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Die
Erfindung bezieht sich auf ein verzweigtes Hydroxy-funktionelles
Polyesterharz mit einer durchschnittlichen Hydroxyl-Funktionalität von > 2, einer Hydroxylzahl
von 25–300
mg KOH/g und einem Zahlenmittel der Molmasse im Bereich von 500
bis 3000, wobei das Polyesterharz Polyalkylenoxid-Gruppen und gegebenenfalls
Sulfonat-Gruppen umfasst.
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Polyesterharze
und ihre Verwendung in Zweikomponenten-Beschichtungszusammensetzungen
auf wässriger
Basis sind bekannt, u.a. aus EP-A-0 537 568 und WO 94/28043. Das
mit Wasser verdünnbare
Polyesterharz, das darin offenbart wird, enthält sowohl Sulfonatgruppen als
auch Hydroxylgruppen. Obwohl Überzugsschichten
hoher Qualität
mit den bekannten Beschichtungszusammensetzungen auf wässriger
Basis erhalten werden können,
ist der Feststoffgehalt der wässrigen
Polyester-Dispersionen, die in den bekannten Zusammensetzungen verwendet
werden, zu gering, um bei vielen Anwendungen konkurrenzfähig zu sein,
wie Beschichtungszusammensetzungen, die in Autoreparaturlackierungswerkstätten verwendet
werden sollen. Die Konzentration der Polyester-Teilchen in den Beispielen
der beiden Veröffentlichungen
des Standes der Technik, übersteigt
nicht 35 Gew.-%. Darüber
hinaus ist die Lagerungsbeständigkeit
der wässrigen
Polyester-Dispersionen schlecht. Um die hydrophoben Polyisocyanate
in EP-A-0 537 568 zu emulgieren, muss darüber hinaus häufig von
einem äußeren Emulgator
Gebrauch gemacht werden, während
in den Beispielen von WO 94/28043 immer ein Polyisocyanat, das mit
Polyethylenoxidglycol modifiziert ist, verwendet wird.
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Der
Nachteil eines hohen Wassergehalts besteht darin, dass die Eliminierung
dieses Wassers viel Zeit und Energie erfordert, nachdem die Zusammensetzung u.a.
zu einer Überzugsschicht
geformt wurde. Ein weiterer Nachteil der bekannten Beschichtungszusammensetzungen
besteht darin, dass die Bindemittel-Zusammensetzungen, die in WO 94/28043
veranschaulicht sind, eine Gelierzeit von 3 bis 6 Stunden haben
sollen, während
andererseits die Härtungsgeschwindigkeit
der Bindemittel-Zusammensetzungen, die in WO 94/28043 veranschaulicht
sind, ziemlich langsam ist (> 12
h bei 50°C).
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Die
Erfindung stellt nun ein verzweigtes Hydroxy-funktionelles Polyesterharz
bereit, das eine durchschnittliche Hydroxyl-Funktionalität von > 2 hat, eine Hydroxylzahl
von 25–300
mg KOH/g und ein Zahlenmittel der Molmasse im Bereich von 500 bis
3000 hat, wobei das Polyesterharz Polyalkylenoxid-Gruppen und gegebenenfalls
Sulfonat-Gruppen umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyesterharz
das Reaktionsprodukt aus Folgendem umfasst:
- 1)
einer Mischung von Carbonsäuren,
umfassend
50–80
Mol-% einer m- und/oder p-aromatischen und/oder cycloaliphatischen
Dicarbonsäure,
20–50 Mol-%
einer aliphatischen Dicarbonsäure
und/oder aliphatischen Monocarbonsäure mit mehr als 6 Kohlenstoffatomen
und gegebenenfalls einer trifunktionellen oder höherfunktionellen Säure, und
- 2) einer Mischung von Alkoholen, umfassend
ein aliphatisches
Diol mit wenigstens 4 Kohlenstoffatomen und/oder ein cycloaliphatisches
Diol mit wenigstens 4 Kohlenstoffatomen, ein C1-C4-Alkoxypolyalkylenoxidglycol
und/oder C1-C4-Alkoxypolyalkylenoxid-1,3-diol
mit einem Zahlenmittel der Molmasse von 500 bis 3000 und gegebenenfalls
einen trifunktionellen oder höherfunktionellen
Polyalkohol, wobei
das Polyesterharz eine Carbonsäurezahl
von ≤ 20
mg KOH/g (≤ 0,357
Milliäquivalente
COOH-Gruppen pro g Harz) und gegebenenfalls eine Sulfonatzahl von ≤ 4 mg KOH/g
(≤ 0,070
Milliäquivalente
Sulfonat-Gruppen pro g Harz) aufweist, wobei die Säuregruppen
wenigstens teilweise neutralisiert sind.
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Gemäß der Erfindung
wird auch eine wässrige
Dispersion bereitgestellt, die das verzweigte Hydroxy-funktionelle
Polyesterharz und eine wässrige
vernetzbare Bindemittel-Zusammensetzung umfasst, die das verzweigte
Hydroxy-funktionelle Polyesterharz und ein organisches hydrophobes
Polyisocyanat umfasst. Weiterhin wird gemäß der Erfindung die Verwendung
der wässrigen
vernetzbaren Bindemittel-Zusammensetzung in Beschichtungszusammensetzungen,
Lackzusammensetzungen und Klebstoffen bereitgestellt. Schließlich stellt
die vorliegende Erfindung die Verwendung solcher wässrigen
Beschichtungszusammensetzungen bei Autoneparaturlackierungs-Anwendungen
bereit.
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Die
Lagerungsbeständigkeit
des verzweigten Hydroxy-funktionellen Polyesterharzes gemäß der Erfindung
ist ausgezeichnet. Wässrige
Dispersionen, die das verzweigte Hydroxy-funktionelle Polyesterharz
umfassen, können
einen Feststoffgehalt von mehr als 45 Gew.-% bei einer Viskosität von bis
zu 5 Pa·s
haben. Das verzweigte Hydroxy-funktionelle Polyesterharz kann organische
hydrophobe Polyisocyanate in Abwesenheit von äußeren Emulgatoren dispergieren.
Wässrige
vernetzbare Bindemittel-Zusammensetzungen, die ein verzweigtes Hydroxyfunktionelles
Polyesterharz und ein organisches hydrophobes Polyisocyanat umfassen, haben
eine akzeptierbare Gebrauchsdauer und Härtungsgeschwindigkeit. Wässrige Beschichtungszusammensetzungen,
die die wässrige
vernetzbare Bindemittel-Zusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung
umfassen, ergeben Überzüge mit ausgezeichneten
Eigenschaften, wie Glanz, Härte
und Bildschärfe (DOI).
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Das
verzweigte Hydroxy-funktionelle Polyesterharz kann unter Verwendung
konventioneller Polymerisationsverfahren hergestellt werden, die
für die
Polyesterharz-Synthese als effizient bekannt sind. Die Reaktion
zur Herstellung des Polyesterharzes kann in einem oder mehreren
Schritten durchgeführt
werden. Um ein verzweigtes Polyesterharz zu erhalten, wird die Kondensationsreaktion
in Gegenwart eines Verzweigungsmittels durchgeführt, das eine trifunktionelle
oder höherfunktionelle
Säure und/oder
ein trifunktioneller oder höherfunktioneller
Alkohol sein kann. Bezüglich
der trifunktionellen oder höherfunktionellen
Säure wird
eine Säure bevorzugt,
die aus der Gruppe ausgewählt
ist, bestehend aus Trimellithsäure
und Pyromellithsäure
oder den Anhydriden derselben. Bezüglich des trifunktionellen
oder höherfunktionellen
Polyalkohols wird ein Polyalkohol bevorzugt, der aus der Gruppe
ausgewählt
ist, bestehend aus 1,1,1- Trimethylolpropan,
1,1,1-Trimethylolethan, 1,2,3-Trimethylolpropan, Pentaerythrit und
Mischungen derselben. Mehr bevorzugt wird die Verwendung eines trifunktionellen
oder höherfunktionellen
Polyalkohols. Am meisten bevorzugt wird die Verwendung von 1,1,1-Trimethylolpropan.
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Falls
es erwünscht
ist, kann das Polyesterharz einen Anteil an Carbonylamino-Verbindungsgruppen -C(=O)-NH-
(d.h. Amid-Verbindungsgruppe) enthalten, indem man einen zweckmäßigen Amino-funktionellen Reaktionsteilnehmer
als Teil der "Hydroxyl-Komponente" einschließt (solche
Amid-Bedingungen sind in der Tat dahingehend brauchbar, dass sie
hydrolysebeständiger
und stärker
hydrophil sind).
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Um
eine Hydroxyl-Funktionalität
in dem sich ergebenden Polyesterharz zu erreichen, sollte ein stöchiometrischer Überschuss
der Hydroxyl-Komponente verwendet werden. Um eine durchschnittliche
Hydroxyl-Funktionalität
von > 2, vorzugsweise
von ≥ 2,3,
mehr bevorzugt von ≥ 2,5
zu erreichen, muss das Polyesterharz weiterhin eine verzweigte Struktur
haben.
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Die
Mischung von Carbonsäuren
kann aromatische m-Dicarbonsäuren,
aromatische p-Dicarbonsäuren,
cycloaliphatische Dicarbonsäuren,
aliphatische Dicarbonsäuren
mit mehr als 6 Kohlenstoffatomen und aliphatische Monocarbonsäuren mit
mehr als 6 Kohlenstoffatomen umfassen.
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Geeignete
Dicarbonsäuren
zum Erreichen einer ausgezeichneten Hydrolysebeständigkeit
sowie ausgezeichneter mechanischer Eigenschaften sind aromatische
m-Dicarbonsäuren
wie Isophthalsäure,
aromatische p-Dicarbonsäuren
wie Terephthalsäure
und Dimethylterephthalat und cycloaliphatische Dicarbonsäuren wie
1,4-Cyclohexandicarbonsäure
und Hexahydrophthalsäureanhydrid.
Mischungen dieser Dicarbonsäuren können auch
verwendet werden.
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Geeignete
aliphatische Dicarbonsäuren
mit mehr als 6 Kohlenstoffatomen schließen Azelainsäure und Sebacinsäure ein.
Geeignete aliphatische Monocarbonsäuren mit mehr als 6 Kohlenstoffatomen
schließen Isononansäure, Decansäure, 2-Ethylhexylcarbonsäure und
Dodecansäure
ein. Mischungen dieser aliphatischen Dicarbonsäuren und/oder aliphatischen
Monocarbonsäuren
können
auch verwendet werden.
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Weiterhin
kann die Mischung von Carbonsäuren
eine geringe Menge eines Alkalisalzes einer Sulfonsäure-substituierten
Mono- oder Dicarbonsäure
oder eines Esters derselben enthalten. Vorzugsweise wird ein Alkalisalz
einer Sulfonsäure-substituierten Dicarbonsäure oder
eines Esters derselben verwendet, wie Natriumsulfobernsteinsäure und
5-(Natriumsulfo)isophthalsäure.
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Die
Mischung von Alkoholen kann aliphatische Diole mit wenigstens 4
Kohlenstoffatomen, cycloaliphatische Diole mit wenigstens 4 Kohlenstoffatomen,
C1-C4-Alkoxypolyalkylenoxidglycole
und/oder C1-C4-Alkoxypolyalkylenoxid-1,3-diole
mit einem Zahlenmittel der Molmasse von 500 bis 3000 umfassen.
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Geeignete
(cyclo)aliphatische Diole für
die Herstellung des Hydroxy-funktionellen Polyesterharzes sind Diole
mit wenigstens 4 Kohlenstoffatomen, wie 1,4-Butandiol, 1,6-Hexandiol,
2,2-Dimethyl-1,3-propandiol, 2-Ethyl-2-propyl-1,3-propandiol, 1,2-,
1,3- und 1,4-Cyclohexandiole, das entsprechende Cyclohexandimethanol
und Mischungen derselben.
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Um
ein hydrophobes organisches Polyisocyanat in die wässrige Polyesterharz-Dispersion ohne Verwendung äußerer Emulgatoren
einzufügen,
sollte das Polyesterharz eine C
1-C
4-Alkoxypolyalkylenoxid-Gruppe umfassen.
Die bevorzugten Alkylenoxid-Gruppen sind Ethylenoxidgruppen, alternativ
dazu sind aber auch Propylenoxidgruppen oder Mischungen von Ethylenoxid-
und Propylenoxidgruppen brauchbar. Z.B. können die Alkylenoxidgruppen
C
1-C
4-Alkoxyether
von Polyalkylenglycolen der folgenden Struktur sein:
wobei
R1 ein Kohlenwasserstoff-Rest mit 1 bis 4, vorzugsweise 1 oder 2
Kohlenstoffatomen ist; R2 eine Methylgruppe ist; x zwischen 0 und
40, vorzugsweise zwischen 0 und 20, am meisten bevorzugt zwischen
0 und 10 ist; y zwischen 0 und 50 ist und x + y zwischen 2 und 50,
vorzugsweise zwischen 2 und 25 ist. Die Verteilung der Alkylenglycole
kann eine zufällige,
eine alternierende oder eine blockartige Verteilung sein. Beispiele
sind C
1-C
4-AlkoxypolyC
2(C
3)alkylenoxidglycol
and/oder C
1-C
4-AlkoxypolyC
2(C
3)alkylenoxid-1,3-diol,
wobei PolyC
2(C
3)alkylenoxid
Polyethylenoxid bedeutet, das gegebenenfalls Propylenoxid-Einheiten umfasst.
Vorzugsweise umfasst das Polyesterharz 2,5 bis 15 Gew.-% C
1-C
4-Alkoxypolyalkylenoxid-Gruppen
mit einem Zahlenmittel der Molmasse von 500 bis 3000, vorzugsweise
zwischen 500 und 1500, am meisten bevorzugt zwischen 500 und 1250,
wobei ein Polyesterharz bevorzugt wird, das 5–10 Gew.-% C
1-C
4-Alkoxypolyalkylenoxid-Gruppen umfasst.
Optimale Ergebnisse werden mit einem Polyesterharz erhalten, in
dem die Polyalkylenoxid-Gruppen Polyethylenoxid-Gruppen sind.
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Geeignete
C1-C4-Alkoxypolyalkylenoxid-Verbindungen
enthalten wenigstens eine Hydroxylgruppe. Beispiele sind MethoxypolyC2(C3)alkylenoxidglycole
und MethoxypolyC2(C3)alkylenoxid-1,3-diole,
wie Tegomer® D-3123
(PO/EO = 15/85; Mn = 1180), Tegomer® D-3409
(PO/EO = 0/100; Mn = 2240) und Tegomer® D-3403 (PO/EO = 0/100;
Mn = 1180), die von Goldschmidt AG, Germany
erhältlich
sind, und MPEG 750 und MPEG 1000.
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Gegebenenfalls
können
Monoalkohole zur Herstellung des Polyesterharzes verwendet werden.
Beispiele von Monoalkoholen schließen die Folgenden ein: n-Hexanol, 2-Ethylhexanol,
Cyclohexanol, tert-Butylcyclohexanol, Stearylalkohol, Dodecanol
und Mischungen derselben.
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Das
Polyesterharz hat eine Carbonsäurezahl
von ≤ 20
mg KOH/g (≤ 0,357
Milliäquivalente
COOH-Gruppen pro g Harz). Vorzugsweise hat das Polyesterharz eine
Carbonsäurezahl
von 5–15
mg KOH/g (0,089–0,268
Milliäquivalente
COOH-Gruppen pro
g Harz). Gegebenenfalls kann das Polyesterharz eine Sulfonatzahl
von 54 mg KOH/g (≤ 0,070
Milliäquivalente
Sulfonat-Gruppen pro g Harz) haben.
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Vorzugsweise
hat das Polyesterharz eine Sulfonatzahl von 0,5–4 mg KOH/g (0,009 bis 0,070
Milliäquivalente
Sulfonat-Gruppen pro g Harz), mehr bevorzugt von 1–3 mg KOH/g
(0,0175 bis 0,0525 Milliäquivalente
Sulfonat-Gruppen pro g Harz). Alternativ dazu hat das Polyesterharz
eine Carbonsäurezahl
von weniger als 10 mg KOH/g (weniger als 0,178 Milliäquivalente
COOH-Gruppen pro g Harz), vorzugsweise zwischen 5 und 9 mg KOH/g
(0,098–0,161
Milliäquivalente
COOH-Gruppen pro
g Harz), und eine Sulfonatzahl von wenigstens 0,5 mg KOH/g (wenigstens
0,009 Milliäquivalente
Sulfonat-Gruppen), vorzugsweise von 1–3 mg KOH/g (wenigstens 0,0175–0,0525
Milliäquivalente
Sulfonat-Gruppen pro g Harz).
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Das
Polyesterharz hat eine Hydroxylzahl von 25–300 mg KOH/g, vorzugsweise
von 50–250
mg KOH/g, mehr bevorzugt von 100–220 mg KOH/g. Das Polyesterharz
hat ein Zahlenmittel der Molmasse im Bereich von 500 bis 3000, vorzugsweise
von 750 bis 2500, mehr bevorzugt von 1000 bis 2000.
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Am
Ende der Polykondensationsreaktion werden die Carbonsäuregruppen
des Polyesterharzes wenigstens teilweise mit einem Neutralisationsmittel
neutralisiert, wonach Wasser, vorzugsweise zu der heißen Schmelze,
bei einer Temperatur gegeben wird, die bei 100–110°C beginnt, wonach die Temperatur
allmählich auf
Umgebungstemperatur erniedrigt wird.
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Die
wässrige
Polyesterharz-Dispersion, die auf diese Weise erhalten wurde, kann
einen Feststoffgehalt von mehr als 45 Gew.-%, vorzugsweise von 45–65 Gew.-%,
mehr bevorzugt von 50–60
Gew.-%, bei einer Viskosität
von bis zu 5 Pa·s,
vorzugsweise von 0,1–3
Pa·s,
haben. Die durchschnittliche Teilchengröße der so erhaltenen Dispersion
liegt im Bereich von 30–300
nm und vorzugsweise im Bereich von 50–200 nm. Die so erhaltene Dispersion
hat einen pH zwischen 6 und 9, vorzugsweise zwischen 6,5 und B.
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Beispiele
von Neutralisationsmitteln schließen Alkalimetallhydroxide,
wie Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid oder Lithiumhydroxid, Ammoniak
und Amine ein. Geeignete Amine schließen primäre, sekundäre und tertiäre Amine
ein. Geeigne te primäre
Amine sind z.B. Isopropylamin, Butylamin, Ethanolamin, 3-Amino-1-propanol, 1-Amino-2-propanol,
2-Amino-2-methyl-1-propanol oder 2-Amino-2-methyl-1,3-propandiol. Sekundäre Amine,
die verwendet werden können,
sind z.B. Morpholin, Diethylamin, Dibutylamin, N-Methylethanolamin, Diethanolamin
oder Diisopropanolamin. Beispiele geeigneter tertiärer Amine
schließen
die Folgenden ein: Trimethylamin, Triethylamin, Triisopropylamin,
Triisopropanolamin, N,N-Dimethylethanolamin, Dimethylisopropylamin,
N,N-Diethylethanolamin, 1-Dimethylamino-2-propanol, 3-Dimethylamino-1-propanol,
2-Dimethylamino-2-methyl-1-propanol, N-Methyldiethanolamin, N-Ethyldiethanolamin,
N-Butyldiethanolamin,
N-Ethylmorpholin. Tertiäre
Amine werden bevorzugt. Mehr bevorzugt wird N,N-Dimethylethanolamin.
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Die
Erfindung bezieht sich auch auf eine wässrige vernetzbare Bindemittel-Zusammensetzung,
umfassend
- A) wenigstens ein verzweigtes Hydroxy-funktionelles
Polyesterharz und
- B) wenigstens ein organisches hydrophobes Polyisocyanat.
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Das
organische hydrophobe Polyisocyanat (Komponente B) schließt polyfunktionelle,
vorzugsweise freie Polyisocyanate mit einer durchschnittlichen NCO-Funktionalität von mehr
als 2, vorzugsweise von 2,5 bis 5 ein und kann von (cyclo)aliphatischer,
araliphatischer oder aromatischer Art sein. Vorzugsweise hat das
hydrophobe organische Polyisocyanat eine Viskosität bei 22°C von 0,1
bis 5 Pa·s.
Beispiele der hydrophoben organischen Polyisocyanate schließen die
Folgenden ein: 1,6-Diisocyanatohexan, Isophorondiisocyanat, 2,4-Toluoldiisocyanat,
2,6-Toluoldiisocyanat, Diphenylmethandiisocyanat, 4,4'-Bis(isocyanatocyclohexyl)methan,
1,4-Diisocyanatobutan, 1,5-Diisocyanato-2,2-dimethylpentan, 2,2,4-Trimethyl-1,6-diisocyanatohexan, 1,10-Diisocyanatodecan,
4,4-Diisocyanatocyclohexan, 2,4-Hexahydrotoluoldiisocyanat, 2,6-Hexahydrotoluoldiisocyanat,
Norbornandiisocyanat, 1,3-Xylylendiisocyanat, 1,4-Xylylendiisocyanat,
1-Isocyanato-3-(isocyanatomethyl)-1-methylcyclohexan, m-α,α,α',α'-Tetramethylxylylendiisocyanat
und Mischungen derselben. Das hydrophobe Polyisocyanat kann Biuret-,
Urethan-, Uretdion- und Isocyanurat-Derivate der oben erwähnten Verbindungen
einschließen.
Normalerweise sind diese Produkte bei Umgebungstemperatur flüssig und
im großen Maßstab im
Handel erhältlich.
Besonders bevorzugte Isocyanat-Härtungsmittel
sind Triisocyanate und Addukte. Beispiele derselben sind 1,8-Diisocyanato-4-(isocyanatomethyl)octan,
das Addukt von 3 mol Toluoldiisocyanat an 1 mol Trimethylolpropan,
das Isocyanurat-Trimer von 1,6-Diisocyanatohexan, das Isocyanurat-Trimer von
Isophorondiisocyanat, das Uretdion-Dimer von 1,6-Diisocyanatohexan,
das Biuret-Trimer
von 1,6-Diisocyanatohexan, das Addukt von 3 mol m-α,α,α',α'-Tetramethylxyloldiisocyanat an 1 mol
Trimethylolpropan und Mischungen derselben. Mehr bevorzugt werden
die Isocyanurate und Uretdione von 1,6-Hexandiisocyanat und Isophorondiisocyanat. Üblicherweise
enthalten diese Verbindungen geringe Mengen ihrer höheren Homologe.
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Gegebenenfalls
kann die wässrige
vernetzbare Bindemittel-Zusammensetzung auch eine organische hydrophile
Polyisocyanat-Verbindung umfassen, die mit nichtionischen Gruppen,
wie den oben erwähnten C1-C4-Alkoxypolyalkylenoxid-Gruppen, substituiert
ist. Vorzugsweise können
30 Gew.-% nichtionische Gruppen, bezogen auf die gesamte feste Polyisocyanat-Verbindung,
d.h. organisches hydrophobes und hydrophiles Polyisocyanat, vorliegen,
mehr bevorzugt 20 Gew.-%,
am meisten bevorzugt 15 Gew.-%. Bevorzugt werden die Isocyanurate
von 1,6-Hexandiisocyanat und Isophorondiisocyanat, das mit Methoxypolyethylenglycol substituiert
ist.
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Das
Polyisocyanat und die wässrige
Polyesterharz-Dispersion sollten in einem solchen Verhältnis vermischt
werden, dass das NCO:OH-Verhältnis
im Bereich von 0,5–3:1,
vorzugsweise von 0,75–2,5:1
und mehr bevorzugt von 1–2:1
liegt.
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Die
organische hydrophobe Polyisocyanat-Verbindung B) und gegebenenfalls
das organische hydrophile Polyisocyanat können mit der Komponente A)
durch irgendeine geeignete Technik vermischt werden. Einfaches Rühren ist üblicherweise
jedoch ausreichend. Zuweilen kann es nützlich sein, das Polyisocyanat
mit einem organischen Lösungsmittel,
wie Butylacetat oder 1-Methoxy-2-propylacetat,
etwas zu verdünnen,
um die Viskosität
des Polyisocyanats zu reduzieren.
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Die
Bindemittel-Zusammensetzung kann Katalysatoren enthalten, wie Amine
und Katalysatoren auf Sn-Basis, wie Dibutylzinndilaurat und Dibutylzinnacetat.
Die Gebrauchsdauer bei Umgebungstemperatur liegt üblicherweise
zwischen 4 und 12 Stunden, und zwar in Abhängigkeit von der Verwendung
der Katalysatoren und ihrer Menge.
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Die
Beschichtungszusammensetzungen können
weiterhin andere Bestandteile, Additive oder Hilfsstoffe umfassen,
wie andere Polymere oder Polymer-Dispersionen,
Pigmente, Farbstoffe, Emulgatoren (Tenside), Pigment-Dispersionshilfsmittel,
Netzmittel, Egalisierhilfsmittel, Mittel gegen die Kraterbildung,
Antischaummittel, Lackläuferverhinderungsmittel,
Wärmestabilisatoren,
UV-Absorber, Antioxidationsmittel und Füllstoffe.
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Geeignete
Typen anderer Polymer-Dispersionen schließen Acrylpolymer-Emulsionen und wässrige Polyurethan-Dispersionen
ein.
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In
den Bindemittel- oder Beschichtungszusammensetzungen der Erfindung
können
ebenfalls reaktive Verdünnungsmittel,
wie wasserlösliche
einwertige oder (vorzugsweise) mehrwertige Alkohole, eingeschlossen sein.
Beispiele von einwertigen Alkoholen schließen die Folgenden ein: Hexylglycol,
Butoxyethanol, 1-Methoxypropanol-2,
1-Ethoxypropanol-2, 1-Propoxy-propanol-2, 1-Butoxypropanol-2, 2-Methoxybutanol,
1-Isobutoxypropanol-2, Dipropylenglycolmonomethylether, Diacetonalkohol,
Methanol, Ethanol, Propanol, Isopropanol, Butanol, 2-Butanol, Pentanol,
Hexanol, Benzylalkohol, und Mischungen derselben. Beispiele von
mehrwertigen Alkoholen schließen
die Folgenden ein: Ehylenglycol, Diethylenglycol, Propylenglycol,
isomere Butandiole, die Polyethylenoxidglycole oder Polypropylenoxidglycole,
1,1,1-Trimethylolpropan, 1,2,3-Trimethylolpropan, Pentaerythrit,
Glycerin und Mischungen derselben.
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Die
Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung besteht im Wesentlichen
aus Wasser und ist eine wässrige
Zusammensetzung. Jedoch können
etwa 20 Gew.-% des
Flüssigkeitsgehalts
der Zusammensetzung ein organisches Lösungsmittel sein. Als geeignete
organische Lösungsmittel
können
die Folgenden erwähnt werden:
Dimethyldipropylenglycol, der Methylether von Diacetonalkohol, Ethylacetat,
Butylacetat, Ethylglycolacetat, Butylglycolacetat, 1-Methoxy-2-propylacetat, Butylpropionat,
Ethoxyethylpropionat, Toluol, Xylol, Methylethylketon, Methylisobutylketon,
Methylamylketon, Ethylamylketon, Dioxolan, N-Methyl-2-pyrrolidon, Dimethylcarbonat,
Propylencarbonat, Butyrolacton, Caprolacton und Mischungen derselben.
Das VOC der Zusammensetzung kann von 9 bis 400 g/l, vorzugsweise
von 0 bis 250 g/l reichen.
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Die
Beschichtungszusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann auf
jedes Substrat aufgetragen werden. Das Substrat kann z.B. Metall,
Kunststoff, Holz, Glas, Keramik oder irgendeine andere Überzugsschicht
sein. Die andere Überzugsschicht
kann aus der Beschichtungszusammensetzung der vorliegenden Erfindung
bestehen oder eine andere Beschichtungszusammensetzung sein. Die
Beschichtungszusammensetzungen der vorliegenden Erfindung sind besonders
als Klarlacke, Grundlacke, pigmentierte Decklacke, Primer und Füllstoffe
brauchbar. Die Beschichtungszusammensetzungen können durch konventionelle Mittel,
wie Spritzpistole, Bürste
oder Walze, aufgetragen werden, wobei das Spritzen bevorzugt wird.
Die Härtungstemperaturen
liegen vorzugsweise zwischen 0°C
und 80°C
und mehr bevorzugt zwischen 10°C
und 60°C.
Die Zusammensetzungen sind für
die Herstellung von beschichteten Metallsubstraten besonders geeignet,
wie in der Reparaturlackierungsindustrie, insbesondere der Karrosseriewerkstatt,
um Automobile und Transportfahrzeuge zu reparieren und große Transportfahrzeuge,
wie Züge,
Lastwagen, Busse und Flugzeuge, einer Reparaturlackierung zu unterziehen.
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Es
wird bevorzugt, die Beschichtungszusammensetzung der vorliegenden
Erfindung als Klarlack zu verwenden. Klarlacke müssen hochtransparent sein und
gut an der Grundlack-Schicht haften. Weiterhin ist es notwendig,
dass der Klarlack den ästhetischen
Aspekt des Grundlacks nicht durch Anlaufenlassen ("strike-in") verändert, d.h.
eine Verfärbung
des Grundlacks aufgrund seiner Solvatisierung durch die Klarlack-Zusammensetzung,
oder durch Vergilbung des Klarlacks bei der Außenbewitterung. Ein Klarlack,
der auf der Beschichtungszusammensetzung der vorliegenden Erfindung
basiert, weist diese Nachteile nicht auf.
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In
dem Falle, dass die Beschichtungszusammensetzung ein Klarlack ist,
kann der Grundlack ein konventioneller, in der Technik bekannter
Grundlack sein. Beispiele sind Grundlacke auf Lösungsmittel-Basis, z.B. Autobase® von
Akzo Nobel Coatings BV, auf der Basis von Celluloseacetobutyrat
und Acrylharzen, und Grundlacke auf wässriger Basis, z.B. Autowave® von
Akzo Nobel Coatings BV, die auf einer Arylharz-Dispersion basieren.
Weiterhin kann der Grundlack Pigmente (Farbpigmente, Metallpigmente
und/oder Perlen), Wachs, Lösungsmittel,
Fließmittel,
Neutralisationsmittel und Entschäumer
umfassen. Auch Grundlacke mit hohem Feststoffgehalt können verwendet
werden. Dies sind z.B. solche, die auf Polyolen, Iminen und Isocyanaten
basieren. Die Klarlack-Zusammensetzung wird auf die Oberfläche eines
Grundlacks aufgetragen und dann gehärtet. Ein intermediärer Härtungsschritt
für den
Grundlack kann eingeführt
werden.
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Die
Erfindung wird unter Bezugnahme auf die folgenden Beispiele erläutert. Diese
Beispiele dienen natürlich
nur dem besseren Verständnis
der Erfindung und sollen nicht den Umfang der Erfindung in irgendeiner
Weise einschränken.
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Beispiele
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In
den folgenden Beispielen wird die Herstellung einer Anzahl von Polyesterharz-Dispersionen auf wässriger
Basis und von Bindemittel-Zusammensetzungen gemäß der Erfindung offenbart.
Die Eigenschaften dieser Dispersionen, die gemessen wurden, sind
in der Tabelle 1 aufgeführt.
Die durchschnittliche Teilchengröße der Dispersionen,
die in dieser Tabelle angegeben ist, wurde mit Hilfe der dynamischen
Lichtstreuung bestimmt, wobei die Dispersionen auf einen Feststoffgehalt
von etwa 0,1 Gew.-% verdünnt
wurden. Die Viskosität wurde
mit einem Brookfield-Viskosimeter
(LV – 4;
60 U/min) bestimmt. Der Feststoffgehalt wurde gemäß der ASTM
Methode Nr. 1644-59 bestimmt, wobei während einer Zeitspanne von
30 Minuten auf 140°C
erwärmt wurde.
Mn wurde mittels GPC und mit Polystyrol
als Standard gemessen.
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Herstellung verzweigter
Polyesterharz-Dispersionen auf wässriger
Basis
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Beispiel 1: Herstellung
des verzweigten Polyesterharzes
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Ein
3-l-Kolben, der mit einem Rührer,
einem Thermometer, einem Rückflusskühler und
einem Stickstoffeinlass versehen ist, wurde mit einer Mischung beschickt,
die Folgendes umfasst:
597,6 g Sebacinsäure
398,4 g Isophthalsäure
426,2
g 1,4-Cyclohexandimethylol
314,5 g 2,2-Dimethyl-1,3-propandiol
246,6
g 1,1,1-Trimethylolpropan
0,25 g Fascat 4100 (Katalysator auf
Sn-Basis)
-
Nach
dem Entlüften
wurde eine Stickstoffatmosphäre
in den Kolben eingeführt.
Die Inhaltsstoffe des Kolbens wurden auf 150°C erwärmt, wonach die Temperatur
während
einer Zeitspanne von 2 Stunden allmählich auf 200°C erhöht wurde.
Die Temperatur von 200°C
wurde in dem Kolben gehalten, bis eine klare Reaktionsschmelze erhalten
wurde. Nach dem Sammeln von 171 ml Destillationswasser wurde eine
klare Reaktionsmischung erhalten. Die Mischung wurde auf 140°C gekühlt, wonach
die folgenden Komponenten zugegeben wurden:
172,6 g Isophthalsäure und
180
g Methoxypolyethylenoxidglycol (Mn = 750).
-
Die
Reaktionsmischung wurde allmählich
auf 210°C
erwärmt
und bei dieser Temperatur gehalten, bis eine Säurezahl von 14,0 mg KOH/g erhalten
wurde.
-
Die
tatsächliche
OH-Zahl war 130 mg KOH/g, die ON-Funktionalität war 3,0 und Mn =
1376.
-
Beispiel 1a: Herstellung
einer Dispersion aus dem verzweigten Polyesterharz des Beispiels
1
-
Ein
2-l-Kolben, der mit einem Rührer,
einem Thermometer, einem Rückflusskühler und
einem Tropftrichter versehen ist, wurde mit 500 g des Polyesterharzes
des Beispiels 1 gefüllt.
-
Die
Inhaltsstoffe des Kolbens wurden auf 110°C erwärmt, wobei bei dieser Temperatur
Folgendes zugegeben wurde:
9,5 g N,N-Dimethylethanolamin (entsprechend
einem Neutralisationsgrad (N. R.) der Carboxylgruppen von 80%) und
anschließend
während
einer Zeitspanne von 3 Stunden: 433,9 g deionisiertes Wasser, wonach
die Temperatur allmählich
von 100°C
auf 30°C
reduziert wurde.
-
Die
Eigenschaften der so erhaltenen Polyesterharz-Dispersion auf wässriger
Basis sind in der Tabelle 1 aufgeführt.
-
Beispiel 1b: Herstellung
einer Dispersion aus dem verzweigten Polyesterharz des Beispiels
1
-
In
einer Weise, die derjenigen analog ist, die im Beispiel 1a offenbart
wurde, wurde eine Dispersion mit der Maßgabe hergestellt, dass dieses
Mal die folgenden Inhaltsstoffe in den Kolben gegeben wurden, der 500
g des Polyesterharzes des Beispiels 1 enthält:
8,9 g N,N-Dimethylethanolamin
und 383,9 g deionisiertes Wasser.
-
Die
Eigenschaften der so erhaltenen Polyesterharz-Dispersion auf wässriger
Basis sind in der Tabelle 1 aufgeführt.
-
Beispiel 2
-
In
einer Weise, die derjenigen analog ist, die im Beispiel 1 offenbart
wurde, wurde ein Polyesterharz mit der Maßgabe hergestellt, dass dieses
Mal der Kolben mit Folgendem beschickt wurde:
597,6 g Sebacinsäure
398,4
g Isophthalsäure
426,2
g 1,4-Cyclohexandimethylol
253,3 g 2,2-Dimethyl-1,3-propandiol
321,6
g 1,1,1-Trimethylolpropan
0,25 g Fascat 4100.
-
Nachdem
eine klare Reaktionsmischung erhalten wurde, wurde Folgendes zugegeben:
185,9
g Isophthalsäure
und
180 g Methoxypolyethylenoxidglycol (Mn =
750).
-
Das
Endprodukt hatte eine Säurezahl
von 13,0 mg KOH/g, eine tatsächliche
OH-Zahl von 147,
eine OH-Funktionalität
von 3,25 und ein Mn von 1487.
-
Beispiel 2a
-
Beispiel
1a wurde mit der Maßgabe
wiederholt, dass der Kolben mit Folgendem beschickt wurde:
500
g des Polyesterharzes des Beispiels 2, wonach 8,3 g N,N-Dimethylethanolamin
und 472,1 g deionisiertes Wasser zugegeben wurden.
-
Die
Eigenschaften der so erhaltenen Polyesterharz-Dispersion auf wässriger
Basis sind in der Tabelle 1 aufgeführt.
-
Beispiel 2b
-
In
einer Weise, die derjenigen analog ist, die im Beispiel 2a offenbart
wurde, wurde eine Dispersion mit der Maßgabe hergestellt, dass dieses
Mal die folgenden Inhaltsstoffe in den Kolben gegeben wurden, der 500
g des Polyesterharzes des Beispiels 2 enthält:
7,25 g N,N-Dimethylethanolamin
und 370 g deionisiertes Wasser.
-
Die
Eigenschaften der so erhaltenen Polyesterharz-Dispersion auf wässriger
Basis sind in der Tabelle 1 aufgeführt.
-
Beispiel 3
-
In
einer Weise, die derjenigen analog ist, die im Beispiel 1 offenbart
wurde, wurde ein Polyesterharz mit der Maßgabe hergestellt, dass dieses
Mal der Kolben mit Folgendem beschickt wurde:
409,0 g Sebacinsäure
237,0
g Isononansäure
503,0
g Isophthalsäure
399,6
g 1,4-Cyclohexandimethylol
82,0 g 2,2-Dimethyl-1,3-propandiol
496,5
g 1,1,1-Trimethylolpropan
0,25 g Fascat 4100.
-
Nachdem
eine klare Reaktionsmischung erhalten wurde, wurde Folgendes zugegeben:
161,8
g Isophthalsäure
und
191,3 g Methoxypolyethylenoxidglycol (Mn =
750).
-
Das
Endprodukt hatte eine Säurezahl
von 14,0 mg KOH/g, eine tatsächliche
OH-Zahl von 136,
eine OH-Funktionalität
von 3 und ein Mn von 1370.
-
Beispiel 3a
-
Beispiel
1a wurde mit der Maßgabe
wiederholt, dass der Kolben mit Folgendem beschickt wurde:
500
g des Polyesterharzes des Beispiels 3, wonach 8,35 g N,N-Dimethylethanolamin
und 462,5 g deionisiertes Wasser zugegeben wurden.
-
Die
Eigenschaften der so erhaltenen Polyesterharz-Dispersion auf wässriger
Basis sind in der Tabelle 1 aufgeführt.
-
Beispiel 3b
-
In
einer Weise, die derjenigen analog ist, die im Beispiel 3a offenbart
wurde, wurde eine Dispersion mit der Maßgabe hergestellt, dass dieses
Mal die folgenden Inhaltsstoffe in den Kolben gegeben wurden, der 500
g des Polyesterharzes des Beispiels 3 enthält:
7,2 g N,N-Dimethylethanolamin
und 377,8 g deionisiertes Wasser.
-
Die
Eigenschaften der so erhaltenen Polyesterharz-Dispersion auf wässriger
Basis sind in der Tabelle 1 aufgeführt.
-
Beispiel 4
-
In
einer Weise, die derjenigen analog ist, die im Beispiel 1 offenbart
wurde, wurde ein Polyesterharz mit der Maßgabe hergestellt, dass dieses
Mal der Kolben mit Folgendem beschickt wurde:
348,5 g Sebacinsäure
237,0
g Isononansäure
552,8
g Isophthalsäure
399,6
g 1,4-Cyclohexandimethylol
82,0 g 2,2-Dimethyl-1,3-propandiol
496,5
g 1,1,1-Trimethylolpropan
0,25 g Fascat 4100.
-
Nachdem
eine klare Reaktionsmischung erhalten wurde, wurde Folgendes zugegeben:
161,8
g Isophthalsäure
und
191,3 g Methoxypolyethylenoxidglycol (Mn =
750).
-
Das
Endprodukt hatte eine Säurezahl
von 13,5 mg KOH/g, eine tatsächliche
OH-Zahl von 136,
eine OH-Funktionalität
von 3 und ein Mn von 1381.
-
Beispiel 4a
-
Beispiel
1a wurde mit der Maßgabe
wiederholt, dass der Kolben mit folgendem gefüllt wurde:
500 g des Polyesterharzes
des Beispiels 4, wonach 6,45 g N,N-Dimethylethanolamin und 370,7
g deionisiertes Wasser zugegeben wurden.
-
Die
Eigenschaften der so erhaltenen Polyesterharz-Dispersion auf wässriger
Basis sind in der Tabelle 1 aufgeführt.
-
Beispiel 5
-
In
einer Weise, die derjenigen analog ist, die im Beispiel 1 offenbart
wurde, wurde ein Polyesterharz mit der Maßgabe hergestellt, dass dieses
Mal der Kolben mit Folgendem beschickt wurde:
597,6 g Sebacinsäure
398,4
g Isophthalsäure
569,1
g 2,2-Dimethyl-1,3-propandiol
321,6 g 1,1,1-Trimethylolpropan
0,25
g Fascat 4100.
-
Nachdem
eine klare Reaktionsmischung erhalten wurde, wurde Folgendes zugegeben:
199,2
g Isophthalsäure
und
168 g Methoxypolyethylenoxidglycol (Mn =
750).
-
Das
Endprodukt hatte eine Säurezahl
von 14,6 mg KOH/g, eine tatsächliche
OH-Zahl von 151,
eine OH-Funktionalität
von 3,5 und ein Mn von 1443.
-
Beispiel 5a
-
Beispiel
1a wurde mit der Maßgabe
wiederholt, dass der Kolben mit Folgendem beschickt wurde:
500
g des Polyesterharzes des Beispiels 5, wonach 8,1 g N,N-Dimethylethanolamin
und 417,8 g deionisiertes Wasser zugegeben wurden.
-
Die
Eigenschaften der so erhaltenen Polyesterharz-Dispersion auf wässriger
Basis sind in der Tabelle 1 aufgeführt.
-
Beispiel 6
-
In
einer Weise, die derjenigen analog ist, die im Beispiel 1 offenbart
wurde, wurde ein Polyesterharz mit der Maßgabe hergestellt, dass dieses
Mal der Kolben mit Folgendem beschickt wurde:
348,4 g Sebacinsäure
237,0
g Isononansäure
550,4
g Isophthalsäure
376,7
g 2,2-Dimethyl-1,3-propandiol
504,5 g 1,1,1-Trimethylolpropan
0,25
g Fascat 4100.
-
Nachdem
eine klare Reaktionsmischung erhalten wurde, wurde Folgendes zugegeben:
186,7
g Isophthalsäure
und
180 g Methoxypolyethylenoxidglycol (Mn =
750).
-
Das
Endprodukt hatte eine Säurezahl
von 13,3 mg KOH/g, eine tatsächliche
OH-Zahl von 135,
eine OH-Funktionalität
von 3,5 und ein Mn von 1352.
-
Beispiel 6a
-
Beispiel
1a wurde mit der Maßgabe
wiederholt, dass der Kolben mit Folgendem beschickt wurde:
500
g des Polyesterharzes des Beispiels 6, wonach 6,9 g N,N-Dimethylethanolamin
und 402,2 g deionisiertes Wasser zugegeben wurden.
-
Die
Eigenschaften der so erhaltenen Polyesterharz-Dispersion auf wässriger
Basis sind in der Tabelle 1 aufgeführt.
-
Beispiel 7
-
In
einer Weise, die derjenigen analog ist, die im Beispiel 1 offenbart
wurde, wurde ein Polyesterharz mit der Maßgabe hergestellt, dass dieses
Mal der Kolben mit Folgendem beschickt wurde:
21,4 g 5-(Natriumsulfo)-isophthalsäure
192,6
g Isophthalsäure
426,2
g 1,4-Cyclohexandimethylol
253,4 g 2,2-Dimethyl-1,3-propandiol
321,6
g 1,1,1-Trimethylolpropan
25,0 g deionisiertem Wasser
0,25
g Fascat 4100.
-
Die
homogenierte Mischung wurde allmählich
auf 180°C
erwärmt
und bei dieser Temperatur gehalten, bis eine klare Mischung erhalten
wurde. Nachdem 62 ml Destillationswasser gesammelt wurden, wurde
die klare Reaktionsmischung auf 140°C abgekühlt. Bei dieser Temperatur
wurde Folgendes zugegeben:
597,9 g Sebacinsäure und
192,5 g Isophthalsäure.
-
Nachdem
die Temperatur der Reaktionsmischung allmählich auf 195°C erhöht wurde,
wurde die Mischung bei dieser Temperatur gehalten, bis 201 ml Destillationswasser
gesammelt wurden und eine klare Reaktionsschmelze erhalten wurde.
Nachdem die Reaktionsmischung auf 140°C abgekühlt wurde, wurden die folgenden
Komponenten zugegeben:
172,6 g Isophthalsäure und
180,0 g Methoxypolyethylenoxidglycol
(Mn = 750).
-
Die
Reaktionsmischung wurde allmählich
auf 215°C
erwärmt
und bei dieser Temperatur gehalten, bis eine Säurezahl von 6,7 mg KOH/g erhalten
wurde. Die tatsächliche
OH-Zahl war 144, die OH-Funktionalität betrug 3,25 und Mn war 1593.
-
Beispiel 7a
-
Beispiel
1a wurde mit der Maßgabe
wiederholt, dass der Kolben mit Folgendem beschickt wurde:
500
g des Polyesterharzes des Beispiels 7, wonach 3,2 g N,N-Dimethylethanolamin
und 496,8 g deionisiertes Wasser zugegeben wurden.
-
Die
Eigenschaften der so erhaltenen Polyesterharz-Dispersion auf wässriger
Basis sind in der Tabelle 1 aufgeführt.
-
Beispiel 7b
-
Beispiel
7a wurde wiederholt, außer
dass dieses Mal
1,6 g N,N-Dimethylethanolamin und 424,3 g deionisiertes
Wasser zugegeben wurden.
-
Die
Eigenschaften der erhalten Polyesterharz-Dispersion sind in der
Tabelle 1 aufgeführt.
-
Beispiel 8
-
In
einer Weise, die derjenigen analog ist, die im Beispiel 7 offenbart
wurde, wurde ein Polyesterharz mit der Maßgabe hergestellt, dass dieses
Mal der Kolben mit Folgendem beschickt wurde:
194,2 g Isophthalsäure
16,1
g 5-(Natriumsulfo)-isophthalsäure
579,1
g 2,2-Dimethyl-1,3-propandiol
321,6 g 1,1,1-Trimethylolpropan
20,0
g deionisiertem Wasser
0,25 g Fascat 4100.
-
Nachdem
eine klare Reaktionsmischung erhalten wurde, wurde Folgendes zugegeben:
194,2
g Isophthalsäure
und
597,9 g Sebacinsäure.
-
Nachdem
diese Reaktionsmischung klar geworden war, wurden die folgenden
Komponenten zugegeben:
185,9 g Isophthalsäure und
168,0 g Methoxypolyethylenoxidglycol
(Mn = 750).
-
Das
Endprodukt hatte eine Säurezahl
von 8,4 mg KOH/g, eine tatsächliche
OH-Zahl von 150
mg KOH/g, eine OH-Funktionalität
von 3,5 und ein Mn von 1875.
-
Beispiel 8a
-
Beispiel
1a wurde mit der Maßgabe
wiederholt, dass der Kolben mit Folgendem beschickt wurde:
500
g des Polyesterharzes des Beispiels 8, wonach 2,7 g N,N-Dimethylethanolamin
und 497,3 g deionisiertes Wasser zugegeben wurden.
-
Die
Eigenschaften der so erhaltenen Polyesterharz-Dispersion auf wässriger
Basis sind in der Tabelle 1 aufgeführt.
-
Beispiel 9
-
In
einer Weise, die derjenigen analog ist, die im Beispiel 7 offenbart
wurde, wurde ein Polyesterharz mit der Maßgabe hergestellt, dass dieses
Mal der Kolben mit Folgendem beschickt wurde:
269,9 g Isophthalsäure
17,1
g 5-(Natriumsulfo)-isophthalsäure
376,7
g 2,2-Dimethyl-1,3-propandiol
504,5 g 1,1,1-Trimethylolpropan
20,0
g deionisiertem Wasser
0,25 g Fascat 4100.
-
Nachdem
eine klare Reaktionsmischung erhalten wurde, wurde Folgendes zugegeben:
269,8
g Isophthalsäure
348,4
g Sebacinsäure
und
237,0 g Isononansäure.
-
Nachdem
diese Reaktionsmischung klar geworden war, wurden die folgenden
Komponenten zugegeben:
174,3 g Isophthalsäure und
180,0 g Methoxypolyethylenoxidglycol
(Mn = 750).
-
Das
Endprodukt hatte eine Säurezahl
von 6,7 mg KOH/g, eine tatsächliche
OH-Zahl von 134
mg KOH/g, eine OH-Funktionalität
von 3,25 und ein Mn von 1548.
-
Beispiel 9a
-
Beispiel
1a wurde mit der Maßgabe
wiederholt, dass der Kolben mit Folgendem beschickt wurde:
500
g des Polyesterharzes des Beispiels 9, wonach 2,13 g N,N-Dimethylethanolamin
und 459,4 g deionisiertes Wasser zugegeben wurden.
-
Die
Eigenschaften der so erhaltenen Polyesterharz-Dispersion auf wässriger
Basis sind in der Tabelle 1 aufgeführt.
-
Beispiel 10
-
In
einer Weise, die derjenigen analog ist, die im Beispiel 7 offenbart
wurde, wurde ein Polyesterharz mit der Maßgabe hergestellt, dass dieses
Mal der Kolben mit Folgendem beschickt wurde:
219,1 g Isophthalsäure
21,4
g 5-(Natriumsulfo)-isophthalsäure
426,2
g 1,4-Cyclohexandimethylol
253,4 g 2,2-Dimethyl-1,3-propandiol
321,6
g 1,1,1-Trimethylolpropan
25,0 g deionisiertem Wasser
0,25
g Fascat 4100.
-
Nachdem
eine klare Reaktionsmischung erhalten wurde, wurde Folgendes zugegeben:
219,1
g Isophthalsäure
und
533,3 g Sebacinsäure.
-
Nachdem
diese Reaktionsmischung klar geworden war, wurden die folgenden
Komponenten zugegeben:
172,6 g Isophthalsäure und
180,0 g Methoxypolyethylenoxidglycol
(Mn = 750).
-
Das
Endprodukt hatte eine Säurezahl
von 6,5 mg KOH/g, eine tatsächliche
OH-Zahl von 145
mg KOH/g, eine OH-Funktionalität
von 3,25 und ein Mn von 1817.
-
Beispiel 10a
-
Beispiel
1a wurde mit der Maßgabe
wiederholt, dass der Kolben mit Folgendem beschickt wurde:
500
g des Polyesterharzes des Beispiels 10, wonach 1,55 g N,N-Dimethylethanolamin
und 478,8 g deionisiertes Wasser zugegeben wurden.
-
Die
Eigenschaften der so erhaltenen Polyesterharz-Dispersion auf wässriger
Basis sind in der Tabelle 1 aufgeführt.
-
Beispiel 11
-
In
einer Weise, die derjenigen analog ist, die im Beispiel 7 offenbart
wurde, wurde ein Polyesterharz mit der Maßgabe hergestellt, dass dieses
Mal ein 2-l-Kolben mit Folgendem beschickt wurde:
145,7 g Isophthalsäure
13,0
g 5-(Natriumsulfo)-isophthalsäure
266,4
g 1,4-Cyclohexandimethylol
152,3 g 2,2-Dimethyl-1,3-propandiol
201,0
g 1,1,1-Trimethylolpropan
35,0 g deionisiertem Wasser
0,70
g Fascat 4100.
-
Nachdem
eine klare Reaktionsmischung erhalten wurde, wurde Folgendes zugegeben:
145,7
g Isophthalsäure
und
266,3 g Sebacinsäure.
-
Nachdem
diese Reaktionsmischung klar geworden war, wurden die folgenden
Komponenten zugegeben:
145,7 g Isophthalsäure und
111,0 g Methoxypolyethylenoxidglycol
(Mn = 1000).
-
Das
Endprodukt hatte eine Säurezahl
von 8,0 mg KOH/g, eine tatsächliche
OH-Zahl von 146
mg KOH/g, eine ON-Funktionalität
von 3,5 und ein Mn von 1773.
-
Beispiel 11a
-
Beispiel
1a wurde mit der Maßgabe
wiederholt, dass ein 1-l-Kolben mit Folgendem beschickt wurde:
250
g des Polyesterharzes des Beispiels 11, wonach 1,0 g N,N-Dimethylethanolamin
und 196,4 g deionisiertes Wasser zugegeben wurden.
-
Die
Eigenschaften der so erhaltenen Polyesterharz-Dispersion auf wässriger
Basis sind in der Tabelle 1 aufgeführt.
-
Beispiel 12
-
In
einer Weise, die derjenigen analog ist, die im Beispiel 7 offenbart
wurde, wurde ein Polyesterharz mit der Maßgabe hergestellt, dass dieses
Mal ein 2-l-Kolben mit Folgendem beschickt wurde:
160,3 g Isophthalsäure
13,0
g 5-(Natriumsulfo)-isophthalsäure
266,4
g 1,4-Cyclohexandimethylol
152,3 g 2,2-Dimethyl-1,3-propandiol
201,0
g 1,1,1-Trimethylolpropan
35,0 g deionisiertem Wasser
0,70
g Fascat 4100.
-
Nachdem
eine klare Reaktionsmischung erhalten wurde, wurde Folgendes zugegeben:
160,3
g Isophthalsäure
und
212,9 g Sebacinsäure.
-
Nachdem
diese Reaktionsmischung klar geworden war, wurden die folgenden
Komponenten zugegeben:
160,3 g Isophthalsäure und
109,0 g Methoxypolyethylenoxidglycol
(Mn = 1000).
-
Das
Endprodukt hatte eine Säurezahl
von 8,0 mg KOH/g, eine tatsächliche
OH-Zahl von 147
mg KOH/g, eine OH-Funktionalität
von 3,5 und ein Mn von 1767.
-
Beispiel 12a
-
Beispiel
1a wurde mit der Maßgabe
wiederholt, dass ein 1-l-Kolben mit Folgendem beschickt wurde:
250
g des Polyesterharzes des Beispiels 12, wonach 1,0 g N,N-Dimethylethanolamin
und 196,4 g deionisiertes Wasser zugegeben wurden.
-
Die
Eigenschaften der so erhaltenen Polyesterharz-Dispersion auf wässriger
Basis sind in der Tabelle 1 aufgeführt.
-
Beispiel 13
-
In
einer Weise, die derjenigen analog ist, die im Beispiel 7 offenbart
wurde, wurde ein Polyesterharz mit der Maßgabe hergestellt, dass dieses
Mal ein 2-l-Kolben mit Folgendem beschickt wurde:
171,0 g Isophthalsäure
13,0
g 5-(Natriumsulfo)-isophthalsäure
266,4
g 1,4-Cyclohexandimethylol
150,8 g 2,2-Dimethyl-1,3-propandiol
201,0
g 1,1,1-Trimethylolpropan
35,0 g deionisiertem Wasser
0,70
g Fascat 4100.
-
Nachdem
eine klare Reaktionsmischung erhalten wurde, wurde Folgendes zugegeben:
169,6
g Isophthalsäure
und
177,6 g Sebacinsäure.
-
Nachdem
eine Reaktionsmischung klar geworden war, wurde Folgendes zugegeben:
169,6
g Isophthalsäure
und
109,0 g Methoxypolyethylenoxidglycol (Mn =
1000).
-
Das
Endprodukt hatte eine Säurezahl
von 5,1 mg KOH/g, eine tatsächliche
OH-Zahl von 144
mg KOH/g, eine OH-Funktionalität
von und ein Mn von 1908.
-
Beispiel 13a
-
Beispiel
1a wurde mit der Maßgabe
wiederholt, dass ein 1-l-Kolben mit Folgendem beschickt wurde:
250
g des Polyesterharzes des Beispiels 13, wonach 0,6 g N,N-Dimethylethanolamin
und 250 g deionisiertes Wasser zugegeben wurden.
-
Die
Eigenschaften der so erhaltenen Polyesterharz-Dispersion auf wässriger
Basis sind in der Tabelle 1 aufgeführt.
-
Beispiel 14
-
In
einer Weise, die derjenigen analog ist, die im Beispiel 7 offenbart
wurde, wurde ein Polyesterharz mit der Maßgabe hergestellt, dass dieses
Mal ein 6-l-Kolben mit Folgendem beschickt wurde:
385,1 g Isophthalsäure
42,9
g 5-(Natriumsulfo)-isophthalsäure
852,5
g 1,4-Cyclohexandimethylol
1265 g 1,1,1-Trimethylolpropan
50,0
g deionisiertem Wasser
0,50 g Fascat 4100.
-
Nachdem
eine klare Reaktionsmischung erhalten wurde, wurde Folgendes zugegeben:
385,1
g Isophthalsäure
und
1195,8 g Sebacinsäure.
-
Nachdem
diese Reaktionsmischung klar geworden war, wurden die folgenden
Komponenten zugegeben:
345,3 g Isophthalsäure und
360,0 g Methoxypolyethylenoxidglycol
(Mn = 750).
-
Das
Endprodukt hatte eine Säurezahl
von 6,4 mg KOH/g, eine tatsächliche
OH-Zahl von 199
mg KOH/g, eine OH-Funktionalität
von 4,9 und ein Mn von 1771.
-
Beispiel 14a
-
Beispiel
1a wurde mit der Maßgabe
wiederholt, dass der 2-l-Kolben mit Folgendem beschickt wurde:
500
g des Polyesterharzes des Beispiels 14, wonach 1,5 g N,N-Dimethylethanolamin
und 425,9 g deionisiertes Wasser zugegeben wurden.
-
Die
Eigenschaften der so erhaltenen Polyesterharz-Dispersion auf wässriger
Basis sind in der Tabelle 1 aufgeführt.
-
Beispiel 15
-
In
einer Weise, die derjenigen analog ist, die im Beispiel 7 offenbart
wurde, wurde ein Polyesterharz mit der Maßgabe hergestellt, dass dieses
Mal ein 2-l-Kolben mit Folgendem beschickt wurde:
145,7 g Isophthalsäure
13,4
g 5-(Natriumsulfo)-isophthalsäure
266,4
g 1,4-Cyclohexandimethylol
395,3 g 1,1,1-Trimethylolpropan
35,0
g deionisiertem Wasser
0,70 g Fascat 4100.
-
Nachdem
eine klare Reaktionsmischung erhalten wurde, wurde Folgendes zugegeben:
145,7
g Isophthalsäure
und
266,3 g Sebacinsäure.
-
Nachdem
diese Reaktionsmischung klar geworden war, wurden die folgenden
Komponenten zugegeben:
145,7 g Isophthalsäure und
114,0 g Methoxypolyethylenoxidglycol
(Mn = 1000).
-
Das
Endprodukt hatte eine Säurezahl
von 6,4 mg KOH/g, eine tatsächliche
OH-Zahl von 200
mg KOH/g, eine ON-Funktionalität
von 5,1 und ein Mn von 1801.
-
Beispiel 15a
-
Beispiel
1a wurde mit der Maßgabe
wiederholt, dass der Kolben mit Folgendem beschickt wurde:
250
g des Polyesterharzes des Beispiels 15, wonach 0,8 g N,N-Dimethylethanolamin
und 221,7 g deionisiertes Wasser zugegeben wurden.
-
Die
Eigenschaften der so erhaltenen Polyesterharz-Dispersion auf wässriger
Basis sind in der Tabelle 1 aufgeführt.
-
Beispiel 16
-
In
einer Weise, die derjenigen analog ist, die im Beispiel 7 offenbart
wurde, wurde ein Polyesterharz mit der Maßgabe hergestellt, dass dieses
Mal der 2-l-Kolben mit Folgendem beschickt wurde:
171,0 g Isophthalsäure
13,4
g 5-(Natriumsulfo)-isophthalsäure
266,4
g 1,4-Cyclohexandimethylol
395,3 g 1,1,1-Trimethylolpropan
35,0
g deionisiertem Wasser
0,70 g Fascat 4100.
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Nachdem
eine klare Reaktionsmischung erhalten wurde, wurde Folgendes zugegeben:
169,6
g Isophthalsäure
und
177,6 g Sebacinsäure.
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Nachdem
diese Reaktionsmischung klar geworden war, wurden die folgenden
Komponenten zugegeben:
169,6 g Isophthalsäure und
112,5 g Methoxypolyethylenoxidglycol
(Mn = 1000).
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Das
Endprodukt hatte eine Säurezahl
von 7,9 mg KOH/g, eine tatsächliche
OH-Zahl von 204
mg KOH/g, eine OH-Funktionalität
von 5,1 und ein Mn von 1893.
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Beispiel 16a
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Beispiel
1a wurde mit der Maßgabe
wiederholt, dass der Kolben mit Folgendem beschickt wurde:
250
g des Polyesterharzes des Beispiels 16, wonach 0,9 g N,N-Dimethylethanolamin
und 270,8 g deionisiertes Wasser zugegeben wurden.
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Die
Eigenschaften der so erhaltenen Polyesterharz-Dispersion auf wässriger
Basis sind in den Tabellen 1 und 1a aufgeführt.
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Beispiele 17 bis 48
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Die
wässrigen
Polyesterharz-Dispersionen (Komponente A) wurden mit mehrfachfunktionellen
Isocyanat-Vernetzungsmitteln (Komponente B) in einem Verhältnis von
NCO:OH = 1,5 vermischt. Die Polyesterharz-Dispersionen wurden mit
Butylglycol (10 Gew.-% auf Feststoffe) verdünnt. Die Isocyanat-Komponenten wurden
mit Methoxyisopropylacetat (80 Gew.-% auf Feststoffe) verdünnt.
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Für die Isocyanat-Vernetzungsmittel
wurden zwei Polyisocyanate verwendet, die beide von Bayer im Handel
erhältlich
sind:
- a) Desmodur LS 2025 (ein hydrophobes
Isocyanurat, das auf 1,6-Hexamethylendiisocyanat basiert) und
- b) Bayhydur LS 2032 (ein hydrophiles Isocyanurat, das auf 1,6-Hexamethylendiisocyanat
basiert, welches mit etwa 12 Gew.-% Methoxypolyethylenoxidglycol
modifiziert ist).
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Ein
Katalysator wurde nicht verwendet.
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Die
Mischungen mit LS 2025 gemäß der Erfindung
hatten alle einen Feststoffgehalt von mehr als 50 Gew.-%, während die
Mischungen mit dem hydrophilen LS 2032 (Vergleich) einen maximal
erreichbaren Feststoffgehalt zwischen 40 Gew.-% und 45 Gew.-% hatten.
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Die
Mischungen von Polyesterharz-Dispersionen und Isocyanat-Komponenten
wurden in einer Trockenschichtdicke zwischen 60 und 80 μm auf Glasplatten
aufgetragen. Die Platten ließ man
1 Woche lang bei Umgebungstemperatur (Raumtemperatur, RT) trocknen.
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Die
Persoz-Härte
wurde gemäß der französischen
industriellen Standardmethode NF T30-016 gemessen, wobei das Ergebnis
in Sekunden ausgedrückt
wird und in der Tabelle 2 angegeben ist.
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Die
Härte der Überzugsschichten,
die mit LS 2025 hergestellt wurden, war sehr viel größer als
diejenige der Überzugsschichten,
die mit LS 2032 hergestellt wurden, und sie wiesen eine ausgezeichnete
Wasser- und Lösungsmittelbeständigkeit
auf.
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Es
ist darauf hinzuweisen, dass die Überzugsschichten der Beispiele
11a bis 13a (Beispiele 37 bis 42) an Härte gewannen, wenn das Verhältnis von
Isophthalsäure
zu Sebacinsäure
zunahm. Das Gleiche gilt für die
Zunahme der OH-Funktionalität.
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Beispiele 49 bis 68
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Mischungen
der Polyesterharz-Dispersionen mit LS 2025 unter Verwendung von
0,1 Gew.-% Sn-dilaurat als Katalysator wurden auf Spritzviskosität verdünnt, auf
einen metallischen Grundlack auf wässriger Basis (Autowave® von
Akzo Nobel Coatings BV) gespritzt und 30 Minuten lang bei 60°C sowie bei
Raumtemperatur (RT) trocknen gelassen. Das NCO:OH-Verhältnis war
1,5.
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Nach
1 Tag wurden die D.O.I (Bildschärfe)
und der Glanz gemäß ASTM D-523
bei 20° und
60° gemessen.
Eine D.O.I zwischen 60 und 80 ist annehmbar, während ein Glanzwert auf einem
Grundlack bei 20° von größer als
80 als hoch angesehen wird, während
ein Glanzwert bei 60° von
größer als
90 als sehr hoch angesehen wird.
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Die
Ergebnisse sind in der Tabelle 3 aufgeführt.
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Beispiele 69 bis 74
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Die
wässrigen
Polyesterharz-Dispersionen (Komponente A) wurden mit mehrfachfunktionellen
Isocyanat-Vernetzungsmitteln (Komponente B) in einem Verhältnis von
NCO:OH = 1,5 vermischt, wobei 0,1 Gew.-% Sn-dilaurat als Katalysator
verwendet wurden. Die wässrige
Beschichtungszusammensetzung wurde mit Methoxyisopropylacetat verdünnt, um
ein VOC von 250 g/l zu erhalten.
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Für die Isocyanat-Vernetzungsmittel
wurden vier Polyisocyanate verwendet, die alle von Bayer im Handel
erhältlich
sind:
- a) Desmodur LS 2025 (ein hydrophobes
Isocyanurat, das auf 1,6-Hexamethylendiisocyanat basiert),
- b) Desmodur LS 2550 (ein hydrophobes Uretdion, das auf 1,6-Hexamethylendiisocyanat
basiert),
- c) Bayhydur LS 2032 (ein hydrophiles Isocyanurat, das auf 1,6-Hexamethylendiisocyanat
basiert, welches mit etwa 12 Gew.-% Methoxypolyethylenoxidglycol
modifiziert ist) und
- d) Desmodur LS 2150 (ein hydrophiles Isocyanurat, das auf Isophorondiisocyanat
basiert, welches mit etwa 9 Gew.-% Methoxypolyethylenoxidglycol
modifiziert ist).
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Die
Mischungen von Polyesterharz-Dispersionen und Isocyanat-Komponenten
wurden auf Stahlbleche aufgetragen. Die Bleche ließ man 1
Woche lang bei Umgebungstemperatur (Raumtemperatur, RT) trocknen.
Die Persoz-Härte
wurde gemäß der französischen
industriellen Standardmethode NF T30-016 gemessen, wobei das Ergebnis
in Sekunden ausgedrückt
wird und in der Tabelle 4 angegeben ist. Tabelle
4
- * Die Menge an Polyisocyanat ist 1/1 oder
1/1/1, bezogen auf die Funktionalität.
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Beispiele 75 bis 80
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Die
wässrigen
Polyesterharz-Dispersionen (Komponente A) wurden mit mehrfachfunktionellen
Isocyanat-Vernetzungsmitteln (Komponente B) in einem Verhältnis von
NCO:OH = 1,5 vermischt, wobei 0,1 Gew.-% Sn-dilaurat als Katalysator
verwendet wurden. Die wässrige
Beschichtungszusammensetzung wurde mit Methoxyisopropylacetat verdünnt, um
ein VOC von 250 g/l zu erhalten.
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Die
wässrigen
Beschichtungszusammensetzungen wurden auf einen metallischen Grundlack
auf wässriger
Basis (Autowave® von
Akzo Nobel Coatings BV) gespritzt und 30 Minuten lang bei 60°C trocknen gelassen.
Nach 1 Tag wurden die D.O.I (Bildschärfe) und der Glanz gemäß ASTM D-523
bei 20° und
60° gemessen.
Die Ergebnisse sind in der Tabelle 5 aufgeführt.
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Vergleichsbeispiel I
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Beispiel
1 wurde wiederholt, außer
dass 597,6 g Sebacinsäure
durch 431,9 g Adipinsäure
ersetzt wurden.
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Das
Polyesterharz hatte eine Säurezahl
von 15,2 mg KOH/g und eine tatsächliche
ON-Zahl von 150,0 mg KOH/g.
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Vergleichsbeispiel Ia
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Beispiel
1a wurde wiederholt, außer
dass der Kolben mit 500 g des Polyesterharzes des Vergleichsbeispiels
I gefüllt
wurde und nicht mit 500 g des Polyesterharzes des Beispiels 1, wonach
9,6 g N,N-Dimethylethanolamin und 490,4 g deionisiertes Wasser zugegeben
wurden.
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Die
Polyesterharz-Dispersion hatte die folgenden Eigenschaften:
pH
= 7,7; Teilchengröße (nm)
= 72; Gew.-% Feststoffe: 50,0.
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Vergleichsbeispiel II
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Beispiel
1 wurde wiederholt, außer
dass 398,6 g Isophthalsäure
durch 355,4 g Phthalsäureanhydrid ersetzt
wurden.
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Das
Polyesterharz hatte eine Säurezahl
von 16,0 mg KOH/g und eine tatsächliche
ON-Zahl von 138 mg KOH/g.
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Vergleichsbeispiel IIa
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Beispiel
1a wurde wiederholt, außer
dass der Kolben mit 500 g des Polyesterharzes des Vergleichsbeispiels
II gefüllt
wurde und nicht mit 500 g des Polyesterharzes des Beispiels 1, wonach
10,2 g N,N-Dimethylethanolamin und 415,7 g deionisiertes Wasser
zugegeben wurden.
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Die
Polyesterharz-Dispersion hatte die folgenden Eigenschaften:
pH
= 7,8; Teilchengröße = 97
nm; Gew.-% Feststoffe: 54.
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Die
Polyesterharz-Dispersionen auf wässriger
Basis des Beispiels 1a, des Vergleichsbeispiels Ia, des Vergleichsbeispiels
IIa und des Beispiels 7b wurden einem Stabilitätstest in einem Ofen bei 35°C unterzogen. Die
Dispersionen hatten am Start ein Alter von etwa 3 Wochen. Die Ergebnisse
sind in der Tabelle 6 aufgeführt.
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Die
Polyesterharz-Dispersionen gemäß der Erfindung
(Beispiele 81 und 82) lassen sich nach einer einjährigen Lagerung
bei 35°C
gut anwenden und ergeben in etwa die gleichen Beschichtungseigenschaften wie
frisch hergestellte Dispersionen. Die Polyesterharz-Dispersionen,
die gemäß den Vergleichsbeispielen (A und
B) hergestellt wurden, sind nach einer sechsmonatigen Lagerung bei
35°C nicht
mehr brauchbar.