WO2010069568A1 - Wässriger beschichtungsstoff, verfahren zu seiner herstellung und seine verwendung - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft einen wässrigen Beschichtungsstoff, enthaltend mindestens ein stabilisiertes, gesättigtes oder ungesättigtes Polyurethan und mindestens einen alkoxylierten Monoalkohol, ein Verfahren zur Herstellung des Beschichtungsstoffes und seine Verwendung.
Description
Wässriger Beschichtungsstoff, Verfahren zu seiner Herstellung und seine
Verwendung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen neuen wässrigen Beschichtungsstoff, enthaltend ein stabilisiertes, gesättigtes oder ungesättigtes Polyurethan und mindestens einen alkoxylierten Monoalkohol.
Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung ein neues Verfahren zur Herstellung des wässrigen Beschichtungsstoffs. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung des neuen Beschichtungsstoffs, sowie die Verwendung alkoxylierter Monoalkohole in polyurethanhaltigen Beschichtungsstoffen zur Erhöhung der Nadelstichgrenze und/oder Verminderung der Nadelstichanzahl.
Wässrige Besen ichtungsstoffe, enthaltend mindestens ein gesättigtes, oder ungesättigtes und stabilisiertes Polyurethan, sind bekannt. Sie können physikalisch, thermisch oder thermisch und mit aktinischer Strahlung gehärtet werden. Vorzugsweise enthalten sie färb- und/oder effektgebende Pigmente und werden zur Herstellung von färb- und/oder effektgebenden Lackierungen, insbesondere Basislackierungen im Rahmen von Mehrschichtlackierungen oder Unidecklackierungen, verwendet.
Bei der Lackierung von Automobilkarosserien können verschiedenste Applikationsfehler auftreten. Ein häufiges Fehlerbild ist das Auftreten von Nadelstichen, die als kleinste Löcher in Klar- und Basislack sichtbar werden. In der Vergangenheit gab es viele Versuche, diesem Problem entgegenzutreten.
Stand der Technik
In der DE 10 2005 060 302 A1 wurde versucht, die Nadelstichgrenze zu erhöhen und/oder die Nadelstichanzahl zu vermindern, indem der Beschichtungsstoff neben einem Polyurethan, noch ein Netz- oder Dispergiermittel und ein organisches Lösemittel enthält.
In der EP 1 054 930 B1 wird eine Mehrkomponenten-Beschichtung offenbart, wobei der Basislack ein vernetzbares, filmbildendes Harz und einen Alkohol mit wenigstens 7 aufeinander folgenden C-Atomen im Alkylteil, jedoch ohne Alkoxy-basierte Reste
enthält. Eine Metallic-Ausführungsform des Lacks zeigt unter anderem auch eine gute Nadelstichresistenz.
In der WO 2007-048587 A1 wurde versucht, mit einer Zusammensetzung enthaltend ein Polyurethan, ein Pigment und einen Phosphorsäureester die Wolkenbildung zu vermindern.
In der JP 2002-126618 sollen insbesondere Stoßfestigkeit, Steinschlagfestigkeit von Mehrschicht-Lacksystem auf Polyester-Basis verbessert werden. Unter anderem werden bevorzugt polyoxyalkylenierte Ether als Dispergiermittel eingesetzt.
Die JP 2007-039616 beschreibt einen metallischen Lack mit hervorragenden Flip- Flop-Eigenschaften enthaltend ein Bindemittel, ein Härtungsmittel und ein Photolumineszenz-Pigment. Als bevorzugte Dispergiermittel werden u.a. Polyoxyethylen-stearylether oder -oleylether genannt.
Die EP 1 412 436 B1 offenbart eine Klarlack-Slurry, die neben dimensionsstabilen Partikeln und einem Netzmittel auch alkoxylierte Fettalkohole mit 16-18 C-Atomen im Alkylrest und im statistischen Mittel mindestens 20 Oxaalkandiyl-Gruppen aufweist. Mit derartigen Zusammensetzungen sollen Kocher und Rissbildung vermieden werden.
Die US 7,358,294 B2 beschreibt vernetzbare Polyurethane, die hydrophile Gruppen tragen. Es werden Polyethyienoxidgruppen mit bevorzugt mehr als 15 Ethylenoxideinheiten genannt. Die Zusammensetzungen zeigen verbesserte Trocknungseigenschaften.
Weiterhin werden in der WO 1998/003243 gemischt ethoxylierte und propoxylierte Glycerin- oder Polyglycerin-Anlagerungsprodukte mit einem kurzkettigen Alkoholteil beschrieben. Die WO 1996/023568 beschreibt ethoxylierte Triglyceride mit einem Ethylenoxidgehalt von 40-80 Gew-%. Die in den beiden letztgenannten Schriften beschriebenen Produkte werden als Entschäumer verwendet.
Alle oben genannten Ansätze konnten die Nadelstichproblematik bisher noch nicht befriedigend lösen.
Aufgabe und Lösung der Erfindung
Ein im Lackierprozess vorhandenes Phänomen ist das Auftreten von Nadelstichen. Diese sehr kleinen Löcher in der Lackierung führen zur Reparaturbedürftigkeit der Karosse bzw. der Fehlstelle und verursachen somit einen Mehraufwand, der vermieden werden sollte.
Trotz bisheriger Lösungsansätze für dieses Problem konnte die Nadelstichproblematik noch nicht befriedigend gelöst werden.
Deshalb liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen neuen wässrigen Beschichtungsstoff zur Verfügung zu stellen, der keine oder nur sehr wenige Nadelstiche und/oder eine erhöhte Nadelstichgrenze aufweist.
Die Nadelstichgrenze ist die Trockenschichtdicke der Basislackschicht, ab der Nadelstiche auftreten.
Der neue wässrige Beschichtungsstoff soll sich insbesondere als Wasserbasislack zur Herstellung von färb- und/oder effektgebenden Basislackierungen von Mehrschichtlackierungen nach dem Nass-in-nass-Verfahren eignen.
Der neue wässrige Beschichtungsstoff soll Beschichtungen, vorzugsweise farb- und/oder effektgebenden Beschichtungen, bevorzugt Basislackierungen und Unidecklackierungen, insbesondere Basislackierungen in Mehrschichtlackierungen liefern, die weitestgehend frei von Nadelstichen sind.
Überraschenderweise wurde gefunden, dass ein wässriger Beschichtungsstoff, enthaltend (a) ein ionisch oder nicht ionisch stabilisiertes, gesättigtes oder ungesättigtes Polyurethan, (b) mindestens ein Netz- und/oder Dispergiermittel und (c) mindestens einen alkoxylierten Monoalkohol der folgenden Formel
R-[AO]n-H,
dadurch gekennzeichnet, dass der alkoxylierte Monoalkohol in einer Menge von 0,1 bis 5 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Beschichtungsstoffs, vorliegt, wobei der Rest R ein Alkylrest mit 8 bis 20 C-Atomen ist, der Index n eine ganze Zahl von 1 bis 5 ist und der Rest [AO] einen Alkylenoxid-Rest darstellt, die oben genannte Aufgabe löst.
Insbesondere ist es überraschend, dass der erfindungsgemäße Besen ichtungsstoff einfach herzustellen ist und die erhaltenen Lackierungen im Vergleich mit nicht erfindungsgemäßen Lackierungen keine oder erst bei hohen Schichtdicken Nadelstiche aufweisen.
Der erfindungsgemäße wässrige Beschichtungsstoff eignet somit sich als Wasserbasislack zur Herstellung von färb- und/oder effektgebenden Basislackierungen von Mehrschichtlackierungen nach dem Nass-in-nass-Verfahren.
Der neue wässrige Beschichtungsstoff wird somit in Beschichtungen, vorzugsweise färb- und/oder effektgebenden Beschichtungen, besonders bevorzugt in Basis- und Unidecklackierungen und insbesondere bevorzugt in Basislackierungen von Mehrschichtlackierungen verwendet.
Die bevorzugten Substrate sind hierbei Automobilkarosserien oder Teile davon.
Außerdem wurde ein neues Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen wässrigen Beschichtungsstoffs gefunden. Dabei werden (a) mindestens ein gesättigtes oder ungesättigtes, ionisch oder nicht ionisch stabilisiertes Polyurethan, (b) mindestens ein Netz- oder Dispergierungsmittel und (c) mindestens 0,1 bis 5 Gew.-% eines alkoxylierten Monoalkohols, bezogen auf das Gesamtgewicht des Beschichtungsstoffs, miteinander gemischt, wobei der alkoxylierte Monoalkohol die Formel R-[AO]n-H besitzt, wobei der Rest R ein Alkylrest mit 8 bis 20 C-Atomen ist, der Index n eine ganze Zahl von i bis 5 ist und der Rest [AO] einen Alkylenoxid-Rest darstellt.
Nicht zuletzt wurde die neue Verwendung des erfindungsgemäßen Beschichtungsstoffs und des nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Beschichtungsstoffs für die Herstellung von färb- und/oder effektgebenden Mehrschichtlackierungen gefunden.
Falls der erfindungsgemäße Beschichtungsstoff zusätzlich Pigmente und/oder Füllstoffe und insbesondere färb- und/oder effektgebende Pigmente enthält, so liefert er erfindungsgemäße Beschichtungen, die ein besonders hohes Deckvermögen (nach DIN EN ISO 28199-3) und einen hervorragenden optischen Gesamteindruck (Appearance) aufweisen. Der erfindungsgemäße Beschichtungsstoff ist daher hervorragend für die Lackierung von Automobilkarosserien geeignet.
Der erfindungsgemäße Beschichtungsstoff ist ein wässriger Beschichtungsstoff. Darin bedeutet „wässrig", dass 30 bis 70 Gew.-% Wasser, bezogen auf den gesamten Beschichtungsstoff, enthalten sind.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Der erste wesentliche Bestandteil des erfindungsgemäßen Beschichtungsstoffs ist ein gesättigtes oder ungesättigtes Polyurethan. Geeignete Polyurethane sind beispielsweise aus
der deutschen Patentanmeldung DE 199 11 498 A1 , Spalte 1 , Zeilen 29 bis 49, und Spalte 4, Zeile 23, bis Spalte 11 , Zeile 5,
der deutschen Patentanmeldung DE 199 48 004 A1 , Seite 4, Zeile 19, bis Seite 13, Zeile 48,
der europäischen Patentanmeldung EP 0 228 003 A1 , Seite 3, Zeile 24, bis Seite 5, Zeile 40,
der europäischen Patentanmeldung EP 0 634 431 A1 , Seite 3, Zeile 38, bis Seite 8, Zeile 9, oder
der internationalen Patentanmeldung WO 92/15405, Seite 2, Zeile 35, bis Seite 10, Zeiie 32,
bekannt.
Zur Stabilisierung enthält das Polyurethan vorzugsweise entweder
funktionelle Gruppen, die durch Neutralisationsmittel und/oder Quatemisierungsmittel in Kationen überführt werden können, und/oder kationische Gruppen oder
funktionelle Gruppen, die durch Neutralisationsmittel in Anionen überführt werden können, und/oder anionische Gruppen und/oder
nicht ionische hydrophile Gruppen.
Das Polyurethan ist linear oder enthält Verzweigungen. Das Polyurethan kann auch als Pfropfpolymer vorliegen. In diesem Fall ist das Polyurethan bevorzugt mit Acrylatgruppen gepfropft. Die entsprechenden Acrylatgruppen werden nach Herstellung einer Polyurethan-Primärdispersion in das Polymer eingeführt.
Solche Pfropfpolymere sind dem Fachmann bekannt und werden beispielsweise in der DE 199 48 004 A1 beschrieben.
Ist der erfindungsgemäße Beschichtungsstoff physikalisch, thermisch selbst vernetzend oder thermisch selbst vernetzend und mit aktinischer Strahlung härtbar, liegt sein Gehalt an Polyurethanen vorzugsweise bei 50 bis 100 Gew.-% bevorzugt 50 bis 90 Gew.-% und insbesondere 50 bis 80 Gew.-%, jeweils bezogen auf den filmbildenden Festkörper des erfindungsgemäßen Beschichtungsstoffs.
Unter filmbildendem Festkörper ist der nichtflüchtige Massenanteil des Besen ichtungsstoffes ohne Pigmente und/oder Füllstoffe zu verstehen.
Ist der erfindungsgemäße Beschichtungsstoff thermisch fremdvernetzend oder thermisch fremdvernetzend und mit aktinischer Strahlung härtbar, liegt sein Gehalt an Polyurethanen vorzugsweise bei 10 bis 80, bevorzugt 15 bis 75 und insbesondere 20 bis 70 Gew.-%, jeweils bezogen auf den filmbildenden Festkörper des erfindungsgemäßen Beschichtungsstoffs.
Als weiterer erfindungswesentlicher Bestandteil werden aikoxyiierte Monoalkohols der Formel
R-[AO]n-H
eingesetzt.
Der aikoxyiierte Monoalkohol ist in einer Menge von 0,1 bis 5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Beschichtungsstoffs, in diesem enthalten. Der Rest R ist ein Alkylrest. Der Alkylrest R kann linear sein oder Verzweigungen aufweisen. Der Index n beschreibt eine ganze Zahl von 1 bis 5 und der Rest [AO] stellt einen Alkylenoxid- Rest dar.
Die Alkylkette R kann verzweigt oder unverzweigt sein und enthält mindestens 8 C- Atome, bevorzugt mindestens 10 C-Atome und besonders bevorzugt mindestens 12 C-Atome.
Falls der Rest R eine Verzweigung aufweist, enthält die Verzweigung vorzugsweise Strukturen, wie sie z.B. in AJ. CTLenick jr.: „A Review of Guerbet Chemistry" beschrieben sind.
Falls der Rest R eine Verzweigung aufweist, enthält der Rest R ebenfalls mindestens 8 C-Atome.
Die Anzahl der in der Formel R-[AO]n-H direkt miteinander verbundenen Alkylenoxid- Reste [AO] wird durch den Index n charakterisiert. Der Index n ist eine ganze Zahl und variiert von 1 bis 5. Bevorzugt beträgt n = 1 bis 3 und besonders bevorzugt ist n = 1 oder 2.
Eine einzige Alkylenoxid-Einheit [AO] besitzt bevorzugt 1 bis 4 C-Atome und besonders bevorzugt 1 bis 3 C-Atome.
Unter dem Begriff Alkylenoxid-Rest sind solche Einheiten zu verstehen, die eine an ein Sauerstoffatom gebundene AI kylen kette besitzen. Als Beispiel sei hier die Gruppe CH2-CHb-O genannt. In der Formel R-[AO]n-H ist somit das Sauerstoffatom immer direkt an das endständige H-Atom gebunden.
Die alkoxylierten Monoalkohole sind übliche und bekannte, im Handel erhältliche Produkte. Beispielsweise werden solche alkoxylierten Monoalkohole unter den Marken Lutensol®, Degressai®, Piurioi®, Dehydol®, Disponil® oder Dehypon® vertrieben.
Die Menge der alkoxylierten Monoalkohole kann variieren und so optimal den Erfordernissen des Einzelfalls angepasst werden. Dabei sei betont, dass ein Gehalt an alkoxylierten Monoalkoholen von 0,1 bis 5, bevorzugt 0,1 bis 4 und insbesondere 0,2 bis 3 Gew.-%, jeweils bezogen auf den erfindungsgemäßen Besen ichtungsstoff, ausreicht, um die vorteilhaften technischen Effekte der Erfindung zu erzielen. Liegt der Gehalt bei mehr als 5 Gew.-% bezogen auf den erfindungsgemäßen Beschichtungsstoff, so müssen unter Umständen Nachteile, wie z. B. eine Haftungsverschlechterung bei unterbrannten Aufbauten in Kauf genommen werden.
Darüber hinaus kann der erfindungsgemäße Beschichtungsstoff noch mindestens einen Zusatzstoff enthalten. Vorzugsweise enthält er mindestens zwei Zusatzstoffe. Bevorzugt wird der Zusatzstoff aus der Gruppe der auf dem Gebiet der Besch ichtungsstoff e üblicherweise verwendeten Zusatzstoffe ausgewählt. Besonders
bevorzugt wird der Zusatzstoff aus der Gruppe, bestehend aus rückstandsfrei oder im Wesentlichen rückstandsfrei thermisch zersetzbaren Salzen, von den Polyurethanen verschiedenen physikalisch, thermisch und/oder mit aktinischer Strahlung härtbaren Bindemitteln, Vernetzungsmitteln, organischen Lösemitteln, thermisch härtbaren Reaktivverdünnern, mit aktinischer Strahlung härtbaren Reaktivverdünnern, färb- und/oder effektgebenden Pigmenten, transparenten Pigmenten, Füllstoffen, molekulardispers löslichen Farbstoffen, Nanopartikeln, Lichtschutzmitteln, Antioxidantien, Entlüftungsmitteln, Emulgatoren, Slipadditiven, Polymerisationsinhibitoren, Initiatoren der radikalischen Polymerisation, thermolabilen radikalischen Initiatoren; Haftvermittlern, Verlaufmitteln, filmbildenden Hilfsmitteln, wie Verdicker und strukturviskose Sag control agents (SCA), Flammschutzmitteln, Korrosionsinhibitoren, Rieselhilfen, Wachsen, Sikkativen, Bioziden und Mattierungsmitteln, ausgewählt.
Geeignete Zusatzstoffe der vorstehend genannten Art sind beispielsweise aus
der deutschen Patentanmeldung DE 199 48 004 A1 , Seite 14, Zeile 4, bis Seite 17, Zeile 5,
dem deutschen Patent DE 100 43 405 C1 , Spalte 5, Absätze [0031] bis [0033],
bekannt. Sie werden in den üblichen und bekannten Mengen eingesetzt.
Der Festkörpergehalt des erfindungsgemäßen Beschichtungsstoffs kann variieren und kann daher den Erfordernissen des Einzelfalls optimal angepasst werden. In erster Linie richtet sich der Festkörpergehalt nach der für die Applikation, insbesondere Spritzapplikation, erforderlichen Viskosität, so dass er vom Fachmann aufgrund seines allgemeinen Fachwissens gegebenenfalls unter Zuhilfenahme weniger orientierender Versuche eingestellt werden kann.
Vorzugsweise liegt der Festkörpergehalt des Beschichtungsstoffs bei 5 bis 70, besonders bevorzugt bei 10 bis 65 und insbesondere bevorzugt bei 15 bis 60 Gew.- %.
Unter Festkörpergehalt ist derjenige Massenanteil zu versehen, der unter festgelegten Bedingungen beim Eindampfen als Rückstand verbleibt. In der vorliegenden Anmeldung wurde der Festkörper nach DIN EN ISO 3251 bestimmt. Die Messdauer betrug 60 min bei 1250C.
Die Herstellung des erfindungsgemäßen Beschichtungsstoffs erfolgt vorzugsweise mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens. Dabei werden Polyurethanharz, ein Netz- oder Dispergiermittel und Alkoholkomponente in einem wässrigen Medium, insbesondere in Wasser, dispergiert, wonach man die resultierende Mischung homogenisiert. Methodisch gesehen, weist das erfindungsgemäße Verfahren keine Besonderheiten auf, sondern kann mit Hilfe der üblichen und bekannten Mischverfahren und Mischaggregate, wie Rührkessel, Dissolver, Rührwerksmühlen, Kneter, statischer Mischer oder Extruder, durchgeführt werden.
Besonders bevorzugt werden die erfindungsgemäßen Besen ich tu ngsstoffe als Unidecklacke zur Herstellung einschichtiger Unidecklackierungen oder als Wasserbasislacke zur Herstellung färb- und/oder effektgebender Mehrschichtlackierungen eingesetzt. Ganz besonders bevorzugt werden sie dabei als Wasserbasislacke zur Herstellung färb- und/oder effektgebender Basislackierungen von Mehrschichtlackierungen, bevorzugt Mehrschichtlackierungen für Automobilkarosserien, verwendet. Hierbei sind sie hervorragend für die Erstlackierung (OEM) und die Reparaturlackierung geeignet.
Ganz besonders bevorzugt werden die erfindungsgemäßen Mehrschichtlackierungen durch Nass-in-nass-Verfahren hergestellt, bei denen man
(1) mindestens einen Wasserbasislack auf ein grundiertes oder ungrundiertes Substrat appliziert, wodurch mindestens eine Wasserbasislackschicht (1 ) resultiert,
(2) mindestens einen Klarlack auf die Wasserbasislackschicht (1 ) appliziert, wodurch mindestens eine Klarlackschicht (2) resultiert, und
(3) zumindest die Wasserbasislackschich^en) (1) und die Klarlackschicht(en) (2) gemeinsam härtet, wodurch die Basislackierung (1) und die Klarlackierung (2) resultieren.
Beispiele solcher Nass-in-nass-Verfahren sind aus
der deutschen Patentanmeldung DE 199 48 004 A1 , Seite 17, Zeile 37, bis Seite 19, Zeile 22, oder
dem deutschen Patent DE 100 43 405 C1 , Spalte 3, Absatz [0018], und Spalte 8, Absatz [0052], bis Spalte 9, Absatz [0057], i. V. m. Spalte 6, Absatz [0039], bis Spalte 8, Absatz [0050],
bekannt.
Der erfindungsgemäße Beschichtungsstoff ist physikalisch, thermisch oder thermisch und mit aktinischer Strahlung härtbar. Dabei kann die thermisch oder thermisch und mit aktinischer Strahlung erfolgende Härtung durch die physikalische Härtung unterstützt werden.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bedeutet der Begriff „physikalische Härtung" die Bildung eines Films durch Abgabe von Lösemittel aus Polymerlösungen oder Dispersionen. Üblicherweise sind hierfür keine Vernetzungsmittel notwendig. Gegebenenfalls kann die physikalische Härtung durch Luftsauerstoff oder durch Bestrahlen mit aktinischer Strahlung unterstützt werden.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bedeutet der Begriff „thermische Härtung" die durch Hitze initiierte Härtung einer Schicht aus einem Beschichtungsstoff, bei der üblicherweise ein separat vorliegendes Vernetzungsmittel angewandt wird. Das Vernetzungsmittel enthält reaktive funktionelle Gruppen, die zu den in den Polyurethanen vorhandenen reaktiven funktionellen Gruppen komplementär sind. Üblicherweise wird dies von der Fachwelt als Fremd Vernetzung bezeichnet. Sind bereits die komplementären reaktiven funktionellen Gruppen oder autoreaktive funktionelle Gruppen, d. h. Gruppen, die "mit sich selbst" reagieren, in den Polyurethanen vorhanden, sind diese selbst vernetzend. Beispiele geeigneter komplementärer reaktiver funktioneller Gruppen und autoreaktiver funktioneller Gruppen sind aus der deutschen Patentanmeldung DE 199 30 665 A1 , Seite 7, Zeile 28, bis Seite 9, Zeilen 24, bekannt.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist unter aktinischer Strahlung elektromagnetische Strahlung wie nahes Infrarot (NIR), sichtbares Licht, UV- Strahlung, Röntgenstrahlung oder γ-Strahlung, insbesondere UV-Strahlung, und Korpuskularstrahlung wie Elektronenstrahlung, Betastrahlung, Alphastrahlung, Protonenstrahlung oder Neutronenstrahlung, insbesondere Elektronenstrahlung, zu verstehen. Die Härtung durch UV-Strahlung wird üblicherweise durch radikalische oder kationische Photoinitiatoren initiiert.
Werden die thermische Härtung und die Härtung mit aktinischem Licht bei einem erfindungsgemäßen Beschichtungsstoff gemeinsam angewandt, spricht man auch von „Dual Cure".
Der erfindungsgemäße Beschichtungsstoff kann ein Einkomponenten(1K)-System sein.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann ein Einkomponenten(1K)-System ein thermisch härtender Beschichtungsstoff sein, bei dem das Bindemittel und das Vernetzungsmittel nebeneinander, d.h. in einer Komponente, vorliegen. Voraussetzung hierfür ist, dass die beiden Bestandteile erst bei höheren Temperaturen und/oder bei Bestrahlen mit aktinischer Strahlung miteinander vernetzen.
Der erfindungsgemäße Beschichtungsstoff kann des Weiteren ein Zweikomponenten(2K)- oder Mehrkomponenten(3K, 4K)-System sein.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist hierunter ein Beschichtungsstoff zu verstehen, bei dem insbesondere das Bindemittel und das Vernetzungsmittel getrennt voneinander in mindestens zwei Komponenten vorliegen, die erst kurz vor der Applikation zusammengegeben werden. Diese Form wird dann gewählt, wenn Bindemittel und Vernetzungsmittel bereits bei Raumtemperatur miteinander reagieren. Beschichtungsstoffe dieser Art werden vor allem zur Beschichtung thermisch empfindlicher Substrate, insbesondere in der Autoreparaturlackierung, angewandt.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Beschichtungsstoffe als Wasserbasislacke für die Herstellung von färb- und/oder effektgebenden Mehrschichtlackierungen, insbesondere solchen nach dem Nass-in-nass-Verfahren. Als Substrate sind besonders metallische Substrate geeignet. Bevorzugte Beispiele für Substrate sind Automobilkarosserien oder Teile davon.
Gegenstand der Erfindung ist auch die Verwendung der im erfindungsgemäßen Beschichtungsstoff eingesetzten alkoxylierten Monoalkohole in polyurethanhaltigen Besen ichtungsstoffen zur Erhöhung der Nadelstichgrenze und/oder zur Verminderung der Nadelstichanzahl gegenüber identischen polyurethanhaltigen Besch ichtungsstoffen, denen jedoch derartige alkoxylierte Monoalkohole nicht zugesetzt sind. Erfindungsgemäß ist auch die Verwendung des alkoxylierten
Monoalkohols, wie er in den erfindungsgemäßen Besen ich tu ngsstoffen eingesetzt wird, in pigmentierten polyurethanhaltigen Beschichtungsstoffen zur Erhöhung des Deckvermögens gegenüber denselben polyurethanhaltigen Beschichtungsstoffen, die ohne den entsprechend alkoxylierten Monoalkohol hergestellt werden.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand von Beispielen erläutert werden.
Beispiele
Herstellung eines grauen Wasserbasislacks 1
Zur besseren Beurteilung gegebenenfalls auftretender Lackstörungen wurde ein grauer Wasserbasislack verwendet, der nach der folgenden Vorschrift hergestellt wurde.
Mischung 1a:
In einem Dissolver wurden 26 Gewichtsteile einer Dispersion eines anorganischen Verdickungsmittels (Natrium-Magnesium-Schichtsilikat, 3 Gew.-%-ig in Wasser) vorgelegt. Hierzu wurden 30 Gewichtsteile deionisiertes Wasser, 107,5 Gewichtsteile Butylglykol, 4,5 Gewichtsteile eines gemäß Seite 7, Zeile 55, bis Seite 8, Zeile 23, der deutschen Patentanmeldung DE 44 37 535 A1 hergestellten polyurethanmodifizierten Polyacrylates und 0,6 Gewichtsteile einer 20,5 Gew.-%-igen Lösung eines handelsüblichen Entschäumers (Nopco® DSX 1550 der Firma Cognis) unter Rühren zugegeben. Es resultierte die Mischung 1a.
Mischung 1b:
Getrennt hiervon wurden 3,2 Gewichtsteile einer gemäß Beispiel D., Spalte 16, Zeilen 37 bis 59, der deutschen Patentanmeldung DE 40 09 858 A1 hergestellten, wässrigen Polyesterharzdispersion, 0,3 Gewichtsteile einer Tensidlösung, enthaltend 52 Gew.-% Surfynol® 104 der Firma Air Products, 55 Gewichtsteile Butylglykol, 4,1 Gewichtsteile eines handelsüblichen, wasserverdünnbaren
Melaminformaldehydharzes in n-Butanol (Cymel® 203 der Firma Surface Specialties Austria) und 0,3 Gewichtsteile einer 10 Gew.-%-igen Lösung von Dimethylethanolamin in Wasser miteinander vermischt. Es resultierte die Mischung 1 b.
Mischung 1c:
Die Mischungen 1a und 1 b wurden miteinander vermischt. Es resultierte die
Mischung 1c.
Mischung 1d:
Die Mischung 1c wurde mit 6 Gewichtsteilen deionisiertem Wasser, 20,4 Gewichtsteilen eines gemäß Seite 19, Zeile 44, bis Seite 20, Zeile 7, der deutschen Patentanmeldung DE 199 48 004 A1 hergestellten acrylierten Polyurethans, 1 ,6 Gewichtsteilen einer Tensidlösung, enthaltend 52 Gew.-% Surfynol® 104 der Firma Air Products, 48 Gewichtsteilen Butoxyethanol, 0,4 Gewichtsteilen einer 10 Gew.-%- igen Lösung von Dimethylethanolamin in Wasser, 1 ,6 Gewichtsteilen n-Butanol und 3,9 Gewichtsteilen einer 3 Gew.-%-igen Lösung eines Polyacrylat-Verdickungsmittels (Viscalex® der Firma Ciba) versetzt. Es resultierte die Mischung 1d.
Russpaste:
Die Russpaste wurde aus 25 Gewichtsteilen einer gemäß der internationalen Patentanmeldung WO 91/15528 (Seite 23, Zeile 29 bis Seite 24, Zeile 24) hergestellten Polyacrylatdispersion, 10 Gewichtsteilen Ruß, 0,1 Gewichtsteilen Methylisobutylketon, 1 ,36 Gewichtsteilen Dimethylethanolamin, 2 Gewichtsteilen eines handelsüblichen Polyethers (Pluriol® P900 der Firma BASF Aktiengesellschaft) und 61 ,45 Gewichtsteilen deionisiertem Wasser durch Vermischen hergestellt.
Blaupaste:
Die Blaupaste wurde aus 19,4 Gewichtsteilen einer nach Spalte 16, Zeilen 10 bis 35, der deutschen Patentanmeldung DE 40 09 858 A1 hergestellten Polyurethandispersion, 13,5 Gewichtsteilen Paliogen® Blau L 6482 der Firma BASF AG, 4,3 Gewichtsteilen Butoxyethanol, 0,18 Gewichtsteilen Methylethylketon, 0,62 Gewichtsteilen Dimethylethanolamin, 1 ,2 Gewichtsteilen Pluriol® P900 der Firma BASF Aktiengesellschaft und 61 Gewichtsteilen Wasser durch Vermischen hergestellt.
Pastenmischunq:
Die Pastenmischung wurde aus 0,5 Gewichtsteilen der Russpaste, 0,1 Gewichtsteilen der Blaupaste und 0,5 Gewichtsteilen einer nach Ziffer 9 der deutschen Patentanmeldung DE 100 04494 A1 hergestellten Paste hergestellt.
Mischung 1e:
Die Mischung 1e wurde durch Vermischen der gesamten erhaltenen
Pastenmischung und der gesamten erhaltenen Mischung 1d hergestellt.
Aluminiumeffektpiqmentpaste:
Die Aluminiumeffektpigmentpaste wurde aus 3,2 Gewichtsteilen einer ersten 65 Gew.-%-igen Aluminiumeffektpigment-Anteigung (Alu-Stapa-Hydrolux® 2153 der Firma Eckart) und 3,2 Gewichtsteilen einer zweiten 65 Gew.-%-igen Aluminiumeffektpigment-Anteigung (Alu-Starter-Hydrolux 8154 der Firma Eckart), 7,5 Gewichtsteilen Butylglykol und 5,0 Gewichtsteilen der gemäß Beispiel D., Spalte 16, Zeilen 37 bis 59, der deutschen Patentanmeldung DE 40 09 858 A1 hergestellten, wässrigen Polyesterharzdispersion hergestellt.
Wasserbasislack 1 :
Der Wasserbasislack 1 wurde durch Vermischen der gesamten erhaltenen Mischung 1e, der gesamten erhaltenen Alurninäurneffektpigmentpaste und zwei Gewichtsteilen Wasser hergestellt. Anschließend wurde er mit Dimethylethanolamin auf einen pH- Wert von 8 und mit deionisiertem Wasser auf eine Viskosität von 58 mPas bei einer Scherbelastung von 1.000/Sekunde, gemessen mit einem Rotations-Viskosimeter (Gerät Rheomat RM 180 der Firma Mettler-Toledo) bei 23°C, eingestellt.
Wasserbasislack E2:
Zur Herstellung des erfinderischen Wasserbasislacks E2 wurde der Wasserbasislack
1 mit 1 ,5 Gewichtsteilen von kommerziell erhältlichen Lutensol® AO3 versetzt.
Wasserbasislack E3:
Zur Herstellung des erfinderischen Wasserbasislacks E3 wurde der Wasserbasislack
1 mit 1 ,5 Gewichtsteilen von kommerziell erhältlichen Lutensol® XL40 versetzt.
Wasserbasislack E4:
Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Wasserbasislacks E4 wurde der Wasserbasislack 1 mit 1 ,5 Gewichtsteilen von kommerziell erhältlichen Lutensol® XP30 versetzt.
Wasserbasislack E5:
Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Wasserbasislacks E5 wurde der Wasserbasislack 1 mit 1 ,5 Gewichtsteilen von kommerziell erhältlichen Lutensol® XP40 versetzt.
Wasserbasislack E6:
Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Wasserbasislacks E6 wurde der Wasserbasislack 1 mit 1 ,5 Gewichtsteilen von kommerziell erhältlichen Dehydol® LS2 versetzt.
Wasserbasislack E7:
Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Wasserbasislacks E7 wurde der Wasserbasislack 1 mit 1 ,5 Gewichtsteilen von kommerziell erhältlichen Dehydol® LT2 versetzt.
Wasserbasislack E8:
Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Wasserbasislacks E8 wurde der Wasserbasislack 1 mit 1 ,5 Gewichtsteilen von kommerziell erhältlichen Dehydol® LS3DEO N versetzt.
Wasserbasislack E9:
Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Wasserbasislacks E9 wurde der Wasserbasislack 1 mit 1 ,5 Gewichtsteilen von kommerziell erhältlichen Dehypon® OCP502 versetzt.
Wasserbasislack E10 (Vergleich):
Zur Herstellung des nicht erfindungsgemäßen Wasserbasislacks E10 wurde der Wasserbasislack 1 mit 1 ,5 Gewichtsteilen von kommerziell erhältlichen Agitan® 281 (Entschäumer) versetzt.
Wasserbasislack E11 (Vergleich):
Zur Herstellung des nicht erfindungsgemäßen Wasserbasislacks E11 wurde der
Wasserbasislack 1 mit 1 ,5 Gewichtsteilen von kommerziell erhältlichen 1-Octanol versetzt.
Tabelle 1: Zusammensetzungen der Wasserbasislacke (WBL) 1 und E2 - E11
WBL [Gew.-%] alkoxylierter Monoalkohol
E2 1 ,5 Lutensol® AO3
E3 1 ,5 Lutensol® XL40
E4 1 ,5 Lutensol® XP30
E5 1 ,5 Lutensol® XP40
E6 1 ,5 Dehydol® LS2
E7 1 ,5 Dehydol® LT2
E8 1 ,5 Dehydol® LS3DEO N
E9 1 ,5 Dehypon® OCP502
E10 (Vergleich) 1 ,5 Agitan® 281
E11 (Vergleich) 1 ,5 1 -Octanol
Die Gewichtsprozentangaben in Tabelle 1 beziehen sich auf den Anteil des alkoxylierten Monoalkohols im jeweiligen Wasserbasislack.
Vergleichsversuch zwischen Wasserbasislack 1 und den Wasserbasislacken E2 bis E11
Zur Bestimmung der Nadelstichgrenze und der Nadelstichanzahl wurden die Mehrschichtlackierungen nach der folgenden allgemeinen Vorschrift hergestellt:
Ein mit einer Füllerlackierung beschichtetes Stahlblech der Abmessungen 30 x 50 cm wurde an einer Längskante mit einem Klebstreifen versehen, um nach der Beschichtung die Schichtdickendifferenzen ermitteln zu können. Der Wasserbasislack wurde keilförmig elektrostatisch appliziert. Die resultierende Wasserbasislackschicht wurde während einer Minute bei Raumtemperatur abgelüftet und anschließend während 10 Minuten im Umluftofen bei 700C getrocknet. Auf die getrocknete Wasserbasislackschicht wurde ein üblicher Zweikomponentenklarlack appliziert. Die resultierende Klarlackschicht wurde während 20 Minuten bei Raumtemperatur abgelüftet. Anschließend wurden die Wasserbasislackschicht und die Klarlackschicht in einem Umluftofen während 20 Minuten bei 1400C gehärtet. Nach der visuellen Auswertung der Nadelstiche in der resultierenden keilförmigen Mehrschichtlackierung wurde die Schichtdicke der Nadelstichgrenze bestimmt. Die Ergebnisse finden sich in der Tabelle 2.
Tabelle 2: Nadelstichgrenze und Nadelstichanzahl von Wasserbasislack 1 und den Wasserbasislacken E2 bis E11
WBL Nadelstichgrenze Nadelstichanzahl
(μm)
1 12 47
E2 26 14
E3 26 72
E4 26 64
E5 26 81
E6 25 19
E7 34 32
E8 26 73
E9 28 59
E10 (Vergleich) 17 50
E11 (Vergleich) 22 42
Die Ergebnisse untermauern, dass der Einsatz von erfindungsgemäß alkoxylierten Monoalkoholen die Nadelstichgrenze im Vergleich zum Wasserbasislack 1, höher alkoxylierten Entschäumer (E10) und nicht alkoxyliertem Monoalkohol (E11 ; 1- Octanol) signifikant erhöht und teilweise gleichzeitig die Nadelstichanzahl signifikant vermindert.
Claims
1. Wässriger Beschichtungsstoff, enthaltend (a) mindestens ein ionisch oder nicht ionisch stabilisiertes, gesättigtes oder ungesättigtes Polyurethan, (b) mindestens ein Netz- und/oder Dispergiermittel und (c) mindestens einen alkoxylierten Monoalkohol der folgenden Formel
R-[AO]n-H,
dadurch gekennzeichnet, dass der alkoxylierte Monoalkohol in einer Menge von 0,1 bis 5 Gew.-% bezogen auf das Gewicht des Beschichtungsstoffs vorliegt, wobei der Rest R ein Alkylrest mit 8 bis 20 C-Atomen ist, der Index n eine ganze Zahl von 1 bis 5 ist und der Rest [AO] einen Alkylenoxid-Rest darstellt.
2. Beschichtungsstoff nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Rest R linear ist.
3. Beschichtungsstoff nach einem der Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rest R eine Verzweigung aufweist.
4. Beschichtungsstoff nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass der Index n eine ganze Zahl von 1 bis 3 ist.
5. Beschichtungsstoff nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass der Alkylenoxid-Rest [AO] 1 bis 4 Kohlenstoffatome enthält.
6. Beschichtungsstoff nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyurethan linear oder verzweigt ist.
7. Beschichtungsstoff nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyurethan gepfropft ist.
8. Beschichtungsstoff nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Pigment und/oder Füllstoff in einer Menge von bis zu 40 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht des Beschichtungsstoffs enthalten ist.
9. Verfahren zur Herstellung des wässrigen Beschichtungsstoffs, gemäß einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass man (a) mindestens ein ionisch oder nicht ionisch stabilisiertes, gesättigtes oder ungesättigtes Polyurethan, (b) mindestens ein Netz- und/oder Dispergierungsmittel und (c) mindestens 0,1 bis 5 Gew.-% eines alkoxylierten Monoalkohols bezogen auf das Gesamtgewicht des Beschichtungsstoffs, miteinander vermischt.
10. Verwendung des wässrigen Beschichtungsstoffs nach einem der Ansprüche 1 -8 oder des nach dem Verfahren gemäß Anspruch 9 hergestellten wässrigen Beschichtungsstoffs, dadurch gekennzeichnet, dass der wässrige Beschichtungsstoff als Wasserbasislack für die Herstellung von färb- und/oder effektgebenden Mehrschichtlackierungen verwendet wird.
11.Verwendung des wässrigen Beschichtungsstoffs nach Anspruch 10 zur Lackierung von Substraten mit färb- und/oder effektgebenden Mehrschichtlackierungen nach dem Nass-in-nass-Verfahren.
12. Verwendung des wässrigen Beschichtungsstoffs nach einem der Ansprüche 10-11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Substrate Automobilkarosserien oder Teile davon sind.
13. Verwendung des alkoxylierten Monoalkohols der Formel R-[AO]n-H nach Anspruch 1 in Polyurethan-haltigen Beschichtungsstoffen zur Erhöhung der Nadelstichgrenze und/oder zur Verminderung der Nadelstichanzahl gegenüber Polyurethan-haltigen Beschichtungsstoffen ohne alkoxylierten Monoalkohol nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der alkoxylierte Monoalkohol in einer Menge von 0,1 bis 5 Gew.-% im Beschichtungsstoff eingesetzt wird, wobei der Rest R ein Alkylrest mit 8 bis 20 C-Atomen ist, der Index n eine ganze Zahl von 1 bis 5 ist und der Rest [AO] einen Alkylenoxid-Rest darstellt.
14. Verwendung des alkoxylierten Monoalkohols der Formel R-[AO]n-H nach Anspruch 1 in pigmentierten Polyurethan-haltigen Beschichtungsstoffen zur Erhöhung des Deckvermögens gegenüber Polyurethan-haltigen Beschichtungsstoffen ohne alkoxylierten Monoalkohol nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der alkoxylierte Monoalkohol darin in einer Menge von 0,1 bis 5 Gew.-% vorliegt, wobei der Rest R ein Alkylrest mit von 8 bis 20 C-Atomen ist, der Index n eine ganze Zahl von 1 bis 5 ist und der Rest [AO] einen Alkylenoxid-Rest darstellt.
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