DE4342198A1 - Bei niedrigen Temperaturen härtbares Überzugsmittel, Verfahren zu seiner Herstellung sowie seine Verwendung - Google Patents
Bei niedrigen Temperaturen härtbares Überzugsmittel, Verfahren zu seiner Herstellung sowie seine VerwendungInfo
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Description
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein bei
niedrigen Temperaturen von unter 120°C härtbares Über
zugsmittel, enthaltend
- A) ein oder mehrere carboxylgruppenhaltige Polymere mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht von 500 bis 8000 und einer Säurezahl von 15 bis 200 mg KOH/g als wesentliche Bindemittelkomponente,
- B) ein oder mehrere epoxidgruppenhaltige Verbindungen als Vernetzungsmittel und
- C) ein oder mehrere organische Lösemittel.
Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem ein Verfah
ren zur Herstellung des Überzugsmittels sowie seine
Verwendung in der Autoreparaturlackierung.
Überzugsmittel, die carboxylgruppenhaltige Polymere als
Bindemittel und epoxidgruppenhaltige Verbindungen als
Vernetzer enthalten, sind bekannt, beispielsweise in der
internationalen PCT-Veröffentlichung WO87/02041,
EP-A-103 199, EP-B-51 275, EP-A-123 793,
DE-B-26 35 177, JP-A-219 267/83, JP-A-76 338/77,
JP-A-53 145/79 und DE-A-39 24 618 beschrieben.
Epoxidharze auf Bisphenol-A- oder Bisphenol-F-Basis
sind dabei wegen ihrer Vergilbungsneigung nicht für den
Einsatz als Vernetzer in Deck- und Klarlacken geeignet.
Hier kommen häufig Vernetzer auf der Basis aliphati
scher Epoxidharze zum Einsatz. Die verwendeten Epoxid
harze sind jedoch zumeist sehr hochmolekular und damit
weniger reaktiv, insbesondere, wenn die Überzugsmittel
bei niedrigen Temperaturen (d. h. im allgemeinen 80°C)
ausgehärtet werden.
Aus der US-A-4,020,034 sind Überzugsmittel mit guter
Witterungsbeständigkeit bekannt, die als Epoxidver
netzer das Umsetzungsprodukt eines (cyclo)aliphatischen
Diisocyanates mit Glycidol und als Bindemittel (cyclo)
aliphatische Säuren oder Anhydride enthalten. Nachtei
lig bei diesen aus der US-A-4,020,034 bekannten Über
zugsmitteln ist die hohe Einbrenntemperatur der Über
zugsmittel, die eine Verwendung der Überzugsmittel für
die Autoreparaturlackierung ausschließt.
Ferner sind aus der SU-A-83 60 17 Überzugsmittel
bekannt, die als Vernetzer das Umsetzungsprodukt von
trimerisiertem Diisocyanat und Glycidol und als Binde
mittel Anhydride enthalten. Die Überzugsmittel werden
bei erhöhten Temperaturen von 180 bis 200°C gehärtet,
während eine Härtung bei Raumtemperatur nicht möglich
ist, so daß diese Überzugsmittel nicht für die Autore
paraturlackierung geeignet sind.
Weiterhin sind aus der DE-A-31 38 196 Pulverlacke
bekannt, die neben einem säurefunktionellen Bindemittel
als epoxidfunktionelles Vernetzungsmittel das Um
setzungsprodukt aus einem Di- und/oder Polyisocyanat
und Glycidylalkohol enthalten. Diese Pulverlacke werden
bei erhöhten Temperaturen von 150 bis 260°C gehärtet,
während eine Härtung bei Raumtemperatur nicht möglich
ist. Diese in der DE-A-31 38 196 beschriebenen Pulver
lacke sind daher nicht für den Einsatz im Bereich der
Autoreparaturlackierung geeignet.
Schließlich sind aus einigen weiteren Veröffentlichun
gen (z. B. DE-A-32 05 733 und DE-A-32 45 563) Epoxid
harze bekannt, die auf Umsetzungsprodukten von Poly
isocyanaten und Glycidol basieren. Diese Epoxidharze
werden für die unterschiedlichsten, anderen Anwendungs
gebiete (z. B. Gießharze, Dichtungsmassen, Klebstoffe
und ähnliches) eingesetzt. Hinweise auf die erfindungs
gemäße Verwendung in Überzugsmitteln, die bei niederi
gen Temperaturen härtbar sind, sind diesen Schriften
jedoch nicht zu entnehmen.
Der vorliegenden Erfindung lag somit die Aufgabe
zugrunde, Überzugsmittel auf der Basis carboxylgruppen
haltiger Bindemittel und epoxidgruppenhaltiger Ver
netzer zur Verfügung zu stellen, die bei niedrigen Tem
peraturen von im allgemeinen unter 120°C, bevorzugt
unter 80°C, aushärtbar sind, so daß sie für die Autore
paraturlackierung geeignet sind. Auch bei diesen
niedrigen Temperaturen sollten die Überzugsmittel
möglichst schnell aushärten (schnelle Staub- und Kleb
freiheit sowie schnelle Durchhärtung), dabei aber eine
möglichst lange Verarbeitbarkeit (Topfzeit) aufweisen.
Außerdem sollten die Überzugsmittel möglichst lösemit
telarm sein, d. h. daß sie bei der für die Verarbeitung
günstigen Viskosität von 16 bis 20 s, gemessen im DIN
4-Auslaufbecher bei 23°C, einen möglichst hohen Fest
körpergehalt aufweisen sollten. Schließlich sollten die
unter Verwendung dieser Überzugsmassen hergestellten
Beschichtungen eine gute Witterungsbeständigkeit sowie
hohe Härte bei guter Flexibilität und gute Chemikalien
beständigkeit aufweisen.
Überraschenderweise wird diese Aufgabe durch ein Über
zugsmittel der eingangs genannten Art gelöst, das
dadurch gekennzeichnet ist, daß die epoxidgruppenhal
tige Verbindung B herstellbar ist
- 1. aus einer Biuret- und/oder Isocyanurat- und/oder Urethangruppen aufweisenden Di- und/oder Polyiso cyanatverbindung und Glycidylalkohol der Formel worin R für einen Alkylenrest mit 1 bis 10 C-Atomen und R1 für H, eine Methyl- oder Ethylgruppe steht und/oder
- 2. aus einem Di- und/oder Polyisocyanat und Allylalko hol unter anschließender Epoxidierung der Doppel bindungen.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist außerdem ein
Verfahren zur Herstellung des Überzugsmittels sowie
seine Verwendung in der Autoreparaturlackierung.
Es ist überraschend und war nicht vorhersehbar, daß
durch die Verwendung der o. g. Epoxidverbindungen auf
der Basis eines Umsetzungsproduktes einer Isocyanatver
bindung Überzugsmittel erhalten werden, die sich im
Vergleich zu den herkömmlichen Systemen durch eine
schnellere Staub- und Klebfreiheit sowie eine schnel
lere Durchhärtung der Beschichtung auszeichnen. Gleich
zeitig weisen die erfindungsgemäßen Überzugsmittel eine
gegenüber herkömmlichen 2K-Überzugsmitteln verlängerte
Verarbeitbarkeit (verbesserte Topfzeit) auf. Außerdem
sind die erfindungsgemäßen Überzugsmittel möglichst
lösemittelarm, d. h. daß sie bei der für die Verarbei
tung günstigen Viskosität von 16 bis 20 s, gemessen im
Auslaufbecher nach DIN 4 bei 23°C, einen möglichst
hohen Festkörpergehalt aufweisen. Schließlich weisen
die unter Verwendung dieser erfindungsgemäßen Überzugs
mittel hergestellten Beschichtungen eine gute Witte
rungsbeständigkeit sowie eine hohe Härte bei guter
Flexibilität und eine gute Chemikalienbeständigkeit
auf.
Im folgenden werden nun zunächst die einzelnen Bestand
teile des erfindungsgemäßen Überzugsmittels näher er
läutert.
Die als Bindemittel eingesetzten carboxylgruppenhalti
gen Polymere sind bekannt und beispielsweise in der
DE-A-39 24 618, Seite 4, Zeile 55, bis Seite 10, Zeile
24, der DE-A-41 33 420, Seite 3, Zeile 20, bis Seite 7,
Zeile 18, und der DE-A-41 19 857, Seite 3, Zeile 46,
bis Seite 11, Zeile 42, beschrieben. Wegen Einzelheiten
sei daher auf diese genannten Dokumente verwiesen.
Die in den erfindungsgemäßen Überzugsmitteln als Binde
mittel eingesetzten carboxylgruppenhaltigen Polymere
weisen ein zahlenmittleres Molekulargewicht Mn von 500
bis 8000 und eine Säurezahl von 15 bis 200 mg KOH/g,
bevorzugt 30 bis 120 mg KOH/g, auf. Die Carboxylgruppen
können dabei direkt durch Verwendung carboxylgruppen
haltiger Bausteine beim Aufbau der Polymeren eingeführt
werden. Es ist aber auch möglich, zunächst ein hy
droxyl- und ggf. carboxylgruppenhaltiges Polymer mit
einer OH-Zahl von 15 bis 200 mg KOH/g aufzubauen und
die Carboxylgruppen ganz oder teilweise in einer zwei
ten Stufe durch Umsetzen der hydroxyl- und ggf.
carboxylgruppenhaltigen Polymeren mit Carbonsäureanhy
driden einzuführen. Für die Addition an die hydroxyl
gruppenhaltigen Polymeren geeignete Carbonsäureanhy
dride sind die Anhydride von aliphatischen, cycloali
phatischen und aromatischen gesättigten und/oder unge
sättigten Di- und Polycarbonsäuren, wie beispielsweise
die Anhydride der Phthalsäure, Tetrahydrophthalsäure,
Hexahydrophthalsäure, Bernsteinsäure, Maleinsäure, Ita
consäure, Glutarsäure, Trimellithsäure und Pyromelith
säure sowie deren halogenierte oder alkylierte Deri
vate.
Bevorzugt eingesetzt werden Anhydride der Phthalsäure,
Tetrahydro- und Hexahydrophthalsäure sowie 5-Methyl
hexahydrophthalsäureanhydrid.
Die Umsetzung der hydroxylgruppenhaltigen Polymeren mit
den Carbonsäureanhydriden erfolgt bei Temperaturen von
50 bis 140°C ggf. in Gegenwart eines Katalysators, wie
beispielsweise tertiären Aminen.
Bei den carboxylhaltigen Polymeren handelt es sich um
carboxylgruppenhaltige Copolymerisate und/oder
carboxylgruppenhaltige Polyester. Die carboxylgruppen
haltigen Polyester können nach den üblichen Methoden
(vergl. z. B. B. Volmert, Grundriß der makromolekularen
Chemie, E. Volmert-Verlag, Karlsruhe 1982, Band 2,
Seite 5 ff) aufgebaut werden aus aliphatischen und/oder
cycloaliphatischen di-, tri- oder höherwertigen Alkoho
len, ggf. zusammen mit einwertigen Alkoholen und aus
aliphatischen und/oder cycloaliphatischen Carbonsäuren
sowie höherwertigen Polycarbonsäuren.
Beispiele für geeignete Alkohole sind Ethylenglykol,
1,2-Propandiol, 1,3-Propandiol, 2,2-Dimethyl-1,3-pro
pandiol, 1,2-Butandiol, 1,3-Butandiol, 1,4-Butandiol,
1,5-Pentandiol, 3-Methyl-1,5-pentandiol, 1,6-Hexandiol,
2-Ethyl-1,6-hexandiol, 2,2,4,-Trimethyl-1,6-hexandiol,
1,4-Dimethylolcyclohexan, Glycerin, Trimethylolethan,
Trimethylolpropan, Pentaerythrit, Veretherungsprodukte
von Diolen und Polyolen, z. B. Di- und Triethylenglykol,
Polyethylenglykol, Neopentylglykolester von Hydroxipi
valinsäure.
Beispiele für geeignete Carbonsäuren sind Adipin-,
Azelain-, Tetrahydrophthal-, Hexahydrophthal-, Endo
methylentetrahydrophthalsäure sowie deren veresterungs
fähige Derivate.
Die in den erfindungsgemäßen Überzugsmitteln einge
setzten carboxylgruppenhaltigen Polyester können gege
benenfalls tertiäre Aminogruppen enthalten. Diese ter
tiären Aminogruppen können auf verschiedenste Weise in
das Polymer eingeführt werden. Zum einen können ter
tiäre Aminogruppen enthaltende Carbonsäuren und/oder
Alkohole beim Aufbau der Polyester eingesetzt werden,
zum anderen können die tertiären Aminogruppen auch in
einer zweiten Stufe eingeführt werden. Dies kann bei
spielsweise durch Umsetzung von hydroxylgruppenhaltigen
Polymeren mit Carbonsäuren, die eine tertiäre Amino
gruppe enthalten oder mit Verbindungen, die pro Molekül
durchschnittlich 0,8 bis 1,5, vorzugsweise eine, freie
Isocyanatgruppe und mindestens eine tertiäre Amino
gruppe enthalten, erfolgen. Außerdem können die
carboxylgruppenhaltigen Polymeren mit Verbindungen
umgesetzt werden, die außer einer tertiären Aminogruppe
noch eine Alkohol-, Thiol- oder primäre oder sekundäre
Aminogruppe enthalten. Wegen weiterer Einzelheiten sei
auf die nachfolgende Beschreibung verwiesen.
Bevorzugt werden als carboxylgruppenhaltige Polymere
aber carboxylgruppenhaltige Acrylatcopolymerisate, ggf.
in Kombination mit den carboxylgruppenhaltigen Poly
estern, eingesetzt. Die carboxylgruppenhaltigen
Acrylatcopolymerisate sind bevorzugt erhältlich, indem
- A) mittels radikaler Lösungspolymerisation aus
- a₁) 0 bis 50 Gew.-% eines oder mehrerer hydroxyl gruppenhaltiger Monomerer,
- a₂) 0 bis 50 Gew.-% eines oder mehrerer carboxyl gruppenhaltiger Monomerer und
- a₃) 30 bis 85 Gew.-% mindestens eines weiteren ethylenisch ungesättigten, copolymerisierbaren Monomers,
- ein Acrylatcopolymerisat hergestellt wird, wobei die Summe der Gewichtsanteile der Komponenten a₁ bis a₃ jeweils 100 Gew.-% beträgt und wobei die Gewichtsanteile der Komponenten a₁ und a₂ nicht beide gleichzeitig Null sind, und
- B) ggf. das in der Stufe (A) erhaltene Acrylatcopoly merisat mit Carbonsäureanhydriden umgesetzt wird, wobei die Menge an eingesetzten Carbonsäureanhy driden so gewählt wird, daß das entstehende Copoly merisat die gewünschte Säurezahl aufweist.
Besonders bevorzugt sind die Acrylatcopolymerisate
erhältlich, in dem zunächst aus
a₁) 20 bis 40 Gew.-% eines oder mehrerer hydroxylgrup penhaltiger Monomerer,
a₂) 0 bis 10 Gew.-% eines oder mehrerer carboxylgrup penhaltiger Monomerer und
a₃) 40 bis 60 Gew.-% mindestens eines weiteren ethyle nisch ungesättigten, copolymerisierbaren Monomers,
wobei die Summe der Gewichtsanteile der Komponenten a₁ bis a₃ jeweils 100 Gew.-% beträgt, ein hydroxylgruppen haltiges Acrylatcopolymerisat hergestellt wird und die ses dann in einer zweiten Stufe mit Carbonsäureanhyri den umgesetzt wird, wobei die Menge an eingesetzten Carbonsäureanhydriden so gewählt wird, daß das ent stehende Copolymerisat die gewünschte Säurezahl auf weist.
a₁) 20 bis 40 Gew.-% eines oder mehrerer hydroxylgrup penhaltiger Monomerer,
a₂) 0 bis 10 Gew.-% eines oder mehrerer carboxylgrup penhaltiger Monomerer und
a₃) 40 bis 60 Gew.-% mindestens eines weiteren ethyle nisch ungesättigten, copolymerisierbaren Monomers,
wobei die Summe der Gewichtsanteile der Komponenten a₁ bis a₃ jeweils 100 Gew.-% beträgt, ein hydroxylgruppen haltiges Acrylatcopolymerisat hergestellt wird und die ses dann in einer zweiten Stufe mit Carbonsäureanhyri den umgesetzt wird, wobei die Menge an eingesetzten Carbonsäureanhydriden so gewählt wird, daß das ent stehende Copolymerisat die gewünschte Säurezahl auf weist.
Bevorzugt sind ferner auch Acrylatcopolymerisate, die
erhältlich sind, indem zunächst aus
a₁) 0 bis 20 Gew.-% eines oder mehrerer hydroxylgrup penhaltiger Monomerer,
a₂) 20 bis 50 Gew.-% eines oder mehrerer carboxylgrup penhaltiger Monomerer und
a₃) 40 bis 60 Gew.-% mindestens eines weiteren ethyle nisch ungesättigten, copolymerisierbaren Monomers,
wobei die Summe der Gewichtsanteile der Komponenten a₁ bis a₃ jeweils 100 Gew.-% beträgt, ein carboxyl- und ggf. hydroxylgruppenhaltiges Acrylatcopolymerisat her gestellt wird und dieses Copolymerisat ggf. in einer zweiten Stufe mit Carbonsäureanhydriden umgesetzt wird, wobei die Menge an eingesetzten Carbonsäureanhydriden so gewählt wird, daß das entstehende Copolymerisat die gewünschte Säurezahl aufweist.
a₁) 0 bis 20 Gew.-% eines oder mehrerer hydroxylgrup penhaltiger Monomerer,
a₂) 20 bis 50 Gew.-% eines oder mehrerer carboxylgrup penhaltiger Monomerer und
a₃) 40 bis 60 Gew.-% mindestens eines weiteren ethyle nisch ungesättigten, copolymerisierbaren Monomers,
wobei die Summe der Gewichtsanteile der Komponenten a₁ bis a₃ jeweils 100 Gew.-% beträgt, ein carboxyl- und ggf. hydroxylgruppenhaltiges Acrylatcopolymerisat her gestellt wird und dieses Copolymerisat ggf. in einer zweiten Stufe mit Carbonsäureanhydriden umgesetzt wird, wobei die Menge an eingesetzten Carbonsäureanhydriden so gewählt wird, daß das entstehende Copolymerisat die gewünschte Säurezahl aufweist.
Als Komponente a₁ können Hydroxyalkylester α,β-ungesät
tigter Carbonsäuren mit primären oder sekundären Hy
droxylgruppen eingesetzt werden. Vorwiegend werden
Hydroxyalkylester mit primären Hydroxylgruppen einge
setzt, da sie in der polymeranalogen Reaktion mit dem
Carbonsäureanhydrid eine höhere Reaktivität aufweisen.
Selbstverständlich können auch Mischungen von Hydroxy
alkylestern mit primären Hydroxylgruppen und Hydroxyal
kylestern mit sekundären Hydroxylgruppen verwendet
werden, beispielsweise wenn man Hydroxylgruppen im
carboxylgruppenhaltigen Copolymer benötigt, z. B. für
die Einstellung der Verträglichkeit des carboxylgrup
penhaltigen Copolymers.
Beispiele für geeignete Hydroxyalkylester α,β-unge
sättigter Carbonsäuren mit primären Hydroxylgruppen
sind Hydroxyethylacrylat, 3-Hydroxypropylacrylat,
4-Hydroxybutylacrylat und die entsprechenden Meth
acrylate. Als Beispiele für verwendbare Hydroxyalkyl
ester mit einer sekundären Hydroxylgruppe seien
2-Hydroxypropylacrylat, 2-Hydroxybutylacrylat,
3-Hydroxybutylacrylat und die entsprechenden Meth
acrylate genannt. Selbstverständlich können jeweils
auch die entsprechenden Ester anderer α,β-ungesättigter
Carbonsäuren, wie z. B. der Crotonsäure und der Isocro
tonsäure, eingesetzt werden.
Vorteilhafterweise kann die Komponente a₁ zumindest
teilweise ein Umsetzungsprodukt aus einem Mol Hydroxy
ethylacrylat und/oder Hydroxiethylmethacrylat und
durchschnittlich 2 Mol ε-Caprolacton sein. Als Kompo
nente a₁ kann zumindest teilweise auch ein Umsetzungs
produkt von hydroxylgruppenhaltigen Monomeren mit
Ethylenoxid und/oder Propylenoxid eingesetzt werden.
Die Zahl der Ethergruppen des Umsetzungsproduktes liegt
im allgemeinen bei weniger als 15, bevorzugt bei
weniger als 10.
Beispiele für geeignete carboxylgruppenhaltige Monomere
a₂ sind ungesättigte Carbonsäuren, wie z. B. Acryl-,
Methacryl-, Itacon-, Croton-, Isocroton-, Aconit-,
Malein- und Fumarsäure, Halbester der Malein- und
Fumarsäure sowie β-Carboxyethylacrylat und Addukte von
Hydroxyalkylestern der Acrylsäure und/oder Methacryl
säure mit Carbonsäureanhydriden, wie z. B. Phthal
säure-mono-2-methacryloyloxyethylester, Hexahy
drophthalsäure-mono-4-acryloyloxybutylester sowie
caprolactonmodifizierte Acrylatmonomere mit Carboxyl
gruppen, wie z. B. das Handelsprodukt Tone XM 300 der
Firma Union Carbide/USA, ein Polyesteracrylat auf Basis
Caprolacton mit einem Molgewicht von ca. 500, mit einer
polymerisierbaren Doppelbindung und einer Carboxyl
gruppe. Ferner sind als Komponenten a₂ auch die in der
EP-B1-230 330 auf Seite 2, Zeile 29, bis Seite 4, Zeile
8, beschriebenen langkettigen, Carboxylendgruppen auf
weisenden Monomere geeignet. Diese langkettigen
carboxylgruppenhaltigen Monomeren sind beispielsweise
herstellbar, indem zunächst hydroxylgruppenhaltige
Monomere mit Ethylenoxid und/oder Propylenoxid umge
setzt werden und die resultierenden Produkte dann mit
einem Säureanhydrid zu dem carboxylgruppenhaltigen
Monomer umgesetzt werden.
Zum Aufbau des Acrylatcopolymerisats werden außerdem
noch weitere, ethylenisch ungesättigte, copolymerisier
bare Monomere eingesetzt. Bei der Auswahl dieser Mono
meren ist darauf zu achten, daß der Einbau dieser Mono
meren a₃ nicht zu unerwünschten Eigenschaften des Copo
lymerisats führt. So richtet sich die Auswahl der Kom
ponente a₃ weitgehend nach den gewünschten Eigenschaf
ten der härtbaren Zusammensetzung in bezug auf Elasti
zität, Härte, Verträglichkeit und Polarität.
Beispielsweise können als Komponente a₃ Alkylester von
ethylenisch ungesättigten Carbonsäuren eingesetzt
werden. Beispiele hierfür sind Methyl(meth)acrylat,
Ethyl(meth)acrylat, Propyl(meth)acrylat, Butyl(meth)
acrylat, Isopropyl(meth)acrylat, Isobutyl(meth)acrylat,
Pentyl(meth)acrylat, Isoamyl(meth)acrylat, Hexyl(meth)
acrylat, Cyclohexyl(meth)acrylat, 2-Ethylhexyl(meth)
acrylat, Octyl(meth)acrylat, 3,5,5-Trimethylhexyl-
(meth)acrylat, Decyl(meth)acrylat, Dodecyl(meth)acry
lat, Hexadecyl(meth)acrylat, Octadecyl(meth)acrylat,
Octadecenyl(meth)acrylat sowie die entsprechenden Ester
der Malein-, Fumar-, Tetrahydrophthal-, Croton-, Iso
croton-, Vinylessig- und Itaconsäure.
Diese Alkylester von ethylenisch ungesättigten Carbon
säuren werden üblicherweise in einer Menge von 5 bis
50 Gew.-%, bevorzugt von 15 bis 35 Gew.-%, jeweils
bezogen auf das Gesamtgewicht der eingesetzten Monome
ren, eingesetzt.
Ferner sind als Komponente a₃ auch vinylaromatische
Verbindungen geeignet, beispielsweise Styrol, Vinyl
toluole, α-Methylstyrol, Chlorstyrole, o-, m- oder
p-Methylstyrol, 2,5-Dimethylstyrol, p-Methoxystyrol,
p-tertiär-Butylstyrol, p- oder m-Vinylphenol und ähnli
ches. Bevorzugt eingesetzt werden Vinyltoluole sowie
insbesondere Styrol. Diese vinylaromatischen Verbindun
gen werden üblicherweise in einer Menge von 0 bis
30 Gew.-%, bevorzugt von 5 bis 15 Gew.-%, jeweils bezo
gen auf das Gesamtgewicht der eingesetzten Monomeren,
eingesetzt.
Als Komponente a₃ können auch Monomere mit mindestens
zwei polymerisierbaren, ethylenisch ungesättigten Dop
pelbindungen eingesetzt werden, insbesondere um die
Reaktivität und Vernetzungsdichte der Lackfilme zu
erhöhen.
Vorteilhafterweise werden als Monomer mit mindestens
zwei polymerisierbaren Doppelbindungen Dimethacrylate
von Diolen mit 2 bis 12 C-Atomen eingesetzt, beispiels
weise Glykoldimethacrylat, Propandioldimethacrylat,
Butandioldimethacrylat, Pentandioldimethacrylat, Hexan
dioldimethacrylat, Heptandioldimethacrylat, Methyl
hexandioldimethacrylat und ähnliches. Bevorzugt werden
außerdem Reaktionsprodukte von Hydroxyethylmethacrylat
und Ethylen- oder Propylenoxid und den daraus entste
henden Dimeren eingesetzt. Die Verwendung dieser ge
nannten, bevorzugt eingesetzten Verzweigungsmonomere
bringt im Vergleich zu anderen Verzweigungsmonomeren
- wie sie beispielsweise in der EP-A-158 161 beschrie
ben sind - den Vorteil einer besseren Farbzahl der End
produkte sowie den Vorteil einer Reduzierung der erfor
derlichen Reglermenge. Die Verwendung von Verzweigungs
monomeren auf der Basis von Diacrylaten kann aufgrund
von Nebenreaktionen zu Gelierungen führen (Michael-
Addition der Mercaptogruppe des Reglers mit den Doppel
bindungen des Verzweigungsmonomers, katalysiert durch
die tertiären Aminogruppen des Copolymerisats). Die
Verwendung von Divinylbenzol und seinen Derivaten führt
zu einer starken Farbzahl der Harze sowie zu einer
Sprödigkeit der resultierenden Filme.
Selbstverständlich können auch Kombinationen der mehr
fach ungesättigten Monomeren eingesetzt werden. Falls
als Komponente a₃ Monomere mit mindestens zwei polyme
risierbaren, ethylenisch ungesättigten Doppelbindungen
eingesetzt werden, so werden diese Verbindungen übli
cherweise in einer Menge von mehr als 3 bis 30 Gew.-%,
bevorzugt 5 bis 25 Gew.-%, jeweils bezogen auf das
Gesamtgewicht der eingesetzten Monomeren, eingesetzt.
Als Komponente a₃ können auch Polysiloxanmakromonomere
mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht von 1000 bis
40.000, bevorzugt 2000 bis 10.000, und im Mittel 0,5
bis 3,0 ethylenisch ungesättigten Doppelbindungen pro
Molekül eingesetzt werden. Der Einsatz dieser Poly
siloxanmakromonomere führt zu gut überlackierbaren
Beschichtungen mit einer guten Witterungsbeständigkeit,
einer guten Lösemittel- und Chemikalienbeständigkeit
sowie einem guten Decklackstand und ausreichender
Kratzfestigkeit.
Als Komponente a₃ geeignet sind beispielsweise die in
der DE-A-38 07 571 auf den Seiten 5 bis 7, die in der
DE-A-37 06 095 in den Spalten 3 bis 7, die in der
EP-B-358 153 auf den Seiten 3 bis 6 und die in der
US-A-4,754,014 in den Spalten 5 bis 9 beschriebenen
Polysiloxanmakromonomere.
Ferner sind auch andere Acryloxysilan-enthaltende
Vinylmonomere mit den obengenannten Molekulargewichten
und Gehalten an ethylenisch ungesättigten Doppelbindun
gen geeignet, beispielsweise Verbindungen, die her
stellbar sind durch Umsetzung hydroxyfunktioneller
Silane mit Epichlorhydrin und anschließender Umsetzung
des Reaktionsprodukts mit (Meth)Acrylsäure und/oder
Hydroxyalkylestern der (Meth)Acrylsäure.
Bevorzugt werden als Komponente a₃ Polysiloxanmakro
monomere der folgenden Formel eingesetzt:
mit R¹=H oder CH₃,
R², R³, R⁴, R⁵ = gleiche oder verschiedene aliphatische Kohlenwasserstoffreste mit 1 bis 8 C-Atomen, insbeson dere Methyl- oder Phenylrest,
n = 2 bis 5, bevorzugt 3 und
m = 8 bis 30.
R², R³, R⁴, R⁵ = gleiche oder verschiedene aliphatische Kohlenwasserstoffreste mit 1 bis 8 C-Atomen, insbeson dere Methyl- oder Phenylrest,
n = 2 bis 5, bevorzugt 3 und
m = 8 bis 30.
Besonders bevorzugt wird das α,ω-acryloxyorganofunk
tionelle Polydimethylsiloxan der Formel
mit n ungefähr 9, einem Acryloxyäquivalent von
550 g/Äquivalent, einer OH-Zahl von 102 mg KOH/g und
einer Viskosität von 240 mPas (25°C) eingesetzt.
Bevorzugt werden als Komponente a₃ auch Polysiloxan
makromonomere eingesetzt, die hergestellt worden sind
durch Umsetzung von 70 bis 99,999 Mol-% einer Verbin
dung 1, dargestellt durch die Formel (I)
in welcher R¹ eine aliphatische Kohlenwasserstoffgruppe
mit 1 bis 8 C-Atomen oder einen Phenylrest darstellt
und R², R³ und R⁴ jeweils für einen Halogenrest oder
einen Alkoxyrest mit 1 bis 4 C-Atomen oder eine Hy
droxylgruppe stehen, mit 30 bis 0,001 Mol-% einer Ver
bindung (2), dargestellt durch die Formel (II)
in welcher R⁵ ein Wasserstoffatom oder einen Methylrest
darstellt, R⁶, R⁷ und R⁸ jeweils für Halogen-, OH-,
oder einen Alkoxyrest mit 1 bis 4 C-Atomen oder eine
aliphatische Kohlenwasserstoffgruppe mit 1 bis 8
C-Atomen stehen, wobei wenigstens einer der Reste R⁶,
R⁷ oder R⁸ OH- oder eine Alkoxygruppe ist und n eine
ganze Zahl von 1 bis 6 darstellt.
Die Reaktion zwischen den Verbindungen (1) und (2) wird
bewerkstelligt durch die dehydratisierende Kondensation
der Hydroxylgruppen, die in diesen Verbindungen enthal
ten sind und/oder der Hydroxylgruppen, die auf die
Hydrolyse der Alkoxygruppen dieser Verbindungen zurück
zuführen sind. In Abhängigkeit von den Reaktionsbedin
gungen beinhaltet die Umsetzung zusätzlich zu der
Dehydratisierungsreaktion eine dealkoholisierende Kon
densation. Falls die Verbindungen (1) oder (2) Halogen
reste enthalten, wird die Reaktion zwischen (1) und (2)
bewerkstelligt durch Dehydrohalogenierung. Wegen Ein
zelheiten dieser Umsetzung sei auf die obengenannten
Schriften verwiesen.
Falls als Komponente a₃ Polysiloxanmakromonomere einge
setzt werden, so liegt ihre Einsatzmenge üblicherweise
bei weniger als 5 Gew.-%, bevorzugt zwischen 0,05 und
2,5 Gew.-% und besonders bevorzugt bei weniger als 1
Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der ein
gesetzten Monomeren.
Als Komponente a₃ können auch ungesättigte Verbindungen
mit tertiären Aminogruppen, wie z. B. N,N′-Diethylamino
ethylmethacrylat, 2-Vinylpyridin, 4-Vinylpyridin,
Vinylpyrrolin, Vinylchinolin, Vinylisochinolin,
N,N′-Dimethylaminoethylvinylether, 2-Methyl-5-vinyl
pyridin, Vinylimidazol und Dimethylaminopropylmeth
acrylamid, eingesetzt werden.
Als Komponente a₃ sind außerdem Verbindungen, wie z. B.
Acrylnitril, Methacrylnitril, Acrolein und Methacrolein
geeignet.
Als Komponente a₃ können selbstverständlich auch
Mischungen der genannten Monomeren eingesetzt werden.
Die Herstellung der Acrylatcopolymerisate erfolgt
mittels Lösungspolymerisation in einem organischen
Lösemittel oder Lösemittelgemisch bei Temperaturen von
im allgmeinen zwischen 80 und 150°C, bevorzugt zwischen
90 und 120°C. Die Polymerisation wird vorzugsweise
unter Ausschluß von Sauerstoff, z. B. durch Arbeiten in
einer Stickstoffatmosphäre, durchgeführt. Der Reaktor
ist mit entsprechenden Rühr-, Heiz- und Kühleinrichtun
gen sowie einem Rückflußkühler, in dem flüchtige
Bestandteile zurückgehalten werden, ausgerüstet.
Die Polymerisation erfolgt in Gegenwart von Initiato
ren, wie beispielsweise Azoinitiatoren, z. B. Azobis
carbonsäureamiden und Azobiscarbonsäurenitrilen, wie
z. B. Azobisisovaleronitril, Azobis(2,4-dimethylvale
ronitril), Azoisobutylvaleronitril, Azobisisobutyroni
tril und Azobiscyclohexannitril; organischen Peroxiden,
wie z. B. Dibenzoylperoxid, Dicumylperoxid, Cumolhydro
peroxid, Di-tert.-butylperoxid, tert.-Butylamylperoxid,
tert.-Butylhydroperoxid, 2,2-Di-tert.butylperoxybutan,
tert.-Amylperbenzoat, 1,3-Bis(tert.-butylperoxyisopro
pyl)benzol, Diisopropylbenzolmonohydroperoxid und
Diacylperoxide, wie z. B. Diacetylperoxid, Peroxyketal,
wie z. B. 2,2-Di(tert.-amylperoxypropan) und Ethyl-3,3-
di-(tert.-amylperoxybutyrat), thermolabilen, hochsub
stituierten Ethanderivaten, beispielsweise auf Basis
sylolsubstituierter Ethanderivate und auf Basis
Benzpinacol.
Die Initiatormenge beträgt in den meisten Fällen 0,1
bis 5 Gew.-%, bezogen auf die zu verarbeitende Monomer
menge, sie kann ggf. aber auch höher liegen. Üblicher
weise wird der Initiator, gelöst in einem Teil des für
die Polymerisation eingesetzten Lösemittels, allmählich
während der Polymerisationsreaktion zudosiert. Bevor
zugt dauert der Initiatorzulauf etwa 0,5 bis 2 Stunden
länger als der Monomerenzulauf, um so auch eine gute
Wirkung während der Nachpolymerisationsphase zu erzie
len. Werden Initiatoren mit nur einer geringen Zer
fallsrate, d. h. lange Haltbarkeit unter den vorliegen
den Reaktionsbedingungen, eingesetzt, so ist es auch
möglich, den Initiator vorzulegen. Ferner kann der
Initiator auch teilweise vorgelegt werden.
Bevorzugt wird die Reaktion in Gegenwart von Polymeri
sationsreglern durchgeführt, insbesondere wenn als Kom
ponente a₃ mehr als 5 Gew.-% difunktionelle Monomere
eingesetzt werden, um die Dispersität der resultieren
den Copolymeren einzuschränken und damit die Viskosität
der Harze zu reduzieren. Als Regler eignen sich vor
zugsweise Mercaptoverbindungen, wobei besonders bevor
zugt Mercaptoethanol eingesetzt wird. Andere mögliche
Regler sind beispielsweise Alkylmercaptane, wie z. B.
tert.-Dodecylmercaptan, Octylmercaptan, Phenylmercap
tan, Octyldecylmercaptan, Butylmercaptan, Thiocarbon
säuren, wie Thioessigsäure oder Thiomilchsäuren.
Diese Regler werden in einer Menge von bis zu 2 Gew.-%,
bezogen auf die zu verarbeitende Monomerenmenge, einge
setzt. Vorzugsweise werden sie in einem der Monomeren
zuläufe gelöst und mit den Monomeren zugegeben, soweit
ausgeschlossen werden kann, daß Nebenreaktionen statt
finden. Bevorzugt ist die zugegebene Reglermenge zeit
lich konstant.
Die Polymerisation wird in einem organischen, gegenüber
den eingesetzten Monomeren und ggf. gegenüber Carbon
säureanhydriden inerten Lösemittel durchgeführt. Bevor
zugt liegt der Polymerisationsfestkörper bei mindestens
30 Gew.-%, besonders bevorzugt zwischen 45 und 60
Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Reaktionsmi
schung. Beispiele für geeignete Lösemittel sind han
delsübliche alkylierte, aromatische Kohlenwasserstoffe
bzw. Gemische mit einem Siedebereich von 130 bis 220°C,
Toluol, Xylol und andere aromatische Kohlenwasser
stoffe, Ester, wie z. B. Butylacetat, 1-Methoxypropyl
acetat-2, Butylglykolacetat, Ethylethoxypropionat und
ähnliches sowie aliphatische Kohlenwasserstoffe und
ähnliche. Findet nach der Polymerisation keine Addition
von Anhydriden statt, so können auch höhersiedende
Alkohole und/oder Esteralkohole, wie z. B. Sekundärbuta
nol und 1-Methoxypropanol, eingesetzt werden.
Die Komponenten a₁ und/oder a₂ und/oder a₃ können auch
zumindest teilweise zusammen mit einem Teil der insge
samt einzusetzenden Lösemittelmenge vorgelegt und auf
die jeweilige Reaktionstemperatur aufgeheizt werden.
Die restliche Menge des Lösemittels wird - wie bereits
beschrieben - vorzugsweise zusammen mit dem Katalysator
allmählich zugefügt. Die gegebenenfalls noch vorhandene
restliche Menge der Monomeren wird zudosiert.
Die für den Einsatz in den Beschichtungsmitteln
geeigneten Acrylatcopolymerisate weisen eine Säurezahl
von 15 bis 200 mg KOH/g, bevorzugt 30 bis 120 mg KOH/g
auf. Besonders bevorzugt weisen die Acrylatcopolymeri
sate auch noch tertiäre Aminogruppen auf, wobei die
Aminzahl bevorzugt 5 bis 60 mg KOH/g, besonders bevor
zugt 10 bis 40 mg KOH/g, beträgt. Bevorzugt weist die
ses Acrylatcopolymerisat außerdem eine OH-Zahl von mehr
als 20 mg KOH/g auf, da in diesem Fall eine besonders
gute Verträglichkeit mit den Epoxiden gegeben ist.
Außerdem weisen diese Acrylatcopolymerisate bevorzugt
zahlenmittlere Molekulargewichte von 500 bis 8000,
besonders bevorzugt von 1000 bis 5000 und ganz beson
ders bevorzugt von 1500 bis 3500 auf.
Wie bereits oben erwähnt, können die tertiären Amino
gruppen durch Verwendung von Monomeren mit tertiären
Aminogruppen als Komponente a₃ in das Copolymerisat
eingebaut werden.
Bevorzugt werden die tertiären Aminogruppen aber durch
Umsetzen des hydroxyl- und carboxylgruppenhaltigen
Polymerisats mit Verbindungen (V), die pro Molekül 0,8
bis 1,5, vorzugsweise eine, freie Isocyanatgruppe und
mindestens eine tertiäre Aminogruppe enthalten, einge
führt. Es ist aber auch möglich, das hydroxylgruppen
haltige Copolymerisat zunächst mit den Verbindungen (V)
umzusetzen und dann erst die Carboxylgruppen durch
Umsetzen mit dem Carbonsäureanhydrid in das Copolymer
einzuführen. In diesem Fall kann die Umsetzung mit dem
Anhydrid bei niedrigeren Temperaturen erfolgen.
Die Menge der Verbindung (V) wird dabei so gewählt, daß
das entstehende Harz die gewünschte Aminzahl aufweist.
Die zur Einführung der tertiären Aminogruppe verwende
ten Verbindungen (V) werden hergestellt, indem Diiso
cyanate oder Polyisocyanate mit einem stöchiometrischen
Unterschuß an einem tertiären Amin umgesetzt werden.
Geeignet für diese Umsetzung sind tertiäre Amine der
allgemeinen Formel NR¹R²R³, wobei R¹ bevorzugt einen
Alkanolrest oder einen anderen hydroxylgruppenhaltigen
Rest bedeutet und R² bzw. R³ Alkyl- oder Cycloalkyl
reste darstellen können. Bevorzugt sind Dialkylalkanol
amine, wie z. B. Dimethylethanolamin, Diethylethanolamin
sowie deren höhere Homologe bzw. Isomere.
Als Di- oder Polyisocyanate sind beispielsweise ge
eignet: aromatische Isocyanate, wie z. B. 2,4-, 2,6-To
luylendiisocyanat und deren Gemische, 4,4′-Diphenyl
methandiisocyanat, m-Phenylen-, p-Phenylen-, 4,4′-Di
phenyl-, 1,5-Naphtalin-, 1,4-Naphthalin-, 4,4′-Toluy
len-, Xylylendiisocyanat sowie substituierte aromati
sche Systeme, wie z. B. Dianisidindiisocyanate, 4,4′-Di
phenyletherdiisocyanate oder Chlordiphenyldiisocyanate
oder höherfunktionelle aromatische Isocyanate, wie z. B.
1,3,5-Triisocyanatobenzol, 4,4′,4′′-Triisocyanattriphe
nylmethan, 2,4,6-Triisocyanatotoluol und 4,4′-Diphenyl
dimethylmethan-2,2′,5,5′-tetraisocyanat; cycloaliphati
sche Isocyanate, wie z. B. 1,3-Cyclopentan-, 1,4-Cyclo
hexan-, 1,2-Cyclohexan- und Isophorondiisocyanat; ali
phatische Isocyanate, wie z. B. Trimethylen-, Tetra
methylen-, Pentamethylen-, Hexamethylen-, Trimethyl
hexamethylen-1,6-diisocyanat und Tris-hexamethylen
triisocyanat.
Vorzugsweise werden Diisocyanate mit unterschiedlich
reaktiven Isocyanatgruppen eingesetzt, wie z. B. Isopho
rondiisocyanat.
Die Umsetzung zwischen dem Amin und dem Isocyanat
erfolgt bei Temperaturen von 0 bis 80°C, vorzugsweise
von 20 bis 50°C. Die Mengenverhältnisse der Reaktions
partner werden so gewählt, daß die gebildete Verbindung
(V) 0,8 bis 1,5, vorzugsweise eine, freie Isocyanat
gruppe enthält.
Daneben besteht auch die Möglichkeit, das hydroxyl- und
ggf. carboxylgruppenhaltige Copolymerisat mit Carbon
säuren umzusetzen, die ein tertiäres Stickstoffatom
enthalten. Beispiele für derartige Carbonsäuren sind
3- und 4-Dimethylaminobenzoesäure, Pikolinsäure und
Dimethylaminosalicylsäure.
Schließlich ist es auch möglich, tertiäre Aminogruppen
in das carboxylgruppenhaltige Copolymerisat durch
Umsetzung eines Teils der Carboxylgruppen bzw. ggf.
Carbonsäureanhydridgruppen des Copolymerisats mit Ver
bindungen, die außer einer tertiären Aminogruppe noch
eine Alkohol- oder primäre oder sekundäre Aminogruppe
oder eine Thiolgruppe enthalten, einzuführen. Beispiele
für geeignete Verbindungen sind beispielsweise in der
DE-A-39 24 618 auf der Seite 7, Zeile 12 bis Zeile 31,
genannt.
Selbstverständlich können die tertiären Aminogruppen
auch durch Kombination verschiedener Methoden in das
Copolymerisat eingeführt werden.
Schließlich sind als Bindemittel (A) auch noch die in
der deutschen Patentanmeldung DE-A-39 18 669 beschrie
benen carboxylgruppenhaltigen Copolymerisate geeignet.
Diese carboxylgruppenhaltigen Copolymeren sind her
stellbar mittels radikalischer Lösungspolymerisation
unter Verwendung von einem oder mehreren Vinylestern
von in Alphastellung verzweigten, aliphatischen Mono
carbonsäuren mit 5 bis 15 C-Atomen je Molekül.
Zur Förderung der Copolymerisation und Reduzierung der
Homopolymerisation der Einzelkomponenten werden sie
nach dem in der DE-A-39 18 669 auf Seite 9, Zeilen 23 bis
54, beschriebenen Verfahren hergestellt.
Außer diesen beschriebenen carboxylgruppenhaltigen
Polyestern und/oder Copolymerisaten sind selbstver
ständlich auch andere carboxylgruppenhaltige Polymere
mit dem angegebenen zahlenmittleren Molekulargewicht
und der angegebenen Säurezahl einsetzbar, sofern sie zu
den gewünschten Eigenschaften der Überzugsmittel
führen.
Es ist erfindungswesentlich, daß die Überzugsmittel als
Vernetzer eine auf einem Isocyanat basierende, epoxid
gruppenhaltige Verbindung enthalten. Diese epoxidgrup
penhaltigen Verbindungen sind an sich bekannt und bei
spielsweise in der DE-A-31 38 196, der DE-A-32 05 733
und der DE-A-32 45 563 beschrieben.
So wird als epoxidgruppenhaltiges Vernetzungsmittel
beispielsweise das Umsetzungsprodukt einer Biuret-
und/oder Isocyanurat- und/oder Urethangruppen aufwei
senden Di- und/oder Polyisocyanatverbindung mit Glyci
dylalkohol eingesetzt.
Zur Herstellung der Komponente (B) können als Iso
cyanatkomponente die Trimerisate von aliphatischen oder
cycloaliphatischen oder aromatischen Diisocyanaten ver
wendet werden. Die Herstellung von Trimerisaten des
1,6-Diisocyanatohexans wird beispielsweise in der
EP-A-10 589 oder der US-A-4,324,879 beschrieben.
Geeignet sind aber auch die Isocyanuratgruppen aufwei
senden Trimerisate anderer Diisocyanate, insbesondere
das isocyanurisierte Isophorondiisocyanat sowie die
Isocyanuratgruppen aufweisenden Trimerisate von bei
spielsweise 4,4-Diphenylmethandiisocyanat, Dicyclo
hexylmethandiisocyanat, 1,5-Naphthylendiisocyanat,
2,4- und 2,6-Toluylendiisocyanat, Trimethylhexamethy
lendiisocyanat und andere. Bevorzugt wird als Iso
cyanatkomponente das Trimerisat des Hexamethylendi
isocyanates und des Isophorondiisocyanates eingesetzt.
Als Glycidylalkohol eignen sich Verbindungen der Formel
worin R für einen Alkylenrest mit 1 bis 10 Kohlenstoff
atomen und R¹ für Wasserstoff, eine Methyl- oder Ethyl
gruppe stehen.
Bevorzugt wird Glycidol (2,3-Epoxipropanol-1 = Glycid)
eingesetzt.
Die Reaktion der Isocyanatgruppen mit dem Glycidylalko
hol erfolgt insbesondere bei Zusatz von Katalysatoren,
wie beispielsweise tertiären Aminen oder ε-Caprolactam
oder Organozinnverbindungen, z. B. Dibutylzinndilaurat,
bei Temperaturen zwischen etwa -5° und +40°C. Bei
dieser Reaktion werden im allgemeinen inerte organische
Lösemittel zugesetzt, wie z. B. Ketone, Kohlenwasser
stoffe, Chlorkohlenwasserstoffe sowie Ether und Ester.
Bei der Umsetzung von dem Glycidylalkohol mit der
Isocyanatkomponente wird bevorzugt mit einem Unterschuß
an Glycidylalkohol gearbeitet, um das Vorhandensein von
toxisch bedenklichen Restmonomerengehalt (Epoximonome
re) zu reduzieren. Besonders bevorzugt wird das Ver
hältnis von Isocyanat und Glycidylalkohol zwischen
1 : 0,98 und 1 : 0,95 gewählt. Freie NCO-Gruppen werden
durch niedere Alkohole, wie z. B. Butanol, Propanol,
Pentanol, iso-Butanole, iso-Propanol und iso-Pentanole,
abgefangen.
Als epoxidgruppenhaltiges Vernetzungsmittel (B) geeignet
ist ferner das Umsetzungsprodukt eines Urethangruppen
aufweisenden Di- und/oder Polyisocyanates mit Glycidyl
alkohol. Die Urethangruppen aufweisenden Di- und/oder
Polyisocyanate sind beispielsweise herstellbar durch
Umsetzung von terminale Hydroxylgruppen enthaltenden
Polyestern und/oder Polyethern mit niedermolekularen
Di- und/oder Polyisocyanaten.
Bei den endständige OH-Gruppen enthaltenden Polyestern
handelt es sich um bekannte Verbindungen, die je nach
Wunsch aus mehrfunktionellen Alkoholen, wie Ethylengly
kol, Diethylenglykol, Triethylenglykol, Trimethylolpro
pan, Butandiol, Hexandiol sowie mehrwertigen Säuren
bzw. deren Anhydriden, z. B. Maleinsäureanhydrid,
Phthalsäureanhydrid oder auch Terephthalsäure bzw. Adi
pinsäure durch Veresterung gewonnen werden. Die
OH-Zahlen derartiger Polyester liegen im allgemeinen
zwischen etwa 80 und 250 mg KOH/g. Diese OH-gruppen
haltigen Polyester werden dann in an sich bekannter
Weise mit den niedermolekularen Di- bzw. Polyisocyana
ten umgesetzt. Als Isocyanate kommen beispielsweise
Hexamethylendiisocyanat, Trimethylhexamethylendiiso
cyanat, Dicyclohexylmethandiisocanat, Isophorondiiso
cyanat, Toluylendiisocyanat (Isomerengemisch) oder
Diphenylmethandiisocyanat zum Einsatz.
Ferner können zur Herstellung des epoxidgruppenhaltigen
Vernetzungsmittels (B) auch die Umsetzungsprodukte von
den eben genannten Di- und/oder Polyisocyanaten mit
hydroxylgruppenhaltigen Polyethern eingesetzt werden.
Bevorzugte Polyetherdiole leiten sich von 2 bis 4 Koh
lenstoffatomen enthaltenen Glykolen ab. Demnach kommen
in Frage Polyethylen- und/oder Polypropylenglykol
und/oder Polytetramethylenglykol (hergestellt durch
Ringöffnungspolymerisation von Tetrahydrofuran). Auch
Addukte von Ethylenoxid und/oder Propylenoxid an mehr
wertige Alkohole, wie Glycerin, Trimethylolpropan und
Pentaerythrit, sind brauchbar.
Die Umsetzung des Di- und/oder Polyisocyanates mit der
hydroxylgruppenhaltigen Verbindung (Polyester, Poly
ether, OH-Acrylat) erfolgt üblicherweise in Gegenwart
von Lösemitteln und geeigneten Katalysatoren auf Basis
von zinnorganischen Verbindungen oder tertiären Aminen.
Die nachfolgende Umsetzung des Urethangruppen aufwei
senden Di- und/oder Polyisocyanates mit dem Glycidylal
kohol erfolgt analog zu der Umsetzung des isocyanurat
gruppenhaltigen Di- und/oder Polyisocyanates mit dem
Glycidylalkohol, so daß hier nur auf die entsprechenden
Stellen der Beschreibung verwiesen wird.
Schließlich ist als epoxidgruppenhaltiges Vernetzungs
mittel (B) das Umsetzungsprodukt eines Di- und/oder
Polyisocyanates mit Allylalkohol und anschließender
Epoxidierung der Doppelbindung geeignet. Beispiele für
geeignete Di- und/oder Polyisocyanate sind die bereits
aufgeführten Isocyanate. Die Umsetzung mit dem Allylal
kohol sowie die Epoxidierung der resultierenden Doppel
bindungen sind an sich bekannt und brauchen daher nicht
näher erläutert zu werden.
Die erfindungsgemäßen Überzugsmittel enthalten das
carboxylgruppenhaltige Polymer (Komponente A) üblicher
weise in einer Menge von 10 bis 70 Gew.-%, bezogen auf
das Gesamtgewicht des Überzugsmittels. Die epoxidgrup
penhaltige Verbindung (Komponente B) wird üblicherweise
in einer Menge von 10 bis 50 Gew.-%, bezogen auf das
Gesamtgewicht des Überzugsmittel, eingesetzt. Der
Gehalt an organischen Lösemitteln beträgt üblicherweise
20 bis 50 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des
Überzugsmittels.
Gegebenenfalls können die Überzugsmittel noch einen
Vernetzungskatalysator enthalten. Hierbei eignen sich
besonders tertiäre Amine, quartäre Ammoniumverbindun
gen, wie z. B. Benzyltrimethylammoniumhydroxyd und
Benzyltrimethylammoniumchlorid, spezielle Chromverbin
dungen sowie Zinnverbindungen. Selbstverständlich
erübrigt sich der Einsatz eines Vernetzungskatalysators
in den meisten Fällen, bei denen bereits tertiäre
Aminogruppen in das Copolymerisat bzw. in den Polyester
eingebaut sind. Durch den Einsatz eines internen oder
externen Vernetzungskatalysators werden tiefere Ein
brenntemperaturen und kürzere Einbrennzeiten erreicht.
Vorzugsweise wird der Vernetzungskatalysator in einer
Menge von 0,5 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtge
wicht der Di- bzw. Polyepoxidkomponente und der Binde
mittelkomponente, verwendet.
Die erfindungsgemäßen Überzugsmittel können außerdem
noch übliche Pigmente und Füllstoffe in üblichen Men
gen, bevorzugt 0 bis 60 Gew.-%, bezogen auf die Gesamt
zusammensetzung, sowie weitere Hilfs- und Zusatz
stoffe, wie z. B. Verlaufsmittel, Silikonöle, Weich
macher, wie Phosphorsäureester und Phthalsäureester,
viskositätskontrollierende Zusätze, Mattierungsmittel,
UV-Absorber und Lichtschutzmittel in üblichen Mengen,
bevorzugt 0 bis 10 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtzusam
mensetzung, enthalten.
Diese Überzugsmittel können durch Spritzen, Fluten,
Tauchen, Walzen, Rakeln oder Streichen auf ein Substrat
in Form eines Films aufgebracht werden, wobei der Film
anschließend zu einem festhaftenden Überzug gehärtet
wird.
Die erfindungsgemäßen Überzugsmittel eignen sich für
die Automobilserienlackierung und - wenn durch entspre
chende Wahl der Härterkomponente niedrige Härtungstem
peraturen zwischen 20 und 80°C angewandt werden kön
nen - auch besonders für die Reparaturlackierung von
Kraftfahrzeugen. Sie werden dabei als Grundierung,
Deck- oder Klarlack eingesetzt.
Die erfindungsgemäßen Überzugsmittel werden herge
stellt, indem Bindemittel und Vernetzer, ggf. unter
Zugabe von Lösemittel, vermischt werden. Dem Bindemit
tel oder dem Vernetzer können ggf. Pigmente und/oder
Füllstoffe nach üblichen Verfahren (dispergieren, dis
solvern und ähnliches) zugegeben werden. Gegebenenfalls
eingesetzte weitere Zusatzstoffe können sowohl dem Bin
demittel oder dem Vernetzer als auch dem fertigen Über
zugsmittel zugesetzt werden.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher auch
ein Verfahren zur Herstellung von Überzugsmitteln,
enthaltend
- A) ein oder mehrere carboxylgruppenhaltige Polymere mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht von 500 bis 8000 und einer Säurezahl von 15 bis 200 mg KOH/g als wesentliche Bindemittelkomponente,
- B) ein oder mehrere epoxidgruppenhaltige Verbindungen als Vernetzungsmittel und
- C) ein oder mehrere organische Lösemittel,
bei dem die Bindemittelkomponente (A) und das Ver
netzungsmittel (B) erst kurz vor der Applikation der
Überzugsmittel gemischt werden. Das Verfahren ist
dadurch gekennzeichnet, daß die epoxidgruppenhaltige
Verbindung (B) herstellbar ist aus
- 1. einer Biuret- und/oder Isocyanurat- und/oder Urethangruppen aufweisenden Di- und/oder Poly isocyanatverbindung und Glycidylalkohol der Formel worin R für einen Alkylenrest mit 1 bis 10 C-Atomen und R¹ für H, einen Methyl- oder Ethylrest steht, und/oder
- 2. einem Di- und/oder Polyisocyanat und Allylalkohol unter anschließender Epoxidierung der Doppel bindungen.
Bezüglich der Beschreibung der in dem Verfahren einge
setzten Komponenten und der Durchführung dieses Verfah
rens wird auf die vorhergehenden Seiten dieser Be
schreibung verwiesen.
Die Erfindung wird in den folgenden Beispielen näher
erläutert. Alle Angaben über Teile und Prozentsätze
sind Gewichtsangaben, falls nicht ausdrücklich etwas
anderes festgestellt wird.
In einem 4-l-Edelstahlkessel, ausgestattet mit Rührer,
Thermometer und Dosiereinrichtungen, werden eingewogen:
307 Teile Glycidol (2,3-Epoxypropanol)
132 Teile Xylol.
132 Teile Xylol.
Innerhalb von 4 Stunden läßt man unter Rühren zu dieser
Mischung ein Gemisch folgender Komponenten zulaufen:
1540 Teile eines handelsüblichen Isocyanurates
auf Basis Isophorondiisocyanat in
70-%iger Lösung in Solventnaphtha
(Handelsprodukt Desmodur®Z 4370 der
Fa. Bayer)
6,94 Teile Dibutylzinndilaurat (10%ige Lösung in Xylol).
6,94 Teile Dibutylzinndilaurat (10%ige Lösung in Xylol).
Während des Zulaufs wird das Reaktionsgemisch bei 40°C
gehalten. Der Reaktionsfortschritt wird über den Gehalt
an freiem Isocyanat bestimmt, gegebenenfalls wird mit
weiteren 0,05% DBTL nachkatalysiert. Die Reaktion ist
beendet, wenn der Gehalt an freiem Isocyanat kleiner
als 0,2% beträgt. Im vorliegenden Beispiel wurde ein
Rest-NCO-Gehalt von 0,15% erreicht. Danach wird mit
Xylol auf 65% Feststoffgehalt und weiter mit Methoxi
propanol auf einen Feststoffgehalt von 60% angelöst.
Enddaten des Vernetzers:
Festkörper: 65,1% (60 Minuten 130°C; 1g Substanz + 3 ml Xylol)
Rest NCO: 0%
Epoxidequivalentgewicht: 365
Viskosität (55%ig in Butylacetat): 2,0 dPa·s
Festkörper: 65,1% (60 Minuten 130°C; 1g Substanz + 3 ml Xylol)
Rest NCO: 0%
Epoxidequivalentgewicht: 365
Viskosität (55%ig in Butylacetat): 2,0 dPa·s
Analog zum Beispiel B1 wird in einem 4l-Edelstahlkes
sel, ausgestattet mit Rührer und Dosiereinrichtung, ein
Gemisch folgender Komponenten eingewogen:
436,6 Teile Glycidol (2,3-Epoxypropanol)
187 Teile Xylol.
187 Teile Xylol.
Unter Rühren wird innerhalb von 4 h ein Gemisch folgen
der Rohstoffe zudosiert:
1296 Teile eines handelsüblichen trimerisierten
Hexamethylendiisocyanates (Isocyanurat-
Form) als 90%ige Lösung (Handelsprodukt
Tolonate HDT 90 der Firma Rhône-Poulenc)
186 Teile Xylol
8 Teile Dibutyzinndilaurat als 10%ige Lösung in Xylol.
186 Teile Xylol
8 Teile Dibutyzinndilaurat als 10%ige Lösung in Xylol.
Die Reaktion ist stark exotherm. Nach Abklingen der
Exothermie wurde noch 3 h bei Raumtemperatur gehalten,
bis ein Rest-NCO-Gehalt von 0,2% erreicht war.
Anschließend wurde mit Methoxypropanol auf einen Fest
stoffgehalt von 70% angelöst.
Festkörper: 72,1% (60 Minuten 130°C; 1 g Substanz +
3 ml Xylol)
Rest NCO: 0%
Epoxidequivalentgewicht: 277
Viskosität (70-%ig in Butylacetat): 6,8 dPa·s
Rest NCO: 0%
Epoxidequivalentgewicht: 277
Viskosität (70-%ig in Butylacetat): 6,8 dPa·s
63,8 Teile eines handelsüblichen, aliphatischen Epoxid
harzes mit einem Molgewicht von ca. 1200 und einem
Epoxidequivalentgewicht von ca. 250-550 auf der Basis
eines zweikernigen Melaminharzes, umgesetzt mit
Acrylamid und anschließender Epoxidierung der Acryl-
Doppelbindungen (Handelsprodukt Santolink LSE 4114 der
Firma Monsanto) und 36,2 Teile Methoxypropanol werden
gemischt.
Die Herstellung des Acrylatcopolymerisats (A1) erfolgte
in einem 4-Liter-Edelstahlpolymerisationskessel mit
Rührer, Rückflußkühler, zwei Monomerenzuläufen und
einem Initiatorzulauf. Die jeweils angegebenen Kompo
nenten werden eingewogen und dann die Vorlage auf 110°C
aufgeheizt.
Mit dem Start aller Zuläufe wird gleichzeitig begonnen,
innerhalb von 3 h werden die beiden Monomerenzuläufe
gleichmäßig zudosiert, innerhalb von 4 h wird der
Initiatorzulauf zudosiert. Während der Polymerisation
wird die Temperatur im Kessel auf 108-110°C gehalten.
Danach wird noch 2 h nachpolymerisiert. Die so erhal
tene Acrylatharzlösung hat einen Festkörper von 50%.
Es werden anschließend 309,8 Teile Hexahydrophthal
säureanhydrid (HHPSA) zugegeben und bei 110°C an das
Acrylatharz addiert. Nachdem die Säurezahlbestimmung in
wäßriger und alkoholischer KOH gleiche Werte ergibt,
wird mit sek. Butanol auf 50% Festkörpergehalt
verdünnt.
Als Siloxanmakromonomer wurde das Handelsprodukt
Marubeni® AK 5 der Firma Toagosei Chemical Industries
Co., LTD. eingesetzt. Es weist ein zahlenmittleres
Molekulargewicht von ca. 5000 und im Mittel eine ethy
lenisch ungesättigte Doppelbindung pro Molekül auf.
Vorlage:
13 Teile Siloxanmakromonomer (Marubeni® AK5)
552,2 Teile Butylacetat
552,2 Teile Xylol
13 Teile Siloxanmakromonomer (Marubeni® AK5)
552,2 Teile Butylacetat
552,2 Teile Xylol
Monomerenzulauf A:
130 Teile Dimethylaminoethylmethacrylat
130 Teile Ethylhexylacrylat
195 Teile Hydroxybutylacrylat
312 Teile n-Butylacrylat
130 Teile Dimethylaminoethylmethacrylat
130 Teile Ethylhexylacrylat
195 Teile Hydroxybutylacrylat
312 Teile n-Butylacrylat
Monomerenzulauf B:
208 Teile Hexandioldimethacrylat
195 Teile Hydroxyethylmethacrylat
130 Teile Styrol
6,5 Teile Mercaptoethanol
0,7 Teile Triisodecylphosphit
208 Teile Hexandioldimethacrylat
195 Teile Hydroxyethylmethacrylat
130 Teile Styrol
6,5 Teile Mercaptoethanol
0,7 Teile Triisodecylphosphit
Initiatorzulauf:
65 Teile 2,2′-Azobis(2-methylbutannitril)
130 Teile Butylacetat
130 Teile Xylol
65 Teile 2,2′-Azobis(2-methylbutannitril)
130 Teile Butylacetat
130 Teile Xylol
Viskosität (original): <40 dPa·s (23°C)
Säurezahl (wäßrig/alkoholisch): 67,5/71,1 mgKOH/g
Säurezahl (wäßrig/alkoholisch): 67,5/71,1 mgKOH/g
In einem 4-Liter-Polykondensationskessel mit Rührer,
dampfbeheizter Kolonne und Wasserabscheider werden 488
Teile Hexahydrophthalsäureanhydrid, 515 Teile
1,4-Cyclohexandicarbonsäure, 752 Teile Trimethylolpro
pan, 72,5 Teile Neopentylglykol, 82,8 Teile Methyl
diethanolamin, 200 Teile Isononansäure, 77 Teile Ben
zoesäure, 88 Teile Xylol und 1,14 Teile Triisodecyl
phosphit gegeben und langsam aufgeheizt. Es wird bei
einer Temperatur von max. 190°C bis zu einer Säurezahl
von 20 mgKOH/g und einer Viskosität von 2,0 dPa·s
(50-%ig in Butylglykol) kondensiert, anschließend wird
gekühlt und bei 130°C mit 886 Teilen Xylol angelöst.
Nach weiterem Kühlen auf 50°C werden nun zu dieser
Lösung 321,3 Teile Hexahydrophthalsäureanhydrid und
1,12 Teile Triisodecylphosphit gegeben. Die Addition
des Anhydrides erfolgt bei max. 50°C bis eine Säurezahl
von 68 mgKOH/g und eine Viskosität von 2,4 dPa·s (50-%ig
in Butylglykol) erreicht ist. Danach wird mit 377 Tei
len Xylol und 147 Teilen sek. Butanol angelöst.
Der so erhaltene Polyester hat einen Festkörper von
61,5%, eine Säurezahl von 68 mgKOH/g und eine Viskosi
tät von 13,5 dPa·s (original).
1,90 Teile Diazobicyclooctan werden mit 98,1 Teilen
Butylacetat 98/100 gemischt.
Aus den in Tabelle 1 angegebenen Komponenten wird durch
Vermischen eine Klarlacklösung hergestellt. Aus den in
Tabelle 2 angegebenen Komponenten werden durch Vermi
schen die Vernetzerlösungen EV1 und EV2 (erfindungsge
mäße Beispiele) und VV1 (Vergleichsbeispiel) herge
stellt.
Die Klarlacklösung wird mit der Lackverdünnung auf eine
Viskosität, gemessen im DIN-4-Auslaufbecher bei 20°C,
von 21 s eingestellt. 100 Teile dieser Klarlacklösung
werden dann jeweils mit 50 Teilen der Vernetzerlösung
EV1 bzw. EV2 bzw. VV1 und 30 Teilen der Katalysa
tor-Lösung vermischt. Der Lack wird dann auf phospha
tierte und beschichtete Stahlbleche appliziert. Die
phosphatierten Stahlbleche werden hierzu mit einem han
delsüblichen konventionellen Füller (Handelsprodukt
Glasurit Grundfüller EP AC01-1492 der Firma Glasurit
GmbH, Münster, mit einem epoxifunktionellen Bindemittel
und einem aminofunktionellen Härter) beschichtet, über
Nacht getrocknet und anschließend mit einem handelsüb
lichen konventionellen Metallic-Basislack (Handelspro
dukt Basislack der Reihe AE 54 der Firma Glasurit GmbH,
Münster, auf Basis eines hydroxylgruppenhaltigen Poly
esters, Celluloseacetobutyrat, Wachs und eines Melamin
harzes) beschichtet. Nach einer Ablüftzeit von 30 min.
wird der Klarlack appliziert. Die Tafeln werden dann
30 min bei 60°C getrocknet.
Die Ergebnisse der Lackprüfung sind in Tabelle 3 darge
stellt.
Erläuterungen zu Tabelle 3:
1) Staubfreiheit:
Ca. 15 Minuten nach dem Aufspritzen des Lackes wird die Tafel an einer Ecke mit einer kleinen Probe Seesand (3-4 g) bestreut. Die Tafel wird dann aus einer Höhe von 30 cm mit der Kante aufgestoßen (freier Fall). Staubfreiheit ist erreicht, wenn keine Sandanhaftung vorliegt. Die Prüfung wird nach jeweils 15 Minuten wiederholt, kurz vor Erreichen der Staubfreiheit wird das Wiederholungsintervall auf 5 Minuten verkürzt.
2) Klebfreiheit:
Ca. 20 Minuten nach Erreichen der Staubfreiheit wird die lackierte Tafel mit einem ca. 3 cm² Plätt chen Papier belegt. Auf dieses Papier wird eine kleine Platte aus Hartkunststoff gelegt, auf das dann ein Gewicht von 100 g aufgelegt wird. Nach genau einer Minute wird wie beim Test auf Staub freiheit geprüft, ob das Papier noch anhaftet. Zeitintervall wie bei der Prüfung auf Staubfrei heit.
3) Dryingrecorder:
Die Prüfung erfolgt mit einem Gerät des Typs B.K. Dryingrecorder, Hersteller: The Mickle Laboratory Engineering Company Ltd., Gomshall, Great Britain, nach der folgenden Vorschrift: Vor der Lackierung der Stahlbleche mit dem Basislack werden 25 mm Breite und 30 cm lange Glasstreifen in Längsrich tung auf die jeweilige Prüftafeln geklebt. Die Prüftafeln mitsamt Glasstreifen werden dann mit dem Basislack nach einer Ablüftzeit von 30 Minuten mit dem Klarlack beschichtet. Die Glasstreifen werden entfernt und in einer speziellen Prüfvor richtung (Dryingrecorder) eingespannt. Mit Hilfe des Dryingrecorders wird nun eine Nadel mit einem Durchmesser von 1 mm innerhalb von 6 Stunden über den Lack gezogen. Dabei erscheinen, bedingt durch die Trocknung des Lackes, 3 unterschiedliche Kratzspuren, Phasen genannt. In der ersten Phase dringt die Nadel bis zum Glas durch, der Lack fließt noch zusammen. In der zweiten Phase ist eine deutliche Kratzspur zu erkennen, der Lack fließt nicht mehr zusammen. In der dritten Phase dringt die Nadel nur sehr leicht in die Lackober fläche ein und hinterläßt eine kaum sichtbare Spur. Als Phasenwechsel wird die Mitte des Über gangs zwischen zwei eindeutig definierbaren Phasen angegeben.
4) Benzinfestigkeit:
Wie unter Beispiel 1 beschrieben, wird der Klar lack auf phosphatierte, beschichtete Stahlbleche, die mit dem obenbeschriebenen Füller und Basislack beschichtet sind, appliziert und bei Raumtempera tur getrocknet. Nach 24-stündiger Lagerung bei Raumtemperatur wird erstmals die Benzinfestigkeit geprüft.
Durchführung: Ein mit 1 ml Superbenzin (bleifrei) getränktes Wattepad (Filtergrad, Typ T950, Größe 2,3 der Firma Seitz), das auf der Unterseite eine gitterförmige Struktur besitzt, wird auf die Lack schicht gelegt und mit einem 100 g Gewicht 5 Minu ten belastet. Danach wird die durch die Anquellung der Lackoberfläche hervorgerufene Struktur visuell beurteilt: nicht markiert, markiert, sehr leicht markiert, leicht markiert, markiert, stark mar kiert, sehr stark markiert. Angegeben ist die Zeitdauer der Lagerung bei Raumtemperatur in Tagen, nach denen der Benzintest in Ordnung ist, d. h. keine Markierung sichtbar ist.
5) Die Viskosität wird jeweils als Auslaufzeit im DIN- 4-Becher bei 20°C gemessen.
6) Volvo Crack Test:
Prüfbedingungen 1 Cyclus:
4h bei 50°C im Ofen
2h bei 35°C und 95-100% rel. Luftfeuchte
2h bei 35°C und 95-100% rel. Luftfeuchte und 2 l Schwefeldioxid
16h bei -30°C im Tiefkühlschrank
Tafel mit Wasser waschen und trocknen
Auswertung:
Blasengrad nach DIN 53209
Risse ASTM D660
7) Verträglichkeitsprüfung auf Glastafel:
Nach Verdünnung auf Spritzviskosität wird der Lack auf eine Glastafel mit ca. 45° Neigung aufgegos sen. Man läßt den Lack ca. 2h bei Raumtemperatur ablüften. Sind die Lackkomponenten verträglich, resultiert ein stippenfreier Film.
1) Staubfreiheit:
Ca. 15 Minuten nach dem Aufspritzen des Lackes wird die Tafel an einer Ecke mit einer kleinen Probe Seesand (3-4 g) bestreut. Die Tafel wird dann aus einer Höhe von 30 cm mit der Kante aufgestoßen (freier Fall). Staubfreiheit ist erreicht, wenn keine Sandanhaftung vorliegt. Die Prüfung wird nach jeweils 15 Minuten wiederholt, kurz vor Erreichen der Staubfreiheit wird das Wiederholungsintervall auf 5 Minuten verkürzt.
2) Klebfreiheit:
Ca. 20 Minuten nach Erreichen der Staubfreiheit wird die lackierte Tafel mit einem ca. 3 cm² Plätt chen Papier belegt. Auf dieses Papier wird eine kleine Platte aus Hartkunststoff gelegt, auf das dann ein Gewicht von 100 g aufgelegt wird. Nach genau einer Minute wird wie beim Test auf Staub freiheit geprüft, ob das Papier noch anhaftet. Zeitintervall wie bei der Prüfung auf Staubfrei heit.
3) Dryingrecorder:
Die Prüfung erfolgt mit einem Gerät des Typs B.K. Dryingrecorder, Hersteller: The Mickle Laboratory Engineering Company Ltd., Gomshall, Great Britain, nach der folgenden Vorschrift: Vor der Lackierung der Stahlbleche mit dem Basislack werden 25 mm Breite und 30 cm lange Glasstreifen in Längsrich tung auf die jeweilige Prüftafeln geklebt. Die Prüftafeln mitsamt Glasstreifen werden dann mit dem Basislack nach einer Ablüftzeit von 30 Minuten mit dem Klarlack beschichtet. Die Glasstreifen werden entfernt und in einer speziellen Prüfvor richtung (Dryingrecorder) eingespannt. Mit Hilfe des Dryingrecorders wird nun eine Nadel mit einem Durchmesser von 1 mm innerhalb von 6 Stunden über den Lack gezogen. Dabei erscheinen, bedingt durch die Trocknung des Lackes, 3 unterschiedliche Kratzspuren, Phasen genannt. In der ersten Phase dringt die Nadel bis zum Glas durch, der Lack fließt noch zusammen. In der zweiten Phase ist eine deutliche Kratzspur zu erkennen, der Lack fließt nicht mehr zusammen. In der dritten Phase dringt die Nadel nur sehr leicht in die Lackober fläche ein und hinterläßt eine kaum sichtbare Spur. Als Phasenwechsel wird die Mitte des Über gangs zwischen zwei eindeutig definierbaren Phasen angegeben.
4) Benzinfestigkeit:
Wie unter Beispiel 1 beschrieben, wird der Klar lack auf phosphatierte, beschichtete Stahlbleche, die mit dem obenbeschriebenen Füller und Basislack beschichtet sind, appliziert und bei Raumtempera tur getrocknet. Nach 24-stündiger Lagerung bei Raumtemperatur wird erstmals die Benzinfestigkeit geprüft.
Durchführung: Ein mit 1 ml Superbenzin (bleifrei) getränktes Wattepad (Filtergrad, Typ T950, Größe 2,3 der Firma Seitz), das auf der Unterseite eine gitterförmige Struktur besitzt, wird auf die Lack schicht gelegt und mit einem 100 g Gewicht 5 Minu ten belastet. Danach wird die durch die Anquellung der Lackoberfläche hervorgerufene Struktur visuell beurteilt: nicht markiert, markiert, sehr leicht markiert, leicht markiert, markiert, stark mar kiert, sehr stark markiert. Angegeben ist die Zeitdauer der Lagerung bei Raumtemperatur in Tagen, nach denen der Benzintest in Ordnung ist, d. h. keine Markierung sichtbar ist.
5) Die Viskosität wird jeweils als Auslaufzeit im DIN- 4-Becher bei 20°C gemessen.
6) Volvo Crack Test:
Prüfbedingungen 1 Cyclus:
4h bei 50°C im Ofen
2h bei 35°C und 95-100% rel. Luftfeuchte
2h bei 35°C und 95-100% rel. Luftfeuchte und 2 l Schwefeldioxid
16h bei -30°C im Tiefkühlschrank
Tafel mit Wasser waschen und trocknen
Auswertung:
Blasengrad nach DIN 53209
Risse ASTM D660
7) Verträglichkeitsprüfung auf Glastafel:
Nach Verdünnung auf Spritzviskosität wird der Lack auf eine Glastafel mit ca. 45° Neigung aufgegos sen. Man läßt den Lack ca. 2h bei Raumtemperatur ablüften. Sind die Lackkomponenten verträglich, resultiert ein stippenfreier Film.
Beim Zusammenrühren der erfindungsgemäßen Klarlacke 1
und 2 trat im Unterschied zum Klarlack des Vergleichs
beispiels 1 keine Trübung beim Zusammenrühren der Kom
ponenten auf. Der Klarlack des Beispiels 1 zeichnet
sich durch eine kürzere Staub- und Klebfreiheit als der
Klarlack des Vergleichsbeispiels 1 aus. Vorteilhaft ist
vor allem die Verlängerung der Topfzeit der erfindungs
gemäßen Klarlacke der Beispiele 1 und 2 im Vergleich
zum Klarlack des Vergleichsbeispiels 1. Außerdem ist
der Benzintest bei dem Klarlack des Beispiels 1 bereits
nach Lagerung bei Raumtemperatur nach 5 Tagen, bei dem
Klarlack des Beispiels 2 nach 12 Tagen, bei dem Klar
lack des Vergleichsbeispiels 1 dagegen erst nach 20
Tagen in Ordnung. In der Kurzzeitbewitterung beim
Volvo-Test sind der Klarlack des Beispiels 1 und des
Beispiels 2 besser als der Klarlack des Vergleichsbei
spiels 1.
Claims (10)
1. Bei niedrigen Temperaturen von unter 120°C härtba
res Überzugsmittel, enthaltend
- A) ein oder mehrere carboxylgruppenhaltige Polymere mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht von 500 bis 8000 und einer Säurezahl von 15 bis 200 mg KOH/g als wesentliche Bindemittelkompo nente,
- B) ein oder mehrere epoxidgruppenhaltige Verbindun gen als Vernetzungsmittel und
- C) ein oder mehrere organische Lösemittel,
dadurch gekennzeichnet, daß die epoxidgruppen
haltige Verbindung (B) herstellbar ist aus
- 1. einer Biuret- und/oder Isocyanurat- und/oder
Urethangruppen aufweisenden Polyisocyanatverbin
dung und Glycidylalkohol der Formel
worin
R für einen Alkylenrest mit 1 bis 10 C-Atomen und
R¹ für Wasserstoff, eine Methyl- oder Ethylgruppe stehen,
und/oder - 2. einem Di- und/oder Polyisocyanat und mit Allylalkohol unter anschließender Epoxidierung der Doppelbindungen.
2. Überzugsmittel nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die epoxidgruppenhaltige Verbindung B
ein Umsetzungsprodukt ist, das auf Isophorondi
isocyanat als Isocyanatkomponente basiert.
3. Überzugsmittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß die epoxidgruppenhaltige Verbin
dung ein Umsetzungsprodukt ist, das unter Verwen
dung von 2,3-Epoxypropanol-1 als Glycidylalkohol
hergestellt worden ist.
4. Überzugsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die als Bindemittel A
eingesetzten carboxylgruppenhaltigen Polymeren eine
Säurezahl von 30 bis 120 mg KOH/g und/oder eine
Aminzahl von 0 bis 50 mg KOH/g, bevorzugt 10 bis 40
mg KOH/g, aufweisen.
5. Überzugsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die als Bindemittel A
eingesetzten carboxylgruppenhaltigen Polymeren her
gestellt worden sind, indem zunächst ein hydroxyl
gruppenhaltiges Polymer mit einer OH-Zahl von 30
bis 200 mg KOH/g hergestellt worden ist, das dann
anschließend mit Carbonsäureanhydriden zu den ent
sprechenden carboxylgruppenhaltigen Polymeren umge
setzt worden ist.
6. Überzugsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß das Überzugsmittel
- A) 10 bis 70 Gew.-% carboxylgruppenhaltiges Bin demittel A,
- B) 10 bis 50 Gew.-% epoxidgruppenhaltiges Ver netzungsmittel B
- C) 0 bis 60 Gew.-% Pigmente und/oder Füllstoffe und
- D) 0 bis 10 Gew.-% übliche Hilfs- und Zusatz stoffe enthält, wobei die Summe der Gewichts anteile der Komponenten A bis D jeweils 100 Gew.-% beträgt.
7. Verfahren zur Herstellung von Überzugsmitteln nach
einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Bindemit
telkomponente A und das Vernetzungsmittel B erst
kurz vor der Applikation des Überzugsmittels
gemischt werden.
8. Verwendung der Überzugsmittel nach einem der An
sprüche 1 bis 6 für die Autoreparaturlackierung.
9. Verwendung der Überzugsmittel nach einem der An
sprüche 1 bis 6 für die Automobilserienlackierung.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19934342198 DE4342198A1 (de) | 1993-12-10 | 1993-12-10 | Bei niedrigen Temperaturen härtbares Überzugsmittel, Verfahren zu seiner Herstellung sowie seine Verwendung |
| PCT/EP1994/003939 WO1995015989A1 (de) | 1993-12-10 | 1994-11-28 | Bei niedrigen temperaturen härtbares überzugsmittel, verfahren zu seiner herstellung sowie seine verwendung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19934342198 DE4342198A1 (de) | 1993-12-10 | 1993-12-10 | Bei niedrigen Temperaturen härtbares Überzugsmittel, Verfahren zu seiner Herstellung sowie seine Verwendung |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE4342198A1 true DE4342198A1 (de) | 1995-06-14 |
Family
ID=6504703
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19934342198 Withdrawn DE4342198A1 (de) | 1993-12-10 | 1993-12-10 | Bei niedrigen Temperaturen härtbares Überzugsmittel, Verfahren zu seiner Herstellung sowie seine Verwendung |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE4342198A1 (de) |
| WO (1) | WO1995015989A1 (de) |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| DE3138196A1 (de) * | 1981-09-25 | 1983-04-14 | Basf Farben + Fasern Ag, 2000 Hamburg | Pulverfoermiges ueberzugsmittel und seine verwendung |
| US4699814A (en) * | 1986-10-06 | 1987-10-13 | Ppg Industries, Inc. | Color plus clear application of high solids thermosetting coating compositions containing epoxy-functional polyurethanes |
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-
1993
- 1993-12-10 DE DE19934342198 patent/DE4342198A1/de not_active Withdrawn
-
1994
- 1994-11-28 WO PCT/EP1994/003939 patent/WO1995015989A1/de not_active Ceased
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO1995015989A1 (de) | 1995-06-15 |
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