NO308956B1 - Processes for the preparation of a multilayer coating and a water-based substrate mixture, as well as for coating a vehicle substrate - Google Patents

Processes for the preparation of a multilayer coating and a water-based substrate mixture, as well as for coating a vehicle substrate Download PDF

Info

Publication number
NO308956B1
NO308956B1 NO913870A NO913870A NO308956B1 NO 308956 B1 NO308956 B1 NO 308956B1 NO 913870 A NO913870 A NO 913870A NO 913870 A NO913870 A NO 913870A NO 308956 B1 NO308956 B1 NO 308956B1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
carboxylic acid
mixture
chain
acid
groups
Prior art date
Application number
NO913870A
Other languages
Norwegian (no)
Other versions
NO913870L (en
NO913870D0 (en
Inventor
Timothy Salatin
Thomas C Balch
Michael C Knight
Michael D Shesterkin
John S Van Antwerp
Paul E Lamberty
Original Assignee
Basf Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US07/038,385 external-priority patent/US4791168A/en
Publication of NO913870L publication Critical patent/NO913870L/en
Application filed by Basf Corp filed Critical Basf Corp
Publication of NO913870D0 publication Critical patent/NO913870D0/en
Publication of NO308956B1 publication Critical patent/NO308956B1/en

Links

Landscapes

  • Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Description

Multilagsystemer har i mange år blitt benyttet for å belegge biler, men i den tidlige utviklingen av disse systemene ble organiske oppløsningsmidler benyttet. Når miljøbestemmelser ble mere stringente, og kostnadene på organiske oppløsnings-midler steg, var organisk-baserte underlagssystemer mindre ønskelige. Nyere forskning i området multilagsystemer, spesielt underlagssystemer har lagt vekt på utvikling av vannbaserte systemer for multilagbelegg. Multilayer systems have for many years been used to coat cars, but in the early development of these systems, organic solvents were used. When environmental regulations became more stringent, and the costs of organic solvents rose, organic-based substrate systems were less desirable. Recent research in the area of multilayer systems, especially underlay systems, has emphasized the development of water-based systems for multilayer coatings.

Skifte fra organiske oppløsningsmidler til vann for dispergering og benyttelse av harpiks i multilagsystemer løste mange av miljøproblemene og kostnadsproblemene assosiert med bruken av organiske oppløsningsmidler. Vannbaserte systemer har derimot resultert i andre problemer. Switching from organic solvents to water for dispersion and using resins in multilayer systems solved many of the environmental and cost problems associated with the use of organic solvents. Water-based systems, on the other hand, have resulted in other problems.

Benyttelse av et multilagbelegg på en biloverflate, for eksempel , ville være lettere ved bruk av et system som tilveiebringer rask tørking av oppløsningsmiddelet i løpet av og etter bruk av et belegg. Eask tørkingskaraktertrekkene tilveiebringer et bredt bruksområde og tillater minimal kontroll av relativ fuktighet og temperatur i spraysonen, som resulterer i lavere energikostnader. Ved å lette tørkingen, vil tiden mellom belegging være mindre, som resulterer i høyere fabrikeringseffektivitet og lavere energikostnader. I tillegg ville det ikke være nødvendig med en avkjølingssone etter tørking som også vil øke fabrikeringseffektiviteten. Organiske oppløsningsmidler med lave kokepunkt ble opprinne-lig brukt i multilagbelegg for å dra nytte av rask tørkings-karaktertrekkene. Ved introduksjon av vannholdige baserte multilagsystemer, ble tørking av vann fra et gitt harpiksbe-legg etter bruk et problem. Det var ønskelig å produsere en underlagskomposisjon som kunne bli tørket i løpet av en tidsperiode som er kort nok for å opprettholde fabrikeringseffektivitet. Application of a multi-layer coating to an automotive surface, for example, would be facilitated by the use of a system that provides rapid drying of the solvent during and after application of a coating. The Eask drying characteristics provide a wide range of applications and allow minimal control of relative humidity and temperature in the spray zone, resulting in lower energy costs. By facilitating drying, the time between coatings will be shorter, resulting in higher manufacturing efficiency and lower energy costs. In addition, there would be no need for a cooling zone after drying which would also increase manufacturing efficiency. Low boiling point organic solvents were originally used in multi-layer coatings to take advantage of their quick drying characteristics. With the introduction of aqueous based multilayer systems, drying of water from a given resin coating after use became a problem. It was desirable to produce a substrate composition that could be dried in a time period short enough to maintain manufacturing efficiency.

Foreliggende oppfinnelse er rettet mot en fremgangsmåte for fremstilling av et multilagsbelegg, kjennetegnet ved at den innbefatter: a) påføring av en vannbåren underlagslagsblanding omfattende : (i) en anionisk polyuretanharpiks bestående av The present invention is directed to a method for producing a multi-layer coating, characterized in that it includes: a) application of a water-borne base layer mixture comprising: (i) an anionic polyurethane resin consisting of

reaksjonsproduktet av: the reaction product of:

(1) en polyesterharpikskomponent fremstilt ved reaksjonen av en karboksylsyrekomponent med minst 50 vekt-# av minst én langkjedet karboksylsyre med mellom 18 og 60 karbonatomer og høyst 50 vekt-# av en kortkjedet dikarboksylsyre og en alkohol med minst 2 hydroksylgrupper; og (2) en blanding av minst én multifunksjonell forbindelse med minst 1 aktiv hydrogengruppe og minst én karboksylsyrefunksjonalitet, minst én forbindelse med minst to aktive hydrogengrupper og et polyisocyanat, idet de nevnte karboksylsyregrupper nøytraliseres med et amin; (ii) et tverrbindingsmiddel; (1) a polyester resin component prepared by the reaction of a carboxylic acid component with at least 50 wt-# of at least one long-chain carboxylic acid with between 18 and 60 carbon atoms and at most 50 wt-# of a short-chain dicarboxylic acid and an alcohol with at least 2 hydroxyl groups; and (2) a mixture of at least one multifunctional compound with at least 1 active hydrogen group and at least one carboxylic acid functionality, at least one compound with at least two active hydrogen groups and a polyisocyanate, the said carboxylic acid groups being neutralized with an amine; (ii) a cross-linking agent;

(iii.) et reologisk kontrollmiddel; (iii.) a rheological control agent;

(iv) eventuelt, en forgrenet kjedepolyesterharpiks (iv) optionally, a branched chain polyester resin

bestående av reksjonsproduktet av: consisting of the reaction product of:

(1) en karboksylsyrekomponent omfattende minst 50 vekt-# av en langkjedet karboksylsyre med mellom 18 og 60 karbonatomer, ikke mer enn 48 vekt-# av en kortkjede dikarboksylsyre og mellom 2 og 25 vekt-# av en polyfunksjonell karboksylsyre eller syreanhydrid med minst 3 karboksylsyregrupper; og (2) en alkoholholdig forbindelse med en gjennomsnittlig alkoholfunksjonalitet på minst 2; (1) a carboxylic acid component comprising at least 50 wt-# of a long-chain carboxylic acid with between 18 and 60 carbon atoms, not more than 48 wt-# of a short-chain dicarboxylic acid and between 2 and 25 wt-# of a polyfunctional carboxylic acid or acid anhydride with at least 3 carboxylic acid groups; and (2) an alcoholic compound with an average alcohol functionality of at least 2;

(v) et pigment; og (v) a pigment; and

(b) påføring av en klar toppbelegningsblanding til overbelegging av nevnte underlagsblanding. (b) applying a clear top coating composition to overcoat said base composition.

Foreliggende oppfinnelse omhandler også en fremgangsmåte for fremstilling av en vannbasert underlagsblanding for bruk i et multilagbelegg, kjennetegnet ved at den innbefatter følgende sekvensielle trinn; The present invention also relates to a method for producing a water-based substrate mixture for use in a multi-layer coating, characterized in that it includes the following sequential steps;

a) tilsetning av tverrbindende middel i oppløsning til et rheologisk kontrollmiddel i oppløsning og deretter a) adding cross-linking agent in solution to a rheological control agent in solution and then

blande dette nøye: mix this thoroughly:

b) tilsetning av en anionisk polyuretanharpiksdispersjon bestående av reaksjonsproduktet til: (i) en polyesterharpikskomponent fremstilt ved reaksjonen av en karboksylsyrekomponent bestående av minst 50 vekt-# av en langkjedet syre som har mellom 18 og 60 karbonatomer og høyst 50$ av en kortkjedet dikarboksylsyre og en alkohol som minst har 2 hydroksylgrupper; og (ii) en blanding av en multifunksjonell forbindelse som har minst én aktiv hydrogenfunksjonalitet og minst én karboksylsyrefunksjonalitet og minst én forbindelse som har minst to aktive hydrogengrupper og et polyisocyanat, og hvor nevnte karboksylsyregruppe blir nøytralisert med et amin til blandingen i trinn (a) under omrøring og grundig blanding; (c) tilsetning av en forblandet masse bestående av: en masse fremstilt ved forblanding av en forgrenet kjede polyesterharpiksdispersjon bestående av reaksjonsproduktet til: 1) en karboksylsyrekomponent bestående av minst 50 vekt- % av en langkjedet karboksylsyre som har mellom 18 og 60 karbonatomer, og ikke mer enn 48 vekt-# av en kortkjedet dikarboksylsyre og mellom 2 og 25 vekt-# av en polyfunksjonell karboksylsyre som har minst 3 karboksylsyregrupper; og 2) en alkoholkomponent som har en gjennomsnittlig funksjonalitet på minst 2 b) adding an anionic polyurethane resin dispersion consisting of the reaction product of: (i) a polyester resin component prepared by the reaction of a carboxylic acid component consisting of at least 50% by weight of a long-chain acid having between 18 and 60 carbon atoms and not more than 50$ of a short-chain dicarboxylic acid and an alcohol having at least 2 hydroxyl groups; and (ii) a mixture of a multifunctional compound having at least one active hydrogen functionality and at least one carboxylic acid functionality and at least one compound having at least two active hydrogen groups and a polyisocyanate, and wherein said carboxylic acid group is neutralized with an amine to the mixture in step (a) while stirring and thoroughly mixing; (c) adding a premixed mass consisting of: a mass prepared by premixing a branched chain polyester resin dispersion consisting of the reaction product of: 1) a carboxylic acid component consisting of at least 50 wt. % of a long-chain carboxylic acid having between 18 and 60 carbon atoms, and not more than 48 wt-# of a short-chain dicarboxylic acid and between 2 and 25 wt-# of a polyfunctional carboxylic acid having at least 3 carboxylic acid groups; and 2) an alcohol component having an average functionality of at least 2

3) vann og 3) water and

4) en amininneholdende forbindelse til blandingen tilveiebragt ifølge trinn (c); d) omrøring av blandingen tilveiebragt fra trinn (b) med blandingen fra trinn (c); og e) tilsetning av pigmentpasta til blandingen tilveiebragt fra trinn (d) under grundig blanding, f) justering av pH og viskositet til blandingen tilveiebragt fra trinn (e). 4) an amine-containing compound to the mixture provided according to step (c); d) stirring the mixture provided from step (b) with the mixture from step (c); and e) adding pigment paste to the mixture obtained from step (d) under thorough mixing, f) adjusting the pH and viscosity of the mixture obtained from step (e).

Videre omhandler foreliggende oppfinnelse også en fremgangsmåte for å belegge et bilsubstrat med et multilagbelegg, kjennetegnet ved at den innbefatter: a) påføring på et grunnet substrat et første lag av en vannbasert beleggsblanding bestående av: i) en polyuretanharpiks tilveiebragt fra rekasjons-produktet av: Furthermore, the present invention also relates to a method for coating a car substrate with a multi-layer coating, characterized in that it includes: a) applying to a primed substrate a first layer of a water-based coating mixture consisting of: i) a polyurethane resin obtained from the reaction product of:

KJKJ

1) en polyesterharpikskomponent fremstilt ved reaksjonen av en karboksylsyrekomponent bestående av minst 50 vekt-# av en langkjedet karboksylsyre som har mellom 18 og 60 karbonatomer og høyst 50$ av en kortkjedet dikarboksylsyre<p>g en alkohol som har minst 2 hydroksylgrupper; og 2) en blanding av en multifunksjonell forbindelse som har minst én aktiv hydrogenfunksjonalitet og minst én karboksylsyrefunksjonalitet, og minst én forbindelse som har minst to aktive hydrogengrupper, og polyisocyanat, hvor nevnte karboksylsyregrupper blir nøytralisert med et amin; 1) a polyester resin component produced by the reaction of a carboxylic acid component consisting of at least 50% by weight of a long-chain carboxylic acid having between 18 and 60 carbon atoms and at most 50$ of a short-chain dicarboxylic acid with an alcohol having at least 2 hydroxyl groups; and 2) a mixture of a multifunctional compound having at least one active hydrogen functionality and at least one carboxylic acid functionality, and at least one compound having at least two active hydrogen groups, and polyisocyanate, wherein said carboxylic acid groups are neutralized with an amine;

ii) et tverrbindingsmiddel; ii) a cross-linking agent;

iii) et rheologisk kontrollmiddel; og iii) a rheological control agent; and

iv) en pigmentpasta; iv) a pigment paste;

v) en forgrenet polyesterharpiks, v) a branched polyester resin,

b) tørking ved avdunsting av nevnte første lag ved en temperatur på mellom romtemperatur og 63° C i mellom b) drying by evaporation of said first layer at a temperature of between room temperature and 63° C between

30 sekunder og 10 minutter; og 30 seconds and 10 minutes; and

c) påføring av minst ett lag av et klart toppbelegg på nevnte underlag; og d) herding av nevnte underlag og toppbelegg til en hard, varig film. c) applying at least one layer of a clear topcoat to said substrate; and d) curing said substrate and topcoat to a hard, durable film.

Polyuretanharpiks beskrevet ovenfor kan bli formulert som en vanndispergert underlagsharpiks sammen med et slipeharpiks, et kryssbindende middel, tiksotrope eller reologe kontrollmidler, fortykningsmidler, pigmenter, aluminium og/eller glimmerpartikler, basedannende midler, vann, fyllstoffer, overflateaktive midler, stabiliserende midler, myknere, fuktemidler, dispergerende midler, adhesjonsfremmere, skumdempere, katalysatorer og tilleggspolymerer, for eksempel en forgrenet polyester blant andre ingredienser. Polyurethane resins described above may be formulated as a water-dispersed base resin together with an abrasive resin, a cross-linking agent, thixotropic or rheological control agents, thickeners, pigments, aluminum and/or mica particles, base forming agents, water, fillers, surfactants, stabilizing agents, plasticizers, wetting agents , dispersants, adhesion promoters, defoamers, catalysts and additional polymers, such as a branched polyester among other ingredients.

Etter formulering kan underlagskomposisjonen bli sprayet eller elektrostatisk avsatt på biloverflaten, fortrinnsvis, i et eller to belegg. Vanligvis blir to jevne belegg av underlaget påført med en ett minutts avdunstning mellom beleggene. Etter avsetting av underlaget, før benyttelse av et klart belegg med et høyt faststoffinnhold, er det generelt å foretrekke å avdunste omtrent 90% av vannet fra underlaget for å tilveiebringe optimalt utseende og for å eliminere vannkoking i klarbelegget. After formulation, the substrate composition can be sprayed or electrostatically deposited on the car surface, preferably in one or two coats. Usually two even coats of the substrate are applied with a one minute evaporation between coats. After depositing the substrate, before using a clear coat with a high solids content, it is generally preferable to evaporate approximately 90% of the water from the substrate to provide optimum appearance and to eliminate water boiling in the clear coat.

En fremstilling av vanndispergerbar anionisk harpiks kan være et polyuretanprodukt hvori polyuretan blir fremstilt med en blanding av et overskudd av diisocyanat, en multi-funksjonell forbindelse som minst har en aktiv hydrogenfunksjonalitet og minst en karboksylsyrefunksjonalitet, og en hydroksyterminert polyesterharpiks. Denne blandingen fremstiller et uretaninneholdende harpiksintermediat som har en eller to frie isocyanatgrupper per polymerkjede. I spesielt foretrukne fremstillinger, blir de frie isocyanatgruppene deretter dekket med et overskudd av en alkohol med en hydroksyfunksjonalitet på minst en og fortrinnsvis to eller flere. A preparation of water-dispersible anionic resin can be a polyurethane product in which polyurethane is prepared with a mixture of an excess of diisocyanate, a multi-functional compound having at least one active hydrogen functionality and at least one carboxylic acid functionality, and a hydroxy-terminated polyester resin. This mixture produces a urethane-containing resin intermediate having one or two free isocyanate groups per polymer chain. In particularly preferred embodiments, the free isocyanate groups are then covered with an excess of an alcohol with a hydroxy functionality of at least one and preferably two or more.

Polyesterforbindelsen blir fremstilt fra en alkoholkomponent som har minst 2 hydroksygrupper per molekyl (polyol) og en karboksylsyrekomponent. Karboksylsyrekomponenten består av minst 50 vekt-# av en langkjedet karboksylsyreinneholdende forbindelse som har mellom 18 og 60 karbonatomer i kjeden. Denne langkjedede karboksylsyrekomponenten er en alkyl, alkylen, aralkyl, aralkylen eller en forbindelse med lignende hydrofobisitet inneholdende 18 og 60 karbonatomer i kjeden. Polyesterkjeden kan være forgrenet, men det er foretrukket at kjedeforgreningen blir holdt på et minimum. Det er oppdaget at lav temperatur avdunstning og rask tørkingskaraktertrek-kene til underlagskomposisjonene ifølge foreliggende oppfinnelse er et resultat av å inneholde et høyt prosentinnhold av sterkt hydrofobe grupper i polyesterharpikset. C18 til C60 karboksylsyrer står for en rekke forbindelser som har egnet hydrofobisitet. Denne langkjedede karboksylsyren kan være en dikarboksylsyre som for eksempel en C35dikarboksylsyre kjent som en dimersyre. Den gjenværende karboksylsyrekomponenten består av en kortkjedet dikarboksylsyre. Kortkjedet dikarboksylsyre kan fortrinnsvis være kortkjedet alkyl eller alkalyndikarboksylsyre, for eksempel, azeleinsyre, adipinsyre, eller en ekvivalent alifatisk dikarboksylsyre eller en aromatisk dikarboksylsyre. Den aromatiske dikarboksylsyren er fortrinnsvis isoftalsyre. Det må bemerkes at et stort antall av kortkjedede karboksylsyreforbindelser kan bli benyttet, men hovedmålet er å opprettholde det hydrofobe, rask avdunstningskaraktertrekkene til polyesterharpikset. The polyester compound is produced from an alcohol component that has at least 2 hydroxy groups per molecule (polyol) and a carboxylic acid component. The carboxylic acid component consists of at least 50 wt-# of a long-chain carboxylic acid-containing compound having between 18 and 60 carbon atoms in the chain. This long-chain carboxylic acid component is an alkyl, alkylene, aralkyl, aralkylene or a compound of similar hydrophobicity containing 18 and 60 carbon atoms in the chain. The polyester chain may be branched, but it is preferred that chain branching is kept to a minimum. It has been discovered that the low temperature evaporation and fast drying characteristics of the substrate compositions according to the present invention are a result of containing a high percentage of strongly hydrophobic groups in the polyester resin. C18 to C60 carboxylic acids account for a number of compounds that have suitable hydrophobicity. This long chain carboxylic acid can be a dicarboxylic acid such as a C35 dicarboxylic acid known as a dimer acid. The remaining carboxylic acid component consists of a short-chain dicarboxylic acid. The short-chain dicarboxylic acid may preferably be a short-chain alkyl or alkali dicarboxylic acid, for example, azelaic acid, adipic acid, or an equivalent aliphatic dicarboxylic acid or an aromatic dicarboxylic acid. The aromatic dicarboxylic acid is preferably isophthalic acid. It should be noted that a large number of short chain carboxylic acid compounds can be used, but the main objective is to maintain the hydrophobic, fast evaporation characteristics of the polyester resin.

Polyharpiksene beskrevet ovenfor er nyttige på nesten et hvilket som helst elastomersubstrat og er spesielt nyttig når de blir formulert i polyuretanbelegg og benyttet i underlagsformuleringer for avsetting på metall eller plastsubstrater, spesielt biloverflater. Polyuretanharpiksene fremstilt fra de ovenfor beskrevne polyestere utviser rask tørking, lavtemperatur avdunstningskaraktertrekk. Disse polyuretanharpiksene er, selvfølgelig, nyttige i fremstillingene hvor rask tørking, lavtemperatur avdunstningskaraktertrekk er nødvend-ige. Disse harpiksene har vist seg å være spesielt nyttige som et underlag i et multilag underlag/klar belegg bil-beleggingssystem. The polyresins described above are useful on almost any elastomeric substrate and are particularly useful when formulated into polyurethane coatings and used in substrate formulations for deposition on metal or plastic substrates, particularly automotive surfaces. The polyurethane resins prepared from the above-described polyesters exhibit fast drying, low temperature evaporation characteristics. These polyurethane resins are, of course, useful in the manufactures where fast drying, low temperature evaporation characteristics are necessary. These resins have been found to be particularly useful as a substrate in a multi-layer undercoat/clear coat automotive coating system.

Komposisjonen av karboksylsyrekomponenten og polyolkomponenten benyttet til å fremstille polyesterharpiksene er slik at den tilveiebringer et overskudd av polyol og over det totale antall av ekvivalenter av syre som er tilstede i blandingen. Med andre ord, så bør reaktantene bli valgt, og de støkio-metriske proporsjonene av den respektive syren og polyol-komponentene blir justert for å tilveiebringe hydroksy-terminerte, polyestermolekyler hvor hver teoretisk har en hydroksylfunksjonalitet på to eller mere. The composition of the carboxylic acid component and the polyol component used to prepare the polyester resins is such that it provides an excess of polyol and over the total number of equivalents of acid present in the composition. In other words, the reactants should be selected and the stoichiometric proportions of the respective acid and polyol components adjusted to provide hydroxy-terminated polyester molecules each theoretically having a hydroxyl functionality of two or more.

Som nevnt ovenfor, kan syreblandingen som blir benyttet til å fremstille polyesterintermediatet inneholde et C35dikarbok-sylsyreprodukt kjent som dimersyre. Fremgangsmåter for fremstilling av denne syren er velkjente og danner grunnlaget for mange US patenter innbefattende numrene 2,482,761, 2,793,220, 2,793,221 og 2,995,121 eller så kan alternativt dimerfettsyrer bli kjøpt fra et kjemisk firma (Empol 1010, fra Emery Chemical Co.). As mentioned above, the acid mixture used to prepare the polyester intermediate may contain a C35 dicarboxylic acid product known as dimer acid. Methods for the preparation of this acid are well known and form the basis of many US patents including numbers 2,482,761, 2,793,220, 2,793,221 and 2,995,121 or alternatively dimer fatty acids can be purchased from a chemical company (Empol 1010, from Emery Chemical Co.).

C35dimer fettsyrefraksjonen består essensielt av dimer (C35dikarboksylsyrer) sammen med mengder opp til omtrent 20- 22% C54trimer. Fagfolk betegner denne dimertrimer blandingen som "dimer", og dette blir også benyttet i det følgende. Den foretrukne kvaliteten inneholder 97$ dimer og 3% trimer. Disse polymeriseringsreaksjonsproduktene kan bli benyttet i den form som de blir utvunnet fra polymeriseringsenheten, eller så kan de bli gitt en delvis eller fullstendig hydro-geniseringsbehandling for å redusere ikke-metting før om-setting med polyolforbindelsen for å fremstille polyestere. Polyestere fremstilt på denne måten kan deretter bli benyttet for å fremstille et polyuretanharpiks som kan bli benyttet i underlagsformuleringer som utviser lav temperatur avdunstning, rask tørkingskaraktertrekk. The C35dimer fatty acid fraction consists essentially of dimers (C35dicarboxylic acids) together with amounts of up to approximately 20-22% C54trimers. Those skilled in the art refer to this dimertrimer mixture as "dimer", and this is also used in the following. The preferred grade contains 97% dimer and 3% trimer. These polymerization reaction products may be used as recovered from the polymerization unit, or they may be given a partial or complete hydrogenation treatment to reduce unsaturation prior to reaction with the polyol compound to produce polyesters. Polyesters produced in this way can then be used to produce a polyurethane resin that can be used in substrate formulations that exhibit low temperature evaporation, quick drying characteristics.

Polyuretanene ifølge foreliggende oppfinnelse holder seg stabile ved lagring og er, selvfølgelig, vanndispergerbare. Vanndispergerbarheten til harpiksene blir kontrollert ved mengden av fri karboksylsyre som er i de endelige harpiks-partiklene, og antallet av saltgrupper som blir dannet fra de frie syregruppene. The polyurethanes according to the present invention remain stable during storage and are, of course, water dispersible. The water dispersibility of the resins is controlled by the amount of free carboxylic acid that is in the final resin particles, and the number of salt groups that are formed from the free acid groups.

Beleggskomposisjonene fremstilt ved bruk av polyuretanharpiksene beskrevet heri har utvist lav temperaturavdunstning og rask tørkingskaraktertrekk som er overraskende for en vanndispergerbar harpiks. The coating compositions prepared using the polyurethane resins described herein have exhibited low temperature evaporation and rapid drying characteristics which are surprising for a water dispersible resin.

En fremstilling av polyuretanharpikser kan være dannelse av et uretanprodukt hvori polyuretanharpiksmellomproduktet beskrevet ovenfor har frie isocyanatgrupper ved de terminale posisjonene til polyuretanharpikset. Isocyanatgruppene ble deretter dekket med et overskudd av et polyfunksjonelt alkohol med minst to alkoholgrupper, og fortrinnsvis minst tre alkoholgrupper. A production of polyurethane resins can be the formation of a urethane product in which the polyurethane resin intermediate product described above has free isocyanate groups at the terminal positions of the polyurethane resin. The isocyanate groups were then covered with an excess of a polyfunctional alcohol with at least two alcohol groups, and preferably at least three alcohol groups.

De bestemte karaktertrekkene til polyuretanharpikser blir bestemt av komponentene til polyesterharpikset. Det er uventet blitt oppdaget at polyesterharpikser fremstilt fra en karboksylsyrekomponent bestående av minst 50 vekt-# av en langkjedet fettsyre eller dikarboksylsyre med mellom 18 og 60 karbonatomer kan bli formulert til vanndispergerbare polyuretanbeleggsharpiks som utviser spesielt fordelaktige lavtemperatur avdunstende og raskt tørkende egenskaper for vannbaserte underlagsharpikser. The specific characteristics of polyurethane resins are determined by the components of the polyester resin. It has unexpectedly been discovered that polyester resins prepared from a carboxylic acid component consisting of at least 50 wt-# of a long-chain fatty acid or dicarboxylic acid having between 18 and 60 carbon atoms can be formulated into water-dispersible polyurethane coating resins which exhibit particularly advantageous low-temperature evaporating and quick-drying properties for water-based underlay resins.

Syrekomponenten til polyestere er, selvfølgelig, kritisk i oppfinnelsen og består av en blanding av minst 50 vekt-# av en langkjedet karboksylsyrekomponent som har mellom 18 og 60 karbonatomer, og høyst 50 vekt-# av en kortkjedet dikarboksylsyre. Den langkjedede karboksylsyren kan være en dikarboksylsyre kan være en dikarboksylsyre som f.eks. kan være en C3£dimerisk dikarboksylsyre eller dimersyre. The acid component of polyesters is, of course, critical in the invention and consists of a mixture of at least 50 wt-# of a long-chain carboxylic acid component having between 18 and 60 carbon atoms, and at most 50 wt-# of a short-chain dicarboxylic acid. The long-chain carboxylic acid can be a dicarboxylic acid can be a dicarboxylic acid such as e.g. can be a C3£dimeric dicarboxylic acid or dimer acid.

Desto høyere prosenten av langkjedet karboksylsyre er, desto bedre er de raskt tørkende eller avdunstingskaraktertrekkene til det endelige polyuretanharpikset. De fordelaktige avdunstningskaraktertrekkene må være balansert med effekten som forandring i karboksylsyrekomponent har på de metalliske effektene, holdbarhet og andre karaktertrekk til harpikset, innbefattende, i tilfeller av slipeharpiks, evnen til å tilpasse pigment. The higher the percentage of long chain carboxylic acid, the better the quick drying or evaporation characteristics of the final polyurethane resin. The beneficial evaporation characteristics must be balanced with the effect that change in carboxylic acid component has on the metallic effects, durability and other characteristics of the resin, including, in the case of abrasive resins, the ability to adapt pigment.

Den kortkjedede karboksylsyrekomponenten ifølge oppfinnelsen, er en dikarboksylsyre. Slike dikarboksylsyrekomponenter innbefatter for eksempel adipin, azelein og andre alifatiske dikarboksylsyrer. Aromatiske dikarboksylsyrer er også foretrukne. En spesielt foretrukket aromatisk dikarboksylsyre er isoftalsyre. Alkylen og aralkylenkarboksylsyre kan også bli benyttet. Når forgrenede kjeder i polyestere er ønskelig, blir en karboksylsyre inneholdende tre eller flere karboksylsyregrupper, for eksempel sitronsyre, benyttet. En foretrukket syre av denne typen er trimellittanhydrid. The short-chain carboxylic acid component according to the invention is a dicarboxylic acid. Such dicarboxylic acid components include, for example, adipine, azelein and other aliphatic dicarboxylic acids. Aromatic dicarboxylic acids are also preferred. A particularly preferred aromatic dicarboxylic acid is isophthalic acid. Alkylene and aralkylene carboxylic acid can also be used. When branched chains in polyesters are desired, a carboxylic acid containing three or more carboxylic acid groups, for example citric acid, is used. A preferred acid of this type is trimellitic anhydride.

Polyesterharpiksene blir fremstilt fra den ovenfor beskrevne karboksylsyrekomponenten og et overskudd av en polyolkompo-nent. Et overskudd av polyol blir benyttet slik at polyester-harpiksen fortrinnsvis inneholder terminale hydroksylgrupper. Polyolforbindelser har en gjennomsnittlig hydroksyfunksjonalitet på minst 2. The polyester resins are produced from the carboxylic acid component described above and an excess of a polyol component. An excess of polyol is used so that the polyester resin preferably contains terminal hydroxyl groups. Polyol compounds have an average hydroxy functionality of at least 2.

Polyesterharpikset inneholder en eller flere polyoler, fortrinnsvis en diol. Opp til 25 vekt-# av polyolkomponenten kan være en polyol som har tre eller flere hydroksygrupper per molekyl. I de tilfeller hvor polyoler som har tre eller flere hydroksygrupper blir valgt, blir resultatet en forgrenet polyester. The polyester resin contains one or more polyols, preferably a diol. Up to 25% by weight of the polyol component may be a polyol having three or more hydroxy groups per molecule. In those cases where polyols having three or more hydroxy groups are chosen, the result is a branched polyester.

Det er ikke alltid ønskelig å ha en triol eller høyere multi-funksjonell alkohol tilstede på grunn av tendensen til dannelse av en forgrenet kjedepolyester, kan det være ønskelig med noe forgrening. Polyesterharpikset bør ikke være sterkt forgrenet. En liten mengde monoalkohol bør også være tilstede, i polyolkomponenten, spesielt hvis store proporsjo-ner av høyere funksjonelle alkoholer blir benyttet. Disse monoalkoholene virker som kjedeterminatorer. I noen tilfeller, for eksempel, hvor visse polyoler med høy molekylvekt blir benyttet, kan polyolene hovedsakelig eller fullstendig være laget av komponenter med funksjonalitet som er høyere enn to. It is not always desirable to have a triol or higher multi-functional alcohol present because of the tendency to form a branched chain polyester, some branching may be desirable. The polyester resin should not be highly branched. A small amount of monoalcohol should also be present, in the polyol component, especially if large proportions of higher functional alcohols are used. These monoalcohols act as chain terminators. In some cases, for example, where certain high molecular weight polyols are used, the polyols may be made mainly or entirely of components with functionality higher than two.

Dioler som vanligvis blir benyttet til å fremstille polyesterharpiks innbefatter alkylenglykoler, såsom etylenglykol, propylenglykol, butylenglykol og neopentylglykol, 1,6 heksandiol og andre glykoler såsom hydrogenert bisfenol A, cykloheksandimetanol, kaprolaktondiol (dvs., reaksjonsproduktet til kaprolakton og etylenglykol), hydroksyalkylerte bisfenoler, og lignende. Andre dioler av forskjellige typer, og som indikert, polyoler med høyere funksjonalitet kan også bli benyttet. Slike høyere funksjonelle alkoholer kan innbefatte, for eksempel, trimetylolpropan, trimetyloletan, pentaerytritol, og lignende, og også polyoler med høyere molekylvekt. Diols commonly used to prepare polyester resin include alkylene glycols, such as ethylene glycol, propylene glycol, butylene glycol and neopentyl glycol, 1,6 hexanediol and other glycols such as hydrogenated bisphenol A, cyclohexanedimethanol, caprolactonediol (ie, the reaction product of caprolactone and ethylene glycol), hydroxyalkylated bisphenols, and such. Other diols of various types, and as indicated, polyols with higher functionality may also be used. Such higher functional alcohols may include, for example, trimethylolpropane, trimethylolethane, pentaerythritol, and the like, and also higher molecular weight polyols.

Lavmolekylvekt-dioler som er foretrukket i foreliggende oppfinnelse er kjent innenfor fagområdet. De har hydroksy-verdier på 200 eller mere, vanligvis innenfor området på 200 til 2000. Slike materialer innbefatter alifatiske dioler, spesielt alkylenpolyoler inneholdende fra 2 til 18 karbonatomer. Eksempler innbefatter etylenglykol, 1,4-butandiol, cykloalifatiske dioler, såsom 1,2 cykloheksandiol og cykloheksandimetanol. En spesielt foretrukket diol er 1,6 heksandiol . Low molecular weight diols which are preferred in the present invention are known in the art. They have hydroxy values of 200 or more, usually in the range of 200 to 2000. Such materials include aliphatic diols, especially alkylene polyols containing from 2 to 18 carbon atoms. Examples include ethylene glycol, 1,4-butanediol, cycloaliphatic diols such as 1,2-cyclohexanediol and cyclohexanedimethanol. A particularly preferred diol is 1,6 hexanediol.

Det resulterende polyesterharpikset blir fortrinnsvis framstilt med dimerfettsyre som den langkjedede karboksylsyren, isoftalsyre som kortkjedet karboksylsyrekomponent som det er mindre av og et overskudd av 1,6 heksandiol slik at den resulterende polyesterpolyol varierer i størrelse på mellom omtrent 200 og 2000 gram per ekvivalent av hydroksyl. Polyesterharpikset har fortrinnsvis et område på mellom 700 og 800 gram per ekvivalent hydroksyl og mest foretrukket, er omtrent 750 gram per ekvivalent hydroksyl. The resulting polyester resin is preferably prepared with dimer fatty acid as the long-chain carboxylic acid, isophthalic acid as the short-chain carboxylic acid component of which there is less and an excess of 1,6 hexanediol so that the resulting polyester polyol varies in size between approximately 200 and 2000 grams per equivalent of hydroxyl. The polyester resin preferably has a range of between 700 and 800 grams per equivalent hydroxyl and most preferably, is about 750 grams per equivalent hydroxyl.

For å fremstille polyuretanharpiksene som er nyttige i under1agsb1andinger, blir den ovenfor beskrevne polyesterpolyol reagert med en blanding av en polyisocyanat, en multifunksjonell forbindelse som har minst en aktiv hydrogengruppe og minst en karboksylsyregruppe, og en forbindelse inneholdende en kjemisk forbindelse som har minst to aktive hydrogengrupper, men ingen karboksylsyregruppe. To prepare the polyurethane resins useful in base compositions, the polyester polyol described above is reacted with a mixture of a polyisocyanate, a multifunctional compound having at least one active hydrogen group and at least one carboxylic acid group, and a compound containing a chemical compound having at least two active hydrogen groups , but no carboxylic acid group.

Polyester, polyisocyanat og multifunksjonell forbindelse kan også reageres i samme omgang, eller reagerer sekvensielt, avhengig av de ønskede resultatene. Sekvensiell reaksjon fremstiller harpiks som er mere ordnet i struktur. Både polyestere og den multifunksjonelle forbindelsen kan virke som kjedeforlengere for å bygge opp polyuretanryggraden gjennom reaksjon av hydroksylgruppene med isocyanatgruppene. For å virke som en kjedeforlenger, må den multifunksjonelle forbindelsen minst ha to aktive hydrogengrupper. I de tilfeller hvor den multifunksjonelle forbindelsen bare har en aktiv hydrogengruppe, blir resultatet kjedeterminering. Flere kjedeforlengere som har minst to aktive hydrogengrupper, men ingen karboksylsyregrupper kan bli tilsatt for å øke kjede-lengden eller for å forandre de kjemiske karaktertrekkene til polyuretanharpikset. Generelt, blir et overskudd av polyisocyanat benyttet slik at et polyuretanharpiksmellomprodukt kan bli fremstilt med frie isocyanatgrupper ved de terminale endene. De frie isocyanatgruppene kan deretter fortrinnsvis bli dekket med trimetylolpropan eller dimetanolamin. Polyester, polyisocyanate and multifunctional compound can also be reacted in the same batch, or react sequentially, depending on the desired results. Sequential reaction produces resin that is more ordered in structure. Both polyesters and the multifunctional compound can act as chain extenders to build up the polyurethane backbone through reaction of the hydroxyl groups with the isocyanate groups. To act as a chain extender, the multifunctional compound must have at least two active hydrogen groups. In those cases where the multifunctional compound has only one active hydrogen group, the result is chain termination. Several chain extenders having at least two active hydrogen groups but no carboxylic acid groups can be added to increase the chain length or to change the chemical characteristics of the polyurethane resin. Generally, an excess of polyisocyanate is used so that a polyurethane resin intermediate can be prepared with free isocyanate groups at the terminal ends. The free isocyanate groups can then preferably be covered with trimethylolpropane or dimethanolamine.

Organisk polyisocyanat som blir omsatt med det polyhydriske materialet som beskrevet er i vesentlig grad en hvilken som helst polyisocyanat og er fortrinnsvis en diisocyanat, f.eks. hydrokarbondiisocyanater eller substituerte hydrokarbondiisocyanater. Mange slike organiske diisocyanater er kjent innenfor fagområdet, innbefattende p-fenylendiisocyanat, bifenyl 4,4'diisocyanat, toluendiisocyanat, 3,3'-dimetyl-4,4 bifenylendiisocyanat, 1,4-tetrametylendiisocyanat, 1,6-heksametylendiisocyanat, 2,2,4-trimetylheksan-l,6 diisocya nat, metylen bis (fenylisocyanat), 1,5 naftalendiisocyanat, bis (isocyanatoetylfumarat), isoforondiisocyanat (IPDI) og metylen-bis-(4-cykloheksylisocyanat). Det kan også bli benyttet isocyanat-terminerte tilsetningsstoffer av polyoler, såsom etylenglykol, eller 1,4-butylenglykoltrimetylolpropan osv. Disse blir fremstilt ved å reagere mere enn ett mol. av en diisocyanat, slik som de som er nevnt, med et mol. av en polyol for dannelsen av en lengre kjede diisocyanat. Alternativt, kan polyol bli tilsatt sammen med diisocyanat. Organic polyisocyanate which is reacted with the polyhydric material as described is essentially any polyisocyanate and is preferably a diisocyanate, e.g. hydrocarbon diisocyanates or substituted hydrocarbon diisocyanates. Many such organic diisocyanates are known in the art, including p-phenylene diisocyanate, biphenyl 4,4' diisocyanate, toluene diisocyanate, 3,3'-dimethyl-4,4 biphenylene diisocyanate, 1,4-tetramethylene diisocyanate, 1,6-hexamethylene diisocyanate, 2,2 ,4-trimethylhexane-1,6 diisocyanate, methylene bis(phenyl isocyanate), 1,5 naphthalenedi diisocyanate, bis (isocyanatoethyl fumarate), isophorone diisocyanate (IPDI) and methylene bis-(4-cyclohexyl isocyanate). It is also possible to use isocyanate-terminated additives of polyols, such as ethylene glycol, or 1,4-butylene glycol trimethylolpropane, etc. These are produced by reacting more than one mole. of a diisocyanate, such as those mentioned, with a mol. of a polyol to form a longer chain diisocyanate. Alternatively, polyol can be added together with diisocyanate.

Diisocyanater og andre multifunksjonelle isocyanater kan benyttes. Eksempler er 1,2,4-benzentriisocyanat og polymety-lenpolyfenylisocyanat. Diisocyanates and other multifunctional isocyanates can be used. Examples are 1,2,4-benzenetriisocyanate and polymethylene polyphenyl isocyanate.

Det kan benyttes en alifatisk diisocyanat, siden det er blitt oppdaget at disse tilveiebringer bedre fargestabilitet i det endelige belegget. Eksempler innbefatter 1,6-heksametylendi-isocyanat, 1,4-butylendiisocyanat, metylen bis (4-cykloheksy-lisocyanat) og isoforondiisocyanat. Blandinger av diisocyanater kan også bli benyttet. An aliphatic diisocyanate can be used, since it has been discovered that these provide better color stability in the final coating. Examples include 1,6-hexamethylene diisocyanate, 1,4-butylene diisocyanate, methylene bis(4-cyclohexyl isocyanate) and isophorone diisocyanate. Mixtures of diisocyanates can also be used.

Proporsjonene av diisocyanat, polyester, og multi-funksjonell forbindelse blir valgt for å tilveiebringe en isocyanatterm-inert polyuretanharpiksmellomprodukt. Dette kan bli oppnådd ved bruk av et støkiometrisk overskudd av polyisocyanat, dvs., mere enn en isocyanatgruppe per nukleofile andel (som reagerer med isocyanat) i de andre komponentene. The proportions of diisocyanate, polyester, and multi-functional compound are selected to provide an isocyanate-terminated polyurethane resin intermediate. This can be achieved by using a stoichiometric excess of polyisocyanate, ie, more than one isocyanate group per nucleophilic proportion (which reacts with isocyanate) in the other components.

For å fremme vannoppløselighet er det viktig å bygge inn syregrupper i polyuretanet. For eksempel gjør nærvær av syregrupper komposisjonen vannfortynnbar. In order to promote water solubility, it is important to incorporate acid groups into the polyurethane. For example, the presence of acid groups makes the composition water-dilutable.

Syrene som blir benyttet for å tilveiebringe frie syregrupper i polyuretanharpiksene er lett tilgjengelige. De inneholder minst en aktiv hydrogengruppe og minst en karboksylsyrefunksjonalitet. Den aktive hydrogengruppen kan innbefatte en tiol, en hydroksyl eller et amin, med primære aminer som har en aktiv hydrogengruppe. Eksempler på slike forbindelser innbefatter hydroksylkarboksylsyrer, aminosyrer, tiolsyrer, aminotiolsyrer , alkanolaminosyrer og hydroksytiolsyrer . The acids that are used to provide free acid groups in the polyurethane resins are readily available. They contain at least one active hydrogen group and at least one carboxylic acid functionality. The active hydrogen group may include a thiol, a hydroxyl or an amine, with primary amines having an active hydrogen group. Examples of such compounds include hydroxyl carboxylic acids, amino acids, thiolic acids, aminothiolic acids, alkanolamino acids and hydroxythiolic acids.

Forbindelser som inneholder minst 2 hydroksylgrupper og minst en karboksylsyre er å foretrekke. De kan bli fremstilt fra et aldehyd som inneholder minst to hydrogener i alfaposisjonen. Slike aldehyder blir reagert i nærvær av en basekatalysator med to ekvivalenter av formaldehyd for dannelsen av et 2,2-hydroksymetylaldehyd. Aldehydet blir deretter forsiktig oksydert til syren ved bruk av kjente fremgangsmåter. Syrene som blir benyttet i oppfinnelsen kan bli representert i forenklet form ved formel I: Compounds containing at least 2 hydroxyl groups and at least one carboxylic acid are preferred. They can be prepared from an aldehyde containing at least two hydrogens in the alpha position. Such aldehydes are reacted in the presence of a base catalyst with two equivalents of formaldehyde to form a 2,2-hydroxymethylaldehyde. The aldehyde is then carefully oxidized to the acid using known methods. The acids used in the invention can be represented in simplified form by formula I:

hvori R står for hydroksymetyl, hydrogen, eller alkyl på opp til 20 karbonatomer og fortrinnsvis opp til 8 karbonatomer. in which R stands for hydroxymethyl, hydrogen or alkyl of up to 20 carbon atoms and preferably up to 8 carbon atoms.

Spesifikke illustrative eksempler på slike syrer som blir benyttet i oppfinnelsen innbefatter 2,2-di(hydroksymetyl) eddiksyre, 2,2,2-tri(hydroksymetyl) eddiksyre, 2,2-di(hydroksymetyl) propionsyre, 2,2-di(hydroksymetyl) smørsyre, 2,2-di(hydroksymetyl) pentansyre, og lignende. Den foretrukne syren er 2,2-di(hydroksymetyl) propionsyre. Specific illustrative examples of such acids which are used in the invention include 2,2-di(hydroxymethyl) acetic acid, 2,2,2-tri(hydroxymethyl) acetic acid, 2,2-di(hydroxymethyl) propionic acid, 2,2-di( hydroxymethyl)butyric acid, 2,2-di(hydroxymethyl)pentanoic acid, and the like. The preferred acid is 2,2-di(hydroxymethyl) propionic acid.

Langkjedede polyuretanharpikser blir tilveiebragt ved kjedeforlenging av polyuretankjeden med en forbindelse eller blanding av forbindelser inneholdende minst to aktive hydrogengrupper som ikke har noen karboksylsyregrupper, for eksempel dioler, ditioler, diaminer, eller forbindelser som har en blanding av hydroksyl, tiol, og amingrupper, for eksempel, alkanolaminer, aminoalkylmerkaptaner, og hydroksy-alkylmerkaptaner, blant andre. På grunn av dette ansees både primære og sekundære amingrupper å ha et aktivt hydrogen. Alkanolaminer, for eksempel, etanolamln eller dietanolamin, blir fortrinnsvis benyttet som kjedeforlengere, men mest foretrukket er et diol. Eksempler på foretrukne dioler som blir benyttet polyuretankjedeforlengere, innbefatter 1,6 heksandiol, cykloheksandimetylol, og 1,4-butandiol. En spesielt foretrukket diol er neopentylglykol. De samme diolene som blir benyttet til å fremstille polyesterkomponenten til polyuretanharpiksene kan bli benyttet her også. Mens polyhydroksyforbindelser inneholdende minst tre hydroksylgrupper kan bli benyttet som kjede-forlengere, danner bruk av disse forbindelsene forgrenede polyuretanharpikser. Ifølge foreliggende oppfinnelse, er det foretrukket å minimalisere mengden av forgrening i polyuretanharpikset. Derfor, hvis polyhydroksyforbindelser blir benyttet, er de fortrinnsvis begrenset til en veldig liten komponent av den polyuretan-fremstillende blandingen. Disse høyere funksjonelle poly-hydroksyforbindelsene innbefatter, for eksempel, trimetylolpropan, trimetyloletan, pentaerytritol, blant andre forbindelser . Long-chain polyurethane resins are obtained by chain extension of the polyurethane chain with a compound or mixture of compounds containing at least two active hydrogen groups that have no carboxylic acid groups, for example diols, dithiols, diamines, or compounds that have a mixture of hydroxyl, thiol, and amine groups, for example , alkanolamines, aminoalkyl mercaptans, and hydroxy-alkyl mercaptans, among others. Because of this, both primary and secondary amine groups are considered to have an active hydrogen. Alkanolamines, for example, ethanolamine or diethanolamine, are preferably used as chain extenders, but most preferred is a diol. Examples of preferred diols used as polyurethane chain extenders include 1,6 hexanediol, cyclohexanedimethylol, and 1,4-butanediol. A particularly preferred diol is neopentyl glycol. The same diols that are used to prepare the polyester component of the polyurethane resins can be used here as well. While polyhydroxy compounds containing at least three hydroxyl groups can be used as chain extenders, use of these compounds forms branched polyurethane resins. According to the present invention, it is preferred to minimize the amount of branching in the polyurethane resin. Therefore, if polyhydroxy compounds are used, they are preferably limited to a very small component of the polyurethane-making composition. These higher functional polyhydroxy compounds include, for example, trimethylolpropane, trimethylolethane, pentaerythritol, among other compounds.

Polyuretanharpiks kan bli kjedeforlenget på en hvilken som helst måte ved bruk av disse forbindelsene som har minst to aktive hydrogengrupper. Disse forbindelsene kan dermed bli satt til blandingen av polyisocyanat, polyester og multi-funksjonelle forbindelsen, eller alternativt, kan reageres i et mellomliggende stadium, for å binde to frie isocyanatgrupper som er tilstede ved de terminale endene av et polyuretanharpiksmellomprodukt. Polyurethane resin can be chain extended in any manner using these compounds having at least two active hydrogen groups. These compounds can thus be added to the mixture of polyisocyanate, polyester and multi-functional compound, or alternatively, can be reacted in an intermediate stage, to bind two free isocyanate groups present at the terminal ends of a polyurethane resin intermediate.

Det er generelt foretrukket at et polyuretanharpiksmellomprodukt fremstilt ved reagering av polyesterharpikset og blandingen av polyisocyanat, multifunksjonell forbindelse inneholdende minst 2 hydroksylgrupper og 1 karboksylsyregruppe, og kjedeforlenger er terminert med frie isocyanatgrupper. For å tilveiebringe dette blir et overskudd av polyisocyanatkomponenten benyttet. Det molare forholdet til de andre komponentene vil bli justert i henhold til de ønskede karaktertrekkene til mellomproduktet og de endelige polyuretanharpiksene. Polyesterkomponenten innbefatter ikke mere enn 80 vekt-# av reaksjonsblandingen og polyesterkomponenten kan innbefattes fra 20 % til 70 vekt-# av reaktanter i blandingen. It is generally preferred that a polyurethane resin intermediate produced by reacting the polyester resin and the mixture of polyisocyanate, multifunctional compound containing at least 2 hydroxyl groups and 1 carboxylic acid group, and chain extender is terminated with free isocyanate groups. To provide this, an excess of the polyisocyanate component is used. The molar ratio of the other components will be adjusted according to the desired characteristics of the intermediate and final polyurethane resins. The polyester component comprises no more than 80% by weight of the reaction mixture and the polyester component may comprise from 20% to 70% by weight of reactants in the mixture.

I en spesielt ønskelig fremstilling av oppfinnelsen, blir en multifunksjonell alkohol benyttet for å terminere reaksjonen (dekke de frie isocyanatgruppene) på det ønskede stadium (bestemt av viskositeten og isocyanatgruppene som er tilstede), også dermed tilveiebringe gjenværende hydroksylgrupper. Spesielt ønskelig for slike formål er aminoalko-holer, såsom etanolamin, dietanolamin og lignende, siden aminogrupper fortrinnsvis reagerer med tilstedeværende isocyanatgrupper. Multi-funksjonelle alkoholer, såsom etylenglykol, trimetylolpropan og hydroksylterminerte polyestere, kan også bli benyttet på denne måten. In a particularly desirable embodiment of the invention, a multifunctional alcohol is used to terminate the reaction (cover the free isocyanate groups) at the desired stage (determined by the viscosity and the isocyanate groups present), also thereby providing remaining hydroxyl groups. Particularly desirable for such purposes are amino alcohols, such as ethanolamine, diethanolamine and the like, since amino groups preferably react with isocyanate groups present. Multi-functional alcohols, such as ethylene glycol, trimethylolpropane and hydroxyl-terminated polyesters, can also be used in this way.

Siden forholdet mellom komponentene i polyesteren, multi-funksjonelle isocyanat og det terminerende middelet kan bli variert, vil en fagmann merke seg at mengdene bør bli valgt for å forhindre geldannelse og å fremstille et ikke-gelhol-dig, uretanreaksjonsprodukt inneholdende hydroksylgrupper. Hydroksylverdien til uretanreaksjonsproduktet bør være minst 5 og fortrinnsvis 20 til 200. Since the ratio of the components of the polyester, multi-functional isocyanate and the terminating agent can be varied, one skilled in the art will note that the amounts should be chosen to prevent gelation and to produce a non-gelling urethane reaction product containing hydroxyl groups. The hydroxyl value of the urethane reaction product should be at least 5 and preferably 20 to 200.

Mengden polyisocyanat benyttet i blandingen er fortrinnsvis mellom 20 % og 30 vekt-# av reaktantene i blandingen, men vil variere avhengig av polyestere som blir benyttet, syretallet til det endelige polyuretanharpikset, og den ønskede mole-kylvekten til det endelige polyuretanharpikset. Mengden polyisocyanat varierer også avhengig av om det er ønskelig å terminere polyuretanmellomproduktet med frie isocyanatgrupper eller med hydroksylgrupper. I de tilfeller hvor det er foretrukket å terminere polyuretanharpiksmellomproduktene med frie isocyanater for dekking med trimetylolpropan eller dietanolamin, kan et overskudd av polyisocyanat bli benyttet. Der hvor polyuretanharpiksmellomproduktet blir terminert med hydroksylgrupper, kan et støkiometrisk underskudd av polyisocyanat bli benyttet. The amount of polyisocyanate used in the mixture is preferably between 20% and 30% by weight of the reactants in the mixture, but will vary depending on the polyesters used, the acid number of the final polyurethane resin, and the desired molecular weight of the final polyurethane resin. The amount of polyisocyanate also varies depending on whether it is desired to terminate the polyurethane intermediate with free isocyanate groups or with hydroxyl groups. In those cases where it is preferred to terminate the polyurethane resin intermediates with free isocyanates for coating with trimethylolpropane or diethanolamine, an excess of polyisocyanate can be used. Where the polyurethane resin intermediate is terminated with hydroxyl groups, a stoichiometric deficit of polyisocyanate may be used.

Mengden multi-funksjonell komponent som har minst en aktiv hydrogengruppe og minst en karboksylsyregruppe kan også variere avhengig av det ønskede syretallet i det endelige polyuretanharpikset. Det endelige polyuretanharpikset har et syretall på minst 10, og mengden av denne multi-funksjonelle komponenten innbefatter mellom 1 % og 25 vekt-# av reaktantene til polyuretanfremstillingsreaksjonsblandingen (polyisocyanat, polyester, multifunksjonell forbindelse, og eventuelt andre kjedeforlengere, for eksempel forbindelser som har to aktive hydrogener men ingen karboksylgrupper). Det er foretrukket at syretallet er høyere, fordi når syretallet øker, blir vanndispergerbarheten til polyuretanharpikset potensielt forøket. Den praktiske øvre grensen av syretallet er det som negativt virker inn på lavtemperatur-avdunstnings-eller rask tørkendekaraktertrekk og fysiske egenskaper til det endelige harpikset. Den øvre grensen av syretallet vil selvfølgelig variere avhengig av den kjemiske komposisjonen til det endelige polyuretanharpikset, men et syretall ved en øvre grense på 100 er, generelt, den praktiske grensen til polyuretanharpiksene. The amount of multi-functional component having at least one active hydrogen group and at least one carboxylic acid group can also vary depending on the desired acid number of the final polyurethane resin. The final polyurethane resin has an acid number of at least 10, and the amount of this multi-functional component includes between 1% and 25% by weight of the reactants of the polyurethane manufacturing reaction mixture (polyisocyanate, polyester, multi-functional compound, and optionally other chain extenders, such as compounds having two active hydrogens but no carboxyl groups). It is preferred that the acid number is higher, because as the acid number increases, the water dispersibility of the polyurethane resin is potentially increased. The practical upper limit of the acid number is that which adversely affects the low temperature evaporation or rapid drying characteristics and physical properties of the final resin. The upper limit of the acid number will of course vary depending on the chemical composition of the final polyurethane resin, but an acid number at the upper limit of 100 is, in general, the practical limit of the polyurethane resins.

Mengden av kjedeforlenger til å fremstille polyuretanharpiks, varierer mellom 2 og 25 vekt-# av reaktantene. Mengden vil avhenge av mengden av kjedeforlenging som er ønskelig og den ønskede størrelsen på et polyuretanmolekyl. The amount of chain extender to prepare polyurethane resin varies between 2 and 25 wt-# of the reactants. The amount will depend on the amount of chain extension desired and the desired size of a polyurethane molecule.

Etter at polyuretanharpiks er blitt fremstilt, blir de frie karboksylsyregruppene nøytralisert med base for dannelsen av saltgrupper. Basen er en aminoinneholdende forbindelse. Tertiære aminer er generelt foretrukket i forhold til primære og sekundære aminer på grunn av tendensen som de primære og sekundære aminer har til å reagere med aminoplast kryssbindende midler. Foretrukne tertiære aminer innbefatter tri- alkylaminer, for eksempel, trimetyl og trletylamin. Også foretrukket er trietanolamin. Spesielt foretrukket er dimetyletanolamin. After polyurethane resin has been produced, the free carboxylic acid groups are neutralized with base to form salt groups. The base is an amino-containing compound. Tertiary amines are generally preferred over primary and secondary amines because of the tendency of the primary and secondary amines to react with aminoplast cross-linking agents. Preferred tertiary amines include trialkylamines, for example, trimethyl and triethylamine. Also preferred is triethanolamine. Particularly preferred is dimethylethanolamine.

Polyuretanharpikser blir formulert, sammen med andre forbindelser, til vanndispergerbare underlagsblandinger som kan bli sprayet eller elektrostatisk avsatt på metall, plastsubstrater, for eksempel, biler. Generelt blir et polyuretanharpiks formulert som beskrevet heri, og blandet med et aminoplastharpiks, pigmenter, et slipeharpiks, vann, en del av et organisk oppløsningsmiddel, aluminium og/eller glimmerpartikler og et rheologisk kontrollmiddel. Andre midler kan også tilsettes, for eksempel, forskjellige fyllstoffer, overflateaktive midler, myknere, stabiliseringsmidler, fuktemidler, dispergerende midler, skumdempere, adhesjonsfremmere og katalysatorer i mindre mengder. Polyurethane resins are formulated, along with other compounds, into water-dispersible substrate compositions that can be sprayed or electrostatically deposited onto metal, plastic substrates, for example, automobiles. Generally, a polyurethane resin is formulated as described herein, and mixed with an aminoplast resin, pigments, an abrasive resin, water, a portion of an organic solvent, aluminum and/or mica particles, and a rheological control agent. Other agents can also be added, for example, various fillers, surfactants, plasticizers, stabilizers, wetting agents, dispersing agents, antifoams, adhesion promoters and catalysts in smaller amounts.

Som indikert blir en vannholdig dispersjon av polyuretanharpiks benyttet som den vesentligste eller hovedbestanddelhar-piks. Generelt innbefatter den viktigste eller hovedbestand-delharpiks 20 og 80 vekt-# av totale mengder faste stoffer som er tilstede i underlagskomposisjonen. Polyuretanharpiks som er å foretrekke, er et harpiks fremstilt fra en polyester som er fremstilt fra dimerfettsyre, isoftalsyre og 1,6 heksandiol. Den resulterende polyesteren blir deretter reagert med en diisocyanat av isoforn, dimetylolpropionsyre og en diol, for eksempel, neopentylglykol. Det resulterende polyuretanmellomproduktet som har frie isocyanatgrupper blir deretter reagert med trimetylolpropan for å dekke disse gruppene. As indicated, an aqueous dispersion of polyurethane resin is used as the principal or principal component resin. Generally, the principal or main component resin comprises between 20 and 80% by weight of the total amount of solids present in the substrate composition. The preferred polyurethane resin is a resin prepared from a polyester prepared from dimer fatty acid, isophthalic acid and 1,6 hexanediol. The resulting polyester is then reacted with a diisocyanate of isophorne, dimethylolpropionic acid and a diol, for example, neopentyl glycol. The resulting polyurethane intermediate having free isocyanate groups is then reacted with trimethylolpropane to cap these groups.

Polyuretanreaksjonsproduktet som er beskrevet ovenfor blir blandet med et aminoplastharpiks. Aminoplastharpikser er aldehydkondensasjonsprodukter av melamin, urea, og lignende forbindelser. Produkter tilveiebragt fra reaksjonen mellom formaldehyd og melamin, urea og benzoguanamin er mest kjente og er foretrukket heri. Kondensasjonsprodukter av andre aminer og amider kan derimot også bli benyttet, for eksempel aldehydkondensater av triaziner, diaziner, triazoler, guanidiner, guanaminer og alkyl og aryl substituerte deriva-ter av slike forbindelser, innbefattende alkyl og aryl substituerte urea og alkyl og aryl substituerte melaminer. Noen eksempler på slike forbindelser er N,N'-dimetylurea, benzourea, dicyandiamid, formoguanaminacetoguanamin, ammelin, 2-klor-4,6-diamino- 1,3,5-triazin, 6-metyl-2,4-diamino,1,3,5-triazin, 3,5-diamino-triazol, triaminopyrimidin, 2-merkapto-4,6- diaminopyrimidin, 2,4,6-trietyltriamino-l,3,5-triazin og 1ignende. The polyurethane reaction product described above is mixed with an aminoplast resin. Aminoplast resins are aldehyde condensation products of melamine, urea, and similar compounds. Products obtained from the reaction between formaldehyde and melamine, urea and benzoguanamine are best known and are preferred herein. Condensation products of other amines and amides, on the other hand, can also be used, for example aldehyde condensates of triazines, diazines, triazoles, guanidines, guanamines and alkyl and aryl substituted derivatives of such compounds, including alkyl and aryl substituted urea and alkyl and aryl substituted melamines. Some examples of such compounds are N,N'-dimethylurea, benzourea, dicyandiamide, formoguanamine acetoguanamine, ammelin, 2-chloro-4,6-diamino-1,3,5-triazine, 6-methyl-2,4-diamino,1 ,3,5-triazine, 3,5-diaminotriazole, triaminopyrimidine, 2-mercapto-4,6-diaminopyrimidine, 2,4,6-triethyltriamino-1,3,5-triazine and the like.

Siden aldehydet som blir benyttet som oftest er formaldehyd, kan andre lignende kondensasjonsprodukter blir fremstilt fra andre aldehyder, for eksempel, acetaldehyd, krotonaldehyd-akrolein, benzaldehyd, furfural og andre. Since the aldehyde used most often is formaldehyde, other similar condensation products can be prepared from other aldehydes, for example, acetaldehyde, crotonaldehyde-acrolein, benzaldehyde, furfural and others.

Amin-aldehydkondensasjonsproduktene inneholder metylol eller lignende alkylolgrupper, og i de fleste tilfellene blir minst en del av disse alkylolgruppene forestrert ved en reaksjon med en alkohol for å tilveiebringe organiske oppløsnings-middel-oppløselige harpiks. En hvilken som helst monohydrisk alkohol kan bli benyttet for dette, innbefattende slike alkoholer som metanol, etanol, propanol, butanol, pentanol, heksanol, heptanol og andre, likeledes benzylalkohol og andre aromatiske alkoholer, cykliske alkoholer, for eksempel, cykloheksanol, monoetere eller glykoler så som Cellosolves og Carbitols (Union Carbide), og halogensubstituerte eller andre substituerte alkoholer, såsom 3-klorpropanol. De foretrukne amin-aldehydharpiksene blir forestrert med metanol eller butanol. The amine-aldehyde condensation products contain methylol or similar alkylol groups, and in most cases at least a portion of these alkylol groups are esterified by reaction with an alcohol to provide organic solvent-soluble resins. Any monohydric alcohol can be used for this, including such alcohols as methanol, ethanol, propanol, butanol, pentanol, hexanol, heptanol and others, as well as benzyl alcohol and other aromatic alcohols, cyclic alcohols, for example, cyclohexanol, monoethers or glycols such as Cellosolves and Carbitols (Union Carbide), and halogen-substituted or other substituted alcohols, such as 3-chloropropanol. The preferred amine-aldehyde resins are esterified with methanol or butanol.

Et slipeharpiks blir også benyttet i underlagsblandingene. Mens pigmentharpiks kan bestå av et stort antall vannopplø-selige polyuretanharpiks, er det å foretrekke at slipeharpiks har en kjemisk karakter som ligner den vesentligste eller hovedbestanddelharpikset, dvs. inneholder en polyester harpikskomponent bestående av en karboksylsyrekomponent bestående av minst 50 vekt-# av en C18 til C60 karboksylsyre, fortrinnsvis en dikarboksylsyre. Slipeharpikset kan variere i området mellom 2 og 75 vekt-# av det totale faste stoffet i beleggskomposisjonen og vil variere avhengig av den ønskede fargen og inneholder fortrinnsvis 5-40 vekt-# av underlagskomposisj onen. An abrasive resin is also used in the substrate mixtures. While pigment resin may consist of a large number of water-soluble polyurethane resins, it is preferred that the abrasive resin has a chemical character similar to the major or principal component resin, i.e., contains a polyester resin component consisting of a carboxylic acid component consisting of at least 50 wt-# of a C18 to C60 carboxylic acid, preferably a dicarboxylic acid. The abrasive resin may vary in the range between 2 and 75 wt-# of the total solids in the coating composition and will vary depending on the desired color and preferably contains 5-40 wt-# of the base composition.

En foretrukket anionisk polyuretanharpiks for bruk som et slipeharpiks i fremstillinger ifølge foreliggende oppfinnelse blir fremstilt fra en polyesterpolyol som er fremstilt fra dimerfettsyre, adipinsyre og 1,6-heksandiol. Den resulterende polyesterdiol blir reagert med isoforondiisocyanat, dimetylolpropionsyre og neopentylglykol for å fremstille et polyuretan-mellomprodukt som blir dekket (capped) med dietanolamin. A preferred anionic polyurethane resin for use as an abrasive resin in compositions according to the present invention is prepared from a polyester polyol which is prepared from dimer fatty acid, adipic acid and 1,6-hexanediol. The resulting polyester diol is reacted with isophorone diisocyanate, dimethylol propionic acid and neopentyl glycol to produce a polyurethane intermediate which is capped with diethanolamine.

Pigmenter kan bli inkorporert inn i underlaget for å tilveiebringe de ønskelige kosmetiske karaktertrekkene. Dette utføres ved å blande pigmenter med det ovenfor beskrevne pigmentharpikset og eventuelt, med andre tilsetningsstoffer for dannelse av en pigmentpasta. Hvilke som helst standard-pigmenter som er kjent innenfor fagområdet kan bli benyttet med harpiksene ifølge foreliggende oppfinnelse dersom disse pigmentene kan bli formulert uten å virke inn på de ønskede lavtemperatur avdunstings og rask tørkingskaraktertrekkene. Pigments may be incorporated into the substrate to provide the desired cosmetic characteristics. This is carried out by mixing pigments with the pigment resin described above and possibly with other additives to form a pigment paste. Any standard pigments known in the art can be used with the resins according to the present invention if these pigments can be formulated without affecting the desired low temperature evaporation and fast drying characteristics.

Spesifikke eksempler på fargestoffene eller pigmentene kan være uorganiske eller organiske, for eksempel, grafitt, karbonsvart, sinkkromat, strontiumkromat, bariumkromat, blykromat, blycyanid, titandioksyd, sinkoksyd, kadmiumsulfid, jernoksyd, aluminiumflak, glimmerflak, sinksulfid, ftalo-cyaninkomplekser, naftolrød, quinakridoner og halogenerte tioindigopigmenter, blant andre. Specific examples of the dyes or pigments may be inorganic or organic, for example, graphite, carbon black, zinc chromate, strontium chromate, barium chromate, lead chromate, lead cyanide, titanium dioxide, zinc oxide, cadmium sulfide, iron oxide, aluminum flakes, mica flakes, zinc sulfide, phthalo-cyanine complexes, naphthol red, quinacridones and halogenated thioindigo pigments, among others.

De foretrukne metalliske pigmentene er metallpulvere fortrinnsvis blandet med aluminiummetallflak. Foretrukne aluminiumflakpigmenter er tilgjengelige fra Silberline Corp, Lansford, Pennsylvania eller fra Eckart Werke, Guenterstahl, Vest-Tyskland. Aluminiumflak-pigmentene tilfører belegget et forsterket "metallisk dekke". I en foretrukket fremstilling av foreliggende oppfinnelse blir standardkvalitet av aluminium stabilisert med fosfatester. Andre metalliske flakpig-menter, for eksempel sølv kan også bli benyttet, men disse er vanligvis veldig kostbare og har dårligere utseende. De metalliske pigmentene kan også bli blandet med ikke-metalliske pigmenter, men disse bør velges med omtanke for ikke å redusere den ønskede metalliske effekten. The preferred metallic pigments are metal powders preferably mixed with aluminum metal flakes. Preferred aluminum flake pigments are available from Silberline Corp, Lansford, Pennsylvania or from Eckart Werke, Guenterstahl, West Germany. The aluminum flake pigments add a reinforced "metallic cover" to the coating. In a preferred embodiment of the present invention, standard quality aluminum is stabilized with phosphate ester. Other metallic flakes, such as silver, can also be used, but these are usually very expensive and have a poorer appearance. The metallic pigments can also be mixed with non-metallic pigments, but these should be chosen carefully so as not to reduce the desired metallic effect.

Harpiksene benyttet i underlaget er dispergert i deionisert vann. Det deioniserte vannet har konduktansavlesning på mindre enn 13 mikroohm-<1>og fortrinnsvis mindre enn 5 mikroohm-<1>for å forhindre gassing forårsaket av reaksjonen mellom aluminium og vann. Deionisert vann blir også valgt for å forhindre salter som naturlig forekommer i springvann. Andre oppløsningsmidler kan også bli benyttet med deionisert vann. Et spesielt foretrukket oppløsningsmiddel er Butyl Cellosolve som fremmer blanding, formulering og dispergering av pigmentene i underlagskomposisjonen. Andre oppløsningsmid-ler kan også bli benyttet, for eksempel, lavtkokende mono-og polyhydriske alkoholer, etere, estere, ketoner og andre organiske stoffer. The resins used in the substrate are dispersed in deionized water. The deionized water has a conductance reading of less than 13 microohms-<1>and preferably less than 5 microohms-<1>to prevent gassing caused by the reaction between aluminum and water. Deionized water is also chosen to prevent salts that naturally occur in tap water. Other solvents can also be used with deionized water. A particularly preferred solvent is Butyl Cellosolve which promotes mixing, formulation and dispersion of the pigments in the substrate composition. Other solvents can also be used, for example, low-boiling mono- and polyhydric alcohols, ethers, esters, ketones and other organic substances.

Det organiske oppløsningsmiddelet, som innbefatter maksimalt 80% av underlagskomposisjonen, og som fortrinnsvis innbefatter 10 til 20 vekt-# av underlagskomposisjonen (innbefattende vann) kan bli valgt for å fremme dispergerbarheten av individuelle komponenter i den endelige underlagskomposisjonen (med myknende karaktertrekk) og for flyktighetskarak-tertrekkene. The organic solvent, comprising a maximum of 80% of the substrate composition, and preferably comprising 10 to 20% by weight of the substrate composition (including water) may be selected to promote the dispersibility of individual components of the final substrate composition (with emollient characteristics) and for volatile character - the tart traits.

Et rheologisk kontrollmiddel blir også fortrinnsvis inkorporert inn i underlagskomposisjonen. Det rheologiske kontrollmiddelet kontrollerer viskositeten av den resulterende komposisjonen og blir inkorporert i mengder som vil forhindre drift eller renning etter at et underlag blitt sprayet på en vertikal overflate såsom på overflaten av en bil. Det direkte resultatet av inkorporering av et rheologisk kontrollmiddel er å tilveiebringe kontroll av flyt, form og spraybarhet. Andre fordelaktige resultater ved tilsetting av et rheologisk kontrollmiddel er å forsterke flipp-effekten av de metalliske flakpigmentene, og avsette et fortykningsbelegg og å tilveiebringe fullstendig dekking av et substrat. De sprayede beleggene som inneholder disse midlene tilveiebringer også en bedre orientering av de metalliske flakpigmentene på det belagte substratet. Rheologiske kontrollmidler som kan bli benyttet i fremstillingene ifølge foreliggende oppfinnelse innbefatter røykbeisede silisiumoksydforbindelsene og bentonittleire. Foretrukne røykbeisede silisiumoksydforbind-elser er de hydrofobe silisiumoksydforbindelsene, for eksempel Aerosil R972 , som er tilgjengelig fra DeGussa Corporation, (Frankfurt, Vest-Tyskland. Et annet rheologisk kontrollmiddel som kan bli benyttet, og i visse underlagskomposisjoner, er en syntetisk natriumlitiummagnesiumsilikat-hektorittleire. Et eksempel på en slik leire er Lapinite RD, som er tilgjengelig fra Laporte, Inc (Saddlebrook, New Jersey). I visse foretrukne fremstillinger blir rheologiske kontrollmidler blandet. Det rheologiske kontrollmiddelet innbefatter når det blir tilsatt, 0,1 til 20 vekt-# av underlagskomposisjonen og innbefatter fortrinnsvis mellom 1 og 5 vekt-# av den endelige underlagskomposisjonen. A rheological control agent is also preferably incorporated into the substrate composition. The rheological control agent controls the viscosity of the resulting composition and is incorporated in amounts that will prevent drift or creep after a substrate has been sprayed onto a vertical surface such as the surface of an automobile. The direct result of incorporating a rheology control agent is to provide control of flow, shape and sprayability. Other beneficial results of adding a rheological control agent are to enhance the flip effect of the metallic flake pigments, and to deposit a thickening coating and to provide complete coverage of a substrate. The sprayed coatings containing these agents also provide better orientation of the metallic flake pigments on the coated substrate. Rheological control agents which can be used in the preparations according to the present invention include the fume-stained silicon oxide compounds and bentonite clay. Preferred fumed silica compounds are the hydrophobic silica compounds, such as Aerosil R972, which is available from DeGussa Corporation, (Frankfurt, West Germany. Another rheological control agent that may be used, and in certain substrate compositions, is a synthetic sodium lithium magnesium silicate hectorite clay. An example of such a clay is Lapinite RD, which is available from Laporte, Inc (Saddlebrook, New Jersey). In certain preferred formulations, rheology control agents are mixed in. The rheology control agent, when added, includes 0.1 to 20 wt.# of the substrate composition and preferably includes between 1 and 5 wt-# of the final substrate composition.

Partikkelstørrelsen til det rheologiske kontrollmiddelet virker inn på hele de tiksotropiske egenskapene til disse harpiksene. Rheologiske kontrollmidler i fremstillingene ifølge foreliggende oppfinnelse er suspendert i materialet. En kan anta at de rheologiske kontrollmidlene blir suspendert og virker, i hvert fall delvis, gjennom coulombiske eller elektrostatiske interaksjoner. The particle size of the rheological control agent affects the entire thixotropic properties of these resins. Rheological control agents in the preparations according to the present invention are suspended in the material. One can assume that the rheological control agents are suspended and act, at least in part, through coulombic or electrostatic interactions.

Partikkelstørrelsene kan være fra mindre enn 0,1 mikrometer til over 200 mikrometer. Disse størrelsene kan bli benyttet for å tilveiebringe de rheologiske egenskapene som er ønskelige. I hensiktsmessige tilfeller, kan partikkelstørrel-sene være fra 0,01 til 10 mikrometer. Particle sizes can range from less than 0.1 micrometer to over 200 micrometers. These sizes can be used to provide the rheological properties that are desirable. In appropriate cases, the particle sizes may be from 0.01 to 10 micrometers.

I tillegg til det vesentligste harpiks eller hovedbestanddel-harpiks og et slipeharpiks, består foretrukne underlagskomposisjoner også av minst 5 vekt-# av den harpiksholdige bestanddelen av en forgrenetkjedet polyesterharpiks. Forgrenet-kjedepolyester blir satt til for å forbedre bruken av disse og for å forbedre de fysiske egenskapene (forårsaket av øket kryssbindingstetthet). Generelt blir de forgrenet-kjedepolyesterene fremstilt fra de samme komponentene som polyesterkomponenten med unntagelse av at det i tillegg til de lange og kortkjedete karboksylsyrekomponentene, også blir benyttet en liten prosent av trifunksjonell syre eller syreanhydrid. Karboksylsyrekomponenten til den forgrenet-kjedede polyesteren kan bestå av minst 50 vekt-# av en langkjedet fettsyre, for eksempel C36 dimer fettsyre og ikke mer enn 50 vekt-# av en kombinasjon av en dikarboksylsyre såsom isoftalsyre og en liten prosent av en trifunksjonell karboksylsyre såsom trimetallisk anhydrid. I en fremstilling kan den forgrenede kjedepolyesteren bli fremstilt fra dimerfettsyre, isoftalsyre og 1,6-heksandiol. En liten prosent, 5- 20% trimetallisk anhydrid blir også satt til polyforestringsreaksjonen for å forgrene polyestere. Forgrenet kjedepolyester blir kokt til et endelig syretall på 10-50, og fortrinnsvis 20-40. Generelt så innbefatter den forgrenede polyesteren omtrent 20% harpiksholdige bestand-deler, men det kan være mindre avhengig av fargen. In addition to the essential resin or main component resin and an abrasive resin, preferred substrate compositions also consist of at least 5% by weight of the resinous component of a branched polyester resin. Branched-chain polyesters are added to improve their use and to improve their physical properties (caused by increased cross-link density). In general, the branched-chain polyesters are made from the same components as the polyester component, with the exception that in addition to the long and short-chain carboxylic acid components, a small percentage of trifunctional acid or acid anhydride is also used. The carboxylic acid component of the branched-chain polyester may consist of at least 50 wt-# of a long-chain fatty acid, for example C36 dimer fatty acid and no more than 50 wt-# of a combination of a dicarboxylic acid such as isophthalic acid and a small percentage of a trifunctional carboxylic acid such as trimetallic anhydride. In one preparation, the branched chain polyester can be prepared from dimer fatty acid, isophthalic acid and 1,6-hexanediol. A small percentage, 5-20% trimetallic anhydride is also added to the polyesterification reaction to branch polyesters. Branched chain polyester is boiled to a final acid number of 10-50, and preferably 20-40. In general, the branched polyester contains about 20% resinous constituents, but it can be less depending on the color.

Tilleggsmidler som blir benyttet, for eksempel, overflateaktive midler, fyllstoff, stabiliseringsmidler, fuktemidler, dispergeringsmidler, adhesjonsfremmere, osv. kan bli inkorporert inn i underlagskomposisjonen. Midlene er velkjente ifølge tidligere fremgangsmåter, og mengden som blir benyttet må forsiktig kontrolleres for å forhindre negativ påvirkning av beleggs- og rasktørkende egenskapene. Additives that are used, for example, surfactants, fillers, stabilizers, wetting agents, dispersing agents, adhesion promoters, etc. can be incorporated into the substrate composition. The agents are well known according to previous methods, and the amount used must be carefully controlled to prevent a negative influence on the coating and quick-drying properties.

Ved formulering av underlagsblandingene er tilsetnings-rekkefølgen av de individuelle komponentene veldig viktig. Som en regel blir det kryssbindende middelet i et oppløs-ningsmiddel satt til det rheologiske kontrollmiddelet i oppløsningen og blandet godt. Deretter blir hovedbestanddel-harpiksdispersjonen (nøytralisert med amin) satt til den rheologiske kontrolloppløsning under omrøring. Hvis ønskelig blir en blanding av aluminiummetallflak og/eller glimmerpartikler (glimmerpartikler blir brukt alene i de tilfeller hvor det ikke er ønskelig med et aluminiummetallisk utseende) i Butyl Cellosolve blandet med en forblandet blanding av et forgrenet-kjedepolyesterharpiks og dimetyletanolamin. Denne aluminiumsblandingen blir deretter omrørt med blandingen inneholdende harpiksholdig bestanddel, kryssbindende middel, og rheologisk kontrollmiddel. Pigmentpastaer inneholdende polyuretanharpiks, pigment, fyllstoff, stabiliserende midler, myknere og andre tilsetningsstoffer blir deretter blandet under omrøring med den ovenfor resulterende blandingen. Pigmentpastapartikler blir deretter preparert i en sandmølle, attritor eller annen vanlig kverneanordning før bruk. When formulating the substrate mixtures, the order of addition of the individual components is very important. As a rule, the cross-linking agent in a solvent is added to the rheological control agent in the solution and mixed well. Next, the main component resin dispersion (neutralized with amine) is added to the rheological control solution with stirring. If desired, a mixture of aluminum metal flakes and/or mica particles (mica particles are used alone in cases where an aluminum metallic appearance is not desired) in Butyl Cellosolve is mixed with a premixed mixture of a branched-chain polyester resin and dimethylethanolamine. This aluminum mixture is then stirred with the mixture containing resinous component, cross-linking agent, and rheological control agent. Pigment pastes containing polyurethane resin, pigment, filler, stabilizers, plasticizers and other additives are then mixed with stirring with the above resulting mixture. Pigment paste particles are then prepared in a sand mill, attritor or other common grinding device before use.

Pigmentpastaene kan bli fremstilt ved blanding av amimoplast-harpiks med omtrent 1/4 av det totale polyuretanharpikset som skal bli satt til pigmentpastaen. Pigment blir satt til denne massen under omrøring i omtrent en 1/2 time. Resten av polyuretanharpikset blir deretter tilsatt og den resulterende pastaen blir blandet i en halv time til. pH og viskositeten til pastaen blir undersøkt og justeringer blir utført ved å tilsette deionisert vann og/eller tertiær amin. Vektforholdet mellom pigment og bindemiddel er vanligvis i området mellom 0,15-5,0. Mengden av pigment varierer mellom 6 og 60$ av den totale vekten av pigment og bindemiddel. Andre velkjente fremgangsmåter for formulering av premalingspastaer kan også bli benyttet. The pigment pastes can be produced by mixing amimoplast resin with approximately 1/4 of the total polyurethane resin to be added to the pigment paste. Pigment is added to this mass with stirring for about 1/2 hour. The rest of the polyurethane resin is then added and the resulting paste is mixed for another half hour. The pH and viscosity of the paste is investigated and adjustments are made by adding deionized water and/or tertiary amine. The weight ratio between pigment and binder is usually in the range between 0.15-5.0. The amount of pigment varies between 6 and 60% of the total weight of pigment and binder. Other well-known methods for formulating pre-paint pastes can also be used.

Den endelige underlagskomposisjonen blir justert til en pH på 7,6-7,8 med et tertiært amin, for eksempel N-etylmorfolin. Viskositet kan bli justert ved bruk av deionisert vann. Endelige underlagskomposisjoner er sammensatt av følgende komponenter i de indikerte vektforholdene. The final substrate composition is adjusted to a pH of 7.6-7.8 with a tertiary amine, for example N-ethylmorpholine. Viscosity can be adjusted using deionized water. Final substrate compositions are composed of the following components in the indicated weight ratios.

Tabell I Table I

Mengde (vekt-$ av faste Amount (weight-$ of solid

stoffer i endelig Ingrediens underlagskomposisj on) substances in final Ingredient substrate composition)

Polyuretanharpiks 20-80$ Polyurethane resin 20-80$

Melamin 5-50$ Melamine 5-50$

Rheologi kontrollmiddel 0-20$ Rheology control agent 0-20$

Forgrenet kjedepolyester 0-35$ Branched chain polyester 0-35$

Pigment 2-65$ Pigment 2-65$

Underlagsblandingene beskrevet ovenfor kan bli avsatt på et metall eller plastsubstrat i et eller to belegg ved bruk av for eksempel en luftatomisør (Binks modell 60 spraypistol, tilgjengelig fra Binks Manufacturing Corporation, Franklin Park, Illinois), eller ved bruk av annen konvensjonell sprayingsmetode. Underlagskomposisjonene kan også bli påført elektrostatisk. Underlagskomposisjonene blir fortrinnsvis sprayet ved 50-80 psi, og en relativ fuktighet på mellom 50 og 90$ (optimalt ved 60-80$ relativ fuktighet) og en temperatur på 21-32°C. The substrate compositions described above may be deposited on a metal or plastic substrate in one or two coats using, for example, an air atomizer (Binks Model 60 spray gun, available from Binks Manufacturing Corporation, Franklin Park, Illinois), or using other conventional spraying methods. The substrate compositions can also be applied electrostatically. The substrate compositions are preferably sprayed at 50-80 psi, and a relative humidity of between 50 and 90$ (optimally at 60-80$ relative humidity) and a temperature of 21-32°C.

Etter deponering blir underlagskomposisjonene tørret ved avdunstning innenfor et temperaturområde på romtemperatur til 63°C i løpet av mellom 30 sekunder og 10 minutter ved bruk av varmluft strømmende ved en relativ fuktighet på 5-40$. Av-dunstningstemperaturen er 49° C og utføres fortrinnsvis på mellom 1 og 5 minutter. Avdunstningsbetingelsene beskrevet heri resulterer i at omtrent 90-95$ av oppløsningsmidlene After deposition, the substrate compositions are dried by evaporation within a temperature range of room temperature to 63°C for between 30 seconds and 10 minutes using hot air flowing at a relative humidity of 5-40%. The evaporation temperature is 49° C and is preferably carried out in between 1 and 5 minutes. The evaporation conditions described herein result in approximately 90-95$ of the solvents

(vann pluss organiske stoffer) blir avdunstet fra underlaget i løpet av denne korte tidsperioden. (water plus organic substances) is evaporated from the substrate during this short period of time.

Etter at det første underlaget er avsatt, kan et annet underlag bli avsatt over det første uten tørking (avdunstning), eller alternativt så kan et klart belegg bli avsatt over underlaget som er avdunstet. Hvilke som helst av de kjente klarbeleggskomposisjonene kan bli benyttet. Hvilke som helst ikke-pigmenterte eller andre gjennomsiktig pigmenterte beleggsmidler er i prinsippet egnede for bruk som klarbelegg. En typisk toppbeleggskomposisjon inneholder 30-70$ filmdann-ende harpiks og 30-70$ flyktig organisk oppløsningsmiddel. After the first layer is deposited, another layer can be deposited over the first without drying (evaporation), or alternatively a clear coating can be deposited over the evaporated layer. Any of the known clear coat compositions can be used. Any non-pigmented or other transparently pigmented coating agents are in principle suitable for use as a clear coat. A typical topcoat composition contains 30-70% film-forming resin and 30-70% volatile organic solvent.

Etter at klarbelegget er belagt på underlagslaget, blir multi-lagbelegget bakt for å kryssbinde den polymeriske bestanddel og for å fjerne de små mengder av gjenværende vann og organiske oppløsningsmidler fra multilagpolymerkomposi-sjonen. Bakingssteg innbefatter oppvarming av det belagte substratet i en periode på 10-60 minutter ved en temperatur på mellom 66°C og 149°C. Bakingssteget herder belegget til en hard, varig film. After the clear coat is coated on the base layer, the multi-layer coating is baked to cross-link the polymeric component and to remove the small amounts of residual water and organic solvents from the multi-layer polymer composition. Baking steps include heating the coated substrate for a period of 10-60 minutes at a temperature of between 66°C and 149°C. The baking step hardens the coating into a hard, durable film.

Oppfinnelsen vil videre bli beskrevet i sammenheng med flere eksempler som følger nedenfor. Disse eksemplene er vist for å illustrere oppfinnelsen. Alle deler og prosenter i eksemplene er ved vekt hvis ikke annet er indikert. The invention will further be described in connection with several examples that follow below. These examples are shown to illustrate the invention. All parts and percentages in the examples are by weight unless otherwise indicated.

Polyuretan eksempel 1 Polyurethane example 1

Fremstilling av et polyuretanharpiks Preparation of a polyurethane resin

Et polyesterpolyolharpiks blir fremstilt ved å lade et reaksjonskar (flaske med en fraksjonseringskolonne) med 551,9 g (15,8$ polyesterharpiks) isoftalsyre, 1923 g (54,9$) Empol 1010 (dimer fettsyre fra Emery Chemical Co.), og 1025,1 g (29,3$) 1,6-heksandiol og 100 g toluen. Mere toluen kan bli tilsatt for å fylle søylen. Blandingen ble varmet opp under nitrogen og kondensasjonsvannet ble fjernet. I løpet av denne oppvarmingen ble 235,7 g vann destillert ut. Oppvarmingen ble fortsatt ved omtrentelig 200°C helt til syretallet er mindre enn eller 8. Gjenværende toluen blir deretter fjernet ved vakuum ved 200°C for å fremstille et polyesterharpiks for bruk i polyuretanharpikset. A polyester polyol resin is prepared by charging a reaction vessel (bottle with a fractionating column) with 551.9 g (15.8$ polyester resin) isophthalic acid, 1923 g (54.9$) Empol 1010 (dimer fatty acid from Emery Chemical Co.), and 1025.1 g (29.3$) of 1,6-hexanediol and 100 g of toluene. More toluene can be added to fill the column. The mixture was heated under nitrogen and the water of condensation was removed. During this heating, 235.7 g of water was distilled out. Heating is continued at approximately 200°C until the acid number is less than or 8. Remaining toluene is then removed by vacuum at 200°C to prepare a polyester resin for use in the polyurethane resin.

Ved dette tidspunktet blir 697,9 g av den ovenfor fremstilte polyesterharpikset, 43,0 g dimetylolpropionsyre, 16,1 g neopentylglykol, 243,0 g Isoforondiisocyanat og 300 g metylisobutylketon påført en reaktor og varmet ved tilbake-strømming (omtrent 128°C) helt til en konstant isocyanatverdi er tilveiebragt. 36,8 g trimetylolpropan blir deretter satt til reaktoren og denne blandingen blir oppvarmet med tilbake-strømming for en time til. Ved dette tidspunktet blir nitrogenet slått av og blandingen blir avkjølt til 95°C. 28,6 g dimetyletanolamin og 45,4 kg vann blir deretter tilsatt ved at en del av vannet blir brukt for å skylle. Blandingen blir deretter latt stå helt til den blir homogen (omtrent 5 minutter) og deretter blir 2048,71 g vann tilsatt over en periode på 20 minutter under kraftig omrøring. At this time, 697.9 g of the above-prepared polyester resin, 43.0 g of dimethylolpropionic acid, 16.1 g of neopentyl glycol, 243.0 g of isophorone diisocyanate and 300 g of methyl isobutyl ketone are charged to a reactor and heated at reflux (about 128°C). until a constant isocyanate value is provided. 36.8 g of trimethylolpropane is then added to the reactor and this mixture is refluxed for another hour. At this point, the nitrogen is turned off and the mixture is cooled to 95°C. 28.6 g of dimethylethanolamine and 45.4 kg of water are then added with a portion of the water being used for rinsing. The mixture is then allowed to stand until homogenous (about 5 minutes) and then 2048.71 g of water is added over a period of 20 minutes with vigorous stirring.

Ved slutten av denne tilsettingen blir blandingen destillert ved høy varme med kraftig omrøring for å fjerne vannet og metylisobutylketon. Vannet blir igjen returnert til blandingen og de omtrentelige 300 gram metylisobutylketon som ble destillert ut blir kastet. 238 g n-butanol blir tilsatt og blandingen blir holdt ved 80°C i 30 min. Blandingen blir deretter senket og filtrert gjennom et 10 mikrometer filter for tilveiebringelse av en polyester-uretanbestanddel for bruk i underlagskomposisjonen. Den resulterende dispersjonen har et faststoffinnhold på 30$ og en Gardner-viskositet på Z2. At the end of this addition, the mixture is distilled at high heat with vigorous stirring to remove the water and methyl isobutyl ketone. The water is again returned to the mixture and the approximately 300 grams of methyl isobutyl ketone that was distilled out is discarded. 238 g of n-butanol are added and the mixture is kept at 80°C for 30 min. The mixture is then submerged and filtered through a 10 micron filter to provide a polyester-urethane component for use in the substrate composition. The resulting dispersion has a solids content of 30% and a Gardner viscosity of Z2.

Polyuretandispersjon 2 Polyurethane dispersion 2

Fremstilling av polyesterharpiks Manufacture of polyester resin

Et reaksjonskar blir tilsatt 1995 g adipinsyre, 1995 g dimersyre, og 2450 g 1,6-heksandiol, og 136 g toluen. Blandingen blir varmet under nitrogen til 209°C, med fjerning av vann helt til et syretall på mindre enn 8 er oppnådd. Gjenværende toluen blir fjernet med vakuum for å fremstille et polyesterharpiks som har et faststoffinnhold på mere enn 98$. 1995 g of adipic acid, 1995 g of dimer acid, and 2450 g of 1,6-hexanediol, and 136 g of toluene are added to a reaction vessel. The mixture is heated under nitrogen to 209°C, with removal of water until an acid number of less than 8 is obtained. Residual toluene is removed by vacuum to produce a polyester resin having a solids content of greater than 98%.

Polyuretandispersjonsfremstilling Polyurethane dispersion manufacturing

857,4 g av polyesteren ovenfor blir blandet med 14,6 g neopentylglykol, 53,1 g dimetylolpropionsyre, 306,5 g isoforondiisocyanat, 97,1 g metyletylketon, og 235,0 g metylamylketon blir tilbakestrømmet helt til en konstant isocyanatverdi er tilveiebragt. Deretter blir 24,8 g dietanolamin tilsatt og blandingen blir latt stå i 30 minutter. Deretter blir 24,8 g dimetyletanolamin og 116,8 g deionisert vann og 118,2 g isopropylalkohol tilsatt og blandet i 15 minutter. 3123,2 g deionisert vann blir tilsatt over en periode på 20 minutter med kraftig omrøring. Den resulterende dispersjonen har et faststoffinnhold på 26$ og en hensiktsmessig Gardner-viskositet. 857.4 g of the above polyester is mixed with 14.6 g of neopentyl glycol, 53.1 g of dimethylol propionic acid, 306.5 g of isophorone diisocyanate, 97.1 g of methyl ethyl ketone, and 235.0 g of methyl amyl ketone is refluxed until a constant isocyanate value is provided. Then 24.8 g of diethanolamine are added and the mixture is left to stand for 30 minutes. Then 24.8 g of dimethylethanolamine and 116.8 g of deionized water and 118.2 g of isopropyl alcohol are added and mixed for 15 minutes. 3123.2 g of deionized water is added over a period of 20 minutes with vigorous stirring. The resulting dispersion has a solids content of 26% and an appropriate Gardner viscosity.

Polyuretandispersjon 3 Polyurethane dispersion 3

Fremstilling av polyester Manufacture of polyester

770 g dimersyre, 230 g 1,6-heksandiol og 25 g toluen blir tilsatt og den resulterende blandingen blir varmet opp til 200°C. Oppvarming blir fortsatt, med fjerning av vann helt til et syretall på mindre enn 10 er oppnådd. Gjenværende toluen blir deretter fjernet under vakuum. 770 g of dimer acid, 230 g of 1,6-hexanediol and 25 g of toluene are added and the resulting mixture is heated to 200°C. Heating is continued, with removal of water until an acid number of less than 10 is achieved. The remaining toluene is then removed under vacuum.

Polyuretan Polyurethane

700 g av polyestere ovenfor, 12,6 g neopentylglykol, 43 g dimetylolpropionsyre, 244 g isoforondiisocyanat, 77,8 g metyletylketon og 195,3 metylamylketon blir reagert ved bruk av fremgangsmåten for polyuretandispersjon 2. Den resulterende dispersjonen har et faststoffinnhold på 26$ og en Gardner-viskositet på Zl. 700 g of the above polyesters, 12.6 g of neopentyl glycol, 43 g of dimethylol propionic acid, 244 g of isophorone diisocyanate, 77.8 g of methyl ethyl ketone, and 195.3 g of methyl amyl ketone are reacted using Polyurethane Dispersion Method 2. The resulting dispersion has a solids content of 26% and a Gardner viscosity of Zl.

Forgrenet polyester 1 Branched polyester 1

2594 g dimersyre, 2564 g 1,6-heksandiol og 744 g isoftalsyre blir tilført og blandingen varmet opp til 195°C under 2594 g of dimer acid, 2564 g of 1,6-hexanediol and 744 g of isophthalic acid are added and the mixture heated to 195°C under

nitrogen med omrøring helt til et syretall på 10 eller mindre er nådd. Blandingen blir deretter avkjølt til 150°C og 1000 g trimellitisk anhydrid blir sakte tilsatt, og kokt under tilbakeløp helt til et syretall på 30-32 er nådd. Etter avkjøling til 150°C eller mindre, blir 729 g butyl Cellosolve og 1459 g n-butanol tilsatt. Det resulterende polyesteret har et faststoffinnhold på 70$ og en Gardner-viskositet på U-V. nitrogen with stirring until an acid number of 10 or less is reached. The mixture is then cooled to 150°C and 1000 g trimellitic anhydride is slowly added and refluxed until an acid number of 30-32 is reached. After cooling to 150°C or less, 729 g of butyl Cellosolve and 1459 g of n-butanol are added. The resulting polyester has a solids content of 70% and a Gardner viscosity of U-V.

Forgrenet polyster 2 Branched polyster 2

1230 g dimersyre og 769,5 g 1,6-heksandiol blir tilsatt og varmet til 195°C under nitrogen med omrøring. Oppvarming blir fortsatt helt til et syretall på mindre en 10 er tilveiebragt. Blandingen blir deretter avkjølt til 150°C og 420,1 g trimellitisk anhydrid blir sakte tilsatt og oppvarmet helt til syretallet faller under 30. Deretter blir 335 g butylglykol og 670 g n-butanol tilsatt under omrøring. Den resulterende polyesteroppløsningen har et faststoffinnhold på 70$ og en Gardnerviskositet på Zl. 1230 g of dimer acid and 769.5 g of 1,6-hexanediol are added and heated to 195°C under nitrogen with stirring. Heating is continued until an acid number of less than 10 is provided. The mixture is then cooled to 150°C and 420.1 g of trimellitic anhydride is slowly added and heated until the acid number falls below 30. Then 335 g of butyl glycol and 670 g of n-butanol are added with stirring. The resulting polyester solution has a solids content of 70% and a Gardner viscosity of Zl.

Forgrenet polyester 3 Branched polyester 3

868,7 g 1,6 heksandiol, 1346,2 g dimersyre og 386 g isoftalsyre blir oppvarmet ved 195°C helt til et syretall som er mindre enn 8 er oppnådd. 206,6 g trimellitisk anhydrid blir deretter sakte tilsatt under omrøring og varme blir påført helt til et syretall på mindre enn 30 er oppnådd. En 2:1 blanding av n-butanol og butylglykol blir deretter tilsatt, helt til 70$ faste stoffer er oppnådd. Det resulterende polyesterharpikset har en Gardner-viskositet på U. 868.7 g of 1,6 hexanediol, 1346.2 g of dimer acid and 386 g of isophthalic acid are heated at 195°C until an acid number less than 8 is obtained. 206.6 g trimellitic anhydride is then slowly added with stirring and heat is applied until an acid number of less than 30 is obtained. A 2:1 mixture of n-butanol and butyl glycol is then added until 70% solids are obtained. The resulting polyester resin has a Gardner viscosity of U.

FREMSTILLING AV BELEGGSMIDLER MANUFACTURE OF COATING AGENTS

Sammensetningen av beleggmidlene er vist i tabell 2, hvor tallene betegner vektdeler. Følgende anmerkninger refererer seg til komponentene som er oppført der: Fortykker 1: Pasta fra Aerosil R972 (Degussa) hydrofobisk røykbeiset silisiumoksydsand malt med hensiktsmessig poly- uretanslipeharpiks og melamin i vann, organisk oppløsnings-middelblanding med 11$ styrke. The composition of the coating agents is shown in table 2, where the numbers denote parts by weight. The following notes refer to the components listed therein: Thickener 1: Paste of Aerosil R972 (Degussa) hydrophobic fume-stained silica sand ground with appropriate polyurethane abrasive resin and melamine in water, 11$ strength organic solvent mixture.

Fortykker 2: Pasta av syntetisk natriumlitiummagnesium-silikathektorittleire, Laponite RD (Laporte), 2$ styrke i deionisert vann; pastaen blir fremstilt ved omrøring med Cowles blad i vann i en time. Thickener 2: Paste of synthetic sodium lithium magnesium silicate hectorite clay, Laponite RD (Laporte), 2$ strength in deionized water; the paste is prepared by stirring with Cowles leaf in water for an hour.

Fortykker 3: Pasta fra Laponite RD 3$ styrke i deionisert vann. Fremstill som fortykker 2. Thickener 3: Paste from Laponite RD 3$ strength in deionized water. Prepare as thickener 2.

Titandioksyd pigmentpasta: 41$ konsentrasjon av DuPont R-960 titandioksyd sandmalt med hensiktsmessig polyuretanslipe-harpiks og melamin. Titanium dioxide pigment paste: 41$ concentration of DuPont R-960 titanium dioxide sand ground with appropriate polyurethane abrasive resin and melamine.

Melaminharpiks: Kommersielt tilgjengelig metanolforestret melamin/formaldehydharpiks, faststoffinnhold 90 vekt-$ i n-butanol. Melamine resin: Commercially available methanol esterified melamine/formaldehyde resin, solids content 90 wt-$ in n-butanol.

Aluminiumpigment I: Silberline SS-5251 AR post behandlet med 4,5$ Vircopet 40 (fosfatester kommersielt tilgjengelig fra Albright & Wilson, Richmond, Va.) Aluminum Pigment I: Silberline SS-5251 AR post treated with 4.5$ Vircopet 40 (phosphate ester commercially available from Albright & Wilson, Richmond, Va.)

Aluminiumpigment II: Stapa Hydrolac WH-R607 fra Eckhart Werke. Aluminum pigment II: Stapa Hydrolac WH-R607 from Eckhart Werke.

Aluminiumpigment III: Stapa Hydrolac WH-8487 fra Eckart Werke. Aluminum pigment III: Stapa Hydrolac WH-8487 from Eckart Werke.

123456789 Fortykker 2 40 37 37 38 123456789 Thickener 2 40 37 37 38

Fortykker 3 25 13 13 Thickens 3 25 13 13

Melaminharpiks 444487412 ButylCellosolve 111112 1 Melamine resin 444487412 ButylCellosolve 111112 1

Polyuretan 1 40 40 18 Polyurethane 1 40 40 18

(30$NV) ($30NW)

Polyuretan 2 44 42 38 17 Polyurethane 2 44 42 38 17

(26$NV) ($26NW)

Polyuretan 3 44 38 Polyurethane 3 44 38

(26$NV) ($26NW)

Aluminium 16 6 6 6 Aluminum 16 6 6 6

(54$NV) ($54NW)

Aluminium II 5 Aluminum II 5

(65$NV) ($65NW)

Aluminium III 5 6 Aluminum III 5 6

(65$NV) ($65NW)

Butyl Cellosolve 111 4 2 1 Butyl Cellosolve 111 4 2 1

Polyester 1 (70$) 6 6 3 Polyester 2 (70$) 6 6 Polyester 1 ($70) 6 6 3 Polyester 2 ($70) 6 6

Polyester 3 (70$) 6 Polyester 3 ($70) 6

Dimetyletanolamin 22221661 Dimethylethanolamine 22221661

5$ styrke i vann 5$ strength in water

Fortykker 1 27 27 17 17 Titandioksydpasta 48 49 Deionisert vann 12 4 12 12 Thickener 1 27 27 17 17 Titanium dioxide paste 48 49 Deionized water 12 4 12 12

Eksemplene 1 til 4 Examples 1 to 4

Melaminharpiks og Butyl Cellosolve blir forblandet og satt til fortykkeren under omrøring. Polyuretandispersjonen blir deretter satt til denne blandingen under omrøring. En aluminiummasse blir tilveiebragt ved først å blande aluminiumpigment og butylcellosolve, deretter tilsetting av polyesterharpiks, og deretter til slutt prenøytralisering av denne massen med en 5$ DMEA-oppløsning. Aluminiummassen blir deretter satt til polyuretan/fortykker/melaminblanding under omrøring. Melamine resin and Butyl Cellosolve are premixed and added to the thickener while stirring. The polyurethane dispersion is then added to this mixture with stirring. An aluminum mass is provided by first mixing aluminum pigment and butyl cellosolve, then adding polyester resin, and then finally preneutralizing this mass with a 5% DMEA solution. The aluminum mass is then added to the polyurethane/thickener/melamine mixture while stirring.

Eksempel 5 Example 5

Halvparten av melaminharpikset og butyl Cellosolve blir forblandet og satt til fortykkeren under omrøring. Polyuretandispersjonen blir deretter tilsatt. En aluminiummasse blir separat fremstilt ved blanding av aluminiumpigment, gjenværende butyl Cellosolve og melaminharpiks. Aluminiummassen blir deretter tilsatt under omrøring til resten av malingen. pH blir justert med 5% dimetyletanolamin i vann. Half of the melamine resin and butyl Cellosolve are premixed and added to the thickener while stirring. The polyurethane dispersion is then added. An aluminum mass is separately produced by mixing aluminum pigment, remaining butyl Cellosolve and melamine resin. The aluminum mass is then added while stirring to the rest of the paint. The pH is adjusted with 5% dimethylethanolamine in water.

Eksempel 6 Example 6

En aluminiummasse blir fremstilt med aluminiumpigment, melaminharpiks, og Butyl Cellosolve under omrøring. Polyuretandispersjonen blir satt til aluminiummassen. Fortykker blir deretter tilsatt under omrøring. pH blir justert med 5$ DMEA og viskositeten blir justert med deionisert vann. An aluminum mass is produced with aluminum pigment, melamine resin, and Butyl Cellosolve while stirring. The polyurethane dispersion is added to the aluminum mass. Thickeners are then added with stirring. The pH is adjusted with 5% DMEA and the viscosity is adjusted with deionized water.

Eksempel 7 Example 7

Polyuretandispersjonen, melaminharpiks og Butyl Cellosolve blir blandet med omrøring. En aluminiummasse blir fremstilt som i eksempel 1 til 5 og satt til den første blandingen under omrøring. Fortykkeren blir tilsatt under omrøring. Viskositeten blir justert med deionisert vann. The polyurethane dispersion, melamine resin and Butyl Cellosolve are mixed with stirring. An aluminum mass is prepared as in examples 1 to 5 and added to the first mixture while stirring. The thickener is added while stirring. The viscosity is adjusted with deionized water.

Eksemplene 8 og 9 Examples 8 and 9

Melaminharpiks og Butyl Cellosolve blir forblandet og tilsatt under omrøring til fortykker 3. Polyuretandispersjonen blir deretter tilsatt under omrøring. I eksempel 8, blir polyesterharpiks prenøytral isert med 5$ DMEA og tilsatt under omrøring. Fortykker 1 (R972 pasta) blir tilsatt og deretter blir titandioksydpasta tilsatt begge under omrøring. Melamine resin and Butyl Cellosolve are pre-mixed and added while stirring to thicken 3. The polyurethane dispersion is then added while stirring. In Example 8, polyester resin is preneutralized with 5% DMEA and added with stirring. Thickener 1 (R972 paste) is added and then titanium dioxide paste is added, both while stirring.

Claims (3)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av et multilagsbelegg,karakterisert vedat den innbefatter: a) påføring av en vannbåren underlagslagsblanding omfattende : (i) en anionisk polyuretanharpiks bestående av reaksjonsproduktet av: (1) en polyesterharpikskomponent fremstilt ved reaksjonen av en karboksylsyrekomponent med minst 50 vekt-$ av minst én langkjedet karboksylsyre med mellom 18 og 60 karbonatomer og høyst 50 vekt-$ av en kortkjedet dikarboksylsyre og en alkohol med minst 2 hydroksylgrupper; og (2) en blanding av minst én multifunksjonell forbindelse med minst 1 aktiv hydrogengruppe og minst én karboksylsyrefunksjonalitet, minst én forbindelse med minst to aktive hydrogengrupper og et polyisocyanat, idet de nevnte karboksylsyregrupper nøytraliseres med et amin; (ii) et tverrbindingsmiddel; (iii) et reologisk kontrollmiddel; (iv) eventuelt, en forgrenet kjedepolyesterharpiks bestående av reksjonsproduktet av: (1) en karboksylsyrekomponent omfattende minst 50 vekt-$ av en langkjedet karboksylsyre med mellom 18 og 60 karbonatomefr, ikke mer enn 48 vekt-$ av en kortkjede dikarboksylsyre og mellom 2 og 25 vekt-$ av en polyfunksjonell karboksylsyre eller syreanhydrid med minst 3 karboksylsyregrupper; og (2) en alkoholholdig forbindelse med en gjennomsnittlig alkoholfunksjonalitet på minst 2; (v) et pigment; og (b) påføring av en klar toppbelegningsblanding til overbelegging av nevnte underlagsblanding.1. Method for the production of a multi-layer coating, characterized in that it includes: a) application of a water-borne base layer mixture comprising: (i) an anionic polyurethane resin consisting of the reaction product of: (1) a polyester resin component produced by the reaction of a carboxylic acid component with at least 50% by weight of at least one long-chain carboxylic acid with between 18 and 60 carbon atoms and at most 50% by weight of a short-chain dicarboxylic acid and an alcohol with at least 2 hydroxyl groups; and (2) a mixture of at least one multifunctional compound with at least 1 active hydrogen group and at least one carboxylic acid functionality, at least one compound with at least two active hydrogen groups and a polyisocyanate, the said carboxylic acid groups being neutralized with an amine; (ii) a cross-linking agent; (iii) a rheological control agent; (iv) optionally, a branched chain polyester resin consisting of the reaction product of: (1) a carboxylic acid component comprising at least 50 wt% of a long chain carboxylic acid with between 18 and 60 carbon atoms, not more than 48 wt% of a short chain dicarboxylic acid and between 2 and 25 wt-$ of a polyfunctional carboxylic acid or acid anhydride with at least 3 carboxylic acid groups; and (2) an alcoholic compound with an average alcohol functionality of at least 2; (v) a pigment; and (b) applying a clear top coating composition to overcoat said base composition. 2. Fremgangsmåte for fremstilling av en vannbasert underlagsblanding for bruk i et multilagbelegg,karakterisert vedat den innbefatter følgende sekvensielle trinn; a) tilsetning av tverrbindende middel i oppløsning til et rheologisk kontrollmiddel i oppløsning og deretter blande dette nøye: b) tilsetning av en anionisk polyuretanharpiksdispersjon bestående av reaksjonsproduktet til: (i) en polyesterharpikskomponent fremstilt ved reaksjonen av en karboksylsyrekomponent bestående av minst 50 vekt-# av en langkjedet syre som har mellom 18 og 60 karbonatomer og høyst 50% av en kortkjedet dikarboksylsyre og en alkohol som minst har 2 hydroksylgrupper; og (ii) en blanding av en multifunksjonell forbindelse som har minst én aktiv hydrogenfunksjonalitet og minst én karboksylsyrefunksjonalitet og minst én forbindelse som har minst to aktive hydrogengrupper og et polyisocyanat, og hvor nevnte karboksylsyregruppe blir nøytralisert med et amin til blandingen i trinn (a) under omrøring og grundig blanding; (c) tilsetning av en forblandet masse bestående av: en masse fremstilt ved forblanding av en forgrenet kjede polyesterharpiksdispersjon bestående av reaksjonsproduktet til: 1) en karboksylsyrekomponent bestående av minst 50 vekt- % av en langkjedet karboksylsyre som har mellom 18 og 60 karbonatomer, og ikke mer enn 48 vekt-# av en kortkjedet dikarboksylsyre og mellom 2 og 25 vekt-$ av en polyfunksjonell karboksylsyre som har minst 3 karboksylsyregrupper; og 2) en alkoholkomponent som har en gjennomsnittlig funksjonalitet på minst 2 3) vann og 4) en amininneholdende forbindelse til blandingen tilveiebragt ifølge trinn (c); d) omrøring av blandingen tilveiebragt fra trinn (b) med blandingen fra trinn (c); og e) tilsetning av pigmentpasta til blandingen tilveiebragt fra trinn (d) under grundig blanding, f) justering av pH og viskositet til blandingen tilveiebragt fra trinn (e).2. Method for producing a water-based substrate mixture for use in a multi-layer coating, characterized in that it includes the following sequential steps; a) addition of crosslinking agent in solution to a rheology control agent in solution and then thoroughly mixing this: b) addition of an anionic polyurethane resin dispersion consisting of the reaction product of: (i) a polyester resin component prepared by the reaction of a carboxylic acid component consisting of at least 50 wt-# of a long-chain acid having between 18 and 60 carbon atoms and at most 50% of a short-chain dicarboxylic acid and an alcohol having at least 2 hydroxyl groups; and (ii) a mixture of a multifunctional compound having at least one active hydrogen functionality and at least one carboxylic acid functionality and at least one compound having at least two active hydrogen groups and a polyisocyanate, and wherein said carboxylic acid group is neutralized with an amine to the mixture in step (a) while stirring and thoroughly mixing; (c) adding a premixed mass consisting of: a mass prepared by premixing a branched chain polyester resin dispersion consisting of the reaction product of: 1) a carboxylic acid component consisting of at least 50 wt. % of a long-chain carboxylic acid having between 18 and 60 carbon atoms, and not more than 48 wt-# of a short-chain dicarboxylic acid and between 2 and 25 wt-$ of a polyfunctional carboxylic acid having at least 3 carboxylic acid groups; and 2) an alcohol component having an average functionality of at least 2 3) water and 4) an amine-containing compound to the mixture provided according to step (c); d) stirring the mixture provided from step (b) with the mixture from step (c); and e) adding pigment paste to the mixture obtained from step (d) under thorough mixing, f) adjusting the pH and viscosity of the mixture obtained from step (e). 3. Fremgangsmåte for å belegge et bilsubstrat med et multilagbelegg,karakterisert vedat den innbefatter: a) påføring på et grunnet substrat et første lag av en vannbasert beleggsblanding bestående av: i) en polyuretanharpiks tilveiebragt fra rekasjons-produktet av:3. Process for coating a car substrate with a multi-layer coating, characterized in that it includes: a) applying to a primed substrate a first layer of a water-based coating mixture consisting of: i) a polyurethane resin obtained from the reaction product of: 1) en polyesterharpikskomponent fremstilt ved reaksjonen av en karboksylsyrekomponent bestående av minst 50 vekt-# av en langkjedet karboksylsyre som har mellom 18 og 60 karbonatomer og høyst 50% av en kortkjedet dikarboksylsyre og en alkohol som har minst 2 hydroksylgrupper; og1) a polyester resin component produced by the reaction of a carboxylic acid component consisting of at least 50% by weight of a long-chain carboxylic acid having between 18 and 60 carbon atoms and at most 50% of a short-chain dicarboxylic acid and an alcohol having at least 2 hydroxyl groups; and 2) en blanding av en multifunksjonell forbindelse som har minst én aktiv hydrogenfunksjonalitet og minst én karboksylsyrefunksjonalitet, og minst én forbindelse som har minst to aktive hydrogengrupper, og polyisocyanat, hvor nevnte karboksylsyregrupper blir nøytralisert med et amin; ii) et tverrbindingsmiddel; iii) et rheologisk kontrollmiddel; og iv) en pigmentpasta; v) en forgrenet polyesterharpiks^b) tørking ved avdunsting av nevnte første lag ved en temperatur på mellom romtemperatur og 63° C i mellom 30 sekunder og 10 minutter; og c) påføring av minst ett lag av et klart toppbelegg på nevnte underlag; og d) herding av nevnte underlag og toppbelegg til en hard, varig film.2) a mixture of a multifunctional compound which has at least one active hydrogen functionality and at least one carboxylic acid functionality, and at least one compound which has at least two active hydrogen groups, and polyisocyanate, where said carboxylic acid groups are neutralized with an amine; ii) a cross-linking agent; iii) a rheological control agent; and iv) a pigment paste; v) a branched polyester resin^b) drying by evaporation of said first layer at a temperature of between room temperature and 63° C. for between 30 seconds and 10 minutes; and c) applying at least one layer of a clear topcoat to said substrate; and d) curing said substrate and topcoat to a hard, durable film.
NO913870A 1987-04-15 1991-10-02 Processes for the preparation of a multilayer coating and a water-based substrate mixture, as well as for coating a vehicle substrate NO308956B1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/038,385 US4791168A (en) 1987-04-15 1987-04-15 Polyurethane resins in water-dilutable basecoats having low flash and quick-drying characteristics
NO881596A NO175643C (en) 1987-04-15 1988-04-13 Substrate mixture suitable for deposition on metal or plastic, method of manufacture thereof and use thereof

Publications (3)

Publication Number Publication Date
NO913870L NO913870L (en) 1988-10-17
NO913870D0 NO913870D0 (en) 1991-10-02
NO308956B1 true NO308956B1 (en) 2000-11-20

Family

ID=26648080

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO913869A NO309151B1 (en) 1987-04-15 1991-10-02 Pigment-containing abrasive resin for use in water-based substrate mixtures
NO913870A NO308956B1 (en) 1987-04-15 1991-10-02 Processes for the preparation of a multilayer coating and a water-based substrate mixture, as well as for coating a vehicle substrate

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO913869A NO309151B1 (en) 1987-04-15 1991-10-02 Pigment-containing abrasive resin for use in water-based substrate mixtures

Country Status (1)

Country Link
NO (2) NO309151B1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
NO913869L (en) 1988-10-17
NO309151B1 (en) 2000-12-18
NO913870L (en) 1988-10-17
NO913869D0 (en) 1991-10-02
NO913870D0 (en) 1991-10-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU613357B2 (en) Polyurethane resins as basecoats having low flash and quick-drying characteristics
EP0590484B1 (en) Polyurethane coating composition derived from polyester polyol containing long-chain aliphatic polyol
JP2859273B2 (en) Water-dispersible polyurethane resin
CA2106701C (en) Polyurethane coating composition derived from long-chain aliphatic polyol
US4978708A (en) Aqueous-based coating compositions comprising anionic polyurethane principal resin and anionic acrylic grind resin
ZA200208425B (en) Branched hydroxyl-functional polyester resin and its use in aqueous cross-linkable binder compositions.
USRE34730E (en) Polyurethane resins in water-dilutable basecoats having low flash and quick-drying characteristics
JP2002528577A (en) Water dilutable binder composition
US5066732A (en) Novel non-ionic polyurethane resins having polyether backbones in water-dilutable basecoats
US4946910A (en) Novel non-ionic polyurethane resins having polyether backbones in water-dilutable basecoats
NO308956B1 (en) Processes for the preparation of a multilayer coating and a water-based substrate mixture, as well as for coating a vehicle substrate
KR0162982B1 (en) Novel non-ionic polyurethane resins having polyether backbones in water-dilutable basecoats
NO179108B (en) Method of coating a substrate with a multilayer coating
NO307259B1 (en) Multilayered metal or plastic substrate
NO180686B (en) Pigment Pasta

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Lapsed by not paying the annual fees

Free format text: LAPSED IN OCTOBER 2002