sind insbesondere bei der Verwendung der Zusammensetzungen als Lack von However, the compositions described in this application, especially for paint applications have insufficient properties, such as, among other things, an unfavorable viscosity. Accordingly, there is a need for compositions for paint applications that are completely transparent after cure and, at the same time, have an improved property profile in terms of their application properties, especially their adhesive strength, hardness and resistance to micro-scratches. These properties are particularly in the use of the compositions as a varnish of
Bedeutung, da Lacke einerseits möglichst transparent sein sollten, andererseits jedoch das darunter liegende Substrat oder Produkt von äußeren Einflüssen gut abschirmen und schützen sollen, damit es durch alltägliche Beanspruchung nicht beschädigt wird. Significance, because on the one hand lacquers should be as transparent as possible, on the other hand, however, the substrate or product underneath should be well shielded from external influences and protected, so that it is not damaged by everyday use.
In Anbetracht des Standes der Technik war es Aufgabe der vorliegenden In view of the prior art, it was an object of the present invention
Erfindung, Lackzusammensetzu ngen auf Basis von Polyurethandispersionen anzugeben, welche gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Eigenschaften aufweisen und neben einer hohen Transparenz nach der Härtung eine günstige Haftfestigkeit, Härte und Beständigkeit gegenüber Mikrokratzern aufweisen. Eine weitere Aufgabe war die Bereitstellung einer Dispersion, die aus möglichst wenigen Komponenten erhältlich ist, um die Herstellung entsprechender Invention to provide Lackzusammensetzu lengths based on polyurethane dispersions, which have improved properties over the prior art and in addition to a high transparency after curing have a favorable adhesion, hardness and resistance to micro scratches. Another object was to provide a dispersion that is available from as few components as possible in order to produce the corresponding
Dispersionen zu vereinfachen. Zudem sollte die Herstellung der Simplify dispersions. In addition, the production of the
erfindungsgemäßen Dispersion möglichst mit Komponenten erfolgen, die leicht und preisgünstig erhältlich sind . Dispersion according to the invention as possible with components that are available easily and inexpensively.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es weiterhin auch Klebstoff- und Object of the present invention, it was also also adhesive and
Lackformulierungen auf Basis von Polyurethandispersionen anzugeben, welche gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Eigenschaften aufweisen und neben einer hohen Transparenz nach der Härtung eine hohe Schlagzähigkeit und Zugscherfestigkeit aufweisen. So soll insbesondere auf die Zugabe von externen
Stabilisatoren verzichtet werden können, ohne dass die Stabilität der Dispersion beeinträchtigt wird . To provide coating formulations based on polyurethane dispersions, which have improved properties over the prior art and in addition to a high transparency after curing have a high impact resistance and tensile shear strength. So should in particular on the addition of external Stabilizers can be dispensed without the stability of the dispersion is impaired.
Die zuvor beschriebenen Aufgaben sowie weitere, die zwar nicht wörtlich genannt werden, sich aber aus den hierin diskutierten Zusammenhängen ableiten lassen und sich aus diesen zwangsläufig ergeben, werden mit einer Lackzusammensetzung in Form einer nicht wässrigen transparenten Dispersion gelöst, die Folgendes umfasst: - einen Reaktivverdünner The above-described objects, as well as others which, although not literal, but which can be deduced from and necessarily result from the contexts discussed herein, are achieved with a coating composition in the form of a nonaqueous transparent dispersion comprising: a reactive diluent
- Polyurethan(meth) acrylatpartikel, die dadurch erhältlich sind, dass man mindestens ein Polyisocyanat mit mindestens einem Polyol und mindestens einem nukleophil funktionalisierten (Meth)acrylsäureester in dem Polyurethane (meth) acrylate particles obtainable by reacting at least one polyisocyanate with at least one polyol and at least one nucleophilically functionalized (meth) acrylic ester in the
Reaktivverdünner zu Polyurethan(meth)acrylatpartikeln mit einem mittleren Reactive thinner to polyurethane (meth) acrylate particles with a middle
Durchmesser von weniger als 40 nm umsetzt, und Diameter of less than 40 nm, and
- einen Initiator. Bereitgestellt wird durch die vorliegende Erfindung demzufolge eine - an initiator. Accordingly, the present invention provides a
Lackzusammensetzung in Form einer nicht wässrigen transparenten Dispersion, die einerseits mit Methacrylsäureestern funktionalisierte Paint composition in the form of a non-aqueous transparent dispersion, which functionalized on the one hand with methacrylic acid esters
Polyurethan(meth)acrylatpartikel und andererseits einen Reaktivverdünner sowie einen Initiator enthält, mit denen es möglich ist, die funktionalisierten Polyurethane (meth) acrylate particles and on the other hand contains a reactive diluent and an initiator with which it is possible to functionalized
Polyurethan(meth)acrylatpartikel bei der Polymerisation des Reaktivverdünners kovalent in die Matrix des Reaktivverdünners einzubinden. Ein Vorteil derartiger Lackzusammensetzungen besteht darin, dass sie transparent sind und auch nach Aushärtu ng des Reaktivverdünners transparent bleiben. Die erfindungsgemäße Lackzusammensetzung kann direkt als Lack verwendet werden, es ist jedoch auch möglich, der Zusammensetzung weitere in Lacken übliche Additive und Zusatzstoffe beizumischen, oder die Zusammensetzung mit kommerziell erhältlichen Lackzusammensetzungen zu mischen und die daraus erhaltene Formulierung als Lack zu verwenden. Polyurethane (meth) acrylate particles in the polymerization of the reactive diluent to covalently integrate into the matrix of the reactive diluent. An advantage of such coating compositions is that they are transparent and remain transparent even after curing of the reactive diluent. The coating composition according to the invention can be used directly as a lacquer, but it is also possible to add further additives and additives customary in lacquers to the composition, or to mix the composition with commercially available lacquer compositions and to use the formulation obtained therefrom as lacquer.
Der erfindungsgemäße Lack besitzt in Form der ausgehärteten Dispersion, vermittelt durch die enthaltenen Polyurethan(meth)acrylatpartikel, eine
hervorragende Haftfestigkeit auf verschiedenen Untergründen, eine ausgezeichnete Härte sowie gute Beständigkeiten gegen Mikroverkratzungen. The paint of the invention has in the form of the cured dispersion, mediated by the contained polyurethane (meth) acrylate particles, a excellent adhesion to various substrates, excellent hardness and microcracking resistance.
Ein weiterer Vorteil der beschriebenen Dispersionen ist es, dass sie über längere Zeit, d. h., mindestens zwei Monate, bei Raumtemperatur stabil und daher lagerungsfähig sind . A further advantage of the described dispersions is that they can be used over a longer period, i. h., At least two months, are stable at room temperature and therefore storable.
Der Begriff "nukleophil funktionalisierter (Meth)acrylsäureester" bezeichnet im Rahmen dieser Erfindung einen (Meth)acrylsäureester, der in seinem vom Alkohol herrührenden Rest eine nukleophile funktionale Gruppe trägt, die sich mit freien Isocyanatgruppen umsetzt. Bevorzugte nukleophile Gruppen sind Hydroxy-, Amino- und Mercaptogruppen. Besonders bevorzugt ist eine Hydroxygruppe. Die besonders bevorzugten nukleophil funktionalisierten (Meth)acrylsäureester mit einer Hydroxyfunktionalität werden als "hydroxyfunktionale The term "nucleophilic functionalized (meth) acrylic acid ester" in the context of this invention denotes a (meth) acrylic acid ester which carries in its alcohol-derived radical a nucleophilic functional group which reacts with free isocyanate groups. Preferred nucleophilic groups are hydroxy, amino and mercapto groups. Particularly preferred is a hydroxy group. The most preferred nucleophilic functionalized (meth) acrylic esters having a hydroxy functionality are termed "hydroxy-functional
(Meth)acrylsäureester" bezeichnet. (Meth) acrylic acid ester ".
Der Begriff "Polyurethan(meth)acrylat" bezeichnet im Rahmen dieser Erfindung ein Polyurethan, dessen freie endständige Isocyanatgruppen mit einem nukleophil funktionalisierten (Meth)acrylatsäureester umgesetzt wurden. Dabei reagieren die Isocyanatgruppen mit der nukleophilen Gruppe des nukleophil funktionalisierten (Meth)acrylsäureesters, z. B. Hydroxy-, Amino- oder Mercaptogruppen, und es werden endständige, ethylenisch ungesättigte Funktionalitäten gebildet, die von (Meth)acrylaten abgeleitet sind. Der Ausdruck (Meth)acrylsäure bezeichnet hierin Methacrylsäure, Acrylsäure sowie Mischungen dieser Säuren. Weil die nukleophil funktionalisierten (Meth)acrylsäureester mit den freien Isocyanatgruppen des Polyurethans reagieren, diese also 'Verkappen", werden sie auch als "Capping- Reagenzien" oder "Verkappungsreagenzien" bezeichnet. The term "polyurethane (meth) acrylate" in the context of this invention denotes a polyurethane whose free terminal isocyanate groups have been reacted with a nucleophilic functionalized (meth) acrylate ester. The isocyanate groups react with the nucleophilic group of the nucleophilic functionalized (meth) acrylic ester, eg. As hydroxy, amino or mercapto groups, and there are formed terminal ethylenically unsaturated functionalities derived from (meth) acrylates. The term (meth) acrylic acid refers herein to methacrylic acid, acrylic acid and mixtures of these acids. Because the nucleophilically functionalized (meth) acrylic acid esters react with the free isocyanate groups of the polyurethane, ie they "cap" them, they are also referred to as "capping reagents" or "capping reagents".
Unter dem Begriff "Reaktivverdünner" ist erfindungsgemäß eine Substanz zu verstehen, die mindestens eine ethylenische Doppelbindung erhält. Der The term "reactive diluent" is understood according to the invention to mean a substance which contains at least one ethylenic double bond. Of the
Reaktivverdünner erfüllt folgende Funktionen : Reactive diluent fulfills the following functions:
1) Der Reaktivverdünner dient als flüssiges Reaktionsmedium für die Reaktion von Polyisocyanat mit mindestens einem Polyol und einem nukleophil funktionalisierten (Meth)acrylsäureester. An der genannten Reaktion nimmt der Reaktivverdünner nicht teil .
2) Der Reaktivverdünner ist nach Abschluss der unter 1) beschriebenen Reaktion das flüssige Dispergiermittel für die gebildeten funktionalisierten 1) The reactive diluent serves as a liquid reaction medium for the reaction of polyisocyanate with at least one polyol and a nucleophilically functionalized (meth) acrylic ester. The reactive diluent does not participate in the reaction mentioned. 2) After completion of the reaction described under 1), the reactive diluent is the liquid dispersant for the formed functionalized
Polyurethan(meth)acrylatpartikel . Polyurethane (meth) acrylate particles.
3) Der Reaktivverdünner ist in einem weiteren Schritt durch Polymerisation 3) The reactive diluent is in a further step by polymerization
aushärtbar, wobei am Ende der Reaktion die zuvor gebildeten curable, wherein at the end of the reaction, the previously formed
Polyurethan(meth)acrylatpartikel im ausgehärteten Reaktivverdünner eingebettet sind . Polyurethane (meth) acrylate particles are embedded in the cured reactive diluent.
Das nach Abschluss des Schrittes 3) erhaltene Produkt wird im Rahmen dieser Erfindung auch als "ausgehärtete Dispersion" bezeichnet. The product obtained after completion of step 3) is also referred to as "cured dispersion" in the context of this invention.
Die Einbettung der Polyurethan(meth)acrylatpartikel in der ausgehärteten The embedding of the polyurethane (meth) acrylate particles in the cured
Dispersion erfolgt durch Einpolymerisation der endständigen, ethylenisch ungesättigten Funktionalitäten der Partikel in die Makromoleküle der Dispersion takes place by copolymerization of the terminal, ethylenically unsaturated functionalities of the particles into the macromolecules of
polymerisierten Matrix, wobei unter "polymerisierter Matrix" der polymerisierte Reaktivverdünner zu verstehen ist. polymerized matrix, where "polymerized matrix" is to be understood as the polymerized reactive diluent.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung unterliegt der Reaktivverdünner keinen relevanten Beschränkungen, mit der Ausnahme, dass er möglichst keine gegenüber Polyisocyanaten reaktiven funktionellen Gruppen aufweisen sollte.In the context of the present invention, the reactive diluent is not subject to any relevant restrictions, with the exception that it should as far as possible have no functional groups reactive toward polyisocyanates.
Geeignete Reaktivverdünner sind beispielsweise in der DE 10 2005 035 235 AI in [0031] aufgeführt. Suitable reactive diluents are listed, for example, in DE 10 2005 035 235 A1 in [0031].
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung hat es sich als günstig erwiesen, wenn der Reaktivverdünner ein polyfunktionelles (Meth)acrylat umfasst. Bevorzugt ist es, wenn es sich bei diesem polyfunktionellen Methacrylat um ein difunktionelles (Meth)acrylat handelt. Besonders geeignete Di(meth)acrylate sind in diesem Zusammenhang die Di(meth)acrylate des Propandiols, Butandiols, Hexandiols, Octandiols, Nonandiols, Dekandiols und Eikosandiols. Weitere geeignete difunktionelle (Meth)acrylate sind das Di(meth)acrylat des Ethylenglykols,In the context of the present invention, it has proved to be favorable if the reactive diluent comprises a polyfunctional (meth) acrylate. It is preferred if this polyfunctional methacrylate is a difunctional (meth) acrylate. Particularly suitable di (meth) acrylates in this context are the di (meth) acrylates of propanediol, butanediol, hexanediol, octanediol, nonanediol, decanediol and eicosanediol. Further suitable difunctional (meth) acrylates are the di (meth) acrylate of ethylene glycol,
Diethylenglykols, Triethylenglykols, Tetraethylenglykols, Dodekaethylenglykols, Tetradekaethylenglykols, Propylenglykols, Dipropylenglykols und Diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, Dodekaethylenglykols, Tetradekaethylenglykols, propylene glycol, dipropylene glycol and
Tetradekapropylenglykols sowie Glycerindi(meth)acrylat, 2,2'-Bis[p-(y- methacryloxy-ß-hydroxypropoxy)phenylpropan] oder bis-GMA, Bispenol A- Dimethacrylat, Neopentylglykoldi(meth)acrylat, 2,2'-Di(4- methacryloxypolyethoxyphenyl)propan mit 2 bis 10 Ethoxygruppen pro Molekül und l,2-bis(3-methacryloxy-2-hydroxypropoxy)butan. Geeignete tri- oder
mehrfach funktionelle (Meth)acrylate sind beispielsweise das Tetradecapropylene glycol and glycerol di (meth) acrylate, 2,2'-bis [p- (y-methacryloxy-β-hydroxypropoxy) phenylpropane] or bis-GMA, bisphenol A dimethacrylate, neopentyl glycol di (meth) acrylate, 2,2'-di (4-Methacryloxypolyethoxyphenyl) propane having from 2 to 10 ethoxy groups per molecule and 1,2-bis (3-methacryloxy-2-hydroxypropoxy) butane. Suitable tri- or polyfunctional (meth) acrylates are for example the
Trimethylolpropantri(meth)acrylat und das Pentaerythritoltetra(meth)acrylat. Trimethylolpropane tri (meth) acrylate and the pentaerythritol tetra (meth) acrylate.
Als Reaktivverdünner können auch polare Monomere, beispielsweise solche mit Hydroxylgruppen, zur Verbesserung der Haftung eingesetzt werden. Dabei ist jedoch zu berücksichtigen, dass Monomere, die beispielsweise Hydroxylgruppen enthalten, mit Isocyanaten Reaktionen eingehen können. Daher können solche Monomere der Dispersion erst nach dem Polyadditionsschritt zugefügt werden. Zweckmäßig begrenzt man die Menge solch polarer Monomere, um die As reactive diluents it is also possible to use polar monomers, for example those having hydroxyl groups, to improve the adhesion. It should be noted, however, that monomers containing, for example, hydroxyl groups can react with isocyanates reactions. Therefore, such monomers can be added to the dispersion only after the polyaddition step. Suitably, the amount of such polar monomers is limited to the
Empfindlichkeit gegenüber Wasserquellung nicht unnötig zu erhöhen. Besonders bevorzugt werden polare, insbesondere Hydroxylgruppen-haltige Monomere, die nicht kovalent an die Polyurethan(meth)acrylatpartikel gebunden und somit in ihrer Funktion von den nukleophil funktionalisierten (Meth)acrylsäureestern zu unterscheiden sind, in Mengen von maximal 0, 1 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Reaktivverdünners, eingesetzt. Wie vorstehend erläutert ist es jedoch bevorzugt, wenn in der erfindungsgemäßen Lackzusammensetzungen keine solchen Monomere als Bestandteile des Reaktivverdünners enthalten sind . Sensitivity to water swelling should not be unnecessarily increased. Particular preference is given to polar, in particular hydroxyl-containing, monomers which are not covalently bound to the polyurethane (meth) acrylate particles and are therefore to be distinguished in their function from the nucleophilicly functionalized (meth) acrylic acid esters in amounts of not more than 0.1 to 20% by weight. -%, based on the total weight of the reactive diluent used. As explained above, however, it is preferred if in the coating compositions according to the invention no such monomers are contained as constituents of the reactive diluent.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es zweckmäßig, wenn der Anteil der polyfunktionellen (Meth)acrylate mindestens 20 Gew. -%, insbesondere In the context of the present invention, it is expedient if the proportion of polyfunctional (meth) acrylates is at least 20% by weight, in particular
mindestens 30 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 40 Gew.-%, weiter bevorzugt mindestens 50 Gew.-%, noch mehr bevorzugt mindestens 70 Gew. -% und am meisten bevorzugt mindestens 90 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des at least 30% by weight, preferably at least 40% by weight, more preferably at least 50% by weight, even more preferably at least 70% by weight and most preferably at least 90% by weight, based on the weight of the
Reaktivverdünners, beträgt. In einer bevorzugten Ausführungsform besteht der Reaktivverdünner ausschließlich aus polyfunktionellen (Meth)acrylaten, besonders bevorzugt ausschließlich aus difunktionellen (Meth)acrylaten. Reaktivverdünners, amounts. In a preferred embodiment, the reactive diluent consists exclusively of polyfunctional (meth) acrylates, more preferably exclusively of difunctional (meth) acrylates.
Ein Reaktivverdünner auf Basis von (Meth)acrylaten, kann des Weiteren A reactive diluent based on (meth) acrylates may further
Comonomere enthalten, die mit (Meth)acrylaten copolymerisierbar sind. Zu diesen gehören unter anderem Vinylester, Vinylchlorid, Vinylidenchlorid, Vinylacetat, Styrol, substituierte Styrole mit einem Alkylsubstituenten in der Seitenkette, wie zum Beispiel α-Methylstyrol und a-Ethylstyrol, substituierte Styrole mit einem Alkylsubstituenten am Ring, wie beispielsweise Vinyltoluol und p-Methylstyrol, halogenierte Styrole, wie beispielsweise Monochlorstyrole, Dichlorstyrole, Containing comonomers which are copolymerizable with (meth) acrylates. These include, but are not limited to, vinyl esters, vinyl chloride, vinylidene chloride, vinyl acetate, styrene, substituted styrenes having an alkyl substituent in the side chain such as α-methylstyrene and α-ethylstyrene, substituted styrenes having an alkyl substituent on the ring such as vinyltoluene and p-methylstyrene , halogenated styrenes, such as monochlorostyrenes, dichlorostyrenes,
Tribromstyrole oder Tetrabromstyrole, Vinyl- und Isoprenylether, Tribromostyrenes or tetrabromostyrenes, vinyl and isoprenyl ethers,
Maleinsäurederivate, wie beispielsweise Maleinsäureanhydrid, Maleic acid derivatives, such as maleic anhydride,
Methylmaleinsäureanhydrid, Maleinimid, Methylmaleinimid, Phenylmaleinimid und
Cyclohexylmaleinimid, und Diene, wie beispielsweise 1,3-Butadien, Divinylbenzol, Diallylphthalat und 1,4-Butandioldivinylether. Methylmaleic anhydride, maleimide, methylmaleimide, phenylmaleimide and Cyclohexylmaleimide, and dienes such as 1,3-butadiene, divinylbenzene, diallyl phthalate and 1,4-butanediol divinyl ether.
Der Anteil der vorstehend genannten Comonomere ist auf 40 Gew.-% des The proportion of the abovementioned comonomers is 40% by weight of the
Reaktivverdünners beschränkt, da andernfalls die mechanischen Eigenschaften der gehärteten Dispersion nachteilig beeinflusst werden können. Der Anteil der Vinylaromaten ist hierbei auf 30 Gew. -% des Reaktivverdünners begrenzt, da höhere Anteile zu einer Entmischung des Systems und somit zu einer Trübung führen können. Reactive thinner limited, otherwise the mechanical properties of the cured dispersion can be adversely affected. The proportion of vinylaromatics here is limited to 30% by weight of the reactive diluent, since higher proportions can lead to segregation of the system and thus turbidity.
Der Reaktivverdünner ist dementsprechend besonders bevorzugt aus The reactive diluent is accordingly particularly preferred
- 0 bis 40 Gew. -Teilen monofunktionellem (Meth)acrylat, 0 to 40 parts by weight of monofunctional (meth) acrylate,
- 0 bis 40 Gew. -Teilen Comonomer und - 0 to 40 parts by weight of comonomer and
- 60 bis 100 Gew. -Teilen polyfunktionellem (Meth)acrylat aufgebaut. - Made up 60 to 100 parts by weight of polyfunctional (meth) acrylate.
Polyisocyanate bezeichnen im Rahmen der vorliegenden Erfindung Polyisocyanates in the context of the present invention
niedermolekulare Verbindungen, die im Molekül zwei oder mehrere Isocyanat- Gruppen enthalten. Bevorzugt werden in der vorliegenden Erfindung Diisocyanate eingesetzt. low molecular weight compounds containing two or more isocyanate groups in the molecule. Preference is given to using diisocyanates in the present invention.
In bestimmten Ausführungsformen können zusätzlich auch Polyisocyanate mit drei oder mehr Isocyanat-Gruppen zugegeben werden. Durch Wahl des Anteils an Polyisocyanaten mit drei oder mehr Isocyanat-Gruppen lässt sich das In certain embodiments, polyisocyanates having three or more isocyanate groups may additionally be added. By selecting the proportion of polyisocyanates having three or more isocyanate groups can be the
Eigenschaftsspektrum von Reißdehnung und Reißfestigkeit einstellen. Je höher der Anteil an Verbindungen mit drei oder mehr Funktionalitäten ist, desto größer wird die Reißfestigkeit. Hierbei nimmt allerdings die Reißdehnung stark ab. Set property spectrum of elongation at break and tear strength. The higher the proportion of compounds having three or more functionalities, the greater the tensile strength. Here, however, the elongation at break decreases sharply.
Dementsprechend wurde festgestellt, dass der Anteil von Polyisocyanaten mit drei oder mehr Funktionalitäten nicht größer als 10 Gew.-%, bevorzugt nicht mehr als 5 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse an Polyisocyanaten, sein sollte. Accordingly, it has been found that the proportion of polyisocyanates having three or more functionalities should not be greater than 10% by weight, preferably not more than 5% by weight, based on the total weight of polyisocyanates.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung geeignete Polyisocyanate sind In the context of the present invention, suitable polyisocyanates are
beispielsweise in [0046] der DE 10 2005 035 235 AI genannt. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es jedoch bevorzugt, wenn das in die For example, in DE 10 2005 035 235 AI called. In the context of the present invention, however, it is preferred that in the
Polyurethan(meth)acrylatpartikel einzubeziehende Polyisocyanat ein aliphatisches Isocyanat, wie beispielsweise 4,4'- und 2,4'-Methylendicyclohexyldiisocyanat, Hexamethylendiisocyanat oder Isophorondiisocyanat (IPDI) ist. Ganz besonders
bevorzugt ist das Polyisocyanat ein cycloaliphatisches Polyisocyanat, wie Polyurethane (meth) acrylate particles to be included is an aliphatic isocyanate such as 4,4'- and 2,4'-methylenedicyclohexyl diisocyanate, hexamethylene diisocyanate or isophorone diisocyanate (IPDI). Most notably Preferably, the polyisocyanate is a cycloaliphatic polyisocyanate, such as
Isophorondiisocyanat. Isophorone.
Geeignete Polyisocyanate können beispielsweise auch durch Umsetzung von mehrwertigen Alkoholen mit Diisocyanaten oder durch die Polymerisation von Diisocyanaten erhalten werden. Des Weiteren sind auch Polyisocyanate Suitable polyisocyanates can also be obtained, for example, by reacting polyhydric alcohols with diisocyanates or by the polymerization of diisocyanates. Furthermore, polyisocyanates are also used
einsetzbar, die unter Umsetzung von Hexamethylendiisocyanaten mit geringen Mengen an Wasser darstellbar sind . Diese Produkte enthalten Biuretgruppen. Alle genannten Isocyanate können einzeln oder als Mischung eingesetzt werden. can be used, which can be represented by reacting hexamethylene diisocyanates with small amounts of water. These products contain biuret groups. All mentioned isocyanates can be used individually or as a mixture.
Wie im Vorstehenden ausgeführt, wird das Isocyanat mit mindestens einem Polyol umgesetzt. Unter einem Polyol versteht man im Rahmen der vorliegenden As stated above, the isocyanate is reacted with at least one polyol. A polyol is understood in the context of the present
Erfindung eine Verbindung mit mindestens zwei Hydroxyfunktionalitäten. Das Polyol kann ein einheitliches Molekulargewicht besitzen oder eine statistische Verteilung des Molekulargewichts. Invention a compound having at least two hydroxy functionalities. The polyol may have a uniform molecular weight or a statistical distribution of molecular weight.
Das Polyol ist bevorzugt ein hochmolekulargewichtiges Polyol mit statistischer Molmassenverteilung . In diesem Sinne ist unter einem "hochmolekulargewichtigen Polyol" im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Polyol mit zwei oder mehreren Hydroxygruppen zu verstehen, wobei das Gewichtsmittel des Molekulargewichts des hochmolekulargewichtigen Polyols im Bereich von >500 bis etwa 20.000 g/mol liegt. Bevorzugt liegt es im Bereich von >500 bis 15.000 g/mol, The polyol is preferably a high molecular weight polyol having a statistical molecular weight distribution. In this sense, a "high molecular weight polyol" in the present invention means a polyol having two or more hydroxy groups, wherein the weight average molecular weight of the high molecular weight polyol is in the range of> 500 to about 20,000 g / mol. It is preferably in the range of> 500 to 15,000 g / mol,
zweckmäßig im Bereich von >500 bis 10.000 g/mol und ganz besonders Suitably in the range of> 500 to 10,000 g / mol and especially
bevorzugt im Bereich von > 500 bis 5.000 g/mol, gemessen mit preferably in the range of> 500 to 5,000 g / mol, measured with
Gelpermeationschromatographie (GPC). Gel permeation chromatography (GPC).
Beispielhaft für hochmolekulargewichtige Polyole sind die Polyetherpolyole. Ein Beispiel von Polyetherpolyolen sind Polyalkylenetherpolyole der Strukturformel Exemplary of high molecular weight polyols are the polyether polyols. An example of polyether polyols are polyalkylene ether polyols of the structural formula
worin der Substituent R für Wasserstoff oder eine niedere Alkylgruppe mit 1-5 Kohlenstoffatomen steht, einschließlich gemischte Substituenten, n wherein the substituent R is hydrogen or a lower alkyl group of 1-5 carbon atoms, including mixed substituents, n
typischerweise 0-6 ist und m 2 bis 100 oder auch höher sein kann. Umfasst sind
die Poly(oxytetramethylen)glykole (= Polytetramethylenetherglykol = typically 0-6 and m can be 2 to 100 or higher. Includes the poly (oxytetramethylene) glycols (= polytetramethyleneetherglycol =
Polytetrahydrofuran), Poly(oxyethylen)glykole, Poly(oxy-l,2-propylen)glykole und die Reaktionsprodukte von Ethylenglykol mit einer Mischung von 1,2- Propylenoxid, Ethylenoxid und Alkylglycidylethern. Polytetrahydrofuran), poly (oxyethylene) glycols, poly (oxy-l, 2-propylene) glycols and the reaction products of ethylene glycol with a mixture of 1,2-propylene oxide, ethylene oxide and alkyl glycidyl ethers.
Ein besonders bevorzugtes Polyol ist Polytetrahydrofuran. Es ist beispielsweise von der Firma BASF unter den Handelsnamen ®PTH F 650 oder ®PTH F 2000 erhältlich. Ein im Rahmen der Erfindung ganz besonders bevorzugtes Polyol ist ®PTH F 2000. A particularly preferred polyol is polytetrahydrofuran. It is available, for example, from BASF under the trade names ®PTH F 650 or ®PTH F 2000. A very particularly preferred polyol in the context of the invention is ®PTH F 2000.
Polyetherpolyole, die mindestens drei Hydroxylfunktionalitäten aufweisen, können ebenfalls eingesetzt werden. Um mindestens drei Hydroxylfunktionalitäten zu erhalten, die mit Isocyanatgruppen reagieren können, können beispielsweise Alkohole als Startmoleküle eingesetzt werden, die mindestens drei Polyether polyols having at least three hydroxyl functionalities can also be used. In order to obtain at least three hydroxyl functionalities which can react with isocyanate groups, it is possible to use, for example, alcohols which are at least three starting molecules
Hydroxylgruppen aufweisen. Hierzu gehören unter anderem Glycerin, Have hydroxyl groups. These include glycerol,
Trimethylolpropan, Erythrit, Pentaerythrit, Sorbit und Inosit, von denen Glycerin bevorzugt ist. Ein bevorzugtes trifunktionelles Polyol ist ein trifunktionelles Polypropylenetherpolyol aus Propylenoxid, Ethylenoxid und Glycerin. Ein solches Polyol wird unter dem Namen Baycoll® BT 5035 von der Firma Bayer vertrieben. Trimethylolpropane, erythritol, pentaerythritol, sorbitol and inositol, of which glycerol is preferred. A preferred trifunctional polyol is a trifunctional polypropylene ether polyol of propylene oxide, ethylene oxide and glycerine. Such a polyol is marketed under the name Baycoll® BT 5035 by Bayer.
Als hochmolekulargewichtige Polyole können ebenfalls Copolyesterdiole, d. h. lineare Copolyester mit endständigen primären Hydroxylgruppen, eingesetzt werden. Ihr gewichtsmittleres Molekulargewicht, bestimmt mit Hilfe von GPC, liegt vorzugsweise bei 3000-5000 g/mol . Sie sind erhältlich durch Veresterung einer organischen Polycarbonsäure oder eines Derivats davon mit organischen Polyolen und/oder einem Epoxid. Im Allgemeinen sind die Polycarbonsäuren und Polyole aliphatische oder aromatische dibasische Säuren und Diole. As high molecular weight polyols also copolyester diols, d. H. linear copolyesters terminated by primary hydroxyl groups. Their weight-average molecular weight, determined by means of GPC, is preferably 3000-5000 g / mol. They are obtainable by esterification of an organic polycarboxylic acid or a derivative thereof with organic polyols and / or an epoxide. In general, the polycarboxylic acids and polyols are aliphatic or aromatic dibasic acids and diols.
Als Diol in dem Copolyesterdiol werden vorzugsweise Alkylenglykole, wie As the diol in the copolyester diol, alkylene glycols such as
Ethylenglykol, Neopentylglykol, oder auch Glykole wie Bisphenol A, Ethylene glycol, neopentyl glycol, or glycols such as bisphenol A,
Cyclohexandiol, Cyclohexandimethanol, von Caprolacton abgeleitete Diole, z. B. das Reaktionsprodukt von ε-Caprolacton und Ethylenglykol, Hydroxy-alkylierte Cyclohexanediol, cyclohexanedimethanol, caprolactone-derived diols, e.g. As the reaction product of ε-caprolactone and ethylene glycol, hydroxy-alkylated
Bisphenole, Polyetherglykole, wie Poly(oxytetramethylen)glykol und dergleichen eingesetzt. Polyole höherer Funktionalität können ebenso eingesetzt werden. Sie umfassen beispielsweise Trimethylolpropan, Trimethylolethan, Pentaerythrit, und höhermolekulargewichtige Polyole, wie diejenigen, die durch Oxyalkylierung niedermolekularer Polyole hergestellt sind .
Als Säurekomponente in dem Copolyesterdiol werden vorzugsweise monomere Carbonsäuren oder -anhydride mit 2 bis 36 Kohlenstoffatomen pro Molekül eingesetzt. Einsetzbare Säuren sind z. B. Phthalsäure, Isophthalsäure, Bisphenols, polyether glycols such as poly (oxytetramethylene) glycol and the like used. Polyols of higher functionality can also be used. They include, for example, trimethylolpropane, trimethylolethane, pentaerythritol, and higher molecular weight polyols, such as those made by oxyalkylation of low molecular weight polyols. As the acid component in the copolyester diol, it is preferable to use monomeric carboxylic acids or anhydrides having 2 to 36 carbon atoms per molecule. Usable acids are z. Phthalic acid, isophthalic acid,
Terephthalsäure, Tetrahydrophthalsäure, Decandisäure, Dodecandisäure. Die Polyester können geringe Mengen monobasischer Säuren enthalten, wie z. B. Terephthalic acid, tetrahydrophthalic acid, decanedioic acid, dodecanedioic acid. The polyesters may contain small amounts of monobasic acids, such as. B.
Benzoesäure, Stearinsäure, Essigsäure und Ölsäure. Ebenso einsetzbar sind höhere Polycarbonsäuren, wie Trimellithsäure. Erfindungsgemäß bevorzugte mittellange Copolyesterdiole werden von der Firma Degussa unter dem Markennamen DYNACOLL® 7380 und DYNACOLL® 7390 vertrieben. Benzoic acid, stearic acid, acetic acid and oleic acid. Also usable are higher polycarboxylic acids, such as trimellitic acid. Medium-long copolyester diols preferred according to the invention are marketed by Degussa under the trade names DYNACOLL® 7380 and DYNACOLL® 7390.
Ebenfalls bevorzugt im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind Copolyester mit einem Molekulargewicht Mw, bestimmt mit GPC, von etwa 5500 und einer Also preferred in the present invention are copolyesters having a molecular weight Mw, determined by GPC, of about 5500 and a
Hydroxylzahl von 18 bis 24. Ein entsprechendes Polymer ist beispielsweise von der Firma Evonik unter dem Handelsnamen DYNACOLL® 7250 erhältlich. Hydroxyl number from 18 to 24. A corresponding polymer is available, for example, from Evonik under the trade name DYNACOLL® 7250.
In einer besonders bevorzugten Ausführu ngsform wird der Reaktionsmischung zur Bildung der Polyurethan(meth)acrylatpartikel zusätzlich zu einem In a particularly preferred embodiment, the reaction mixture is used to form the polyurethane (meth) acrylate particles in addition to a
hochmolekulargewichtigen Polyol auch ein niedermolekulargewichtiges Polyol zugesetzt. Demzufolge sind in einer hoch bevorzugten Ausführungsform high molecular weight polyol also added a low molecular weight polyol. Accordingly, in a highly preferred embodiment
Polyurethan(meth)acrylatpartikel dadurch erhältlich, dass man ein Polyisocyanat mit einem hochmolekulargewichtigen Polyol, einem niedermolekulargewichtigen Polyol und einem Hydroxyalkyl(meth)acrylsäureester in dem Reaktivverdünner umsetzt. Polyurethane (meth) acrylate particles obtainable by reacting a polyisocyanate with a high molecular weight polyol, a low molecular weight polyol and a hydroxyalkyl (meth) acrylic ester in the reactive diluent.
Unter einem "niedermolekulargewichtigen Polyol" versteht man erfindungsgemäß eine Verbindung, die zwei oder mehr Hydroxyfunktionalitäten und eine Molmasse von 50-500 g/mol, vorzugsweise 50-250 g/mol, besitzt. Das Molekulargewicht kann einheitlich sein, oder es kann - im Falle eines Polymerisationsprodukts - statistisch verteilt sein, wobei in letzterem Fall unter dem Molekulargewicht das Gewichtsmittel des Molekulargewichts zu verstehen ist. Bevorzugt als niedermolekulargewichtiges Polyol ist eines mit einheitlichemA "low molecular weight polyol" is understood according to the invention to mean a compound which has two or more hydroxyl functionalities and a molar mass of 50-500 g / mol, preferably 50-250 g / mol. The molecular weight may be uniform or, in the case of a polymerization product, it may be randomly distributed, in the latter case the molecular weight being the weight average molecular weight. Preferred as a low molecular weight polyol is one with a uniform
Molekulargewicht, wobei die aliphatischen Diole mit 2 bis 18 Kohlenstoffatomen, wie z. B. Ethylenglykol, 1,2-Propandiol, 1,3 Propandiol, 1,2-Butandiol, 1,4-
Butandiol, 1,2-Hexandiol und 1,6-Hexandiol, und die cycloaliphatischen Polyole, wie 1,2-Cyclohexandiol und Cyclohexandimethanol, besonders bevorzugt sind. Ebenso einsetzbar sind die Polyole mit Ethergruppen, wie Diethylenglykol und Triethylenglykol und Dipropylenglykol . Beispielhaft für niedermolekulargewichtige Polyole mit mehr als zwei Hydroxygruppen sind Trimethylolmethan, Molecular weight, wherein the aliphatic diols having 2 to 18 carbon atoms, such as. Ethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,2-butanediol, 1,4- Butanediol, 1,2-hexanediol and 1,6-hexanediol, and the cycloaliphatic polyols, such as 1,2-cyclohexanediol and cyclohexanedimethanol, are particularly preferred. Likewise usable are the polyols with ether groups, such as diethylene glycol and triethylene glycol and dipropylene glycol. Exemplary of low molecular weight polyols having more than two hydroxy groups are trimethylolmethane,
Trimethylolethan, Trimethylolpropan, Glycerin und Pentaerythrit. Am meisten bevorzugt werden als niedermolekulargewichtige Polyole 1,4-Butandiol und 1,3- Propandiol eingesetzt. Es ist auch möglich, niedermolekulargewichtige Polyole mit einer statistischen Verteilung des Molekulargewichts einzusetzen. Als niedermolekulargewichtiges Polyol mit statistischer Molekulargewichtsverteilung kann prinzipiell jedes Polyol eingesetzt werden, das aus den gleichen monomeren Einheiten aufgebaut ist, wie die zuvor beschriebenen hochmolekulargewichtigen Polyole, jedoch ein Trimethylolethane, trimethylolpropane, glycerol and pentaerythritol. The most preferred low molecular weight polyols used are 1,4-butanediol and 1,3-propanediol. It is also possible to use low molecular weight polyols having a statistical molecular weight distribution. As a low molecular weight polyol having a statistical molecular weight distribution, in principle, any polyol which is composed of the same monomeric units as the above-described high molecular weight polyols, but a
entsprechend geringeres Molekulargewicht, wie oben angegeben, besitzt. Dem Fachmann ist ohne Weiteres ersichtlich, dass das Gewichtsmittel des correspondingly lower molecular weight, as stated above possesses. The skilled person is readily apparent that the weight average of
Molekulargewichts im Fall eines niedermolekulargewichtigen Polyols mit statistischer Molmassenverteilung vorwiegend in der Nähe der Obergrenze des zuvor definierten Bereichs von 50-500 g/mol liegen wird . Molecular weight in the case of a low molecular weight polyol having a statistical molecular weight distribution will be predominantly in the vicinity of the upper limit of the previously defined range of 50-500 g / mol.
Das niedermolekulargewichtige Polyol mit einer statistischen Verteilung ist vorzugsweise ein trihydroxyfunktionelles Polyol, besonders bevorzugt ein trihydroxyfunktionelles Polyalkylenglykol, und am meisten bevorzugt ein trihydroxyfunktionelles Polypropylenglykol . Derartige trihydroxyfunktionelle Polyalkylenglykole weisen zweckmäßig eine KOH-Zahl im Bereich von 140 bis 600 und bevorzugt im Bereich von 360 bis 500 auf. Ein geeignetes trihydroxyfunktionelles Polyalkylenglykol ist beispielsweise als Desmophen 1380 BT von Bayer erhältlich. Das Mol-Verhältnis der Hydroxygruppen der niedermolekulargewichtigen trihydroxy-funktionellen Polyalkylenglykole beträgt, bezogen auf die The low molecular weight polyol having a random distribution is preferably a trihydroxy-functional polyol, more preferably a trihydroxy-functional polyalkylene glycol, and most preferably a trihydroxy-functional polypropylene glycol. Such trihydroxy-functional polyalkylene glycols suitably have a KOH number in the range from 140 to 600, and preferably in the range from 360 to 500. A suitable trihydroxy-functional polyalkylene glycol is available, for example, as Desmophen 1380 BT from Bayer. The molar ratio of the hydroxy groups of the low molecular weight trihydroxy-functional polyalkylene glycols is based on the
Gesamtmolmenge der Hydroxygruppen aus den hochmolekulargewichtigen Polyolen und den niedermolekulargewichtigen trihydroxyfunktionellen Total molar amount of hydroxy groups from the high molecular weight polyols and the low molecular weight trihydroxy-functional
Polyalkylenglykolen, vorzugsweise 2% bis 30% und besonders bevorzugt 4 bis 20%.
Im Rahmen der Erfindung ist es bevorzugt, wenn das in die Polyurethan(meth)- acrylatpartikel einzubeziehende Polyol mindestens ein dihydroxyfunktionelles und mindestens ein trihydroxyfunktionelles Polyol umfasst. Für das trihydroxy- funktionelle Polyol ist es wiederum bevorzugt, wenn dieses ein Polyalkylenglykol, bevorzugt ein Polypropylenglykol, umfasst. Im Rahmen der vorliegenden Polyalkylene glycols, preferably 2% to 30% and particularly preferably 4 to 20%. In the context of the invention, it is preferred if the polyol to be included in the polyurethane (meth) acrylate particles comprises at least one dihydroxy-functional and at least one trihydroxy-functional polyol. For the trihydroxy-functional polyol, it is again preferred if this comprises a polyalkylene glycol, preferably a polypropylene glycol. In the context of the present
Erfindung ist es ganz besonders bevorzugt, wenn das Polyol ein Polyetherdiol mit einem Gewichtsmittel des Molekulargewichts von > 500 bis 5000 g/mol und ein Polyethertriol mit einem Gewichtsmittel des Molekulargewichts von > 50 bis 500 g/mol umfasst, wobei die Mol-Menge der OH Gruppen aus dem Polyethertriol mit einem Gewichtsmittel des Molekulargewichts von > 50 bis 500 g/mol etwa 3 bis 25 %, bevorzugt etwa 5 bis 15 %, der Summe der Mol-Menge des Polyetherdiols mit einem Gewichtsmittel des Molekulargewichts von > 500 bis 5000 g/mol und des Polyethertriols mit einem Gewichtsmittel des Molekulargewichts von > 50 bis 500 g/mol ausmacht. It is particularly preferred if the polyol comprises a polyether diol having a weight average molecular weight of> 500 to 5000 g / mol and a polyether triol having a weight average molecular weight of> 50 to 500 g / mol, wherein the molar amount of OH Groups of the polyether triol having a weight average molecular weight of> 50 to 500 g / mol about 3 to 25%, preferably about 5 to 15%, the sum of the molar amount of the polyether diol having a weight average molecular weight of> 500 to 5000 g / mol and of the polyether triol having a weight average molecular weight of> 50 to 500 g / mol.
Besonders bevorzugte nukleophil funktionalisierte (Meth)acrylsäureester sind hydroxyfunktionale (Meth)acrylsäureester. Unter einem "hydroxyfunktionalen (Meth)acrylsäureester" ist erfindungsgemäß ein (Meth)acrylsäureester zu verstehen, der in dem vom Alkohol herrührenden Rest nach der Veresterung mit der (Meth)acrylsäure noch mindestens eine Hydroxyfunktionalität trägt. Anders gesagt, handelt es sich um den Ester aus einer (Meth)acrylsäure u nd einem Diol oder Polyol, wobei Diole bevorzugt sind . Particularly preferred nucleophilic functionalized (meth) acrylic esters are hydroxy-functional (meth) acrylic esters. A "hydroxy-functional (meth) acrylic acid ester" is understood according to the invention to mean a (meth) acrylic acid ester which, after esterification with (meth) acrylic acid, still carries at least one hydroxyl functionality in the residue derived from the alcohol. In other words, it is the ester of a (meth) acrylic acid and a diol or polyol, with diols being preferred.
Eine besonders bevorzugte Gruppe von "hydroxyfunktionalen (Meth)acrylsäure- estern" sind die Hydroxyalkyl(meth)acrylsäureester. Erfindungsgemäß einsetzbare Hydroxyalkyl(meth)acrylsäureester sind Ester der (Meth)acrylsäure mit zweiwertigen, al iphatischen Alkoholen. Diese Verbindungen sind in der Fachwelt weithin bekannt. Sie können beispielsweise durch die Reaktion von A particularly preferred group of "hydroxyfunctional (meth) acrylic acid esters" are the hydroxyalkyl (meth) acrylic acid esters. Hydroxyalkyl (meth) acrylates which can be used according to the invention are esters of (meth) acrylic acid with dihydric, aliphatic alcohols. These compounds are well known in the art. You can, for example, by the reaction of
(Meth)acrylsäure mit Oxiranen erhalten werden. (Meth) acrylic acid can be obtained with oxiranes.
Zu den Oxiranverbindungen gehören unter anderem Ethylenoxid, Propylenoxid, 1,2-Butylenoxid und/oder 2,3-Butylenoxid, Cyclohexenoxid, Styroloxid, The oxirane compounds include, but are not limited to, ethylene oxide, propylene oxide, 1,2-butylene oxide and / or 2,3-butylene oxide, cyclohexene oxide, styrene oxide,
Epichlorhydrin und Glycidylester. Diese Verbindungen können sowohl einzeln als auch als Mischung verwendet werden. Epichlorohydrin and glycidyl ester. These compounds can be used both individually and as a mixture.
Die Hydroxyalkyl(meth)acrylsäureester können auch Substituenten, wie beispielsweise Phenylreste oder Aminogruppen, enthalten.
Bevorzugte Hydroxyalkyl(meth)acrylsäureester sind unter anderem 1-Hydroxy- ethylacrylat, 1-Hydroxyethylmethacrylat, 2-Hydroxyethylacrylat (H EA), 2-Hy- droxyethylmethacrylat (H EMA), 2-Hydroxypropylacrylat, 2-Hydroxypropyl- methacrylat, 3-Hydroxypropylacrylat, 3-Hydroxypropylmethacrylat, 6-Hydroxy- hexylacrylat und 6-Hydroxyhexylmethacrylat, 3-Phenoxy-2-hydroxypropylmeth- acrylat, Acrylsäure-(4-hydroxybutylester), Methacrylsäure(hydroxymethylamid), Caprolactonhydroxyethylmethacrylat und Caprolactonhydroxyethylacrylat. Hiervon sind die Hydroxyethylmethacrylate, die Hydroxyethylacrylate, 2-Hydroxypropyl- methacrylat und 2-Hydroxypropylacrylat ganz besonders bevorzugt. Am meisten bevorzugt sind 2-Hydroxyethylmethacrylat und 2-Hydroxyethylacrylat. The hydroxyalkyl (meth) acrylic acid esters can also contain substituents, such as, for example, phenyl radicals or amino groups. Preferred hydroxyalkyl (meth) acrylic esters include 1-hydroxyethyl acrylate, 1-hydroxyethyl methacrylate, 2-hydroxyethyl acrylate (H EA), 2-hydroxyethyl methacrylate (H EMA), 2-hydroxypropyl acrylate, 2-hydroxypropyl methacrylate, 3-hydroxypropyl acrylate , 3-hydroxypropyl methacrylate, 6-hydroxyhexyl acrylate and 6-hydroxyhexyl methacrylate, 3-phenoxy-2-hydroxypropyl methacrylate, acrylic acid (4-hydroxybutyl ester), methacrylic acid (hydroxymethylamide), caprolactone hydroxyethyl methacrylate and caprolactone hydroxyethyl acrylate. Of these, the hydroxyethyl methacrylates, the hydroxyethyl acrylates, 2-hydroxypropyl methacrylate and 2-hydroxypropyl acrylate are very particularly preferred. Most preferred are 2-hydroxyethyl methacrylate and 2-hydroxyethyl acrylate.
Eine weitere bevorzugte Gruppe der hydroxyfunktionalen (Meth)acrylsäureester sind die Polyethermethacrylate. Hierunter sind Substanzen zu verstehen, die durch Veresterung einer (Meth)acrylsäure mit einem Polyetherpolyol, vorzugsweise einem Polyetherdiol, erhalten sind . Solche Polyetherpolyole wurden bereits weiter oben bei der Nennung bevorzugter Polyole aufgeführt. Bei den Polyether- methacrylaten enthält der Hydroxyalkylrest des Esters Polyoxyalkylengruppen, die sowohl linear als auch verzweigt sein können, wie beispielsweise Polyethylenoxid, Polypropylenoxid und Polytetramethylenoxid . Diese Gruppen weisen häufig zwischen 2 und 10 Oxyalkylen-Einheiten auf. Spezielle Beispiele sind Polyethoxy- methacrylat, Polypropoxymethacrylat, Polyethylenoxid/Polytetramethylenoxid- methacrylat, Polyethylenoxid/Polypropylenoxid methacrylat. Die Menge des nukleophil funktionalisierten (Meth)acrylsäureesters wird so gewählt, dass freie Isocyanatgruppen, die nach der Polykondensation zwischen Polyisocyanat und Polyol noch vorhanden sind, vollständig umgesetzt werden. Um die optimale Menge an nukleophil funktionalisierten (Meth)acrylsäu reestern zu bestimmen, kann nach der Polykondensation der Gehalt freier Isocyanatgruppen bestimmt werden. Die Bestimmung des Gehalts freier Isocyanatgruppen kann beispielsweise mit infrarotspektroskopischen Methoden oder durch Titration erfolgen. Another preferred group of hydroxyfunctional (meth) acrylic esters are the polyether methacrylates. These are substances which are obtained by esterification of a (meth) acrylic acid with a polyether polyol, preferably a polyether diol. Such polyether polyols have already been mentioned above in the mention of preferred polyols. In the polyether methacrylates, the hydroxyalkyl radical of the ester contains polyoxyalkylene groups, which may be both linear and branched, such as polyethylene oxide, polypropylene oxide and polytetramethylene oxide. These groups often have between 2 and 10 oxyalkylene units. Specific examples are polyethoxy methacrylate, polypropoxymethacrylate, polyethylene oxide / polytetramethylene oxide methacrylate, polyethylene oxide / polypropylene oxide methacrylate. The amount of nucleophilically functionalized (meth) acrylic acid ester is chosen so that free isocyanate groups, which are still present after the polycondensation between polyisocyanate and polyol, are completely reacted. To determine the optimum amount of nucleophilically functionalized (meth) acrylic acid esters, the content of free isocyanate groups can be determined after the polycondensation. The determination of the content of free isocyanate groups can be carried out, for example, by infrared spectroscopic methods or by titration.
Das Polyurethan(meth)acrylat, aus dem die Partikel der erfindungsgemäßen Dispersion aufgebaut sind, besitzt im Allgemein ein gewichtsmittleres Molekular- gewicht von 3000 bis 600 000 g/Mol, vorzugsweise von 3000 bis 500 000 g/Mol, was mit Hilfe der GPC zu bestimmen ist.
Bei der erfindungsmäßen Dispersion haben die Polyurethan(meth)acrylatpartikel einen mittleren Durchmesser von weniger als 40 nm, wodurch die erwünschte Transparenz erzielt wird. Bevorzugt wird ein mittlerer Partikeldurchmesser von weniger als 20 nm erzielt, mehr bevorzugt von weniger 10 nm. The polyurethane (meth) acrylate from which the particles of the dispersion according to the invention are synthesized generally has a weight-average molecular weight of from 3,000 to 600,000 g / mol, preferably from 3,000 to 500,000 g / mol, which with the aid of GPC determine is. In the dispersion according to the invention, the polyurethane (meth) acrylate particles have an average diameter of less than 40 nm, whereby the desired transparency is achieved. Preferably, a mean particle diameter of less than 20 nm is achieved, more preferably less than 10 nm.
Die angegebenen Durchmesser können mittels Lichtstreuu ng bestimmt werden. Entsprechende Verfahren sind dem Fachmann ohne weiteres geläufig . Ein geeignetes Gerät zur Bestimmung der Partikelgröße ist beispielsweise der The specified diameters can be determined by means of light scattering. Corresponding methods are readily familiar to the person skilled in the art. A suitable device for determining the particle size is for example the
Nanosizer der Fa. Malvern. Nanosizer from Malvern.
Unter dem Feststoffgehalt ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung das Gewicht der Polyurethan(meth)acrylatpartikel, bezogen auf das Gewicht der gesamten Dispersion, zu verstehen. In der erfindungsgemäßen Dispersion beträgt der Feststoffgehalt vorzugsweise mindestens 20 Gew.-%. Ebenso ist es bevorzugt, wenn der Feststoffgehalt 80 Gew. -% oder weniger beträgt. Besonders bevorzugt ist ein Feststoffgehalt von 30 bis 50 Gew.-% und am meisten bevorzugt 35 bis 45 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Dispersion. For the purposes of the present invention, the solids content is to be understood as meaning the weight of the polyurethane (meth) acrylate particles, based on the weight of the entire dispersion. In the dispersion according to the invention, the solids content is preferably at least 20% by weight. It is also preferable that the solid content is 80% by weight or less. Particularly preferred is a solids content of 30 to 50 wt .-% and most preferably 35 to 45 wt .-%, each based on the total weight of the dispersion.
Als Initiator für die Polymerisation des Reaktivverdünners kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung prinzipiell jeder Initiator eingesetzt werden, mit dem eine Polymerisation des Reaktivverdünners möglich ist. Beispiele für verwendbare Initiatoren sind beispielsweise Peroxide und Hydroxyperoxide, wie zum Beispiel Dibenzoylperoxid, Diacetylperoxid und t-Butylhydroperoxid . Eine weitere Klasse von Initiatoren sind wärmeaktivierbare Initiatoren, insbesondere Azoinitiatoren, wie Azobisisobutyronitril . Wenn als Initiator ein Peroxid eingesetzt wird, so kann dessen Zersetzung mit Hilfe von Promotoren bei niedrigen Temperaturen induziert werden. Ein besonders bevorzugter Promotor in diesem Zusammenhang ist das N,N-bis-(2-hydroxyethyl)-p-toluidin (DEPT). Als Initiator wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorzugsweise ein UV- aktivierbarer Photoinitiator eingesetzt. Bei derartigen Photoinitiatoren wird in der Regel zwischen Photoinitiatoren des Norrish-Typs I und des Norrish-Typs II unterschieden. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung besonders bevorzugte In principle, any initiator with which a polymerization of the reactive diluent is possible can be used as initiator for the polymerization of the reactive diluent in the context of the present invention. Examples of suitable initiators are, for example, peroxides and hydroxy peroxides, such as dibenzoyl peroxide, diacetyl peroxide and t-butyl hydroperoxide. Another class of initiators are heat-activated initiators, especially azo initiators, such as azobisisobutyronitrile. If a peroxide is used as the initiator, its decomposition can be induced by means of promoters at low temperatures. A particularly preferred promoter in this context is N, N-bis- (2-hydroxyethyl) -p-toluidine (DEPT). The initiator used in the context of the present invention is preferably a UV-activatable photoinitiator. Such photoinitiators typically distinguish between Norrish Type I and Norrish Type II photoinitiators. Particularly preferred in the context of the present invention
Photoinitiatoren sind solche des Norrish-Typs I. Beispiele für derartige Photoinitiators are those of the Norrish type I. Examples of such
Photoinitiatoren sind das 2-Hydroxy-2-methyl-l-phenyl-propan-l-on (unter dem Namen Darocure® 1173 von Ciba erhältlich) oder das 1-Hydroxycyclo- hexylphenylketon, das in Mischung mit Benzophenon (1 : 1) als Irgacure® 500 von
Ciba erhältlich ist. Die Menge des zugesetzten Photoinitiators unterl iegt keinen wesentlichen Beschränkungen, sollte jedoch 10 Gew. -%, bezogen auf das Photoinitiators are the 2-hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propane-1-one (available under the name Darocure® 1173 from Ciba) or the 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, which is mixed with benzophenone (1: 1) as Irgacure® 500 from Ciba is available. The amount of photoinitiator added is not substantially limited, but should be 10% by weight based on the amount of
Gesamtgewicht der Lackzusammensetzung, nicht überschreiten, da sonst eine Beeinflussung der Eigenschaften der Lackzusammensetzung nicht ausgeschlossen werden kann. Bevorzugte Gehalte des Photoinitiators liegen im Bereich von etwa 1 bis 6 Gew.-%, und besonders bevorzugt bei etwa 2 bis 4,5 Gew.-%. Total weight of the paint composition, do not exceed, otherwise an influence on the properties of the paint composition can not be excluded. Preferred levels of the photoinitiator are in the range of about 1 to 6 wt%, and more preferably about 2 to 4.5 wt%.
Neben den vorstehend geschilderten Bestandteilen kann die Lackzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung noch geeignete Additive, insbesondere in Form von Entschäumern, Lösungsmitteln und/oder Filmbildnern enthalten. Ein geeigneter Entschäumer ist beispielsweise Byk 141 von Byk. Entschäumer sind normalerweise bereits in geringen Mengen effektiv, so dass der Gehalt an In addition to the constituents described above, the coating composition according to the present invention may also contain suitable additives, in particular in the form of defoamers, solvents and / or film formers. A suitable defoamer is, for example, Byk 141 from Byk. Defoamers are usually effective even in small amounts, so the content of
Entschäumern in der erfindungsgemäßen Lackzusammensetzung 3% nicht übersteigen sollte. Bevorzugt ist in Bezug auf den Entschäumer ein Gehalt im Bereich von 0,5 bis 1 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Lackzusammensetzung. Defoamers in the paint composition of the invention should not exceed 3%. With respect to the defoamer, a content in the range from 0.5 to 1% by weight, based on the total weight of the coating composition, is preferred.
Weiterhin kann die Lackzusammensetzung ein Lösungsmittel, wie insbesondere Butylacetat, enthalten. Hinsichtlich der Menge des Lösungsmittels unterliegt die Lackzusammensetzung ebenfalls keinen wesentlichen Beschränkungen, es ist jedoch zweckmäßig, das Lösungsmittel in Mengen, die 50 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Lackzusammensetzung, nicht übersteigen, einzusetzen. In einer Ausführungsform ist die erfindungsgemäße Lackzusammensetzung frei von Lösungsmitteln. In einer anderen Ausführungsform enthält die erfindungsgemäße Lackzusammensetzung 20 bis 50 Gew. -%, insbesondere 30 bis 50 Gew.-% Furthermore, the paint composition may contain a solvent, such as in particular butyl acetate. Also, with respect to the amount of the solvent, the paint composition is not substantially limited, but it is desirable to use the solvent in amounts not exceeding 50% by weight based on the total weight of the paint composition. In one embodiment, the coating composition according to the invention is free of solvents. In another embodiment, the coating composition according to the invention contains from 20 to 50% by weight, in particular from 30 to 50% by weight.
Lösungsmittel, bevorzugt in Form von Butylacetat. Je nach Auftragsverfahren kann der Einsatz von organischen Lösemitteln gewünscht sein, damit die Solvent, preferably in the form of butyl acetate. Depending on the application process, the use of organic solvents may be desired, so that the
Verarbeitungsparameter wie z. B. Viskosität, Nass-/Trockenschichtdicke und Lackverlauf den Anwenderwünschen angepasst werden können. Die bevorzugten Auftragsverfahren sind z. B. Rakeln, Walzen, Gießen, Vakuumat-Verfahren, Tauchen, Trommeln, Spritzen (Becherpistole, Airless, Airmix). Processing parameters such. As viscosity, wet / dry film thickness and paint course can be adapted to user requirements. The preferred application methods are z. As doctoring, rolling, casting, Vakuumat method, dipping, drumming, spraying (cup gun, airless, Airmix).
Weiterhin kann es zweckmäßig sein, der erfindungsgemäßen Lackzusammensetzung Filmbildner zuzusetzen. Geeignete Filmbildner sind beispielsweise Furthermore, it may be expedient to add film formers to the coating composition according to the invention. Suitable film formers are, for example
Cellulosederivate. Besonders geeignete Filmbildner sind Celluloseester, Cellulose derivatives. Particularly suitable film formers are cellulose esters,
insbesondere das Celluloseacetobutyrat.
Weitere geeignete Filmbildner sind z. B. hochmolekulare, partiell hydrolysierte Polyvinylchloride/Vinylacetatharze (z. B. Mischpolymerisate der Marke UCAR™ VAGH der Fa. Dow Chemical Company). Die Viskositäten der erfindungsgemäßen Lackzusammensetzungen liegen im Allgemeinen zwischen 50 und 1000 mPa.s, gemessen rheologisch mit einer Kegelplattengeometrie bei einer Scherrate von 100 s"1 und T = 25 bis 26°C. in particular cellulose acetobutyrate. Other suitable film formers are z. B. high molecular weight, partially hydrolyzed polyvinyl chloride / vinyl acetate resins (eg., Copolymers of the brand UCAR ™ VAGH Fa. Dow Chemical Company). The viscosities of the coating compositions according to the invention are generally between 50 and 1000 mPa.s, measured rheologically with a conical plate geometry at a shear rate of 100 s "1 and T = 25 to 26 ° C.
Bevorzugt liegt die Viskosität zwischen 50 und 500 mPa.s, noch mehr bevorzugt bei etwa 80 bis 300 mPa.s, und am meisten bevorzugt bei etwa 100 bis 250 mPa. s. Der„Lackfachmann" spricht auch von der Auslaufzeit in Sekunden die mit einem Auslaufbecher nach DIN 53211 bestimmt wird . Nach der DIN 53211 ist nur ein Auslaufbecher mit einer Auslaufdüse von 4 mm Durchmesser genormt. Die erfindungsgemäßen Lackzusammensetzungen weisen im Allgemeinen Preferably, the viscosity is between 50 and 500 mPa.s, more preferably about 80 to 300 mPa.s, and most preferably about 100 to 250 mPa.s. s. The "paint expert" also speaks of the flow time in seconds which is determined using a flow cup in accordance with DIN 53211. According to DIN 53211, only one flow cup with a discharge nozzle of 4 mm diameter is standardized
Auslaufzeiten von ca. 25 - 250 s, bevorzugt zwischen 30 - 180 s auf. Flow time of approx. 25 - 250 s, preferably between 30 - 180 s.
In einer weiteren Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung auch eine nichtwässrige transparente Dispersion von Polyurethan(meth)acrylatpartikeln in speziellen Reaktivverdünnern, die dadurch erhältlich ist, dass man ein In a further embodiment, the present invention also relates to a nonaqueous transparent dispersion of polyurethane (meth) acrylate particles in specific reactive diluents obtainable by reacting
Polyisocyanat mit mindestens einem Polyol und einem nukleophil Polyisocyanate with at least one polyol and one nucleophile
funktionalisierten (Meth)acrylsäureester in diesen Reaktivverdünnern umsetzt. Die speziellen Reaktivverdünnern umfassen Methylmethacrylat (MMA), functionalized (meth) acrylic acid ester in these reactive diluents. The special reactive diluents include methyl methacrylate (MMA),
Isobornylacrylat (IBOA), Hexandioldiacrylat (H DDA), Dipropylenglycoldiacylat und Tripropylenglycoldiacrylat. Derartige Dispersionen sind transparent und bleiben auch nach Aushärtung des Reaktivverdünners transparent. Diese Dispersion können neben einer Verwendung als Lack auch zur Bildung einer Klebeverbindung oder eines Gießkörpers ausgehärtet werden. Außer einem Härtungsinitiator müssen keinerlei weitere Substanzen zugegeben werden. Selbstverständlich ist es aber möglich, die erfindungsgemäße Dispersion in herkömmliche Formulierungen von Klebesystemen, Lacken, Beschichtungen oder Gießmassen, wie sie zum Teil vorstehend beschrieben sind, einzumischen und anschließend die Formulierung auszuhärten. Isobornyl acrylate (IBOA), hexanediol diacrylate (H DDA), dipropylene glycol diacylate and tripropylene glycol diacrylate. Such dispersions are transparent and remain transparent even after curing of the reactive diluent. This dispersion can be cured in addition to a use as a paint for the formation of an adhesive bond or a casting. Except for a curing initiator no further substances have to be added. Of course, it is possible, the dispersion of the invention in conventional formulations of adhesive systems, paints, coatings or molding compounds, as described in part above, mix and then cure the formulation.
Als Reaktivverdünner sind im Rahmen des vorstehend geschilderten Aspekts der vorliegenden Erfindung, wie vorstehend erwähnt, Methylmethacrylat, As reactive diluents, in the context of the above-described aspect of the present invention, as mentioned above, methyl methacrylate,
Isobornylacrylat und Hexandioldiacrylat oder Dipropylenglycoldiacrylat oder Tripropylenglykoldiacrylat sowie niedrigmolekulare (mehrfachfunktionelle) Isobornyl acrylate and hexanediol diacrylate or dipropylene glycol diacrylate or tripropylene glycol diacrylate and low molecular weight (multifunctional)
Polyetheracrylate zu verwenden. Es ist jedoch auch möglich (Meth)acrylate wie 2-
Ethylhexylacrylat oder Tetrahydrofurfurylmethacrylat als Reaktivverdünner einzusetzen. Darüber hinaus kommen als Reaktivverdünner die in der DE Use polyether acrylates. However, it is also possible (meth) acrylates such as 2- Use ethylhexyl acrylate or tetrahydrofurfuryl methacrylate as a reactive diluent. In addition, come as reactive diluents in the DE
102005035235 AI in [0031] aufgeführten Verbindungen in Betracht. Zu den im vorstehenden geschilderten Aspekt der vorliegenden Erfindung verwendbaren Polyisocyanaten gehören insbesondere Tetramethylendiisocyanat (TM DI), Toluylendiisocyanat (TDI) und Isophorondiisocyanat (IPDI). 102005035235 AI listed in [0031] into consideration. The polyisocyanates usable in the above aspect of the present invention include, in particular, tetramethylene diisocyanate (TM DI), tolylene diisocyanate (TDI) and isophorone diisocyanate (IPDI).
In einer besonders bevorzugten Ausführu ngsform einer nichtwässrigen In a particularly preferred embodiment of a nonaqueous one
transparenten Dispersion gemäß dem vorstehend geschilderten Aspekt sind die Polyurethan(meth)acrylatpartikel erhältlich aus Tetramethylendiisocyanat als Polyisocyanat, einem Copolyester mit einem Molekulargewicht von etwa 5.500 und einer Hydroxyzahl von 18 bis 24 sowie 1,4-Butandiol als Polyolen, und aus Hydroxyethylmethacrylat als nukleophil funktionalisiertem (Meth)acrylsäureester. Der Reaktivverdünner besteht in diesem Fall vorzugsweise aus Methylmethacrylat. Ganz besonders bevorzugt ist es, wenn die Dispersion auf Polyurethanpartikeln, die aus etwa 6 Gew. -% Polymethylendiisocyanat, etwa 46 Gew.-% des transparent dispersion according to the above-described aspect, the polyurethane (meth) acrylate particles are available from tetramethylene diisocyanate as a polyisocyanate, a copolyester having a molecular weight of about 5,500 and a hydroxyl number of 18 to 24 and 1,4-butanediol as polyols, and from hydroxyethyl methacrylate as nucleophilically functionalized (meth) acrylate. The reactive diluent in this case is preferably methyl methacrylate. It is very particularly preferred if the dispersion is based on polyurethane particles which consist of about 6% by weight of polymethylene diisocyanate, about 46% by weight of the
Copolyesters mit einem Mw von 5.500 und einer Hydroxyzahl von 18 bis 24, etwa 1 Gew.-% 1,4-Butandiol und etwa 4 Gew.-% Hydroxyethylmethacrylat erhältlich sind, sowie 43 Gew.-% Methylmethacrylat als Reaktivverdünner beruht. Im Copolyesters having a Mw of 5,500 and a hydroxyl number of 18 to 24, about 1 wt .-% 1,4-butanediol and about 4 wt .-% hydroxyethyl methacrylate are available, and 43 wt .-% methyl methacrylate as a reactive diluent based. in the
Vorstehenden und folgenden umfasst der Begriff "etwa" eine Spanne von ± 1 Gew.-%, bevorzugt ± 0,5 Gew. -%. Die Gewichtsangaben beziehen sich jeweils auf das Gesamtgewicht der Dispersion. In einer dazu alternativen bevorzugten Ausführungsform gemäß dem vorstehend geschilderten Aspekt beruht die nichtwässrige transparente Dispersion auf Polyurethanpartikeln aus Toluylendiisocyanat als Polyisocyanat, The term "about" above and below encompasses a range of ± 1% by weight, preferably ± 0.5% by weight. The weights are in each case based on the total weight of the dispersion. In an alternative preferred embodiment according to the above-described aspect, the nonaqueous transparent dispersion is based on polyurethane particles of tolylene diisocyanate as polyisocyanate,
Polytetrahydrofuran mit einem mittleren Molekulargewicht von etwa 2.000 als Polyol, und Hydroxyethylacrylat als nukleophil funktionalisiertem Polytetrahydrofuran having an average molecular weight of about 2,000 as a polyol, and hydroxyethyl acrylate as a nucleophilic functionalized
(Meth)acrylsäureester sowie Isobornylacrylat als Reaktivverdünner. Hierzu ist es wiederum bevorzugt, wenn die Dispersion auf Polyurethanpartikel n, die aus etwa 4 Gew.-% Toluylendiisocyanat, etwa 27 Gew.-% des Polytetrahydrofuran mit einem mittleren Molekulargewicht von etwa 2000 und etwa 4 Gew.-% (Meth) acrylic acid ester and isobornyl acrylate as a reactive diluent. For this purpose, it is again preferred if the dispersion is based on polyurethane particles n which comprise about 4% by weight of tolylene diisocyanate, about 27% by weight of the polytetrahydrofuran having an average molecular weight of about 2000 and about 4% by weight.
Hydroxyethylacrylat erhältlich sind, und etwa 65 Gew.-% Isobornylacrylat als Reaktivverdünner beruht.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform gemäß dem vorstehend geschilderten Aspekt beruht die nichtwässrige transparente Dispersion auf Polyurethanpartikeln aus Isophorondiisocyanat als Polyisocyanat, einem Gemisch aus Polytetrahydrofuran mit einem mittleren Molekulargewicht von etwa 2000 und 1,4-Butandiol als Polyol und Hydroxyethylacrylat als nukleophil funktionalisiertem (Meth)acrylsäureester sowie auf Hexandioldiacrylat als Reaktivverdünner. Hierzu ist es wiederum bevorzugt, wenn die Dispersion auf Polyurethanpartikeln, die aus etwa 12 Gew.-% Isophorondiisocyanat, etwa 28 Gew. -% des Polytetrahydrofuran mit einem mittleren Molekulargewicht von etwa 2000, etwa 2 Gew. -% 1,4- Butandiol, und etwa 4 Gew.-% Hydroxyethylacrylat erhältlich sind, und etwa 54 Gew.-% Hexandioldiacrylat als Reaktivverdünner beruht. Hydroxyethyl acrylate are available, and about 65 wt .-% isobornyl acrylate is based as a reactive diluent. In a further preferred embodiment according to the above-described aspect, the nonaqueous transparent dispersion is based on polyurethane particles of isophorone diisocyanate as polyisocyanate, a mixture of polytetrahydrofuran having an average molecular weight of about 2000 and 1,4-butanediol as polyol and hydroxyethyl acrylate as nucleophilically functionalized (meth) acrylic ester and hexanediol diacrylate as a reactive diluent. For this purpose, it is again preferred if the dispersion is based on polyurethane particles which consist of about 12% by weight of isophorone diisocyanate, about 28% by weight of the polytetrahydrofuran having an average molecular weight of about 2000, about 2% by weight of 1,4-butanediol, and about 4% by weight of hydroxyethyl acrylate, and about 54% by weight of hexanediol diacrylate is a reactive diluent.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform kann das Polyol optional zusätzlich Trimethylolpropan oder ein trihydroxyfunktionelles Polypropylenglycol mit einer KOH-Zahl von etwa 385 mg KOH/g enthalten. Für derartige Gemische ist es bevorzugt wenn die Mol-Menge der OH-Gruppen aus dem Trimethyolpropan oder dem trihydroxyfunktionelles Polypropylenglycol etwa 5 bis 15 % der Summe der Mol-Menge der OH-Gruppen des Polytetrahydrofurans mit einem mittleren Molekulargewicht von etwa 2000 und dem Trimethyolpropan oder dem In the embodiment described above, the polyol may optionally additionally contain trimethylolpropane or a trihydroxy-functional polypropylene glycol having a KOH number of about 385 mg KOH / g. For such mixtures, it is preferred if the molar amount of the OH groups from the trimethylolpropane or the trihydroxy-functional polypropylene glycol about 5 to 15% of the sum of the molar amount of OH groups of polytetrahydrofuran having an average molecular weight of about 2000 and the trimethyolpropane or the
trihydroxyfunktionelles Polypropylenglycol ausmacht. trihydroxy-functional polypropylene glycol.
Die Erfindung betrifft in einem weiteren Aspekt ein Herstellungsverfahren für die eingangs beschriebene Lackzusammensetzung. Bei diesem Verfahren setzt man in einem Rührkessel ein Polyisocyanat mit mindestens einem Polyol und einem nukleophil funktionalisierten (Meth)acrylsäureester in einem Reaktivverdünner um. Diese Bestandteile wurden zuvor eingehend beschrieben. Die erfindungsgemäße Lackzusammensetzung ist dann erhältlich, indem der Reaktionsmischung, vor oder nach Polymerisation des Polyisocyanats, ein Initiator zugegeben wird . Ein geeignetes Verfahren zur Herstellung von Polyurethan(meth)acrylatpartikeln ist beispielsweise in der DE 10 2005 035 235 AI in [0098] bis [0112] In a further aspect, the invention relates to a production method for the coating composition described above. In this process, a polyisocyanate is reacted in a stirred tank with at least one polyol and a nucleophilically functionalized (meth) acrylic ester in a reactive diluent. These ingredients have been previously described in detail. The coating composition according to the invention is then obtainable by adding to the reaction mixture, before or after polymerization of the polyisocyanate, an initiator. A suitable process for the preparation of polyurethane (meth) acrylate particles is described, for example, in DE 10 2005 035 235 A1 in [0098] to [0112].
beschrieben. described.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindu ng betrifft ein beschichtetes Another aspect of the present invention relates to a coated
Substrat, das durch Aufbringen einer wie im Vorstehenden beschriebenen Substrate by applying one as described above
Lackzusammensetzung auf das Substrat und Aushärtung der Zusammensetzung auf dem Substrat erhältlich ist. Bei dem Substrat handelt es sich zweckmäßig um Glas, Metall, bevorzugt mit einer Oberfläche aus Aluminium, Zink oder Eisen, und
Kunststoffe, bevorzugt aus PVC oder Polycarbonat. Wenn im Vorstehenden von Metallen, die eine Oberfläche aus Aluminium, Zink oder Eisen aufweisen, die Rede ist, heißt dies, dass die Oberfläche, mit Ausnahme von unvermeidlichen Paint composition on the substrate and curing of the composition on the substrate is available. The substrate is expediently glass, metal, preferably with a surface of aluminum, zinc or iron, and Plastics, preferably of PVC or polycarbonate. If, in the foregoing, metals having a surface of aluminum, zinc or iron are mentioned, this means that the surface, with the exception of unavoidable
Oxydationsprodukten des Aluminiums, Zinks oder Eisens, im Wesentlichen aus elementarem Aluminium, Zink oder Eisen besteht. Oxydationsprodukten of aluminum, zinc or iron, consisting essentially of elemental aluminum, zinc or iron.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindu ng betrifft ein Verfahren zur Another aspect of the present invention relates to a method for
Herstellung eines beschichteten Substrats, umfassend das Aufbringen einer wie vorstehend beschriebenen Lackzusammensetzung auf ein Substrat und das Aushärten der Lackzusammensetzung auf dem Substrat. Es ist bevorzugt, wenn das Aushärten der Zusammensetzung unter Bestrahlung mit UV-Licht erfolgt, was impliziert, dass als Initiator ein UV-Licht-aktivierbarer Initiator eingesetzt wird. Preparation of a coated substrate, comprising applying a coating composition as described above to a substrate and curing the coating composition on the substrate. It is preferred if the curing of the composition takes place under irradiation with UV light, which implies that the initiator used is a UV-light-activatable initiator.
Die erfindungsgemäße Lackzusammensetzung besitzt im ausgehärteten Zustand, wie zuvor erwähnt, nicht nur eine hohe Transparenz, sondern auch eine guteIn the cured state, as mentioned above, the paint composition of the present invention has not only high transparency but also good transparency
Haftfestigkeit, insbesondere auf Substraten, wie Glas, Metallen oder Kunststoffen, sowie eine hohe Härte und Beständigkeit gegen Mikrokratzer. Adhesive strength, especially on substrates such as glass, metals or plastics, as well as a high hardness and resistance to micro-scratches.
Die vorstehend geschilderten Dispersionen von Polyurethan(meth)acrylatpartikeln in speziellen Reaktivverdünnern können auch zu Formkörpern verarbeitet werden, sodass ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung Formköper betrifft, die aus entsprechenden Dispersionen hergestellt wurden. The above-described dispersions of polyurethane (meth) acrylate particles in specific reactive diluents can also be processed into shaped articles, so that a further aspect of the present invention relates to shaped articles which have been produced from corresponding dispersions.
Die Erfindung wird nachfolgend durch Beispiele verdeutlicht, wobei diese nicht als Beschränkung der erfinderischen Idee aufgefasst werden sollen. The invention is illustrated below by examples, which should not be construed as limiting the inventive idea.
Beispiele Herstellung von Polyurethan/Reaktiverdünner-Dispersionen Examples Preparation of Polyurethane / Reactive Thinner Dispersions
Die Komponente II (vgl . die folgenden Tabellen 1 bis 10) wurde über einen auf 60 °C temperierten Tropftrichter bei 60 °C zur Komponente I in einem Component II (cf., Tables 1 to 10 below) was added at 60 ° C. to component I in a dropping funnel heated to 60.degree
Glasreaktor zugetropft und bei einer Rührgeschwindigkeit von 14,9 m/s gerührt. Anschließend wurde der Katalysator (Komponente III, Dibutylzinndilaurat) zum Reaktionsgemisch gegeben und 1 h lang bei einer Rührgeschwindigkeit von 14,9
m/s gerührt. Der erhaltenen Mischung wurde abschließend die Komponente IV zugegeben und das Gemisch wurde auf 23 °C abgekühlt. Dropped glass reactor and stirred at a stirring speed of 14.9 m / s. Subsequently, the catalyst (component III, dibutyltin dilaurate) was added to the reaction mixture and stirred for 1 hour at a stirring rate of 14.9 m / s stirred. The resulting mixture was finally added with Component IV and the mixture was cooled to 23 ° C.
Die Zusammensetzungen der verschiedenen Ansätze sind in den folgenden Tabellen 1 bis 10 angegeben. The compositions of the various approaches are given in Tables 1 to 10 below.
Tabelle 1: Lackbasis 1 Table 1: Lacquer base 1
Komponente Substanz Menge [g]Component Substance Quantity [g]
I IPDI 58,29 I IPDI 58,29
HDDA 170,32 HDDA 170.32
II PTHF 2000 140,76 II PTHF 2000 140.76
1,4-Butandiol 7,49 1,4-butanediol 7,49
HDDA 100,45HDDA 100.45
III DBTDL 0,44III DBTDL 0.44
IV HEA 22,18 IV HEA 22:18
Tabelle 2: Lackbasis 2 Table 2: Lacquer base 2
Komponente Substanz Menge [g]Component Substance Quantity [g]
I IPDI 59,17 I IPDI 59,17
HDDA 172,29 HDDA 172.29
II PTHF 2000 135,28 II PTHF 2000 135,28
1,4-Butandiol 7,58 1,4-butanediol 7,58
HDDA 101,44HDDA 101,44
Desmophen 1380 BT 1,04Desmophen 1380 BT 1.04
III DBTDL 0,44III DBTDL 0.44
IV HEA 22,74
Tabelle 3: Lackbasis 3 IV HEA 22.74 Table 3: Lacquer base 3
Komponente Substanz Menge [g]Component Substance Quantity [g]
I IPDI 59,90 I IPDI 59.90
HDDA 174,41 HDDA 174.41
II PTHF 2000 129,73 II PTHF 2000 129.73
1,4-Butandiol 7,67 1,4-butanediol 7,67
HDDA 102,68HDDA 102.68
Desmophen 1380 BT 2,11Desmophen 1380 BT 2,11
III DBTDL 0,46III DBTDL 0.46
IV HEA 23,02 IV HEA 23:02
Tabelle 4: Lackbasis 4 Table 4: Lacquer base 4
Komponente Substanz Menge [g]Component Substance Quantity [g]
I IPDI 60,64 I IPDI 60.64
HDDA 176,58 HDDA 176.58
II PTHF 2000 124,06 II PTHF 2000 124.06
1,4-Butandiol 7,76 1,4-butanediol 7,76
HDDA 103,96HDDA 103.96
Desmophen 1380 BT 3,21Desmophen 1380 BT 3.21
III DBTDL 0,47III DBTDL 0.47
IV HEA 23,31 IV HEA 23,31
Tabelle 5: Lackbasis 5 Table 5: Lacquer base 5
Komponente Substanz Menge [g]Component Substance Quantity [g]
I IPDI 60,92 I IPDI 60,92
HDDA 177,38 HDDA 177.38
II PTHF 2000 124,61 II PTHF 2000 124.61
1,4-Butandiol 7,80 1,4-butanediol 7,80
HDDA 104,43HDDA 104.43
Trimethylolpropan 0,98Trimethylolpropane 0.98
III DBTDL 0,47III DBTDL 0.47
IV HEA 23,42
Zusätzlich wurden zwei Zusammensetzungen hergestellt, die anstelle von H DDA Methylmethacrylat (MMA) oder Isobornylacrylat (IBOA) enthielten. IV HEA 23:42 In addition, two compositions were prepared containing methyl methacrylate (MMA) or isobornyl acrylate (IBOA) in place of H DDA.
Tabelle 6 Table 6
Die nach den Rezepturen aus den Tabellen 6 und 7 hergestellten Dispersionen waren klare, farblose Flüssigkeiten. The dispersions prepared according to the formulations from Tables 6 and 7 were clear, colorless liquids.
Die verschiedenen Lackbasis-Zusammensetzungen wurden für Haftfestigkeitsuntersuchungen zu Lacken formuliert, deren Zusammensetzungen in der folgenden Tabelle 8 angegeben sind :
Tabelle 8 The various lacquer base compositions were formulated into coatings for peel strength tests, the compositions of which are given in Table 8 below: Table 8
Die Haftfestigkeit der erfindungsgemäßen Lack-Formulierungen und eines The adhesion of the paint formulations of the invention and a
Vergleichslacks 1 auf Basis von Desmolux 2740 auf unterschiedlichen Substraten wurde gemäß DIN EN ISO 2409 (Kennwert ISO GT0 - GT5) untersucht. GT0 steht dabei für sehr gute Haftfestigkeit, GT5 für komplette Enthaftung/schlechte Haftfestigkeit. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen sind in der folgenden Tabelle 9 wiedergegeben.
Tabelle 9 Comparative paint 1 based on Desmolux 2740 on different substrates was tested in accordance with DIN EN ISO 2409 (characteristic value ISO GT0 - GT5). GT0 stands for very good adhesion, GT5 for complete delamination / poor adhesion. The results of these studies are shown in Table 9 below. Table 9
Von der Gesamtperformance (Haftfestigkeit) zeigt Lack 1 die besten Resultate. Der Vergleichslack 1 auf Basis von Desmolux 2740 zeigt die schlechtesten Ergebnisse in dieser Versuchsreihe. Es sind Tendenzen erkennbar, dass mit zunehmendem Polyolanteil (trifunktionell) die Haftfestigkeiten geringfügig ungünstiger werden (Lack 2 bis 5). Es zeigt sich weiterhin, dass alle erfindungsgemäßen Lackformulierungen Lack 1 bis Lack 5 im Vergleich zum kommerziell erhältlichen Produkt auf Basis von Desmolux 2724 verbesserte Haftfestigkeiten auf allen untersuchten Substraten zeigen. Die besten Haftfestigkeiten konnten dabei für die Formulierung Lack 1 festgestellt werden. Alle erfindungsgemäßen Lacke Lack 1 bis Lack 5 zeigen auf Polycarbonatplatten und PVC-Folien sehr hohe Haftfestigkeiten. Of the overall performance (adhesion), Paint 1 shows the best results. Comparative 1 based on Desmolux 2740 shows the worst results in this series of experiments. There are tendencies recognizable that with increasing polyol content (trifunctional), the adhesive strengths are slightly less favorable (paints 2 to 5). It is further shown that all paint formulations according to the invention, paint 1 to paint 5, exhibit improved adhesive strengths on all the substrates investigated in comparison with the commercially available product based on Desmolux 2724. The best bond strengths could be determined for the formulation Lack 1. All paints according to the invention, paint 1 to paint 5, show very high adhesive strengths on polycarbonate sheets and PVC films.
Von den Formulierungen Lack 1 bis Lack 5 und dem Vergleichslack 1 wurde weiterhin die Pendeldämpfung in Sekunden nach König (bestimmt gemäß in Anlehnung an DIN 53157 mit 100 pm Nassauftrag) bestimmt. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen sind in der folgenden Tabelle 10 als Schwingdauer in Sekunden dargestellt:
Tabelle 10 From the formulations varnish 1 to varnish 5 and comparative varnish 1, the pendulum damping in seconds according to König (determined in accordance with DIN 53157 with 100 pm wet application) was furthermore determined. The results of these tests are shown in the following Table 10 as oscillation time in seconds: Table 10
In den Untersuchungen zeigten sich die niedrigsten Pendeldämpfungswerte bei den Formulierungen Lack 1 und Lack 4, wobei die Pendeldämpfungswerte in der Lackserie Lack 2 bis Lack 4 mit zunehmendem Gehalt an trifunktionellem Polyol abnehmen. In the investigations, the lowest pendulum attenuation values were found in the formulations Lack 1 and Lack 4, whereby the pendulum attenuation values in the paint series Lack 2 to Lack 4 decrease with increasing content of trifunctional polyol.
Weiterhin wurde die Beständigkeit einer erfindungsgemäßen Lackformulierungen gegen Mikroverkratzung bestimmt. Die untersuchten Formulierungen sind in der folgenden Tabelle 11 wiedergegeben. Furthermore, the resistance of a coating formulation according to the invention against micro-scratching was determined. The tested formulations are shown in Table 11 below.
Tabelle 11 Table 11
Für eine vergleichende Prüfung wurden Lack 6 (Diol) und der Vergleichslack 2 auf Basis von Desmolux 2740 untersucht. For a comparative test, varnish 6 (diol) and comparison varnish 2 based on Desmolux 2740 were investigated.
Im Folgenden wurde die Beständigkeit gegen Mikrokratzer gemäß der IH D- Werksnorm W-466 bestimmt. Diese Norm gilt für Möbeloberflächen und dient der einheitlichen Bestimmung der Widerstandsfähigkeit der obersten Lackschicht gegen Mikrokratzer. Die Prüfung erfolgte mit einem Mini-Martindale-Gerät. Die
Prüfkörper wurden mit 5 Lissajous-Bewegungen (die Lissajous-Bewegung entspricht 16 Zyklen von definierten Reibtellerbewegungen nach dem Verfahren A und B gemäß IH D-Werksnorm 466) beansprucht. Als Reibmittel wurden die Scotch-Brite-Reibmaterialien 7447 (sehr fein) und 7448 (ultrafein) verwendet. Die Prüfung wurde mit einer Prüfkraft von 6 N nach dem Verfahren A (Auswertung durch die Bestimmung der Glanzänderung) durchgeführt. Die Untersuchungen lieferten die in Tabelle 12 dargestellten Ergebnisse. In the following, the resistance to micro-scratches was determined according to the IH D factory standard W-466. This standard applies to furniture surfaces and serves to uniformly determine the resistance of the top lacquer layer to micro-scratches. The test was carried out with a mini Martindale device. The Test specimens were subjected to 5 Lissajous movements (the Lissajous movement corresponds to 16 cycles of defined Reibtellerbewegungen according to methods A and B according to IH D-Werksnorm 466). As a friction agent, the Scotch-Brite friction materials 7447 (very fine) and 7448 (ultrafine) were used. The test was carried out with a test force of 6 N according to method A (evaluation by determination of the gloss change). The investigations provided the results shown in Table 12.
Tabelle 12 : Table 12:
Lack 6 und der Vergleichslack 2 auf Basis von Desmolux 2740 zeigen eine vergleichbar geringe Glanzänderung von 10,5% bzw. 6,3%. Lacquer 6 and the comparison lacquer 2 based on Desmolux 2740 show a comparably low gloss change of 10.5% and 6.3%, respectively.
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