WO2007048587A1 - Physikalisch, thermisch oder thermisch und mit aktinischer strahlung härtbare, wässrige gemische - Google Patents

Physikalisch, thermisch oder thermisch und mit aktinischer strahlung härtbare, wässrige gemische Download PDF

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Abstract

Physikalisch, thermisch oder thermisch und mit aktinischer Strahlung härtbare, wässrige Gemische, enthaltend: A) mindestens ein gesättigtes, ungesättigtes und/oder mit olefinisch ungesättigten Verbindungen gepfropftes, ionisch und/oder nichtionisch stabilisiertes Polyurethan als Bindemittel, B) mindestens ein färb- und/oder effektgebendes Pigment und C) mindestens einen Phosphorsäureester der allgemeinen Formel: (R1ORO)3P=O, worin die Variablen die vorliegende Bedeutung haben: R Alkandiyl-Gruppe mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen und R1 Alkylgruppe mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen; Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung.

Description

Physikalisch, thermisch oder thermisch und mit aktinischer Strahlung härtbare, wässrige Gemische
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft neue, physikalisch, thermisch oder thermisch und mit aktinischer Strahlung härtbare, wässrige Gemische. Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung ein neues Verfahren zur Herstellung von physikalisch, thermisch oder thermisch und mit aktinischer Strahlung härtbaren, wässrigen Gemischen. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung der neuen, physikalisch, thermisch oder thermisch und mit aktinischer Strahlung härtbaren, wässrigen Gemische und der nach dem neuen Verfahren hergestellten, physikalisch, thermisch oder thermisch und mit aktinischer Strahlung härtbaren, wässrigen Gemische.
Stand der Technik
Bekanntermaßen wird Tris(2-butoxylethyl)phosphat (nachstehend der Kürze halber als »TBEP« bezeichnet) als Weichmacher für synthetische Kautschuke verwendet (vgl. Römpp Online 2005, »Weichmacher«).
TBEP und Tris(2-hexoxyethyl)phosphat (nachstehend der Kürze halber als »THEP« bezeichnet) werden als Entschäumer, Dispergierhilfsmittel, Einfrier-Auftau-Stabilisatoren, Verlaufsmitteln und Mittel zur Verhinderung von zu raschem Auftrocknen in Latex- Anstrichstoffen auf der Basis von Acryl-, Polyvinylacetat-, Vinylacryl-, Vinylethylen-, Styrol- Butadien-Copolymer- und Polyvinylchloridacryl-Latices verwendet (vgl. die deutsche Offenlegungsschrift DE 1794245).
Aus dem deutschen Patent DE 100 43 405 C1 ist ein thermisch härtbarer Wasserbasislack oder Unidecklack bekannt, der mindestens ein gesättigtes, ungesättigtes und/oder mit olefinisch ungesättigten Verbindungen gepfropftes, ionisch und/oder nichtionisch stabilisiertes Polyurethan als Bindemittel, mindestens ein färb- und/oder effektgebendes Pigment sowie mindestens ein Trioorganophosphat wie Tributylphosphat enthält. Die Trioorganophosphate dienen der Einstellung der Wasserdampfpermeabilität der aus den bekannten Wasserbasislacken oder Unidecklacken hergestellten Basislackierungen oder Unidecklackierungen. Ihre Kochergrenze liegt bei einer Trockenschichtdicke von 27 bis 28 μm. Ihre Nadelstichgrenze, d. h. die Trockenschichtdicke, bis zu der keinen Nadelstiche auftreten, muss aber weiter angehoben werden.
BE$TÄTIGUNGSKOPIE Aufgabe der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, neue, physikalisch, thermisch oder thermisch und mit aktinischer Strahlung härtbare, wässrige Gemische bereitzustellen, die mindestens ein gesättigtes, ungesättigtes und/oder mit olefinisch ungesättigten Verbindungen gepfropftes, ionisch und/oder nichtionisch stabilisiertes Polyurethan als Bindemittel und mindestens ein färb- und/oder effektgebendes Pigment enthalten.
Die neuen, physikalisch, thermisch oder thermisch und mit aktinischer Strahlung härtbaren, wässrigen Gemische sollen in einfacher Weise sehr gut reproduzierbar herstellbar, lagerstabil, transportierbar und scherstabil sein. Sie sollen sich in einfacher Weise problemlos verarbeiten, insbesondere applizieren, lassen und rasch gehärtet werden können.
Sie sollen sich sehr gut zur Herstellung neuer, färb- und/oder effektgebender, duroplastischer oder thermoplastischer Materialien eignen, die auch bei hohen Schichtdicken frei von Materialstörungen, insbesondere frei von Kochern und Nadelstichen, sind.
Insbesondere sollen sie sich als neue Beschichtungsstoffe, Klebstoffe und Dichtungsmassen sowie Vorstufen von Formteilen und Folien, speziell als neue Beschichtungsstoffe, zur Herstellung von neuen färb- und/oder effektgebenden Beschichtungen, Klebschichten und Dichtungen sowie Formteilen und Folien, speziell von neuen färb- und/oder effektgebenden Beschichtungen, eignen.
Die resultierenden neuen, färb- und/oder effektgebenden Beschichtungen, insbesondere die neuen Primer-Lackierungen, Korrosionsschutz-Lackierungen, Füllerlackierungen, Steinschlagschutzgrundierungen, Funktionslackierungen, Basislackierungen und Unidecklackierungen, sollen bei einer hohen Kochergrenze eine hohe Nadelstichgrenze haben.
Dabei sollen die neuen, färb- und/oder effektgebenden Beschichtungen das hervorragende anwendungstechnische Eigenschaftsprofil der bekannten Beschichtungen weiterhin aufweisen, wenn nicht gar übertreffen. Insbesondere sollen sie frei von Hell-Dunkel- Schattierungen (Wolken) sein und einen hervorragenden optischen Gesamteindruck (Appearance) haben. Erfindungsgemäße Lösung
Demgemäß wurden die neuen, physikalisch, thermisch oder thermisch und mit aktinischer Strahlung härtbaren, wässrigen Gemische gefunden, die
(A) mindestens ein gesättigtes, ungesättigtes und/oder mit olefinisch ungesättigten Verbindungen gepfropftes, ionisch und/oder nichtionisch stabilisiertes Polyurethan als Bindemittel,
(B) mindestens ein färb- und/oder effektgebendes Pigment und
(C) mindestens einen Phosphorsäureester der allgemeinen Formel I:
(R1ORO)3P=O (I),
worin die Variablen die vorliegende Bedeutung haben:
R Alkandiyl-Gruppe mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen und
R1 Alkylgruppe mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen;
enthalten und die im Folgenden als »erfindungsgemäße Gemische« bezeichnet werden.
Außerdem wurde das neue Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Gemische gefunden, bei dem man die Bestandteile (A), (B) und (C) in der Gegenwart von Wasser miteinander vermischt und die resultierende Mischung homogenisiert und das im Folgenden als »erfindungsgemäßes Verfahren« bezeichnet wird.
Nicht zuletzt wurde die neue Verwendung der erfindungsgemäßen Gemische und der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten erfindungsgemäßen Gemische für die Herstellung von neuen, färb- und/oder effektgebenden, duroplastischen und thermoplastischen Materialien gefunden, die im Folgenden als »erfindungsgemäße Verwendung« bezeichnet wird.
Weitere Erfindungsgegenstände gehen aus der Beschreibung hervor. Vorteile der Erfindung
Im Hinblick auf den Stand der Technik war es überraschend und für den Fachmann nicht vorhersehbar, dass die Aufgabe, die der vorliegenden Erfindung zugrunde lag, durch die erfindungsgemäßen Gemische, das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Verwendung gelöst werden konnte.
Insbesondere war es überraschend, dass die erfindungsgemäßen Gemische in einfacher Weise sehr gut reproduzierbar herstellbar, lagerstabil, transportierbar und scherstabil waren. Sie ließen sich in einfacher Weise problemlos verarbeiten, insbesondere applizieren, und konnten rasch gehärtet werden.
Sie eigneten sich im Rahmen der erfindungsgemäßen Verwendung hervorragend zur Herstellung neuer, färb- und/oder effektgebender, duroplastischer oder thermoplastischer, insbesondere duroplastischer, Materialien, die auch bei hohen Schichtdicken frei von Materialstörungen, insbesondere frei von Kochern und Nadelstichen, waren.
Insbesondere eigneten sie sich als erfindungsgemäße Beschichtungsstoffe, Klebstoffe und Dichtungsmassen sowie Vorstufen von Formteilen und Folien, speziell als erfindungsgemäße Beschichtungsstoffe, zur Herstellung von neuen färb- und/oder effektgebenden Beschichtungen, Klebschichten und Dichtungen sowie Formteilen und Folien, speziell von neuen färb- und/oder effektgebenden Beschichtungen.
Die resultierenden erfindungsgemäßen Beschichtungen, insbesondere die erfindungsgemäßen Primer-Lackierungen, Korrosionsschutz-Lackierungen
Füllerlackierungen, Steinschlagschutzgrundierungen, Funktionslackierungen,
Basislackierungen und Unidecklackierungen, hatten bei einer besonders hohen Kochergrenze eine hohe Nadelstichgrenze.
Dabei wiesen die erfindungsgemäßen Beschichtungen das hervorragende anwendungstechnische Eigenschaftsprofil der bekannten Beschichtungen weiterhin auf und übertrafen dieses in vielen Fällen sogar. Insbesondere waren sie frei von Hell-Dunkel- Schattierungen (Wolken) und zeigten einen hervorragenden optischen Gesamteindruck (Appearance). Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Die erfindungsgemäßen Gemische sind wässrig. Dies bedeutet, dass ihre nachstehend beschriebenen Bestandteile (A), (B) und (C) sowie gegebenenfalls (D) in Wasser gelöst und/oder dispergiert sind.
Die erfindungsgemäßen Gemische können physikalisch härtbar sein.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bedeutet der Begriff „physikalische Härtung,, die Härtung eines Gemischs, insbesondere eines Beschichtungsstoffs, durch Verfilmung durch
Lösemittelabgabe aus dem Gemisch, wobei die Verknüpfung innerhalb des resultierenden thermoplastischen Materials, insbesondere der Beschichtung, über Schlaufenbildung der
Polymermoleküle der Bindemittel (zu dem Begriff vgl. Römpp Lexikon Lacke und
Druckfarben, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, New York, 1998, »Bindemittel«, Seiten 73 und 74) erfolgt. Oder aber die Verfilmung erfolgt über die Koaleszenz von Bindemittelteilchen
(vgl. Römpp Lexikon Lacke und Druckfarben, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, New York,
1998, »Härtung«, Seiten 274 und 275).
Die erfindungsgemäßen Gemische können thermisch härtbar sein.
Die thermische Härtung kann über die so genannte Selbstvernetzung von Bestandteilen der erfindungsgemäßen Gemische erfolgen.
Zur Einstellung dieser Eigenschaft enthalten die erfindungsgemäßen Gemische komplementäre reaktive funktionelle Gruppen, die mit den vorhandenen Hydroxylgruppen und/oder hiervon verschiedenen komplementären reaktiven funktionellen Gruppen thermisch initiierte und aufrechterhaltene Reaktionen eingehen, und/oder autoreaktive funktionelle Gruppen, die "mit sich selbst" reagieren können.
Die thermische Härtung kann aber auch über die so genannte Fremdvernetzung von Bestandteilen der erfindungsgemäßen Gemische erfolgen.
Zur Einstellung dieser Eigenschaft enthalten die erfindungsgemäße Gemische mindestens zwei Bestandteile, die jeweils eine Art von komplementären reaktiven funktionellen Gruppen enthalten, die miteinander thermisch initiierte und aufrechterhaltene Reaktionen eingehen können. Die erfindungsgemäßen Gemische können thermisch und mit aktinischer Strahlung härtbar sein, was auch als Dual-Cure-Härtung bezeichnet wird.
Um mit aktinischer Strahlung härtbar zu sein, enthalten die erfindungsgemäßen Gemische mit aktinischer Strahlung aktivierbare Bindungen, die durch die Bestrahlung aktiviert werden und mit anderen aktivierten Bindungen ihrer Art Polymerisationsreaktionen und/oder Vernetzungsreaktionen eingehen, die nach radikalischen und/oder ionischen Mechanismen ablaufen.
Unter aktinischer Strahlung ist hier und im Folgenden elektromagnetische Strahlung, wie nahes Infrarot (NIR), sichtbares Licht, UV-Strahlung, Röntgenstrahlung oder Gammastrahlung, insbesondere UV-Strahlung, oder Korpuskularstrahlung, wie Elektronenstrahlung, Betastrahlung, Alphastrahlung, Protonenstrahlung oder Neutronenstrahlung, insbesondere Elektronenstrahlung, zu verstehen.
Insbesondere sind die erfindungsgemäßen Gemische thermisch härtbar, wobei die physikalische Härtung die thermische Härtung unterstützen kann.
Der erfindungswesentliche Bestandteil der erfindungsgemäßen Gemische ist mindestens ein, insbesondere ein, Phosphorsäureester (C) der allgemeinen Formel I:
(R1ORO)3P=O (I),
worin die Variablen die vorliegende Bedeutung haben:
R Alkandiyl-Gruppe mit 2 bis 10, vorzugsweise 2 bis 7 und insbesondere 2 bis 4 Kohlenstoffatomen und
R1 Alkylgruppe mit 2 bis 10, vorzugsweise 2 bis 7 und insbesondere 2 bis 6 Kohlenstoffatomen.
Die Alkandiyl-Gruppe R kann linear oder verzweigt sein. Vorzugsweise ist sie linear.
Die Alkylgruppe R1 kann linear oder verzweigt sein. Vorzugsweise ist sie linear. Bevorzugt wird Alkandiyl-Gruppe R aus der Gruppe, bestehend aus Ethylen, Trimethylen, Tetramethylen, Pentamethylen, Hexamethylen, Heptan-1 ,7-diyl, Octan-1 ,8-diyl, Nonan-1 ,9- diyl und Decan-1 ,10-diyl, besonders bevorzugt aus Ethylen, Trimethylen und Tetramethylen, ausgewählt. Insbesondere ist die Alkandiyl-Gruppe R Ethylen.
Bevorzugt wird die Alkylgruppe R1 aus der Gruppe, bestehend aus Ethyl, Propyl, n-Butyl, n- Pentyl, n-Hexyl, n-Heptyl, n-Octyl, n-Nonyl und n-Decyl, besonders bevorzugt aus Ethyl, Propyl, n-Butyl, n-Pentyl und n-Hexyl, ausgewählt. Insbesondere ist die Alkylgruppe R1 n- Butyl.
Ganz besonders bevorzugt werden die Phosphorsäureester (C) aus der Gruppe, bestehend aus Tris(2-butoxyethyl)phosphat (TBEP) und Tris(2-hexoxyethyl)phosphat (THEP) ausgewählt. Insbesondere wird TBEP verwendet.
Der Gehalt der erfindungsgemäßen Gemische an Phosphorsäureester (C) kann breit variieren und daher hervorragend den Erfordernissen des Einzelfalls angepasst werden. Vorzugsweise enthalten die erfindungsgemäßen Gemische den Phosphorsäureester (C) in einer Menge von 0,1 bis 5 Gew.-%„ bevorzugt 0,5 bis 4 Gew.-% und insbesondere 1 bis 3 Gew.-%, jeweils bezogen auf das erfindungsgemäße Gemisch.
Der zweite wesentliche Bestandteil der erfindungsgemäßen Gemische ist mindestens ein gesättigtes, ungesättigtes und/oder mit olefinisch ungesättigten Verbindungen gepfropftes, ionisch und/oder nichtionisch stabilisiertes Polyurethan (A), das als Bindemittel (vgl. Römpp Online 2005, »Bindemittel«) verwendet wird.
Polyurethane (A) sind üblich und bekannt und werden beispielsweise in den deutschen Patentanmeldungen
DE 199 14 896 A1 , Spalte 4, Zeile 23, bis Spalte 11 , Zeile 5, i. V. m. Spalte 1 , Zeilen 9 bis 56, und Spalte 19, Zeile 12, bis Spalte 20, Zeile 6,
DE 44 37 535 A1 Seite 2, Zeile 24, bis Seite 6, Zeile 22, und Seite 7, Zeile 20, bis Seite 8, Zeile 49,
- DE 100 43 405 C1 , Spalte 11 , Zeile 24, bis Spalte 12, Zeile 11 , DE 100 04 494 A1 , Spalte 5, Zeile 16, bis Spalte 11 , Zeile 50, i. V. m. Spalte 1 , Zeilen 10 bis 24, und Spalte 18, Zeilen 15 bis 31, und
DE 40 09 858 A1 , Spalte 6, Zeile 17, bis Spalte 10, Zeile 23, und Spalte 16, Zeilen 10 bis 35,
oder der internationalen Patentanmeldung
WO 92/15405, Seite 2, Zeile 35, bis Seite 3 Zeile 22, Seite 3, Zeile 33, bis Seite 10, Zeile 33, Seite 14, Zeile 13, bis Seite 15, Zeile 13
im Detail beschrieben.
Der Gehalt der erfindungsgemäßen Gemische an den Polyurethanen (A) kann sehr breit variieren und daher hervorragend den Erfordernissen des Einzelfalls angepasst werden.
Vorzugsweise werden die Polyurethane (A) in den Mengen verwendet, wie sie in den vorstehend aufgeführten Patentanmeldungen beschrieben werden. Bevorzugt liegt der
Gehalt bei 10 bis 80 Gew.-%, besonders bevorzugt 15 bis 70 Gew.-% und insbesondere 20 bis 60 Gew.-%, jeweils bezogen auf den filmbildenden Festkörper des erfindungsgemäßen Gemischs.
Hier und im Folgenden ist unter »filmbildendem Festkörper« die Summe der Bestandteile eines erfindungsgemäßen Gemischs zu verstehen, die die hieraus hergestellten erfindungsgemäßen duroplastischen und thermoplastischen Materialien aufbauen.
Der dritte wesentliche Bestandteil der erfindungsgemäßen Gemische ist mindestens ein färb- und/oder effektgebendes Pigment (B).
Die Anzahl unterschiedlicher färb- und/oder effektgebender Pigmente (B), die in einem erfindungsgemäßen Gemische enthalten sind, kann breit variieren und richtet sich insbesondere nach den optischen Effekten und/oder den Farbtönen, die eingestellt werden sollen.
Beispiele geeigneter färb- und/oder effektgebender Pigmente (B) sind aus den deutschen Patentanmeldungen DE 103 06 358 A1 , Seite 6, Absätze [0055] bis [0058], oder
DE 100 04 494 A1.Spalte 11 , Zeile 51 , bis Spalte 12, Zeile 34,
bekannt.
Der Gehalt der erfindungsgemäßen Gemische an färb- und/oder effektgebenden Pigmenten (B) kann sehr breit variieren. Er richtet sich insbesondere nach der Intensität der optischen Effekte und Farbtöne, die eingestellt werden soll.
Der Fachmann kann die für einen gewünschten optischen Effekt und/oder Farbton geeigneten Pigmente und ihre Mengen aufgrund seines allgemeinen Fachwissens gegebenenfalls unter Zuhilfenahme orientierender farbmetrischer Untersuchungen leicht auswählen.
Die erfindungsgemäßen Gemische können noch mindestens einen Zusatzstoff (D) enthalten. Vorzugsweise werden Zusatzstoffe (D) eingesetzt, wie sie auf dem Gebiet der Beschichtungsstoffe üblich und bekannt sind. Bevorzugt werden die Zusatzstoffe (D) aus der Gruppe, bestehend aus von den Bindemitteln (A) verschiedenen Bindemitteln, Vernetzungsmitteln, Neutralisationsmitteln, Katalysatoren für die Vernetzung, Haftvermittlern, Additiven zur Verbesserung der Untergrundbenetzung, Additiven zur Verbesserung der Oberflächenglätte, Mattierungsmitteln, Lichtschutzmitteln, Polymerisationsinhibitoren, Korrosionsinhibitoren, Bioziden, Flammschutzmitteln, Initiatoren für die thermische Vernetzung, Photoinitiatoren, von den Pigmenten (B) verschiedenen, fluoreszierenden, elektrisch leitfähigen und/oder magnetisch abschirmenden Pigmenten und Metallpulvern, organischen und anorganischen, transparenten oder opaken Füllstoffen und Nanopartikeln, organischen Farbstoffen, Rheologiehilfsmitteln, Verlaufsmitteln, Netzmitteln, Emulgatoren, Entschäumern und von den Phosphorsäureestern (C) verschiedenen organischen Lösemitteln, ausgewählt.
Beispiele geeigneter Zusatzstoffe (D) sind aus den deutschen Patentanmeldungen
DE 103 06 358 A1 , Seite 6, Absatz [0059], bis Seite 7, Absatz [0068],
- DE 100 04 494 A1 , Spalte 3, Zeile 38, bis Spalte 5, Zeile 9, und Spalte 12, Zeile 35, bis Spalte 15, Zeile 1 , und DE 199 14 896 A1.wird das der Spalte 11 , Zeile 6, bis Spalte 13, Zeile 52, und Spalte 14, Zeile 16, bis Spalte 15, Zeile 63,
bekannt.
Der Gehalt der erfindungsgemäßen Gemische an den Zusatzstoffen (D) kann breit variieren, so dass er optimal an den jeweiligen Verwendungszweck angepasst werden kann. Vorzugsweise werden die Zusatzstoffe (D) in den üblichen und bekannten, wirksamen Mengen verwendet. Diese sind dem Fachmann aufgrund seines allgemeinen Fachwissens geläufig, wobei ihm die Angaben in den vorstehend genannten deutschen Patentanmeldungen als Richtschnur dienen können.
Der in den erfindungsgemäßen Gemischen enthaltene filmbildende Festkörper kann breit variieren und daher den Erfordernissen des jeweiligen Verwendungszwecks hervorragend angepasst werden. Es ist ein ganz besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Gemische, dass sie einen hohen Gehalt an filmbildendem Festkörper aufweisen können. Vorzugsweise liegt der filmbildende Festkörper bei 10 bis 60 Gew.-%, bevorzugt 15 bis 50 Gew.-% und insbesondere 15 bis 40 Gew.-%, jeweils bezogen auf ein erfindungsgemäßes Gemisch.
Vorzugsweise werden die erfindungsgemäßen Gemische nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt, indem man mindestens ein Bindemittel (A), mindestens ein farb- und/oder effektgebendes Pigment (B) und mindestens einen Phosphorsäureester (C) in der Gegenwart von Wasser miteinander vermischt und die resultierende Mischung homogenisiert. Bevorzugt wird noch mindestens ein Zusatzstoff (D) zugesetzt.
Bevorzugt werden dabei die üblichen und bekannten Mischverfahren und Vorrichtungen wie Ultraschallbäder, Rührkessel, Rührwerksmühlen, Extruder, Kneter, Ultraturrax, In-Iine- Dissolver, statische Mischer, Mikromischer, Zahnkranzdispergatoren, Druckentspannungsdüsen und/oder Microfluidizer gegebenenfalls unter Ausschluss von aktinischer Strahlung, eingesetzt.
Die erfindungsgemäßen Gemische dienen im Rahmen der erfindungsgemäßen Verwendung der Herstellung der erfindungsgemäßen duroplastischen und thermoplastischen, insbesondere duroplastischen, Materialien. Im Rahmen der erfindungsgemäßen Verwendung dienen die erfindungsgemäßen Gemische vorzugsweise als erfindungsgemäße Beschichtungsstoffe, Klebstoffe und Dichtungsmassen sowie als erfindungsgemäße Vorstufen von Formteilen und Folien, insbesondere Beschichtungsstoffe, der Herstellung von erfindungsgemäßen Beschichtungen, Klebschichten und Dichtungen sowie von Formteilen und Folien, insbesondere Beschichtungen.
Besonders bevorzugt werden die erfindungsgemäßen Beschichtungsstoffe als Primer, Korrosionsschutzlacke, Funktionslacke, Füller oder Grundierungen, Wasserbasislacke und Unidecklacke, insbesondere Wasserbasislacke, zur Herstellung von Primerlackierungen, Korrosionsschutz-Lackierungen, Funktionslackierungen, Füllerlackierungen,
Steinschlagschutzgrundierungen, Basislackierungen und Unidecklackierungen verwendet.
Unter Funktionslackierungen sind Beschichtungen zu verstehen, die in der Lage sind, mehrere Funktionen zu übernehmen, wie beispielsweise die Funktionen einer Füllerlackierung und einer Basislackierung.
Die erfindungsgemäßen Lackierungen können einschichtig oder mehrschichtig sein. Ganz besonders bevorzugt sind sie mehrschichtig und können dabei mindestens zwei Lackierungen, insbesondere mindestens eine Elektrotauchlackierung, mindestens eine Füllerlackierung oder Steinschlagschutzgrundierung sowie mindestens eine Basislackierung und mindestens eine Klarlackierung oder mindestens eine Unidecklackierung umfassen. Besonders bevorzugt umfassen die erfindungsgemäßen Mehrschichtlackierungen mindestens eine Basislackierung und mindestens eine Klarlackierung.
Von besonderem Vorteil ist es, die Basislackierung der erfindungsgemäßen Mehrschichtlackierungen aus den erfindungsgemäßen Gemischen herzustellen. Bei den erfindungsgemäßen Basislackierungen handelt es sich demnach um die färb- und/oder effektgebende Schichten der Mehrschichtlackierungen, die wesentlich den optischen Gesamteindruck (Appearance) bestimmen.
Die erfindungsgemäßen Basislackierungen weisen überraschenderweise bei einer besonders hohen Kochergrenze eine hohe Nadelstichgrenze auf. Sie sind frei von anderen Lackstörungen wie Wolken, Stippen, Pickel, Krater, Orangenhaut und Risse. Sie haben eine hervorragende Zwischenschichthaftung. Weil die erfindungsgemäßen Wasserbasislacke die färb- und/oder effektgebenden Pigmente (B) ganz besonders gut dispergieren, weisen die erfindungsgemäßen Basislackierungen auch bei einem vergleichsweise niedrigen Pigment- Bindemittel-Verhältnis eine ganz besonders hohe Deckkraft und hervorragende optische Effekte auf, die sich außerdem hervorragend reproduzieren lassen.
Je nach Verwendungszweck werden die erfindungsgemäßen Gemische 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 Gemische für die Herstellung von Beschichtungen, Klebschichten und Dichtungen verwendet, werden permanente Substrate eingesetzt.
Bevorzugt handelt es sich bei den Substraten um
mit Muskelkraft, Heißluft oder Wind betriebenen Fortbewegungsmittel zu Lande, zu
Wasser oder zur Luft, wie Fahrräder, Draisinen, Ruderboote, Segelboote,
Heißluftballons, Gasballons oder Segelflugzeuge, sowie Teilen hiervon, - mit Motorkraft betriebenen Fortbewegungsmittel zu Lande, zu Wasser oder zur Luft, wie Motorräder, Nutzfahrzeuge oder Kraftfahrzeuge, insbesondere PKW, Über- oder
Unterwasserschiffe oder Flugzeuge, sowie Teile hiervon, stationäre Schwimmkörper, wie Bojen oder Teilen von Hafenanlagen
Bauwerke im Innen- und Außenbereich, - Türen, Fenstern und Möbel und
Glashohlkörper, industrielle Kleinteile, wie Schrauben, Mutter, Radkappen oder Felgen,
Behälter, wie Coils, Container oder Emballagen, elektrotechnische Bauteile, wie elektronische Wickelgüter, beispielsweise Spulen, - optische Bauteile, mechanische Bauteile und weiße Ware, wie Haushaltsgeräte, Heizkessel und Radiatoren.
Die erfindungsgemäßen Folien und Formteile können ebenfalls als Substrate dienen.
Insbesondere handelt es sich bei den Substraten um Automobilkarosserien und Teile hiervon. Die erfindungsgemäßen Gemische bzw. die hieraus hergestellten erfindungsgemäßen Beschichtungen dienen dabei vorzugsweise der Erstlackierung der Automobilkarosserien (OEM) oder der Reparaturlackierung von erfindungsgemäßen und nicht erfindungsgemäßen Erstlackierungen. Die erfindungsgemäßen Erstlackierungen, insbesondere diejenigen, die eine erfindungsgemäße Basislackierung enthalten, haben eine hervorragende Überlackierbarkeit. Die erfindungsgemäßen Reparaturlackierungen haften hervorragend auf den erfindungsgemäßen und nicht erfindungsgemäßen Erstlackierungen.
Methodisch weist die Applikation der erfindungsgemäßen Gemische keine Besonderheiten auf, sondern kann durch alle üblichen und bekannten, für das jeweilige Gemisch geeigneten Applikationsmethoden, wie z.B. Spritzen, Sprühen, Rakeln, Streichen, Gießen, Tauchen, Träufeln oder Walzen erfolgen. Vorzugsweise werden Spritzapplikationsmethoden angewandt.
Bei der Applikation empfiehlt es sich, unter Ausschluss von aktinischer Strahlung zu arbeiten, wenn die erfindungsgemäßen Gemische zusätzlich mit aktinischer Strahlung härtbar sind.
Für die Herstellung der erfindungsgemäßen Mehrschichtlackierungen können insbesondere Nass-in-nass-Verfahren und Aufbauten angewandt werden, wie sie beispielsweise aus den deutschen Patentanmeldungen
DE 100 43 405 C1 , Spalte 2, Absatz [0009], bis Spalte 3, Absatz [0017], und Spalte 8, Absatz [0052], bis Spalte 9, Absatz [0056],
- DE 199 14 98 A1 , Spalte 16, Zeile 54, bis Spalte 18, Zeile 54,
DE 199 30 067 A 1 , Seite 15, Zeile 23, bis Seite 16, Zeile 36, oder
DE 199 40 855 A1 , Spalte 30, Zeile 39, bis Spalte 31 , Zeile 48, und Spalte 32, Zeilen 15 bis 29,
bekannt sind.
Es ist ein ganz wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Verwendung, dass im Grunde die Primerlackierungen, Korrosionsschutz-Lackierungen, Funktionslackierungen,
Füllerlackierungen, Steinschlagschutzgrundierungen, Basislackierungen und
Unidecklackierungen, insbesondere aber die Basislackierungen, der erfindungsgemäßen Mehrschichtlackierungen aus den erfindungsgemäßen Gemischen hergestellt werden können.
Die Härtung der erfindungsgemäßen Gemische erfolgt im Allgemeinen nach einer gewissen Ruhezeit oder Ablüftzeit. Sie kann eine Dauer von 30 s bis 2 h, vorzugsweise 1min bis 1 h und insbesondere 1 bis 45 min haben. Die Ruhezeit dient beispielsweise zum Verlauf und zur Entgasung der applizierten erfindungsgemäßen Gemische und zum Verdunsten von flüchtigen Bestandteilen wie gegebenenfalls vorhandenem Lösemittel. Die Ablüftung kann durch eine erhöhte Temperatur, die zu einer Härtung noch nicht ausreicht, und/oder durch eine reduzierte Luftfeuchtigkeit beschleunigt werden.
Die thermische Härtung der applizierten erfindungsgemäßen Gemische erfolgt beispielsweise mit Hilfe eines gasförmigen, flüssigen und/oder festen, heißen Mediums, wie heiße Luft, erhitztes öl oder erhitzte Walzen, oder von Mikrowellenstrahlung, Infrarotlicht und/oder nahem Infrarotlicht (NIR). Vorzugsweise erfolgt das Erhitzen in einem Umluftofen oder durch Bestrahlen mit IR- und/oder NIR-Lampen. Wie bei der Härtung mit aktinischer Strahlung kann auch die thermische Härtung stufenweise erfolgen. Vorteilhafterweise erfolgt die thermische Härtung bei Temperaturen von Raumtemperatur bis 2000C.
Die thermische Härtung der erfindungsgemäßen Gemische kann auch unter weitgehendem oder vollständigem Ausschluss von Sauerstoff durchgeführt werden.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung gilt der Sauerstoff als weitgehend ausgeschlossen, wenn seine Konzentration an der Oberfläche der applizierten erfindungsgemäßen Gemische < 21 Vol.-%, vorzugsweise < 18 Vol.-%, bevorzugt < 16 Vol.-%, besonders bevorzugt < 14 Vol.-%, ganz besonders bevorzugt < 10 Vol.-% und insbesondere < 6 Vol.-% beträgt.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung gilt der Sauerstoff als vollständig ausgeschlossen, wenn seine Konzentration an der Oberfläche unter der Nachweisgrenze der üblichen und bekannten Nachweismethoden liegt.
Bevorzugt ist die Konzentration des Sauerstoffs > 0,001 Vol.-%, besonders bevorzugt > 0,01 Vol.-%, ganz besonders bevorzugt > 0,1 Vol.-% und insbesondere > 0,5 Vol.-%.
Die gewünschten Konzentrationen des Sauerstoffs können durch die in dem deutschen Patent DE 101 30 972 C1 , Seite 6, Absätze [0047] bis [0052], beschriebenen Maßnahmen oder durch das Auflegen von Folien eingestellt werden. Die Härtung mit aktinischer Strahlung kann mit Hilfe der üblichen und bekannten Vorrichtungen und Verfahren, wie sie beispielsweise in der deutschen Patentanmeldung DE 198 18 735 A 1 , Spalte 10, Zeilen 31 bis 61 , der deutschen Patentanmeldung DE 102 02 565 A1 , Seite 9, Absatz [0092], bis Seite 10, Absatz [0106], der deutschen Patentanmeldung DE 103 16 890 A1 , Seite 17, Absätze [0128] bis [0130], in der internationalen Patentanmeldung WO 94/11123, Seite 2, Zeile 35, bis Seite 3, Zeile 6, Seite 3, Zeilen 10 bis 15, und Seite 8, Zeilen 1 bis 14, oder dem amerikanischen Patent US 6,743,466 B2, Spalte 6, Zeile 53, bis Spalte 7, Zeile 14, beschrieben werden, durchgeführt werden.
Die erfindungsgemäßen duroplastischen und thermoplastischen, insbesondere duroplastischen, Materialien, insbesondere die erfindungsgemäßen Folien, Formteile, Beschichtungen, Klebschichten und Dichtungen eignen sich hervorragend für das Beschichten, Verkleben, Abdichten, Umhüllen und Verpacken der vorstehend beschriebenen Substrate.
Die resultierenden erfindungsgemäßen Substrate, die mit erfindungsgemäßen Beschichtungen beschichtet, mit erfindungsgemäßen Klebschichten verklebt, mit erfindungsgemäßen Dichtungen abgedichtet und/oder mit erfindungsgemäßen Folien und/oder Formteilen umhüllt oder verpackt sind, weisen hervorragende Gebrauchseigenschaften verbunden mit einer besonders langen Gebrauchsdauer auf.
Beispiel und Vergleichsversuch
Vergleichsversuch
Die Herstellung des Wasserbasislacks V1 und der Mehrschichtlackierung V1
Beispiel 1 des deutschen Patents DE 100 43 405 C1 , Spalte 12, Zeile 57, bis Spalte 13, Zeile 1 , i. V. m. Spalte 11 , Zeile 26, bis Spalte 12, Zeile 31 , wurde wiederholt. Der betreffende Wasserbasislack V1 enthielt Tributylphosphat. Die visuelle Auswertung der keilförmig aufgetragenen Basislackierung V1 ergab eine Nadelstichgrenze von 20 μm und eine Kochergrenze von 26 μm.
Beispiel Die Herstellung des Wasserbasislacks 1 und der Mehrschichtlackierung 1
Der Vergleichsversuch wurde wiederholt, nur dass an Stelle von Tributylphosphat die gleiche Mengen TBEP verwendet wurde. Die visuelle Auswertung der keilförmig aufgetragenen Basislackierung 1 ergab eine Nadelstichgrenze von 23 μm und eine Kochergrenze von 43 μm. Ansonsten wiesen die Mehrschichtlackierung 1 dieselben vorteilhaften Eigenschaften wie die Mehrschichtlackierung 1 auf.
Die Ergebnisse untermauern, dass TBEP die Nadelstichgrenze und insbesondere die Kochergrenze signifikant zu erhöhen vermag, ohne dass dies zu einer Verschlechterung der sonstigen wesentlichen anwendungstechnischen Eigenschaften führt.

Claims

Patentansprüche
1. Physikalisch, thermisch oder thermisch und mit aktinischer Strahlung härtbare, wässrige Gemische, enthaltend
(A) mindestens ein gesättigtes, ungesättigtes und/oder mit olefinisch ungesättigten Verbindungen gepfropftes, ionisch und/oder nichtionisch stabilisiertes Polyurethan als Bindemittel,
(B) mindestens ein färb- und/oder effektgebendes Pigment und
(C) mindestens einen Phosphorsäureester der allgemeinen Formel I:
(R1ORO)3P=O (I),
worin die Variablen die vorliegende Bedeutung haben:
R Alkandiyl-Gruppe mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen und
R1 Alkylgruppe mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen.
2. Gemische nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Alkandiyl-Gruppe R aus der Gruppe, bestehend aus Ethylen, Trimethylen, Tetramethylen, Pentamethylen, Hexamethylen, Heptan-1 ,7-diyl, Octan-1 ,8-diyl, Nonan-1 ,9-diyl und Decan-1 ,10-diyl, ausgewählt ist.
3. Gemische nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Alkandiyl-Gruppe R aus der Gruppe, bestehend aus Ethylen, Trimethylen und Tetramethylen, ausgewählt ist
4. Gemische nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Alkandiyl-Gruppe R Ethylen ist.
5. Gemische nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Alkylgruppe R1 aus der Gruppe, bestehend aus Ethyl, Propyl, n-Butyl, n-Pentyl, n-
Hexyl, n-Heptyl, n-Octyl, n-Nonyl und n-Decyl, ausgewählt ist.
6. Gemische nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Alkylgruppe R1 aus der Gruppe, bestehend aus Ethyl, Propyl, n-Butyl, n-Pentyl und n-Hexyl, ausgewählt ist.
7. Gemische nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Alkylgruppe R1 n- Butyl ist.
8. Gemische nach Anspruch 4 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Phosphorsäureester (C) Tris(2-butoxyethyl)phosphat TBEP ist.
9. Gemische nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie den Phosphorsäureester (C) in einer Menge von 0,1 bis 5 Gew.-%, bezogen auf das Gemisch, enthalten.
10. Gemische nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens einen Zusatzstoff (D) enthalten.
11. Gemische nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzstoff (D) aus der Gruppe, bestehend aus von den Bindemitteln (A) verschiedenen Bindemitteln,
Vernetzungsmitteln, Neutralisationsmitteln, Katalysatoren für die Vernetzung, Haftvermittlern, Additiven zur Verbesserung der Untergrundbenetzung, Additiven zur Verbesserung der Oberflächenglätte, Mattierungsmitteln, Lichtschutzmitteln, Polymerisationsinhibitoren, Korrosionsinhibitoren, Bioziden, Flammschutzmitteln, Initiatoren für die thermische Vernetzung, Photoinitiatoren, von den Pigmenten (B) verschiedenen, fluoreszierenden, elektrisch leitfähigen und/oder magnetisch abschirmenden Pigmenten und Metallpulvern, organischen und anorganischen, transparenten oder opaken Füllstoffen und Nanopartikeln, organischen Farbstoffen, Rheologiehilfsmitteln, Verlaufsmitteln, Netzmitteln, Emulgatoren, Entschäumern und von den Phosphorsäureestern (C) verschiedenen organischen Lösemitteln, ausgewählt ist.
12. Verfahren zur Herstellung von physikalisch, thermisch oder thermisch und mit aktinischer Strahlung härtbaren, wässrigen Gemischen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass man mindestens ein Bindemittel (A), mindestens ein färb- und/oder effektgebendes Pigment (B) und mindestens einen Phosphorsäureester (C) in der Gegenwart von Wasser miteinander vermischt und die resultierende Mischung homogenisiert.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass man mindestens einen Zusatzstoff (D) zusetzt.
14. Verwendung der physikalisch, thermisch oder thermisch und mit aktinischer Strahlung härtbaren, wässrigen Gemische gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 und der nach dem Verfahren gemäß Anspruch 12 oder 13 hergestellten, physikalisch, thermisch oder thermisch und mit aktinischer Strahlung härtbaren, wässrigen
Gemische zur Herstellung färb- und/oder effektgebender duroplastischer oder thermoplastischer Materialien.
15. Verwendung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die färb- und/oder effektgebenden duroplastischen oder thermoplastischen Materialien Beschichtungen,
Klebschichten und Dichtungen sowie Formteilen und Folien sind.
16. Verwendung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungsstoffe als Primer, Grundierungen, Füller, Basislacke, Unidecklacke und Klarlacke zur Herstellung ein- oder mehrschichtiger Primer-Lackierungen,
Korrosionsschutz-Lackierungen, Steinschlagschutzgrundierungen,
Füllerlackierungen, Funktionslackierungen, Basislackierungen und
Unidecklackierungen verwendet werden.
17. Verwendung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Basislacke der Herstellung ein- oder mehrschichtiger Basislackierungen im Rahmen färb- und/oder effektgebender Mehrschichtlackierungen dienen.
18. Verwendung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die färb- und/oder effektgebenden Mehrschichtlackierungen mit Hilfe von Nass-in-nass-Verfahren hergestellt werden.
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