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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft zweikomponentige Lackzusammensetzungen
auf Lösemittelbasis, die
hydroxyfunktionellem Lacton modifizierte (meth)acrylische Copolymere
aufweisen sowie Polyisocyanat-Härter,
die für
Autolacke und technische Beschichtungen verwendbar sind.
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BESCHREIBUNG
DES VERWANDTEN GEBIETS
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Bei
Autolacken besteht speziell ein Bedarf nach zweikomponentigen Lackzusammensetzungen,
die kratzfeste und chemisch beständige
Lacke erzeugen. Aus dem Stand der Technik ist bereits bekannt, dass kratzfeste
Lacke in der Regel erhalten werden können, indem hydroxyfunktionelle
(meth)acrylische Copolymere verwendet werden, deren Hydroxyl-Gruppen
mit Lactonen modifiziert sind. Zusätzlich zu einer guten Kratzfestigkeit
erfordern diese Lackzusammensetzungen auch die Entwicklung einer
guten Härte
beim Aushärten und
sollen über
ausgewogene Eigenschaften des physikalischen Trocknens verfügen.
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Beispielsweise
werden Lackzusammensetzungen für
Autolacke, die auf mit Lacton modifizierten (meth)acrylischen Copolymeren
und Polyisocyanat-Vernetzungsmitteln beruhen, in der EP-A-1227113
beschrieben. Die (meth)acrylischen Copolymere werden hergestellt
aus Pre-Addukten von Lactonen und Hydroxyalkyl(meth)acrylaten und
zusätzlichen
ungesättigten
Monomeren. Die Kratzfestigkeit der Lacke, die mit diesen Zusammensetzungen
erzielt wird, erfordert noch eine Verbesserung.
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In
der US-P-3892714 werden hydroxyfunktionelle (meth)acrylische Copolymere
mit Haupt- und Nebenketten beschrieben, bei denen die Hauptketten
ein Copolymer aus ethylenisch ungesättigten Monomeren aufweisen,
von denen mindestens eines Hydroxyl-Gruppen enthält, während die Nebenkette Lacton-Ketten aufweist,
die sich an den Hydroxyl-Gruppen befinden. Die Copolymere können hergestellt
und anschließend mit
dem Lacton modifiziert werden oder die Nebenkette kann an einem
ethylenisch ungesättigten
Hydroxy-Monomer angebracht sein und das Copolymer wird sodann durch
Polymerisation mit anderen ungesättigten
Monomeren hergestellt. Die Menge des zugefügten Lactons beträgt 10% bis
60 Gew.% bezogen auf das Gewicht des unmodifizierten Copolymers.
Abgesehen von hydroxyfunktionellen ungesättigten Monomeren werden als die
anderen Monomere vorzugsweise Styrol, Vinyl, Toluol, Methylmethacrylat,
Vinylacetat und Butylmethacrylat verwendet. Die Nachteile dieser
Beschichtungszusammensetzung sind eine schlechte Entwicklung der
Härte,
ein weniger gutes Verhalten beim physikalischen Trocknen und die
Zusammensetzungen haben noch eine unzureichende Kratzfestigkeit.
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Die
WO-A-00/37524 richtet sich auf Beschichtungszusammensetzungen, die
auf acrylischen Polyolen beruhen, bei denen es sich um die Polymerisationsprodukte
von 20% bis 70 Gew.% hydroxyfunktionellen (Meth)acrylat-Monomeren
handelt und 30% bis 80 Gew.% (Meth)acrylat-Monomere ohne Hydroxyl-Gruppen, worin
die hydroxyfunktionellen (Meth)acrylat-Monomere 0,5% bis 15 Gew.%
eines (Meth)acrylats aufweisen, worin die veresternde Gruppe der
Rest einer Glycidyl-Gruppe ist und eine verzweigte Alkyl-Gruppe
einbezogen ist, und zwar vorzugsweise Reaktionsprodukte von (Meth)acrylsäure mit
Glycidylestern von gesättigtem α,α'-Dialkylalkanmonocarbonsäuren mit
7 bis 13 Kohlenstoffatomen im Molekül, 5% bis 40 Gew.% eines (Meth)acrylats,
worin die veresternde Gruppe ein Hydroxyester ist, der eine oder
mehrere Ester-Gruppen hat und vorzugsweise Addukte von Hydroxyalkyl(meth)acrylate
und Lactone sowie Null Prozent bis 40 Gew.% andere hydroxyfunktionelle
Monomere. Diese Beschichtungszusammensetzungen entwickeln eine unzureichende
Härte,
verfügen
jedoch auch über
eine unzureichende Kratzfestigkeit.
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Die
EP-A-1201690 bezieht sich auf hydroxyfunktionelle methacrylische
Copolymere, die epoxyfunktionelle ungesättigte Monomere enthalten,
auf Verbindungen mit Carboxyl- und Hydroxyl-Gruppen, die mit den epoxyfunktionellen
Gruppen der ungesättigten
Monomere umgesetzt werden, und auch zusätzlich ungesättigte Monomere.
Wahlweise kann das Polymer mit einem Lacton umgesetzt werden. Die
Nachteile von Beschichtungszusammensetzungen auf Basis dieser Copolymere
und Polyisocyanat-Härter sind
ein schlechtes Trocknungsverhalten und unzureichende Härte. Die
US-A-6162886 beschreibt ein Copolymer, das aus Glycidylneodecanoat,
Acrylsäure,
Styrol, 2-Hydroxyethylmethacrylat, Methylmethacrylat und ε-Caprolacton
erzeugt wird. Der Gehalt an Lacton kann zwischen 1% und 10 Gew.%
schwanken.
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Dementsprechend
besteht ein Bedarf nach Auto-Klarlackzusammensetzungen, die nicht
nur über
eine sehr gute Kratzfestigkeit verfügen sondern auch den Forderungen
nach hervorragenden Eigenschaften des physikalischen Trocknens und
der Härteentwicklung
genügen
und speziell nach dem Trocknen bei relativ geringen Temperaturen
(z.B. unterhalb von 80°C).
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung bezieht sich auf zweikomponentige Beschichtungszusammensetzungen,
aufweisend:
- A) mindestens ein hydroxyfunktionelles
(meth)acrylisches Copolymer mit einer OH-Zahl von 160 bis 200 mgKOH/g
und einer massegemittelten relativen Molekülmasse Mw von 2.500 bis 30.000
und
- B) mindestens ein Polyisocyanat-Vernetzungsmittel;
wobei
das hydroxyfunktionelle (meth)acrylische Copolymer A) erhalten wird
durch:
AI) radikalische Copolymerisation einer Monomermischung
von:
a) 30% bis 60 Gew.% mindestens eines hydroxyfunktionellen,
radikalisch copolymerisierbaren, olefinisch ungesättigten
Monomers,
b) 15% bis 40 Gew.% mindestens eines cycloaliphatischen
Esters, einer radikalisch copolymerisierbaren, olefinisch ungesättigten
Carbonsäure
und
c) 10% bis 40 Gew.% mindestens eines zusätzlichen
radikalisch copolymerisierbaren, olefinisch ungesättigten
Monomers, das von der Komponente a) und b) verschieden ist, und
AII)
Umsetzen mindestens eines Teils der Hydroxyl-Gruppen des hydroxyfunktionellen
(meth)acrylischen Copolymers, das in Schritt AI) erhalten wird,
mit
d) 18% bis 40 Gew.% mindestens einer Lacton-Verbindung;
wobei
die Gewichtsanteile der Komponenten a) bis d) insgesamt 100 Gew.%
betragen und wobei das in Schritt AI) erhaltene hydroxyfunktionelle,
(meth)acrylische Copolymer eine Glasübergangstemperatur Tg von mindestens
50°C hat
und wobei das Copolymer frei ist von epoxyfunktionellen, radikalisch
copolymerisierbaren, olefinisch ungesättigten Monomeren.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Der
hierin und nachfolgend verwendete Begriff (meth)acrylisch ist zu
verstehen als methacrylisch und/oder acrylisch. "Gew.%" ist als "Gewichtsprozent" zu verstehen.
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Es
ist überraschend
festgestellt worden, dass hydroxyfunktionelle (meth)acrylische Copolymere,
die auf diese Weise hergestellt werden, bei Verwendung in Beschichtungszusammensetzungen
mit Isocyanat-Vernetzungsmitteln Beschichtungen bilden, die über ein
besonders ausgewogenes Verhältnis
von hervorragender Kratzfestigkeit, guter Härteentwicklung und physikalischem
Trocknungsverhalten verfügen.
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Bevorzugte
hydroxyfunktionelle (meth)acrylische Copolymere A) haben eine OH-Zahl
von 170 bis 190 mg KOH/g und eine massegemittelte relative Molekülmasse Mw
von 2.500 bis 20.000.
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Bevorzugte
hydroxyfunktionelle (meth)acrylische Copolymere, die in Schritt
AI) erhalten werden, haben eine OH-Zahl von 170 bis 280 mg KOH/g,
eine massegemittelte relative Molekülmasse Mw von 2.000 bis 20.000
und eine Säurezahl
von Null bis 40 mg KOH/g. Die Glasübergangstemperatur Tg des Copolymers
beträgt
bevorzugt 60° bis
100°C. Die
Glasübergangstemperatur
des Copolymers ist aus der Glasübergangstemperatur
der Homopolymere der Monomere nach der Flory-Fox-Gleichung berechnet
worden. Die Glasübergangstemperaturen
der Homopolymere sind unter Anwendung der Differentialscanningkalorimetrie
(DSC) gemessen worden.
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Nachfolgend
wird die Erfindung eingehender beschrieben. Die hydroxyfunktionellen
(meth)acrylischen Copolymere A) weisen 30% bis 60 Gew.% von Komponente
a) auf, 15% bis 40 Gew.% von Komponente b), 10% bis 40 Gew.% von
Komponente c) und 18% bis 40 Gew.% und am meisten bevorzugt 20%
bis 30 Gew.% von Komponente d), wobei die Gewichtsanteile der Komponenten
a) bis d) insgesamt 100 Gew.% betragen.
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Beispiele
für geeignete
hydroxyfunktionelle, olefinisch ungesättigte Monomere (Komponente
a) sind Hydroxyalkylester von α,β-olefinisch
ungesättigte
Monocarbonsäuren
mit primären
oder sekundären
Hydroxyl-Gruppen. Beispiele schließen die Hydroxyalkylester der
Acrylsäure,
Methacrylsäure,
Crotonsäure
und/oder Isocrotonsäure
ein. Die Hydroxyalkylester von (Meth)acrylsäure sind bevorzugt. Die Hydroxyalkyl-Reste
können
beispielsweise 1 bis 10 Kohlenstoffatome und bevorzugt 2 bis 6 Kohlenstoffatome
enthalten. Beispiele für geeignete
Hydroxyalkylester von α,β-olefinisch
ungesättigten
Monocarbonsäuren
mit primären
Hydroxyl-Gruppen sind: Hydroxyethyl(meth)acrylat, Hydroxypropyl(meth)acrylat,
Hydroxybutyl(meth)acrylat, Hydroxyamyl(meth)acrylat und Hydroxyhexyl(meth)acrylat.
Beispiele für
geeignete Hydroxyalkylester mit sekundären Hydroxyl-Gruppen sind 2-Hydroxypropyl(meth)acrylat,
2-Hydroxybutyl(meth)acrylat und 3-Hydroxybutyl(meth)acrylat.
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Weitere
hydroxyfunktionelle ungesättigte
Monomere, die zur Anwendung gelangen können, sind Reaktionsprodukte
von α,β-ungesättigte Monocarbonsäuren mit
Glycidylestern gesättigter
Monocarbonsäuren, die
in der α-Stellung
verzweigt sind, z.B. mit Glycidylestern gesättigter α-Alkylalkanmonocarbonsäuren oder α,α-Dialkylalkanmonocarbonsäuren. Diese
sind vorzugsweise die Reaktionsprodukte von (Meth)acrylsäure mit
Glycidylestern gesättigter α,α'-Dialkylalkanmonocarbonsäuren, die
7 bis 13 Kohlenstoffatome im Molekül haben und besonders bevorzugt
9 bis 11 Kohlenstoffatome im Molekül haben. Andere hydroxyfunktionelle
ungesättigte
Monomere sind Polyethylenoxid und/oder Polypropylenoxid, die mit
(Meth)acrylaten modifiziert sind.
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Beispiele
für geeignete
cycloaliphatische Ester von olefinisch ungesättigten Carbonsäuren (Komponente
b) sind cycloaliphatische Ester von olefinisch ungesättigten
Carbonsäuren
mit cycloaliphatischen Alkoholen. Beispiele für geeignete olefinisch ungesättigte Carbonsäuren schließen Acrylsäure ein,
Methacrylsäure, Crotonsäure und
Isocrotonsäure.
Die Alkohole sind speziell cycloaliphatische, einwertige verzweigte
oder unverzweigte Alkohole mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen im Molekül. Komponente
c) betrifft bevorzugt cycloaliphatische Ester von (Meth)acrylsäure. Die
cycloaliphatischen (Meth)acrylate können auch substituiert sein.
Die Substituenten sind beispielsweise ein oder mehrere und z.B.
bis zu 3 Alkyl-Gruppen und speziell solche mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen.
Bevorzugte Beispiele für
cycloaliphatische Ester von (Meth)acrylsäure sind Cyclohexylacrylat,
Trimethylcyclohexylacrylat, 4-tert-Butylcyclohexylacrylat, Isobornylacrylat
und die entsprechenden Methacrylate.
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Die
zusätzlichen
olefinisch ungesättigten
Monomere, die zur radikalischen Polymerisation von Komponente c)
in der Lage sind, sind alle beliebigen olefinisch ungesättigten
Monomere, die zur radikalischen Polymerisation in der Lage sind
und die von a) und b) mit der Ausnahme von epoxyfunktionellen radikalisch
copolymerisierbaren olifinischen ungesättigten Monomeren verschieden
sind. Beispiele für
zusätzliche
geeignete ungesättigte
Monomere können
abgesehen von einer olefinischen Doppelbindung weitere funktionelle
Gruppen enthalten oder können
abgesehen von einer olefinischen Doppelbindung keine weiteren funktionellen Gruppen
enthalten. Komponente c) weist bevorzugt auf olefinisch ungesättigte Carbonsäuren, die
zur radikalischen Polymerisation in der Lage sind, aliphatische
Ester von olefinisch ungesättigten
Carbonsäuren,
die zur radikalischen Polymerisation in der Lage sind, Vinylester
und/oder vinylaromatische Kohlenwasserstoffe.
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Beispiele
für geeignete
olefinisch ungesättigte
Carbonsäuren
schließen
Acrylsäure,
Methacrylsäure, Crotonsäure und
Isocrotonsäure
ein. Bevorzugt sind Acrylsäure
und Methacrylsäure.
Beispiele für
geeignete aliphatische Ester von olefinisch ungesättigten
Carbonsäuren,
die zur radikalischen Polymerisation in der Lage sind, schließen speziell
Ester von α,β-olefinisch
ungesättigten
Monocarbonsäuren
mit aliphatischen Alkoholen ein. Beispiele für geeignete olefinisch ungesättigte Carbonsäuren sind
die vorgenannten Säuren.
Die Alkohole sind speziell aliphatische einwertige, verzweigte oder
unverzweigte Alkohole mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen im Molekül. Beispiele
für (Meth)acrylate
mit aliphatischen Alkoholen sind Methylacrylat, Ethylacrylat, Isopropylacrylat,
tert-Butylacrylat, n-Butylacrylat,
Isobutylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat, Laurylacrylat, Stearylacrylat
und die entsprechenden Methacrylate.
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Beispiele
für geeignete
Vinylester sind Vinylacetat, Vinylpropionat und Vinylester gesättigter
Monocarbonsäuren,
die in der α-Stellung
verzweigt sind, z.B. Vinylester von gesättigtem α,α'-Dialkylalkanmonocarbonsäuren und
Vinylester von gesättigten α-Alkylalkanmonocarbonsäuren, die
in jedem Fall 5 bis 13 Kohlenstoffatome und bevorzugt 9 bis 11 Kohlenstoffatome
im Molekül
haben.
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Beispiele
für vinylaromatische
Kohlenwasserstoffe sind vorzugsweise solche, die 8 bis 12 Kohlenstoffatome
im Molekül
haben. Beispiele für
derartige Monomere sind Styrol, α-Methylstyrol,
Chlorstyrol, Vinyltoluole, 2,5-Dimethylstyrol, p-Methoxystyrol und
tert-Butylstyrol. Am meisten bevorzugt als Komponente c) ist Styrol.
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Beispiele
für andere
zusätzlich
geeignete ungesättigte
Monomere, die abgesehen von einer olefinischen Doppelbindung weitere
funktionelle Gruppen enthalten, sind Carbamid-, Amin-, Amid-, Acetacetat-,
Sulfonsäure-,
Silan- und Imidazol-funktionelle ungesättigte Monomere wie Ethylenharnstoffethyl(meth)acrylat,
Dimethylaminoethyl(meth)acrylat, Acetacetoxyethyl(meth)acrylat,
(Meth)acrylamid, Alkoxymethyl(meth)acrylamide, Vinylsilan, Methacryloxyethyltrialkoxysilane,
Acrylamido-2-methylpropan, Sulfonsäure, Vinylimidazol.
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Beispiele
für geeignete
Lactone (Komponente d) sind solche, die 3 bis 15 Kohlenstoffatome
in dem Ring enthalten und wobei die Ringe auch verschiedene Substituenten
haben können.
Bevorzugte Lactone sind γ-Butyrolacton, δ-Valerolacton, ε-Caprolacton, β-Hydroxy-β-methyl-δ-valerolacton, λ-Laurinlacton oder
Mischungen davon. Besonders bevorzugt ist ε-Caprolacton.
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Die
hydroxyfunktionellen (meth)acrylischen Copolymere A) enthalten keine
epoxyfunktionellen, olefinisch ungesättigten Monomere, die zur radikalischen
Polymerisation in der Lage sind.
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Gemäß der Erfindung
kommt es darauf an, dass die hydroxyfunktionellen (meth)acrylischen
Copolymere A) durch Copolymerisieren von Monomeren a) bis c) (Schritt
AI) und Umsetzen von mindestens einem Teil der Hydroxyl-Gruppen
des in Schritt AI) erhaltenen Copolymers mit Komponente d) (Schritt
AII) erhalten werden.
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Die
Herstellung des hydroxyfunktionellen (meth)acrylischen Copolymers
in Schritt AI) erfolgt durch radikalische Copolymerisation. Diese
kann in einer für
den Fachmann bekannten Weise mit Hilfe konventioneller Prozesse
ausgeführt
werden und speziell mit Hilfe einer radikalischen Lösungspolymerisation
unter Verwendung von radikalischen Initiatoren. Beispiele geeigneter
radikalischer Initiatoren sind Dialkylperoxide, Diacylperoxide,
Hydroperoxide, wie beispielsweise Cumenhydroperoxid, Perester, Peroxydicarbonate,
Perketale, Ketonperoxide, Azo-Verbindungen, wie beispielsweise 2,2'-Azo-bis-(2,4-dimethylvaleronitril),
Azo-bis-isobutyronitril, C-C-aufspaltende Initiatoren, wie beispielsweise
Benzpinakol-Derivate. Die Initiatoren können bezogen auf das Gewicht
des anfänglichen
Monomers beispielsweise in Mengen von 0,1% bis 4,0 Gew.% verwendet werden.
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Der
Prozess der Lösungspolymerisation
wird in der Regel in einer solchen Weise ausgeführt, dass das Lösemittel
in den Reaktionsbehälter
geladen wird, bis zum Siedepunkt erhitzt wird und die Monomer/Initiator-Mischung
kontinuierlich über
eine spezielle Zeitdauer zudosiert wird. Die Polymerisation wird
vorzugsweise bei Temperaturen zwischen 60° und 200°C und mehr bevorzugt bei 130° bis 180°C ausgeführt.
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Beispiele
für geeignete
organische Lösemittel,
die in der Lösungspolymerisation
und auch später
in den Beschichtungszusammensetzungen gemäß der Erfindung zur Anwendung
gelangen können,
schließen ein:
Glykolether, wie beispielsweise Ethylenglykoldimethylether; Propylenglykoldimethylether;
Glykoletherester, wie beispielsweise Ethylglykolacetat, Butylglykolacetat,
3-Methoxy-n-butylacetat, Butyldiglykolacetat, Methoxypropylacetat;
Ester, wie beispielsweise Butylacetat, Isobutylacetat, Amylacetat;
Ketone, wie beispielsweise Methylethylketon, Methylisobutylketon;
Cyclohexanon, Isophoron, aromatische Kohlenwasserstoffe (z.B. mit
einem Siedebereich von 136° bis
180°C) und
aliphatische Kohlenwasserstoffe. Zur Kontrolle des Molekulargewichts
können
Kettenübertragungsmittel
verwendet werden, wie beispielsweise Mercaptane, Thioglykolate,
Cumen oder dimeres α-Methylstyrol.
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Die
Hydroxyl-Gruppen der hydroxyfunktionellen (meth)acrylischen Copolymere,
die in Schritt AI) erhalten werden, werden mindestens teilweise
mit Lactonen (Komponente d) modifiziert. Dieses erfolgt mit Hilfe einer
Veresterungsreaktion, die mit einer Ringöffnung des Lactons abläuft. Wiederum
werden während
des Ablaufs der Reaktion Hydroxyl-Gruppen in der Endstellung erzeugt.
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Die
hydroxyfunktionellen (meth)acrylischen Copolymere A) der vorliegenden
Erfindung lassen sich durch Polymerisieren der Monomere a) bis c)
in Schritt AI) in Gegenwart von Komponente d) oder durch Polymerisieren
der Monomere a) bis c) in Schritt AI) separat herstellen und anschließend Komponente
d) zugeben.
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Die
zweikomponentigen Beschichtungszusammensetzungen der vorliegenden
Erfindung enthalten mindestens ein Polyisocyanat mit freien Isocyanat-Gruppen
als Vernetzungsmittel für
die hydroxyfunktionellen (meth)acrylischen Copolymere.
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Beispiele
für die
Polyisocyanate schließen
alle beliebigen organischen Polyisocyanate mit freien Isocyanat-Gruppen
ein, die aliphatisch, cycloaliphatisch, araliphatisch und/oder aromatisch
gebunden sind. Die Polyisocyanate sind bei Raumtemperatur flüssig oder
durch Zusatz von organischen Lösemitteln
in den flüssigen
Zustand gebracht. Die Polyisocyanate haben in der Regel eine Viskosität von 1
bis 6.000 mPa·s
bei 23°C und
bevorzugt mehr als 5 und weniger als 3.000 mPa·s.
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Polyisocyanate
dieser Art sind in der Fachwelt bekannt. Die Polyisocyanate sind
bevorzugt Polyisocyanate oder Polyisocyanat-Mischungen mit ausschließlich aliphatisch
und/oder cycloaliphatisch gebundenen Isocyanat-Gruppen, die eine
mittlere NCO-Funktionalität
von 1,5 bis 5 und bevorzugt 2 bis 4 haben.
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Spezielle
geeignete Beispiele sind die sogenannten "Beschichtungspolyisocyanate" basierend auf Hexamethylendiisocyanat
(HDI), 1-Isocyanato-3,3,5-trimethyl-5-isocyanatomethylcyclohexan
(IPDI) und/oder Bis(isocyanatocyclohexyl)-methan und die von sich
aus bekannten Derivate der Diisocyanate, die über Biuret-, Allophanat-, Urethan-
und/oder Isocyanurat-Gruppen verfügen, von denen nach ihrer Herstellung überschüssiges Ausgangs-Diisocyanat
vorzugsweise durch Destillation entfernt wird, um eine Restgehalt
von weniger als 0,5 Gew.% zu erhalten. Triisocyanate, wie beispielsweise
Nonantriisocyanat, können
ebenfalls verwendet werden.
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Ebenfalls
geeignet sind sterisch gehinderte Polyisocyanate. Beispiele dafür sind 1,1,6,6-Tetramethylhexamethylendiisocyanat,
1,5-Dibutylpentamethylendiisocyanat, p- oder m-Tetramethylxylylendiisocyanat und die
entsprechenden hydrierten Homologa.
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Prinzipiell
lassen sich Diisocyanate in der üblichen
Weise zu Verbindungen mit höherer
Funktionalität beispielsweise
durch Trimerisierung oder durch Reaktion mit Wasser oder Polyolen,
wie beispielsweise Trimethylolpropan oder Glycerin, umsetzen.
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Die
Polyisocyanat-Vernetzungsmittel können unvermischt oder in Mischung
verwendet werden. Bei ihnen handelt es sich um die konventionellen
Polyisocyanat-Vernetzungsmittel der Lackindustrie, die in der Literatur
umfangreich beschrieben worden sind und die als kommerzielle Produkte
auch verfügbar
sind.
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Die
Polyisocyanate können
auch in Form von Isocyanat-modifizierten Harzen verwendet werden.
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Die
Beschichtungszusammensetzungen der vorliegenden Erfindung können zusätzlich hydroxyfunktionelle
Bindemittel abgesehen von den hydroxyfunktionellen (meth)acrylischen
Copolymeren A) enthalten. Beispielsweise können zusätzliche hydroxyfunktionelle
Bindemittel hydroxyfunktionelle Bindemittel sein, wie sie in der
Fachwelt bekannt sind von der Art, die für die Formulierung von Beschichtungszusammensetzungen
auf Lösemittelbasis
verwendet werden. Beispiele für
zusätzliche
geeignete hydroxyfunktionelle Bindemittel schließen hydroxyfunktionellen Polyester
ein, Alkyd, Polyurethan und/oder Poly(meth)acrylharze, die sich
von den (meth)acrylischen Copolymeren A) unterscheiden. Die zusätzlichen
hydroxyfunktionellen Bindemittel können auch in modifizierter
Form vorliegen, z.B. in Form von (meth)acrylierten Polyestern oder
(meth)acrylierten Polyurethanen. Sie können unvermischt oder in einer
Mischung zur Anwendung gelangen. Der Anteil von zusätzlichen
hydroxyfunktionellen Bindemitteln kann bezogen auf die Menge der
hydroxyfunktionellen (meth)acrylischen Copolymere A) beispielsweise
Null Prozent bis 50 Gew.% betragen. Außerdem können die Beschichtungszusammensetzungen
niedermolekulare reaktionsfähige
Komponenten als sogenannte reaktionsfähige Verdünner enthalten, die zur Reaktion
mit dem Vernetzungsmittel in der Lage sind. Beispiele dafür schließen die
hydroxy- oder aminofunktionellen reaktionsfähigen Verdünner ein.
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Die
hydroxyfunktionellen (meth)acrylischen Copolymere A) und die Polyisocyanat-Vernetzungsmittel B)
werden in jedem Fall in solchen Mengenanteilen verwendet, dass das Äquivalentverhältnis von
Hydroxyl-Gruppen der (meth)acrylischen Copolymere A) zu den Isocyanat-Gruppen des Vernetzungsmittels
5:1 bis 1:5 und beispielsweise bevorzugt 3:1 bis 1:3 und besonders
bevorzugt 1,5:1 bis 1:1,5 beträgt.
Sofern weitere hydroxyfunktionelle Bindemittel und reaktionsfähige Verdünner verwendet
werden, sollten ihre reaktiven Funktionen in Betracht gezogen werden,
wenn das Äquivalentverhältnis berechnet
wird.
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Die
erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzungen
enthalten organische Lösemittel.
Die Lösemittel
können
von der Herstellung der Bindemittel stammen oder sie können separat
zugegeben werden. Es handelt sich bei ihnen um organische Lösemittel,
die typisch für
solche sind, wie sie für
Beschichtungen zur Anwendung gelangen und in der Fachwelt gut bekannt
sind, wie beispielsweise die für
die Herstellung von Lösungspolymeren
vorstehend bereits erwähnten.
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Die
erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzungen
können
Pigmente und/oder Füllstoffe enthalten.
Geeignete Pigmente sind alle farbvermittelnde und/oder Spezialeffekt
vermittelnde Beschichtungspigmente organischer oder anorganischer
Beschaffenheit.
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Die
Beschichtungszusammensetzungen können
konventionelle Additive zum Beschichten enthalten. Die Additive
sind die konventionellen Additive, die auf dem Gebiet der Beschichtungen
verwendet werden. Beispiele für
derartige Additive schließen
Lichtschutzmittel ein, z.B. auf Basis von Benzotriazolen und HALS-Verbindungen
(gehinderte Amin-Lichtstabilisiermittel), Einebner auf Basis von
(meth)acrylischen Homopolymeren oder Siliconölen, Mittel zur Beeinflussung
der Rheologie, wie beispielsweise feindisperses Siliciumdioxid oder polymere
Harnstoffverbindungen; Eindickungsmittel, wie beispielsweise teilvernetzte
Polycarbonsäure
oder Polyurethane; Antischaummittel; Benetzungsmittel, Härtungskatalysatoren
für die
Vernetzungsreaktion, z.B. organische Metallsalze, wie beispielsweise
Dibutylzinndilaurat, Zinknaphthenat und Verbindungen, die tertiäre Amino-Gruppen
enthalten, wie beispielsweise Triethylamin.
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Die
Bindemittelkomponente die eine Hydroxyl-Gruppe enthält und die
Polyisocyanatkomponente können
miteinander nur unmittelbar vor dem Auftrag gemischt werden. Prinzipiell
lassen sich die Beschichtungszusammensetzungen mit organischen Lösemitteln
vor dem Auftrag auf die Spritzviskosität einstellen.
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Die
erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzungen
können
mit Hilfe bekannter Methoden und speziell mit Hilfe des Spritzens
aufgetragen werden. Die erhaltenen Beschichtungen können bei
Raumtemperatur oder durch beschleunigte Trocknung bei höheren Temperaturen
von beispielsweise bis zu 80°C und
bevorzugt bei 20° bis
60°C gehärtet werden.
Ebenfalls können
sie jedoch bei einer höheren
Temperatur von beispielsweise 80° bis
160°C gehärtet werden.
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Die
erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzungen
eignen sich für
Autolacke und technische Beschichtungen. Auf dem Gebiet der Autolacke
können
die Beschichtungsmittel sowohl für
OEM-Lacke (Original Equipment Manufacture) als auch für Autoreparaturlacke
und Reparaturlacke für
Karosserieteile verwendet werden. Bei Standardautolackierungen werden
Ausheiz- oder Ofentemperaturen von beispielsweise 80° bis 140°C und bevorzugt
110° bis
130°C angewendet.
Bei Autoreparaturlackierungen werden beispielsweise Härtungstemperaturen
von 20° bis
80°C und
speziell von 40° bis
60°C angewendet.
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Die
erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzungen
können
zu pigmentierten Decklacken oder zu transparenten Decklacken formuliert
werden und für
die Herstellung der äußeren pigmentierten
Decklage einer mehrlagigen Beschichtung oder für die Herstellung der äußeren Klarlacklage
einer mehrlagigen Beschichtung verwendet werden. Die vorliegende
Erfindung bezieht sich daher ebenfalls auf die Verwendung der erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzungen
als eine Decklack-Beschichtungszusammensetzung und
als eine Klarlack-Beschichtungszusammensetzung sowie auf ein Verfahren
für die
Herstellung mehrlagiger Beschichtungen, wobei speziell mit Hilfe
der erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzungen
Pigment enthaltende Lagen von Decklack und transparentem Klarlack
für mehrlagige
Beschichtungen erzeugt werden.
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Die
Beschichtungszusammensetzungen können
als Pigment enthaltende Decklackschicht beispielsweise auf konventionellen
einkomponentigen oder zweikomponentigen Haftgrundschichten aufgetragen
werden. Die Beschichtungszusammensetzungen lassen sich als transparente
Decklack-Beschichtungszusammensetzungen
beispielsweise im Nass-in-Nass-Verfahren auf farbvermittelnde und/oder
Spezialeffekt vermittelnde Grundlackschichten auf Lösemittelbasis
oder auf wässriger
Basis aufbringen. In diesem Fall wird die Farb- und/oder Spezialeffekt
vermittelnde Grundlackschicht auf ein gegebenenfalls vorbeschichtetes
Substrat und speziell auf vorbeschichtete Karosserien oder Teilen
davon aufgebracht, bevor die Lage der Klarlackbeschichtung der Klarlack-Beschichtungszusammensetzungen
gemäß der Erfindung
aufgebracht wird. Nach einer wahlweisen Ablüftungsphase werden sodann beide
Lagen gemeinsam gehärtet.
In Verbindung mit den OEM-Autolackierungen kann das Ablüften beispielsweise
bei 20° bis
80°C und
in Verbindung mit Reparaturlackierungen über eine Dauer von 15 bis 45
min bei Umgebungstemperatur in Abhängigkeit von der relativen Luftfeuchtigkeit
ausgeführt
werden.
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Die
Beschichtungszusammensetzungen der vorliegenden Erfindung können als
Klarlack- oder Decklack-Beschichtungszusammensetzungen für Autoreparaturlackierungen
verwendet werden. Es können Decklackschichten
und Klarlackschichten mit guter Kratzfestigkeit und guter Härte in Kombination
mit einem hervorragenden Verhalten des physikalischen Trocknens
erzielt werden.
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Nachfolgend
wird die Erfindung detaillierter anhand der Beispiele erklärt. Sofern
nicht anders angegeben, sind alle Anteile und Prozentangaben auf
Gewicht bezogen.
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BEISPIELE
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BEISPIEL 1
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HERSTELLUNG EINES HYDROXYFUNKTIONELLEN
(METH)ACRYLISCHEN COPOLYMERS A1)
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Es
wurde ein 4-Liter-Dreihalskolben aus Glas ausgestattet mit einem
Rührwerk,
Kontaktthermometer, Tropftrichter und Kühler mit 599,96g Solvesso 100
(eine Mischung von aromatischen Kohlenwasserstoffen mit einsetzendem
Siedepunkt bei 164°C,
Exxon), 0,04 g Dibutylzinndilaurat und 120 g Butylacetat beschickt
und bis zum Rückfluss
bei etwa 155°C
erhitzt. Es wurde eine Monomer/Initiator-Mischung, bestehend aus 360 g Styrol,
360 g Isobornylmethacrylat, 1.080 g Hydroxypropylmethacrylat (Mischung
von Isomeren), 600 g ε-Caprolacton,
40 g Di-tert-butylperoxid, 266,8 g Solvesso 100 und 53,2 g Butylacetat,
kontinuierlich aus dem Tropftrichter im Verlaufe von 5 Stunden dem
Reaktorinhalt zugegeben. Der Tropftrichter wurde mit 40 g Solvesso 100
gespült
und die Mischung bis zur konstanten Viskosität refluxiert. Der Inhalt des
Reaktionsapparates wurde sodann mit 120 g Solvesso 100 und 360 g
Butylacetat verdünnt.
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Der
Feststoffgehalt betrug 59,9% bei einer Viskosität von I-1/4 Gardner-Holdt.
Die berechnete Hydroxyl-Zahl betrug 175 mg KOH/g, die Säure-Zahl
4,2 mg KOH/g und die gemessene relative Molekülmasse (mit Hilfe der Gelpermeationschromatographie
unter Verwendung von Polystyrol als Standard) betrug Mn/Mw = 1.800/4.700.
Der Gehalt an Caprolacton betrug 25% der Trockensubstanz. Die berechnete
Hydroxyl-Zahl des Copolymer-Grundgerüsts betrug 233 mg KOH/g und
die Tg des Copolymer-Grundgerüsts betrug
77°C berechnet
nach der Gleichung von Flory-Fox (Copolymer-Grundgerüst = Zusammensetzung des Copolymers
ohne ε-Caprolacton).
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BEISPIEL 2
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HERSTELLUNG EINES HYDROXYFUNKTIONELLEN
(METH)ACRYLISCHEN COPOLYMERS A2)
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Es
wurde ein 4-Liter-Dreihalskolben aus Glas ausgestattet mit einem
Rührwerk,
Kontaktthermometer, Tropftrichter und Kühler, mit 120 g n-Butylacetat,
599,96 g Solvesso 100 (eine Mischung von aromatischen Kohlenwasserstoffen
mit einsetzendem Siedepunkt bei l64°C, Exxon) und 0,04 g Dibutylzinndilaurat
beschickt und bis zum Rückfluss
bei etwa 160°C
erhitzt. Es wurde eine Monomer/Initiator-Mischung, bestehend aus
360 g Styrol, 432 g Isobornyhnethacrylat, 360 g Hydroxypropylmethacrylat
(Mischung von Isomeren), 648 g 2-Hydroxyethyhnethacrylat, 600 g ε-Caprolacton, 53,2
g n-Butylacetat, 40 g Di-tert-butylperoxid und 266,8 g Solvesso
100, aus dem Tropftrichter im Verlaufe von 5 Stunden zu dem Inhalt
des Reaktionsapparates kontinuierlich zugegeben. Der Tropftrichter
wurde mit 40 g Solvesso 100 gespült
und die Mischung bis zur konstanten Viskosität refluxiert. Der Inhalt des
Reaktionsapparates wurde sodann mit 480 g Butylacetat verdünnt.
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Der
Feststoffgehalt betrug 59,5% bei einer Viskosität von M-Gardner-Holdt. Die
berechnete Hydroxyl-Zahl betrug 175 mg KOH/g, die Säure-Zahl
3,4 mg KOH/g und die gemessene relative Molekülmasse (mit Hilfe der Gelpermeationschromatographie
unter Verwendung von Polystyrol als Standard) betrug Mn/Mw = 1.800/5.400.
Der Gehalt an Caprolacton betrug 25% der Feststoffe. Die berechnete
Hydroxyl-Zahl des Copolymer-Grundgerüsts betrug 233 mg KOH/g und
die Tg des Copolymer-Grundgerüsts betrug
75°C, berechnet nach
der Gleichung von Flory-Fox (Copolymer-Grundgerüst = Zusammensetzung des Copolymers
ohne ε-Caprolacton).
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BEISPIEL 3 (VERGLEICHSBEISPIEL)
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HERSTELLUNG EINES HYDROXYFUNKTIONELLEN
(METH)ACRYLISCHEN COPOLYMERS A3)
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Es
wurde ein 4-Liter-Dreihalskolben aus Glas, ausgestattet mit einem
Rührwerk,
Kontaktthermometer, Tropftrichter und Kühler, mit 719,96 g Solvesso
100 (eine Mischung von aromatischen Kohlenwasserstoffen mit einsetzendem
Siedepunkt bei 164°C,
Exxon) und 0,04 g Dibutylzinndilaurat beschickt und bis zum Rückfluss
bei etwa 165°C
erhitzt. Es wurde eine Monomer/Initiator-Mischung, bestehend aus
480 g Styrol, 552 g Isobornylmethacrylat, 360 g Hydroxypropylmethacrylat
(Mischung von Isomeren), 648 g 2-Hydroxyethylmethacrylat, 360 g ε-Caprolacton, 80 g
Di-tert-butylperoxid und 266,8 g Solvesso 100, aus dem Tropftrichter
im Verlaufe von 5 Stunden zu dem Inhalt des Reaktionsapparates kontinuierlich
zugegeben. Der Tropftrichter wurde mit 40 g Solvesso 100 gespült und die
Mischung bis zur konstanten Viskosität refluxiert. Der Inhalt des
Reaktionsapparates wurde sodann mit 480 g Butylacetat verdünnt.
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Der
Feststoffgehalt betrug 64,9% bei einer Viskosität von R + 1/3-Gardner-Holdt.
Die berechnete Hydroxyl-Zahl betrug 175 mg KOH/g, die Säure-Zahl
3,5 mg KOH/g und die gemessene relative Molekülmasse (mit Hilfe der Gelpermeationschromatographie
unter Verwendung von Polystyrol als Standard) betrug Mn/Mw = 1.300/3.000.
Der Gehalt an Caprolacton bezogen auf Bindemittelfeststoffe betrug
15%. Die berechnete Hydroxyl-Zahl des Copolymer-Grundgerüsts betrug
205 mg KOH/g und die Tg des Copolymer-Grundgerüsts betrug 80°C, berechnet
nach der Gleichung von Flory-Fox (Copolymer-Grundgerüst = Zusammensetzung des Copolymers
ohne ε-Caprolacton).
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BEISPIEL 4 (VERGLEICHSBEISPIEL)
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HERSTELLUNG EINES HYDROXYFUNKTIONELLEN
(METH)ACRYLISCHEN COPOLYMERS A4)
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Es
wurde ein 4-Liter-Dreihalskolben aus Glas, ausgestattet mit einem
Rührwerk,
Kontaktthermometer, Tropftrichter und Kühler, mit 719,96 g Solvesso
100 (eine Mischung von aromatischen Kohlenwasserstoffen mit einsetzendem
Siedepunkt bei 164°C,
Exxon) und 0,04 g Dibutylzinndilaurat beschickt und bis zum Rückfluss
bei etwa 165°C
erhitzt. Es wurde eine Monomer/Initiator-Mischung, bestehend aus
360 g Styrol, 552 g Isobornylmethacrylat, 360 g Hydroxypropylmethacrylat
(Mischung von Isomeren), 576 g 2-Hydroxyethylmethacrylat, 360 g ε-Caprolacton, 80 g
Di-tert-butylperoxid und 266,8 g Solvesso 100, aus dem Tropftrichter
im Verlaufe von 5 Stunden zu dem Inhalt des Reaktionsapparates kontinuierlich
zugegeben. Der Tropftrichter wurde mit 40 g Solvesso 100 gespült und die
Mischung bis zur konstanten Viskosität refluxiert. Der Inhalt des
Reaktionsapparates wurde sodann mit 480 g Butylacetat verdünnt.
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Der
Feststoffgehalt betrug 61% bei einer Viskosität von E + 1/2-Gardner-Holdt.
Die berechnete Hydroxyl-Zahl betrug 155 mg KOH/g, die Säure-Zahl
3,6 mg KOH/g und die gemessene relative Molekülmasse (mit Hilfe der Gelpermeationschromatographie
unter Verwendung von Polystyrol als Standard) betrug Mn/Mw = 1.400/3.400.
Der Gehalt an Caprolacton auf Basis der Bindemittelfeststoffe betrug
25%.
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Die
berechnete Hydroxyl-Zahl des Copolymer-Grundgerüsts betrug 205 mg KOH/g und
die Tg 80°C, berechnet
nach der Gleichung von Flory-Fox (Copolymer-Grundgerüst = Zusammensetzung
des Copolymers ohne ε-Caprolacton).
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BEISPIEL 5 (VERGLEICHSBEISPIEL)
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HERSTELLUNG EINES HYDROXYFUNKTIONELLEN
(METH)ACRYLISCHEN COPOLYMERS A5) NACH EP-P-1201690
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Es
wurde ein 4-Liter-Dreihalskolben mit Glasschliff, ausgestattet mit
einem Rührwerk,
Kontaktthermometer, Tropftrichter und Kugelkühler, mit 720 g Solvesso 100
(eine Mischung von aromatischen Kohlenwasserstoffen mit einsetzendem
Siedepunkt bei 164°C,
Exxon) beschickt und bis 164°C
erhitzt unter Rühren
und Rückflusskühlen erhitzt.
Es wurde eine Monomer/Initiator-Mischung, bestehend aus 480 g Styrol,
3.960 g Hydroxypropylmethacrylat, 600 g Isobornylmethacrylat, 360
g Glycidylmethacrylat, 80 g Di-tert-butylperoxid und 280 g Solvesso
100, aus dem Tropftrichter im Verlaufe von 5 Stunden kontinuierlich
zugegeben. Nach der Zugabe wurden das Monomer-Mischgefäß und der
Tropftrichter mit 40 g Solvesso 100 gespült und der Inhalt dem Reaktionsgemisch
zugegeben. Das Reaktionsgemisch wurde am Rückfluss für eine weitere Stunde vor dem Kühlen mit
480 g Solvesso 100 gehalten. Die resultierende Polymerlösung hatte
einen Feststoffgehalt von 60,2% bei einer Gardner-Holdt-Viskosität von T
+ 1/2 und einer Molmassenverteilung Mn/Mw = 1.250/3.000.
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In
einem anderen Aufbau eines Reaktionsapparates, wie er vorstehend
beschrieben wurde, wurden 8,5 Teile Dimethylpropansäure in 6,1984
Teilen n-Butylacetat, 0,0016 Teilen Dibutylzinndilaurat und 22,8
Teilen ε-Caprolacton
für 6 Stunden
refluxiert. Anschließend
wurden 100 Teile der vorgenannten Polymerlösung zugegeben, gefolgt von
einer Zugabe von 0,014 Teilen Tetraethylammoniumbromid und 0,986
Teilen n-Butylacetat. Diese Mischung wurde refluxiert, bis die Säure-Zahl
vor dem Verdünnen
mit 2 Teilen n-Butylacetat konstant blieb.
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Der
abschließende
Feststoffgehalt des Pfropfcopolymers betrug 69% bei einer Viskosität von W
+ 1/4 und einer Säure-Zahl
von 6,7 mg KOH/g, einer berechneten Hydroxyl-Zahl von 175 mg KOH/g
und einer Molmassenverteilung von Mn/Mw = 1.400/3.900. Der Gehalt
an Caprolacton bezogen auf Bindemittelfeststoffe betrug 25%.
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BEISPIEL 6 (VERGLEICHSBEISPIEL)
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HERSTELLUNG EINES HYDROXYFUNKTIONELLEN
(METH)ACRYLISCHEN COPOLYMERS A6) HERGESTELLT NACH DER IN DER EP-P-1227113
BESCHRIEBENEN METHODE
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Es
wurde ein Reaktionsprodukt aus 26,8 Teilen Hydroxypropylmethacrylat
und 15 Teilen ε-Caprolacton hergestellt,
indem die vorgenannte Mischung in 6 Teilen Solvesso 100 mit 0,02
Teilen Di-tert-butylhydroxytoluol (BHT)
und 0,001 Teilen Dibutylzinndilaurat bei 100° bis 120°C für 8 Stunden erhitzt wurde,
währenddessen
in die Reaktionsmasse Luft eingeblasen wurde. In einem nächsten Schritt
wurde das Copolymer wie in Beispiel 1 in einem Aufbau des Reaktionsapparates
hergestellt, wie vorstehend beschrieben wurde, indem im Verlaufe einer
Dauer von 5 Stunden eine Mischung von 360 g Styrol, 360 g Isobornylmethacrylat,
1.920,84 g der vorgenannten Lösung
des Reaktionsproduktes Hydroxypropylmethacrylat-ε-caprolacton, 40 g Di-tert-butylperoxid,
25,2 g Solvesso 100, 53,2 g n-Butylacetat
dem Reaktionsapparat mit einem Gemisch von 600 g Solvesso 100 und
120 g n-Butylacetat bei 155°C
Rückflusstemperatur
zugegeben wurden. Der Zugabetrichter wurde mit 40 g Solvesso 100
gespült
und der Inhalt des Reaktionsapparats für 1 Stunde bei Rückflusstemperatur
vor dem Verdünnen
mit einem Gemisch von 120 g n-Butylacetat und 360 g Solvesso 100
gehalten.
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Der
Feststoffgehalt betrug 54,1% bei einer Viskosität von F-1/4-Gardner-Holdt.
Die berechnete Hydroxyl-Zahl betrug 175 mg KOH/g, die Säure-Zahl
betrug 3,8 mg KOH/g und die gemessene relative Molekülmasse (mit
Hilfe der Gelpermeationschromatographie unter Verwendung eines Polystyrol- Standards) Mn/Mw
= 1.700/4.500. Der Gehalt an Caprolacton betrug bezogen auf die
Feststoffe 25%. Die berechnete Hydroxyl-Zahl des Copolymer-Grundgerüstes betrug
233 mg KOH/g und die Tg des Copolymer-Grundgerüstes 77°C, berechnet nach der Gleichung
nach Flory-Fox (Copolymer-Grundgerüst = Zusammensetzung
von Copolymer ohne ε-Caprolacton).
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BEISPIEL 7
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HERSTELLUNG
VON BESCHICHTUNGSZUSAMMENSETZUNGEN
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Es
wurden zweikomponentige Klarlacke auf der Grundlage von hydroxyfunktionellen
(meth)acrylischen Copolymeren A1) bis A6) entsprechend den Beispielen
1 bis 6 (Komponente 1) und auf der Grundlage eines Polyisocyanat-Vernetzungsmittels
(Komponente II) hergestellt. Die Komponenten I und II wurden wie folgt
hergestellt:
- CC: Klarlack
- Comp. CC: Vergleichsklarlack
- (1)
Acrylisches Copolymer als Standard –47,7% Feststoffe eines acrylischen
Polymers aus Styrol/Methylmethacrylat/Hydroxyethylmethacrylat/Acrylsäure-Cardura® E
10 (Glycidylester einer Versatinsäure mit 10 Kohlenstoffatomen
im Säuremolekül) mit einer
massegemittelten relativen Molekülmasse
Mw von 6.000 und einer OH-Zahl von 1.444 mg KOH/g.
-
-
Alle
Werten in den vorgenannten Tabellen sind in Gewichtsprozent angegeben.
Zum Vergleich ist darüber
hinaus ein Standard-Klarlack auf Basis des acrylischen Copolymer-Standards
(1) aufgebracht worden.
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KOMPONENTE II
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Es
wurden 14,8 Gewichtsteile Xylol, 18,5 Gewichtsteile Butylacetat,
1,4 Gewichtsteile Ethylacetat, 65,3 Gewichtsteile eines kommerziell
verfügbaren
Polyisocyanats (Desmodur® 3390/Bayer) homogen gemischt,
um die Lösung
eines Härtungsmittels
zu erhalten.
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Komponente
I und Komponente II wurden in jedem Fall homogen in solchen Mengen
gemischt, dass ein OH/NCO-Verhältnis
von 1,05 in der Beschichtungszusammensetzung erzielt wurde.
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ANWENDUNG DER KLARLACKZUSAMMENSETZUNGEN
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Es
wurden Standard-Metallbleche, auf denen eine kommerzielle Grundierung
und ein kommerzieller Grundlack auf Lösemittelbasis aufgebracht worden
waren, mit den Klarlacken aus den Beispielen 1 bis 6 beschichtet.
Die Klarlacke wurden in einer Trockenfilmdicke von 50 μm aufgetragen
und für
30 min bei 60°C
(horizontal) nach einer Ablüftzeit
von 10 min bei Raumtemperatur gehärtet.
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Die
Beschichtungsergebnisse sind in den folgenden Tabellen gezeigt:
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ANGEWANDTE TESTMETHODEN:
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TROCKNEN/BAND KLEBFREI
ZU BEGINN
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Nach
einer Abkühldauer
von 10 min nach dem Ausheizen wurde ein Streifen Maskierband quer über das
Blech aufgebracht und von Hand unter Aufwendung von mäßigem festen
Druck geglättet,
um einen gleichförmigen
Kontakt zu gewährleisten. Über das
Band wurde ein Gewicht von 2 kg hin und her gerollt. Nach 10 min
wurde das Band abgezogen und der Grad der Markierung festgestellt.
Nach einer Erholung von 30 min wurde der Bandeindruck nochmals bewertet.
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Bewertungen:
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- VVP-sehr sehr schlecht
- VP-sehr schlecht
- P-schlecht
- F-mäßig
- G-gut
- VG-sehr gut
- Ex-hervorragend
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KRATZFESTIGKEIT:
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Die
mit Klarlack beschichteten Bleche wurden nach einer Alterung von
7 Tagen unter Anwendung des linearen Bürstentest nach Gardner (Nylonbürste) (nach
Standard ASTM D2486-89) unter Verwendung eines auf Calciumcarbonat
basierenden Schleifmittels gekratzt. Jedes Blech erhielt 30 Bürstenzyklen.
Gemessen wurde der Glanz vor und nach dem Kratzen.
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Die
erfindungsgemäßen Klarlacke
zeigten im Vergleich zu den Vergleichsklarlacken bessere Gesamtergebnisse.
Im Vergleich zu dem Standardklarlack hatte sich die Kratzfestigkeit
erheblich verbessert, während eine
sehr gute Härte
erhalten blieb. Im Vergleich zu dem Vergleichsklarlack 6 ist ein
besseres Trocknungsverhalten (Band klebfrei zu Beginn) und verbesserte
Kratzfestigkeit erzielt worden.
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Im
Vergleich zu Vergleichsklarlack 4 sind Härte und Kratzfestigkeit wesentlich
verbessert worden. Vergleichsklarlack 5 zeigt eine gute Kratzfestigkeit,
zeigt jedoch ein sehr schlechtes Trocknungsverhalten und eine unakzeptable
Härte.