DE69115929T2 - Wässriger acrylurethanpolymer als pigmentdispergiermittel - Google Patents
Wässriger acrylurethanpolymer als pigmentdispergiermittelInfo
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Description
- Die Erfindung betrifft ein Polymer auf Wasserbasis zur Dispersion von Pigmenten und insbesondere ein Acrylurethan- Polymer auf Wasserbasis, das zur Dispersion von Pigmenten in Beschichtungszusammensetzungen auf Wasserbasis verwendet wird.
- Acrylcopolymer-Beschichtungszusammensetzungen auf Wasserbasis werden bei Wilfinger et al., US 4 730 020, ausgegeben am 8. März 1988, gezeigt. Dispersionen von Polyurethanen auf Wasserbasis sind bekannt, wie gezeigt bei Drexler et al., US 4 489 135, ausgegeben am 18. Dezember 1984. Beschichtungen aus Acrylurethan-Reaktionsprodukten werden bei Stamegna et al., US 4 711 929, ausgegeben am 8. Dezember 1987, gezeigt. Pfropfcopolymere acrylischer Harze, die Urethan-Propfkomponenten aufweisen, sind bei Simms, US 4 243 573, ausgegeben am 6. Januar 1981, gezeigt. Keine der in der Technik gezeigten Zusammensetzungen schlagen jedoch ein Pigmentdispersionsharz vor, das besonders in acrylischen Beschichtungszusammensetzungen auf Wasserbasis geeignet ist und die Pigmente in diesen Zusammensetzungen hinreichend dispergiert und mit den in diesen Zusammensetzungen verwendeten Acrylpolymeren kompatibel sind, um hochwertige Kraftfahrzeug- und Lastkraftwagen- Originalteil- und Reparatur-Außenlacke zu bilden.
- Die DE-C-3 628 123, USA 839 414, beschreibt eine Pigmentdispersion, die ein Dispersionsmittel enthält, das durch die Reaktion eines Hydroxy- und Amino-funktionellen Acryl-Copolymeren mit einem blockierten Isocyanat gebildet wird.
- Die US-A-4 659 780 offenbart ein Acrylurethan-Polymer, das bei einer HS-Lackzusammensetzung verwendet wird, wobei das Polymer eine niedrige Säurezahl aufweist.
- Zur originalteilherstellung für Kraftfahrzeuge und Lastkraftwagen und zur Reparatur beschädigter Lacke von Kraftfahrzeugen und Lastkraftwagen verwendet die Industrie Beschichtungszusammensetzungen auf Wasserbasis, um die Luftverschmutzung zu verringern. Es besteht Bedarf nach einem Dispersionsharz, das für sämtliche Typen von Pigmenten, insbesondere für metallische Flockepigmente und schwer zu dispergierende Pigmente, wie Eisenoxidpigmente, ein ausgezeichnetes Pigmentdispersionsmittel darstellt und das mit dem filmbildenden Bindemittel der Beschichtungszusammensetzung kompatibel ist und einen hochwertigen, d.h. glänzenden, haltbaren und wetterbeständigen Außenlack für Kraftfahrzeuge und Lastkraftwagen bildet.
- Erfindungsgemäß wird eine Beschichtungszusammensetzung auf Wasserbasis bereitgestellt, die 10-50 Gew.-% filmbildendes Bindemittel und Pigment in einem Pigment-zu-Bindemittel- Gewichtsverhältnis von 1/100 bis 200/100, dispergiert in einem wäßrigen Träger, umfaßt und einen pH-Wert von 7-10 aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß, bezogen auf das Gewicht der Beschichtungszusammensetzung, 0,5-10 Gew.-% eines Acrylurethan-Pigmentdispersionspolymeren darin verwendet werden und daß sie folgendes umfaßt:
- Hydroxy- und Carboxy-funktionelles Acrylpolyol mit einer Hydroxylzahl von 50 bis 170 und einer Säurezahl von 30 bis 120, kettenverlängert mit einem aliphatischen, cycloaliphatischen oder aromatischen Diisocyanat in Gegenwart eines einbasigen Alkohols, worin das Acrylpolyol aus polymerisierten Monomeren von Alkylmethacrylat, Alkylacrylat, worin die Alkylgruppen 1-12 Kohlenstoffatome besitzen, Hydroxyalkylacrylat oder Methacrylat, worin die Alkylqruppen 1-8 Kohlenstoffatome besitzen, und α,β-ethylenisch ungesättigter Monocarbonsäure besteht und worin das Acrylurethan- Polymer ein Gewichtsmittelmolekulargewicht von 10 000 bis 40 000 aufweist und die Carboxygruppen mit Ammoniak oder einem Amin neutralisiert sind.
- Das Bindemittel kann ausgewählt werden aus einem Acryl- Polymer, Polyester, Epoxypolyester, Acrylpolyester, Acrylurethan, Polyesterurethan, Polyetheran und Acryl-Silan- Polymer. Die Erfindung umfaßt ein Substrat, das mit einer getrockneten und gehärteten Schicht einer wie vorstehend definierten Beschichtungszusammensetzung beschichtet ist.
- Die erfindungsgemäße Beschichtungszusammensetzung ist für längere Zeiträume stabil, d.h. Pigmente und filmbildendes Bindemittel bleiben dispergiert, sie besitzt einen sehr niedrigen VOC (Gehalt an flüchtiger organischer Substanz), kann mit allen im Handel vorkommenden Pigmenten, die für Kraftfahrzeuge und Lastkraftwagen verwendet werden, pigmentiert werden, bildet Lacke, die hart, glänzend, wetterbeständig und haltbar sind. Insbesondere besitzt die Zusammensetzung eine ausgezeichnete Haftung auf einer Vielzahl von Substraten, wie auf zuvor gestrichenen Substraten, kalt gewalztem Stahl, phosphatiertem Stahl, Stahl, der mit herkömmlichen Primern, wie galvanisch abgeschiedenen Primern, die typischerweise vernetzte Epoxypolyester und verschiedene Expoxyharze sind, Alkydharz-Reparaturprimern beschichtet worden ist, Kunststoffsubstraten, wie Polyester-verstärkte Glasfaser, Spritzguß-Urethane und teilweise kristalline Polyamide. Auf eine Schicht der pigmentierten erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzung kann eine Klarschicht aufgebracht werden, um einen Klarschicht/Farbschicht-Oberflächenlack bereitzustellen.
- Die Beschichtungszusammensetzunq kann auch zu Primer-Zusammensetzungen formuliert und auf kalt gewalztem Stahl, behandeltem Stahl, wie phosphatiertem Stahl, oder den zuvor genannten Kunststoffsubstraten verwendet werden.
- Die Beschichtungzusammensetzung besitzt einen filmbildenden Bindemittelgehalt von etwa 10-50 Gew.-%, und demgemäß etwa 90-50 Gew.-% eines wäßrigen Trägerstoffes, der überwiegend Wasser ist, jedoch oft kleine Mengen organischer Lösungsmittel für das Bindemittel enthält. Die Zusammensetzung enthält Pigmente in einem Pigment-zu-Bindemittel-Gewichtsverhältnis von etwa 1/100-200/100.
- Das filmbildende Bindemittel der Zusammensetzung kann irgendeines aus einer Vielzahl gut bekannter Bindemittel sein, die in Beschichtungszusammensetzungen auf Wasserbasis verwendet werden, wie Acrylpolymere, Polyester, Epoxypolyester, Acrylpolyester, Acrylurethane, Polyesterurethane, Polyetherurethane und Acryl-silan-Polymere. Diese Polymere besitzen typischerweise funktionelle Säuregruppen, die mit einem Amin oder mit Ammoniak umgesetzt werden, um Wasserdispergierfähigkeit oder Wasserlöslichkeit bereitzustellen, und der pH-Wert der Beschichtungszusammensetzung wird im allgemeinen mit Ammoniak oder Amin auf etwa 7-10 eingestellt.
- Die Beschichtungszusammensetzung enthält, bezogen auf das Gewicht der Beschichtungszusammensetzung, etwa 0,5-10 Gew.-%, eines Acrylurethan-Pigmentdispersionspolymeren. Das Acrylurethan-Polymer ist ein Hydroxy- und Carboxy-funktionelles Acrylpolyol, das eine Hydroxylzahl von etwa 50-170 und eine Säurezahl von etwa 30-20 aufweist und mit einem aliphatischen, cycloaliphatischen oder aromatischen Diisocyanat in Gegenwart eines einbasigen Alkohols kettenverlängert ist. Das Acrylurethan besitzt ein Gewichtsmittelmolekulargewicht von etwa 10 000-40 000, vorzugsweise von etwa 15 000-30 000. Das Acrylpolyol, der einbasige Alkohol und das Diisocyanat werden in einem Verhältnis umgesetzt, daß das Verhältnis von Hydroxy zu Isocyanat etwa 5:1 bis 2:1 beträgt, um ein Acrylurethan bereitzustellen, das eine Polymerstruktur von etwa 3-12 Acrylpolyol-Einheiten aufweist, die mit Diisocyanat kettenverlängert sind. Das resultierende Acrylurethan-Polymer besitzt reaktive Carboxygruppen, Hydroxygruppen, und alle restlichen Isocyanatgruppen sind mit einbasigem Alkohol blockiert.
- Sämtliche Molekulargewichte werden hier mittels Gelpermeationschromatographie unter Verwendung von Polystyrol als Standard gemessen.
- Ein geeignetes und bevorzugtes Acrylurethan-Polymer enthält etwa 90-98 Gew.-% Acrylpolyol, 1-9 Gew.-% aliphatisches, cycloaliphatisches oder aromatisches Diisocyanat und 0,5-1 Gew.-% einbasigen Alkohol.
- Das Acrylpolyol wird durch herkömmliche Lösungspolymerisation durch Mischen der Monomere, des Lösungsmittels, Polymerisa tionskatalysators und durch Polymerisieren in einem herkömmlichen Polymerisationsreaktor gebildet, indem die Bestandteile in dem Reaktor etwa 15 Minuten bis 8 Stunden lang unter Bildung des Acrylpolyols auf etwa 70-95 ºC erhitzt werden. Ein Katalysator, wie Dibutylzinndilaurat, und Diisocyanat und ein einbasiger Alkohol werden sodann zugegeben, und das resultierende Gemisch wird etwa 90-300 Minuten lang auf etwa 70-95 ºC erhitzt, bis sich sämtliches Diisocyanat unter Bildung eines Polymeren umgesetzt hat. Der Polymerlösung wird Ammoniak oder Amin zugesetzt, und sodann wird Wasser unter Bildung einer Lösung oder einer sehr feinen Dispersion, die eine Teilchengröße von 1-100 nm aufweist, zugegeben. Zusätzliches Ammoniak oder Amin kann zur Einstellung des pH-Wertes auf etwa 7-10 zugegeben werden.
- Typische, zur Bildung des Acrylpolyols verwendete Katalysatoren sind Azobisisobutyronitril, 2,2'-Azobis(methylbutyronitril), 2,2'-Azobis(2,4-dimethylvaleronitril), 2,2-Azobis(2,4-dimethylpentannitril), 2,2'-Azobis(2-methylbutannitril), t-Butylperoxypivalat und dergleichen.
- Lösungsmittel, die zur Bildung des Acrylpolyols verwendet werden, sind beispielsweise Toluol, Xylol, Ethylacetat, Aceton, Methylethylketon, Methylisobutylketon und weitere aliphatische, cycloaliphatische und aromatische Kohlenwasserstoffester und -ether, wie sie üblicherweise verwendet werden.
- Monomere, die zur Bildung des Acrylpolyols verwendet werden, sind Alkylmethacrylate und -acrylate, die in der Alkylgruppe 1-12 Kohlenstoffatome aufweisen, wie Methylmethacrylat, Ethylacrylat, Propylacrylat, Propylmethacrylat, Butylmeth acrylat, Isobutylmethacrylat, Butylacrylat, Isobutylacrylat, Hexylacrylat, Hexylmethacrylat, 2-Ethylhexylmethacrylat, 2-Ethylhexylacrylat, Laurylmethacrylat und dergleichen. Auch können bis zu etwa 20 Gew.-% Styrol verwendet werden, um das Acrylpolyol zu bilden.
- Typische Monomere, die die Hydroxykomponente für das Polyol bereitstellen, sind Hydroxyalkylacrylate oder -methacrylate mit 1-8 Kohlenstoffatomen in der Alkylgruppe, wie Hydroxyethylacrylat, Hydroxyethylmethacrylat, Hydroxypropylmethacrylat, Hydroxypropylacrylat, Hydroxybutylmethacrylat, Hydroxybutylacrylat, Hydroxyoctylmethacrylat, Hydroxyoctylacrylat und dergleichen.
- Eine typischerweise geeignete ethylenisch ungesättigte Säure ist Methacrylsäure, Acrylsäure und Itaconsäure. Vorzugsweise werden α-β-monoethylenisch ungesättigte Monocarbonsäuren verwendet.
- Ein bevorzugtes Acrylpolyol, das ein hochwertiges Pigmentdis persionsmittel bildet, enthält etwa 50-60 Gew.-% Methylmethacrylat, 25-35 Gew.-%Butylacrylat, 5-10 Gew.-% Hydroxyethylmethacrylat und 5-15 Gew.-% Acrylsäure.
- Zur Bildung des Acrylurethans wird dem Acrylpolyol und dem Diisocyanat ein Katalysator zugesetzt. Solche Katalysatoren sind beispielsweise Dibutylzinndilaurat, Zinn(II)-octoat, Zinkoctoat, Zinn (II)-oleat, Zinknaphthenat, Vanadiumacetylacetonat und Zirconiumacetylacetonat.
- Diisocyanate, die zur Bildung des Acrylurethans verwendet werden können, sind folgende: Tetramethylendiisocyanat, Hexamethylendiisocaynat, Isophorondiisocyanat, Ethylethylendiisocyanat, 2,3-Dimethylethylendiisocyanat, 1-Methyltrimethylendiisocyanat, 1,12-Dodecandiisocyanat, 1,3-Cyclopentylendiisocayanat, 1,4-Cyclohexylendiisocyanat, Bis(4-Isocyanatocyclohexyl)-methan, m-Tetramethylxyloldiisocyanat, Toluoldiisocyanat, 4,4'-Biphenylendiisocyanat, 1,3-Phenylendiisocyanat, 1,5-Naphthalindiisocyanat, 4,4'-Diisocyanatodiphenylether und dergleichen. Das bevorzugte Diisocyanat ist m-Tetramethylenxyloldiisocyanat, da es ein ausgezeichnetes Pigmentdispersionsmittel bildet.
- Das Diisocyanat wird mit dem Acrylpolyol in Gegenwart eines einbasigen Alkohols umgesetzt, der notwendig ist, um eine Erstarrung des Acrylurethans während der Herstellung zu verhindern. Typischerweise geeignete einbasige Alkohole schließen ein Methanol, Ethanol, Propanol, Isopropanol, Butanol, Isobutanol und dergleichen. Falls der Hydroxylgehalt des Acrylpolyols so eingestellt ist, daß kein Überschuß an Hydroxy vorhanden ist, kann es möglich sein, das Acrylurethan ohne Gegenwart des Alkohols zu bilden.
- Nach der Bildung des Acrylurethan-Polymeren wird ein Amin oder Ammoniak zur Neutralisation des Polymeren zugegeben, und anschließend wird Wasser zugesetzt, um eine wäßrige Dispersion zu bilden, und der pH-Wert wird mit zusätzlichem Ammoniak oder Amin auf etwa 7-10 eingestellt. Typischerweise geeignete Amine schließen ein Dimethylethanolamin, Triethylamin, Ethylendiamin, Diaminopropan, Hexamethylendiamin, Aminoethylethanolamin, Trimethylamin, Triphenylamin und dergleichen.
- Eine Mahlgrundlage oder Pigmentdispersion wird mit dem Acrylurethan durch Dispergieren der Pigmente in dem Acrylurethan durch herkömmliche Techniken, wie Hochgeschwindigkeitsmischen, Mahlen in einer Sandmühle, Kugelmühle, Reibmühle oder Zweiwalzenmühle gebildet. Die resultierende Mahlgrundlage oder Pigmentdispersion wird sodann mit den anderen, in einer Beschichtungszusammensetzung verwendeten Bestandteilen, wie mit dem filmbildenden Bindemittel und den Zusatzstoffen, wie Zusatzstoffe zur Rheologiekontrolle und Verdicker, vermischt.
- Typische Pigmente, die in der Mahlgrundlage verwendet werden können, sind Metalloxide, wie Titandioxid, Zinkoxid, Eisenoxide verschiedener Farben, Ruß, Füllstoffpigmente, wie Talk, Porzellanerde, Baryte, Carbonate, Silicate und eine breite Palette organischer farbiger Pigmente, wie Chinacridone, Kupfer, Phthalocyanine, Perylene, Azopigmente, Indanthron- Blaufarbstoffe, Carbazole wie Carbazolviolett, Isomdolinone, Isomdolone, Thioindiogo-Rotfarbstoffe, Benzimidazolinone und dergleichen.
- Werden Beschichtungszusammensetzungen aus Mahlgrundlagen hergestellt, die Metallpigmente enthalten, können Mittel, die die Reaktion der Pigmente mit Wasser hemmen, zugegeben werden. Typische Inhibitoren sind phosphatierte organische Materialien wie "Vircopet"40, erhältlich von der Firma Mobil Chemical Co.
- Ultraviolettlicht-Stabilisatoren, die Ultraviolettlicht- Absorber, -Schutzmittel und -Quencher einschließen, können im allgemeinen in Mengen von etwa 0,01-2 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Bindemittels der Beschichtungszusammensetzung, in die Mahlgrundlage eingearbeitet werden. Typische Ultraviolettlicht-Stabilisatoren schließen ein Benzophenone, Triazine, Triazole, Benzoate, gehinderte Amine und Mischungen davon.
- Die Beschichtungszusammensetzung wird mit der Mahlgrundlage unter Verwendung eines der vorgenannten filmbildenden Bindemittel auf Wasserbasis formuliert.
- Verdicker und Rheologie-Kontrollmittel können der Beschichtungszusammensetzung in Mengen von etwa 0,5-5 Gew.-% der Beschichtungszusammensetzung zugesetzt werden, um die gewünschte Sprühviskosität bereitzustellen. Typischerweise können Acryl-Polymere wie Polyacrylsäure, Tone wie "Bentone", Cellulose-Materialien oder Urethane zugesetzt werden.
- Falls benötigt, können der Beschichtungszusammensetzung oberflächenaktive Mittel in Mengen von etwa 0,1-5 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Beschichtungszusammensetzung, zugegeben werden. Typischerweise geeignete oberflächenaktive Mittel sind Nonylphenoxypolyethylenoxyethanolsulfat, Allyldodecylsulfosuccinat, Alkylphenoxypolyethylenoxyethanol, Natriumlaurylsulfat und Gemische davon. Ein bevorzugtes oberflächenaktives Mittel ist ein Gemisch aus Nonylphenoxypolyethylenoxyethanolsulfat und Allyldodecylsulfosuccinat.
- Die Beschichtungszusammensetzung kann durch herkömmliche Techniken, wie Sprühen, elektrostatisches Sprühen, Tauchen, Bürsten, Fließbeschichten und dergleichen, auf ein Kunststoff- oder Metallsubstrat aufgebracht werden. Das bevorzugte Verfahren ist das Sprühen. Nach dem Aufbringen wird die Zusammensetzung bei Umgebungstemperaturen getrocknet, kann jedoch auch bei etwa 50-80 ºC für etwa 5-45 Minuten unter Bildung einer Beschichtungsschicht von etwa 0,1-2,0 mil Dicke gebrannt werden. Im allgemeinen ist die Schicht etwa 0,5-1,5 mil dick. Für Klarschicht/Farbschichtsysteme wird eine Klarschicht, im allgemeinen eine Zusammensetzung auf Lösungsmittelbasis, bis zu einer trockenen Filmdicke von etwa 1,5-2,5 mil aufgebracht. Klarschichtzusammensetzungen auf Wasserbasis können ebenfalls verwendet werden.
- Die folgende Beispiele erläutern die Erfindung. Sämtliche Teile und Prozentangaben beziehen sich, wenn nicht anders angegeben, auf das Gewicht. Die Molekulargewichte werden durch Gelpermeationschromatographie unter Verwendung von Polystyrol als Standard bestimmt.
- Eine Acrylurethanlösung wurde hergestellt, indem zunächst ein Acrylpolyol gebildet, das Polyol mit einem Diisocyanat umgesetzt und das Acrylurethan mit Ammoniak neutralisiert wurde und indem Wasser unter Bildung der Dispersion zugegeben wurde.
- Die folgenden Bestandteile wurden in einem Reaktor vorgelegt, der ausgestattet war mit Thermometer, Rührer, Rückflußkühler und Feuchtigkeitsfalle: Portion 1 Gewichtsteile Methylethylketon Portion 2 Methylmethacrylat-Monomer (MMA) Butylacylat-Monomer (BA) Hydroxyethylmethacrylat-Monomer (HEMA) Acrylsäure-Monomer (AA) Methylethylketon Portion 3 2,2'-Azobis (2, 4-dimethylvaleronitril) Methylethylketon Ethylacetat gesamt
- Portion 1 wurde in den Reaktor gegeben. Portion 2 wurde zusammengemischt und bei gleichmäßiger Geschwindigkeit unter konstantem Rühren während eines Zeitraums von 4 Stunden dem Reaktor zugegeben. Portion 3 wurde vorgemischt und gleichzeitig mit Portion 2 bei gleichmäßiger Geschwindigkeit während eines Zeitraums von 4 Stunden und 40 Minuten zugegeben, während das Reaktionsgemisch bei seiner Rückflußtemperatur gehalten wurde. Nach Beendigung der Zugabe der Portionen 2 und 3 wurde die Temperatur des Reaktionsgemisches noch für weitere 30 Minuten bei seiner Rückflußtemperatur gehalten. Das Gemisch wurde auf 65 ºC abgekühlt, während es kontinuierlich gerührt wurde. 14 Teile Cyclohexan wurden zugegeben, und das Gemisch wurde anschließend unter konstantem Rühren auf seine Rückflußtemperatur erhitzt und bei dieser Temperatur 30 Minuten lang gehalten. 114 Teile eines Gemisches aus Methylethylketon, Ethylacetat, Cyclohexan und Wasser wurden durch azeotrope Destillation entfernt.
- Die resultierende Acrylpolyollösung besitzt einen Feststoffgehalt von 70,0 %. Das resultierende Polymer besitzt eine inhärente Viskosität von 0,089, ein Gewichtsmittelmolekulargewicht von 17 000, eine Hydroxylzahl von 90, eine Säurezahl von 65 und eine Viskosität von Z&sub1; bis Z&sub2; auf der Gardner- Holdt-Skala.
- Die folgenden Bestandteile wurden in einem Reaktor, der wie vorstehend ausgestattet war, vorgelegt. Portion 1 Gewichtsteile Acrylpolyollösung (vorstehend hergestellt) Dibutylzinndilaurat Butanol Portion 2 m-Tetramethylxyloldiisocyanat gesamt
- Portion 1 wurde in den Reaktor gegeben, und das Gemisch wurde gerührt und auf seine Rückflußtemperatur von etwa 100 ºC erhitzt. Portion 2 wurde bei gleichmäßiger Geschwindigkeit während eines Zeitraums von 30 Minuten unter konstantem Rühren zugegeben, während das Reaktionsgemisch bei seiner Rückflußtemperatur gehalten wurde. Das resultierende Gemisch wird noch eine Stunde lang bei seiner Rückflußtemperatur gehalten. Eine Probe des Reaktionsgemisches wurde entfernt und auf einem Infrarot-Spektrophotometer auf nicht umgesetzte Isocyanatgruppen analysiert. Es waren keine nicht umgesetzten Isocyanatgruppen vorhanden, was anzeigte, daß das gesamte Isocyanat mit den Hydroxygruppen des Acryls reagiert hatte oder mit Butanol blockiert worden ist. Das Gemisch wurde anschließend auf Umgebungstemperatur abgekühlt.
- Die resultierende Polymerlösung besitzt einen Feststoffgehalt von 71,0 % und eine pH-Wert von 8,1. Das Acrylurethan besitzt eine inhärente Viskosität von 0,160, ein Gewichtsmittelmolekulargewicht von 35 700 und eine Viskosität von Z&sub3; bis Z&sub4; auf der Gardner-Holdt-Skala.
- Zu der vorstehend hergestellten Acrylurethanlösung wurden etwa 128 Gewichtsteile 29 % wäßriger Ammoniumhydroxidlösung während eines Zeitraums von 10 Minuten unter konstantem Rühren zugegeben. Das Rühren wurde etwa 15 Minuten lang fortgesetzt, und anschließend werden 1576 Teile deionisiertes Wasser während eines Zeitraums von 30 Minuten unter konstantem Rühren zugesetzt. Die resultierende wäßrige Acrylurethanpolymerlösung besitzt einen pH-Wert von 8,1 und einen Feststoffgehalt von etwa 39 %.
- Eine Grundschichtzusammensetzung wurde hergestellt, indem zuerst eine Mahlgrundlage gebildet und indem die Mahlgrund lage anschließend mit den anderen Bestandteilen der Beschichtungszusammensetzung vermischt wurde. Eine Mahlgrundlage wurde wie folgt hergestellt: Portion 1 Gewichtsteile Acrylurethanlösung (vorstehend hergestellt) deionisiertes Wasser cobaltphthalocyanin-Blaupigment Portion 2 deionisiertes Wasser gesamt
- Portion 1 wurde in eine Reibmühle gegeben, und der pH-Wert wurde mit wäßriger Ammoniumhydroxidlösung auf 9,0 einge stellt, und die Bestandteile wurden 6 Stunden lang gemahlen. Portion 2 wurde zugegeben, und die Zusammensetzung wurde 16 Stunden lang unter Bildung einer Mahlgrundlage, die ein Pigment/Bindemittel-Gewichtsverhältnis von 251/100 und ein Volumen an Feststoffen von 23,43 aufwies, gemahlen.
- Eine Grundschicht-Zusammensetzung wurde wie folgt hergestellt: Portion 1 Gewichtsteile Ethylenglycolmonobutylether Inhibitorlösung (phosphatiertes organisches Material) Aluminiumflockepaste (60 % Aluminiumflocke-Feststoffe in Leichtbenzin)Portion 2 Mahlgrundlage (vorstehend hergestellt) deionisiertes Wasser Acryllatex 40 % Methylmethacrylat/Styrol/2-Ethylhexylacrylat/Methylolmethacrylamid/ Hydroxyethylacrylat/Methacrylsäure als Feststoffe in einem Gewichtsverhältnis von 36/15/39/3/3/3/3) Polyetherurethanlatex ("Neorez" R-970-ICI-Harze - 40 % aliphatische Poyurethanfeststoffe mit einer Teilchengröße von etwa 0,1 µm) Verdicker acrylische Copolymeremulsion Poly acrylsäure-Acrysol ASE-60, Firma Rohm und Haas Co.) Ammoniumhydroxidlösung (29%ige wäßrige Lösung) deionisiertes Wasser gesamt
- Portion 1 wurde in ein Mischgefäß gegeben und 30 Minuten lang gemischt. Portion 2 wurde etwa 30 Minuten lang vorgemischt und in das Mischgefäß gegeben und noch 30 Minuten lang mit Portion 1 vermischt, um eine Grundschicht-Zusammensetzung zu bilden.
- Die Grundschicht-Zusammensetzung wurde auf geprimte kalt gewalzte Stahlplatten aufgesprüht. Die Platten wurden anschließend mit einer zweikomponentigen Acrylurethan-Klarschichtzusammensetzung sprühbeschichtet und bei Umgebungstemperaturen 21 Tage lang gehärtet. Die resultierende Grundschicht besaß eine trockene Filmdicke von etwa 0,6-0,8 mil, und die Klarschicht besaß eine trockene Filmdicke von etwa 2,0-3,0 mil.
- Der Beschichtung auf der Platte besaß die folgenden Eigenschaften:
- Aussehen - ausgezeichnet
- 20-º-Glanz - 99
- Trockengitterschnitt- und Klebebandhaftung - 10
- Feuchtigkeitsbeständigkeit (96 Stunden bei 38 ºC/100 % relative Feuchtigkeit):
- Gitterschnitthaftung - 10
- Blasenbildung - 10
- Bewertungssystem 0-10, 10 - am besten, 0 - am schlechtesten.
- Eine Mahlgrundlage wurde wie folgt hergestellt: Portion 1 Gewichtsteile Acrylurethanlösung (vorstehend hergestellt) deionisiertes Wasser deckendes Eisenoxidpigment Portion 2 Acryllatex (vorstehend beschrieben) gesamt
- Portion 1 wurde in eine Reibmühle gegeben, und der pH-Wert wurde mit wäßriger Ammoniumhydroxidlösung auf 9,0 eingestellt, und die Bestandteile wurden 5,5 Stunden lang gemahlen. Portion 2 wurde zugegeben, und die Zusammensetzung wurde Minuten lang unter Bildung einer Mahlgrundlage vermischt.
- Eine Grundschicht-Zusammensetzung wurde durch Zugabe der folgenden Bestandteile zu der oben hergestellten Mahlgrundlage und durch sorgfältiges Vermischen der Bestandteile für etwa 30 Minuten hergestellt: Gewichtsteile deionisiertes Wasser Acryllatex (vorstehend beschrieben) Polyurethan-Dispersion (vorstehend beschrieben) Inhibitorlösung (phosphatierter Coester von Alkohol und aliphatischem Ethoxylat) Verdickerlösung (deionisiertes Wasser 71,81 %, Ethylenglycolmonobutylether 10,90 %, wäßriges Ammoniumhydroxid 4,8 %, Acrysoltt-615 Acrylsäure-Copolymer- Verdicker von Röhm und Haas 12,94 %) gesamt
- Die Grundschicht-Zusammensetzung wurde auf geprimte kalt gewalzte Stahlplatten aufgespritzt. Die Platten wurden anschließend mit einer zweikomponentigen Acrylurethan-Klarschichtzusammensetzung sprühbeschichtet und bei Umgebungstem peraturen 21 Tage lang gehärtet. Die resultierende Grundschicht besaß eine trockene Filmdicke von etwa 1,3 mil, und die Klarschicht besaß eine trockene Filmdicke von etwa 1,9 mil.
- Die Beschichtung auf der Platte besaß die folgenden Eigenschaften:
- Aussehen - ausgezeichnet
- 20-º-Glanz - 94
- Trockengitterschnitt- und Klebebandhaftung - 10
- Feuchtigkeitsbeständigkeit (96 Stunden bei 38 ºC/100 % relative Feuchtigkeit):
- Gitterschnitthaftung - 9,5
- Blasenbildung - 10
- Bewertungssystem 0-10, 10 - am besten, 0 - am schlechtesten.
Claims (8)
1. Beschichtungszusammensetzung auf Wasserbasis, umfassend
bis 50 Gew.-% filmbildendes Bindemittel und Pigment in
einem Gewichtsverhältnis von Pigment zu Bindemittel von
1/100 bis 200/100, dispergiert in einem wäßrigen
Trägerstoff, mit einem pH-Wert von 7 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß, bezogen auf das Gewicht der
Beschichtungszusammensetzung, 0,5 bis 10 Gew.-% eines
Pigmentdispergierenden Acrylurethan-Polymeren darin verwendet
wird und daß sie folgendes umfaßt:
Hydroxy- und Carboxy-funktionelles Acrylpolyol mit einer
Hydroxylzahl von 50 bis 170 und einer Säurezahl von 30
bis 120, kettenverlängert mit einem aliphatischen,
cycloaliphatischen oder aromatischen Diisocyanat in Gegenwart
eines einbasigen Alkohols, worin das Acrylpolyol aus
polymerisierten Monomeren von Alkylmethacrylat,
Alkylacrylat, worin die Alkylgruppen 1-12 Kohlenstoffatome
besitzen, Hydroxyalkylacrylat oder Methacrylat, worin die
Alkylgruppen 1-8 Kohlenstoffatome besitzen, und
α,β-ethylenisch ungesättigter Monocarbonsäure besteht und
worin das Acrylurethan-Polymer ein
Gewichtsmittelmolekulargewicht von 10 000 bis 40 000 aufweist und die
Carboxygruppen mit Ammoniak oder einem Amin neutralisiert
sind.
2. Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1, in der das
Acrylurethan-Polymer 90-98 Gew.-%, bezogen auf das
Gewicht des Acrylurethan-Polymeren, Acrylpolyol,
1-9 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Acrylurethan-
Polymeren, aliphatisches, cycloaliphatisches oder
aromatisches Diisocyanat und 0,5 bis 1 Gew.-%, bezogen
auf das Gewicht des Acrylurethan-Polymeren, einbasigem
Alkohol enthält.
3. Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 2, in der das
Acrylpolyol aus 50 bis 60 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht
des Acrylpolyols, Methylmethacrylat, 25 bis 35 Gew.-%,
bezogen auf das Gewicht des Acrylpolyols, Butylacrylat,
bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des
Acrylpolyols, Hydroxyethylmethacrylat und 5 bis 15 Gew.-%, bezogen
auf das Gewicht das Acrylpolyols, Acrylsäure besteht.
4. Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1, in der das
Diisocyanat des Acrylurethans Isophorondiisocyanat und
der einbasige Alkohol Butanol ist.
5. Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1, in der das
Diisocyanat m-Tetramethylxylendiisocyanat und der
einbasige Alkohol Butanol ist.
6. Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1, in der das
Acrylurethan bis zu 20 Gew.-% Styrol enthält.
7. Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1, in der das
Bindemittel ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus
Acrylpolymer, Polyester, Epoxypolyester, Acrylpolyester,
Acrylurethan, Polyesterurethan, Polyetherurethan und
Acryl-Silanpolymer.
8. Substrat, das mit einer getrockneten und gehärteten
Schicht der Zusammensetzung nach Anspruch 7 beschichtet
ist.
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