Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen Lackierung und Basislack zur Herstellung der Basis¬ schicht einer mehrschichtigen Lackierung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen Lackierung auf einer Substrat¬ oberfläche, bei dem
(1) ein pigmentierter Basislack, der vernetzte Poly- mermikroteilchen und einen Celluloseester ent¬ hält, auf die Substratoberfläche aufgebracht wird
(2) aus der in Stufe (1) aufgebrachten Zusammen¬ setzung ein Polymerfilm gebildet wird
(3) auf der so erhaltenen Basisschicht ein transpa- renter Decklack aufgebracht wird und anschließend
(4) die Basisschicht zusammen mit der Deckschicht eingebrannt wird.
Die Erfindung betrifft auch einen Basislack zur Her¬ stellung der Basischicht einer mehrschichtigen Lackierung.
Das im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschriebene Ver¬ fahren ist schon lange bekannt und wird zum Beispiel auch in der US-PS—4,477,536 beschrieben.
Es ist ein erklärtes Ziel der Lackhersteller, den Ge¬ halt an organischen Lösemitteln, insbesondere in den Basislacken zur Herstellung von mehrschichtigen Lackierungen soweit wie irgend möglich herabzusetzen. Die damit verbundene Erhöhung des Anteils an nicht- flüchtigen Bestandteilen hat eine Erhöhung der Visko¬ sität der Lacke zur Folge. Wenn die Viskosität bei
10 Verarbeitungsbedingungen eine bestimmte Grenze über¬ schreitet, werden Lackierungen mit erheblichen Män¬ geln (Wolkenbildung, schlechter Metalleffekt, schlechtes Appearance...) erhalten. Andererseits führt die Zugabe von Substanzen, die aufgrund ihres
15 relativ geringen Molekulargewichts nur einen relativ geringen Viskositätsanstieg verursachen in der Regel zu minderwertigen Lackierungen, weil der transparente Decklack den Basislack anlöst (Basislack und Decklack werde» im Naß-in-Naß-Verfahren appliziert) .
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Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Auf¬ gabenstellung bestand demnach in der Bereitstellung von Basisläcken, die einen möglichst hohen Anteil an nichtflüchtigen Bestandteilen aufweisen, ohne daß die 25 obengenannten Probleme auftreten.
Diese Aufgabe wird überraschenderweise durch den Ein¬ satz von Basislacken gelöst, die 5 bis 20, vorzugs¬ weise 7 bis 15 Gewichtsprozent vernetzte Polymermi-
30 kroteilchen, 2 bis 15, vorzugsweise 4 bis 13 Ge¬ wichtsprozent eines Celluloseesters oder eines Ge¬ misches aus mindestens zwei Celluloseestertypen mit unterschiedlichen Molekulargewichtsverteilungen und 5 bis 20, vorzugsweise 7 bis 15 Gewichtsprozent eines
35 epoxidierten Fettsäureesters oder eines Gemisches aus epoxidierten Fettsäureestern enthalten, wobei die Ge¬ wichtsprozentangaben auf den Gesamtgehalt an nicht-
flüchtigen Anteilen, abzüglich Pigmente und anorga¬ nische Füllstoffe, bezogen sind und der Cellulose- ester bzw. das Gemisch aus Celluloseestern so ausge¬ wählt wird, daß eine Lösung von 15 Gewichtsteilen des Celluloseesters bzw. der Mischung aus mindestens zwei Celluloseestern in 85 Gewichtsteilen einer Mischung aus Aceton und Ethanol (Gewichtsverhältnis von Aceton zu Ethanol = 9:1) bei 23 °C eine Viskosität von 200 bis 600, vorzugsweise 300 bis 500 m Pa.s aufweist.
Es ist bekannt, epoxidierte Fettsäureester in Poly¬ mermikroteilchen-freien Basislacken insbesondere zur Verbesserung der Spritznebelaufnahme einzusetzen. Der Zusatz von epoxidierten Fettsäureestern zu Polymermikroteilchenfreien Basislacken führt schon bei Zusatz von relativ kleinen Mengen zu den oben beschriebenen Anlöseproblemen, die je nach Farbton des Basislackes mehr oder weniger sichtbar sind.
Es ist überraschend, daß durch eine Kombination von vernetzten Polymermikroteilchen mit einem Cellulose- ester bzw. einer Mischung aus Celluloseestern, wobei die Celluloseesterkomponente ein bestimmtes Viskosi¬ tätsverhalten zeigt und einem epoxidierten Fettsäure¬ ester Basislacke erhältlich sind, die trotz eines er¬ höhten Anteils an nichtflüchtigen Bestandteilen eine sehr gute Applikationssicherheit aufweisen und Zwei- schichtlackierungen liefern, die keine auf Anlösevor- gänge zurückzuführende Mängel aufweisen und sich zu¬ dem noch durch einen verbesserten Decklackstand und eine verbesserte Chemikalienbeständigkeit auszeich¬ nen. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Ba¬ sislacke besteht darin, daß sie Unebenheiten in der darunterliegenden Füllerschicht besonders gut ab¬ decken, was zu guten Decklackständen (clear coat hold out) führt.
Die erfindungsgemäß eingesetzten Basislacke enthalten neben dem Celluloseester, dem epoxidierten Fettsäure¬ ester und den Polymermikroteilchen noch mindestens ein Bindemittel, vorzugsweise in Kombination mit ei¬ nem Verπetzungsmittel. Als Bindemittel kann im Prin¬ zip jedes Bindemittel eingesetzt werden, von dem be¬ kannt ist, daß es sich für Basislacke eignet. Als Beispiele werden Polyacrylatharze, Alkydharze, Poly¬ esterharze und Melamin- sowie Harnstoff-Formaldehyd¬ harze genannt. Als Beispiele für Vernetzungsmittel werden Polyisocyanate, Polyepoxide und vorzugsweise Harnstoff-, Mela inund Benzoguanamin-Formaldehydkon- densate genannt.
Bevorzugt sind die Basislacke, die als Bindemittel ein Polyacrylatharz und/oder ein Alkydharz und/oder ein Polyesterharz in Kombination mit einem Mela- min-Formaldehydharz enthalten. Als Polyacrylatharze bzw. Alkydharze bzw. Polyesterharze bzw. Melamin-Formaldehydharze können alle diejenigen Harze eingesetzt werden, von denen bekannt ist, daß sie für den Einsatz in Basislacken geeignet sind (vgl. z. B. US-PS 4,477,536).
Die erfindungsgemäß eingesetzten Basislacke enthalten als Celluloseester vorzugsweise Celluloseacetobuty- rat. Das Celluloseacetobutyrat wird so ausgewählt, äaß eine Lösung von 15 Gewichtsteilen des Cellulose- acetobutyrats bzw. der Mischung aus mindestens zwei Celluloseacetobutyrattypen in 85 Gewichtsteilen einer Mischung aus Aceton und Ethanol (Gewichtsverhältnis von Aceton und Ethanol=9:l) bei 23 °C eine Viskosität von 200 bis 600, vorzugsweise 300 bis 500 m Pa s auf¬ weist. Es ist besonders bevorzugt, ein Gemisch aus zwei Celluloseacetobutyrattypen (CAB-1 und CAB-2)
einzusetzen, wobei sich CAB-1 dadurch auszeichnet, daß eine Lösung von 20 Gewichtsteilen CAB-1 in 80 Ge¬ wichtsteilen Butylacetat bei 23 °C eine Viskosität von 160 bis 210 m Pa.s, vorzugsweise 180 bis 200 m Pa.s aufweist und CAB-2 sich dadurch auszeichnet, daß eine Lösung von 20 Gewichtsteilen CAB-2 in 80 Ge¬ wichtsteilen Butylacetat bei 23 °C eine Viskosität von 5000 bis 8000, vorzugsweise 6500 bis 7500 m Pa.s aufweist. Es können alle Celluloseacetobutyrattypen eingesetzt werden, die das oben beschriebene Viskosi¬ tätsverhalten zeigen und die in Basislacken einsetz¬ bar sind. Bei den in den erfindungsgemäß eingesetzten Basislacken enthaltenen Polymermikroteilchen handelt es sich um vernetzte Polymermikroteilchen, wie sie beispielsweise aus der DE-A-2818100 und der US-PS-4,477,536 bekannt sind. In diesen beiden Pa¬ tentdokumenten wird die Herstellung der Polymermikro¬ teilchen ausführlich beschrieben.
Es sind die Basislacke bevorzugt, die vernetzte Poly¬ mermikroteilchen enthalten, die erhältlich sind, in¬ dem ein Gemisch aus
(A) einem ethylenisch ungesättigten Monomeren, das eine ethylenisch ungesättigte Gruppe pro Molekül ent¬ hält oder einem Gemisch aus solchen Monomeren und
(B) einem ethylenisch ungesättigten Monomer, das min¬ destens zwei ethylenisch ungesättigte Gruppen im Molekül enthält oder einem Gemisch aus solchen Monomeren einer Emulsionspolymerisation unterworfen wird und die auf diese Weise erhaltene wäßrige Polymermikro- teilchendispersion anschließend in ein organisches
Lösemittel oder ein Gemisch aus organischen Lösemit¬ teln überführt wird.
Besonders bevorzugt sind die Basislacke, die Polymer¬ mikroteilchen enthalten, die unter Verwendung von ionische und/ oder polare Gruppen, vorzugsweise Hy- droxyl- und/oder Carboxylgruppen enthaltenden (A) Komponenten hergestellt worden sind. Als Beispiele für derartige Komponenten werden genannt: (Meth)- acrylsäure, Hydroxyethyl(meth)acrylat und Hydroxypro- pyl(meth)- acrylat. Es ist weiter bevorzugt, die Po¬ lymermikroteilchen so stark zu vernetzen, daß die ionischen und/oder polaren Gruppen auch nach der Überführung in ein organisches Lösemittel oder ein Gemisch aus. organischen Lösemitteln auf der Ober¬ fläche der Polymermikroteilchen fixiert bleiben und sich nicht in Richtung Kern der Polymermikroteilchen orientieren.
Die Komponenten (A) und (B) sollen zwischen 1 und 20, vorzugsweise 3 und 15 Gew.% ionische und/oder polare Gruppen enthalten. Um ausreichend vernetzte Polymer- mikroteilchen zu erhalten, reicht es in der Regel aus, auf ein Mol der Komponente (A) 0,25 bis 1,2, vorzugsweise 0,3 bis 1 Mol der Komponente (B) einzu¬ setzen. Neben den oben aufgezählten Hydroxyl- und/oder Carb¬ oxylgruppen enthaltenden (A) Komponenten werden als weitere (A)-Komponenten genannt: Alkylester der (Meth)-Acrylsäure, insbesondere 1 bis 4 Kohlenstoff¬ atome im Alkylrest enthaltende Alkylester der (Meth)-Acrylsäure, wie zum Beispiel Methyl-, Ethyl-, Propyl- oder Butyl(meth)acrylat. Es können auch Mono- mere wie Styrol odero -Methylstyrol als Komponente (A) eingesetzt werden. Als Komponente (B) können beispielsweise eingesetzt werden: Allyl(meth)acrylat, Ethylenglykoldi(meth)- acrylat, Butandioldi(meth)acrylat, Hexandioldi(meth)- acrylat oder Divinylbenzol.
Die eingesetzten Polymermikroteilchen sind durch Emulsionspolymerisation der Komponenten (A) und (B) in einem wäßrigen Medium in den bekannten Apparatu¬ ren, beispielsweise in einem Rührkessel mit Heiz- und Kühlvorrichtung, herstellbar. Die Zugabe der Monome¬ ren kann in der Weise erfolgen, daß eine Lösung aus dem gesamten Wasser, dem Emulgator und einem Teil des Initiators vorgelegt wird und das Monomer bzw. Mono- merengemisch und getrennt davon, aber parallel dazu der Rest des Initiators bei der Polymerisationstempe¬ ratur langsam zugegeben wird. Es ist jedoch auch mög¬ lich, einen Teil des Wassers und des Emulgators vor¬ zulegen und aus dem Rest des Wassers und des Emulga¬ tors und aus dem Monomer bzw. Monomerengemisch eine Voremulsion herzustellen, die bei der Polymerisa¬ tionstemperatur langsam zugegeben wird, wobei der Initiator wiederum getrennt zugegeben wird.
Das Emulsionspolymerisationsverfahren ist ein schon lange Zeit bekanntes Verfahren (vgl. z. B. Chemie, Physik und Technologie der Kunststoffe in Einzeldar¬ stellungen, Dispersionen synthetischer Hochpolymerer, Teil I von F. Hölscher, Springer Verlag, Berlin, Heidelberg, New York, 1969). Die in Rede stehende Emulsionspolymerisation kann durch übliche Initiato¬ ren, wie z. B. Perverbindungen, wie Ammoniumpersul¬ fat, Kaliumpersulfat, Ammonium- oder Alkalimetallper- oxydiphosphat und organische Peroxide, wie z. B. Ben- zoylperoxid, organische Perester, wie Perisopivalat, zum Teil in Kombination mit Reduktionsmitteln, wie Natriumdisulfit, Hydrazin, Hydroxylamin und kataly- tische Mengen Beschleuniger, wie Eisen-, Kobalt-, Cer- und Vanadylsalze initiiert werden. Die Emulsionspolymerisation kann auch mit einem Redox Initiatorsystem, bestehend aus H202 und einem nichtionischen, wasserlöslichen Reduktionsmittel (wie
in der EP-A-107300 beschrieben) initiiert werden. Als Beispiele für einsetzbare nicht-ionische, wasser¬ lösliche Reduktionsmittel werden genannt: Ascorbin- säure, Schwefelverbindungen, wie Thioharnstoff und Mercaptane, Amine, wie Hydroxylamin, Triethylamin und Ethanolamin reduzierende Säuren, wie Glykolsäure, Weinsäure und Diphenylglykolsäure und Benzylalkohol. Bevorzugt wird. Ascorbinsäure eingesetzt.
Als Emulgator kann ein anionischer Emulgator allein oder im Gemisch eingesetzt werden.
Beispiele für anionische Emulgatoren sind die Alka¬ li- oder Ammoniumsalze von Schwefelsäurehalbestern von Alkylphenolen oder Alkoholen, ferner die Schwe¬ felsäurehalbester von oxethylierten Alkylphenolen oder oxethylierten Alkoholen, vorzugsweise die Alka¬ lisalze des Schwefelsäurehalbesters eines mit 4-5 Mol Ethylenoxid pro Mol umgesetzten Nonylphenols, Al- kyl- oder Arylsulfonats, Natriumlaurylsulfat, Natriumlaurylethoxylatsulfat und sekundäre Natrium- alkansulfonate, deren Kohlenstoffkette 8-20 Kohlen¬ stoffatome enthält. Weiterhin können auch Alka¬ li- oder Ammoniumsalze von Sulfobernsteinsäure- halb- oder -diestern aus Sulfobernsteinsäure und Al¬ koholen mit 6-20 Kohlenstoffatomen eingesetzt werden. Die Menge des anionischen Emulgators beträgt 0,1-5,0 Gew.-%, bezogen auf die Monomeren, vorzugsweise 0,5-4,0 Gew.-%. Ferner kann zur Erhöhung der Stabili¬ tät der wässrigen Dispersionen zusätzlich ein nicht¬ ionischer Emulgator vom Typ eines ethoxylierten Al- kylphenols oder Fettalkohols, z. B. ein Additionspro¬ dukt von 1 Mol Nonylphenol und 4-30 Mol Ethylenoxid in Mischung mit dem anionischen Emulgator eingesetzt werden.
Es ist bevorzugt, die Menge an eingesetztem ionischen Emulgator so gering wie möglich zu halten.
Die Emulsionspolymerisation wird im allgemeinen bei Temperaturen von 20 bis 100 °C, vorzugsweise 40 bis 90 °C durchgeführt. Die erfindungsgemäß eingesetzten vernetzten Polymermikroteilchen müssen einen Durchmesser von 0,01 bis 10 .um, vorzugsweise 0,01 bis 5 .um aufweisen.
Es ist erfindungswesentlich, daß die Basislacke neben den oben beschriebenen vernetzten Polymermikroteil¬ chen, dem Celluloseester bzw. der Mischung aus Cellu¬ loseestern auch noch einen epoxidierten Fettsäure¬ ester oder ein Gemisch aus epoxidierten Fettsäure¬ estern enthält. Besonders bevorzugt wird epoxidiertes Leinöl und/oder epoxidiertes Sojaöl eingesetzt. Fer¬ ner können auch Cycloalkylepoxystearate und n-Alkyl- epoxystearate wie beispielsweise Methylepoxystearat, Butylepoxystearat und Hexylepoxystearat eingesetzt werden. Epoxidierte Fettsäureester sind schon lange Zeit bekannt und werden von einer großen Anzahl Her¬ steller angeboten.
Als Pigmente können die erfindungsgemäßen Basislacke farbgebende Pigmente auf anorganischer Basis, wie z. B. Titandioxid, Eisenoxid, Ruß usw., farbgebende Pig¬ mente auf organischer Basis sowie übliche Metallpig¬ mente (z. B. handelsübliche Aluminiumbronzen, Edel- stahlbronzen...) und nicht-metallische Effektpigmente (z. B. Perlglanz bzw. Interferenzpigmente) enthalten. Die erfindungsgemäßen Basislacke enthalten vorzugs¬ weise Metallpigmente und/oder Effektpigmente. Die
Pigmentierungshöhe liegt in üblichen Bereichen.
Die erfindungsgemäßen Basislacke enthalten vorteil¬ hafterweise auch Wachs (z.B. Ethylen-Vinylacetatcopo- lymer oder Polyamid) in disperser Form und/oder Rheo¬ logiehilfsmittel, wie z.B. Harnstoffe oder Bentone. Die erfindungsgemäßen Basislacke weisen bei Spritz¬ viskosität (etwa 28 bis 35 sec Auslaufzeit, gemessen im ISO-4 Becher) vorzugsweise einen Anteil an nicht¬ flüchtigen Bestandteilen von etwa 25 bis 35 Gew.% auf. Der Anteil an nichtflüchtigen Bestandteilen variiert mit der Pigmentierung der Basislacke. Für Basislacke, die nur Metallpigmente enthalten, liegt er vorzugsweise zwischen 25 und 30 Gew.%. Für metallpigmenthaltige Basislacke mit einem hellen Farbton liegt er vorzugsweise zwischen 25 und 30 Gew.%. Für metallpigmenthaltige Basislacke mit einem dunkleren Farbton liegt er vorzugsweise zwischen 30 und 35 Gew.%. In unifarbigen (d. h. metall igment- freien) Basislacken liegt der Anteil an nicht¬ flüchtigen Bestandteilen vorzugsweise zwischen 30 und 35 Gew.%.
Mit der Bereitstellung der erfindungsgemäßen Basis¬ lacke wird die eingangs erläuterte Aufgabenstellung gelöst.
Mit den erfindungsgemäßen Basislacken können auch oh¬ ne Überlackierung mit einem transparenten Decklack qualitativ hochwertige Lackierungen hergestellt wer¬ den. -T
Die erfindungsgemäßen Basislacke können auf beliebige Substrate, wie z. B. Metall, Holz, Kunststoff oder Papier aufgebracht werden. Dabei können im wesent- liehen alle bekannten Applikationsmethoden, wie z. B. Spritzen, Rakeln, Tauchen usw. zur Anwendung kommen, wobei Spritzen besonders bevorzugt ist.
In den folgenden Beispielen wird die Erfindung näher erläutert. Alle Angaben über Teile und Prozentsätze sind Gewichtsangaben, falls nicht ausdrücklich etwas anderes festgestellt wird.
1. Herstellung von erfindunαsgemäß eingesetzten Po- lymermikroteilchen
1.1 Polymermikroteilchendispersion 1
In einem zylindrischen Glasdoppelwandgefäß mit Rührer, Rückflußkühler, rührbarem Zulaufgefäß, Tropftrichter und Thermometer werden 27,673 g de¬ ionisiertes Wasser und
0,121 g Eikosa-ethylenglykolnonylphenylether (An- tarox^CO 850 der GAF Corp., Emulgator 1) vor¬ gelegt und auf 80°C aufgeheizt. Im rührbaren Zu¬ laufgefäß wird aus 13,812 g deionisiertem Wasser, 0,401 g einer 30 %igen wäßrigen Lösung des Ammo¬ niumsalzes des Pentaethylenglykolnonylphenyl- ethersulfats (Fenopoπ-»-'EP 110 der GAF Corp., Emulgator 2), 3,618 g Hexandiol-l,6-diacrylat, 7,719 g Methylmethacrylat und 0,724 g Hydroxipro- pylmethacrylat eine Emulsion hergestellt. 10 Gew.-% dieser Emulsion werden zur Vorlage ge¬ geben. Dann werden 10 Gew.-% einer Lösung von 0,091 g Ammoniumperoxodisulfat (APS) in 7,32 g deionisiertem Wasser innerhalb von 5 Minuten zu¬ getropft. Es tritt eine exotherme Reaktion ein. Die Reaktionstemperatur wird zwischen 82 und 88°C gehalten. 15 Minuten nach Beendigung der Zugabe der APS-Lösung werden die restlichen 90 Gew.-% der Emulsion innerhalb von 2 Stunden und der Ini¬ tiatorlösung innerhalb von 3 Stunden zugegeben, wobei die Temperatur bei 80βC gehalten wird.
Nach Beendigung der Zugabe wird die Reaktions¬ mischung noch für 1 Stunde bei 80 °C gehalten. Danach wird abgekühlt auf mindestens 40 °C und 18,443 g n-Butanol unter Rühren zugegeben und noch eine weitere Stunde gerührt. Nach Abschalten des Rührers wird eine Stunde absitzen gelassen, die untere wäßrige Phase abgetrennt und 20,078 g 0 n-Butylacetat zugegeben.
Unter Vakuum wird das verbliebene Restwasser azeotrop. abdestilliert. Man erhält eine stabile Dispersion polymerer Mikroteilchen mit einem 5 Feststoffgehalt von 30 Gew.-%, einer Säurezahl von 5 und einer Teilchengröße (gemessen mit Pho¬ tonenkorrelationsspektroskopie) von 160 nm.
1.2 Polymermikroteilchendispersion 2 0
In einem zylindrischen Glasdoppelwandgefäß mit Rührer, Rückflußkühler, rührbarem Zulaufgefäß, Tropftrichter und Thermometer werden 27,673 g de¬ ionisiertes Wasser und 0,121 g Eikosa-ethylengly- ^ kolnonylphenylether (Antarox*- CO 850 der GAF
Corp., Emulgator 1) vorgelegt und auf 80°C aufge¬ heizt. Im rührbaren Zulaufgefäß wird aus 13,812 g deionisiertem Wasser, 0,401 g einer 30 %igen wä߬ rigen Lösung des Ammoniumsalzes des Pentaethylen- glykolnσnylphenylethersulfats (Fenoporr-'EP 110 der GAF Corp., Emulgator 2), 3,618 g Hexan- diol-l,6-diacrylat, 7,719 g Methylmethacrylat und 0,724 g Hydroxipropylmethacrylat eine Emulsion hergestellt. 10 Gew.-% dieser Emulsion werden zur Vorlage gegeben. Dann werden 10 Gew.-% einer Lö¬ sung von 0,091 g Ammoniumperoxodisulfat (APS) in 7/32 g .d-eionisiertem Wasser innerhalb von 5 Minu-
ten zugetropft. Es tritt eine exotherme Reaktion ein. Die Reaktionstemperatur wird zwischen 82 und
88°C gehalten. 15 Minuten nach Beendigung der Zu- gäbe der APS-Lösung werden die restlichen
90 Gew.-% der Emulsion innerhalb von 2 Stunden und der Initiatorlösung innerhalb von 3 Stunden zugegeben, wobei die Temperatur bei 80°C gehalten wird.
Nach Beendigung der Zugabe wird die Reaktions¬ mischung noch für 1 Stunde bei 80°C gehalten. Da¬ nach wird abgekühlt auf mindestens 40°C und 18,443 g n-Butanol unter Rühren zugegeben und noch eine weitere Stunde gerührt. Nach Abschalten des Rührers wird eine Stunde absitzen gelassen, die untere wäßrige Phase abgetrennt und 0,123 g Dimethylethanolamin sowie 19,955 g n-Butylacetat zugegeben. Unter Vakuum wird das verbliebene Restwasser azeotrop abdestilliert. Man erhält ei¬ ne stabile Dispersion polymerer Mikroteilchen mit einem Feststoffgehalt von 30 Gew.-%, einer Säurezahl von 5 und einer Teilchengröße (gemessen mit Photonenkorrelationsspektroskopie) von 160 nm.
1.3 Polymermikroteilchendispersion 3
In einem zylindrischen Glasdoppelwandgefäß mit Rührer, Rückflußkühler, rührbarem Zulaufgefäß, Tropftricher und Thermometer werden 23,238 g de¬ ionisiertes Wasser und 0,099 g Eikosa-ethylengly- kolnonylphenylether (Antarox-'CO 850 der GAF Corp., Emulgator 1) vorgelegt und auf 80°C aufge¬ heizt. Im rührbaren Zulaufgefäß wird aus 10,780 g deionisiertem Wasser, 0,329 g einer 30 %igen wä߬ rigen Lösung des Ammoniumsalzes des Pentaethylen- glykolnonylphenylethersulfats (Fenopoι-^EP 110
der GAF Corp., Emulgator 2), 2,967 g Hexan- diol-l,6-diacrylat, 6,330 g Methylmethacrylat und 0,594 g Hydroxipropylmethacrylat eine Emulsion hergestellt. 10 Gew.-% dieser Emulsion werden zur Vorlage*gegeben. Dann werden 10 Gew.-% einer Lö¬ sung von 0,075 g Ammoniumperoxodisulfat in 6,003 g deionisiertem Wasser innerhalb von 5 Mi¬ nuten zugetropft. Es tritt eine exotherme Reak¬ tion ein. Die Reaktionstemperatur wird zwischen 82 und 88 °C gehalten.
15 Minuten nach Beendigung der Zugabe der APS-Lö- sung werden die restlichen 90 Gew.-% der Emulsion innerhalb von 2 Stunden und der Initiatorlösung innerhalb von 3 Stunden zugegeben, wobei die Tem¬ peratur bei 80°C gehalten wird.
Nach Beendigung der Zugabe wird die Reaktions¬ mischung noch 1 Stunde bei 80°C gehalten. Danach wird abgekühlt auf mindestens 40°C und 15,125 g n-Butanϋl unter Rühren zugegeben und noch eine weitere Stunde gerührt. Nach Abschalten des Rüh¬ rers wird eine Stunde absitzen gelassen, die untere wäßrige Phase abgetrennt und 24,430 g einer 75 %igen Lösung eines nach Beispiel 11 der EP-B-119 051 hergestellten Acrylatharzes sowie 10,030 g n-Butylacetat zugegeben. Das verbliebene Restwasser wird azeotrop abdestilliert. Man er¬ hält eine stabile Polymermikroteilchendispersion mit einem Feststoffgehalt von 50 Gew.-%.
2. Herstellung von erfindungsgemäßen Basislacken
2.1 Herstellung eines Vorprodukts A
296 g einer 7-gewichtsprozentigen Dispersion ei¬ nes Copolymerisats, das aus 85 bis 95 Gew.-% Ethylen und 15 bis 5 Gew.-% Vinylacetat herge¬ stellt worden ist, (z. B. EVA-1 von BASF AG), in einem Gemisch aus Xylol und Butylacetat (Mischungsverhältnis 1 : 1) wird vorgelegt. In diese Dispersion werden 566 g der Polymermikro¬ teilchendispersion 1 unter intensivem Dissolvern zugegeben. Die so erhaltene Mischung wird 15 Mi¬ nuten dissolvert. Danach werden 495 g einer 75 Gew.-%igen Lösung eines nach Beispiel 11 der EP-B-119 051 hergestellten Acrylatharzes unter intensivem Mischen zugegeben und etwa weitere 15 Minuten dissolvert. Danach werden 213 g einer 90 %igen xylolischen Lösung eines epoxidierten Sojaöls mit einer Säurezahl nach DIN 53183 von maximal 1 und mit einer Viskosität von 160 bis 300 mPas (20 °C,D=344 s"1) (Urala ^303-X-90 von DSM-Resins) langsam zugemischt. Das so erhal¬ tene Vorprodukt weist eine Viskosität von 55 mPa.s auf.
2.2 Formulierung eines Basislackes mit Farbton Silber
320 g des Vorproduktes A werden vorgelegt und un¬ ter intensivem Rühren mit 152 g einer 15 ge¬ wichtsprozentigen Lösung eines ersten Cellulose- acetobutyrattyps (Celluloseacetobutyrat 381.05 von Eastman) in Butylacetat und 40 g einer 15 gewichtsprozentigen Lösung eines zweiten Celluloseacetobutyrattyps (BP 900, Bayer AG) in
Butylacetat vermischt. Danach werden 130 g einer 60 gewichtsprozentigen Lösung eines nach Beispiel 1 der DE-OS-3 041 648 hergestellten Acrylatharzes in einem Gemisch aus Xylol und n-Butanol (4:1), 78 g einer 50 gewichtsprozenti- gen Lösung eines Melaminformaldehydharzes in Iso- butanol (MaprenaT-S'MF 650, Hoechst) sowie 80 g einer 50 gewichtsprozentigen Aufschlämmung von Aluminiumpigment in Butylacetat zugegeben. Der so erhaltene Basislack weist eine Auslaufzeit von 50 sec. im DIN-4-Becher auf.
2.3 Herstellung einer schwarzen Pigmentpaste
976 g einer 60 gewichtsprozentigen Lösung eines nach Beispiel 1 der DE-OS-3 041 648 hergestellten Acrylatharzes in einem Gemisch aus Xylol und n-Butanol (4 : 1), 226 g Xylol und 236 g Butyl¬ acetat werden in einem Dissolver gemischt. Dann werden 52,5 g Farbruß FW2 (Degussa) unter Rühren zugegeben und 30 Minuten dissolvert. Die Paste wird in einer Sandmühle so lange gemahlen bis die Teilchengröße etwa 5 .um beträgt.
2.4 Formulierung eines Basislackes mit Farbton schwarz
176 g der gemäß 2.3 hergestellten Paste werden vorgelegt und unter intensivem Rühren mit 320 g des Vorproduktes A vermischt. Danach werden unter intensivem Rühren 66 g einer 15 gewichtsprozenti¬ gen Lösung von Celluloseacetobutyrat 381.05 (Eastman) in Butylacetat und 40 g einer 15 ge¬ wichtsprozentigen Lösung von BP 900 (Bayer AG) in Butylacetat zugegeben (vgl. 2.2). Danach werden 97 g einer 60 gewichtsprozentigen Lösung eines nach Beispiel 1 der DE-OS-3 041 648 hergestellten
Acrylatharzes in einem Gemisch aus Xylol und n-Butanol (4 : 1), 90 g einer 50 gewichts¬ prozentigen Lösung eines Melaminformaldehydharzes in Isobutanol (Maprenal MF 650, Hoechst) sowie
11 g einer 50 gewichtsprozen- tigen Aufschlämmung von Aluminiumpigment in Bu- tylacetat zugegeben.
3. Herstellung von Zweischicht-Metalleffektlackie- rungen unter Verwendung der erfindungsgemäßen Ba¬ sislacke gemäß 2.2 und 2.4
Die Auslaufzeit wird mit Butylacetat auf 35 sec. im ISO-4-Becher eingestellt.
Der so erhaltene Basislack wird mit Hilfe eines Lackierautomaten in zwei Aufträgen auf ein mit einer Elektrotauchlackierung und einem Füller be¬ schichtetes Blech aufgetragen. Nach einer Ablüft- zeit von 3 Minuten wird ein handelsüblicher Klar¬ lack überlackiert und 20 Minuten bei 140°C einge¬ brannt.
4. Beurteilung der Metalleffektlackierungen
(1) Als Vergleich dienten Zweischichtlackierungen, die unter Verwendung von handelsüblichen Basislacken (Silber und schwarz) hergestellt wurden.
(2) Benotung: 1 = sehr gut, 5 = unbrauchbar