DE69105818T2

DE69105818T2 - Wässerige Überzugszusammensetzung.

Info

Publication number: DE69105818T2
Application number: DE69105818T
Authority: DE
Inventors: Sakuichi Konishi; Teruaki Kuwajima; Shinichiro Umeda; Masakazu Watanabe
Original assignee: Nippon Paint Co Ltd
Current assignee: Nippon Paint Co Ltd
Priority date: 1990-05-21
Filing date: 1991-05-21
Publication date: 1995-05-18
Anticipated expiration: 2011-05-22
Also published as: EP0458245B1; AU7721791A; CA2042935A1; KR0169135B1; EP0458245A1; JPH0425578A; DE69105818D1; KR910020135A; US5151125A; JPH0822991B2; AU634061B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine wässrige Uberzugszusammensetzung, insbesondere eine wässrige metallische Überzugszusammensetzung, die, wenn gehärtet, gute Widerstandsfähigkeit gegen Wasser und gute adhäsive Eigenschaften aufweist.
Metallisches Glanzfinish wurde in großem Umfang auf Stahlerzeugnissen oder anderen metallischen Waren (z. B. Autokarosserien) angewendet. Das Finish wird im allgemeinen gebildet durch Aufbringen sog. "metallischer" Farbe, welche granuliertes Metallpigment, wie Aluminiumpulver oder Flocken enthält.
Bisher wurde die metallische Farbe im allgemeinen auf Basis organischer Lösungsmittel hergestellt, aber heutzutage wird davor gewarnt, weil organische Lösungsmittel mit Umweltvergiftungen assoziiert sind. Es wird daher vorgeschlagen, organisches Lösungsmittel durch Wasser zu ersetzen. Jedoch entsteht durch die Verwendung von Wasser seinerseits ein Problem, weil Wasser mit dem metallischen Pigment reagiert unter Erzeugung von Wasserstoff, was gefährlich ist. Dieses Problem ist in der Autoindustrie, in der Farbe vor ihrer Anwendung in einem geschlossenen Behälter für eine relativ lange Zeitdauer aufbewahrt wird, ernstzunehmen.
Um das Problem, das mit dem metallischen Pigment, insbesondere mit Aluminiumpigment, assoziiert ist, zu überwinden, werden viele Lösungen vorgeschlagen. Z. B. ist in der Japanischen Veröffentlichung 58-168670 beschrieben, daß das Aluminiumpigment mit Phosphorsäureestern behandelt und zu einer wässrigen Überzugszusammensetzung formuliert wird. Die Überzugszusammensetzung, wenn auf dem Substrat aufgetragen, hat schlechte Widerstandsfähigkeit gegen Wasser und gegen Abschälung.
In der Japanischen Kokai Veröffentlichung 61-47771, welche auf UK Anmeldung, Aktenz. Nr. 849719 basiert, ist eine wässrige metallische Überzugszusammensetzung beschrieben, welche ein Reaktionsprodukt von ortho-Phosphorsäure und einem Epoxidharz enthält. Auch in der Japanischen Kokai Veröffentlichung 1-190765, welche auf US Anmeldung, Aktenz. Nr. 130.922 basiert, ist eine wässrige metallische Überzugszusammensetzung beschrieben, welche ein Acrylpolymer, das mit ortho-Phosphorsäure modifiziert ist, enthält. Diese beiden Überzugszusammensetzungen haben noch schlechte Adhäsionseigenschaften mit einem Substrat.
In DE-OS 3 020 073 ist metallisches Pigment, weiches mit einem Phosphorsäureester eines langkettigen Alkohols gemischt ist, unter Ausbildung einer in Wasser dispergierbaren Pigmentpasten-Zusammensetzung, beschrieben. Bei dieser Technik haftet der Phosphorsäureester stark an der Oberfläche des metallischen Pigments, welches deshalb mit einem wässrigen Medium nicht in Berührung kommt, so daß kein Wasserstoffgas hergestellt wird. In EP-AI-0133644 wird eine Stabilisierungstechnik für ein metallisches Pigment vorgeschlagen, die eine Verbindung verwendet, welche durch Neutralisieren eines Phosphorsäureesters von Alkylphenolen mit einem Amin hergestellt wird. Diese Verbindung hat auch die gleiche Funktion wie der Phosphorsäureester von DE-OS 3 020 073. Die Verbindungen jedoch, die in diesen beiden Patenten verwendet werden, haben hydrophobe Segmente und erfordern große Mengen eines Emulgators, um das Pigment ausreichend in einem wässrigen Medium zu dispergieren. Wenn der Emulgator nicht in so großen Mengen verwendet wird, agglomerieren die Pigmentpartikel und zeigen deshalb ein schlechtes Oberflächen-Erscheinungsbild. Die großen Mengen an Emulgator beeinflussen die Widerstandsfähigkeit gegen Wasser und die adhäsiven Eigenschaften mit dem Substrat nachteilig.
Die vorliegende Erfindung stellt eine wässrige metallische Überzugszusammensetzung bereit, welche die Erzeugung von Wasserstoffgas erheblich reduziert und keine Probleme aufweist, welche durch hydrophobe Segmente hervorgerufen werden. Die Zusammensetzung kann eine lange Zeitdauer aufbewahrt werden und führt zu einem metallischen Überzug, welcher ein gutes Aussehen und Filmeigenschaften (d. h.
Widerstandsfähigkeit gegen Wasser und adhäsive Eigenschaften mit Substraten) aufweist. Die wässrige Überzugszusammensetzung der vorliegenden Erfindung umfaßt:
(a) ein Acrylharz mit einem mittleren Molekulargewicht nach der Zahl von 1 000 bis 50 000, einem Säurewert von 15 bis 200 und einem Hydroxylwert von 20 bis 200, welches hergestellt wird durch Copolymerisation eines ethylenischen Monomeren mit einem Phosphatmonomer der Formel
CH&sub2;= -CO-(OY)n-OPO(OH)&sub2;
[in der X ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe, Y eine Alkylengruppe mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen darstellen und n eine Zahl von 3 bis 30 ist] und
(b) ein Pigment;
wobei das Acrylharz in einer Menge von 2 bis 500 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile besagten Pigments, vorhanden ist.
Das Acrylharz (a) wird aus dem ethylenischen Monomer und dem Phosphatmonomer, welches in Formel (I) dargestellt ist, hergestellt. Das Phosphatmonomer kann nach einer konventionellen Methode hergestellt werden, z. B. wird (Meth)acrylsäure mit einem Alkylenoxid umgesetzt unter Bildung eines Polyalkylenglykolmonoesters, der dann mit ortho-Phosphorsäure umgesetzt wird. Der Ausdruck "(Meth)acryl" bedeutet hier entweder Acryl oder Methacryl.
Phosphoroxychlorid, Metaphosphorsäure, Phosphorsäureanhydrid, Phosphortrichlorid, Phosphorpentachlorid und dergl. können anstelle von ortho-Phosphorsäure auch als ein Phosphatierungsmittel verwendet werden, aber das Endprodukt kann, wenn es erforderlich ist, hydrolysiert werden, um eine an das Phosphoratom gebundene Hydroxylgruppe einzuführen. Eine Menge des Alkylenoxids ist stöchiometrisch n Mol entsprechend der Zahl n in der Formel (1), kann aber auch im Überschuß sein. Das Alkylenoxid wird vorzugsweise in 3 bis 60 Mol, bezogen auflein Mol (Meth)acrylsäure verwendet. Das Alkylenoxid hat 2 bis 4 Kohlenstoffatome, und Beispiele für die Alkylenoxide sind Ethylenoxid, Propylenoxid und Butylenoxid. Die Additionsreaktion des Alkylenoxids kann bei 40 bis 200 ºC während 0,5 bis 5 Stunden in Gegenwart eines Katalysators (z. B. Kaliumhydroxid und Natriumhydroxid) in einem Lösungsmittel (z. B. n-Methylpyrrolidon) durchgeführt werden. Nach der Additionsreaktion kann die Monoveresterungsreaktion bei einer Temperatur von 0 bis 100 ºC während 0,5 bis 5 Stunden durchgeführt werden. Das Phosphatierungsmittel kann in stöchiometrischen Mengen, vorzugsweise 1 bis 3 Mol, bezogen auf die Oxyalkylenoxid-addierte Verbindung, verwendet werden. Typische Beispiele der Phosphatmonomeren sind saures Phosphoxyhexa(oxypropylen)-mono(meth)acrylat, saures Phosphoxydodeca(oxypropylen)-mono(meth)acrylat, saures Phosphoxyhexa(oxyethylen)-mono(meth)acrylat, saures Phosphoxydodeca(oxyethylen)-mono(meth)acrylat und dergl.
Das ethylenische Monomer ist copolymerisierbar mit dem Phosphatmonomer (I). Weil das Acrylharz (a) Säurewert und Hydroxylwert hat, wird das ethylenische Monomer im allgemeinen ausgewählt aus Säuregruppen-haltigen Monomeren, Hydroxylgruppen-haltigen Monomeren und anderen ethylenischen Monomeren. Beispiele für die Säuregruppen-haltigen Monomeren sind Carboxylgruppen-haltige Monomere, wie Acrylsäure, Methacrylsäure, Crotonsäure, Ethacrylsäure, Propylacrylsäure, Isopropylacrylsäure, Itaconsäure, Maleinsäureanhydrid und Fumarsäure; Sulfonsäuregruppen-haltige Monomere, wie t-Butylacrylamid-sulfonsäure; und dergl. Beispiele für die Hydroxylgruppen-haltigen Monomeren sind Hydroxyethylacrylat, Hydroxypropylacrylat, Hydroxybutylacrylat, Hydroxymethylmethacrylat, Hydroxypropylmethacrylat, Hydroxybutylmethacrylat, N-methylolacrylamid, Allylalkohol und dergl. Beispiele für die anderen ethylenischen Monomeren sind (Meth)acrylate, wie Methyl(meth)acrylat, Ethyl(meth)acrylat, Isopropyl(meth)acrylat, n-Propyl(meth)acrylat, n-Butyl(meth)acrylat, t-Butyl(meth)acrylat, 2-Ethylhexyl(meth)acrylat, n-Octyl(meth)acrylat, Lauryl(meth)acrylat, Stearyl(meth)acrylat und Dodecyl(meth)acrylat; ein Reaktionsprodukt einer Fettsäure und einem eine Oxirangruppe haltigen (Meth)acrylat, wie ein Reaktionsprodukt von Stearinsäure und Glycidylmethacrylat; ein Reaktionsprodukt einer Oxiranverbindung mit wenigstens drei Kohlenstoffatomen und (Meth)acrylsäure, wie Verbindungen, die in den Japanischen Kokoku Veröffentlichungen 58-3185 und 60-9322 beschrieben sind; Styrolderivate wie Styrol, α-Methylstyrol, o-Methylstyrol, m-Methylstyrol, p-Methylstyrol und p-t-Butylstyrol; Benzyl (meth)acrylat; Itaconate wie Dimethylitaconat; Maleate wie Dimethylmaleat; Fumarate wie Dimethylfumarat; (Meth)acrylnitril; Vinylacetat; und dergi.
Das Acrylharz (a) gemäß der vorliegenden Erfindung wird hergestellt durch Copolymerisieren des ethylenischen Monomeren und Phosphatmonomer nach einem konventionellen Verfahren. Z. B. wird eine Monomermischung mit einem Polymerisationsinitiator (z. B. Azobis-isobutylnitril) gemischt und dann tropfenweise zu einem Lösungsmittel (z. B. Ethoxypropanol) gegeben, das aufleine Polymerisationstemperatur erhitzt worden war. Das Phosphatmonomer (I) wird in einer Menge von 200 bis 5 000 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile des ethylenischen Monomers, angewendet. Wenn eine Menge des Phosphatmonomeren (I) kleiner als 200 Gewichtsteile ist, hat der gehärtete Film schlechte Widerstandsfähigkeit gegen Wasser. Wenn eine Menge des Phosphatmonomeren (I) größer als 5 000 Gewichtsteile ist, steht der Effekt der Phosphatgruppen nicht im Verhältnis zu der Mengenzunahme.
In der vorliegenden Erfindung hat das Acrylharz ein mittleres Molekulargewicht nach der Zahl von 1 000 bis 50 000. Molekulargewichte kleiner als 1 000 reduzieren adhäsive Eigenschaften, und diejenigen größer als 50 000 machen die erhaltene Zusammensetzung zu viskos und schwierig zu behandeln. Das Harz hat auch einen Säurewert von 15 bis 200, in welchem 10 bis 150 von Phosphorsäure bereitgestellt, und der Rest von den Säuregruppen-haltigen ethylenischen Monomeren bereitgestellt wird. Säurewerte kleiner als 15 ergeben schlechte Benetzbarkeit, und Abschälen kann auftreten. Diejenigen größer als 200 reduzieren die Widerstandsfähigkeit gegen Wasser. Wenn der Säurewert von der Phoshphorsäure größer als 150 ist, hat der gehärtete Film schlechte Widerstandsfähigkeit gegen Wasser. Wenn derjenige von der Phosphorsäure kleiner als 10 ist, sind die technischen Effekte der vorliegenden Erfindung zu niedrig. Das Acrylharz hat darüberhinaus einen Hydroxylwert von 20 bis 200. Hydroxylwerte kleiner als 20 reduzieren die Widerstandsfähigkeit gegen Wasser wegen unzureichender Aushärtung und diejenigen größer als 200 reduzieren auch die Widerstandsfähigkeit gegen Wasser wegen hoher hydrophiler Eigenschaften.
Das Pigment (b) der vorliegenden Erfindung kann irgendeines sein, welches in Überzugszusammensetzungen verwendet wird, z. B. anorganische Pigmente wie Eisenoxid, Zinkoxid und dergl.; organische Pigmente wie Cyaninblau und Cinquaciarot; und metallische Pigmente wie Aluminium, Kupfer, Zink, Eisen, Nickel, Zinn, eine Legierung derselben und Glimmer. Das metallische Pigment wird bevorzugt. Die Form des metallischen Pigments ist nicht begrenzt, aber vorzugsweise von schuppenartiger Form.
Die wässrige Überzugszusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann ein filmbildendes Polymer enthalten, welches aus dem Stand der Technik bekannt ist. Beispiele für die filmbildenden Polymeren sind Additionspolymere, wie wässriges Acrylharz und wässriges Vinylpolymer; Kondensationspolymere wie wässriger Polyester, Alkyd, Polyurethan und Polyamin und dergl.
Die Überzugszusammensetzung kann auch ein Härtungsmittel enthalten. Beispiele für die Härtungsmittel sind Melaminharz (z. B. Cymel 303 (Methoxymethylol-melamin, erhältlich von Mitsui Toatsu Chemicals Inc.)), blockierte Polyisocyanate und Epoxidharze.
Die Überzugszusammensetzung kann darüberhinaus Additive, wie ein Verdickungsmittel, ein oberflächenaktives Mittel und dergl. enthalten.
Die wässrige Überzugszusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann 2 bis 500 Gewichtsteile, vorzugsweise 5 bis 400 Gewichtsteile des Acrylharzes (a), 200 bis 4 000 Gewichtsteile des filmbildenden Polymeren und 50 bis 2 000 Gewichtsteile der Härtungsmittels, bezogen auf 100 Gewichtsteile des Pigments (b), enthalten. Wenn eine Menge des Acrylharzes kleiner als 2 Gewichtsteile ist, werden die technischen Effekte der vorliegenden Erfindung nicht vermittelt. Wenn eine Menge des Acrylharzes mehr als 500 Gewichtsteile ist, ist die Widerstandsfähigkeit des gehärteten Films gegen Wasser gering.
Die wässrige Überzugszusammensetzung kann hergestellt werden durch einheitliches Mischen der oben erwähnten Bestandteile in einem wässrigen Medium. Das wässrige Medium enthält hauptsächlich Wasser, aber ein organisches Lösungsmittel (z. B. Alkohole, aromatische Kohlenwasserstoffe, Ketone und Ester) können hinzugefügt werden, um die Dispergierbarkeit zu verbessern. Für das Mischen sind Reihenfolge der Zugabe und Zugabebedingungen (z. B. Temperaturen) nicht begrenzt.
Die wässrige überzugszusammensetzung kann hergestellt werden durch Mischen des Acrylharzes (a) und des Pigments (b) unter Ausbildung einer Pigmentpaste, die dann mit den anderen Bestandteilen gemischt wird. Die Pigmentpaste kann hergestellt werden durch einheitliches Mischen des Acrylharzes (a), des Pigments (b) und fakultativ des oben erwähnten Lösungsmittels und des Härtungsmittels. Mischen kann mit einem Mischer durchgeführt werden. Wenn das Lösungsmittel angewendet wird, wird bevorzugt, die Paste nach dem Mischen zu kondensieren.
In der vorliegenden Erfindung verbessert das Acrylharz (a) die Dispergierbarkeit des metallischen Pigments, verglichen mit der konventionellen wässrigen metallischen Farbe. Die Phosphorsäuregruppe, die in dem Acrylharz vorhanden ist, fungierte auch als Härtungskatalysator, um die Fähigkeit zur Härtung zu steigern. Die erhaltene Überzugszusammensetzung hat, wenn gehärtet, ausgezeichnete Widerstandsfähigkeit gegen Wasser und hohe adhäsive Eigenschaften mit dem Substrat.

BEISPIELE

Die vorliegende Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele dargestellt, welche jedoch nicht so ausgelegt sind, daß sie die vorliegende Erfindung auf ihre Einzelheiten begrenzen.

Herstellung des Acryllacks

Produktionsbeispiel 1

Ein ein Liter Reaktionskessel, ausgestattet mit einem Rührer, einem Temperaturregler und einem Kondensator, wurde mit 40 Gewichtteilen Ethoxypropanol beladen. Eine Monomerlösung wurde separat hergestellt aus 4 Gewichtsteilen Styrol, 35,96 Gewichtsteilen n-Butylacrylat, 18,45 Gewichtsteilen Ethylhexyl-methacrylat, 13,92 Gewichtsteilen 2-Hydroxyethyl-methacrylat, 7,67 Gewichtsteilen Methacrylsäure, 40 Gewichtsteilen einer Lösung aus 20 Gewichtsteilen saurem Phosphoxyhexa(oxypropylen)-monomethacrylat (Phosmer PP erhältlich von Uni Chemical Co., Ltd.) und 20 Gewichtsteilen Ethoxypropanol und 1,7 Gewichtsteilen Azobisisobutylnitril. In den Reaktionskessel wurden 121,7 Gewichtsteile der Monomerlösung tropfenweise bei 120 ºC während 3 Stunden gegeben und dann eine weitere Stunde lang gemischt, um einen Acryllack mit einem Säurewert von 105, einem OH-Wert von 60, einem mittleren Molekulargewicht nach der Zahl von 6 000 und einem nichtflüchtigen Gehalt von 63 % zu erhalten.

Produktionsbeispiel 2

Ein Acryllack wurde hergestellt wie in Produktionsbeispiel 1 allgemein beschrieben mit der Ausnahme, daß eine Monomerlösung, welche hergestellt wurde aus 8,81 Gewichtsteilen Styrol, 11,01 Gewichtsteilen Methylmethacrylat, 46,26 Gewichtsteilen n-Butylacrylat, 13,92 Gewichtsteilen 2-Hydroxyethyl-methacrylat, 43,5 Gewichtsteilen einer Lösung aus 23,5 Gewichtsteilen saurem Phosphoxydodeca(oxypropylen)-monomethacrylat (Phosmer 12PP erhältlich von Uni Chemical Co., Ltd.) und 20 Gewichtsteilen Ethoxypropanol und 1,7 Gewichtsteilen Azobisisobutylnitril verwendet wurde. Der resultierende Lack hatte einen Säurewert von 30, einen OH-Wert von 60, ein mittleres Molekulargewicht nach der Zahl von 6 000 und einen nichtflüchtigen Gehalt von 62 %.

Produktionsbeispiel 3

Ein ein Liter Reaktionskessel, ausgestattet mit einem Rührer, einem Temperaturregler und einem Kondensator, wurde beladen mit 76 Gewichtsteilen Ethylenglykol-monobutylether. Eine Monomerlösung wurde separat hergestellt aus 15 Gewichtsteilen Styrol, 63 Gewichtsteilen Methylmethacrylat, 48 Gewichtsteilen 2-Hydroxydiethyl-methacrylat, 117 Gewichtsteilen n-Butylacrylat, 27 Gewichtsteilen Methacrylsäure, 30 Gewichtsteilen Acrylamid und 3,0 Gewichtsteilen Azobisisobutylnitril. In den Reaktionskessel wurden 61 Gewichtsteile der Monomerlösung tropfenweise gegeben und auf 120 ºC erhitzt, zu derselben wurden weitere 242 Gewichtsteile der Monomerlösung tropfenweise während 3 Stunden gegeben und dann eine weitere Stunde lang gemischt. Zu dem Inhalt wurden 28 Gewichtsteile Dimethylethanolamin und 200 Gewichtsteile entionisiertes Wasser zugefügt unter Erhalt eines Acryllacks mit einem Säurewert von 58, einem OH-Wert von 70, einem mittleren Molekulargewicht nach der Zahl von 12 000 und einem nichtflüchtigen Gehalt von 50 %.

Herstellung einer klaren Farbe

Produktionsbeispiel 4

Eine klare Farbe wurde hergestellt durch Mischen der folgenden Bestandteile in einem Edelstahlkessel. Bestandteile Gewichtsteile Lack ¹ Uban 20 SE-60 Modaflow (erhältlich von Monsant Company) Harzteilchen ²
¹ Ein Reaktionskessel, der mit einem Rührer, einem Temperaturregler und einem Kondensator ausgestattet ist, wurde mit 70 Gewichtsteilen Xylol und 20 Gewichtsteilen n-Butanol beladen. Eine Monomerlösung wurde separat hergestellt aus 1,2 Gewichtsteilen Methacrylsäure, 26,4 Gewichtsteilen Styrol, 26,4 Gewichtsteilen Methylmethacrylat 36,0 Gewichtsteilen n-Butylacrylat, 10,0 Gewichtsteilen 2-Hydroxyethylacrylat und 1,0 Gewichtsteilen Azobisisobutylnitril. In den Reaktionskessel wurden wurden 20 Gewichtsteile Monomerlösung gegeben und unter Rühren erhitzt. Die restlichen 81,0 Gewichtsteile der Monomerlösung wurden tropfenweise während 2 Stunden unter Rückflußerhitzen zugegeben, zu der eine Lösung von 0,3 Gewichtsteilen Azobisisobutylnitril und 10 Gewichtsteilen Xylol tropfenweise während 30 Minuten zugegeben wurde. Die resultierende Lösung wurde weiter 2 Stunden lang unter Rückfluß erhitzt unter Erhalt eines Acryllacks mit einem OH-Wert von 48, einem mittleren Molekulargewicht nach der Zahl von 8 000 und einem nichtflüchtigen Gehalt von 50 %.
² Ein ein Liter Reaktionskessel, der mit einem Rührer, einem Temperaturregler und einem Kondensator ausgestattet war, wurde mit 282 Gewichtsteilen entionisierten Wassers, 10 Gewichtsteilen eines Polyesterharzes (erhalten nach nachfolgender Fußnote 3) und 0,75 Gewichtsteilen Dimethylethanolamin beladen und bei 80 ºC gemischt, um den Inhalt zu lösen. Eine Lösung von 45 Gewichtsteilen Azobiscyanvaleriansäure, 45 Gewichtsteilen entionisierten Wassers und 4,3 Gewichtsteilen Dimethylethanolamin wurde zugefügt, und dann wurde eine Monomermischung von 70,7 Gewichtsteilen Methylmethacrylat, 94,2 Gewichtsteilen n-Butylacrylat, 70,7 Gewichtsteilen Styrol, 30 Gewichtsteilen 2-Hydroxyethylacrylat und 4,5 Gewichtsteilen Ethylenglykol-dimethacrylat tropfenweise während 60 Minuten zugegeben. Nach Beendigung der Zugabe wurde eine Lösung von 1,5 Gewichtsteilen Azobiscyanvaleriansäure, 15 Gewichtsteilen entionisierten Wassers und 1,4 Gewichtsteilen Dimethylethanolamin zugegeben und bei 80 ºC 60 Minuten lang gemischt unter Erhalt einer Emulsion mit einer Partikelgröße von 0,156 Mikrometer, einem nichtfllüchtigen Gehalt von 45 %, einem pH von 7,2 und einer Viskosität von 92 cps (25 ºC). Die erhaltene Emulsion wurde sprühgetrocknet, um Wasser zu entfernen und in 200 Gewichtsteilen Xylol, bezogen auf 100 Gewichtsteile der Harzpartikel, redispergiert. Die erhaltene Dispersion hatte eine Partikelgröße von 0,3 Mikrometer.

³ Herstellung von Polyesterharz

Ein zwei Liter Reaktionskessel, ausgestattet mit einem Rührer, einer Röhre für die Einführung von Stickstoff, einem Temperaturregler, einem Kondensator und einer Dekantiervorrichtung, wurde beladen mit 134 Gewichtsteilen Bishydroxyethyltaurin, 130 Gewichtsteilen Neopentylglykol, 236 Gewichtsteilen Azelainsäure, 186 Gewichtsteilen Phthalsäureanhydrid und 27 Gewichtsteilen Xylol und erhitzt, um Wasser azeotrop mit Xylol zu entfernen. Nach dem Beginn des Rückflusses wurde langsam auf 190 ºC während ungefähr 2 Stunden erhitzt, und dann wurde das Mischen und die Dehydrierung fortgesetzt, bis ein Säurewert der Carboxylgruppe 145 erreichte. Es wurde dann auf 140 ºC abgekühlt, bei dieser Temperatur wurden 314 Gewichtsteile "versatic" Glycidylester (erhältlich von Shell Chemical Company als Cardure E 10) tropfenweise während 30 Minuten zugegeben. Danach wurde das Mischen 2 Stunden lang fortgesetzt, um die Reaktion zu beenden. Das erhaltene Polyesterharz hatte einen Säurewert von 59, einen Hydroxylwert von 90 und Mn von 1,054.

Produktionsbeispiel 5

Eine klare Farbe wurde hergestellt durch Mischen der folgenden Bestandteile in einem Edelstahlkessel. Bestandteile Gewichtsteile Lack &sup4; Desmodule N-75
&sup4; Ein Reaktionskessel, ausgestattet mit einem Rührer, einem Temperaturregler und einem Kondensator, wurde mit 57 Gewichtsteilen Xylol und 6 Gewichtsteilen n-Butanol beladen. Eine Monomerlösung wurde separat hergestellt aus 30,0 Gewichtsteilen Styrol, 45,2 Gewichtsteilen Ethylhexylmethacrylat, 5,5 Gewichtsteilen Ethylhexylacrylat, 16,2 Gewichtsteilen 2-Hydroxyethylmethacrylat, 3,1 Gewichtsteilen Methacrylsäure und 4,0 Gewichtsteilen Azobisisobutyinitril. Zu dem Reaktionskessel wurden 20 Gewichtsteile der Monomerlösung zugefügt und unter Rühren erhitzt. Die restlichen 84.0 Gewichtsteile der Monomerlösung wurden tropfenweise während 2 Stunden unter Rückflußerhitzen zugegeben, zu der eine Lösung von 0,5 Gewichtsteilen Azobisisobutylnitril, 23 Gewichtsteilen Xylol und 14 Gewichtsteilen n-Butanol tropfenweise während 20 Minuten zugegeben wurde. Die resultierende Lösung wurde weitere 2 Stunden lang unter Rückfluß erhitzt unter Erhalt eines Acryllacks mit einem OH-Wert von 70, einem mittleren Molekulargewicht nach der Zahl von 3 400 und einem nichtflüchtigen Gehalt von 50 %.

Produktionsbeispiel 6

Eine klare Farbe wurde hergestellt durch Mischen der folgenden Bestandteile in einem Edelstahlkessel und Verdünnen mit einem Verdünnungsmittel von Butylacetat/Xylol von 1/1. Bestandteile Gewichtsteile Verbindung, welche Carbonsäureanhydrid hat &sup5; Blockierte Aminverbindung &sup6; Verbindung, welche eine Alkoxysilylgruppe hat &sup7; Tinubin 900 Irukanox 1010
&sup5; Ein ein Liter Reaktionskessel, ausgestattet mit einem Rührer, einer Temperaturregelung und einem Kondensator, wurde mit 120 Gewichtsteilen Butylacetat beladen und auf 100 ºC erhitzt. Eine Monomerlösung wurde separat hergestellt aus 21 Gewichtsteilen n-Butylacrylat, 95 Gewichtsteilen n-Butylmethacrylat, 34 Gewichtsteilen 2-Ethylhexylmethacrylat, 45 Gewichtsteilen Itaconsäureanhydrid, 60 Gewichtsteilen Dioxan und 20 Gewichtsteilen t-Butylperoxyhexanoat. Die Monomerlösung wurde zu dem Reaktionskessel tropfenweise während 3 Stunden gegeben und weitere 2 Stunden lang gemischt, um ein Acrylharz mit Carbonsäureanhydridgruppen zu erhalten. Es hatte ein mittleres Molekulargewicht nach der Zahl von 2 500 und einen nichtflüchtigen Gehalt von 51 %.
&sup6; Ein Reaktionskessel, ausgestattet mit einem Rührer, einem Kondensator mit Wasserseparator und einem Thermometer, wurde mit 133 g Diisopropanolamin und 70 g Toluol beladen, zu dem 76 g Isobutyraldehyd tropfenweise während einer Stunde gegeben wurden, während mit Eis gekühlt wurde. Wasser wurde durch 5 Stunden dauerndes Erhitzen unter Rückfluß entfernt, und dann wurden 84 g 1,6-Hexan-diisocyanat und 20 g Xylol tropfenweise während einer Stunde zugegeben. Es wurde bei 70 bis 80 ºC 8 Stunden lang umgesetzt unter Erhalt einer blockierten Aminverbindung.

&sup7; Herstellung einer Verbindung mit einer Alkoxysilylgruppe

Ein ein Liter Reaktionskessel, ausgestattet mit einem Rührer, einem Temperaturregler, einem Kondensator und einer Vorrichtung zum Dekantieren, wurde mit 200 g Xylol beladen und auf 120 ºC erhitzt. Eine Monomerlösung wurde separat hergestellt aus 150 g 3-Methacryl-oxypropyl-trimethoxysilan, 20 g n-Butylacrylat, 30 g Methylmethacrylat und 15 g t-Butylperoxy-hexanoat. Sie wurde tropfenweise zu dem Reaktionskessel während 3 Stunden zugegeben und dann zwei weitere Stunden umgesetzt unter Erhalt eines Polymeren mit einer Alkoxysilylgruppe mit einem mittleren Molekulargewicht nach der Zahl von 2 000 und einem nichtflüchtigen Gehalt von 52 %.

Produktionsbeispiel 7

Eine klare Farbe wurde hergestellt durch Mischen der folgenden Bestandteile in einem Edelstahlkessel und Verdünnen mit einem Verdünnungsmittel von Butylacetat/Xylol von 1/1. Bestandteile Gewichtsteile (g) Verbindung, welche Carbonsäureanhydrid &sup5; hat Oxazolidinverbindung &sup8; Verbindung, welche Alkoxysilylgruppe hat &sup7; 3,4-Epoxycyclohexylmethyl-3,4-epoxycyclohexan-carboxylat Tinubin 900 Irukanox 1010
&sup8; Ein Reaktionskessel, ausgestattet mit einem Rührer, einem Kondensator mit einem Wasserseparator und einem Thermometer, wurde mit 200 g Benzol und 133 g Diisopropanolamin beladen, zu dem 75 g Isobutyraldehyd tropfenweise bei Zimmertemperatur während einer Stunde gegeben wurde. Wasser wurde durch 5 Stunden dauerndes Erhitzen unter Rückfluß entfernt, und Benzin wurde unter reduziertem Druck entfernt unter Erhalt einer Hydroxyoxazolidinverbindung. Der Wasserseparator wurde abgenommen, und der Reaktionskessel wurde mit 1 000 g Hexan und 103 g Triethylamin beladen, zu dem 64,6 g Dichlordimethylsilan tropfenweise während 2 Stunden zugegeben wurden. Es wurde dann bei Zimmertemperatur während 2 Stunden umgesetzt, und ein weißer Niederschlag wurde abfiltriert. Das Filtrat wurde kondensiert unter Erhalt einer Oxazolidinverbindung.

Herstellung einer wässrigen Überzugszusammensetzung

Beispiel 1

Fünfzehn Gewichtsteile einer Aluminiumpigmentpaste (65 % Aluminiumgehalt, erhältlich von Asahi Chemical Industry Co., Ltd. als Aqueous Aluminum Paste AW-666C) wurden einheitlich gemischt mit 30 Gewichtsteilen Cymel 303 (methoxyliertes Methylolmelamin, erhältlich von Mitsui Toatsu Chemicals Inc.), zu dem 8 Gewichtsteile des Acrylharzes mit Phosphorsäuregruppen von Produktionsbeispiel 1 gegeben und einheitlich gemischt wurden, um eine Aluminiumpigmentlösung zu erhalten. Sie wurde dann gemischt mit 140 Gewichtsteilen des wässrigen Acrylharzes von Produktionsbeispiel 3 unter Erhalt einer wässrigen metallischen Farbe.

Beispiel 2

Fünfzehn Gewichtsteile einer Aluminiumpigmentpaste (65 % Aluminiumgehalt, erhältlich von Toyo Aluminum K. K. als Aluminum Paste 7160N) wurden einheitlich gemischt mit 140 Gewichtsteilen des wässrigen Acrylharzes von Produktionsbeispiel 3 und dann gemischt mit 30 Gewichtsteilen Cymel 303 (methoxyliertes Methylolmelamin, erhältlich von Mitsui Toatsu Chemicals Inc.). Getrennt wurden 2 Gewichtsteile Isostearyl-saures Phosphat (erhältlich von Sakai Chemical lndustry Co., Ltd. als Phoslex A-180L) mit 5 Gewichtsteilen des Acrylharzes mit Phosphorsäuregruppe von Produktionsbeispiel 2 gemischt und dann mit Triethylamin neutralisiert. Die neutralisierte Lösung wurde dem Reaktionskessel zugegeben unter Erhalt einer wässrigen metallischen Farbe.

Vergleichsbeispiel 1

Eine wässrige metallische Überzugszusammensetzung wurde, wie allgemein in Beispiel 1 beschrieben, hergestellt mit der Ausnahme, daß das Acrylharz von Produktionsbeispiel 1 nicht verwendet wurde.

Vergleichsbeispiel 2

Gemäß der Japanischen Kokai Veröffentlichung 1-190765 wurde eine wässrige metallische Farbe hergestellt. Ein ein Liter Reaktionskessel, ausgestattet mit einem Rührer, einem Temperaturregler und einem Kondensator, wurde mit 183 Gewichtsteilen Ethylenglykol-monobutylether beladen und auf 130 ºC erhitzt. Zu dem Inhalt wurden gleichzeitig eine Monomerlösung und eine Initiatorlösung tropfenweise während 3 Stunden gegeben und umgesetzt. Die Monomerlösung enthielt 69,6 Gewichtsteile Glycidylmethacrylat, 144,01 Gewichtsteile Hydroxyethylmethacrylat, 98,4 Gewichtsteile Methylmethacrylat und 120 Gewichtsteile Laurylmethacrylat, und die Initiatorlösung enthielt 24 Gewichtsteile Azobisisobutylnitril und 96 Gewichtsteile Xylol. Dreißig Minuten später nach Beendigung der Zugabe wurde eine Lösung, die 3 Gewichtsteile Azobisisobutylnitril und 32 Gewichtsteile Xylol enthielt, tropfenweise während 15 Minuten zugegeben und dann bei 130 ºC für 2 weitere Stunden gemischt bis zur Beendigung der Reaktion. Die resultierende Mischung wurde auf 50 ºC gekühlt, zu der 56,5 Gewichtsteile Phosphorsäure (85 %) gegeben und bei 50 ºC 2 Stunden lang umgesetzt wurden unter Erhalt einer Polymerlösung mit einem nichtflüchtigen Anteil von 54,5 %, einem Säurewert von 71 und einem Molekulargewicht von 3 000.
Als nächstes wurde eine wässrige metallische Farbe wie im allgemeinen in Beispiel 1 beschrieben hergestellt, mit der Ausnahme, daß das oben erhaltene Acrylharz anstelle des Acrylharzes von Produktionsbeispiel 1 verwendet wurde.

Auswertung der Überzüge

Tests 1 bis 11

Eine polierte leichte Stahlplatte wurde einer Entfettung und chemischen Behandlung unterworfen und dann mit einer Elektrodepositionsfarbe in einer Zwischenbeschichtungslinie beschichtet, um eine zwischenbeschichtete Stahlplatte zu erhalten. Sie wurde dann mit der wässrigen metallischen Farbe, wie in Tabelle 1 gezeigt, beschichtet und dann mit der klaren Farbe, wie in Tabelle 1 gezeigt ist. Die metallische Farbe wurde bei 23 ºC und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 60 % sprühbeschichtet, um eine 20 Mikrometer Schicht zu erhalten, und die klare Farbe wurde auch sprühbeschichtet unter der gleichen Bedingung, um eine 30 Mikrometer Schicht zu erhalten. Die metallische Farbe wurde in zwei Stufen mit einer Minute Intervall beschichtet und dann 5 Minuten lang bei 80 ºC vorerhitzt. Dann wurde die klare Farbe in einer Stufe aufgetragen und einer Härtung von 7 Minuten unterworfen. Die überzogene Platte wurde 30 Minuten lang bei 140 ºC gehärtet und Auswertungen bezüglich der adhäsiven Eigenschaften und der Widerstandsfähigkeit gegen Wasser unterworfen. Tabelle 1 Test Nr. Metallische Farbe (Beispiel Nr.) Klare Farbe Produktionsbeispiel Nr. Adhäsive Eigenschaft *1 Wasser-Widerstandsfähigkeit *2 Vergl.beisp. gut schlecht *1 Ein Querschnitt wurde in dem gehärteten Überzug mit einem Schneidemesser gebildet und ein Klebeband wurde daran befestigt und dann abgeschält. Gut zeigt kein Schälen, schlecht zeigt abgeschält. *2 Die beschichtete Platte wurde 10 Tage lang in warmes Wasser bei 50 ºC getaucht. Die Veränderung der Oberfläche wurde visuell beobachtet. Gut zeigt im wesentlichen keine Veränderung, und schlecht zeigt Schwärzung und Farbveränderung.

Claims

1. Wässrige Überzugszusammensetzung, welche umflaßt:

(a) ein Acrylharz mit einem mittleren Molekulargewicht nach der Zahl von 1 000 bis 50 000, einem Säurewert von 15 bis 200 und einem Hydroxylwert von 20 bis 200, welches hergestellt wird durch Copolymerisation eines ethylenischen Monomeren mit einem Phosphatmonomer der Formel

CH&sub2;= -CO-(OY)n-OPO(OH)&sub2; (I)

[in der X ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe, Y eine Alkylengruppe mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen darstellen und n eine Zahl von 3 bis 30 ist] und

(b) ein Pigment;

wobei das Acrylharz in einer Menge von 2 bis 500 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile besagten Pigments, vorhanden ist.

2. Wässrige Überzugszusammensetzung nach Anspruch 1, in der besagtes ethylenische Monomer aus drei Typen von Monomeren von Säuregruppen haltigen Monomeren, Hydroxylgruppen haltigen Monomeren und anderen ethylenischen Monomeren zusammengesetzt ist.

3. Wässrige Überzugszusammensetzung nach Anspruch 1, in der besagtes Phoshatmonomer saures Phosphoxyhexa(oxypropylen)mono(meth)acrylat, saures Phosphoxydodeca(oxypropylen)mono(meth)acrylat, saures Phosphoxyhexa(oxyethylen)mono(meth)acrylat oder saures Phosphoxydodeca(oxyethylen)mono(meth)acrylat einschließt.

4. Wässrige Überzugszusammensetzung nach Anspruch 1, in der besagtes Pigment (b) gewählt ist aus einem anorganischen Pigment, einem organischen Pigment und einem metallischen Pigment.

5. Wässrige Überzugszusammensetzung nach Anspruch 1, in der besagtes Pigment (b) Aluminiumpigment ist.

6. Wässrige Überzugszusammensetzung nach Anspruch 1, welche des weiteren ein filmbildendes Polymer und ein Härtungsmittel umfaßt.

7. Wässrige Überzugszusammensetzung nach Anspruch 6, welche 2 bis 500 Gewichtsteile besagten Acrylharzes (a), 200 bis 4 000 Gewichtsteile besagten filmbildenden Polymers und 50 bis 2 000 Gewichtsteile besagten Härtungsmittels, bezogen auf 100 Gewichtsteile besagten Pigments (b), umfaßt.

8. Pigmentpaste für eine wässrige Überzugszusammensetzung, welche umfaßt:

(a) ein Acrylharz mit einem mittleren Molekulargewicht nach der Zahl von 1 000 bis 50 000, einem Säurewert von 15 bis 200 und einem Hydroxylwert von 20 bis 200, welches hergestellt ist durch Copolymerisation eines ethylenischen Monomeren mit einem Phosphatmonomer der Formel

CH&sub2;= -CO-(OY)n-OPO(OH)&sub2; (I)

(b) ein Pigment;

9. Pigmentpaste nach Anspruch 8, in der besagtes Pigment Aluminiumpigment oder Glimmer ist.