Härtbares Stoffgemisch, Verfahren zu seiner Herstellung und seine Verwendung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues härtbares Stoffgemisch. Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung ein neues Verfahren zur Herstellung von härtbaren Stoffgemischen. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung der neuen härtbaren Stoffgemische zur Herstellung von Formteilen und Folien sowie als Beschichtungsstoffe, Klebstoffe und Dichtungsmassen zur Herstellung von Beschichtungen, Klebschichten und Dichtungen.
Zweikomponentenbeschichtungsstoffe, die Reaktivkomponenten mit isocyanatreaktiven funktionellen Gruppen, übliche und bekannte Polyisocyanate sowie Addukte von Diisocyanaten und Dioxolanen, Dioxanen oder Oxazolidinen, die eine isocyanatreaktive funktionelle Gruppe aufweisen, im Molverhältnis 1 : 1 enthalten, sind aus der deutschen Patentanmeldung DE 196 09 617 A 1 bekannt.
Nach Seite 3, Zeile 68, bis Seite 4, Zeile 10, handelt es sich bei den Reaktivkomponenten inter alia um hydroxyfunktionelle Polymere mit einem Gehalt an Hydroxylgruppen von 0,1 bis 20 Gew.-% (entsprechend
33 bis 660 mg KOH/g). Das zahlenmittlere Molekulargewicht der
Polymeren beträgt vorzugsweise 1.000 bis 100.000. Die Polymeren enthalten vorzugsweise mehr als 50 Gew.-% C-ι-C2o-Alkyl(meth)acrylat, Vinylaromaten mit bis zu 20 Kohlenstoffatomen, Vinylester von bis zu 20
Kohlenstoffatomen enthaltenden Carbonsäuren, Vinylhalogenide, nicht aromatische Kohlenwasserstoffe mit 4 bis 8 Kohlenstoffatomen und 1 oder
2 Doppelbindungen, ungesättigte Nitrile und deren Mischungen. Bevorzugt werden Polymere, die bis zu 60 Gew.-% Cι-C-ιo-Alkyl(meth)acrylate, Styrol oder deren Mischungen enthalten. Darüber hinaus enthalten die
Polymeren hydroxyfunktionelle Monomere, entsprechend dem obigen
Hydroxylgruppengehalt, sowie weitere Monomere, wie nicht näher spezifizierte ungesättigte Säuren, insbesondere Carbonsäuren, Säureanhydride oder Säureamide, einpolymerisiert. Nach Seite 9, Zeilen 30 bis 45, „Herstellung und Prüfung der Klarlacke mit den Verbindungen A - Zweikomponentensystem" wird das hydroxyfunktionelle Vinylpolymerisat Lumitol® H 136 der BASF Aktiengesellschaft, einem Acrylatcopolymerisat aus Hydroxypropylacrylat, Styrol, Isobutylacrylat und Acrylsäure mit einer OH-Zahl von 136 mg KOH/g als Reaktivkomponente verwendet.
Die Reaktivkomponenten enthalten demnach keine Carbamatgruppen.
Die bekannten Klarlacke weisen einen hohen Festkörpergehalt von bis zu 76 Gew.-% auf. Die hieraus hergestellten Klarlackierungen weisen gute mechische Eigenschaften, insbesondere eine hohe Härte und Flexibilität, sowie eine hohe Chemikalienbeständigkeit auf.
Die aus der deutschen Patentanmeldung DE 196 09 617 A*1 bekannten Zweikomponentenbeschichtungsstoffe sind indes nicht so breit anwendbar, wie es eigentlich wünschenswert wäre. Außerdem muss ihre Standzeit, d.h. die Zeit, innerhalb derer sie nach dem Vermischen der beiden Komponenten einwandfrei verarbeitbar sind und einwandfreie Beschichtungen liefern, noch verlängert werden.
Aus den deutschen Patentanmeldungen DE 198 50 243 A 1 oder DE 198 50 210 A 1 sind härtbare Stoffgemische bekannt, die Bindemittel, die frei von Carbamatgruppen sind, enthalten. Sofern es sich um Einkomponentensysteme handelt, enthalten die Stoffgemische als Vernetzungsmittel unter anderem Aminoplastharze. Handelt es sich um Mehrkomponentensysteme, können auch die aus der deutschen Patentanmeldung DE 196 09 617 A 1 bekannten
isocyanatgruppenhaltigen Addukte verwendet werden. Die gemeinsame Verwendung von Aminoplastharzen und den bekannten isocyanatgruppenhaltigen Addukten wird weder empfohlen noch durch ein Beispiel konkretisiert. Als Mehrkomponentensysteme haben die aus der deutschen Patentanmeldung DE 198 50 243 A 1 bekannten Stoffgemische aufgrund ihres hohen Gehalts an hydroxylgruppenhaltigen Reaktiwerdünnem eine vergleichsweise hohe Reaktivität und dadurch eine vergleichsweise kurze Topfzeit oder Verarbeitungszeit.
Aus der europäischen Patentanmeldung EP 0 915 113 A 1 ist ein härtbarer Beschichtungsstoff bekannt, der
(1 a) eine Hydroxyl- und Carbamatgruppen enthaltende Verbindung,
(1 b) ein Polyisocyanat-Vemetzungsmittel und
(1 c) ein Aminoplast-Vernetzungsmittel
enthält. Alternativ enthält der härtbare Beschichtungsstoff
(2 a) eine Carbamatgruppen enthaltende Verbindung,
(2 b) eine Hydroxylgruppen enthaltende Verbindung,
(2 c) ein Polyisocyanat-Vemetzungsmittel und
(2 d) ein Aminoplast-Vernetzungsmittel.
Wesentlich ist hierbei, dass
die effektiven Äquivalente des Aminoplast-Vernetzungsmittels gleich oder kleiner sind als die Äquivalente der Carbamatgruppen und
- die effektiven Äquivalente des Polyisocyanat-Vernetzungsmittels gleich oder kleiner sind als die Äquivalente der Hydroxylgruppen.
Vorzugsweise liegt das Verhältnis der effektiven Äquivalente des Aminoplast-Vernetzungsmittels zu den effektiven Äquivalenten der Carbamatgruppen bei mindestens 0,6, vorzugsweise bei mindestens 0,8.
Durch diese Kombination wird erreicht, dass die Viskosität in der Anfangsphase der Vernetzung nicht soweit abfällt, dass sich durch zu starkes Fließen des Beschichtungsstoffs Oberflächenstörungen, wie Läufer, Einsenkungen, "fette Kanten" oder Orangenhaut, bilden.
Der Effekt beruht darauf, dass das Aminoplast-Vernetzungsmittel zunächst mit den Carbamatgruppen reagiert, bevor die blockierten Isocyanatgruppen des Polyisocyanat-Vemetzungsmittels mit den Hydroxylgruppen reagieren. Durch das Äquivalentverhältnis wird außerdem erreicht, dass das Aminoplast-Vernetzungsmittel nicht mit den Hydroxylgruppen reagiert und so unerwünschte Ethergruppen bildet, die Angriffspunkte für aggressive Chemikalien, wie saurer Regen, oder aktinische Strahlung, wie UV-Strahlung, bieten.
Werden Polyisocyanat-Vemetzungsmittel mit freien Isocyanatgruppen verwendet, reagieren diese mit den Hydroxylgruppen, bevor das Aminoplast-Vernetzungsmittel mit den Carbamatgruppen reagiert, wodurch derselbe Effekt erzielt wird. Isocyanatgruppenhaltige Addukte, wie sie aus der deutschen Patentanmeldung DE 196 09 617 A 1 bekannt sind, werden nicht als Polyisocyanat-Vemetzungsmittel verwendet.
Der bekannte Beschichtungsstoff muss hinsichtlich des Festkörpergehaltes weiter verbessert werden, und die Vernetzungsdichte der hieraus hergestellten Beschichtungen muss weiter erhöht werden.
Aus der europäischen Patentanmeldung EP 0 710 707 A 2 ist ein Beschichtungsstoff bekannt, der ein carbamatgruppenfreies Bindemittel, ein Vernetzungsmittel, wie ein Aminoplastharz oder ein Polyisocyanat, und einen niedermolekularen, oligomeren oder polymeren, insbesondere einen niedermolekularen, Bestandteil, der Carbamatgruppen enthält, umfasst. Die gemeinsame Verwendung von Aminoplastharzen und Polyisocyanaten wird in der europäischen Patentanmeldung nicht empfohlen. Außerdem werden keine isocyanatgruppenhaltige Addukte, wie sie aus der deutschen Patentanmeldung DE 196 09 617 A 1 bekannt sind, als Polyisocyanat-Vemetzungsmittel verwendet.
Auch dieser bekannte Beschichtungsstoff muss hinsichtlich des Festkörpergehaltes weiter verbessert werden, und die Vernetzungsdichte der hieraus hergestellten Beschichtungen muss weiter erhöht werden.
In der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung DE 101 18 532.4 werden thermisch härtbare Gemische beschrieben, die Carbamatgruppen enthaltende Bindemittel und Aminoplastharze als Vernetzungsmittel enthalten. Darüber hinaus können die bekannten Gemische zusätzliche Vernetzungsmittel mit reaktiven funktioneilen Gruppen enthalten, die mit anderen komplementären reaktiven funktionellen Gruppen als Carbamatgruppen, insbesondere mit Hydroxygruppen, reagieren können. Beispielsweise können Polyisocyanate als zusätzliche Vernetzungsmittel verwendet werden. Es werden keine isocyanatgruppenhaltige Addukte, wie sie aus der
deutschen Patentanmeldung DE 196 09 617 A 1 bekannt sind, als Polyisocyanat-Vemetzungsmittel eingesetzt.
In den nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldungen DE 100 21 139, DE 100 20 969.6 und DE 100 23 229.9 werden Mehrkomponentenbeschichtungsstoffe, -klebstoffe und -dichtungsmassen beschrieben, die Bindemittel und isocyanatgruppenhaltige Addukte, wie sie aus der deutschen Patentanmeldung DE 196 09 617 A 1 bekannt sind, enthalten. Die Bindemittel sind (Meth)Acrylatcopolymerisate auf der Basis ausgewählter hydroxylgruppehaltiger (Meth)Acrylat-Monomere. Die Bindemittel können noch mindestens ein weiteres Monomer einpolymerisiert enthalten, das aus 14 Monomerklassen ausgewählt werden kann. Unter anderem können auch carbamatgruppenhaltige Monomere eingesetzt werden. Darüber hinaus können die Beschichtungsstoffe, Klebstoffe und Dichtungsmassen noch zusätzliche Vernetzungsmittel enthalten, die aus der Gruppe, bestehend aus Aminoplastharzen, Epoxidgruppen enthaltenden Verbindungen, Carboxylgruppen enthaltenden Verbindungen, blockierten
Polyisocyanaten und Tris(alkoxycarbonylamino)triazinen, ausgewählt werden können. Außerdem können noch unblockierte Polyisocyanate als reaktive Vernetzungsmittel eingesetzt werden. In den Beispielen werden indes nur Gemische, enthaltend carbamatgruppenfreie Bindemittel, Addukte gemäß der deutschen Patentanmeldung DE 196 09 617 A 1 und unblockierte Polyisocyanate beschrieben.
In der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung DE 100 47 989.9 werden thermisch und mit aktinischer Strahlung härtbare Mehrkomponentenbeschichtungsstoffe, -klebstoffe und -dichtungsmassen beschrieben, die zusätzlich noch mindestens ein Vernetzungsmittel, enthaltend im statistischen Mittel mindestens eine Isocyanatgruppe und
mindestens eine funktionelle Gruppe mit mindestens einer mit aktinischer Strahlung aktivierbaren Bindung im Molekül, enthalten.
Hier und im folgenden wird unter aktinischer Strahlung elektromagnetische Strahlung, wie nahes Infrarot (NIR), sichtbares Licht, UV-Strahlung und Röntgenstrahlung, insbesondere UV-Strahlung, und Korpuskularstrahlung, wie Elektronenstrahlung, verstanden.
In der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung DE 101 40 145.0 werden härtbare Stoffgemische beschrieben, die Carbamatgruppen enthaltende Bestandteile und eine Vielzahl an Polyisocyanaten als
Vernetzungsmittel enthalten. Dabei können u. a. die aus der deutschen
Patentanmeldung DE 196 09 617 A 1 bekannten Addukte als
Polyisocyanate verwendet werden. In speziellen Fällen können die härtbaren Stoffgemische Aminoplastharze enthalten. Sofern sie verwendet werden, liegen sie in Mengen vor, dass die Vernetzung der
Carbamatgruppen in der Hauptsache über die Polyisocyanate erfolgt.
Vorzugsweise liegt dabei das Äquivalentverhältnis von komplementären reaktiven funktionellen Gruppen in den Aminoplastharzen zu den vorhandenen Carbamatgruppen bei maximal 0,2.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein neues härtbares Stoffgemisch bereitzustellen, das in einfacher Weise hergestellt werden kann, einen hohen Festkörpergehalt hat und als Zwei- oder Mehrkomponentensystem eine vergleichsweise lange Topfzeit oder Verarbeitungszeit aufweist. Das neue härtbare Stoffgemisch soll im Bedarfsfall auch mit aktinischer Strahlung härtbar sein. Das neue Stoffgemisch soll sehr gut für die Herstellung von Folien und Formteilen sowie sehr gut als Beschichtungsstoff, Klebstoff und Dichtungsmasse für die Herstellung von Beschichtungen, Klebschichten und Dichtungen geeignet sein. Insbesondere sollen die neuen
Beschichtungen die vorteilhaften Eigenschaften aufweisen, die mit den bekannten Beschichtungen auf der Basis von Carbamatgruppen enthaltenden Bindemitteln, Aminoplastharzen und Polyisocyanaten verknüpft sind, wie eine besonders hohe Witterungsstabilität und etch- Beständigkeit. Darüber hinaus sollen sie aber ein höhere Härte und Kratzfestigkeit bei gleichzeitig hoher Säurebeständigkeit aufweisen.
Demgemäß wurde das neue härtbare Stoffgemisch gefunden, enthaltend
(A) mindestens einen Bestandteil mit mindestens zwei Carbamatgruppen der allgemeinen Formel I:
-0-C(0)-NHR (I),
worin R für ein Wasserstoffatom oder eine substituierte oder unsubstituierte Alkyl-, Cycloalkyl- oder Arylgruppe steht,
(B) mindestens einen Bestandteil mit carbamatreaktiven funktionellen Gruppen, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Methylol-, Methoxyalkyl-, N-Methylol- und N-Methoxyalkylgruppen, wobei das
Äquivalentverhältnis von carbamatreaktiven Gruppen in (B) zu Carbamatgruppen in (A) > 0,2,
(C) mindestens ein Addukt, herstellbar aus
(c 1 ) mindestens einem Polyisocyanat und
(c 2) mindestens einer Verbindung der allgemeinen Formel II mit einer isocyanatreaktiven funktionellen Gruppe:
worin die Variablen die folgende Bedeutung haben:
R1 und R2: unabhängig von einander = Wasserstoffatome oder Alkylgruppen mit 1 bis 10
Kohlenstoffatomen;
X und Y: unabhängig voneinander = Sauerstoffatom,
Schwefelatom oder eine Gruppe >N-R6, worin R6 = aliphatische Gruppe mit 1 bis 30
Kohlenstoffatomen, deren Kohlenstoffkette durch ein oder mehrere Sauerstoffatome unterbrochen sein kann, oder aromatische Gruppe mit 6 bis 30 Kohlenstoffatomen;
R3: Alkylengruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen;
R4 und R5: unabhängig voneinander Wasserstoffatome, isocyanatreaktive funktionelle Gruppen oder Gruppen R6;
mit der Maßgabe, dass eine Gruppe R4, R5 oder R6 eine isocyanatreaktive funktionelle Gruppe enthält oder eine Gruppe R4 oder R5 eine isocyanatreaktive funktionelle Gruppe ist, wobei die anderen Reste R4, R5 oder R6 - sofern vorhanden - keine isocyanatreaktiven funktionellen Gruppen aufweisen;
wobei das Molverhältnis von Polyisocyanaten (c 1 ) zu Verbindungen (c 2) so gewählt wird, dass die Addukte (C) im statistischen Mittel noch mindestens eine freie Isocyanatgruppe im Molekül enthalten.
Im folgenden wird das neue härtbare Stoffgemisch als »erfindungsgemäßes Stoffgemisch« bezeichnet.
Weitere Erfindungsgegenstände gehen aus der Beschreibung hervor.
Im Hinblick auf den Stand der Technik war es überraschend und für den Fachmann nicht vorhersehbar, dass die Aufgabe, die der vorliegenden Erfindung zugrundelag, mit Hilfe des erfindungsgemäßen Stoffgemischs gelöst werden konnte.
Vor allem war es überraschend, dass das erfindungsgemäße Stoffgemisch in einfacher Weise aus handelsüblichen Beschichtungsstoffen durch Zugabe der erfindungsgemäß zu verwendenden Verbindungen oder Addukte (C) hergestellt werden konnte und eine vergleichsweise lange Topfzeit oder Verarbeitungszeit und einen hohen Festkörper aufwiesen.
Insbesondere war es überraschend, dass das erfindungsgemäße Stoffgemisch vorzüglich für die Herstellung von Formteilen und Folien geeignet war.
Außerdem war es überraschend, dass das erfindungsgemäßes Stoffgemisch auch vorzüglich als Beschichtungsstoff, Klebstoff und Dichtungsmasse für die Herstellung von Beschichtungen, Klebschichten und Dichtungen, vorzugsweise Beschichtungen, insbesondere Elektrotauchlackierungen, Füllerlackierungen,
Steinschlagschutzgrundierungen, Unidecklackierungen, Basislackierungen und Klarlackierungen, geeignet war.
Überraschenderweise eigneten sich die neuen Folien, Formteile, Beschichtungen, Klebschichten und Dichtungen sehr gut für das Beschichten, Verkleben, Abdichten, Umhüllen und Verpacken von Kraftfahrzeugkarosserien und Teilen hiervon, Bauwerken im Innen- und Außenbereich und Teilen hiervon, Türen, Fenstern, Möbeln, Glashohlkörpern, Coils, Container, Emballagen, Kleinteilen, wie Muttern, Schrauben, Felgen oder Radkappen, elektrotechnischen Bauteilen, wie Wickelgüter (Spulen, Statoren, Rotoren), und Bauteilen für weiße Ware, wie Radiatoren, Haushaltsgeräte, Kühlschrankverkleidungen oder Waschmaschinenverkleidungen.
Der erste wesentliche Bestandteil des erfindungsgemäßen Stoffgemischs ist mindestens ein Bestandteil (A) mit mindestens zwei, vorzugsweise mindestens drei und insbesondere mindestens vier Carbamatgruppen der allgemeinen Formel I. In der allgemeinen Formel I steht die Variable R für ein Wasserstoffatom oder eine substituierte oder unsubstituierte Alkyl-, Cycloalkyl- oder Arylgruppe.
Geeignete Alkylgruppen weisen 1 bis 20 Kohlenstoffatome auf. Beispiele geeigneter Alkylgruppen sind Methyl-, Ethyl-, Propyl-, Isopropyl-, n-Butyl-, sekundär-Butyl-, Isobutyl-, tertiär-Butyl-, Amyl-, n-Hexyl-, Heptyl-, Octyl-, Isooctyl-, Nonyl-, Decyl-, Undecyl-, Dodecyl-, Tridecyl-, Tetradecyl-, Pentadecyl-, Hexadecyl-, Heptadecyl-, Octadecyl-, Nonadecyl- und Eicosanyl-Gruppen.
Geeignete Cydoalkylgruppen sind monocyclische, bicyclische und poylcyclische Cydoalkylgruppen mit 5 bis 20 Kohlenstoffatomen.
Bevorzugt werden die Cydoalkylgruppen aus der Gruppe, bestehend aus
substituierten und unsubstituierten Cyclopentyl-, Cyclohexyl-, Cycloheptyl-, Cyclooctyl-, Bicyclo[2,2,1]heptan-1-yl-, Bicyclo[2.2.2]octan-1-yl-,
Decalinyl-1-yl-, Hydroindan-1-yl-, Dicylcopentanyl-, Tricyclodecan-1-yl-, Adamantan-1-yl-, Camphan-4-yl-, Pinan-4-yl-, Caran-1-yl, Norboman-1-yl- Gruppen, ausgewählt.
Geeignete Arylgruppen sind monocylische, bicydische und polycydische Arylgruppen mit 6 bis 20 Kohlenstoffatomen. Bevorzugt werden die Arylgruppen aus der Gruppe, bestehend aus Phenyl-, Naphthyl-, Biphenylyl- und Phenanthrenyl-Gruppen, ausgewählt.
Sofern eingesetzt, werden die Substituenten aus der Gruppe, bestehend aus Halogenatomen, Nitrilgruppen, Nitrogruppen, partiell oder vollständig halogenierten Alkyl-, Cycloalkyl-, Alkylcycloalkyl-, Cycloalkylalkyl-, Aryl-, Alkylaryl-, Cydoaikylaryl- Arylalkyl- und Arylcydoalkylgruppen; Aryloxy-, Alkyloxy- und Cycloalkyloxygruppen; sowie Arylthio-, Alkylthio- und Cycloalkylthiogruppen; ausgewählt, wobei die vorstehend beschriebenen Alkyl-, Cycloalkyl- und Arylgruppen verwendet werden. Vorzugsweise sind die Alkyl-, Cycloalkyl- und Arylgruppen unsubstituiert. Besonders bevorzugt ist R ein Wasserstoffatom.
Der Bestandteil (A) kann niedermolekular sein. Beispiele geeigneter niedermolekularer Bestandteile (A) werden in den Literaturstellen
- EP 0 710 707 A 2, Seite 4, Zeilen 1 bis 27, oder EP 0 915 113 A
1.Seite 2, Zeilen 44 bis 48, und den Seite 6, Zeilen 21 bis 25,
EP 0 636 660 B 1 , Spalte 1 , Zeile 41 , bis Spalte 2, Zeile 3, Spalte 2, Zeile 12, bis Spalte 3, Zeile 32, und Spalte 5, Zeile 43, bis Spalte 6, Zeile 36, oder
WO 87/00851 , Seite 13, Zeile 11 , bis Seite 15, Zeile 8 und Example 1 bis Example 33, Seiten 17 bis 27,
im Detail beschrieben. Diese niedermolekularen Bestandteile (A) gestatten die Herstellung ganz besonders festkörperreicher erfindungsgemäßer Stoffgemische.
Der Bestandteile (A) kann oligomer und/oder polymer sein.
Geeignete Oligomere und Polymere (A) entstammen den Polymerklassen der statistisch, alternierend und/oder blockartig aufgebauten linearen und/oder verzweigten und/oder kammartig aufgebauten (Co)Polymehsate von ethylenisch ungesättigten Monomeren, oder Polyadditionsharze und/oder Polykondensationsharze. Zu diesen Begriffen wird ergänzend auf Römpp Lexikon Lacke und Druckfarben, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, New York, 1998, Seite 457, »Polyaddition« und »Polyadditionsharze (Polyaddukte)«, sowie Seiten 463 und 464, »Polykondensate«, »Polykondensation« und »Polykondensationsharze« verwiesen.
Beispiele gut geeigneter (Co)Polymerisate (A) sind (Meth)Acrylatcopolymerisate und partiell verseifte Polyvinylester, insbesondere (Meth)Acrylatcopolymerisate.
Beispiele gut geeigneter Polyadditionsharze und/oder
Polykondensationsharze (A) sind Polyester, Alkyde, Polyurethane, Polylactone, Polycarbonate, Polyether, Epoxidharz-Amin-Addukte, Polyhamstoffe, Polyamide oder Polyimide, insbesondere Polyester.
Ganz besonders bevorzugt entstammen die Oligomeren und/oder Polymeren (A) den Polymerklassen der (Meth)Acrylatcopolymerisate und Polyester.
Carbamatgruppen enthaltenden Oligomere und Polymere (A), die den vorstehend genannten Polymerklassen entstammen, und Verfahren zu ihrer Herstellung sind aus den Patentanmeldungen
EP 0 594 068 A 1 , Seite 2, Zeile 45, bis Seite 4, Zeile 27, Seite 5, Zeile 36 bis 57, und Seite 7, Zeilen 1 bis 22,
EP 0 594 142 A 1 , Seite 3, Zeile 1 , bis Seite 4, Zeile 37, Seite 5, Zeile 49, bis Seite 6, Zeile 12, und Seite 7, Zeilen 5 bis 26,
- EP 0 675 141 B 1 , Seite 2, Zeile 44, bis Seite 5, Zeile 15, Seite 8,
Zeile 5, bis Seite 10, Zeile 41 ,
WO 94/10211 , Seite 4, Zeile 18, bis Seite 8, Zeile 8, Seite 12, Zeile 30, bis Seite 14, Zeile 36, Seite 15, Zeile 35, bis Seite 17, Zeile 32, und Seite 18, Zeile 16, bis Seite 19, Zeile 30,
WO 01/23439, Seite 3 Zeilen 13 bis 29, Seite 4, Zeile 25, bis Seite 19, Zeile 18, i. V. m. den Herstellbeispielen 1 bis 3, Seite 36, Zeile 16, bis Seite 38, Zeile 12, und
EP 0 915 113 A 1 , Seite 6, Zeile 26, bis Seite 8, Zeile 49, und Example 1 , Seite 11 , Zeilen 3 bis 15,
bekannt.
Bevorzugt werden die Oligomeren und/oder Polymeren (A) hergestellt, indem man ein Monomerengemisch, das mindestens eine olefinisch ungesättigte Carbonsäure, beispielsweise Methacrylsäure, enthält, in der Gegenwart eines Glycidylesters der Versatic ©-Säure (vgl. Römpp Lexikon Lacke und Druckfarben, Georg Thieme Verlag, Stuttgart New York, 1998 »Versatic ©-Säuren«, Seiten 605 und 606) copolymerisiert, wonach man das resultierende hydroxylgruppenhaltige
(Meth)Acrylatcopolymerisat mit mindestens einem Alkylcarbamat, wie Methyl-, Propyl- oder Butylcarbamat umsetzt. Oder aber hydroxylgruppenhaltige (Meth)Acrylatcopolymerisate und Polyester werden mit Phosgen in Chlorformiatgruppen enthaltende (Meth)Acrylatcopolymerisate umgewandelt, wonach die
Chlorformiatgruppen mit Ammoniak oder primären Aminen zu Carbamatgruppen umgesetzt werden. Es können auch isocyanatgruppenhaltige (Meth)Acrylatcopolymerisate oder Polyester mit mindestens einem Hydroxyalkylcarbamat, wie 2-Hydroxyethylcarbamat, umgesetzt werden.
Vorzugsweise weisen die Oligomeren und Polymeren (A) ein zahlenmittleres Molekulargewicht von 600 bis 20.000, bevorzugt 800 bis 15.000, besonders bevorzugt 1.000 bis 10.000, ganz besonders bevorzugt 1.200 bis 8.000 und insbesondere 1.200 bis 6.000 Dalton auf.
Außer den Carbamatgruppen können die niedermolekularen Bestandteile, die Oligomeren und/oder die Polymeren (A) noch mindestens eine, vorzugsweise mindestens zwei und insbesondere mindestens drei, von den Carbamatgruppen verschiedene, reaktive funktionelle Gruppe(n) enthalten. Vorzugsweise werden diese reaktiven funktionellen Gruppen aus der Gruppe, bestehend aus isocyanatreaktiven und nicht isocyanatreaktiven funktionellen Gruppen, ausgewählt.
Beispiele geeigneter isocyanatreaktiver funktioneller Gruppen sind Hydroxyl-, Thiol- und primäre und sekundäre Aminogruppen, insbesondere Hydroxylgruppen.
Unter nicht isocyanatreaktiven funktionellen Gruppen werden solche Gruppen verstanden, die unter den üblichen und bekannten Bedingungen der thermischen Vernetzung nicht oder nur in sehr geringem Umfang mit vorhandenen blockierten und unblockierte Isocyanatgruppen reagieren. Beispiele geeigneter nicht isocyanatreaktiver Gruppen sind Carboxylgruppen, Epoxidgruppen und cydische Carbonatgruppen, insbesondere Carboxylgruppen.
Besonders bevorzugt werden Hydroxylgrupppen verwendet.
Beispiele geeigneter niedermolekularer Bestandteile (A), die Hydroxylgruppen enthalten, sind aus der europäischen Patentanmeldung EP 0 915 113 A 1 , Seite 6, Zeilen 21 bis 25, oder der internationalen Patentanmeldung WO 87/00851 , Seite 13, Zeile 11 , bis Seite 15, Zeile 8, und Example 1 bis Example 33, Seiten 17 bis 27, bekannt.
Beispiele geeigneter oligomerer und polymerer Bestandteile (A), die Hydroxylgruppen enthalten, sind aus den europäischen Patentanmeldungen EP 0 915 113 A 1 , Example 1 , Seite 11 , Zeilen 3 bis 15, und dem europäischen Patent EP 0 675 141 B 1 , Seite 2, Zeile 44, bis Seite 5, Zeile 15, Seite 8, Zeile 5, bis Seite 10, Zeile 41 , bekannt.
Sofern die Bestandteile (A) reaktive funktionelle Gruppen enthalten, die von den Carbamatgruppen verschieden sind, sind sie vorzugsweise in untergeordneten Mengen vorhanden, damit die erfindungsgemäßen Stoffgemische in der Hauptsache über die Carbamatgruppen vernetzt werden. Unter einer untergeordneten Mengen wird ein Gehalt der
Bestandteile (A) an den von den Carbamatgruppen verschiedenen, reaktiven funktionellen Gruppen von < 50, vorzugsweise < 45, bevorzugt < 40, besonders bevorzugt < 35, ganz besonders bevorzugt < 30 und insbesondere < 25 Äquivalent-%, jeweils bezogen auf die Gesamtmenge der reaktiven funktionellen Gruppen in einem Bestandteil (A), verstanden.
Der Gehalt der erfindungsgemäßen Stoffgemische an den vorstehend beschriebenen Verbindungen (A) kann breit variieren und richtet sich nach den Erfordernissen des Einzelfalls, insbesondere nach der Funktionalität der komplementären reaktiven Gruppen in den Verbindungen (A) einerseits und den Vernetzungsmitteln (B) und den Addukten (C) andererseits. Vorzugsweise liegt der Gehalt bei 20 bis 80, bevorzugt 22 bis 75, besonders bevorzugt 25 bis 70, ganz besonders bevorzugt 25 bis 65 und insbesondere 25 bis 60 Gew.-%, jeweils bezogen auf den Festkörper des erfindungsgemäßen Stoffgemischs.
Der weitere wesentliche Bestandteil des erfindungsgemäßen Stoffgemischs ist mindestens ein Bestandteil (B) mit carbamatreaktiven funktionellen Gruppen, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Methylol-, Methoxyalkyl-, N-Methylol- und N-Methoxyalkylgruppen. Vorzugsweise handelt es sich bei den Bestandteilen (B) um Aminoplastharze, insbesondere Melaminharze. Beispiele geeigneter Aminoplastharze werden in Römpp Lexikon Lacke und Druckfarben, Georg Thieme Verlag, 1998, Seite 29, »Aminoharze«, dem Lehrbuch „Lackadditive" von Johan Bieleman, Wiley-VCH, Weinheim, New York, 1998, Seiten 242 ff., dem Buch „Paints, Coatings and Solvents", second completely revised edition, Edit. D. Stoye und W. Freitag, Wiley-VCH, Weinheim, New York, 1998, Seiten 80 ff., den Patentschriften US 4 710 542 A 1 oder EP 0 245 700 A 1 sowie in dem Artikel von B. Singh und Mitarbeiter "Carbamylmethylated Melamines, Novel Crosslinkers for the
Coatings Industry", in Advanced Organic Coatings Science and Technology Series, 1991 , Band 13, Seiten 193 bis 207, beschrieben.
Die Bestandteile (B) sind in dem erfindungsgemäßen Stoffgemische in einer Menge enthalten, dass ein Äquivalentverhältnis von carbamatreaktiven Gruppen in (B) zu Carbamatgruppen in (A) > 0,2, resultiert.
Der weitere wesentliche Bestandteil des erfindungsgemäßen Stoffgemischs ist mindestens ein Addukt (C), herstellbar aus
(c 1) mindestens einem Polyisocyanat, insbesondere einem Diisocyanat, und
(c 2) mindestens einer Verbindung der allgemeinen Formel II mit einer isocyanatreaktiven funktionellen Gruppe:
worin die Variablen die folgende Bedeutung haben:
R1 und R2: unabhängig von einander = Wasserstoffatome oder Alkylgruppen mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen;
X und Y: unabhängig voneinander = Sauerstoffatom, Schwefelatom oder eine Gruppe >N-R6, worin R6 = aliphatische Gruppe mit 1 bis 30 Kohlenstoffatomen, deren Kohlenstoffkette durch ein oder mehrere
Sauerstoffatome unterbrochen sein kann, oder aromatische Gruppe mit 6 bis 30 Kohlenstoffatomen;
R3: Alkylengruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen;
R4 und R5: unabhängig voneinander Wasserstoffatome, isocyanatreaktive funktionelle Gruppen oder Gruppe R6;
mit der Maßgabe, dass eine Gruppe R4, R5 oder R6 eine isocyanatreaktive funktionelle Gruppe enthält oder eine Gruppe R4 oder R5 eine isocyanatreaktive funktionelle Gruppe ist, wobei die anderen Gruppen R4, R5 oder R6 - sofern vorhanden - keine isocyanatreaktiven funktionellen Gruppen aufweisen;
wobei das Molverhältnis von Polyisocyanaten, insbesondere Diisocyanaten, (c 1 ) zu Verbindungen (c 2) so gewählt wird, dass die Addukte (C) im statistischen Mittel noch mindestens eine freie Isocyanatgruppe im Molekül enthalten.
Beispiele geeigneter Polyisocyanate und Diisocyanate sind aus den deutschen Patentanmeldungen DE 199 24 170 A 1 , Spalte 2, Zeilen 6 bis 34, i. V. m. Spalte 3, Zeile 61 , bis Spalte 6, Zeile 68, und Spalte 10, Zeile 57, bis Spalte 11 , Zeile 38, DE 199 47 523 A 1 , Seite 7, Zeile 56, Seite 8, Seite 13, oder DE 199 30 067 A 1 , Seite 9, Zeile 53, bis Seite 10, Zeile 6, bekannt.
Die Verbindungen (c 2) weisen eine isocyanatreaktive funktionelle Gruppe auf. Beispiele geeigneter isocyanatreaktiver funktioneller Gruppen sind Hydroxylgruppen, Thiolgruppen und primäre oder sekundäre Aminogruppen.
In der allgemeinen Formel II stehen R1 und R2 unabhängig von einander für Wasserstoffatome oder Alkylgruppen mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise Methyl-, Ethyl-, Propyl-, Isopropyl-, n-Butyl-, sec.-Butyl-, tert.-Butyl-, n-Pentyl-, Isoamyl-, n-Hexyl-, n-Heptyl-, n-Octyl-, 2-Ethyl-hex- 1-yl-, n-Nonyl- oder n-Decyl-Gruppen, insbesondere Isopropyl-Gruppen;
X und Y stehen unabhängig voneinander für Sauerstoffatome, Schwefelatome oder Gruppen >N-R6, wohn R6 eine aliphatische Gruppe mit 1 bis 30 Kohlenstoffatomen ist, deren Kohlenstoffkette durch ein oder mehrere Sauerstoffatome unterbrochen sein kann, wie die vorstehend beschriebenen Gruppen R1 und R2, Undecyl-, Dodecyl-, Tridecyl-, Tetradecyl-, Pentadecyl-, Hexadecyl-, Heptadecyl-, Octadecyl-, Nonadecyl- oder Eicosanyl- oder Oligo(ethylenglykol)-1-yl-, Oligo(propylenglykol)-1-yl- oder Oligo(butylenglykol)-1-yl-Gruppen oder die entsprechenden gemischten Oligomeren mit einem Oligomerisationsgrad von bis zu 15. Außerdem kann R6 eine aromatische Gruppe mit 6 bis 30 Kohlenstoffatomen sein wie Phenyl-, Naphthyl-, Diphenyl-1-yl- oder Phenanthrenyl-Gruppen.
R3 steht für eine Alkylengruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen wie Methylen-, Eth-1 ,2-ylen-, Trimethylen-, Tetramethylen- oder Pentamethylen-Gruppen. R4 und R5 stehen unabhängig voneinander für Wasserstoffatome, isocyanatreaktive funktionelle Gruppen oder Gruppen
RD
Wesentlich für die Verbindungen (c 2) ist, dass eine Gruppe R4, R5 oder R6 eine isocyanatreaktive funktionelle Gruppe enthält oder eine Gruppe R4 oder R5 eine isocyanatreaktive funktionelle Gruppe ist, wobei die anderen Gruppen R4, R5 oder R6 - sofern vorhanden - keine isocyanatreaktiven funktionellen Gruppen aufweisen.
Beispiele gut geeigneter Verbindungen (c 2) sind
Dioxolane der allgemeinen Formel I
Dioxane der allgemeinen Formel IV
Oxazolidine der allgemeinen Formel V:
R6
worin die Gruppen R1, R2, R4, R5 und R6 die vorstehend angegebene Bedeutung haben, wobei die Gruppen R4 oder R6 eine isocyanatreaktive funktionelle Gruppe enthalten.
Beispiele geeigneter Dioxolane (II), Dioxane (III) und Dioxazolidine (IV) sowie ihre Herstellung werden im Detail in den Beispielen der deutschen Patentanmeldung DE 196 09 617 A 1 , Seite, 5, Zeile 54, bis Seite 9, Zeilen 27, beschrieben.
Hiervon weisen die Oxazolidine (IV) besondere Vorteile auf, weswegen sie erfindungsgemäß besonders bevorzugt verwendet werden. Beispiele besonders gut geeigneter Oxazolidine (IV) sind N-(2-Hydroxyethyl)-1 ,3-
oxazolidin oder N-(2-Hydroxyethyl)-2-isopropyl-1 ,3-oxazolidin, wie sie auf Seite 6, Tabelle 1 , Nr. 5a und Nr. 5b, der deutschen Patentanmeldung DE 196 09 617 A 1 beschrieben werden.
Für die Herstellung des Addukts (C) wird das Molverhältnis von Polyisocyanaten, insbesondere Diisocyanaten, (c 1) zu Verbindungen (c 2) so gewählt wird, dass die Addukte (C) im statistischen Mittel noch mindestens eine freie Isocyanatgruppe im Molekül enthalten. Die Herstellung der Addukte (C) weist keine methodischen Besonderheiten auf, sondern wird, wie in der deutschen Patentanmeldung DE 196 09 617 A 1 beschrieben, durchgeführt.
Der Gehalt der erfindungsgemäßen Stoffgemische an den vorstehend beschriebenen Addukten (C) kann sehr breit variieren. Er richtet sich insbesondere nach der Funktionalität der Bestandteile (A) und (B) sowie danach, welche Viskosität die erfindungsgemäßen Stoffgemische haben sollen. Vorzugsweise liegt der Gehalt bei 20 bis 90, bevorzugt 22 bis 85, besonders bevorzugt 23 bis 80, ganz besonders bevorzugt 24 bis 75 und insbesondere 25 bis 70 Gew.-%, jeweils bezogen auf den Festkörper des erfindungsgemäßen Stoffgemischs.
Darüber hinaus kann das erfindungsgemäße Stoffgemisch noch mindestens einen üblichen und bekannten Zusatzstoff (D), ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus physikalisch, thermisch, mit aktinischer Strahlung und thermisch und mit aktinischer Strahlung härtenden, von vorstehend beschriebenen Bindemitteln (A) verschiedenen Bindemitteln; zusätzlichen Vernetzungsmitteln; thermisch, mit aktinischer Strahlung und thermisch und mit aktinischer Strahlung härtbaren Reaktivverdünnern; Fotoinitiatoren; molekulardispers löslichen Farbstoffen; Lichtschutzmitteln, wie UV-Absorbern und reversiblen Radikalfängern (HALS); Antioxidantien; niedrig- und hochsiedenden ("lange") organischen Lösemitteln;
Entlüftungsmitteln; Netzmitteln; Emulgatoren; Slipadditiven;
Polymerisationsinhibitoren; Katalysatoren für die thermische Vernetzung; thermolabilen radikalischen Initiatoren; Haftvermittlern; Verlaufmitteln; filmbildenden Hilfsmitteln; Rheologiehilfsmitteln, wie Verdicker und strukturviskose Sag control agents, SCA; Flammschutzmitteln; Korrosionsinhibitoren; Rieselhilfen; Wachsen; Sikkativen; Bioziden und Mattierungsmitteln, enthalten.
Beispiele geeigneter Zusatzstoffe werden im Detail in dem Lehrbuch »Lackadditive« von Johan Bieleman, Wiley-VCH, Weinheim, New York, 1998, in D. Stoye und W. Freitag (Editors), »Paints, Coatings and Solvents«, Second, Completely Revised Edition, Wiley-VCH, Weinheim, New York, 1998, »14.9. Solvent Groups«, Seiten 327 bis 373, in der deutschen Patentanmeldung DE 199 14 896 A 1 , Spalte 14, Seite 26, bis Spalte 15, Zeile 46, oder in der deutschen Patentanmeldung DE 199 08 018 A 1 , Seite 9, Zeile 31 , bis Seite 8, Zeile 30, im Detail beschrieben. Ergänzend wird noch auf die deutschen Patentanmeldungen DE 199 04 317 A 1 , DE 198 18 735 A 1 und DE 198 55 125 A 1 oder das deutsche Patent DE 197 09 467 C 1 verwiesen.
Die erfindungsgemäßen Stoffgemische, die die vorstehend beschriebenen Bestandteile enthalten, werden insbesondere als Klarlacke für die Herstellung von Klarlackierungen oder als Ausgangsprodukte für die Herstellung von klaren, transparenten Folien und Formteilen verwendet.
Die erfindungsgemäßen Stoffgemische können indes auch pigmentiert sein. Vorzugsweise enthalten sie dann noch mindestens ein Pigment (E), ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus organischen und anorganischen, transparenten und deckenden, färb- und/oder effektgebenden, elektrisch leitfähigen, magentisch abschirmenden und fluoreszierenden Pigmenten, Füllstoffen und Nanopartikeln.
Die pigmentierten erfindungsgemäßen Stoffgemische werden insbesondere als Elektrotrauchlacke, Füller, Basislacke und Unidecklacke zur Herstellung von Elektrotrauchlackierungen, Füllerlackierungen oder Steinschlagschutzgrundierungen, Basislackierungen und
Unidecklackierungen oder zur Herstellung von pigmentierten Folien und Formteilen eingesetzt.
Werden ausschließlich nicht deckende, transparente Pigmente, insbesondere Nanopartikel, verwendet, können die pigmentierten erfindungsgemäßen Stoffgemische auch als Klarlacke oder für die Herstellung von klaren, transparenten Folien und Formteilen verwendet werden.
Methodisch weist die Herstellung des erfindungsgemäßen Stoffgemischs keine Besonderheiten auf, sondern erfolgt durch das Vermischen und Homogenisieren der vorstehend beschriebenen Bestandteile mit Hilfe üblicher und bekannter Mischverfahren und Vorrichtungen wie Rührkessel, Rührwerksmühlen, Extruder, Kneter, Ultraturrax, In-Iine- Dissolver, statische Mischer, Mikromischer, Zahnkranzdispergatoren, Druckentspannungsdüsen und/oder Microfluidizer ggf. unter Ausschluß von aktinischer Strahlung. Dabei ist es von Vorteil aus den Bestandteilen (A) und (B) sowie gegebenenfalls den Bestandteilen (D) und/oder (E) einen Stammlack herzustellen, der dann vor der Applikation des erfindungsgemäßen Stoffgemischs mit dem Addukt (C) versetzt wird.
Die resultierenden erfindungsgemäßen Stoffgemische sind konventionelle, organische Lösemittel enthaltende Stoffgemische, wäßrige Stoffgemische, im wesentlichen oder völlig lösemittel- und wasserfreie flüssige Stoffgemische (100%-Systeme), im wesentlichen oder völlig lösemittel-
und wasserfreie feste Pulver oder im wesentlichen oder völlig lösemittelfreie Pulversuspensionen (Pulverslurries).
Die erfindungsgemäßen Stoffgemische werden auf übliche und bekannte temporäre oder permanente Substrate appliziert. Vorzugsweise werden für die Herstellung von erfindungsgemäßen Folien und Formteilen übliche und bekannte temporäre Substrate verwendet, wie Metall- und Kunststoffbänder oder Hohlkörper aus Metall, Glas, Kunststoff, Holz oder Keramik, die leicht entfernt werden können, ohne dass die erfindungsgemäßen Folien und Formteile beschädigt werden. Werden die erfindungsgemäßen Stoffgemische für die Herstellung von Beschichtungen, Klebstoffen und Dichtungen verwendet, werden permanente Substrate eingesetzt, wie Kraftfahrzeugkarosserien und Teile hiervon, Bauwerke im Innen- und Außenbereich und Teile hiervon, Türen, Fenster, Möbel, Glashohlkörper, Coils, Container, Emballagen, Kleinteile, elektrotechnische Bauteile und Bauteile für weiße Ware. Die erfindungsgemäßen Folien und Formteile können ebenfalls als Substrate dienen. Weitere Beispiele geeigneter Substrate sind aus den deutschen Patentanmeldungen DE 199 24 172 A 1 , Seite 8, Zeilen 21 bis 37, oder DE 199 30 067 A 1, Seite 13, Zeile 61 , bis Seite 14, Zeile 16, bekannt.
Methodisch weist die Applikation der erfindungsgemäßen Stoffgemische keine Besonderheiten auf, sondern kann durch alle üblichen und bekannten, für das jeweilige Stoffgemisch geeigneten Applikationsmethoden, wie z.B. Elektrotauchlackieren, Spritzen, Sprühen, Rakeln, Streichen, Gießen, Tauchen, Träufeln oder Walzen erfolgen. Vorzugsweise werden Spritzapplikationsmethoden angewandt, es sei denn es handelt sich um Pulver.
Auch die Applikation der Pulver weist keine methodischen Besonderheiten auf, sondern erfolgt beispielsweise nach den üblichen und bekannten
Wirbelschichtverfahren, wie sie beispielsweise aus den Firmenschriften von BASF Coatings AG, »Pulverlacke für industrielle Anwendungen«, Januar 2000, oder »Coatings Partner, Pulverlack Spezial«, 1/2000, oder Römpp Lexikon Lacke und Druckfarben, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, New York, 1998, Seiten 187 und 188, »Elektrostatisches Pulversprühen«, »Elektrostatisches Sprühen« und »Elektrostatisches Wirbelbadverfahren«, bekannt sind.
Die erfindungsgemäßen Stoffgemische werden bevorzugt zur Herstellung von Formteilen und Folien oder als Beschichtungsstoffe, Klebstoffe und Dichtungsmassen zur Herstellung von Beschichtungen, Klebschichten und Dichtungen verwendet. Insbesondere werden die Beschichtungsstoffe zur Herstellung von färb- und/oder effektgebenden Mehrschichtlackierungen nach den üblichen und bekannten Nass-in-nass-Verfahren (vgl. beispielsweise die deutschen Patentanmeldungen DE 199 14 896 A 1, Spalte 16, Zeile 54 bis Spalte 18, Zeile 57, oder DE 199 30 067 A 1 , Seite 15, Zeile 25, bis Seite 16, Zeile 36) verwendet.
Auch die Härtung der applizierten erfindungsgemäßen Stoffgemische weist keine methodischen Besonderheiten auf, sondern erfolgt mit Hilfe der üblichen und bekannten thermischen Methoden, wie Erhitzen in einem Umluftofen oder Bestrahlen mit IR-Lampen, sowie gegebenenfalls mit Hilfe der üblichen und bekannten Methoden der Strahlenhärtung, wie sie beispielsweise in der deutschen Patentanmeldung DE 198 18 735 A 1 , Spalte 10, Seite 31 , bis Spalte 11 , Zeile 33, beschrieben werden.
Die resultierenden erfindungsgemäßen Beschichtungen und Folien, insbesondere die erfindungsgemäßen ein- oder mehrschichtigen farb- und/oder effektgebenden Lackierungen und Klarlackierungen, insbesondere die Klarlackierungen, sind einfach herzustellen und weisen hervorragende optische Eigenschaften und eine sehr hohe Licht-,
Chemikalien-, Wasser-, Schwitzwasser-, Witterungsbeständigkeit und
Etch-Beständigkeit auf. Insbesondere sind sie frei von Trübungen und
Inhomogenitäten. Sie weisen eine hervorragende Kratzfestigkeit und
Abriebfestigkeit bei einer hervorragenden Oberflächenhärte und Säurebeständigkeit auf.
Die erfindungsgemäßen Klebschichten verbinden die unterschiedlichsten Substrate auf Dauer haftfest miteinander und haben eine hohe chemische und mechanische Stabilität auch bei extremen Temperaturen und/oder Temperaturenschwankungen.
Desgleichen dichten die erfindungsgemäßen Dichtungen die Substrate auf Dauer ab, wobei sie eine hohe chemische und mechanische Stabilität auch bei extremen Temperaturen und/oder Temperaturschwankungen auch i. V. m. der Einwirkung aggressiver Chemikalien aufweisen.
Demzufolge weisen die auf den vorstehend aufgeführten technologischen Gebieten üblicherweise angewandten grundierten oder ungrundierten Substrate, die mit mindestens einer erfindungsgemäßen Beschichtung beschichtet, mit mindestens einer erfindungsgemäßen Klebschicht verklebt, mit mindestens einer erfindungsgemäßen Dichtung abgedichtet und/oder mit mindestens einer erfindungsgemäßen Folie oder mindestens einem erfindungsgemäßen Formteil umhüllt oder verpackt sind, bei einem besonders vorteilhaften anwendungstechnischen Eigenschaftsprofil eine besonders lange Gebrauchsdauer auf, was sie wirtschaftlich und ökologisch besonders attraktiv macht.
Beispiele
Herstellbeispiel 1
Die Herstellung eines Carbamatgruppen enthaltenden Methacrylatcopolymerisats (A)
In einem Reaktor, ausgerüstet mit einem Rührer, einer Ölheizung, zwei Tropftrichtern, einem Stickstoffeinleitungsrohr, einem Thermometer und einem Rückflußkühler, wurden 326,1 Gewichtsteile Methylcarbamat, 489,8 Gewichtsteile Xylol und 482,6 Gewichtsteile Cardura © E 10 (Glycidylester der Versatic ©-Säure der Firma Shell) vorgelegt und unter Rühren auf 140 °C erhitzt. Nach Erreichen dieser Temperatur wurden eine Monomermischung aus 434,6 Gewichtsteilen Hydroxymethylmethacrylat, 119 Gewichtsteilen Styrol und 163,6 Gewichtsteilen Methacrylsäure innerhalb von drei Stunden und eine Initiatorlösung aus 72 Gewichtsteilen Vazo ® 67 (2,2'-Azobis(2-methylbutanonitril) der Firma Du Pont) und 181 ,9 Gewichtsteile Xylol während drei Stunden gleichmäßig zur Vorlage hinzudosiert. Mit den beiden Zuläufen wurde gleichzeitig begonnen. Nach der Beendigung der Zuläufe wurde die Reaktionsmischung während 30 Minuten auf 115 °C gekühlt. Anschließend wurde eine Initiatorlösung aus 12,1 Gewichtsteilen 2,2'-Azobis(2-methylbutanonitril) und 36,9 Gewichtsteile Xylol während einer Stunde zur Reaktionsmischung dosiert, wonach man die Reaktionsmischung eine weitere Stunde bei 115 °C hielt. Nach Zugabe von 2,8 Gewichtsteilen Fascat ® 4100 (Monobutylzinnoxid der Firma Atochem) in 31 ,3 Gewichtsteilen Cyclohexan wurde die Reaktionsmischung unter Rühren auf 140 °C erwärmt und solange bei dieser Temperatur gehalten, bis die Hydroxylzahl bei 77 mg KOH/g Festkörper lag. Anschließend wurde die Reaktionsmischung auf 100 CC gekühlt und mit 25 Gewichtsteiien Methylisobutylketon und 125 Gewichtsteilen Xylol verdünnt. Unumgesetztes Methylcarbamat und das Cyclohexan wurden unter Vakuum bei 130 °C abdestilliert, bis der Methylcarbamatgehalt < 2 Gew.-% betrug. Nach dem Abkühlen auf 80 °C wurde die Reaktionsmischung mit 125 Gewichtsteilen Methoxypropanol verdünnt. Die resultierende Lösung des Carbamatgruppen enthaltenden
Methacrylatcopolymerisats (A) wies einen Festkörpergehalt von 70 Gew.- % (60 Minuten Umluftofen/130 °C), eine Säurezahl von 1 bis 4 mg KOH/g Festkörper und einer Farbzahl von 4 bis 5 (Gardner) auf.
Herstellbeispiel 2
Die Herstellung der Lösung eines Thixotropierungsmittels (D)
In einem Reaktor wurden 814 Gewichtsteile der Methacrylatcopolymehsatlösung (A) des Herstellbeispiels 1 mit 96 Gewichtsteilen Solventnaphtha © und 19,6 Gewichtsteilen Benzylamin vermischt. Unter starkem Rühren wurde eine Mischung aus 15,4 Gewichtsteile Hexamethylendiisocyanat und 35 Gewichtsteilen Solventnaphtha ® hinzugefügt. Die resultierende Reaktionsmischung wurde noch weitere 15 Minuten gerührt. Die Lösung des Thixotropierungsmittels (B) wies einen Festkörpergehalt von 60 Gew.-% auf (60 Minuten Umluftofen/130 °C).
Herstellbeispiel 3
Die Herstellung einer Thixotropierpaste (D)
In einer Laborrührwerksmühle der Firma Vollrath wurden 800 g Mahlgut, bestehend aus 592 Gewichtsteilen der Methacrylatcopolymerisatlösung (A) des Herstellbeispiels 1 , 80 Gewichtsteile Butylacetat, 64 Gewichtsteile Xylol und 64 Gewichtsteile Aerosil® 972 (mittlere Primärteilchengrößen: 16 nm; innere Oberfläche nach BET gemäß DIN 66131 : 110 ±20 m2/g; Degussa AG, Hanau), zusammen mit 1100 Gewichtsteilen Quarzsand (Korngröße 0.7 - 1 mm) eingewogen und unter Wasserkühlung während 30 Minuten angerieben. Anschließend wurde von dem Quarzsand abgetrennt.
Herstellbeispiel 4
Die Herstellung eines blockierten Polyisocyanats (zusätzliches Vernetzungsmittel (D))
In einem geeigneten Edelstahlreaktor wurden 40 Gewichtsteile Basonat ® Hl 190 B/S (Isocyanurat auf der Basis von Hexamethylendiisocyanat der Firma BASF-Aktiengesellschaft) und 16,4 Gewichtsteile Solventnaphtha ® eingewogen und auf 50 °C erhitzt. Während vier Stunden wurden 26,27 Gewichtsteile Diethylmalonat, 6,5 Gewichtsteile Acetessigsäureethylester und 0,3 Gewichtsteile Katalysatorlösung (Natriummethylhexanoat) gleichmäßig zudosiert. Im Anschluß daran wurde die Temperatur auf 70 °C erhöht. Bei Erreichen eines Isocyanatäquivalentgewichts von 5.900 bis 6.800 wurden 1 ,03 Gewichtsteile 1 ,4-Cyclohexandimethanol während 30 Minuten bei 70 °C unter Rühren zugegeben. Nach Erreichen eines Isocyanatäquivalentgewichts von >13.000 wurden 5 Gewichtsteile n- Butanol hinzugegeben. Die Temperatur des Reaktionsmischung wurde dabei auf 50 °C gesenkt, und das resultierende blockierte Polyisocyanat wurde mit n-Butanol auf einen theoretischen Festkörpergehalts von 68 Gew.-% angelöst.
Beispiele 1 und 2
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Klarlacke 1 und 2
Für die Herstellung der erfindungsgemäßen Klarlacke 1 und 2 wurde zunächst ein Stammlack durch Vermischen und Homogenisieren der folgenden Bestandteile hergestellt:
206 Gewichtsteile der Methacrylatcopolymehsatlösung (A) des Herstellbeispiels 1 ,
207 Gewichtsteile der Lösung des Thixotropierungsmittel (D) des Herstellbeispiels 2,
41 Gewichtsteile der Thixotropierpaste (D) des Herstellbeispiels 3
55 Gewichtsteile des blockierten Polyisocyanats (D) des Herstellbeispiels 4,
5 Gewichtsteile Disperbyk ® 161 (30prozentige Lösung eines handelsüblichen Netzmittels der Firma Byk Chemie),
128 Gewichtsteile Resimene ® BM-9539 (Bestandteil (B); handelsübliches methyl- und butylverethertes Melaminharz der Firma Monsanto),
10 Gewichtsteile Tinuvin © 384 (handelsüblicher UV- Absorber der Firma Ciba Specialty Chemicals, Inc.),
8 Gewichtsteile Tinuvin © 123 (handelsüblicher reversibler Radikalfänger, sterisch gehindertes Amin (HALS) der Firma Ciba Specialty Chemicals, Inc.),
20 Gewichtsteile Nacure © 5528 (handelsüblicher Katalysator (mit Aminen blockiertes Sulfonsäuredehvat) der Firma King),
2 Gewichtsteile Silwet © L-7604 (handelsübliches Additiv der Firma Witco Surfactants),
31 Gewichtsteile Butyldiglykolacetat,
37 Gewichtsteile Xylol,
47 Gewichtsteile Solvesso © 200,
153 Gewichtsteile Solventnaphtha © und
31 Gewichtsteile Glykolsäurebutylester.
Der Stammlack wurde mit Solventnaphta © II auf eine Spritzviskosität von 26 Sekunden im DIN 4-Auslaufbecher eingestellt. Danach wies er einen Festkörpergehalt von 43,3 Gew.% auf (1 Stunde / 125 °C).
Beispiel 1 :
Für die Herstellung des erfindungsgemäßen Klarlacks 1 wurden 100 Gewichtsteile des Stammlacks mit 30 Gewichtsteilen Basonat © SCI 3000 mPas der Firma BASF Aktiengesellschaft (Addukt (C) aus 1 Mol des Allophanats von Hexamethylendiisocyanat und 1 Mol N-(2-Hydroxyethyl)- 2-isopropyl-oxazolidin) versetzt und mit Solventnaphta © II auf eine Spritzviskosität von 26 Sekunden im DIN 4-Auslaufbecher eingestellt. Danach wies der erfindungsgemäße Klarlack 1 einen Festkörpergehalt von 53,7 Gew.% auf (1 Stunde / 125 °C) .
Beispiel 2: für die Herstellung des erfindungsgemäßen Klarlacks 2 wurde Beispiel 1 wiederholt, nur dass anstelle von 30 Gewichtsteilen Basonat ® SCI 3000 mPas 50 Gewichtsteile verwendet wurden. Der erfindungsgemäße Klarlack 2 wies einen Festkörpergehalt von 57,3 Gew.% auf (1 Stunde / 125 °C).
Die erfindungsgemäßen Klarlacke waren hervorragend für die Herstellung von Klarlackierungen und von färb- und/oder effektgebenden Mehrschichtlackierungen nach dem Nass-in-nass-Verfahren geeignet. Dabei konnten sie für die Herstellung von Originallackierungen und von Reparaturlackierungen verwendet werden.
Beispiele 3 und 4
Die Herstellung der erfindungsgemäßen farbgebenden Mehrschichtlackierungen 1 und 2
Zur Herstellung der Mehrschichtlackierungen 1 und 2 wurden Prüftafeln aus Stahl, die mit einer Elektrotauchlackierung einer Trockenschichtdicke von 18 bis 22 μm beschichtet waren, mit einem Wasserfüller beschichtet. Die resultierende Wasserfüllerschicht wurde während 20 Minuten bei 160°C eingebrannt, so dass eine Füllerlackierung einer Trockenschichtdicke von 35 bis 40 μm resultierte. Die Füllerlackierung wurde anschließend mit einem schwarzen Wasserbasislack der Firma BASF Coatings AG in einer Schichtdicke von 12 bis 15 μm beschichtet. Die resultierenden Wasserbasislackschichten wurden während 10 Minuten bei 80°C abgelüftet. Hiernach wurden jeweils der Klarlack 1 des Beispiels 3 und der Klarlack 2 des Beispiels 4 in einer Schichtdicke von 40 bis 45 μm in einem Kreuzgang mit einer Fließbecherpistole pneumatisch appliziert. Anschließend wurden die Klarlackschichten während 10 Minuten bei Raumtemperatur und 10 Minuten bei 80°C abgelüftet und gemeinsam mit den Wasserbasislackschichten bei 140 °C während 20 Minuten in einem Umluftofen eingebrannt. Es resultierten die erfindungsgemäßen farbgebenden Mehrschichtlackierungen 1 und 2.
Sie wiesen, was Glanz, Abbildungsunterscheidbarkeit, Einheitlichkeit des Deckvermögens, gleichmäßige Schichtdicke, Beständigkeit gegenüber
Treibstoff, Lösemittel und Säuren, Härte, Abriebfestigkeit, Kratzfestigkeit, Schlagzähigkeit, Haftfestigkeit, Witterungsbeständigkeit und Beständigkeit gegenüber Wasser und Feuchtigkeit betraf, die sogenannte »Automobilqualität« auf (vgl. hierzu auch das europäische Patent EP 0 352 298 B 1, Seite 15, Zeile 42, bis Seite 17, Zeile 40). Sie konnten daher auch für die Lackierung von Automobilen der Oberklasse eingesetzt werden.