DE4403318C1

DE4403318C1 - Beschichtungsmittelsystem

Info

Publication number: DE4403318C1
Application number: DE19944403318
Authority: DE
Inventors: Geb Goebelsmann Marcinek; Dietmar Dipl Ing Swora; Jochen Schilbach
Original assignee: WESTDEUTSCHE FARBENGESELLSCHAF
Current assignee: WESTDEUTSCHE FARBENGESELLSCHAF
Priority date: 1994-02-03
Filing date: 1994-02-03
Publication date: 1994-11-17
Anticipated expiration: 2014-02-04
Also published as: WO1995021222A1; AU1317195A

Description

Die Erfindung betrifft ein. Beschichtungsmittelsystem bestehend aus

a) einer Bindemittelkomponente, die ein säurefunktio nelles Acrylatharz enthält mit einer Säurezahl von 5 bis 80 mg KOH/g, und
b) einem Epoxy-Copolymer-Härter mit einem Epoxiäqui valentgewicht von 50 bis 800,

wobei durch Mischung der beiden Komponenten ein für begrenzte Zeit gebrauchsfertiges Beschichtungsmittel entsteht, welches durch Reaktion der funktionellen Carboxylgruppen des Acrylat harzes mit den Epoxidgruppen des Epoxy-Copolymer-Härters aus härtet. Ein solches Beschichtungsmittelsystem - in der Praxis kurz als Zweikomponenten-System bezeichnet - ist für hoch wertige Metall- und Kunststoffbeschichtungen geeignet, wobei der Bindemittelkomponente übliche Hilfs- und Zusatzstoffe der Lacktechnologie nach Bedarf zugesetzt werden. Dazu gehören insbesondere Pigmente, Dispergierhilfsmittel für die Pig mentverteilung, Verlaufshilfsmittel, Entschäumungsmittel und dergleichen. Typische Anwendungen sind Lacke für Nutzfahr zeuge, Autoreparaturen, Maschinenanstriche sowie Klarlacke für Kunststoffe.

Aus EP-A-358 979 ist ein wasserverdünnbares Zweikomponen ten-Beschichtungsmittelsystem mit einem Sulfonat- und/oder Carboxylatgruppen enthaltendem Polymerisat als Bindemittel komponente und mit einem Isocyanathärter bekannt. Bei der Herstellung der Bindemittelkomponente werden Monomere mit verwendet, die Carboxyl- und/oder Sulfonsäuregruppen ent halten. Durch Neutralisation der Säuregruppen mit anorga nischen Basen oder Aminen wird eine Wasserlöslichkeit bzw. Dispergierbarkeit des Polymerisats erreicht. Das Neutra lisationsmittel hat einen negativen Einfluß auf Wasserbe ständigkeit, Wetterbeständigkeit, Korrosionsschutz und Topf zeit des Beschichtungsmittels. Isocyanate sind heute als gesundheitsbedenklich eingestuft, so daß auch die Verwendung eines Isocyanathärters als problematisch anzusehen ist.

Bekannt sind auch Zweikomponenten-Beschichtungsmittelsysteme aus Epoxidharz und Amin/Amidhärtern, welche aber keine aus reichende Wetterbeständigkeit aufweisen aufgrund von Kreidung. Ausreichende Wetterbeständigkeit erhält man durch Reaktion von Epoxidgruppen mit säurefunktionellen Acrylatharzen, wobei das epoxifunktionelle Harz hierbei als Härterkomponente eingesetzt wird. Diese Zweikomponenten-Beschichtungsmittelsysteme werden in Lösemittel gelöst von verschiedenen Herstellern angeboten.

Ein isocyanatfreies Beschichtungsmittelsystem der eingangs be schriebenen Art ist z. B. aus der Firmendruckschrift "Cray Valley Kunstharze GmbH", Bulletin No. 109, Januar 1992, be kannt. Die Bindemittelkomponente und der Epoxy-Copolymer-Här ter sind in organischen Lösemitteln gelöst, wobei der Lösemit telgehalt zwischen 43 und 47 Gew.-% beträgt. Eine noch weiter gehende Verdünnung mit organischem Lösemittel ist notwendig, um die Verarbeitungsviskosität zu erreichen. Der hohe Gehalt an organischen Lösemitteln führt zu Umweltproblemen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein wasserverdünn bares, isocyanatfreies Beschichtungsmittelsystem für hoch wertige Beschichtungen anzugeben.

Die Aufgabe wird bei einem Beschichtungsmittelsystem der ein gangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mindestens eine der beiden Beschichtungsmittelkomponenten, nämlich die Bindemittelkomponente a) und/oder der Epoxy-Co polymer-Härter b), als wäßrige Emulsion vorliegt, die durch Zusatz eines Emulgators stabilisiert ist. Vorzugsweise werden sowohl die Bindemittelkomponente a) als auch der Epoxy-Copolymer-Härter b) als wäßrige, durch Zusatz von Emulgatoren stabilisierte Emulsionen eingesetzt.

Erfindungsgemäß werden Acrylatharze mit säurefunktionellen Gruppen und Epoxy-Copolymer-Härter eingesetzt, die in orga nischen Lösemitteln gelöst sein können und aus der lösemit telhaltigen Lackpraxis bekannt sind. Der Festkörpergehalt sollte dabei so hoch als möglich eingestellt sein. Nach be vorzugter Ausführungsform der Erfindung beträgt der Gesamt gehalt an organischen Lösemitteln im gebrauchsfertigen Be schichtungsmittel nach Mischen der beiden Beschichtungs mittelkomponenten weniger als 10 Gew.-%.

Als Emulgatoren sind anionaktive, nichtionogene und kation aktive Emulgatoren geeignet, die üblicherweise für die Her stellung von Kunststoffen durch Polymerisation, beispielsweise als Basisemulgatoren für alle Arten der Emulsionspolymerisa tion oder als Coemulgatoren zur Stabilisierung von Polymer dispersionen, eingesetzt werden. Die Emulgatorzugabe liegt zwischen 0,1 bis 10 Gew.-% bezogen auf die eingesetzte Form des Acrylatharzes bzw. des Epoxyx-Copolymer-Härters. Nach Zu gabe des Emulgators zum Acrylatharz und/oder Epoxy-Copoly mer-Härters erfolgt eine Verdünnung mit Wasser, so daß eine stabile Emulsion resultiert. Zur Herstellung des gebrauchs fertigen Beschichtungsmittels werden die beiden Komponenten zusammengerührt.

Das erfindungsgemäße, wäßrige Beschichtungsmittelsystem führt zu hochwertigen Beschichtungen, die den aus der organischen Lackpraxis bekannten Beschichtungen in bezug auf ihre Eigen schaften nicht nachstehen. Überraschenderweise haben die Emul gatoren keinen negativen Einfluß auf die Filmeigenschaft der Beschichtungen. Insbesondere bei erhöhter Trockentemperatur oberhalb 30°C sind sehr hochwertige Filme mit ausgezeichnetem Glanz erreichbar. Das erfindungsgemäße Beschichtungsmittel system eignet sich auch für Einbrennlacke.

Das erfindungsgemäße Beschichtungsmittelsystem ist auf folgen de Weise herstellbar. Handelsübliches, in organischem Lösemit tel gelöstes Acrylatharz wird durch Lösemitteldestillation aufkonzentriert. In der Wärme wird dem Konzentrat ein Emul gator zugegeben, und schließlich wird unter Rühren die notwen dige Wassermenge zur Herstellung einer wäßrigen Emulsion zu geführt. Eine analoge Verfahrensweise ist auch zur Herstellung einer Epoxy-Copolymer-Härter-Emulsion anwendbar.

Im Rahmen der Erfindung liegt es auch, schon bei der Herstel lung der Harze den Festkörper nicht mit Lösemitteln, sondern durch Zugabe von Emulgatoren und Wasser einzustellen.

Stabile Emulsionen der beiden Beschichtungsmittelkomponenten sind in großen pH-Wert Bereichen herstellbar. Durch den pH-Wert der wäßrigen Emulsionen können die Eigenschaften des gebrauchsfertigen Beschichtungsmittels gesteuert werden. Durch Zugabe von anorganischen und/oder organischen Säuren/Basen ist die Topfzeit, der Glanzgrad, die Haftung usw. beeinflußbar.

Verfahrensbeispiel

Aus 100 Teilen Acrylatharz, Synocure 890 S, Lieferform 55- prozentig, werden durch Destillation 25 Teile des Lösemittels entfernt. 75 Teile des aufkonzentrierten Acrylatharzes, 73 prozentig, werden mit 0,5 Teilen Emulgator und 30 Teilen destilliertem Wasser gemischt unter Bildung einer wäßrigen Emulsion. Diese Emulsion bildet die Bindemittelkomponente a).

Aus 100 Teilen Epoxy-Copolymer-Härter, Synocure 899 SA, Lieferform 60prozentig, werden 28 Teile Lösemittel ab destilliert. 72 Teile des aufkonzentrierten Epoxy-Copoly mer-Härters (83prozentig) werden mit 0,7 Teilen Emulgator und 30 Teilen destilliertem Wasser vermischt unter Bildung einer wäßrigen Emulsion, welche die Beschichtungsmittelkomponente b) bildet.

Die Beschichtungsmittelkomponenten a) - Acrylatharzemulsion - und b) - Epoxy-Copolymeremulsion - sind in einem Mischungsver hältnis von 2 : 1 bis 4 : 1 (Acrylatharzelmulsion/Epoxy-Copolymer emulsion) einsetzbar. Bevorzugt ist ein Mischungsverhältnis aus 3,36 Teilen Acrylatharzemulsion und einem Teil Epoxy-Co polymeremulsion.

Ausführungsbeispiele

1) Klarlack glänzend

100 Teile Acrylatharzemulsion
0,3 Teile Essigsäure 5prozentig, pH-Wert ca. 5,2
30 Teile Epoxy-Copolymeremulsion
Die Mischung wird mit destilliertem Wasser auf Spritzvisko sität von 50 s (DIN 53211-4) eingestellt.

2) Klarlack seidenglänzend

100 Teile Acrylatharzemulsion
0,2 Teile Ammoniak 25prozentig, pH-Wert 8,2
30 Teile Epoxy-Copolymeremulsion
Die Mischung wird mit destilliertem Wasser auf Spritzviskosi tät von 50 s (DIN 53211-4) eingestellt.

3) Prüfergebnisse: Klarlack glänzend

Topfzeit: 6 Stunden
Schichtdicke: 50 µm
Trocknung: 1 Stunde 50°C
Glanz (600): 78%
Pendelhärte (König): 65 s
Nach fünfminütiger Behandlung mit Superbenzin, bleifrei wird keine Veränderung der Oberfläche festgestellt.

Claims

1. Beschichtungsmittelsystem bestehend aus,

a) einer Bindemittelkomponente, die ein säurefunk tionelles Acrylatharz enthält mit einer Säurezahl von 5 bis 80 mg KOH/g und
b) einen Epoxy-Copolymer-Härter mit einem Epoxyäquiva lentgewicht von 50 bis 800,

wobei durch Mischung der beiden Komponenten ein für begrenzte Zeit gebrauchsfertiges Beschichtungsmittel entsteht, welches durch Reaktion der funktionellen Carboxylgruppen des Acrylat harzes mit den Epoxidgruppen des Epoxy-Copolymer-Härters aus härtet, dadurch gekennzeichnet, daß min destens eine der beiden Beschichtungsmittelkomponenten, nämlich die Bindemittelkomponente a) und/oder der Epoxy-Copolymer-Härter b), als wäßrige Emulsion vorliegt, die durch Zusatz eines Emulgators stabilisiert ist.

2. Beschichtungsmittelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß sowohl die Bindemittelkomponente a) als auch der Epoxy-Copolymer-Härter b) als wäßrige, emulgatorstabilisierte Emulsion vorliegt.

3. Beschichtungsmittelsystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Bindemittelkomponente und/oder der Epoxy-Copolymer-Härter organisches Lösemittel enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Gesamtgehalt an organischen Lösemitteln in beiden Kompo nenten weniger als 20 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 10 Gew.-%, beider Komponenten zusammen beträgt.