DE10009414A1 - Binding agent mixture for aqueous stoved coating compositions for filler layers for automobile body parts comprises blocked polyisocyanates dispersed in water and polyhydroxyl compounds. - Google Patents
Binding agent mixture for aqueous stoved coating compositions for filler layers for automobile body parts comprises blocked polyisocyanates dispersed in water and polyhydroxyl compounds.Info
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft neuartige wässrige Überzugsmittel für Einbrenn lackierungen, insbesondere für die Herstellung von harten, elastischen, festkörper reichen Füllern mit sehr gutem Steinschlagschutz und deren Verwendung zur Beschichtung von Metallen, Kunststoffen, Holz und Glas.The present invention relates to novel aqueous coating compositions for stoving coatings, in particular for the production of hard, elastic, solid bodies rich fillers with very good stone chip protection and their use for Coating of metals, plastics, wood and glass.
In den letzten Jahren stieg die Bedeutung wässriger Lacke und Beschichtungen aufgrund immer strengerer Emissionsrichtlinien bezüglich der bei der Lackappli kation frei werdenden Lösemittel stark an. Obwohl inzwischen bereits für viele Anwendungsbereiche wässrige Lacksysteme zur Verfügung stehen, können diese das hohe Qualitätsniveau konventioneller, lösemittelhaltiger Lacke hinsichtlich Löse mittel- und Chemikalienbeständigkeit oder auch Elastizität und mechanischer Belastbarkeit oftmals noch nicht vollständig erreichen. Insbesondere sind bislang keine aus wässriger Phase zu verarbeitende Beschichtungsmittel auf Polyurethanbasis bekannt, die den hohen Forderungen der Praxis an harte aber gleichzeitige elastische Füller mit hohem Festkörpergehalt zur Beschichtung von Automobilkarosserien bezüglich Filmhärte, Schlagzähigkeit, Steinschlag beständigkeit sowie Wasser- und Chemikalienbeständigkeit vollständig genügen.The importance of water-based paints and coatings has increased in recent years due to ever stricter emission guidelines with regard to the Lackappli cation released solvent strongly. Although already for many Areas of application aqueous coating systems are available, they can high quality level of conventional, solvent-based paints with regard to solvent medium and chemical resistance or elasticity and mechanical Often not fully able to withstand stress. So far, in particular no coating agents to be processed from the aqueous phase Known polyurethane base, which meet the high demands of practice on hard Simultaneously elastic filler with a high solids content for coating Automotive bodies with regard to film hardness, impact strength, stone chips Resistance as well as water and chemical resistance are completely sufficient.
Diese Feststellung gilt sowohl für die GB-A 1 444 933, die EP-A 0 061 628 und die DE-A 23 59 613, die sich mit der hydrophilen Modifizierung von aromatischen Polyisocyanaten befassen, als auch für die DE-A 40 01 783, die sich mit speziellen anionisch modifizierten aliphatischen Polyisocyanaten befaßt, als auch für die Systeme der DE-A 24 56 469, der DE-A 28 14 815, der EP-A 0 012 348 und der EP- A 0 424 697, die sich mit wässrigen Einbrennbindemitteln auf Basis von blockierten Polyisocyanaten und organischen Polyhydroxylverbindungen befassen. Auch die Systeme auf Basis von carboxylgruppenhaltigen Polyurethanprepolymeren mit verkappten Isocyanatgruppen gemäß DE-A 27 08 611 bzw. die blockierten, wasser löslichen Urethanprepolymerisate gemäß DE-A 32 34 590 sind für den genannten Einsatzbereich weitgehend unbrauchbar. Deutliche Fortschritte bezüglich Elastizität und Lösemittel-, Wasser- bzw. Chemikalienbeständigkeit sind mit den Systemen der DE-A 42 21 924, die Kombinationen aus speziellen, blockierten, in Wasser löslichen oder dispergierbaren Polyisocyanatgemischen und speziellen, in Wasser löslichen oder dispergierbaren Polyhydroxylverbindungen beschreibt, zu erzielen. Weitere Verbesserungen hinsichtlich der erforderlichen Einbrenntemperatur bzw. Reaktivität von Einbrennlacken lassen sich erzielen, wenn wasserverdünnbare bzw. in Wasser dispergierbare Polyisocyanatvernetzer mit Pyrazolen als Blockierungsmittel verwen det werden, wie z. B. beschrieben in der WO 97/12924 und der EP-A 0 802 210.This statement applies to both GB-A 1 444 933, EP-A 0 061 628 and DE-A 23 59 613, which deals with the hydrophilic modification of aromatic Deal with polyisocyanates, as well as for DE-A 40 01 783, which deals with special deals with anionically modified aliphatic polyisocyanates, as well as for the Systems of DE-A 24 56 469, DE-A 28 14 815, EP-A 0 012 348 and EP A 0 424 697 which blocked with aqueous stoving binders Deal with polyisocyanates and organic polyhydroxyl compounds. Also the Systems based on carboxyl group-containing polyurethane prepolymers blocked isocyanate groups according to DE-A 27 08 611 or the blocked, water soluble urethane prepolymers according to DE-A 32 34 590 are for the above Area of application largely unusable. Significant progress in elasticity and solvent, water and chemical resistance are with the systems of DE-A 42 21 924, the combinations of special, blocked, water-soluble or dispersible polyisocyanate mixtures and special water-soluble ones or describes dispersible polyhydroxyl compounds. Further Improvements in the required baking temperature and reactivity stoving lacquers can be achieved when water-thinnable or in water Use dispersible polyisocyanate crosslinkers with pyrazoles as blocking agents det be such. B. described in WO 97/12924 and EP-A 0 802 210.
Der Festkörpergehalt einschließlich Bindemitteln, Vernetzer, Additive, Pigmente und Füllstoffe, dieser beschriebenen und zum Teil im Praxiseinsatz befindlichen wässrigen Füller liegt bei Verarbeitungsviskosität im allgemeinen zwischen 47 und 50, maximal 53 Gew.-%. Wünschenswert ist in diesen Zusammenhang jedoch ein wesentlich höherer Festkörpergehalt, um den Auftragswirkungsgrad bei der Appli kation deutlich zu verbessern. Weiterhin wird eine wesentlich höhere Härte für eine bessere Schleifbarkeit der Füller gefordert, wobei gleichzeitig gute Elastizitäts eigenschaften ein hohes Steinschlagschutzniveau garantieren sollen.The solids content including binders, crosslinkers, additives, pigments and Fillers, this described and some are in practical use aqueous filler is generally between 47 and 50, maximum 53% by weight. In this context, however, is desirable much higher solids content to increase the order efficiency at Appli cation to improve significantly. Furthermore, a much higher hardness for a required better grindability of the filler, while at the same time having good elasticity properties should guarantee a high level of stone chip protection.
Wie jetzt überraschenderweise gefunden wurde, gelingt die Herstellung von aus
wässriger Phase zu verarbeitenden Einbrennfüllern, die neben den von bisherigen
Füllern in der Praxis erfüllten Forderungen einen höheren Festkörpergehalt auf
weisen und nach dem Einbrennen Beschichtungen mit sehr hoher Härte aber gleich
zeitig sehr guten Steinschlagschutzeigenschaften ergeben, wenn als Bindemittel
ausgewählte Kombinationen der nachstehend näher beschriebenen Art verwendet
werden. Die erfindungsgemäßen Einbrennlacke bestehen aus:
As has now been found, surprisingly, it is possible to produce stoving fillers to be processed from the aqueous phase which, in addition to the requirements previously fulfilled in practice, have a higher solids content and, after stoving, give coatings with very high hardness but at the same time very good stone chip protection properties, if selected combinations of the type described in more detail below are used as binders. The stoving enamels according to the invention consist of:
- A) speziellen in Wasser dispergierten blockierten Polyisocyanaten,A) special blocked polyisocyanates dispersed in water,
- B) in Wasser löslichen oder dispergierbaren Polyhydroxylverbindungen,B) polyhydroxyl compounds which are soluble or dispersible in water,
- C) gegebenenfalls in Wasser löslichen oder dispergierbaren Vernetzerharzen und C) optionally water-soluble or dispersible crosslinking resins and
- D) gegebenenfalls weiteren in Wasser löslichen oder dispergierbaren Substanzen.D) optionally other water-soluble or dispersible substances.
Durch die Verwendung dieser neuen, erfindungsgemäßen Bindemittelgemische in wässrigen Einbrennlacken können sehr hohe Festkörpergehalte erzielt werden. Somit ist eine Erhöhung der Auftragseffizienz bzw. Ergiebigkeit gegeben. Bei Fülleran wendungen werden Beschichtungen erhalten, bei denen die Härte und damit auch die Schleifbarkeit sowie der Decklackstand im Vergleich zum Stand der Technik deutlich verbessert sind.By using these new binder mixtures according to the invention in aqueous stoving lacquers can achieve very high solids contents. Consequently there is an increase in order efficiency and productivity. At Fülleran Applications are obtained coatings in which the hardness and thus the Sandability as well as the top coat level compared to the state of the art are significantly improved.
Gegenstand der Erfindung sind Bindemittelgemische für wässrige Einbrennlacke aus:
The invention relates to binder mixtures for aqueous stoving enamels composed of:
- A) speziellen in Wasser dispergierten blockierten Polyisocyanaten,A) special blocked polyisocyanates dispersed in water,
- B) in Wasser löslichen oder dispergierbaren Polyhydroxylverbindungen,B) polyhydroxyl compounds which are soluble or dispersible in water,
- C) gegebenenfalls in Wasser löslichen oder dispergierbaren Vernetzerharzen undC) optionally water-soluble or dispersible crosslinking resins and
- D) gegebenenfalls weiteren in Wasser löslichen oder dispergierbaren Substanzen,D) optionally further water-soluble or dispersible substances,
dadurch gekennzeichnet, dass die Komponente I) auscharacterized in that component I)
- A) 40 bis 80 Gew.-% einer oder mehrerer Polyisocyanatkomponenten,A) 40 to 80% by weight of one or more polyisocyanate components,
- B) 10 bis 40 Gew.-% eines oder mehrerer im Sinne der Isocyanat-Additions reaktion monofunktioneller Blockierungsmittel für Isocyanatgruppen,B) 10 to 40% by weight of one or more in the sense of isocyanate addition reaction of monofunctional blocking agents for isocyanate groups,
- C) 1 bis 30 Gew.-% eines oder mehrerer Hydrophilierungsmittel,C) 1 to 30% by weight of one or more hydrophilizing agents,
- D) gegebenenfalls weiteren Vernetzersubstanzen und D) optionally further crosslinking substances and
- E) gegebenenfalls üblichen Zusatzmitteln besteht,E) there are any customary additives,
mit der Maßgabe, dass die Komponente I) entweder nach einem Direktdispergier verfahren oder nach dem Phasenumkehrverfahren mittels einer Dispergiervorrichtung mit hoher volumenbezogener Dispergierleistung hergestellt wurde und eine mittlere Teilchengröße der Dispersionspartikel von 0,05 bis 10 µm, vorzugsweise 0,1 bis 5 µm, insbesondere 0,15 bis 2,5 µm und besonders bevorzugt 0,2 bis 1,5 µm Teilchendurchmesser aufweist.with the proviso that component I) either after a direct dispersion process or according to the phase reversal process by means of a dispersing device was produced with a high volume-based dispersion capacity and a medium Particle size of the dispersion particles from 0.05 to 10 microns, preferably 0.1 to 5 µm, in particular 0.15 to 2.5 µm and particularly preferably 0.2 to 1.5 µm Has particle diameter.
Für die Herstellung der erfindungswesentlichen Dispersionen I) durch Dispergier prozesse gelangen Dispergiervorrichtungen mit hoher volumenbezogener Dispergier leistung, wie z. B. Druckentspannungshomogenisierdüsen, zur Anwendung.For the preparation of the dispersions I) essential to the invention by dispersing processes arrive at dispersing devices with high volume-related dispersing performance, such as B. pressure relief homogenizing nozzles for use.
Entsprechende Dispergiermaschinen sind z. B. aus Formation of Emulsions, in P. Beche, Encyclopedia of Emulsion Technology, Vol. 1, New York, Basel, Decker 1983 bekannt, wurden aber zur Herstellung von solchen wässrigen Dispersionen für wässrige Einbrennfüller bisher noch nicht eingesetzt.Corresponding dispersing machines are e.g. B. from Formation of Emulsions, in P. Beche, Encyclopedia of Emulsion Technology, Vol. 1, New York, Basel, Decker 1983 known, but were used for the production of such aqueous dispersions for aqueous burn-in fillers have not yet been used.
Dispergiermaschinen werden nach der Größe der volumenbezogenen Leistung aus gewählt. Zur Herstellung von feinteiligen Dispersionen (ca. 1 µm Teilchendurch messer) sind Dispergiermaschinen mit hohen volumenbezogenen Leistungen erfor derlich, z. B. Hochdruckhomogenisatoren. Mit Rotor/Stator-Maschinen lassen sich so feinteilige Dispersionen nicht mehr gut herstellen. Bei dem in der EP-A 0 101 007 beschriebenen Strahldispergator handelt es sich um eine spezielle Druckentspan nungsdüse, die einen wesentlich höheren Wirkungsgrad als Hochdruckhomogeni satoren hat. Schon bei 50 bar Homogenisierdruck werden mit dem Strahldispergator Partikelgrößenverteilungen erreicht, für die man bei dem Hochdruckhomogenisator 200 bar benötigt.Dispersing machines are based on the size of the volume-related output chosen. For the production of finely divided dispersions (approx. 1 µm particle diameter knives) dispersing machines with high volume-related outputs are required derlich, z. B. high pressure homogenizers. So with rotor / stator machines no longer produce finely divided dispersions. In the case of EP-A 0 101 007 described jet disperser is a special pressure release nozzle, which is much more efficient than high-pressure homogenis sators. Already at 50 bar homogenization pressure with the jet disperser Particle size distributions achieved for the high pressure homogenizer 200 bar required.
Mit dem Strahldispergator als Dispergiervorrichtung lassen sich besonders vorteilhaft feinteilige Dispersionen, sowohl kontinuierlich als auch diskontinuierlich herstellen. The jet disperser as a dispersing device can be particularly advantageous Produce finely divided dispersions, both continuously and discontinuously.
Erfindungsgemäß kann auch die wässrige Dispersion durch Phasenumkehr von einer Wasser-in-Öl-Emulsion in eine Öl-in-Wasser-Emulsion überführt werden.According to the invention, the aqueous dispersion can also be reversed from one phase Water-in-oil emulsion can be converted into an oil-in-water emulsion.
Die erfindungsgemäß hergestellten, erfindungswesentlichen wässrigen Dispersionen I) können in Kombination mit den Komponenten II), III) und gegebenenfalls IV) zur Einbrennlackierung auf beliebigen, hitzeresistenten Substraten verwendet werden, z. B. als Füller, Basis- oder Decklacke zur Herstellung von Einschicht- und/oder Mehrschichtlackierungen, beispielsweise auf dem Kraftfahrzeugsektor. Die bevor zugte Verwendung liegt im Füllerbereich.The inventive aqueous dispersions essential to the invention I) can in combination with components II), III) and optionally IV) Stove enamel can be used on any heat-resistant substrates, e.g. B. as a filler, basecoat or topcoat for the production of single-layer and / or Multicoat paint systems, for example in the automotive sector. The before drawn use is in the filler area.
Bei der Komponente A) der erfindungswesentlichen Dispersion I) handelt es sich um aliphatische und/oder cycloaliphatische Biuret-, Isocyanurat-, Urethan-, Uretdion-, Allophanat- und/oder Iminooxadiazindiongruppen aufweisende Polyisocyanate. Es können auch beliebige Mischungen verschiedener Polyisocyanate sowie Polyiso cyanate, die mehrere der genannten Gruppierungen enthalten, eingesetzt werden. Zur Herstellung der Polyisocyanate können die bekannten aliphatischen und/oder cyclo aliphatischen Diisocyanate eingesetzt werden, aus denen die Polyisocyanate durch bekannte Verfahren, wie z. B. Trimerisierung, Allophanatisierung, Urethanisierung, Biuretisierung, hergestellt werden. Vorzugsweise finden Verwendung 1,6-Diiso cyanatohexan (HDI), 1-Isocyanato-3,3,5-trimethyl-5-isocyanatomethylcyclohexan (Isophorondiisocyanat, IPDI), 2,4- und/oder 2,6-Diisocyanato-1-methylcyclohexan und 4,4'-Diisocyanatodicyclohexylmethan (®Desmodur W, Bayer AG). Bevorzugt werden zur Herstellung der Komponente A) Isocyanurat-, Biuret- und/oder Urethan gruppen aufweisende Polyisocyanate auf Basis von 1,6-Diisocyanatohexan, Isopho rondiisocyanat und ®Desmodur W eingesetzt.Component A) of dispersion I) essential to the invention is aliphatic and / or cycloaliphatic biuret, isocyanurate, urethane, uretdione, Polyisocyanates containing allophanate and / or iminooxadiazinedione groups. It can also any mixtures of different polyisocyanates and polyiso cyanates containing several of the groupings mentioned can be used. For The polyisocyanates can be prepared using the known aliphatic and / or cyclo aliphatic diisocyanates are used, from which the polyisocyanates known methods such. B. trimerization, allophanatization, urethanization, Biuretization. 1,6-Diiso are preferably used cyanatohexane (HDI), 1-isocyanato-3,3,5-trimethyl-5-isocyanatomethylcyclohexane (Isophorone diisocyanate, IPDI), 2,4- and / or 2,6-diisocyanato-1-methylcyclohexane and 4,4'-diisocyanatodicyclohexylmethane (®Desmodur W, Bayer AG). Prefers are used to produce component A) isocyanurate, biuret and / or urethane group-containing polyisocyanates based on 1,6-diisocyanatohexane, isopho rondiisocyanate and ®Desmodur W are used.
Als Blockierungsmittel B) können die bekannten monofunktionellen Blockierungs mittel, wie z. B. Malonsäureester, Acetessigsäureester, Lactame, Oxime, Pyrazole, Triazole, Imidazole, Amine oder beliebige Gemische dieser Verbindungsklassen, eingesetzt werden. Bevorzugt eingesetzt werden Blockierungsmittel, die im Temperaturbereich bis 180°C, insbesondere bis 160°C abspalten. Bevorzugt sind Butanonoxim, Cyclohexanonoxim und/oder 3,5-Dimethylpyrazol.The known monofunctional blocking can be used as blocking agent B) medium, such as B. malonic acid esters, acetoacetic acid esters, lactams, oximes, pyrazoles, Triazoles, imidazoles, amines or any mixtures of these classes of compounds, be used. Blocking agents which are in the temperature range are preferably used split off up to 180 ° C, especially up to 160 ° C. Are preferred Butanone oxime, cyclohexanone oxime and / or 3,5-dimethylpyrazole.
Als Hydrophilierungsmittel C) werden interne Emulgatoren, externe Emulgatoren oder beliebige Gemische dieser Verbindungen verwendet.Internal emulsifiers and external emulsifiers are used as hydrophilizing agents C) or any mixtures of these compounds.
Als interne Emulgatoren finden Ethylenoxideinheiten enthaltende nichtionisch hydrophile Aufbaukomponenten und/oder Carboxylgruppen enthaltende (potentiell) anionische Aufbaukomponenten Verwendung.Nonionic ethylene oxide units are found as internal emulsifiers hydrophilic structural components and / or (potentially) containing carboxyl groups anionic structural components use.
Bei den nichtionisch hydrophilen Aufbaukomponenten handelt es sich um Verbindungen, die pro Molekül eine oder zwei gegenüber Isocyanatgruppen reak tionsfähige Gruppen, insbesondere Hydroxylgruppen, aufweisen. Die Polyetherketten dieser Verbindungen bestehen mindestens zu 50 Gew.-%, vorzugsweise zu 100 Gew.-% aus Ethylenoxideinheiten, wobei neben diesen, den gemachten Aus führungen entsprechend, auch Propylenoxideinheiten vorliegen können. Geeignete derartige nichtionisch hydrophile Aufbaukomponenten sind beispielsweise mono funktionelle Polyethylenglykolmonoalkylether mit Molekulargewichten von 350 bis 3000. Vorzugsweise liegt das Molekulargewicht zwischen 500 und 1000.The nonionic hydrophilic structural components are Compounds that react one or two per molecule with respect to isocyanate groups capable groups, especially hydroxyl groups. The polyether chains at least 50% by weight of these compounds, preferably to 100 wt .-% of ethylene oxide units, in addition to these, the Aus made accordingly, propylene oxide units can also be present. Suitable such nonionic hydrophilic structural components are, for example, mono functional polyethylene glycol monoalkyl ethers with molecular weights from 350 to 3000. The molecular weight is preferably between 500 and 1000.
Als (potentiell) anionische Aufbaukomponenten dienen Verbindung mit mindestens einer gegenüber Isocyanatgruppen reaktionsfähigen Gruppe. Vorzugsweise handelt es sich bei diesen Verbindungen um mindestens eine, bevorzugt eine oder zwei Hydroxylgruppen aufweisende Carbonsäuren oder um Salze derartiger Hydroxy carbonsäuren. Geeignete derartige Säuren sind beispielsweise 2,2-Bis(hydroxy methyl)alkancarbonsäuren wie Dimethylolessigsäure, 2,2-Dimethylolpropionsäure, 2,2-Dimethylolbuttersäure oder 2,2-Dimethylolpentansäure, Dihydroxybernstein säure, Hydroxypivalinsäure oder Gemische derartiger Säuren. Besonders bevorzugt werden Dimethylolpropionsäure und/oder Hydroxypivalinsäure verwendet. Die freien Säuregruppen, insbesondere Carboxylgruppen, stellen die vorstehend genann ten "potentiell anionischen" Gruppen dar, während es sich bei den durch Neutralisation mit Basen erhaltenen salzartigen Gruppen, insbesondere Carboxylatgruppen, um die vorstehend angesprochenen "anionischen" Gruppen handelt. Für die Lösung bzw. Dispergierung in Wasser ist eine zumindest teilweise Neutralisation der Carboxylgruppen notwendig. Im allgemeinen werden die Carboxylgruppen zumin dest zu 50% neutralisiert, wobei gegebenenfalls auch ein Überschuß an Neutra lisationsmittel zum Einsatz kommen kann.Compound with at least serve as (potentially) anionic structural components a group which is reactive towards isocyanate groups. Preferably acts these compounds are at least one, preferably one or two Carboxylic acids containing hydroxyl groups or salts of such hydroxy carboxylic acids. Suitable acids of this type are, for example, 2,2-bis (hydroxy methyl) alkane carboxylic acids such as dimethylol acetic acid, 2,2-dimethylol propionic acid, 2,2-dimethylol butyric acid or 2,2-dimethylol pentanoic acid, dihydroxy amber acid, hydroxypivalic acid or mixtures of such acids. Particularly preferred Dimethylolpropionic acid and / or hydroxypivalic acid are used. The free acid groups, especially carboxyl groups, represent the above ten "potentially anionic" groups, while those by neutralization salt-like groups obtained with bases, in particular carboxylate groups, are the "anionic" groups mentioned above. For the solution or dispersion in water is an at least partial neutralization of the Carboxyl groups necessary. Generally the carboxyl groups become least neutralized to 50%, possibly with an excess of neutra lizing agent can be used.
Als externe Emulgatoren werden übliche Emulgatoren bzw. Dispergiermittel, wie sie z. B. von Johann Bielmann in Lackadditive, WILEY-VCH Verlag GmbH Weinheim, New York, Chichester, Brisbane, Singapore, Toronto 1998, Seiten 87-92 be schrieben sind, verwendet. Besonders geeignete Substanzen sind beispielsweise Anlagerungsprodukte von Ethylenoxid und gegebenenfalls Propylenoxid an hydro phobe Startermoleküle, wie z. B. Nonylphenol, Phenol/Styrolkondensate und lang kettige, gegebenenfalls verzweigte, Alkohole, wie Laurylalkohol oder Stearylalkohol. Auch ionische Verbindungen dieser Art, wie beispielsweise Ethylenoxid- und gegebenenfalls Propylenoxideinheiten aufweisende Schwefel- oder Phosphor säureestersalze, wie z. B. in der WO 97/31960 beschrieben, sind geeignet.Usual emulsifiers or dispersing agents such as those used as external emulsifiers e.g. B. by Johann Bielmann in paint additives, WILEY-VCH Verlag GmbH Weinheim, New York, Chichester, Brisbane, Singapore, Toronto 1998, pp. 87-92 are used. Particularly suitable substances are, for example Addition products of ethylene oxide and optionally propylene oxide with hydro phobic starter molecules such as B. nonylphenol, phenol / styrene condensates and long chain, optionally branched, alcohols, such as lauryl alcohol or stearyl alcohol. Ionic compounds of this type, such as ethylene oxide and optionally sulfur or phosphorus containing propylene oxide units acid ester salts, such as. B. described in WO 97/31960, are suitable.
Bei der gegebenenfalls zum Einsatz kommenden zusätzlichen Vernetzerkomponente D) handelt es sich um Substanzen, die durch chemische Reaktion mit den Hydroxyl gruppen der Komponente II) zu einer Aushärtung der erfindungsgemäßen Überzüge führen. Beispielhaft zu nennen sind Aminoplastharze, z. B. entsprechende Melamin- Derivate, wie alkoxylierte Melaminharze oder Melamin-Formaldehyd-Kondensa tionsprodukte (z. B. FR-A 943 411, "The Chemistry of Organic Filmformers", Seiten 235-240, John Wiley & Sons Inc., New York 1974) und übliche Vernetzungsmittel, z. B. mit alkoholischen Hydroxylgruppen reaktionsfähige Epoxide, Carbonsäure anhydride, Phenolplastharze, Resolharze, Harnstoffharze oder Guanidinharze bzw. deren Gemische.In the case of the additional crosslinker component that may be used D) are substances that are produced by chemical reaction with the hydroxyl Groups of component II) for curing the coatings of the invention to lead. Examples include aminoplast resins, e.g. B. corresponding melamine Derivatives such as alkoxylated melamine resins or melamine-formaldehyde condensates tion products (e.g. FR-A 943 411, "The Chemistry of Organic Filmformers", pages 235-240, John Wiley & Sons Inc., New York 1974) and conventional crosslinking agents, e.g. B. epoxy reactive with alcoholic hydroxyl groups, carboxylic acid anhydrides, phenolic resins, resol resins, urea resins or guanidine resins or their mixtures.
Bei den gegebenenfalls zur Anwendung kommenden üblichen Zusatzmitteln E) handelt es sich beispielsweise um Neutralisationsmittel, Katalysatoren, Hilfsstoffe und/oder Additive, wie z. B. Benetzungsmittel, Entgasungsmittel, Antiabsetzmittel, Verlaufsmittel, Radikalfänger, Antioxidantien, UV-Absorber, Verdicker, geringe Anteile an Lösemitteln und Bioziden.In the case of the customary additives E) which may be used it is for example neutralizing agents, catalysts, auxiliaries and / or additives, such as. B. wetting agents, degassing agents, anti-settling agents, Leveling agents, radical scavengers, antioxidants, UV absorbers, thickeners, low Shares in solvents and biocides.
Die Herstellung der erfindungswesentlichen Dispersion I) erfolgt mehrstufig, wobei die Mengenverhältnisse der Reaktionspartner so gewählt werden, dass das Äquiva lentverhältnis von Isocyanatgruppen der Komponente A) zu gegenüber Isocyanat gruppen reaktionsfähigen Gruppen der Komponente B) und gegebenenfalls C) bei 1 : 0,5 bis 1 : 2, vorzugsweise bei 1 : 0,8 bis 1 : 1,2 und besonders bevorzugt bei 1 : 0,9 bis 1 : 1 liegt.The dispersion I) essential to the invention is prepared in several stages, with the proportions of the reactants are chosen so that the equiva lent ratio of isocyanate groups of component A) to isocyanate groups reactive groups of component B) and optionally C) 1: 0.5 to 1: 2, preferably 1: 0.8 to 1: 1.2 and particularly preferably 1: 0.9 to 1: 1 lies.
Im Falle der Verwendung interner Emulgatoren als Komponente C) liegen gegenüber Isocyanatgruppen reaktive Hydroxylgruppen vor. Hierbei werden zur Herstellung der erfindungswesentlichen Dispersion I) die Mengenverhältnisse der Reaktionspartner so gewählt werden, dass das Äquivalentverhältnis von Isocyanatgruppen der Kompo nente A) zu gegenüber Isocyanatgruppen reaktionsfähigen Gruppen der Kompo nenten B) und C) bei 1 : 0,5 bis 1 : 2, vorzugsweise bei 1 : 0,8 bis 1 : 1,2 und besonders bevorzugt bei 1 : 0,9 bis 1 : 1 liegt.If internal emulsifiers are used as component C) are opposite Isocyanate groups reactive hydroxyl groups. Here are used to manufacture the dispersion I) essential to the invention, the quantitative ratios of the reactants be chosen so that the equivalent ratio of isocyanate groups of the compo nente A) to groups of the compo which are reactive toward isocyanate groups B) and C) at 1: 0.5 to 1: 2, preferably at 1: 0.8 to 1: 1.2 and particularly is preferably 1: 0.9 to 1: 1.
Bei der Verwendung nichtionisch hydrophiler Aufbaukomponenten wird die Menge der Komponente C) so bemessen, dass in der erhaltenen erfindungswesentlichen Dispersion I) 0,1 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 0,5 bis 5 Gew.-%, an innerhalb von end- und/oder seitenständig angeordneten Polyetherketten eingebauten Ethylenoxid einheiten (berechnet als C2H4O, Molekulargewicht = 44) vorliegen.When using nonionically hydrophilic structural components, the amount of component C) is measured such that in the dispersion I) obtained according to the invention, 0.1 to 10% by weight, preferably 0.5 to 5% by weight, of within final and / or laterally arranged polyether chains, built-in ethylene oxide units (calculated as C 2 H 4 O, molecular weight = 44) are present.
Bei der Verwendung (potentiell) anionischer Aufbaukomponenten gelangt die Kom ponente C) in einer sochen Menge zum Einsatz, dass in der erhaltenen erfindungs wesentlichen Dispersion I) 0,1 bis 5 Gew.-%, vorzugsweise 0,5 bis 1,5 Gew.-%, an chemisch fixierten Carboxylgruppen (berechnet als COOH, Molekulargewicht = 45) vorliegen. When using (potentially) anionic structural components, the com component C) is used in such a quantity that in the invention obtained essential dispersion I) 0.1 to 5% by weight, preferably 0.5 to 1.5% by weight chemically fixed carboxyl groups (calculated as COOH, molecular weight = 45) available.
Im Falle der Verwendung externer Emulgatoren als Komponente C) liegen keine gegenüber Isocyanatgruppen reaktionsfähigen Gruppen vor. Hierbei werden zur Herstellung der erfindungswesentlichen Dispersion I) die Mengenverhältnisse der Rektionspartner so gewählt, dass das Äquivalentverhältnis von Isocyanatgruppen der Komponente A) zu gegenüber Isocyanatgruppen reaktionsfähigen Gruppen der Komponenten B) bei 1 : 0,8 bis 1 : 1,2, vorzugsweise bei 1 : 0,9 bis 1 : 1 liegt. Die Einsatzmenge der externen Emugatoren C) bezogen die Gesamtmenge der Kompo nenten A), B) und C) liegt bei 1 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise bei 3 bis 7 Gew.-% und besonders bevorzugt bei 4 bis 6 Gew.-%.If external emulsifiers are used as component C), there are none groups reactive towards isocyanate groups. Here are the Production of the dispersion I) essential to the invention, the proportions of Rection partners chosen so that the equivalent ratio of isocyanate groups Component A) to groups which are reactive toward isocyanate groups Component B) is 1: 0.8 to 1: 1.2, preferably 1: 0.9 to 1: 1. The Amount of external emugators C) related to the total amount of the compo components A), B) and C) is 1 to 10% by weight, preferably 3 to 7% by weight and particularly preferably 4 to 6% by weight.
Zur Herstellung der Komponente I) wird das Polyisocyanat A) in beliebiger Reihenfolge oder gleichzeitig mit dem Blockierungsmittel B) und gegebenenfalls einem internen Hydrophilierungsmittel C) im oben angegebenen NCO/OH-Äquiva lentverhältnis umgesetzt. Falls kein internes Hydrophilierungsmittel verwendet wird, erfolgt vor, während oder nach der Umsetzung der Komponenten A) und B) im oben angegebenen NCO/OH-Äquivalentverhältnis das Zumischen eines externen Emul gators C) im oben angegebenen Mengenverhältnis.To produce component I), polyisocyanate A) is used in any Order or simultaneously with the blocking agent B) and optionally an internal hydrophilizing agent C) in the NCO / OH equiva given above lent relationship implemented. If no internal hydrophilizing agent is used, takes place before, during or after the reaction of components A) and B) in the above specified NCO / OH equivalent ratio admixing an external emul gators C) in the quantitative ratio indicated above.
Die Umsetzungen erfolgen in der Regel in einem Temperaturbereich von 20 bis 140°C, vorzugsweise bei 70 bis 120°C, wobei besonders die Umsetzung mit (potentiell) anionischen Aufbaukomponenten C) unter milden Bedingungen durch geführt wird, um zu verhindern, dass auch die Carboxylgruppe mit den Isocya natgruppen reagiert.The reactions usually take place in a temperature range from 20 to 140 ° C, preferably at 70 to 120 ° C, especially the reaction with (potentially) anionic structural components C) under mild conditions is carried out in order to prevent the carboxyl group from interfering with the Isocya nat groups reacted.
Die Umsetzungen können lösemittelfrei oder in einem inerten Lösemittel durch geführt werden. Bevorzugt ist die Umsetzung in solchen inerten Lösemitteln, die nach dem Emulgierschritt durch Vakuumdestillation vollständig oder teilweise aus der wässrigen Phase einer Dispersion entfernt werden können. Beispielhaft genannt seien Ketone, wie Aceton und Methylethylketon und Ester, wie Ethylacetat und Butylacetat und Aromaten, wie Toluol und Xylol. Besonders bevorzugt ist die Umsetzung in Methylethylketon. The reactions can be carried out solvent-free or in an inert solvent be performed. The reaction in such inert solvents is preferred after the emulsification step by vacuum distillation completely or partially the aqueous phase of a dispersion can be removed. Named as an example be ketones such as acetone and methyl ethyl ketone and esters such as ethyl acetate and Butyl acetate and aromatics such as toluene and xylene. The is particularly preferred Implementation in methyl ethyl ketone.
Nach beendeter Umsetzung erfolgt, falls eine Hydrophilierung mit einer (potentiell) anionischen Aufbaukomponente C) stattgefunden hat, eine zumindestens teilweise Neutralisation der eingebauten Carboxylgruppen. Die Zugabe des hierzu erforder lichen Neutralisationsmittels kann vor, während oder nach dem Dispergierschritt erfolgen. Hierfür geeignete Basen sind Ammoniak, Amine, wie z. B. N-Methyl morpholin, Dimethylisopropanolamin, Triethylamin, N,N-Dimethylethanolamin, Methyldiethanolamin, Triethanolamin, Morpholin, Tripropylamin, Triisopropylamin, 2-Diethylamino-2-methyl-1-propanol bzw. Gemische dieser und anderer Neutra lisationsmittel. Ebenfalls geeignet, jedoch weniger bevorzugt als Neutralisations mittel sind Alkali- oder Erdallcalihydroxyde, wie z. B. Natriumhydroxid, Lithium hydroxid oder Kaliumhydroxid. Bevorzugtes Neutralisationsmittel ist N,N- Dimethylethanolamin.After the reaction has ended, if a hydrophilization with a (potentially) anionic structural component C) has taken place, at least partially Neutralization of the built-in carboxyl groups. The addition of this is required The neutralizing agent can be used before, during or after the dispersing step respectively. Suitable bases are ammonia, amines, such as. B. N-methyl morpholine, dimethylisopropanolamine, triethylamine, N, N-dimethylethanolamine, Methyldiethanolamine, triethanolamine, morpholine, tripropylamine, triisopropylamine, 2-diethylamino-2-methyl-1-propanol or mixtures of these and other neutra agent. Also suitable, but less preferred than neutralization medium are alkali or Erdallcalihydroxyde, such as. B. sodium hydroxide, lithium hydroxide or potassium hydroxide. The preferred neutralizing agent is N, N- Dimethylethanolamine.
Zur Herstellung der wässrigen Suspension wird die organische Lösung des Um setzungsproduktes aus den Komponenten A), B) und gegebenenfalls C) mit Wasser vermischt. Dies geschieht entweder nach dem Direktdispergierverfahren, wobei die organische Phase in die wässrige Phase dispergiert wird, oder nach dem Phasen umkehrverfahren, wobei eine zunächst vorliegende Wasser-in-Öl-Emulsion in eine Öl-in-Wasser-Emulsion überführt wird. Dies erfolgt unter Zuhilfenahme einer Dispergiervorrichtung mit hoher volumenbezogener Dispergierleistung. Dabei kann es sich z. B. handeln um Käfigrührer, Dissolver, Rotor/Stator-Mischer, Druckent spannungsdüsen, bevorzugt Strahldispergatoren, wobei die volumenbezogene Dis pergierleistung für den Dispergierprozeß bei 1 bis 108 W/cm3, vorzugsweise bei 1 bis 5 . 107 W/cm3 und besonders bevorzugt bei 1 bis 3 . 107 W/cm3 liegt. Die mittlere Teilchengröße der Partikel der wässrigen Dispersion bzw. Suspension liegt bei 0,05 bis 10 µm, vorzugsweise 0,1 bis 5 µ, insbesondere 0,15 bis 2,5 µm und besonders bevorzugt 0,2 bis 1,5 µm. Um spezielle Teilchengrößenverteilungen zu erhalten ist es sinnvoll, in mehreren Stufen bei definierter volumenbezogener Leistung zu dispergieren. To prepare the aqueous suspension, the organic solution of the reaction product from components A), B) and optionally C) is mixed with water. This is done either by the direct dispersion process, in which the organic phase is dispersed in the aqueous phase, or by the reverse phase process, in which a water-in-oil emulsion which is initially present is converted into an oil-in-water emulsion. This is done with the aid of a dispersing device with a high volume-based dispersing capacity. It can be z. B. are cage stirrer, dissolver, rotor / stator mixer, Druckent voltage nozzles, preferably jet dispersers, the volumetric dispersing power for the dispersing process being 1 to 10 8 W / cm 3 , preferably 1 to 5. 10 7 W / cm 3 and particularly preferably 1 to 3. 10 7 W / cm 3 . The average particle size of the particles of the aqueous dispersion or suspension is 0.05 to 10 μm, preferably 0.1 to 5 μm, in particular 0.15 to 2.5 μm and particularly preferably 0.2 to 1.5 μm. In order to obtain special particle size distributions, it makes sense to disperse in several stages with a defined volume-related performance.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, vor dem Dispergiervorgang durch den Strahldispergator zunächst eine Voremulsion mittels eines Rührers oder Dissolvers herzustellen und diese Voremulsion dann dem Strahldispergator zuzuführen. Bei der Herstellung der Dispersionen bzw. Emulsionen wird eine solche Menge Wasser verwendet, dass 20 bis 75 Gew.-%ige, vorzugsweise 30 bis 70 Gew.-%ige und besonders bevorzugt 35 bis 70 Gew.-%ige Dispersionen bzw. Emulsionen der erfindungswesentlichen Bindemittelmittel I) resultieren. Nach beendeter Was serzugabe wird das Lösemittel, vorzugsweise im Vakuum, destillativ entfernt.It has proven to be advantageous before the dispersion process by the Jet disperser first a pre-emulsion using a stirrer or dissolver to produce and then feed this pre-emulsion to the jet disperser. In the Such a quantity of water is used to prepare the dispersions or emulsions used that 20 to 75 wt .-%, preferably 30 to 70 wt .-% and 35 to 70% by weight dispersions or emulsions of the Binding agents I) essential to the invention result. After what finished In addition, the solvent is removed by distillation, preferably in vacuo.
Die Dispergierung kann in einem breiten Temperaturbereich sowohl bei tiefer Temperatur, wie z. B. 10°C, als auch bei höher Temperatur bis deutlich oberhalb des Schmelzpunktes der Polymermischung, wie z. B. 150°C, erfolgen. Bei solchen hohen Temperaturen ist aufgrund der Reaktivität der Bindemittelsysteme nur eine kurz fristige Temperaturbelastung im Sekundenbereich möglich.The dispersion can be in a wide temperature range at both lower Temperature, such as B. 10 ° C, as well as at a higher temperature to well above the Melting point of the polymer mixture, such as. B. 150 ° C take place. At such high Temperatures are only a short one due to the reactivity of the binder systems timely temperature exposure in the seconds range possible.
Die gegebenenfalls zum Einsatz kommenden weiteren Vernetzersubstanzen D) und die üblichen Zusatzmittel E) können der organischen Lösung des Umsetzungs produktes aus den Komponenten A), B) und gegebenenfalls C) vor der Dispergierung zugegeben werden. Im Falle von wasserlöslichen oder dispergierbaren Substanzen D) und E) können diese auch nach der Dispergierung und Destillation der wässrigen Phase zugesetzt werden.Any other crosslinking substances D) and the usual additives E) can the organic solution of the reaction product from components A), B) and optionally C) before the dispersion be added. In the case of water-soluble or dispersible substances D) and E) this can also be done after the dispersion and distillation of the aqueous Phase are added.
Bei der Polyhydroxylkomponente II) handelt es sich beispielsweise um in Wasser lösliche oder dispergierbare Polyhydroxylverbindungen eines durch Gelpermea tionschromatographie (Standard Polystyrol) bestimmbaren zahlengemittelten mitt leren Molekulargewichts Mn von 1000 bis 100000, vorzugsweise 2000 bis 50000, der an sich aus der Chemie der Polyurethanlacke bekannten Art, vorausgesetzt die Polyhydroxylverbindungen weisen einen zu ihrer Löslichkeit bzw. Dispergierbarkeit in Wasser ausreichenden Gehalt an hydrophilen Gruppierungen, insbesondere Carboxylatgruppen und/oder Ethylenoxideinheiten aufweisende Polyetherketten auf. Grundsätzlich möglich ist allerdings auch die Verwendung von für sich allein nicht ausreichend hydrophilen Polyhydroxylverbindungen in Abmischung mit externen Emulgatoren.The polyhydroxyl component II) is, for example, in water soluble or dispersible polyhydroxyl compounds by gel permeation tion chromatography (standard polystyrene) determinable number average ler molecular weight Mn from 1000 to 100000, preferably 2000 to 50,000, of the type known per se from the chemistry of polyurethane coatings, provided that Polyhydroxyl compounds have a solubility or dispersibility sufficient water content of hydrophilic groups, in particular Polyether chains containing carboxylate groups and / or ethylene oxide units. In principle, however, the use of on its own is not possible sufficient hydrophilic polyhydroxyl compounds mixed with external ones Emulsifiers.
Als Komponente II) in Betracht kommen Polyhydroxypolyester, Polyhydroxypoly ether, Polyhydroxypolyurethane, Polyhydroxycarbonate, urethanmodifizierte Poly esterpolyole, urethanmodifizierte Polyetherpolyole, urethanmodifizierte Polycarbo natpolyole oder Hydroxylgruppen aufweisende Polymerisate, d. h. die an sich bekannten Polyhydroxypolyacrylate. Es können jedoch auch Mischungen dieser genannte Polyhydroxylverbindungen, bzw. in situ hergestellte, gegebenefalls gepfropfte, Vertreter von Kombinationen dieser Polyhydroxylverbindungen, wie z. B. Polyesterpolyacrylatpolyole, Polyetherpolyacrylatpolyole, Polyurethanpolyacry latpolyole, Polyesterpolyurethane, Polyetherpolyurethane, Polycarbonatpolyurethane und Polyetherpolyester oder deren Mischungen als Komponente II) zum Einsatz kommen.Possible component II) are polyhydroxy polyesters and polyhydroxy poly ethers, polyhydroxypolyurethanes, polyhydroxycarbonates, urethane-modified poly ester polyols, urethane modified polyether polyols, urethane modified polycarbo polymers containing nat polyols or hydroxyl groups, d. H. the in itself known polyhydroxy polyacrylates. However, mixtures of these can also be used mentioned polyhydroxy compounds, or prepared in situ, if necessary grafted, representatives of combinations of these polyhydroxyl compounds, such as. B. Polyester polyacrylate polyols, polyether polyacrylate polyols, polyurethane polyacrylics lat polyols, polyester polyurethanes, polyether polyurethanes, polycarbonate polyurethanes and polyether polyester or mixtures thereof as component II) are used come.
Bei den Polyacrylatpolyolen handelt es sich um an sich bekannte Mischpolymerisate von einfachen Estern der Acryl- und/oder Methacrylsäure, wobei zwecks Einführung der Hydroxylgruppen Hydroxyalkylester wie beispielsweise 2-Hydroxyethyl, 2- Hydroxypropyl-, 2-, 3-, oder 4-Hydroxybutylester dieser Säuren mitverwendet werden. Zur Einführung von Carboxylgruppen, die zwecks Überführung in Carboxylatgruppen mit Aminen neutralisiert werden können, eignen sich z. B. Acryl- und/oder Methacrylsäure. Als mögliche weitere Comonomere kommen olefinisch ungesättigte Verbindungen in Betracht, wie z. B. Vinylaromaten, Acrylnitril, Maleinsäuredi(cyclo)alkylester, Vinylester, Vinylether u. s. w..The polyacrylate polyols are known copolymers of simple esters of acrylic and / or methacrylic acid, for the purpose of introduction the hydroxyl groups hydroxyalkyl esters such as 2-hydroxyethyl, 2- Hydroxypropyl, 2-, 3-, or 4-hydroxybutyl esters of these acids are also used become. For the introduction of carboxyl groups, which are to be converted into Carboxylate groups can be neutralized with amines, z. B. acrylic and / or methacrylic acid. Other possible comonomers are olefinic unsaturated compounds into consideration, such as. B. vinyl aromatics, acrylonitrile, Maleic acid di (cyclo) alkyl esters, vinyl esters, vinyl ethers and the like. s. w ..
Die Polymerisate können einerseits direkt in Wasser unter Zuhilfenahme von Emulgatoren hergestellt werden, wobei Emulsionscopolymerisate entstehen, die auch "Primärdispersionen" genannt werden. Andererseits ist auch die Herstellung in organischen Lösemitteln und, nach Einführung ionischer Gruppen, anschließende Überführung in die wässrige Phase möglich, wobei sogenannte "Sekundär dispersionen" erhalten werden. The polymers can on the one hand directly in water with the aid of Emulsifiers are produced, which form emulsion copolymers, which also "Primary dispersions" are called. On the other hand, the production is in organic solvents and, after the introduction of ionic groups, subsequent ones Conversion into the aqueous phase possible, so-called "secondary dispersions "can be obtained.
Geeignete Polyetherpolyole sind die aus der Polyurethanchemie an sich bekannten Ethoxylierungs- und/oder Propoxylierungsprodukte geeigneter 2- bis 6-wertiger Startermoleküle wie z. B. Wasser, Ethylenglykol, Propandiol, Trimethylolpropan, Glycerin, Pentaerythrit und/oder Sorbit.Suitable polyether polyols are those known per se from polyurethane chemistry Ethoxylation and / or propoxylation products of suitable 2- to 6-valent Starter molecules such as B. water, ethylene glycol, propanediol, trimethylolpropane, Glycerin, pentaerythritol and / or sorbitol.
Beispiele geeigneter Polyesterpolyole sind insbesondere die in der Polyurethan chemie an sich bekannten Umsetzungsprodukte von mehrwertigen Alkoholen, beispielsweise von Alkanpolyolen der soeben beispielhaft genannten Art mit unterschüssigen Mengen Polycarbonsäuren bzw. Polycarbonsäureanhydriden, insbe sondere Dicarbonsäuren bzw. Dicarbonsäureanhydriden. Geeignete Polycarbon säuren bzw. Polycarbonsäureanhydride sind beispielsweise Adipinsäure, Phthalsäure, Isophthalsäure Phthalsäureanhydrid, Tetrahydrophthalsäureanhydrid, Hexahydro phthalsäureanhydrid, Maleinsäure, Maleinsäureanhydrid, deren Diels-Alder-Addukte mit Cyclopentadien, Fumarsäure oder dimere bzw. trimere Fettsäuren. Um spezielle Molgewichte bzw. Funktionalitäten der Polyesterpolyole einzustellen, besteht auch die Möglichkeit der Verwendung von monofunktionellen Alkoholen, wie z. B. 2- Ethylhexanol oder Cyclohexanol und/oder monofunktionellen Carbonsäuren, wie z. B. 2-Ethylhexansäure, Benzoesäure oder Cyclohexancarbonsäure. Bei der Her stellung der Polyesterpolyole können selbstverständlich beliebige Gemische von mono- und polyfunktionellen Alkoholen oder beliebige Gemische von mono- und polyfunktionellen Carbonsäuren bzw. Carbonsäureanhydriden eingesetzt werden.Examples of suitable polyester polyols are in particular those in polyurethane Chemically known reaction products of polyhydric alcohols, for example of alkane polyols of the type just mentioned by way of example inferior amounts of polycarboxylic acids or polycarboxylic anhydrides, in particular special dicarboxylic acids or dicarboxylic acid anhydrides. Suitable polycarbonate Acids or polycarboxylic anhydrides are, for example, adipic acid, phthalic acid, Isophthalic acid, phthalic anhydride, tetrahydrophthalic anhydride, hexahydro phthalic anhydride, maleic acid, maleic anhydride, their Diels-Alder adducts with cyclopentadiene, fumaric acid or dimeric or trimeric fatty acids. To special Setting molecular weights or functionalities of the polyester polyols also exists the possibility of using monofunctional alcohols, such as. B. 2- Ethylhexanol or cyclohexanol and / or monofunctional carboxylic acids, such as. B. 2-ethylhexanoic acid, benzoic acid or cyclohexane carboxylic acid. At the Her position of the polyester polyols can of course be any mixtures of mono- and polyfunctional alcohols or any mixtures of mono- and polyfunctional carboxylic acids or carboxylic anhydrides are used.
Die Herstellung der Polyesterpolyole erfolgt nach bekannten Methoden, wie sie z. B. in Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie, Band XIV/2, G. Thieme- Verlag, Stuttgart, 1963, Seiten 1 bis 47 beschrieben sind.The polyester polyols are prepared by known methods, such as, for. B. in Houben-Weyl, Methods of Organic Chemistry, Volume XIV / 2, G. Thieme- Verlag, Stuttgart, 1963, pages 1 to 47 are described.
Die gegebenenfalls erforderliche hydrophile Modifizierung dieser Polyesterpolyole erfolgt nach an sich bekannten Methoden, wie sie beispielsweise in EP-A 0 157 291 oder EP-A 0 427 028 offenbart sind. Die in diesen Veröffentlichungen beschrie benen, in Wasser löslichen bzw. dispergierbaren, urethanmodifizierten Polyester sind erfindungsgemäß als Komponente II) besonders geeignet. Besonders bevorzugt als Komponente II) kommen urethanmodifizierte Polyesterharze in Betracht, wie sie in der DE-A 42 21 924 beschrieben sind. Ebenfalls geeignet, jedoch weniger bevorzugt, sind die in der DE-A 38 29 587 beschriebenen, in Wasser löslichen oder disper gierbaren Hydroxylgruppen aufweisenden Polyacrylate.The hydrophilic modification of these polyester polyols which may be required is carried out according to methods known per se, such as, for example, in EP-A 0 157 291 or EP-A 0 427 028. The described in these publications level, water-soluble or dispersible, urethane-modified polyesters particularly suitable according to the invention as component II). Particularly preferred as Component II) come into consideration urethane-modified polyester resins, as in DE-A 42 21 924 are described. Also suitable, but less preferred, are those described in DE-A 38 29 587, water-soluble or dispersed hydroxyl-containing polyacrylates.
Als polyfunktionelle Vernetzerharze III) kommen sowohl in Wasser lösliche oder dispergierbare blockierte Polyisocyanate als auch in Wasser lösliche oder disper gierbare Aminoharze, wie z. B. Melamin- bzw. Harnstoffharze, in Betracht. Prinzi piell geeignet sind die in Wasser löslichen oder dispergierbaren Polyisocyanate, wie sie auch schon zuvor im Stand der Technik genannt wurden. Besonders geeignet sind jedoch die in Wasser löslichen oder dispergierbaren blockierten Polyisocyanate, die in der DE-A 42 21 924 und der DE-A 198 10 660 beschrieben sind.The polyfunctional crosslinking resins III) are either water-soluble or dispersible blocked polyisocyanates as well as water-soluble or dispersed gable amino resins, such as. B. melamine or urea resins. Prince The water-soluble or dispersible polyisocyanates are particularly suitable, such as they have already been mentioned in the prior art. Are particularly suitable however, the water-soluble or dispersible blocked polyisocyanates which are described in DE-A 42 21 924 and DE-A 198 10 660.
Es ist auch möglich, schon fertige Mischungen von Vertretern der Komponenten II) und III) als Kombinationspartner für die erfindungswesentliche Komponente I) zu verwenden. Solche fertigen Mischungen befinden sich aufgrund ihrer guten Lager stabilität bei Raumtemperatur bereits im Praxiseinsatz.It is also possible to use already finished mixtures of representatives of components II) and III) as a combination partner for component I) essential to the invention use. Such finished mixtures are due to their good stock stability at room temperature already in practice.
Als weitere, in Wasser dispergierbare Substanzen IV) können beispielsweise Epoxid harze, Phenolharze, Polyaminharze, niedermolekulare Epoxyvernetzer und nieder molekulare Polyaminvernetzer zur Anwendung kommen.For example, epoxy can be used as further water-dispersible substances IV) resins, phenolic resins, polyamine resins, low molecular weight epoxy crosslinkers and low molecular polyamine crosslinkers are used.
Zur Herstellung von gebrauchsfertigen Beschichtungsmitteln, insbesondere Füllern, werden die erfindungswesentlichen speziellen Dispersionen I) mit den Polyhydroxyl verbindungen II), gegebenenfalls den Vernetzern III) und gegebenenfalls Vertretern der Komponente IV) gemischt. Das Mischungsverhältnis bezüglich der Kompo nenten I) bis III) liegt im Bereich von 50 : 45 : 5 bis 5 : 45 : 50 Gew.-%, vorzugsweise 45 : 45 : 10 bis 10 : 45 : 45 Gew.-% und besonders bevorzugt 40 : 45 : 15 bis 15 : 45 : 40 Gew.-% bezogen auf den Feststoff. Vertreter der Komponente IV) können gegebenenfalls in Anteilen bis zu 20 Gew.-%, vorzugsweise 10 Gew.-%, bezogen auf den Feststoff, zum Einsatz kommen. Besonders bevorzugt werden nur Mischungen der Komponenten I) und II) und gegebenenfalls III) eingesetzt. Die so erhaltenen Einkomponenten-Bindemittel sind im allgemeinen beliebig lange lagerfähig. Gegebenenfalls mitzuverwendende Hilfs- und Zusatzmittel der Beschich tungstechnologie, wie beispielsweise Pigmente, Füllstoffe, Verlaufsmittel, Netz- und Dispergiermittel, blasenverhindernde Mittel, Katalysatoren u. dgl. können dem wässrigen Bindemittel bzw. Bindemittelgemisch und/oder den Einzelkomponenten I), II) und gegebenenfalls III) und IV) zugesetzt werden. Von besonderem Vorteil ist es, die Einzelkomponenten I), II) und gegebenenfalls III) und IV) oder I) und die Mischung aus II) und gegebenenfalls III) mit Hilfsmitteln, Pigmenten und Füllstoffen zu gebrauchsfertigen Pasten zu verarbeiten, die dann beliebig innerhalb der oben genannten Grenzen miteinander gemischt werden können. Auf diese Weise lassen sich ganz spezielle Eigenschaften für spezielle Anforderungen erzielen. Es besteht auch die Möglichkeit, manche Additive, wie z. B. Verlaufsmittel oder Katalysatoren, der Komponente I) schon vor deren Dispergierung in Wasser zuzusetzen.For the production of ready-to-use coating agents, especially fillers, the special dispersions I) essential to the invention with the polyhydroxyl compounds II), where appropriate the crosslinkers III) and, if appropriate, representatives of component IV) mixed. The mixing ratio with respect to the compo Nenten I) to III) is in the range of 50: 45: 5 to 5: 45: 50 wt .-%, preferably 45: 45: 10 to 10: 45: 45% by weight and particularly preferably 40: 45: 15 to 15: 45: 40% by weight based on the solid. Representatives of component IV) can optionally in proportions of up to 20% by weight, preferably 10% by weight, based on the solid, are used. Only mixtures are particularly preferred of components I) and II) and optionally III) used. The so obtained One-component binders can generally be stored for any length of time. If necessary, auxiliary materials and additives from the coating tion technology, such as pigments, fillers, leveling agents, wetting agents and Dispersing agents, anti-blistering agents, catalysts and the like. Like. can aqueous binder or binder mixture and / or the individual components I), II) and optionally III) and IV) are added. Is of particular advantage it, the individual components I), II) and optionally III) and IV) or I) and the Mixture of II) and optionally III) with auxiliaries, pigments and fillers to process ready-to-use pastes, which can then be used within the above mentioned limits can be mixed together. Let it this way achieve very special properties for special requirements. It exists also the possibility of some additives, such as. B. leveling agents or catalysts, add component I) before it is dispersed in water.
Die die erfindungswesentlichen Dispersionen I) enthaltenden Einkomponenten-Be schichtungsmittel können nach allen beliebigen Methoden der Beschichtungs technologie, wie z. B. Spritzen, Streichen, Tauchen, Fluten oder mit Hilfe von Walzen und Rakeln, auf beliebige hitzeresistente Substrate ein- oder mehrschichtige aufgetragen werden.The one-component Be containing the dispersions I) essential to the invention Layering agents can be applied by any coating method technology such as B. spraying, brushing, dipping, flooding or with the help of rollers and doctor blades, on any heat-resistant substrates single or multi-layer be applied.
Man erhält beispielsweise Überzüge auf Metall, Kunststoff, Holz oder Glas durch Aushärten des Lackfilms bei 80 bis 220°C, vorzugsweise 100 bis 200°C und besonders bevorzugt 120 bis 180°C.For example, coatings on metal, plastic, wood or glass are obtained Curing the paint film at 80 to 220 ° C, preferably 100 to 200 ° C and particularly preferably 120 to 180 ° C.
Die erfindungsgemäßen Bindemittel eignen sich vorzugsweise zur Herstellung von Überzügen und Lackierungen auf Stahlblechen, wie sie beispielsweise zur Her stellung von Fahrzeugkarosserien, Maschinen, Verkleidungen, Fässern oder Contai nern Verwendung finden. Sie werden bevorzugt verwendet für die Herstellung von Automobilfühlern. Die Lackfilme haben im allgemeinen eine Trockenschichtdicke von 0,01 bis 0,3 mm.The binders according to the invention are preferably suitable for the production of Coatings and paints on steel sheets, such as those used for manufacturing Position of vehicle bodies, machines, cladding, barrels or containers use. They are preferably used for the production of Automotive sensors. The paint films generally have a dry layer thickness from 0.01 to 0.3 mm.
Die erfindungsgemäßen Bindemittel ergeben einen langanhaltenden Oberflächen schutz, wie in den Beispielen demonstriert wird. Besonders die überraschend hohe Steinschlagfestigkeit bei gleichzeitig hoher Filmhärte, was an sich gegensätzliche Eigenschaften sind, ist hervorzuheben. Dies macht die Bindemittel für Anwendungen, bei denen ein guter Steinschlagschutz gepaart mit einer hohen Lackfilmhärte erforderlich ist, in hervorragender Weise geeignet.The binders according to the invention result in long-lasting surfaces protection, as demonstrated in the examples. Especially the surprisingly high one Stone chip resistance combined with high film hardness, which is in contrast Characteristics are to be emphasized. This makes the binders for Applications where a good stone chip protection paired with a high Lacquer film hardness is required, suitable in an excellent manner.
Der besondere Vorteil der neuen wässrigen Bindemittel ist neben ihrer hohen Stabilität bei Lagerung sowohl bei Raumtemperatur als auch bei leicht erhöhten Temperaturen von 30 bis 60°C der besonders hohe zu erzielende Festgehalt von ≧ 55 Gew.-%, was von bisher bekannten wässrigen Bindemitteln in aller Regel nicht erreicht wird nicht erreicht wird.The special advantage of the new aqueous binders is in addition to their high Stability when stored both at room temperature and slightly elevated Temperatures from 30 to 60 ° C the particularly high solids content of ≧ 55% by weight, which is generally not the case with previously known aqueous binders is not achieved is achieved.
Die nachstehenden Beispiele erläutern die Erfindung, ohne sie jedoch einzuschränken. The following examples illustrate the invention, but without it restrict.
Alle Prozentangaben beziehen sich, falls nicht anders vermerkt, auf das Gewicht.Unless otherwise stated, all percentages relate to the weight.
In einem 2 l-Vierhalskolben mit Rührer, Gaseinleitungsrohr, Innenthermometer, Tropftrichter und Rückflußkühler, werden 1332 g Isophorondiisocyanat (IPDI) unter Stickstoff vorgelegt und auf 80°C erwärmt. Aus einem Tropftrichter werden innerhalb von 45 Minuten 15 ml einer 5 Gew.-%igen Lösung von 2-Hydroxy propyltrimethylammoniumhydroxid in 2-Ethyl-1,3-hexandiol/Methanol (6 : 1, Gew.- Teile) langsam und gleichmäßig zugetropft. Hierbei steigt die Temperatur auf 88°C (90°C sollten nicht überschritten werden, weil die Trimerisierung bei zu hohen Temperaturen unspezifisch verläuft und zu höheren Viskositäten des Endprodukts führt). Es wird nach Beendigung des Zutropfens so lange bei 80°C gerührt, bis die Reaktionsmischung einen NCO-Gehalt von 30,6% erreicht hat. Dann stoppt man durch Zugabe von 0,36 g (70 ppm molar) einer 25%igen Lösung von Dibutyl phosphat in IPDI ab. Überschüssiges monomeres IPDI wird durch Dünnschicht destillation entfernt. Man erhält ein nahezu farbloses, klares Harz mit einer Ausbeute von 44%, das 70%ig in Methylethylketon gelöst wird. Die Viskosität der Lösung bei 23°C liegt bei 300 mPa.s, der Isocyanatgehalt beträgt 11,8% und der Gehalt an freiem, monomerem IPDI liegt bei 0,18%.In a 2 l four-necked flask with stirrer, gas inlet tube, internal thermometer, Dropping funnel and reflux condenser, 1332 g of isophorone diisocyanate (IPDI) under Nitrogen submitted and heated to 80 ° C. Become a dropping funnel 15 ml of a 5% strength by weight solution of 2-hydroxy within 45 minutes propyltrimethylammonium hydroxide in 2-ethyl-1,3-hexanediol / methanol (6: 1, wt. Parts) added slowly and evenly. The temperature rises to 88 ° C (90 ° C should not be exceeded because the trimerization is too high Temperatures are non-specific and lead to higher viscosities of the end product leads). After the dropping has ended, the mixture is stirred at 80 ° C. until the Reaction mixture has reached an NCO content of 30.6%. Then you stop by adding 0.36 g (70 ppm molar) of a 25% solution of dibutyl phosphate in IPDI. Excess monomeric IPDI is removed by thin film distillation removed. An almost colorless, clear resin is obtained with a yield of 44%, which is 70% dissolved in methyl ethyl ketone. The viscosity of the solution at 23 ° C is 300 mPa.s, the isocyanate content is 11.8% and the content of free, monomeric IPDI is 0.18%.
®Desmodur N 3300 (Bayer AG), Festkörpergehalt: 100%; Viskosität bei 23°C: 3500 mPa.s; Isocyanatgehalt: 21,8%. ®Desmodur N 3300 (Bayer AG), solids content: 100%; Viscosity at 23 ° C: 3500 mPa.s; Isocyanate content: 21.8%.
In einem 1 l-Vierhalskolben mit Rührer, Innenthermometer und Rückflußkühler
werden 355,93 g Polyisocyanatkomponente A1) vorgelegt, in 411,15 g Methyl
ethylketon gelöst und auf 60°C erwärmt. Danach werden 96,13 g 3,5-Dimethyl
pyrazol unter Rühren portionsweise hinzugegeben. Das Reaktionsgemisch wird so
lange bei 60°C gerührt, bis im IR-Spektrum keine Isocyanatbande mehr zu sehen ist.
Anschließend werden 11,51 g Emulgator WN (Emulgierhilfsmittel, Fa. Bayer AG)
und 5,18 g ®Synperonic PE/F 127 (Emulgierhilfsmittel, Fa. ICI) zugegeben und
durch Rühren eine homogene Mischung der Komponenten hergestellt. Aus dieser
Lösung wird durch intensives Vermischen mit 359,67 g Wasser mittels eines
Dissolvers eine Wasser-in-Öl-Emulsion hergestellt, die anschließend durch Passage
durch einen Strahldispergator bei erhöhtem Druck (10 bar) gemäß EP 0101007 eine
Phasenumkehr in eine Öl-in-Wasser-Emulsion erfährt. Das Methylethylketon wird
im Vakuum abdestilliert. Anschließend wird die Dispersion durch einen Filter mit
der Maschenweite 10 µm filtriert. Es resultiert ein Produkt mit folgenden Kenndaten:
Auslaufzeit (ISO 4-Becher, 23°C): 10 s
Festkörpergehalt: 50,3 Gew.-%
mittlere Teilchengröße: 0,42 µm
(Laser-Korrelation-Spektroskopie)
blockierter NCO-Gehalt: 11,64%
(berechnet, bezogen auf den Festkörper)355.93 g of polyisocyanate component A1) are placed in a 1 liter four-necked flask equipped with a stirrer, internal thermometer and reflux condenser, dissolved in 411.15 g of methyl ethyl ketone and heated to 60.degree. Then 96.13 g of 3,5-dimethyl pyrazole are added in portions with stirring. The reaction mixture is stirred at 60 ° C. until no isocyanate band can be seen in the IR spectrum. Then 11.51 g of emulsifier WN (emulsifying aid, Bayer AG) and 5.18 g of ®Synperonic PE / F 127 (emulsifying aid, company ICI) are added and a homogeneous mixture of the components is prepared by stirring. A water-in-oil emulsion is produced from this solution by intensive mixing with 359.67 g of water using a dissolver, which is then phase-reversed into an oil-in by passage through a jet disperser at elevated pressure (10 bar) according to EP 0101007 -Water emulsion experiences. The methyl ethyl ketone is distilled off in vacuo. The dispersion is then filtered through a filter with a mesh size of 10 µm. The result is a product with the following characteristics:
Flow time (ISO 4 cup, 23 ° C): 10 s
Solids content: 50.3% by weight
average particle size: 0.42 µm (laser correlation spectroscopy)
blocked NCO content: 11.64% (calculated, based on the solid)
In einem 1 l-Vierhalskolben mit Rührer, Innenthermometer und Rückflußkühler
werden 192,66 g Polyisocyanatkomponente A2) vorgelegt, in 419,67 g Methyl
ethylketon gelöst und auf 60°C erwärmt. Danach werden 87,12 g Butanonoxim unter
Rühren portionsweise hinzugegeben. Das Reaktionsgemisch wird so lange bei 60°C
gerührt, bis im IR-Spektrum keine Isocyanatbande mehr zu sehen ist. Anschließend
werden 14,90 g Rhodafac PA 17 (Emulgierhilfsmittel, Fa. Rhodia) und 1,20 g des
Neutralisationsmittels Triethylamin zugegeben und durch Rühren eine homogene
Mischung der Komponenten hergestellt. Aus dieser Lösung wird durch intensives
Vermischen mit 195,25 g Wasser mittels eines Dissolvers eine Wasser-in-Öl-Emul
sion hergestellt, die anschließend durch Passage durch einen Strahldispergator bei
erhöhtem Druck (1 bar) gemäß EP 0101007 eine Phasenumkehr in eine Öl-in-
Wasser-Emulsion erfährt. Das Methylethylketon wird im Vakuum abdestilliert.
Anschließend wird die Dispersion durch einen Filter mit der Maschenweite 10 µm
filtriert. Es resultiert ein Produkt mit folgenden Kenndaten:
Auslaufzeit (ISO 4-Becher, 23°C): 23 s
Festkörpergehalt: 60,0 Gew.-%
mittlere Teilchengröße: 0,36 µm
(Laser-Korrelation-Spektroskopie)
blockierter NCO-Gehalt: 14,25%
(berechnet, bezogen auf den Festkörper)192.66 g of polyisocyanate component A2) are placed in a 1 liter four-necked flask with stirrer, internal thermometer and reflux condenser, dissolved in 419.67 g of methyl ethyl ketone and heated to 60.degree. Then 87.12 g of butanone oxime are added in portions with stirring. The reaction mixture is stirred at 60 ° C. until no isocyanate band can be seen in the IR spectrum. Then 14.90 g of Rhodafac PA 17 (emulsifying aid, Rhodia) and 1.20 g of the neutralizing agent triethylamine are added and a homogeneous mixture of the components is prepared by stirring. A water-in-oil emulsion is prepared from this solution by intensive mixing with 195.25 g of water using a dissolver, which is then phase-reversed into an oil by passage through a jet disperser at elevated pressure (1 bar) according to EP 0101007 experienced in water emulsion. The methyl ethyl ketone is distilled off in vacuo. The dispersion is then filtered through a filter with a mesh size of 10 µm. The result is a product with the following characteristics:
Flow time (ISO 4 cup, 23 ° C): 23 s
Solids content: 60.0% by weight
average particle size: 0.36 µm (laser correlation spectroscopy)
blocked NCO content: 14.25% (calculated, based on the solid)
In einem 1 l-Vierhalskolben mit Rührer, Innenthermometer und Rückflußkühler
werden 177,96 g Polyisocyanatkomponente A1) und 96,33 g Polyisocyanat
komponente A2) vorgelegt, in 447,72 g Methylethylketon gelöst und auf 50°C
erwärmt. Danach werden 113,16 g Cyclohexanonoxim unter Rühren portionsweise
hinzugegeben. Das Reaktionsgemisch wird so lange bei 50°C gerührt, bis im IR-
Spektrum keine Isocyanatbande mehr zu sehen ist. Anschließend werden 17,70 g
Rhodafac PA 17 (Emulgierhilfsmittel, Fa. Rhodia) und 1,67 g des Neutralisations
mittels N,N-Dimethylethanolamin zugegeben und durch Rühren eine homogene
Mischung der Komponenten hergestellt. Aus dieser Lösung wird durch intensives
Vermischen mit 350,10 g Wasser mittels eines Dissolvers eine Wasser-in-Öl-Emulsion
hergestellt, die anschließend durch Passage durch einen Strahldispergator bei
erhöhtem Druck (4 bar) gemäß EP 0101007 eine Phasenumkehr in eine Öl-in-
Wasser-Emulsion erfährt. Das Methylethylketon wird im Vakuum abdestilliert.
Anschließend wird die Dispersion durch einen Filter mit der Maschenweite 10 µm
filtriert. Es resultiert ein Produkt mit folgenden Kenndaten:
Auslaufzeit (ISO 4-Becher, 23°C): 14 s
Festkörpergehalt: 49,6 Gew.-%
mittlere Teilchengröße: 0,36 µm
(Laser-Korrelation-Spektroskopie)
blockierter NCO-Gehalt: 14,25%
(berechnet, bezogen auf den Festkörper)177.96 g of polyisocyanate component A1) and 96.33 g of polyisocyanate component A2) are placed in a 1 liter four-necked flask with stirrer, internal thermometer and reflux condenser, dissolved in 447.72 g of methyl ethyl ketone and heated to 50.degree. Then 113.16 g of cyclohexanone oxime are added in portions with stirring. The reaction mixture is stirred at 50 ° C. until no more isocyanate band can be seen in the IR spectrum. Then 17.70 g of Rhodafac PA 17 (emulsifying aid, Rhodia) and 1.67 g of neutralization by means of N, N-dimethylethanolamine are added and a homogeneous mixture of the components is prepared by stirring. A water-in-oil emulsion is produced from this solution by intensive mixing with 350.10 g of water using a dissolver, which is then phase-reversed into an oil-in by passage through a jet disperser at elevated pressure (4 bar) according to EP 0101007 - experiences water emulsion. The methyl ethyl ketone is distilled off in vacuo. The dispersion is then filtered through a filter with a mesh size of 10 µm. The result is a product with the following characteristics:
Flow time (ISO 4 cup, 23 ° C): 14 s
Solids content: 49.6% by weight
average particle size: 0.36 µm (laser correlation spectroscopy)
blocked NCO content: 14.25% (calculated, based on the solid)
Es wird die Herstellung von Basispasten beschrieben, wie sie üblicherweise in der Praxis Anwendung finden.The production of base pastes, as is usually described in US Pat Find practical application.
- 1. 3.1. Basispaste auf Basis einer selbstvernetzenden Polyurethandispersion (®Bayhydrol VP LS 2153, Bayer AG), bestehend aus einer in Wasser dispergierten Polyhydroxylverbindung und einem in Wasser dispergierten blockierten Polyisocyanat (nicht erfindungsgemäß)1. 3.1. Base paste based on a self-crosslinking polyurethane dispersion (®Bayhydrol VP LS 2153, Bayer AG), consisting of one in water dispersed polyhydroxyl compound and one dispersed in water blocked polyisocyanate (not according to the invention)
Für eine Anreibung von 30 Minuten in einer Perlmühle werden nachstehende Komponenten eingewogen und ca. 10 Minuten mittels Dissolver vordispergiert: 667,7 Gew.-Teile der 40%-igen selbstvernetzenden Polyurethandispersion Bayhydrol VP LS 2153; 4,8 Gew.-Teile eines handelsüblichen Antikratermittels; 4,8 Gew.-Teile eines handelsüblichen Benetzungsmittels; 4,1 Gew.-Teile eines in der Lackindustrie gebräuchlichen Antiabsetzmittels; 10,8 Gew.-Teile eines Dir wässrige Systeme üblichen Entschäumers, 118,8 Gew.-Teile Titandioxid; 1,3 Gew.-Teile Eisenoxidschwarz; 119,7 Gew.-Teile mikronisierter Schwerspat; 29,2 Gew.-Teile carbonatfreies Talkum und 38,8 Gew.-Teile destilliertes Wasser. Hieraus resultiert eine Paste mit einem Festkörpergehalt von ca. 53,6 Gew.-%.For a 30 minute grind in a bead mill, the following are Components weighed in and predispersed for about 10 minutes using a dissolver: 667.7 parts by weight of the 40% self-crosslinking polyurethane dispersion Bayhydrol VP LS 2153; 4.8 parts by weight of a commercially available anti-cratering agent; 4.8 parts by weight of a commercially available wetting agent; 4.1 parts by weight of one in the Anti-settling agent commonly used in the paint industry; 10.8 parts by weight of an aqueous Systems of conventional defoamers, 118.8 parts by weight of titanium dioxide; 1.3 parts by weight Iron oxide black; 119.7 parts by weight of micronized heavy spar; 29.2 parts by weight carbonate-free talc and 38.8 parts by weight of distilled water. This results in a paste with a solids content of approx. 53.6% by weight.
- 1. 3.2. Basispaste auf Basis der erfindungswesentlichen Dispersion I.2) in Kombination mit einer wässrigen Polyhydroxylkomponente II) (Bayhydrol® VP LS 2056, Bayer AG) (erfindungsgemäß)1. 3.2. Base paste based on the dispersion I.2) essential to the invention Combination with an aqueous polyhydroxyl component II) (Bayhydrol® VP LS 2056, Bayer AG) (according to the invention)
Nachstehende Komponenten werden eingewogen, ca. 10 Minuten mittels Dissolver vordispergiert und anschließend 30 Minuten in einer gekühlten Perlmühle ange rieben: 387,9 Gew.-Teile der 47%-igen Dispersion der Polyhydroxylverbindung Bayhydrol VP LS 2056; 237,8 Gew.-Teile der 60%-igen Dispersion I.2); 5,9 Gew.- Teile eines handelsüblichen Antikratermittels; 5,9 Gew.-Teile eines handelsüblichen Benetzungsmittels; 4,9 Gew.-Teile eines in der Lackindustrie gebräuchlichen Anti absetzmittels; 13,0 Gew.-Teile eines für wässrige Systeme üblichen Entschäumers; 143,6 Gew.-Teile Titandioxid; 1,6 Gew.-Teile Eisenoxidschwarz; 144,7 Gew.-Teile mikronisierter Schwerspat; 35,3 Gew.-Teile carbonatfreies Talkum und 19,4 Gew.-Teile destilliertes Wasser. Hieraus resultiert eine Paste mit einem Fest körpergehalt von ca. 65,0 Gew.-%.The following components are weighed out, about 10 minutes using a dissolver predispersed and then stirred in a chilled pearl mill for 30 minutes grated: 387.9 parts by weight of the 47% dispersion of the polyhydroxyl compound Bayhydrol VP LS 2056; 237.8 parts by weight of the 60% dispersion I.2); 5.9% by weight Parts of a commercially available anti-cratering agent; 5.9 parts by weight of a commercially available Wetting agent; 4.9 parts by weight of an anti commonly used in the coatings industry sedatives; 13.0 parts by weight of a defoamer customary for aqueous systems; 143.6 parts by weight of titanium dioxide; 1.6 parts by weight of iron oxide black; 144.7 parts by weight micronized heavy spar; 35.3 parts by weight of carbonate-free talc and 19.4 parts by weight of distilled water. This results in a paste with a solid body content of approx. 65.0% by weight.
- 1. 3.3. Basispaste auf Basis der erfindungswesentlichen Dispersion I.3) in Kombination mit einer wässrigen Polyhydroxylkomponente II) (Bayhydrol® VP LS 2056, Bayer AG) (erfindungsgemäß)1.3. Base paste based on the dispersion I.3) essential to the invention Combination with an aqueous polyhydroxyl component II) (Bayhydrol® VP LS 2056, Bayer AG) (according to the invention)
Nachstehende Komponenten werden eingewogen, ca. 10 Minuten mittels Dissolver vordispergiert und anschließend 30 Minuten in einer gekühlten Perlmühle ange rieben: 339,9 Gew.-Teile der 47%-igen Dispersion der Polyhydroxylverbindung Bayhydrol VP LS 2056; 315,3 Gew.-Teile der 49,6%-igen Dispersion I.3); 5,7 Gew.-Teile eines handelsüblichen Antikratermittels; 5,7 Gew.-Teile eines handelsüblichen Benetzungsmittels; 4,8 Gew.-Teile eines in der Lackindustrie ge bräuchlichen Antiabsetzmittels; 12,6 Gew.-Teile eines für wässrige Systeme üblichen Entschäumers, 139,6 Gew.-Teile Titandioxid; 1,5 Gew.-Teile Eisenoxidschwarz; 140,6 Gew.-Teile mikronisierter Schwerspat und 34,3 Gew.-Teile carbonatfreies Talkum. Hieraus resultiert eine Paste mit einem Festkörpergehalt von ca. 63,2 Gew.-%.The following components are weighed out, about 10 minutes using a dissolver predispersed and then stirred in a chilled pearl mill for 30 minutes grated: 339.9 parts by weight of the 47% dispersion of the polyhydroxyl compound Bayhydrol VP LS 2056; 315.3 parts by weight of the 49.6% dispersion I.3); 5.7 parts by weight of a commercially available anti-cratering agent; 5.7 parts by weight of one commercial wetting agent; 4.8 parts by weight of a ge in the paint industry common anti-settling agent; 12.6 parts by weight of a conventional for aqueous systems Defoamer, 139.6 parts by weight of titanium dioxide; 1.5 parts by weight of iron oxide black; 140.6 parts by weight of micronized heavy spar and 34.3 parts by weight of carbonate-free Talc. This results in a paste with a solids content of approx. 63.2% by weight.
Die Pasten werden gemäß den in nachfolgender Tabelle angegebenen Verhältnissen durch 10 minütiges Dispergieren mittels eines Dissolvers homogen vermischt und gegebenenfalls mit Wasser auf eine Verarbeitungsviskosität von ≦ 35 s (ISO-Cup 5 mm, ISO 2431) eingestellt. Die Zusammensetzungen und Kenndaten der erhaltenen wässrigen Füller sind in der nachfolgenden Tabelle 1 dargestellt.The pastes are made according to the ratios given in the table below homogeneously mixed by dispersing for 10 minutes using a dissolver and if necessary with water to a processing viscosity of ≦ 35 s (ISO Cup 5 mm, ISO 2431). The compositions and characteristics of the obtained aqueous fillers are shown in Table 1 below.
Die Festgehalte der erfindungsgemäßen Füller 2 bis 5 sind deutlich höher und deren Viskositätsstabilität nach 40°C-Lagerung besser als die des hochwertigen Ver gleichsfüllers 1.The solid contents of the fillers 2 to 5 according to the invention are significantly higher and their Viscosity stability after 40 ° C storage better than that of the high-quality Ver equal filler 1.
Die wässrigen Füller 1 bis 5 wurden mit einer handelsüblichen Fließbecherpistole mit 5 bar Luftdruck bei ca. 65% rel. Feuchte (23°C) auf mit einer kathodisch abgeschiedenen Elektrotauchgrundierung (ca. 20 µm) beschichtete zinkphosphatierte Stahlbleche spritzappliziert.The aqueous fillers 1 to 5 were with a commercially available gravity cup gun with 5 bar air pressure at approx. 65% rel. Moisture (23 ° C) with a cathodic deposited electrodeposition primer (approx. 20 µm) coated zinc phosphated Spray-applied steel sheets.
Die Härtung der Füller erfolgte nach 10 min Ablüftung bei 23°C im Umluftofen zunächst 10 min bei 70°C und anschließend 20 min bei 165°C. Die Trocken filmstärke betrug ca. 35 µm.The fillers hardened after 10 minutes flashing at 23 ° C in a forced air oven first 10 minutes at 70 ° C and then 20 minutes at 165 ° C. The dry film thickness was approx. 35 µm.
In der nachfolgenden Tabelle 2 sind die Eigenschaften der Füller aufgeführtThe properties of the fillers are listed in Table 2 below
Die erfindungsgemäßen Füller 2 bis 5 haben im Vergleich zum handelsüblichen Füller 1 eine sehr hohe Härte und eine für diese Härte sehr gut Elastizität. Die Glanzwerte der erfindungsgemäßen Füller 2 bis 5 liegen auf ähnlichem Niveau wie der Glanzwert des handelsüblichen Füllers 1. The fillers 2 to 5 according to the invention have compared to the commercially available Filler 1 has a very high hardness and a very good elasticity for this hardness. The Gloss values of the fillers 2 to 5 according to the invention are on a similar level as the gloss value of the standard filler 1.
Auf die Füllerschichten wurde ein handelsüblicher Automobildecklack auf Basis Alkyd/Melaminharz mittels einer luftzerstäubenden Spritzpistole mit einer Trockenfilmstärke von ca. 30 µm aufgebracht und 30 min bei 130°C ausgehärtet.A commercially available automotive topcoat was applied to the filler layers Alkyd / melamine resin using an air atomizing spray gun with a Dry film thickness of approx. 30 µm applied and cured for 30 min at 130 ° C.
Die wichtigsten, für die Fülleranwendung entscheidenden Prüfergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle zusammengefaßt. Nicht angegebene Beständigkeitswerte, wie z. B. Lösemittel-, Wasser- und Salzsprühfestigkeit, entsprechen vollständig den Anforderungen der Praxis.The most important test results that are decisive for the filler application are in the following table summarized. Resistance values not specified, such as e.g. B. solvent, water and salt spray resistance, fully correspond to the Practical requirements.
Decklackstand: Messung der Welligkeit mittels eines Wave Scan Messgerätes
der Fa. Byk
Steinschlagfestigkeit: Als Prüfgeräte wurden verwendetTopcoat level: Measurement of the ripple using a wave scan measuring device from Byk
Stone chip resistance: were used as test equipment
- a) Steinschlagprüfgerät nach VDA (Fa. Erichsen, Modell 508) mit jeweils 2 mal 500 g Stahlschrot (kantig, 4-5 mm) beschossen mit einem Luftdruck von 1,5 bar bei 23°C. Abmusterungen wurden durchgeführt bezüglich Durch schläge bis auf das Blech (0 bis 10, 0 = keine Durchschläge, 10 = sehr viele Durchschläge).a) Stone chip testing device according to VDA (Erichsen, model 508) with 2 times each 500 g steel shot (angular, 4-5 mm) bombarded with an air pressure of 1.5 bar at 23 ° C. Sampling was carried out with regard to hit the sheet (0 to 10, 0 = no punctures, 10 = very many Carbon copies).
- b) Einzelschlagprüfgerät ESP-10 nach BMW Norm DBP Nr 34.31.390 (Fa. Byk), gemessen werden die Abplatzungen des Füllers vom Blech in mm.b) Single impact tester ESP-10 according to BMW standard DBP No. 34.31.390 (Fa. Byk), the flaking of the filler from the sheet is measured in mm.
Je niedriger die Zahlenwerte sowohl bei der Kurz- als auch bei der Langwelligkeit sind, desto besser ist der Decklackstand. Die erfindungsgemäßen Füller 2 bis 5 führen demnach zu einem besseren Decklackstand als der Vergleichsfüller 1.The lower the numerical values for both short and long ripple the better the topcoat is. The fillers 2 to 5 according to the invention therefore lead to a better topcoat level than the comparative filler 1.
Die erfindungsgemäßen Füller 4 bis 5 liegen auf gleich hohem Niveau wie der hochwertige Vergleichsfüller 1, obwohl die erfindungsgemäßen Füller eine deutlich höhere Härte besitzen. Dieses Ergebnis ist überraschend und so nicht vorhersehbar. Die erfindungsgemäßen Füller 2 und 3 haben eine geringfügig schlechtere Stein schlagfestigkeit.The fillers 4 to 5 according to the invention are at the same high level as that high-quality comparative filler 1, although the filler according to the invention a clear have higher hardness. This result is surprising and unpredictable. The fillers 2 and 3 according to the invention have a slightly poorer stone impact resistance.
Die erfindungsgemäßen Füller 2 bis 5 zeichnen sich durch einen sehr hohen Festkörpergehalt und eine sehr hohe Härte aus. Daher waren nur eine geringe Elastizität verbunden mit einer mangelhaften Steinschlagfestigkeit sowie einem schlechten Decklackstand zu erwarten. Die Prüfergebnisse zeigen jedoch deutlich, dass die erfindungsgemäßen Füller entgegen dem bisherigen Stand der Technik sowohl gute Elastizitätswerte als auch sehr gute Steinschlagfestigkeiten und Decklackstände aufweisen und damit einem hochwertigen, handelsüblichen Polyurethanfüller überlegen sind. Sie haben ein bisher nicht gekanntes Qualitäts niveau bezüglich des gesamten Eigenschaftsspektrums.The fillers 2 to 5 according to the invention are distinguished by a very high Solids content and a very high hardness. Therefore, there were only a few Elasticity combined with poor stone chip resistance as well as poor topcoat level to be expected. However, the test results clearly show that the filler according to the invention contrary to the prior art both good elasticity values and very good stone chip resistance and Have topcoat stands and thus a high quality, commercially available Polyurethane fillers are superior. You have an unprecedented quality level with regard to the entire property spectrum.
Claims (10)
- A) speziellen in Wasser dispergierten blockierten Polyisocyanaten,
- B) in Wasser löslichen oder dispergierbaren Polyhydroxylverbindungen,
- C) gegebenenfalls in Wasser löslichen oder dispergierbaren Vernetzer harzen und
- D) gegebenenfalls weiteren in Wasser löslichen oder dispergierbaren Substanzen,
- A) 40 bis 80 Gew.-% einer oder mehrerer Polyisocyanatkomponenten,
- B) 10 bis 40 Gew.-% eines oder mehrerer im Sinne der Isocyanat- Additionsreaktion monofunktioneller Blockierungsmittel für Isocya natgruppen,
- C) 1 bis 30 Gew.-% eines oder mehrerer Hydrophilierungsmittel,
- D) gegebenenfalls weiteren Vernetzersubstanzen und
- E) gegebenenfalls üblichen Zusatzmitteln besteht,
- A) special blocked polyisocyanates dispersed in water,
- B) polyhydroxyl compounds which are soluble or dispersible in water,
- C) if appropriate, resin water-soluble or dispersible crosslinkers and
- D) optionally further water-soluble or dispersible substances,
- A) 40 to 80% by weight of one or more polyisocyanate components,
- B) 10 to 40% by weight of one or more blocking agents for isocyanate groups which are monofunctional in the sense of the isocyanate addition reaction,
- C) 1 to 30% by weight of one or more hydrophilizing agents,
- D) optionally further crosslinking substances and
- E) there are any customary additives,
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2000
- 2000-02-28 DE DE2000109414 patent/DE10009414A1/en not_active Withdrawn
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Legal Events
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |