DE19750451A1 - Preparation of multicoat paint for metal and plastic substrate - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Mehrschichtlackierung von Metallen und Kunststoffsubstraten, insbesondere von Kunststoffsubstraten mit strukturierter Oberfläche. Das Verfahren kann Anwendung finden in der Industrie-, Fahrzeug- und Fahrzeugteilelackierung, insbesondere in der Fahrzeugreparaturlackierung.The invention relates to a method for multi-layer coating of metals and Plastic substrates, in particular plastic substrates with a structured surface. The process can be used in industrial, automotive and Vehicle parts painting, especially in vehicle refinishing.
In der Fahrzeug- und Industrielackierung werden aus ökologischen Gründen zunehmend umweltfreundliche Wasser- oder High-solid-Lacke mit einem niedrigen Anteil an flüchtigen organischen Verbindungen eingesetzt. Diese Entwicklung ist auch in der Kunststoffbeschichtung zu verzeichnen. Es werden bereits die verschiedensten Beschichtungsmittel auf Wasserbasis eingesetzt.In vehicle and industrial painting are increasing for ecological reasons environmentally friendly water or high-solid paints with a low proportion of volatile organic compounds used. This development is also in the Plastic coating. There are already a wide variety Water-based coating agent used.
Bei der Lackierung bzw. Reparaturlackierung von oberflächenstrukturierten Kunststoffsubstraten, beispielsweise von genarbten Außenanbauteilen von Fahrzeugen, wie z. B. Stoßstangen, ist es oftmals erwünscht, daß die strukturierte Oberfläche der Kunststoffteile nach der Lackierung erhalten bleibt. In solchen Fällen ist man bestrebt, mit der Lackierung die Oberflächenstruktur der Kunststoffteile wieder aufzubauen. Um strukturierte Oberflächen nachzustellen, ist es bisher üblich, den entsprechenden Beschichtungsmitteln, in der Regel den Füllern, Strukturadditive, wie z. B. Polyamidpulver verschiedener Korngrößenverteilung, zuzusetzen. So wird in einer Mehrschichtlackierung für strukturierte Kunststoffoberflächen beispielsweise ein Füllerüberzugsmittel mit Strukturadditiven appliziert und auf den Füller ein üblicher Basislack aufgebracht. Ein weiteres Überlackieren mit einem Klarlack würde allerdings auf Grund der relativ hohen Schichtdicken, in denen üblicherweise ein Klarlack aufgebracht wird, den strukturgebenden Effekt wieder unwirksam machen. Aus diesem Grund muß auf einen Klarlack verzichtet werden. Da in diesem Fall der Basislack den abschließenden Überzug des Mehrschichtaufbaues bildet, muß der Basislack neben seiner farb- und/oder effektgebenden Funktion gleichzeitig die Funktion des Klarlackes übernehmen.When painting or refinishing surface-structured Plastic substrates, such as grained exterior parts of vehicles, such as e.g. B. bumpers, it is often desirable that the textured surface of the Plastic parts are preserved after painting. In such cases, one strives to of the paint to rebuild the surface structure of the plastic parts. Around So far, it has been customary to reproduce structured surfaces Coating agents, usually the fillers, structural additives such. B. Add polyamide powder of different particle size distribution. So in one Multi-layer painting for structured plastic surfaces, for example Filler coating agent applied with structural additives and a conventional one on the filler Basecoat applied. Another overpainting with a clear coat would, however due to the relatively high layer thicknesses, in which usually a clear coat applied, make the structuring effect ineffective again. For this For this reason, a clear coat has to be dispensed with. Because in this case the basecoat final coating of the multilayer structure, the basecoat must be next to it color and / or effect function at the same time the function of the clear coat take.
Mit den bekannten beispielsweise für die Kunststofflackierung einsetzbaren Wasserbasislacken können solche Eigenschaften eines Klarlackes wie Härte, Kratzfestigkeit, Lösemittel-und Benzinbeständigkeit sowie Wasserfestigkeit nicht gewährleistet werden. Außerdem ist der erzielte Glanz einer nicht mit Klarlacken überlackierten Wasserbasislackschicht unzureichend. Es bedarf daher für diesen speziellen Fall der Anwendung einer Modifizierung der Wasserbasislacke.Can be used with the known ones, for example, for plastic painting Waterborne basecoats can have clearcoat properties such as hardness, Scratch resistance, solvent and petrol resistance as well as water resistance are not be guaranteed. In addition, the gloss achieved is not with clear coats insufficiently overcoated waterborne basecoat. It is therefore necessary for this special If a modification of the water-based paints is used.
Weiterhin besteht in der Fahrzeug- und Fahrzeugreparaturlackierung bei der Lackierung sichtbarer Flächen im Fahrzeuginnenraum, z. B. Türfalze, Motorraum, Kofferraum, das Erfordernis, aus ökonomischen Gründen auf die Applikation eines Klarlackes zu verzichten. Auch hier werden die oben genannten speziellen Anforderungen an den Basislack gestellt.Furthermore, there is in the vehicle and vehicle refinishing during painting visible areas in the vehicle interior, e.g. B. door rebates, engine compartment, trunk, the Requirement to apply a clear coat for economic reasons dispense. Here, too, the above-mentioned special requirements for the Basecoat provided.
Die DE-A-195 29 395 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung einer Mehrschichtlackierung auf metallischen Substraten durch elektrophoretischen Auftrag einer Grundierung, Einbrennen der Grundierungsschicht und Überlackieren mit einem Wasserbasislack, der hydroxylgruppenfreie Bindemittel und Polyisocyanate enthält. Der Wasserbasislack wird bei 130°C eingebrannt. In diesem Verfahren wird kein Füller appliziert und auf den Klarlack kann ebenfalls verzichtet werden. Es werden Überzüge mit gutem Glanz und guter Steinschlagbeständigkeit erzielt. Härte, Kratzfestigkeit, Lösemittel- und Benzinbeständigkeit dieser Überzüge als abschließende Schicht eines Mehrschichtaufbaues sind jedoch noch unzureichend ausgebildet, insbesondere wenn der Mehrschichtaufbau unter den Trocknungs- bzw. Härtungsbedingungen der Autoreparaturlackierung erstellt wird.DE-A-195 29 395 describes a method for producing a Multi-layer painting on metallic substrates by electrophoretic application a primer, baking the primer layer and painting over with one Waterborne basecoat that contains hydroxyl-free binders and polyisocyanates. Of the Waterborne basecoat is baked at 130 ° C. No filler is used in this process applied and the clear coat can also be dispensed with. There are coatings with good gloss and stone chip resistance. Hardness, scratch resistance, solvent and Petrol resistance of these coatings as a final layer of one Multi-layer construction are still insufficiently developed, especially if the Multi-layer construction under the drying or curing conditions of the Car refinishing is created.
In der DE-A-196 06 022 wird ein Verfahren zur Herstellung von wäßrigen Beschichtungsmitteln zur Lackierung von Fahrzeuginnenräumen mittels eines Mischsystems beschrieben, wobei zunächst eine Vormischung hergestellt wird aus einer Pigmente, wasserverdünnbare hydroxyfunktionelle Bindemittel und weniger als 5 Gew.-% Wasser enthaltenden Basisfarbe (A), einer pigmentfreien wäßrigen Komponente (B) mit bevorzugt hydroxyfunktionellen wasserverdünnbaren Bindmitteln und einer Polyisocyanatkomponente (C). Zu dieser Vormischung wird anschließend als Komponente (D) eine wäßrige Lösung eines Rheologiemittels hinzugegeben. Alternativ ist es auch möglich, eine Vormischung aus den Komponenten (A), (B) und (D) herzustellen und anschließend Komponente (C) zuzumischen. Mit diesen Beschichtungsmitteln werden matte und kratzfeste Innenbeschichtungen erhalten, ohne einen Klarlack applizieren zu müssen. Für die Fahrzeugaußenbeschichtung, beispielsweise von Kunststoffanbauteilen, zeigen die hier beschriebenen Wasserbasislackbeschichtungsmittel bei Applikation ohne Klarlack eine unzureichende Lösemittel- und Benzinbeständigkeit sowie Wasserfestigkeit. Außerdem ist es wünschenswert, daß die lackierten Kunststoffanbauteile vom Glanz her der übrigen lackierten Karosserie entsprechen. Desweiteren ist es in dem hier beschriebenen Verfahren zur Herstellung der Beschichtungsmittel nicht problemlos möglich, die bevorzugt wasserfreie Komponente (A) mit den weiteren wasserhaltigen Komponenten zu mischen. Die schlechte Einarbeitbarkeit der Komponente (A) führt zu Qualitätsmängeln der so hergestellten Beschichtungsmittel bzw. der daraus erstellten Überzüge, z. B. zu unerwünschten Farbtonabweichungen.DE-A-196 06 022 describes a process for the production of aqueous Coating agents for painting vehicle interiors using a Mixing system described, wherein a premix is first prepared from a Pigments, water-dilutable hydroxy-functional binders and less than 5% by weight Water-containing base paint (A) with a pigment-free aqueous component (B) preferably hydroxy-functional water-dilutable binders and one Polyisocyanate component (C). This premix is then used as a component (D) an aqueous solution of a rheological agent is added. Alternatively it is possible to prepare a premix from components (A), (B) and (D) and then add component (C). With these coating agents Get matt and scratch-resistant interior coatings without applying a clear coat have to. For vehicle exterior coating, for example of plastic parts, show the waterborne basecoat described here when applied without Clear varnish has insufficient resistance to solvents, petrol and water. In addition, it is desirable that the lacquered plastic add-on parts shine the rest of the painted body. Furthermore, it is in this one described process for the preparation of the coating compositions not easily possible, the preferably anhydrous component (A) with the other water-containing Mix components. The poor incorporability of component (A) leads to Defects in quality of the coating compositions produced in this way and / or those produced from them Coatings, e.g. B. to undesirable color deviations.
In der EP-A-0 751 197 werden wäßrige Bindemittel beschrieben, die aus einer Polyol- und einer Polyisocyanatkomponente bestehen, wobei die Polyolkomponente eine Mischung darstellt aus einem Hydroxyl- und Carboxylgruppen aufweisenden Polyester und einer physikalisch trocknenden Polyurethandispersion. Die aus den Bindemitteln formulierbaren Beschichtungsmittel finden Anwendung zur Beschichtung bzw. Versiegelung mineralischer Baustoffoberflächen, wie Putze, Gips enthaltende Oberflächen, Faserzementbaustoffe, Beton, sowie asphalt- und bitumenhaltiger Straßenbeläge. Besonders geeignet sind die Beschichtungsmittel zum Lackieren von Holz, Holzwerkstoffen, Möbeln und Parkett.EP-A-0 751 197 describes aqueous binders which consist of a polyol and a polyisocyanate component, the polyol component being a mixture represents from a polyester and a hydroxyl and carboxyl groups physically drying polyurethane dispersion. The formulable from the binders Coating agents are used to coat or seal mineral Building material surfaces, such as plasters, surfaces containing gypsum, fiber cement building materials, Concrete, asphalt and bituminous road surfaces. They are particularly suitable Coating agent for painting wood, wood-based materials, furniture and parquet.
Aufgabe der Erfindung war es, ein Verfahren zur Mehrschichtlackierung von metallischen und Kunststoffsubstraten bereitzustellen, welches es ermöglicht, mit umweltfreundlichen Lacken einen Mehrschichtaufbau zu erstellen, der ohne Applikation eines Klarlackes ein hohes Eigenschaftsniveau bezüglich Glanz, Härte, Kratzfestigkeit, Lösemittel- und Benzinbeständigkeit sowie Wasserfestigkeit zeigt, wobei diese Eigenschaften auch unter den Bedingungen der Autoreparaturlackierung erzielt werden sollen. Außerdem sollen die eingesetzten Beschichtungsmittel durch einfaches Mischen ihrer Komponenten problemlos herstellbar sein. In den applizierten Beschichtungsmitteln sollen Farbtonabweichungen vermieden werden.The object of the invention was to provide a process for the multi-layer coating of metallic and provide plastic substrates, which makes it possible to use environmentally friendly Paints to create a multi-layer structure that can be applied without the application of a clear coat high level of properties with regard to gloss, hardness, scratch resistance, solvent and Petrol resistance as well as water resistance shows, these properties also under the conditions of car refinishing should be achieved. In addition, the coating agents used by simply mixing their components without any problems be producible. There should be color deviations in the applied coating materials be avoided.
Die Aufgabe wird überraschend gelöst durch das einen Gegenstand der Erfindung
bildende Verfahren zur Herstellung einer Mehrschichtlackierung auf metallischen und
Kunststoffsubstraten durch Applikation eines farb- und/oder effektgebenden Basislackes
auf ein vorbehandeltes und/oder vorbeschichtetes Substrat, wobei der Basislack die
abschließende Schicht des Mehrschichtaufbaues bildet, welches dadurch gekennzeichnet
ist, daß als farb- und/oder effektgebender Basislack ein Beschichtungsmittel auf wäßriger
Basis appliziert wird, enthaltend
The object is surprisingly achieved by the process forming an object of the invention for producing a multilayer coating on metallic and plastic substrates by applying a color and / or effect basecoat to a pretreated and / or precoated substrate, the basecoat forming the final layer of the multilayer structure, which is characterized in that an aqueous-based coating agent is applied as the color and / or effect-imparting basecoat comprising
- A) ein oder mehrere physikalisch trocknende wasserverdünnbare im wesentlichen hydroxylgruppenfreie Polyurethane in Form wäßriger Dispersionen,A) one or more physically drying water-dilutable essentially hydroxyl-free polyurethanes in the form of aqueous dispersions,
- B) ein oder mehrere wasserverdünnbare hydroxyfunktionelle Polyacrylate, Polyester und/oder Polyurethane in Form wäßriger Dispersionen,B) one or more water-dilutable hydroxy-functional polyacrylates, polyester and / or polyurethanes in the form of aqueous dispersions,
-
C) ein oder mehrere Polyisocyanate sowie
Wasser, farb- und/oder effektgebende Pigmente und gegebenenfalls Füllstoffe, organische Lösemittel und/oder lackübliche Additive und Hilfsstoffe,C) one or more polyisocyanates as well
Water, color and / or effect pigments and, if appropriate, fillers, organic solvents and / or customary lacquer additives and auxiliaries,
wobei die Polyisocyanate in einer solchen Menge vorliegen, daß das molare Verhältnis der Isocyanatgruppen in Komponente C) zu den Hydroxylgruppen in Komponente B) 1 : 5 bis 5 : 1 beträgt, und wobei das wäßrige Beschichtungsmittel hergestellt wird durch Vermischen der wasserenthaltenden Komponenten A) und B) mit Komponente C) und den weiteren Bestandteilen des Beschichtungsmittels.the polyisocyanates being present in an amount such that the molar ratio the isocyanate groups in component C) to the hydroxyl groups in component B) 1: 5 to 5: 1, and wherein the aqueous coating agent is prepared by Mixing the water-containing components A) and B) with component C) and the other components of the coating agent.
Bevorzugt liegen die Komponente A) und die Komponente B) in einem Gewichtsverhältnis A) : B) von 85 : 15 bis 45 : 55, bevorzugt von 80 : 20 bis 50 : 50, besonders bevorzugt von 70 : 30 bis 55 : 45 vor, wobei sich die Gewichtsanteile der Komponenten A) und B) jeweils auf den Harzfestkörper beziehen und zu 100 ergänzen.Component A) and component B) are preferably in a weight ratio A): B) from 85:15 to 45:55, preferably from 80:20 to 50:50, particularly preferably from 70: 30 to 55: 45 before, the weight fractions of components A) and B) refer to the resin solids and add 100.
Es hat sich gezeigt, daß mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Mehrschichtlackierung erstellt werden kann, die auch ohne Applikation eines Klarlackes auf die farb- und/oder effektgebende Wasserbasislackschicht ein vergleichbares Eigenschaftsniveau erzielt, wie es mit einem üblichen Basislack/Klarlack-Aufbau erreicht wird.It has been shown that with the method according to the invention Multi-layer painting can be created, even without the application of a clear coat a comparable one on the color and / or effect waterborne basecoat Property level achieved as it is achieved with a conventional basecoat / clearcoat structure becomes.
Als Komponente A) des im erfindungsgemäßen Verfahren applizierbaren Wasserbasislackes können übliche wasserverdünnbare physikalisch trocknende Polyurethandispersionen, wie sie im Stand der Technik bekannt sind, verwendet werden. Beispielsweise handelt es sich um wasserverdünnbare Polyurethandispersionen wie sie zur Formulierung von Wasserbasislacken in der Fahrzeugreparaturlackierung eingesetzt werden. Bevorzugt werden Mischungen verschiedener wäßriger Polyurethandispersionen eingesetzt.As component A) of that which can be applied in the process according to the invention Waterborne basecoats can be customary water-thinnable physically drying Polyurethane dispersions as are known in the art can be used. For example, there are water-thinnable polyurethane dispersions such as Formulation of waterborne basecoats used in vehicle refinishing become. Mixtures of various aqueous polyurethane dispersions are preferred used.
Eine besonders bevorzugte Mischung von Polyurethandispersionen ist eine Kombination
(I) aus:
A particularly preferred mixture of polyurethane dispersions is a combination (I) of:
-
a) 20-80 Gew.-%, bevorzugt 40-60 Gew.-%, eines oder mehrerer,
Carbonatgruppierungen enthaltender Polyurethane mit einem Zahlenmittel der
Molmasse (Mn) von 70 000 bis 500 000, in Form einer wäßrigen Dispersion,
erhältlich durch Umsetzung von
- a1) 10-40 Gew.-% eines oder mehrerer organischer Polyisocyanate,
- a2) 40-80 Gew.-% einer oder mehrerer höhermolekularer organischer Polyhydroxyverbindungen, die zumindest zu 50 Gew.-% aus einem oder mehreren Polyhydroxypolycarbonaten bestehen,
- a3) 0,2-18 Gew.-% einer oder mehrerer niedermolekularer Verbindungen, die mindestens zwei gegenüber Isocyanatgruppen reaktionsfähige Gruppen aufweisen,
- a4) 1-12 Gew.-% einer oder mehrerer Verbindungen, die neben mindestens einer anionischen Gruppe oder mindestens einer in eine anionische Gruppe überführbaren Gruppe mindestens ein gegenüber Isocyanatgruppen reaktionsfähiges Wasserstoffatom aufweisen, und
- a5) 0-8 Gew.-% einer oder mehrerer nicht-ionisch hydrophiler Verbindungen, die mindestens eine Isocyanatgruppe oder mindestens eine gegenüber Isocyanatgruppen reaktionsfähige Gruppe aufweisen, wobei die Summe der Komponenten a1) bis a5) 100 Gew.-% beträgt
- a1) 10-40% by weight of one or more organic polyisocyanates,
- a2) 40-80% by weight of one or more higher molecular weight organic polyhydroxy compounds which consist of at least 50% by weight of one or more polyhydroxy polycarbonates,
- a3) 0.2-18% by weight of one or more low molecular weight compounds which have at least two groups which are reactive toward isocyanate groups,
- a4) 1-12% by weight of one or more compounds which, in addition to at least one anionic group or at least one group which can be converted into an anionic group, have at least one hydrogen atom which is reactive toward isocyanate groups, and
- a5) 0-8% by weight of one or more nonionically hydrophilic compounds which have at least one isocyanate group or at least one group which is reactive toward isocyanate groups, the sum of components a1) to a5) being 100% by weight
-
b) 20-80 Gew.-%, bevorzugt 40-60 Gew.-% eines oder mehrerer
carbonatgruppenfreier und bevorzugt harnstoffgruppenfreier, ionische Gruppen
enthaltender Polyurethanharze mit einem Zahlenmittel der Molmasse (Mn) von
10 000 bis 300 000 und einer Säurezahl von 5 bis 50 in Form einer wäßrigen
Dispersion, erhältlich durch Bereitung eines OH-Gruppen enthaltenden
Polyurethan-Prepolymeren mit einer OH-Zahl von 5 bis 75 und einem Zahlenmittel
der Molmasse (Mn) von 5000 bis 50 000, durch Umsetzung in organischem
Medium von
- b1) einer oder mehreren mit Isocyanat reaktiven Verbindungen in Form von
- b1.1) 70 bis 100 Gew.-% eines oder mehrerer, bevorzugt carboxylgruppenfreier Polyesterpolyole und/oder Polyetherpolyole mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht Mw von 400 bis 6000, zusammen mit
- b1.2) 0 bis 30 Gew.-% einer oder mehrerer von b1.1) unterschiedlicher Verbindungen mit mindestens zwei mit Isocyanat reaktiven Gruppen, mit einem Molekulargewicht von 60 bis 400, wobei die Summe der Komponenten b1.1) und
- b1.2) 100 Gew.-% beträgt, mit
- b2) mindestens einer Verbindung mit zwei mit Isocyanat reaktiven Gruppen und
mindestens einer anionischen oder zur Anionenbildung befähigten Gruppe, wobei
die Komponente b2) separat oder in Form eines Reaktionsproduktes b2.1) aus
Komponente b2) und einem oder mehreren organischen Diisocyanaten b2.2)
eingesetzt werden kann, wobei das molare Verhältnis der mit Isocyanatgruppen
reaktiven Gruppen von b2) zu den Isocyanatgruppen von b2.2) 1 : 1,5 bis 1 : 2,5
beträgt und wobei das Reaktionsprodukt b2.1) auch in Anwesenheit von
Komponente b1) hergestellt werden kann und die Komponente b2) oder das
Reaktionsprodukt b2.1) in einer derartigen Menge eingesetzt werden, daß die
fertigen Polyurethanharze die gewünschte Säurezahl aufweisen,
sowie mit - b3) einem oder mehreren Polyisocyanaten mit mindestens zwei freien Isocyanatgruppen
pro Molekül, in einer derartigen Menge, daß das molare Verhältnis der
OH-Gruppen der Komponente b1) zu den NCO-Gruppen der Komponenten b2) und b3)
1,01 : 1 bis 3 : 1 beträgt,
worauf das aus b1), b2) und b3) erhaltende Prepolymere vor oder nach der teilweisen oder vollständigen Neutralisation vorhandener in ionische Gruppen überführbarer Gruppen in dem organischen Medium oder nach Überführung in die Wasserphase einer Kettenverlängerung unterzogen wird durch Umsetzung mit - b4) einem oder mehreren polyfunktionellen Isocyanaten mit einer Funktionalität an freien NCO-Gruppen von mindestens 1,8, in derartigen Anteilen, daß die fertigen Polyurethanharze das gewünschte Zahlenmittel der Molmasse aufweisen,
- b1) one or more isocyanate-reactive compounds in the form of
- b1.1) 70 to 100% by weight of one or more, preferably carboxyl-free, polyester polyols and / or polyether polyols with a number average molecular weight Mw of 400 to 6000, together with
- b1.2) 0 to 30% by weight of one or more compounds different from b1.1) with at least two groups reactive with isocyanate, with a molecular weight of 60 to 400, the sum of components b1.1) and
- b1.2) is 100% by weight with
- b2) at least one compound with two isocyanate-reactive groups and at least one anionic group or one capable of forming anions, component b2) separately or in the form of a reaction product b2.1) from component b2) and one or more organic diisocyanates b2.2) can be used, the molar ratio of the groups of b2) reactive to isocyanate groups to the isocyanate groups of b2.2) being 1: 1.5 to 1: 2.5 and the reaction product b2.1) also in the presence of component b1 ) can be produced and component b2) or the reaction product b2.1) can be used in such an amount that the finished polyurethane resins have the desired acid number,
as well as with - b3) one or more polyisocyanates with at least two free isocyanate groups per molecule, in such an amount that the molar ratio of the OH groups of component b1) to the NCO groups of components b2) and b3) is 1.01: 1 to 3 : 1 is
whereupon the prepolymer obtained from b1), b2) and b3) is subjected to chain extension by reaction with before or after the partial or complete neutralization of groups which can be converted into ionic groups in the organic medium or after conversion into the water phase - b4) one or more polyfunctional isocyanates with a functionality of free NCO groups of at least 1.8, in proportions such that the finished polyurethane resins have the desired number average molecular weight,
Die als Komponente a) einsetztbaren Polyurethane weisen bevorzugt mindestens 200 Milliäquivalent pro 100 g Feststoff an chemisch eingebauten Carbonatgruppierungen -O-CO-O- auf. Sie enthalten bevorzugt nicht mehr als insgesamt 320 Milliäquivalent pro 100 g Feststoff an chemisch eingebauten Urethangruppierungen -NH-CO-O und gegebenenfalls chemisch eingebauten Harnstoffgruppierungen -NH-CO-NH-.The polyurethanes that can be used as component a) preferably have at least 200 Milliequivalents per 100 g solid in chemically incorporated carbonate groups -O-CO-O- on. They preferably contain no more than 320 milliequivalents per 100 g solid on chemically incorporated urethane groups -NH-CO-O and optionally chemically incorporated urea groups -NH-CO-NH-.
Zur Herstellung der Polyurethandispersion a) wird die Komponente a1) in einer Menge von 10-40 Gew.-%, bevorzugt von 15-35 Gew.-%, bezogen auf den Festkörpergehalt von a), eingesetzt. Als Komponente a1) können übliche aliphatische, cycloaliphatische und/oder aromatische Polyisocyanate mit mindestens zwei Isocyanatgruppen pro Molekül eingesetzt werden. Die Polyisocyanate haben bevorzugt eine Molmasse von 112 bis 1000, besonders bevorzugt eine Molmasse von 140-400. Beispiele für aliphatische und cycloaliphatische Diisocyanate sind Isophorondiisocyant, Cyclopentylendiisocyanat, Hydrierungsprodukte aromatischer Diisocyanate, wie z. B. Cyclohexylendiisocyanat, Methylcyclohyxylendiisocyanat, Dicyclohexylmethandiisocyanat, Trimethylendiisocyanat, Tetramethylendiisocyanat, Pentamethylendiisocyanat, Hexamethylendiisocyanat, Propylendiisocyanat, Ethylethylendiisocyanat, Dimethylethylendiisocyanat.To produce the polyurethane dispersion a), component a1) is used in an amount 10-40% by weight, preferably 15-35% by weight, based on the solids content of a) used. Common aliphatic, cycloaliphatic can be used as component a1) and / or aromatic polyisocyanates with at least two isocyanate groups per molecule be used. The polyisocyanates preferably have a molecular weight of 112 to 1000, a molecular weight of 140-400 is particularly preferred. Examples of aliphatic and cycloaliphatic diisocyanates are isophorone diisocyanate, cyclopentylene diisocyanate, Hydrogenation products of aromatic diisocyanates, such as. B. cyclohexylene diisocyanate, Methylcyclohyxylene diisocyanate, dicyclohexylmethane diisocyanate, trimethylene diisocyanate, Tetramethylene diisocyanate, pentamethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, Propylene diisocyanate, ethyl ethylene diisocyanate, dimethyl ethylene diisocyanate.
Beispiele für einsetzbare aromatische Diisocyanate sind Phenylendiisocyanat, Toluylendiisocyanat, Xylylendiisocyanat, Biphenylendiisocyanat, Naphthylendiisocyanat und Diphenylmethandiisocyanat.Examples of aromatic diisocyanates which can be used are phenylene diisocyanate, Toluene diisocyanate, xylylene diisocyanate, biphenylene diisocyanate, naphthylene diisocyanate and diphenylmethane diisocyanate.
Die Komponente a1) kann auch einen Anteil höherwertiger Polyisocyanate enthalten. Als Triisocyanate sind beispielsweise solche Produkte geeignet, die durch Trimerisation oder Oligomerisation von Diisocyanaten oder durch Reaktion von Diisocyanaten mit polyfunktionellen OH- oder NH-Gruppen enthaltenden Verbindungen entstehen. Beispiele hierfür sind das Biuret von Hexamethylendiisocyanat und Wasser, das Isocyanurat des Hexamethylendiisocyanats oder das Addukt von Isophorondiisocyanat an Trimethylolpropan.Component a1) can also contain a proportion of higher-quality polyisocyanates. As Triisocyanates are, for example, those products which are suitable by trimerization or Oligomerization of diisocyanates or by reaction of diisocyanates with polyfunctional compounds containing OH or NH groups are formed. Examples for this are the biuret of hexamethylene diisocyanate and water, the isocyanurate of Hexamethylene diisocyanate or the adduct of isophorone diisocyanate Trimethylolpropane.
Die zur Herstellung der Polyurethandispersion a) verwendete Komponente a2) wird in Mengen von 40-80 Gew.-%, bevorzugt 45-75 Gew.-%, bezogen auf den Festkörpergehalt von Komponente a), eingesetzt. Component a2) used to produce the polyurethane dispersion a) is shown in Amounts of 40-80 wt .-%, preferably 45-75 wt .-%, based on the Solids content of component a) used.
Als Komponente a2) können organische Polyhydroxylverbindungen mit einer zahlenmittleren Molmasse (Mn) von bevorzugt 300-5000, besonders bevorzugt von 500-3000, verwendet werden. Die Komponente a2) enthält zu mindesten 50 Gew.-%, bevorzugt zu mehr als 70 Gew.-% Polyhydroxypolycarbonate des genannten Molekulargewichtsbereiches. Unter Polyhydroxypolycarbonaten sind Ester der Kohlensäure zu verstehen, die durch Reaktion von Kohlesäurederivaten, z. B. Diphenylcarbonat oder Phosgen, mit Diolen erhalten werden. Als verwendbare Diole kommen z. B. Ethylenglykol, Propandiol-1,2, Propandiol-1,3, Butandiol-1,3, Butandiol-1,4, Hexandiol-1,6, Octandiol-1,8, Neopentylglykol, 2-Methyl-1,3-propandiol, 1,4-Bishydroxymethylcyclohexan, 2,2,4-Trimethyl-1,3-pentandiol, ferner Diethylenglykol, Tri- und Tetraethylenglykol, Dipropylenglykol, Polypropylenglykole, Dibutylenglykol, Polybutylenglykole und Bisphenol A in Frage.Organic polyhydroxyl compounds with a number average molecular weight (Mn) of preferably 300-5000, particularly preferably of 500-3000 can be used. Component a2) contains at least 50% by weight, preferably to more than 70 wt .-% polyhydroxypolycarbonates of the above Molecular weight range. Polyhydroxypolycarbonates include esters of To understand carbonic acid, which by reaction of carbonic acid derivatives, for. B. Diphenyl carbonate or phosgene can be obtained with diols. As usable diols come z. B. ethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, 1,8-octanediol, neopentyl glycol, 2-methyl-1,3-propanediol, 1,4-bishydroxymethylcyclohexane, 2,2,4-trimethyl-1,3-pentanediol, also diethylene glycol, Tri- and tetraethylene glycol, dipropylene glycol, polypropylene glycols, dibutylene glycol, Polybutylene glycols and bisphenol A in question.
Bevorzugt sollen die Polyhydroxypolycarbonate im wesentlichen linear sein. Sie können jedoch auch durch Einbau polyfunktioneller Komponenten, insbesondere niedermolekularer Polyole, leicht verzweigt sein. Geeignete niedermolekulare Polyole sind z. B. Glycerin, Trimethylolpropan, Hexantriol-1,2,6, Butantriol-1,2,4, Trimethylpropan, Pentaerythrit.The polyhydroxypolycarbonates should preferably be essentially linear. You can but also by installing polyfunctional components, in particular low molecular weight polyols, be slightly branched. Suitable low molecular weight polyols are e.g. B. glycerol, trimethylolpropane, 1,2,6-hexanetriol, 1,2,4-butanetriol, trimethylpropane, Pentaerythritol.
Neben den Polyhydroxypolycarbonaten kann die Komponente a2) auch andere, aus der Polyurethanchemie an sich bekannte Polyhydroxylverbindungen des genannten Molekulargewichtsbereiches enthalten. Beispiele hierfür sind Polyesterdiole aus Dicarbonsäuren, wie z. B. aus Bernsteinsäure, Adipinsäure, Sebacinsäure, und Diolen, z. B. aus Ethylenglykol, Propandiol-1,2, Propandiol-1,3, Diethylenglykol, Butandiol-1,4, Hexandiol-1,6. Weitere Beispiele für Polyhydroxylverbindungen sind Polylactondiole und Polyetherdiole.In addition to the polyhydroxy polycarbonates, component a2) can also be other from Polyurethane chemistry known per se polyhydroxyl compounds of the above Molecular weight range included. Examples of these are polyester diols Dicarboxylic acids, such as. B. from succinic acid, adipic acid, sebacic acid, and diols, e.g. B. from ethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, diethylene glycol, 1,4-butanediol, Hexanediol-1,6. Other examples of polyhydroxyl compounds are polylactone diols and Polyether diols.
Die Komponente a3) wird in Mengen von 0,2-18 Gew.-%, bevorzugt von 0,5-10 Gew.-%, bezogen auf den Festkörpergehalt von a) eingesetzt. Bei der Komponente a3) handelt es sich beispielsweise um die aus der Polyurethanchemie bekannten niedermolekularen mindestens difunktionellen Hydroxyl- und/oder Aminogruppen aufweisenden Verbindungen mit Molmassen von beispielsweise 60-400. Die funktionellen Gruppen können über aliphatische, aromatische oder alicyclische Reste verbunden sein.Component a3) is used in amounts of 0.2-18% by weight, preferably 0.5-10% by weight, based on the solids content of a) used. For component a3) it is, for example, those known from polyurethane chemistry low molecular weight at least difunctional hydroxyl and / or amino groups having compounds with molecular weights of, for example, 60-400. The Functional groups can have aliphatic, aromatic or alicyclic radicals be connected.
Beispiele für niedermolekulare Polyole sind niedermolekulare mehrwertige Alkohole mit beispielsweise bis zu 20 C-Atomen im Molekül, wie Ethylenglykol, Diethylenglykol, Triethylenglykol, 1,2-Propandiol, 1,3-Propandiol, 1,4-Butandiol, 1,6-Hexandiol.Examples of low molecular weight polyols are low molecular weight polyhydric alcohols with for example up to 20 carbon atoms in the molecule, such as ethylene glycol, diethylene glycol, Triethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol.
Beispiele für niedermolekulare Polyamine sind Alkylenpolyamine mit 1-30 C-Atomen, vorzugsweise mit 2-12 C-Atomen. Bevorzugt sind Polyamine mit linearer oder verzweigter aliphatischer, cycloaliphatischer oder aromatischer Struktur und wenigstens 2 primären Aminogruppen. Geeignet sind Diamine wie Ethylendiamin, Propylendiamin, 1,4-Butylendiamin, Piperazin, 1,4-Cyclohexyldimethylamin, Hexamethylendiamin-1,6, Isophorondiamin, 4,4'-Diamino-dicyclohexylmethan.Examples of low molecular weight polyamines are alkylene polyamines with 1-30 C atoms, preferably with 2-12 C atoms. Linear or polyamines are preferred branched aliphatic, cycloaliphatic or aromatic structure and at least 2 primary amino groups. Diamines such as ethylenediamine, propylenediamine, 1,4-butylenediamine, piperazine, 1,4-cyclohexyldimethylamine, 1,6-hexamethylenediamine, Isophoronediamine, 4,4'-diamino-dicyclohexylmethane.
Die Komponente a4) wird in Mengen von 1-12 Gew.-%, bevorzugt 1,5-6 Gew.-% eingesetzt. Bei der Komponente a4) handelt es sich um Verbindungen, mit mindestens einem, bevorzugt zwei gegenüber Isocyanatgruppen reaktionsfähigen Wasserstoffatomen und mindestens einer anionischen oder in eine anionische Gruppe überführbaren Gruppe. Geeignete mit Isocyanat reagierende Gruppen sind insbesondere Hydroxylgruppen sowie primäre und/oder sekundäre Aminogruppen. Zur Anionenbildung befähigte Gruppen sind Carboxyl-, Sulfonsäure- und/oder Phosphonsäuregruppen.Component a4) is used in amounts of 1-12% by weight, preferably 1.5-6% by weight used. Component a4) is a compound with at least one one, preferably two, hydrogen atoms which are reactive toward isocyanate groups and at least one anionic or convertible group. Suitable groups which react with isocyanate are, in particular, hydroxyl groups and primary and / or secondary amino groups. Groups capable of forming anions are Carboxyl, sulfonic acid and / or phosphonic acid groups.
Bevorzugte Komponenten a4) sind Dihydroxyalkansäuren, wie z. B. Dihydroxypropionsäure, Dihydroxybernsteinsäure, Dihydoxybenzoesäure. Besonders bevorzugt sind die alpha,alpha-Dimethylolalkansäuren, wie z. B. 2,2-Di methylolessigsäure, 2,2-Dimethylolpropionsäure, 2,2-Dimethylolbuttersäure und 2,2-Dimethylopentansäure. Bevorzugt ist die 2,2-Dimethylolpropionsäure.Preferred components a4) are dihydroxyalkanoic acids, such as. B. Dihydroxypropionic acid, dihydroxysuccinic acid, dihydoxybenzoic acid. Especially preferred are the alpha, alpha-dimethylolalkanoic acids, such as. B. 2,2-Di methylolacetic acid, 2,2-dimethylolpropionic acid, 2,2-dimethylolbutyric acid and 2,2-dimethylopentanoic acid. 2,2-Dimethylolpropionic acid is preferred.
Zum Aufbau der Polyurethandispersion a) kann gegebenenfalls die Komponente a5) verwendet werden. Die Komponente a5) wird in Mengen von 0-8 Gew.-%, bevorzugt 0,5-6 Gew.-% eingesetzt. Bei der Komponente a5) handelt es sich beispielsweise um innerhalb von Polyetherketten eingebaute Polyethylenoxideinheiten aufweisende Verbindungen mit mindestens einer Isocyanatgruppe oder mindestens einer gegenüber Isocyanatgruppen reaktionsfähigen Gruppe.To build up the polyurethane dispersion a), component a5) can optionally be used. Component a5) is preferred in amounts of 0-8% by weight 0.5-6 wt .-% used. Component a5) is, for example having polyethylene oxide units built into polyether chains Compounds with at least one isocyanate group or at least one opposite Isocyanate reactive group.
Die Herstellung der Carbonatgruppierungen enthaltenden Polyurethane a) aus den Komponenten a1) bis a5) kann in an sich bekannter Weise ein- oder mehrstufig erfolgen. Die Mengenverhältnisse der Reaktionspartner werden dabei so gewählt, daß das Äquivalentverhältnis der Isocyanatgruppen der Komponente a1) und gegebenenfalls der Komponente a5) zu gegenüber Isocyanatgruppen reaktionsfähigen Gruppen der Komponenten a2), a3), a4) und gegebenenfalls a5) bei 0,8 : 1 bis 2 : 1, vorzugsweise 0,95 : 1 bis 1,5 : 1 liegt. Die Gesamtmenge der Ethylenoxideinheiten und der ionischen Gruppen muß so bemessen sein, daß die Dispergierbarkeit der Polyurethane in Wasser gewährleistet ist.The production of the polyurethanes a) containing carbonate groups from the Components a1) to a5) can be carried out in one or more stages in a manner known per se. The quantitative ratios of the reactants are chosen so that the Equivalent ratio of the isocyanate groups of component a1) and optionally that Component a5) to groups which are reactive toward isocyanate groups Components a2), a3), a4) and optionally a5) at 0.8: 1 to 2: 1, preferably 0.95: 1 to 1.5: 1. The total amount of ethylene oxide units and ionic Groups must be such that the dispersibility of the polyurethanes in water is guaranteed.
Beispiele für derartig einsetzbare Polyurethandispersionen sind ausführlich beschrieben in der DE-A-39 36 794.Examples of polyurethane dispersions which can be used in this way are described in detail in DE-A-39 36 794.
Bei der Polyurethandispersion b) der vorzugsweise einsetzbaren Kombination (I) von Polyurethandispersionen handelt es sich um carbonatgruppenfreie und bevorzugt harnstoffgruppenfreie Polyurethane.In the case of the polyurethane dispersion b), the preferably applicable combination (I) of Polyurethane dispersions are carbonate-free and preferred Polyurethanes free of urea groups.
Zur Herstellung der Polyurethandispersion b) wird die Komponente b1) verwendet. Bei der Komponente b1), welche die Komponente b1.1) und gegebenenfalls Komponente b1.2) enthält, handelt es sich bevorzugt um eine Polyolkomponente mit endständigen OH-Gruppen. Als Komponente b1.1) können Polyetherpolyole wie z. B. Poly(oxytetramethylen)glykole, Poly(oxyethylen)glykole und Poly(oxypropylen)glykole eingesetzt werden.Component b1) is used to produce the polyurethane dispersion b). At component b1), which is component b1.1) and optionally component b1.2) contains, it is preferably a polyol component with terminal OH groups. As component b1.1), polyether polyols such as. B. Poly (oxytetramethylene) glycols, poly (oxyethylene) glycols and poly (oxypropylene) glycols be used.
Weiterhin können als Komponente b1.1) Polyesterpolyole eingesetzt werden. Die Polyesterpolyole können beispielsweise in üblicher Weise durch Veresterung von organischen Dicarbonsäuren oder ihren Anhydriden mit organischen Polyolen hergestellt werden. Furthermore, polyester polyols can be used as component b1.1). The Polyester polyols can, for example, in the usual way by esterification of organic dicarboxylic acids or their anhydrides with organic polyols become.
Beispiele für organische Polyole sind Diole wie Alkylenglykole, beispielsweise Ethylenglykol, Butylenglykol, Neopentylglykol und andere Glykole wie Dimethylolcyclohexan. Daneben können auch geringe Mengen an höherfunktionellen oder Gemische aus höher- und monofunktionellen OH-Komponenten, wie z. B. Trimethylolpropan. Pentaerythrit, Glycerin, Hexantriol; Polyether, die Kondensate von Glykolen mit Alkylenoxiden sind; Monoether solcher Glykole, wie Diethylenglykolmonoethylether und Tripropylenglykolmonomethylether, eingesetzt werden.Examples of organic polyols are diols such as alkylene glycols, for example Ethylene glycol, butylene glycol, neopentyl glycol and other glycols such as Dimethylolcyclohexane. In addition, small amounts of higher functional or Mixtures of higher and monofunctional OH components, such as. B. Trimethylolpropane. Pentaerythritol, glycerin, hexanetriol; Polyether, the condensates of Are glycols with alkylene oxides; Monoethers of such glycols, such as Diethylene glycol monoethyl ether and tripropylene glycol monomethyl ether used become.
Beispiele für organische Dicarbonsäuren sind Phthalsäure, Isophthalsäure, Terephthalsäure, Tetrahydrophthalsäure, Hexahydrophthalsäure, Adipinsäure, Azelainsäure, Sebazinsäure, Fumarsäure, Maleinsäure, Glutarsäure, Bernsteinsäure oder Itaconsäure.Examples of organic dicarboxylic acids are phthalic acid, isophthalic acid, Terephthalic acid, tetrahydrophthalic acid, hexahydrophthalic acid, adipic acid, Azelaic acid, sebacic acid, fumaric acid, maleic acid, glutaric acid, succinic acid or Itaconic acid.
Die als Komponente b1.1) einsetzbaren Polyesterpolyole besitzen vorzugsweise ein Molekülargewicht von 400 bis 6000, eine OH-Zahl von 20 bis 280 und eine Säurezahl von kleiner 3.The polyester polyols which can be used as component b1.1) preferably have one Molecular weight from 400 to 6000, an OH number from 20 to 280 and an acid number from less than 3.
Bei den gegebenenfalls mitverwendbaren niedermolekularen Verbindungen b1.2) handelt es sich beispielsweise um niedermolekulare Alkohole. Es sind die aus der Polyurethanchemie an sich bekannten im Sinne einer Isocyanat-Additionsreaktion mindestens difunktionellen Hydroxylgruppen aufweisenden Verbindungen eines unter 400 liegenden Molekulargewichts.The optionally used low molecular weight compounds b1.2) it is, for example, low molecular weight alcohols. They are from the Polyurethane chemistry known per se in the sense of an isocyanate addition reaction compounds containing at least difunctional hydroxyl groups of less than 400 lying molecular weight.
Beispiele für Komponenten b1.2) sind niedermolekulare mehrwertige Alkohole wie Ethylenglykol, Propandiol-1,2 und -1,3, Butandiol-1,4 und -1,3, Hexandiol-1,6, Octandiol-1,8, Neopentylglykol, 1,4-Bishydroxymethylcyclohexan, 2-Methyl-1,3-pro pandiol, 2,2,4-Trimethylpentandiol-1,3, Trimethylolethan, isomere Hexantriole oder Pentaerythrit oder Gemische davon.Examples of components b1.2) are low molecular weight polyhydric alcohols such as Ethylene glycol, propanediol 1,2 and 1,3, butanediol 1,4 and 1,3, hexanediol 1,6, Octanediol-1,8, neopentyl glycol, 1,4-bishydroxymethylcyclohexane, 2-methyl-1,3-pro pandiol, 2,2,4-trimethylpentanediol-1,3, trimethylolethane, isomeric hexanetriols or Pentaerythritol or mixtures thereof.
Zur Herstellung der Polyurethandispersion b) wird Komponente b2) eingesetzt oder ein Reaktionsprodukt b2.1) aus Komponente b2) und Komponente b2.2).To produce the polyurethane dispersion b), component b2) is used or a Reaction product b2.1) from component b2) and component b2.2).
Geeignete mit Isocyanatgruppen reagierende Gruppen der Komponente b2) sind insbesondere Hydroxylgruppen sowie primäre und sekundäre Aminogruppen. Zur Anionenbildung befähigte Gruppen sind z. B. Carboxyl-, Phosphonsäure- und Sulfonsäuregruppen. Als Komponente b2) einsetzbare Verbindungen, die mindestens zwei mit Isocyanaten reagierende Gruppen und mindestens eine zur Anionenbildung befähigte Gruppe enthalten, sind z. B. Dihydroxysäuren und Diaminosäuren geeignet. Bevorzugt sind Dihydroxyalkansäuren, wie z. B. Dihydroxypropionsäure, Dihydroxybernsteinsäure, Dihydoxybenzoesäure. Besonders bevorzugt sind die alpha,alpha-Dimethylolalkansäuren, wie z. B. 2,2-Dimethylolessigsäure, 2,2-Dimethylolpropionsäure, 2,2-Di methylolbuttersäure und 2,2-Dimethylopentansäure. Bevorzugt ist die 2,2-Dimethylolpropionsäure.Suitable groups of component b2) which react with isocyanate groups are in particular hydroxyl groups and primary and secondary amino groups. For Groups capable of anion formation are e.g. B. carboxyl, phosphonic and Sulfonic acid groups. Compounds which can be used as component b2) and which have at least two groups reacting with isocyanates and at least one capable of forming anions Group included are e.g. B. Dihydroxy acids and diamino acids are suitable. Prefers are dihydroxyalkanoic acids, such as. B. dihydroxypropionic acid, dihydroxysuccinic acid, Dihydoxybenzoic acid. The alpha, alpha-dimethylolalkanoic acids are particularly preferred, such as B. 2,2-dimethylol acetic acid, 2,2-dimethylol propionic acid, 2,2-di methylolbutyric acid and 2,2-dimethylopentanoic acid. The is preferred 2,2-dimethylol propionic acid.
Eine bevorzugte Ausführungsform zur Herstellung der Polyurethandispersion b) besteht darin, daß die Komponente b2) in Form eines Reaktionsproduktes b2.1) aus Komponente b2) und einem oder mehreren Diisocyanaten b2.2) eingesetzt wird. Als Reaktionsprodukt b2.1) entstehen NCO-terminierte Verbindungen. Es handelt sich bei diesen Verbindungen im wesentlichen um niedermolekulare Verbindungen.A preferred embodiment for the production of the polyurethane dispersion b) exists in that component b2) in the form of a reaction product b2.1) from component b2) and one or more diisocyanates b2.2) is used. As a reaction product b2.1) NCO-terminated compounds are formed. These are the connections essentially low molecular weight compounds.
Die Reaktionsprodukte b2.1) können als separate Komponente zugesetzt werden. Es ist jedoch auch möglich, sie in situ, in Gegenwart von b1), aus der Mischung zu erzeugen und weiter umzusetzen.The reaction products b2.1) can be added as a separate component. It is however, it is also possible to generate them from the mixture in situ, in the presence of b1) and continue to implement.
Als Komponente b2.2) können zur Umsetzung beliebige organische Diisocyanate, insbesondere mit einem Molekulargewicht von unter 1200, beispielsweise 112 bis 1000, oder ihre Gemische eingesetzt werden. Beispiele für geeignete Diisocyanate sind Trimethylendiisocyanat, Tetramethylendiisocyanat, Pentamethylendiisocyanat, Hexamethylendiisocyanat, Propylendiisocyanat, Ethylendiisocyanat, 2,3-Diemthylenthylendiisocyanat, 1-Methyltrimethylendiisocyanat, 1,3-Cyclopentylendiisocyanat, 1,4-Cyclohexylendiisocyanat, 1,2-Cyclohexylendiisocyanat, 1,3-Phenylendiisocyanat, 2,4-Toluylendiisocyanat, 2,6-Toluylendiisocyanat, 1-Isocyanatomethyl-5-isocyanato-1,3,3-trimethylcyclohexan, Bis-(4-iso cyanatocyclohexyl)methan, Bis-(4-isocyanato-phenyl)-methan, 4,4-Diisocyanato diphenylether, 1,5-Dibutylpentamethylendiisocyanat, Tetramethylxylylendiisocyanat und 2,3-Bis-(8-isocyanato-octyl)-4-octyl-5-hexylcyclohexan.Any organic diisocyanates can be used as component b2.2), in particular with a molecular weight of less than 1200, for example 112 to 1000, or their mixtures are used. Examples of suitable diisocyanates are Trimethylene diisocyanate, tetramethylene diisocyanate, pentamethylene diisocyanate, Hexamethylene diisocyanate, propylene diisocyanate, ethylene diisocyanate, 2,3-methylene ethylene diisocyanate, 1-methyltrimethylene diisocyanate, 1,3-cyclopentylene diisocyanate, 1,4-cyclohexylene diisocyanate, 1,2-cyclohexylene diisocyanate, 1,3-phenylene diisocyanate, 2,4-tolylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate, 1-isocyanatomethyl-5-isocyanato-1,3,3-trimethylcyclohexane, bis- (4-iso cyanatocyclohexyl) methane, bis (4-isocyanato-phenyl) methane, 4,4-diisocyanato diphenyl ether, 1,5-dibutylpentamethylene diisocyanate, tetramethylxylylene diisocyanate and 2,3-bis (8-isocyanato-octyl) -4-octyl-5-hexylcyclohexane.
Komponente b2) bzw. Umsetzungsprodukt b2.1) werden in solchen Mengen eingesetzt, daß das entstehende Polyurethanprepolymer eine Säurezahl von 5-50 mg KOH/g aufweist, bevorzugt zwischen 15-40 mg KOH/g.Component b2) or reaction product b2.1) are used in such amounts that that the resulting polyurethane prepolymer has an acid number of 5-50 mg KOH / g has, preferably between 15-40 mg KOH / g.
Als Komponente b3) können zur Herstellung der Polyurethandispersion b) beliebige organische Polyisocyanate, gegebenenfalls auch als Gemisch, eingesetzt werden. Es kann sich beispielsweise um die unter b2.2) erwähnten Diisocyanate handeln.Any component can be used as component b3) to produce the polyurethane dispersion b) organic polyisocyanates, optionally also as a mixture, are used. It can are, for example, the diisocyanates mentioned under b2.2).
Als Komponente b4) sind beispielsweise die bekannten lacküblichen Polyisocyanate geeignet, wie sie auch vorstehend für die Komponente b2.2) genannt wurden.Component b4) includes, for example, the known polyisocyanates known in lacquer suitable, as they were also mentioned above for component b2.2).
Die Mengen der Komponenten b1) bis b4) werden so gewählt, daß bei der Umsetzung ein Umsetzungsprodukt mit endstandigen OH-Gruppen entsteht, d. h. es wird mit einem Polyolüberschuß gearbeitet. Man kann mit einem OH zu NCO-Verhältnis von 1,01 bis 3 : 1 arbeiten, bevorzugt ist der Bereich 1,05 bis 2 : 1, besonders bevorzugt von 1,1 bis 1,5 : 1. Die Umsetzungsprodukte weisen bevorzugt ein Zahlenmittel der Molmasse (Mn) von 5000-50 000, besonders bevorzugt über 8000 und unter 30 000, und eine bevorzugte OH-Zahl von 5-75 mg KOH/g, besonders bevorzugt über 10 und unter 50 mg KOH/g, auf. Die Reaktion kann in einer Mischung aller Komponenten erfolgen oder die Reaktion erfolgt stufenweise.The amounts of components b1) to b4) are chosen so that a during the reaction Reaction product with terminal OH groups is formed, d. H. it will be with one Worked polyol excess. One can with an OH to NCO ratio of 1.01 to Work 3: 1, preferably the range is 1.05 to 2: 1, particularly preferably from 1.1 to 1.5: 1. The reaction products preferably have a number average molecular weight (Mn) of 5000-50,000, more preferably over 8,000 and under 30,000, and a preferred one OH number of 5-75 mg KOH / g, particularly preferably above 10 and below 50 mg KOH / g. The reaction can take place in a mixture of all components or the reaction takes place gradually.
Beispiele für Polyurethandispersionen b) sind ausführlich beschrieben in der EP-A-0 634 431.Examples of polyurethane dispersions b) are described in detail in the EP-A-0 634 431.
Beispiele für bevorzugte Kombinationen (I) aus den Polyurethandispersionen a) und b) sind beschrieben in der noch nicht veröffentlichten deutschen Patentanmeldung P 196 43 802.0. Examples of preferred combinations (I) of the polyurethane dispersions a) and b) are described in the as yet unpublished German patent application P 196 43 802.0.
Eine weitere bevorzugte Kombination (II) von wasserverdünnbaren
Polyurethandispersionen enthält
A further preferred combination (II) of water-dilutable polyurethane dispersions contains
- c) 45-95 Gew.-% eines oder mehrerer Polyurethane, insbesondere mit einer zahlenmittleren Molmasse Mn von 10 000 bis 500 000, hergestellt durch radikalisch initiierte Polymerisation von Polyurethan-Makromonomeren mit einem Gehalt an Carboxyl-, Phosphon- oder Sulfonsäuregruppen und lateralen Vinylgruppen sowie gegebenenfalls terminalen Vinyl-, Hydroxy-, Urethan-, Thiourethan- und/oder Harnstoffgruppen in einem als Lösemittel dienenden mit dem Polyurethanmakromonomer copolymerisierbaren ungesättigten Monomeren, gegebenenfalls in Gegenwart weiterer copolymerisierbarer ungesättigter Monomere, in Form einer wäßrigen Dispersion undc) 45-95% by weight of one or more polyurethanes, in particular with one number average molecular weight Mn of 10,000 to 500,000, produced by radical initiated polymerization of polyurethane macromonomers containing Carboxyl, phosphonic or sulfonic acid groups and lateral vinyl groups as well optionally terminal vinyl, hydroxy, urethane, thiourethane and / or Urea groups in a solvent serving with the Polyurethane macromonomer copolymerizable unsaturated monomers, optionally in the presence of further copolymerizable unsaturated Monomers, in the form of an aqueous dispersion and
- d) 5-55 Gew.-% der unter b) genannten harnstoffgruppenfreien, ionische Gruppen enthaltenden Polyurethanharze mit einem Zahlenmittel der Molmasse (Mn) von 10 000 bis 300 000 und einer Säurezahl von 5 bis 50 in Form einer wäßrigen Dispersion.d) 5-55% by weight of the ionic groups free of urea groups mentioned under b) containing polyurethane resins with a number average molecular weight (Mn) of 10,000 to 300,000 and an acid number of 5 to 50 in the form of an aqueous Dispersion.
Bei der Polyurethandispersion c) handelt es sich um ein oder mehrere Polyurethane, hergestellt durch radikalisch initiierte Polymerisation von Polyurethanmakromonomeren mit einem Gehalt an Carboxyl-, Phosphon- oder Sulfonsäuregruppen und lateralen Vinylgruppen sowie gegebenenfalls terminalen Vinylgruppen, Hydroxyl-, Urethan-, Thiourethan- und/oder Harnstoffgruppen in einem als Lösemittel dienenden, mit dem Polyurethanmakromonomer copolymerisierbaren ungesättigten Monomeren, gegebenenfalls in Gegenwart weiterer copolymerisierbarer ungesättigter Monomere oder durch radikalisch initiierte Polymerisation der Polyurethan-Makromonomere in einem Gemisch aus Wasser und einem gegenüber Isocyanatgruppen inerten organischen Lösemittel, in Anwesenheit von mit den Polyurethan-Makromonomeren copolymerisierbaren ungesättigten Monomeren, und gegebenenfalls Abdestillation des organischen Lösemittels vor oder nach der radikalischen Polymerisation. Die Polyurethane liegen in Form wäßriger Dispersionen vor. The polyurethane dispersion c) is one or more polyurethanes, produced by radical-initiated polymerization of polyurethane macromonomers Containing carboxyl, phosphonic or sulfonic acid groups and lateral Vinyl groups and optionally terminal vinyl groups, hydroxyl, urethane, Thiourethane and / or urea groups in a serving as a solvent, with the Polyurethane macromonomer copolymerizable unsaturated monomers, if necessary in the presence of further copolymerizable unsaturated monomers or by free radicals initiated polymerization of the polyurethane macromonomers in a mixture of water and an organic solvent inert to isocyanate groups, in the presence of unsaturated copolymerizable with the polyurethane macromonomers Monomers, and optionally distilling off the organic solvent before or after radical polymerization. The polyurethanes are in the form of aqueous dispersions in front.
Die Polyurethandispersionen c) können auf verschiedene Weise hergestellt werden. Ein Weg besteht beispielsweise darin, daß ein Polyurethanmakromonomer hergestellt wird durch Polyaddition von Polyhydroxyverbindungen aus der Gruppe Polyhydroxypolyether, Polyhydroxypolyester oder Polyhydroxypolycarbonate, weiterhin Polyhydroxycarbonsäuren, Dihydroxyphosphonsäuren und/oder Polyhydroxysulfonsäuren, sowie Polyisocyanaten und einem oder mehreren mindestens zwei Hydroxy- und mindestens eine Vinylgruppe enthaltenden Monomeren. Die Mengenverhältnisse der Reaktanten, insbesondere an Polyisocyanat, werden dabei so gewählt, daß das Makromonomer keine Hydroxygruppen mehr enthält. Das Makromonomer, das Carboxyl-, Phosphonsäure und/oder Sulfonsäuregruppen und laterale Vinylgruppen enthält, wird nach Neutralisation und Überführung in eine wäßrige Dispersion über die Vinylgruppen mit copolymerisierbaren ungesättigten Monomeren und radikalbildenden Initiatoren polymerisiert.The polyurethane dispersions c) can be prepared in various ways. A Weg is, for example, that a polyurethane macromonomer is made by polyaddition of polyhydroxy compounds from the group of polyhydroxy polyethers, Polyhydroxy polyesters or polyhydroxy polycarbonates, further Polyhydroxycarboxylic acids, dihydroxyphosphonic acids and / or polyhydroxysulfonic acids, and polyisocyanates and one or more at least two hydroxy and monomers containing at least one vinyl group. The proportions of the Reactants, especially polyisocyanate, are chosen so that the Macromonomer no longer contains hydroxy groups. The macromonomer that Carboxyl, phosphonic acid and / or sulfonic acid groups and lateral vinyl groups contains, after neutralization and transfer into an aqueous dispersion over the Vinyl groups with copolymerizable unsaturated monomers and radical-forming Initiators polymerized.
Ein zweiter Weg besteht darin, daß im Gegensatz zu der zuvor beschriebenen Variante das Mengenverhältnis an Polyisocyanat so gewählt wird, daß ein Makromonomer mit terminalen Isocyanatgruppen entsteht. Daneben enthält dieses Makromonomer noch Carboxyl-, Phosphonsäure oder Sulfonsäuregruppen sowie laterale Vinylgruppen. Die freien Isocyanatgruppen dieses Makromonomers werden dann mit primären oder sekundären Aminen oder Thioalkoholen unter Bildung von Harnstoff-, Urethan- oder Thiourethangruppen umgesetzt. Das so modifizierte Makromonomer wird dann ebenfalls über die Vinylgruppen mit copolymerisierbaren ungesättigten Monomeren und radikalbildenden Initiatoren polymerisiert.A second way is that in contrast to the previously described variant the ratio of polyisocyanate is chosen so that a macromonomer with terminal isocyanate groups. This macromonomer also contains Carboxyl, phosphonic acid or sulfonic acid groups as well as lateral vinyl groups. The free isocyanate groups of this macromonomer are then with primary or secondary amines or thioalcohols with formation of urea, urethane or Thiourethan groups implemented. The macromonomer modified in this way then also becomes about the vinyl groups with copolymerizable unsaturated monomers and Free radical initiators polymerized.
Ein dritter Weg besteht darin, daß, wie vorstehend beschrieben, ein Polyadditionsprodukt hergestellt wird und auch hier ein Überschuß von Polyisocyanat eingesetzt wird, so daß das entstehende Makromonomer laterale Vinylgruppen, Carboxyl-, Phosphonsäure- bzw. Sulfonsäuregruppen sowie terminale Isocyanatgruppen besitzt. Dieses Makromonomer wird dann mit einem Monomeren umgesetzt, das außer einer Vinylgruppe noch eine Gruppe enthält, die mit Isocyanatgruppen reagiert, wie etwa die Hydroxyl-, Amino- oder Mercaptogruppe. Diese Monomeren können allein verwendet werden, es ist aber auch möglich, diese Monomeren im Gemisch mit primären oder sekundären Aminen, Alkoholen oder Thioalkoholen einzusetzen. Auf diese Weise erhält man ein Makromonomer, das laterale Vinylgruppen sowie terminale Vinylgruppen enthält. Dieses Makromonomer wird dann in der letzten Stufe ebenfalls über die Vinylgruppen mit copolymerisierbaren ungesättigten Monomeren und radikalbildenden Initiatoren polymerisiert.A third way is that, as described above, a polyaddition product is produced and an excess of polyisocyanate is also used here, so that the resulting macromonomer lateral vinyl groups, carboxyl, phosphonic acid or Has sulfonic acid groups and terminal isocyanate groups. This macromonomer is then reacted with a monomer which in addition to a vinyl group Contains group that reacts with isocyanate groups, such as the hydroxyl, amino or Mercapto group. These monomers can be used alone, but it is also possible to mix these monomers with primary or secondary amines, To use alcohols or thioalcohols. This way you get one Macromonomer containing lateral vinyl groups as well as terminal vinyl groups. This Macromonomer is then also in the last stage with the vinyl groups copolymerizable unsaturated monomers and free radical initiators polymerized.
Beispiele für als Polyhydroxyverbindungen zur Herstellung der Polyurethanmakromonomeren einsetzbare Polyhydroxypolyether sind Poly(oxytetramethylen)glykole, Poly(oxyethylen)glykole und Poly(oxypropylen)glykole. Die bevorzugten Polyhydroxypolyether sind Poly(oxypropylen)glykole mit einem Molekulargewicht im Bereich von 400 bis 5000.Examples of polyhydroxy compounds for the production of Polyurethane macromonomers that can be used are polyhydroxy polyethers Poly (oxytetramethylene) glycols, poly (oxyethylene) glycols and poly (oxypropylene) glycols. The preferred polyhydroxy polyethers are poly (oxypropylene) glycols with a Molecular weight in the range of 400 to 5000.
Beispiele für verwendbare Polyhydroxypolyester sind solche, die hergestellt werden durch Veresterung von organischen Polycarbonsäuren oder ihren Anhydriden mit organischen Polyolen. Die Polycarbonsäuren und die Polyole können aliphatische oder aromatische Polycarbonsäuren und Polyole sein.Examples of usable polyhydroxy polyesters are those made by Esterification of organic polycarboxylic acids or their anhydrides with organic ones Polyols. The polycarboxylic acids and the polyols can be aliphatic or aromatic Be polycarboxylic acids and polyols.
Die zur Herstellung der Polyhydroxypolyester verwendbaren Polyole schließen Alkylenglykole wie Ethylenglykol, Butylenglykol, Neopentylglykol und andere Glykole wie Diethylolocyclohexan sowie Trishydroxyalkylalkane, wie z. B. Trimethylolpropan und Tetrakishydroxyalkylalkane, wie z. B. Pentaerythrit, ein.Close the polyols that can be used to make the polyhydroxy polyesters Alkylene glycols such as ethylene glycol, butylene glycol, neopentyl glycol and other glycols such as diethylolocyclohexane and trishydroxyalkylalkanes, such as. B. trimethylolpropane and Tetrakishydroxyalkylalkane, such as. B. pentaerythritol, a.
Die Säurekomponente des Polyhydroxypolyesters besteht in erster Linie aus niedermolekularen Polycarbonsäuren oder ihren Anhydriden mit 2 bis 18 Kohlenstoffatomen im Molekül. Geeignete Säuren sind beispielsweise Phthalsäure, Isophthalsäure, Terephthalsäure, Tetrahydrophthalsäure, Hexahydrophthalsäure, Bernsteinsäure, Adipinsäure, Azelainsäure, Sebazinsäure, Maleinsäure, Glutarsäure, Hexachlorneptandicarbonsäure, Tetrachlorphthalsäure, Trimellitsäure und Pyromellitsäure.The acid component of the polyhydroxy polyester consists primarily of low molecular weight polycarboxylic acids or their anhydrides with 2 to 18 Carbon atoms in the molecule. Suitable acids are, for example, phthalic acid, Isophthalic acid, terephthalic acid, tetrahydrophthalic acid, hexahydrophthalic acid, Succinic acid, adipic acid, azelaic acid, sebacic acid, maleic acid, glutaric acid, Hexachloroneptanedicarboxylic acid, tetrachlorophthalic acid, trimellitic acid and pyromellitic acid.
Beispiele für verwendbare Polycarbonatpolyole sind solche des zahlenmittleren Molekulargewichtsbereichs (Mn) von 300 bis 5000, bevorzugt 500 bis 3000. Examples of polycarbonate polyols that can be used are those of the number average Molecular weight range (Mn) from 300 to 5000, preferably 500 to 3000.
Diese OH-funktionellen Polycarbonate lassen sich beispielsweise durch Umsetzung von Polyolen wie Propandiol-1,3, Butandiol-1,6, Diethylenglykol, Triethylenglykol, 1,4-Bishydroxymethylcyclohexan, 2,2-Bis(4-hydroxycyclohexyl)propan, Neopentylglykol, Trimethylolpropan, Pentaerythrit, mit Dicarbonaten, wie Dimethyl-, Diethyl- oder Diphenylcarbonat, oder mit Phosgen herstellen. Gemische solcher Polyole können ebenfalls eingesetzt werden.These OH-functional polycarbonates can be, for example, by reacting Polyols such as 1,3-propanediol, 1,6-butanediol, diethylene glycol, triethylene glycol, 1,4-bishydroxymethylcyclohexane, 2,2-bis (4-hydroxycyclohexyl) propane, neopentyl glycol, Trimethylolpropane, pentaerythritol, with dicarbonates such as dimethyl, diethyl or Diphenyl carbonate, or with phosgene. Mixtures of such polyols can can also be used.
Es ist von besonderer Bedeutung für die Polyurethan-Dispersionen, daß die Makromonomeren, die zu diesen Dispersionen führen, laterale Vinylgruppen sowie gegebenenfalls auch terminale Vinylgruppen enthalten. Der Begriff terminale Vinylgruppen soll solche Vinylgruppen bezeichnen, die am Anfang oder Ende der Polymerkette hängen, laterale Vinylgruppen sind dagegen solche, die nicht am Anfang oder Ende der Polymerkette hängen, sondern dazwischen eingebaut sind.It is of particular importance for the polyurethane dispersions that the Macromonomers that lead to these dispersions, lateral vinyl groups as well optionally also contain terminal vinyl groups. The term terminal Vinyl groups shall denote those vinyl groups which are at the beginning or end of the Polymer chain hang, lateral vinyl groups are those that are not in the beginning or end of the polymer chain, but are installed in between.
Die lateralen Vinylgruppen in den Polyurethan-Dispersionen erhält man durch den Einbau von solchen Monomeren in das Makromonomer, die mindestens zwei Hydroxylgruppen und mindestens eine Vinylgruppe ausweisen. Beispiele hierfür sind Trimethylolpropran (TMP)-Derivate wie z. B. TMP-Monoallylether (2-Propenyloxy-2-hy droxymethylpropanol), TMP-Mono(meth)acrylat (2-(Meth)acryloyloxy-2-hy droxymethylpropanol); Glycerinmono(meth)acrylat; Addukte von alpha,beta-un gesättigten Carbonsäuren, wie (Meth)acrylsäure, an Diepoxide, z. B. Bisphenol-A-di glycidether, Hexandioldiglycidylether; Addukte von Dicarbonsäuren, wie z. B. Adipinsäure, Terephthalsäure oder dergleichen an (Meth)acrylsäure-glycidylester; Monovinylether von Polyolen.The lateral vinyl groups in the polyurethane dispersions are obtained by incorporation of such monomers in the macromonomer that have at least two hydroxyl groups and identify at least one vinyl group. Examples include trimethylol propane (TMP) derivatives such as e.g. B. TMP monoallyl ether (2-propenyloxy-2-hy droxymethylpropanol), TMP mono (meth) acrylate (2- (meth) acryloyloxy-2-hy droxymethylpropanol); Glycerol mono (meth) acrylate; Adducts of alpha, beta-un saturated carboxylic acids, such as (meth) acrylic acid, on diepoxides, e.g. B. Bisphenol-A-di glycidyl ether, hexanediol diglycidyl ether; Adducts of dicarboxylic acids, such as. B. Adipic acid, terephthalic acid or the like on (meth) acrylic acid glycidyl ester; Monovinyl ethers of polyols.
Die Herstellung der Polyurethanmakromonomere kann nach den üblichen und in der Urethan-Chemie bekannten Methoden erfolgen. Die Reaktion findet insbesondere in Anwesenheit eines Lösemittels oder in Anwesenheit sogenannter Reaktivverdünner statt. Bei den Reaktivverdünnern handelt es sich um alpha,beta-ungesättigte Monomere, die in der Endstufe mit den Vinylgruppen enthaltenden Makromonomeren copolymerisiert werden. Beispiele für solche Reaktivverdünner sind alpha,beta-ungesättigte Vinylmonomeren wie Alkylacrylate, -methacrylate und -crotonate mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen im Alkylrest, Di-, Tri- und Tetracrylate, -methacrylate, -crotonate von Glykolen, tri- und tetrafunktionelle Alkoholen, substituierte und unsubstituierte Acryl- und Methacrylamide, Vinylether, alpha,beta-ungesättigte Aldehyde und Ketone, Vinylalkylketone mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen im Alkylrest, Vinylether, Vinylester, Diester von alpha,beta-ungesättigten Dicarbonsäuren, Styrol, Styrolderivate, wie z. B. alpha-Methylstyrol.The preparation of the polyurethane macromonomers can be carried out according to the usual and Known urethane chemistry methods. The reaction takes place in particular in Presence of a solvent or in the presence of so-called reactive thinners instead. The reactive diluents are alpha, beta-unsaturated monomers, which in the final stage copolymerized with the macromonomers containing vinyl groups become. Examples of such reactive diluents are alpha, beta-unsaturated Vinyl monomers such as alkyl acrylates, methacrylates and crotonates with 1 to 20 Carbon atoms in the alkyl radical, di-, tri- and tetracrylates, methacrylates, crotonates from Glycols, tri- and tetrafunctional alcohols, substituted and unsubstituted acrylic and Methacrylamides, vinyl ethers, alpha, beta-unsaturated aldehydes and ketones, Vinyl alkyl ketones with 1 to 20 carbon atoms in the alkyl radical, vinyl ethers, vinyl esters, Diesters of alpha, beta-unsaturated dicarboxylic acids, styrene, styrene derivatives, such as. B. alpha-methyl styrene.
Die so erhaltenen Makromonomeren werden dann neutralisiert, falls die sauren Gruppen in den Monomeren, die solche Gruppen tragen, nicht bereits von vornherein in neutralisierter Form eingesetzt wurden.The macromonomers thus obtained are then neutralized if the acidic groups in the monomers which carry such groups, not in advance neutralized form were used.
Zur Herstellung der Polyurethandispersionen c) werden die Vinylgruppen enthaltenden Makromonomere durch Zugabe von Wasser in eine wäßrige Dispersion überführt und nach an sich bekannten Methoden durch radikalisch initiierte Polymerisation polymerisiert. Bei dieser Polymerisation können, falls nicht von vornherein als sogenannte Reaktivverdünner vorhanden, Monomere dieser Art, wie zuvor beschrieben, zugegeben, die dann in das Polyurethan mit einpolymerisiert werden.To prepare the polyurethane dispersions c), those containing vinyl groups are used Macromonomers converted into an aqueous dispersion by adding water and by methods known per se by radical-initiated polymerization polymerized. In this polymerization, if not from the outset as so-called Reactive diluent present, monomers of this type, as described above, added, which are then polymerized into the polyurethane.
Die so erhaltenen Polyurethane besitzen ein zahlenmittleres Molekulargewicht (Mn) von 10 000 bis 600 000, bevorzugt 30 000 bis 500 000, besonders bevorzugt 50 000 bis 250 000. Der Anteil an in das Polyurethanmakromonomer einpolymerisierten ungesättigten Monomeren beträgt bevorzugt größer/gleich 5 Gew.-%, besonders bevorzugt größer/gleich 15 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des fertigen Gesamtharzes. Die Säurezahlen der Polyurethandispersionen liegen im Bereich von 5 bis 80 mg KOH/g, bevorzugt bei 10 bis 40 mg KOH/g.The polyurethanes thus obtained have a number average molecular weight (Mn) of 10,000 to 600,000, preferably 30,000 to 500,000, particularly preferably 50,000 to 250,000. The proportion of unsaturated polymerized into the polyurethane macromonomer Monomers is preferably greater than or equal to 5% by weight, particularly preferably 15% by weight or more, based on the weight of the finished total resin. The Acid numbers of the polyurethane dispersions are in the range from 5 to 80 mg KOH / g, preferably at 10 to 40 mg KOH / g.
Derartige Polyurethandispersionen und ihre Herstellung sind beschrieben in der DE-A-41 22 265.Such polyurethane dispersions and their preparation are described in the DE-A-41 22 265.
Beispiele für bevorzugte Kombinationen (II) von Polyurethandispersionen aus den Polyurethandispersionen c) und d) sind beschrieben in der DE-A-43 44 063. Examples of preferred combinations (II) of polyurethane dispersions from the Polyurethane dispersions c) and d) are described in DE-A-43 44 063.
Als Komponente B) des im erfindungsgemäßen Verfahren applizierten Wasserbasislackes sind in Lacken übliche hydroxyfunktionelle wasserverdünnbare Bindemitteldispersionen auf Polyurethan-, Polyacrylat- und/oder Polyesterharzbasis einsetzbar. Es kann sich beispielsweise um die aus dem Stand der Technik bekannten hydroxyfunktionellen Polyurethan-, Polyacrylat- und Polyesterharze handeln, wie sie zur Formulierung von wäßrigen zweikomponentigen Polyurethan-Lacken eingesetzt werden.As component B) of the waterborne basecoat applied in the process according to the invention are common hydroxy-functional water-dilutable binder dispersions in paints based on polyurethane, polyacrylate and / or polyester resin. It can for example the hydroxyfunctional known from the prior art Polyurethane, polyacrylate and polyester resins act as they formulate aqueous two-component polyurethane paints are used.
Bei den hydroxyfunktionellen Polyurethan-, Polyacrylat- und Polyesterharzen handelt es sich beispielsweise um solche mit einer OH-Zahl von 25-250 mg KOH/g und einem Zahlenmittel der Molmasse (Mn) von 1000-500 000.The hydroxy-functional polyurethane, polyacrylate and polyester resins are are, for example, those with an OH number of 25-250 mg KOH / g and a Number average molecular weight (Mn) of 1000-500 000.
Bevorzugt werden als Komponente B) hydroxyfunktionelle Polyurethanharze eingesetzt. Besonders bevorzugt handelt es sich um anionisch modifizierte Polyurethanharze, die gegebenenfalls fettsäuremodifiziert sein können.Hydroxy-functional polyurethane resins are preferably used as component B). It is particularly preferred to use anionically modified polyurethane resins which can optionally be modified with fatty acids.
Die besonders bevorzugten anionisch modifizierten hydroxyfunktionellen Polyurethanharze haben beispielsweise eine OH-Zahl von 25-250 mg KOH/g, bevorzugt von 40-140 mg KOH/g, einen Gehalt an Urethangruppen von 2-20 Gew.-%, bevorzugt von 5-15 Gew.-%, bezogen auf den Harzfestkörper, ein Zahlenmittel der Molmasse (Mn) von 1000 bis 100 000, bevorzugt von 1500 bis 50 000 und eine Säurezahl von bevorzugt 10-35 mg KOH/g, besonders bevorzugt von 15-25 mg KOH/g. Die Polyurethanharze können zusätzlich nichtionisch modifiziert sein. Sie können beispielsweise einen Gehalt an Ethylenoxideinheiten von weniger als 200 mEqu, bevorzugt von weniger als 150 mEqu, besonders bevorzugt von weniger als 100 mEqu aufweisen.The particularly preferred anionically modified hydroxy-functional polyurethane resins have, for example, an OH number of 25-250 mg KOH / g, preferably 40-140 mg KOH / g, a urethane group content of 2-20% by weight, preferably 5-15% by weight, based on the resin solids, a number average molecular weight (Mn) of 1000 to 100,000, preferably from 1,500 to 50,000 and an acid number of preferably 10-35 mg KOH / g, particularly preferably from 15-25 mg KOH / g. The polyurethane resins can additionally be nonionically modified. For example, you can have a salary Ethylene oxide units of less than 200 mEqu, preferably less than 150 mEqu, particularly preferably have less than 100 mEqu.
Besonders bevorzugt werden als Komponente B) anionisch oder anionisch und nicht-
ionisch modifizierte hydroxyfunktionelle Polyurethanharze eingesetzt, die erhältlich sind
durch
Anionically or anionically and nonionically modified hydroxy-functional polyurethane resins, which are obtainable by, are particularly preferably used as component B)
-
1) Herstellung eines NCO-Gruppen enthaltenden Preadduktes aus
- 1a) mindestens einer Verbindung mit zwei mit Isocyanat reaktiven Gruppen und mindestens einer anionischen oder zur Anionenbildung befähigten Gruppe,
- 1b) einem oder mehreren aliphatischen oder cycloaliphatischen Diisocyanaten, gegebenenfalls zusammen mit einem oder mehreren aliphatischen oder cycloaliphatischen Diisocyanaten mit mindestens einer seitenständigen hydrophilen Kette mit Ethylenoxideinheiten,
- 1a) at least one compound with two isocyanate-reactive groups and at least one anionic or anion-forming group,
- 1b) one or more aliphatic or cycloaliphatic diisocyanates, optionally together with one or more aliphatic or cycloaliphatic diisocyanates with at least one pendant hydrophilic chain with ethylene oxide units,
-
2) Herstellung eines OH-Gruppen enthaltenden Polyesters aus
- 2c) einem oder mehreren Polyalkoholen,
- 2d) einer oder mehreren Dicarbonsäuren,
- 2e) gegebenenfalls einer oder mehreren Fettsäuren und
- 2f) gegebenenfalls einem oder mehreren Polyolen mit mindestens einer seitenständigen hydrophilen Kette mit Ethylenoxideinheiten, und
- 2c) one or more polyalcohols,
- 2d) one or more dicarboxylic acids,
- 2e) optionally one or more fatty acids and
- 2f) optionally one or more polyols with at least one pendant hydrophilic chain with ethylene oxide units, and
- 3) anschließende Umsetzung der unter 1) und 2) erhaltenen Produkte, gegebenenfalls in Anwesenheit eines oder mehrere Monoisocyanate mit einer hydrophilen Kette mit Ethylenoxideinheiten, in derartigen Mengenteilen, daß die OH-Gruppen des unter 2) erhaltenen Prekondensates im Überschuß gegenüber den vorhandenen NCO-Gruppen vorliegen.3) subsequent reaction of the products obtained under 1) and 2), if appropriate in the presence of one or more monoisocyanates with a hydrophilic chain with ethylene oxide units, in such quantities that the OH groups of under 2) precondensates obtained in excess over the existing ones NCO groups are present.
Als Komponente 1a) zur Herstellung des NCO-Gruppen enthaltenden Preadduktes kommen beispielsweise die als Komponente b2) beschriebenen Verbindungen in Frage. Bevorzugt ist auch hier die 2,2-Dimethylolpropionsäure.As component 1a) for the preparation of the precursor product containing NCO groups for example, the compounds described as component b2) are suitable. 2,2-Dimethylolpropionic acid is also preferred here.
Als Komponente 1b) kommen beispielsweise die als Komponente b2.2) beschriebenen Diisocyanate in Frage.Component 1b) includes, for example, those described as component b2.2) Diisocyanates in question.
Zur Herstellung des NCO-haltigen Preadduktes wird bevorzugt ein molares Verhältnis der mit Isocyanatgruppen reaktiven Gruppen von 1a) zu den Isocyanatgruppen von 1b) von 1 : 1,5 bis 1 : 2,5 eingehalten.For the preparation of the NCO-containing preadduct, a molar ratio of the with isocyanate groups reactive from 1a) to the isocyanate groups of 1b) from 1: 1.5 to 1: 2.5 observed.
Zur Herstellung des OH-Gruppen enthaltenden Polyesters können als Komponente 2c) übliche für die Herstellung von Polyestern bekannte Polyalkohole eingesetzt werden. Beispiele für derartige Polyalkohole sind Glykole wie Ethylenglykol, Propandiol-1,2 und -1,3, Butandiol-1,2, -1,3 und -1,4, 2-Ethylenpropandiol-1,3, Neopentylglykol, 2,2-Trimethylpentandiol-1,2, Hexandiol-1,6, Cyclohexandiol-1,2 und -1,4, 1,2- und 1,4-Bis-(hydroxymethyl)-cyclohexan, Adipinsäure-bis-(ethylenglykolester), Etheralkohole wie Di- und Triethylenglykol, Dipropylenglykol, Dimethylolpropionsäure, oxalkylierte Bisphenole mit zwei C2-C3-Oxalkylgruppen pro Molekül, perhydrierte Bisphenole, Butantriol-1,2,4, Hexantriol-1,2,6, Trimethylolethan, Trimethylolpropan, Trimethylolhexan, Glyzerin, Pentaerythrit, Dipentaerythrit, Sorbit.To produce the polyester containing OH groups, component 2c) Usual polyalcohols known for the production of polyesters can be used. Examples of such polyalcohols are glycols such as ethylene glycol, 1,2-propanediol and 1,3, 1,2-butanediol, 1,3 and 1,4, 2-1,3-propanediol, neopentyl glycol, 2,2-trimethylpentanediol-1,2, hexanediol-1,6, cyclohexanediol-1,2 and -1,4, 1,2- and 1,4-bis (hydroxymethyl) cyclohexane, adipic acid bis (ethylene glycol ester), ether alcohols such as di- and Triethylene glycol, dipropylene glycol, dimethylolpropionic acid, oxalkylated bisphenols with two C2-C3-oxalkyl groups per molecule, perhydrogenated bisphenols, 1,2-butanetriol, Hexanetriol-1,2,6, trimethylolethane, trimethylolpropane, trimethylolhexane, glycerin, Pentaerythritol, dipentaerythritol, sorbitol.
Es können auch anteilsmäßig kettenabbrechende einwertige Alkohole, beispielsweise solche mit 1-8 C-Atomen im Molekül wie Propanol, Butanol, Cyclohexanol, n-Hexanol, Benzylalkohol, Hydroxypivalinsäure, eingesetzt werden.Proportionate chain-terminating monohydric alcohols, for example, can also be used those with 1-8 C atoms in the molecule, such as propanol, butanol, cyclohexanol, n-hexanol, Benzyl alcohol, hydroxypivalic acid can be used.
Zur der Herstellung der OH-Gruppen enthaltenden Polyesters werden als Komponente 2d) beispielsweise für die Polyesterherstellung übliche Polycarbonsäuren oder deren veresterungsfähige Derivate eingesetzt. Dabei kann es sich um aliphatische, cycloaliphatische und/oder aromatische Dicarbonsäuren mit 4-36 Atomen handeln, die linear oder verzweigt aufgebaut sein können. Vorzugsweise handelt es sich um Dicarbonsäuren mit 4-12 C-Atomen pro Molekül. Beispiele für geeignete Dicarbonsäuren und deren Derivate sind Phthalsäureanhydrid, Isophthalsäure, Terephthalsäure, Terephthalsäuredimethylester, Tetrahydro- und Hexahydrophthalsäureanhydrid, Cyclohexandicarbonsäure, Alkylbernsteinsäureanhydrid, Bernsteinsäure, Glutarsäure, Sebacinsäure, Azelainsäure, Adipinsäure, Norbonendicarbonsäure, Pyromellithsäureanhydrid, Fumarsäure, Maleinsäure und deren Anhydride.To produce the polyesters containing OH groups, component 2d) for example polycarboxylic acids customary for polyester production or their derivatives capable of esterification. It can be aliphatic, act cycloaliphatic and / or aromatic dicarboxylic acids with 4-36 atoms, which can be linear or branched. It is preferably Dicarboxylic acids with 4-12 carbon atoms per molecule. Examples of suitable ones Dicarboxylic acids and their derivatives are phthalic anhydride, isophthalic acid, Terephthalic acid, dimethyl terephthalate, tetrahydro- and Hexahydrophthalic anhydride, cyclohexanedicarboxylic acid, alkyl succinic anhydride, Succinic acid, glutaric acid, sebacic acid, azelaic acid, adipic acid, Norbonenedicarboxylic acid, pyromellitic anhydride, fumaric acid, maleic acid and their Anhydrides.
Bevorzugt wird zur Herstellung des OH-Gruppen enthaltenden Polyesters Komponente 2e) eingesetzt, so daß ein fettsäuremodifizierter Polyester entsteht. Als Komponente 2e) kommen beispielsweise aliphatische oder aromatische Monocarbonsäuren mit 6-35 C-Ato men in Frage. Die Monocarbonsäuren können gesättigt oder ungesättigt sein. Beispiele für geeignete gesättigte Monocarbonsäuren sind 2-Ethylhexansäure, Isononansäure, Versaticsäure, Neodecansäure, Dodecansäure, Stearinsäure, Palmitinsäure, Kokosölfettsäure oder hydrierte technische Fettsäuren bzw. Fettsäuregemische. Beispiele für ungesättigte Monocarbonsäuren der entsprechenden Kettenlänge sind Sojaölfettsäure, Ricinusölfettsäure, Sorbinsäure, Erdnußölfettsäure, Tallölfettsäure und Ricininfettsäure. Bevorzugt werden gesättigte aliphatische Fettsäuren eingesetzt.For the preparation of the polyester containing OH groups, component 2e) is preferred used so that a fatty acid-modified polyester is formed. As component 2e) come for example aliphatic or aromatic monocarboxylic acids with 6-35 C-Ato men in question. The monocarboxylic acids can be saturated or unsaturated. Examples suitable saturated monocarboxylic acids are 2-ethylhexanoic acid, isononanoic acid, Versatic acid, neodecanoic acid, dodecanoic acid, stearic acid, palmitic acid, Coconut oil fatty acid or hydrogenated technical fatty acids or fatty acid mixtures. Examples for unsaturated monocarboxylic acids of the corresponding chain length are soybean oil fatty acid, Castor oil fatty acid, sorbic acid, peanut oil fatty acid, tall oil fatty acid and ricinin fatty acid. Saturated aliphatic fatty acids are preferably used.
Zur Herstellung des OH-Gruppen enthaltenden Polyesters kann Komponente 2f) eingesetzt werden, wenn nicht-ionische hydrophile Gruppen in Form von Ethylenoxidgruppen in den Polyester eingeführt werden sollen.Component 2f) can be used to prepare the polyester containing OH groups if non-ionic hydrophilic groups in the form of ethylene oxide groups in the Polyester should be imported.
Die Herstellung der hydroxyfunktionellen Polyurethanharze aus dem NCO-Gruppen enthaltenden Preaddukt und dem OH-Gruppen enthaltenden Polyester erfolgt beispielsweise durch Umsetzung in der Schmelze oder in wasserfreien organischen Lösemitteln, die nicht mit Isocyanatgruppen reagieren, beispielsweise bei Temperaturen von 60-160°C.The production of the hydroxy functional polyurethane resins from the NCO groups containing pre-duct and the OH group-containing polyester for example by reaction in the melt or in anhydrous organic Solvents that do not react with isocyanate groups, for example at temperatures from 60-160 ° C.
Die Mengenverhältnisse der Reaktanten werden dabei so ausgewählt, daß das Äquivalentverhältnis von OH-Gruppen zu NCO-Gruppen größer als 1 ist und die gewünschte Hydroxylzahl erzielt wird. Anschließend erfolgt erfolgt die Überführung des Reaktionsproduktes in die wäßrige Phase unter Zusatz von Wasser und gegebenenfalls Abdestillieren vorhandener Lösemittel. Zur Erzielung einer ausreichenden Wasserverdünnbarkeit müssen die ionenbildenden Gruppen des Polyurethanharzes, bevorzugt die anionischen Gruppen neutralisiert werden. Die Neutralisation kann vor oder während der Überführung in die Wasserphase erfolgen. Das Herstellen der wäßrigen Polyurethandispersion erfolgt nach dem Fachmann bekannten Verfahren. The proportions of the reactants are selected so that the Equivalent ratio of OH groups to NCO groups is greater than 1 and the desired hydroxyl number is achieved. Then the transfer takes place Reaction product in the aqueous phase with the addition of water and optionally Distill off existing solvents. To achieve sufficient The ion-forming groups of the polyurethane resin, preferably the anionic groups are neutralized. The neutralization can be done before or during the transfer into the water phase. Making the aqueous Polyurethane dispersion is carried out by methods known to those skilled in the art.
Die bevorzugten anionisch und gegebenenfalls nicht-ionisch modifizierten hydroxyfunktionellen Polyurethanharze sowie ihre Herstellung sind ausführlich beschrieben in den WO-A-94/03511 und WO-A-94/03512.The preferred anionically and optionally non-ionically modified Hydroxy-functional polyurethane resins and their manufacture are detailed described in WO-A-94/03511 and WO-A-94/03512.
Weiterhin ist es möglich, als hydroxyfunktionelle Polyurethane auch siliziummodifizierte hydroxyfunktionelle Polyurethane, wie sie in der noch nicht veröffentlichten deutschen Patentanmeldung P 196 24 972 beschrieben sind, einzusetzen.It is also possible to use silicon-modified as hydroxy-functional polyurethanes hydroxy-functional polyurethanes, as described in the as yet unpublished German Patent application P 196 24 972 are described to use.
Die hydroxyfunktionellen Polyurethanharze können gegebenenfalls im Gemisch mit anderen dem Fachmann bekannten filmbildenden hydroxyfunktionellen Polymeren eingesetzt werden.The hydroxy-functional polyurethane resins can optionally be mixed with other film-forming hydroxy-functional polymers known to the person skilled in the art be used.
Bei der Komponente C) der erfindungsgemäß einzusetzenden Wasserbasislacke handelt es sich um beliebige auf dem Lacksektor übliche organische Polyisocyanate mit aliphatisch, cycloaliphatisch, araliphatisch und/oder aromatisch gebundenen freien Isocyanatgruppen. Sie sind bei Raumtemperatur flüssig oder durch Zusatz organischer Lösemittel verflüssigt. Die Polyisocyanate weisen bei 23°C im allgemeinen eine Viskosität von 1 bis 6000 mPas, vorzugsweise über 5 und unter 3000 mPas auf.Component C) of the waterborne basecoats to be used according to the invention is concerned any organic polyisocyanates with aliphatic, customary in the paint sector, cycloaliphatic, araliphatic and / or aromatically bound free isocyanate groups. They are liquid at room temperature or liquefied by the addition of organic solvents. The polyisocyanates generally have a viscosity of 1 to 6000 mPas at 23 ° C. preferably above 5 and below 3000 mPas.
Bevorzugt handelt es sich bei den Polyisocyanaten um Polyisocyanate oder Polyisocyanatgemische mit ausschließlich aliphatisch und/oder cycloaliphatisch gebundenen Isocyanatgruppen mit einer mittleren NCO-Funktionalität von 1,5 bis 5, bevorzugt 2 bis 3.The polyisocyanates are preferably polyisocyanates or Polyisocyanate mixtures with only aliphatic and / or cycloaliphatic bound isocyanate groups with an average NCO functionality of 1.5 to 5, preferably 2 to 3.
Besonders gut geeignet sind beispielsweise "Lackpolyisocyanate" auf Basis von Hexame thylendiisocyanat, 1-Isocyanato-3,3,5-trimethyl-5-isocyanatomethyl-cyclohexan (IPDI) und/oder Bis(isocyanatocyclohexyl)-methan und die an sich bekannten Biuret-, Allophanat-, Urethan- und/oder Isocyanuratgruppen aufweisenden Derivate dieser Diisocyanate, die im Anschluß an ihre Herstellung in bekannter Weise, vorzugsweise durch Destillation von überschüssigem Ausgangsdiisocyanat bis auf einen Restgehalt von weniger als 0,5 Gew.-% befreit worden sind. For example, "paint polyisocyanates" based on hexame are particularly suitable ethylene diisocyanate, 1-isocyanato-3,3,5-trimethyl-5-isocyanatomethyl-cyclohexane (IPDI) and / or bis (isocyanatocyclohexyl) methane and the known biuret, Derivatives of allophanate, urethane and / or isocyanurate groups Diisocyanates, preferably in a known manner following their preparation by distillation of excess starting diisocyanate to a residual content of less than 0.5% by weight have been exempted.
Ebenfalls sehr gut geeignet sind sogenannte sterisch gehinderte Polyisocyanate, wie z. B. 1,1,6,6-Tetramethyl-hexamethylendiisocyanat, 1,5-Dibutyl-penta-methyldiisocyanat, p- oder m-Tetramethylxylylendiisocyanat und die entsprechenden hydrierten Homologen. Diese Diisocyanate können ebenfalls in geeigneter Weise zu höherfunktionellen Verbindungen umgesetzt werden, beispielsweise durch Trimerisierung oder durch Umsetzung mit Wasser oder Trimethylolpropran.So-called sterically hindered polyisocyanates, such as e.g. B. 1,1,6,6-tetramethyl-hexamethylene diisocyanate, 1,5-dibutyl-penta-methyl diisocyanate, p- or m-tetramethylxylylene diisocyanate and the corresponding hydrogenated homologues. These diisocyanates can also be functionalized in a suitable manner Connections are implemented, for example by trimerization or by Reaction with water or trimethylol propane.
Ebenfalls geeignet, jedoch weniger bevorzugt, sind aromatische Polyisocyanate. Beispiele hierfür sind Polyisocyanate auf Basis von 2,4-Diisocyanatotoluol oder dessen Gemischen mit 2,6-Diisocyanatoluol oder auf Basis von 4,4'-Diisocyanatodiphenylmethan sowie deren Trimerisate.Aromatic polyisocyanates are also suitable, but less preferred. Examples for this are polyisocyanates based on 2,4-diisocyanatotoluene or mixtures thereof with 2,6-diisocyanatoluene or based on 4,4'-diisocyanatodiphenylmethane and their Trimer.
Günstig ist auch der Einsatz von speziell hydrophilisierten Polyisocyanaten. Solche hydrophilisierten Polyisocyanate werden z. B. durch Umsetzung von Di- oder Polyisocyanaten mit monofunktionellen Polyethern aus Ethylenoxid und gegebenenfalls Propylenoxid und/oder durch Einbau von Carboxylatgruppen durch Umsetzung mit Hydroxylgruppen enthaltenden Carbonsäuren erhalten. Durch diese Modifizierung wird die Emulgierung des Polyisocyanates in die wäßrige Phase erleichtert.The use of specially hydrophilized polyisocyanates is also favorable. Such Hydrophilized polyisocyanates are e.g. B. by implementing di- or Polyisocyanates with monofunctional polyethers made from ethylene oxide and optionally Propylene oxide and / or by incorporating carboxylate groups by reaction with Obtained hydroxyl-containing carboxylic acids. This modification will the emulsification of the polyisocyanate in the aqueous phase facilitated.
Die Polyisocyanatvernetzer sind dem in der Lackindustrie tätigen Fachmann bekannt.The polyisocyanate crosslinkers are known to the person skilled in the paint industry.
Im erfindungsgemäßen Verfahren applizierbare Wasserbasislacke enthalten farb- und/oder effektgebende Pigmente. Als farbgebende Pigmente sind alle lacküblichen Pigmente organischer oder anorganischer Natur geeignet. Beispiele für anorganische oder organische Farbpigmente sind Titandioxid, mikronisiertes Titandioxid, Eisenoxidpigmente, Ruß, Azopigmente, Phthalocyaninpigmente, Chinacridon- oder Pyrrolopyrrolpigmente. Die effektgebenden Pigmente zeichnen sich insbesondere durch einen plättchenartigen Aufbau aus. Beispiele für Effektpigmente sind: Metallpigmente, z. B. aus Aluminium, Kupfer oder anderen Metallen; Interferenzpigmente, wie z. B. metalloxidbeschichtete Metallpigmente, z. B. titandioxidbeschichtetes oder mischoxidbeschichtetes Aluminium, beschichteter Glimmer, wie z. B. titandioxidbeschichteter Glimmer und Graphiteffektpigmente.Waterborne basecoats which can be applied in the process according to the invention contain color and / or effect pigments. Color pigments are all common pigments suitable organic or inorganic nature. Examples of inorganic or organic color pigments are titanium dioxide, micronized titanium dioxide, iron oxide pigments, Carbon black, azo pigments, phthalocyanine pigments, quinacridone or pyrrolopyrrole pigments. The effect pigments are particularly characterized by a platelet-like Construction from. Examples of effect pigments are: metal pigments, e.g. B. made of aluminum, Copper or other metals; Interference pigments, such as e.g. B. metal oxide coated Metal pigments, e.g. B. titanium dioxide coated or mixed oxide coated aluminum, coated mica, e.g. B. titanium dioxide coated mica and Graphite effect pigments.
Im erfindungsgemäßen Verfahren als Wasserbasislacke einsetzbare Überzugsmittel können übliche Füllstoffe sowie lackübliche Additive und Hilfsstoffe enthalten.Coating agents which can be used as water-based paints in the process of the invention can Contain customary fillers as well as additives and auxiliaries customary in paint.
Beispiele für Füllstoffe sind Bariumsulfat, Talkum, Siliziumdioxid.Examples of fillers are barium sulfate, talc, silicon dioxide.
Beispiele für lackübliche Additive sind rheologiebeeinflussende Mittel, wie hochdisperse Kieselsäure, Schichtsilikate oder polymere Harnstoffverbindungen. Als Verdicker wirken auch beispielsweise wasserlösliche Celluloseether sowie synthetische Polymere mit ionischen und/oder assoziativ wirkenden Gruppen wie modifizierte ethoxylierte Polyurethane oder Polyacrylate und Polypeptide. Weitere Beispiele sind Antiabsetzmittel, Verlaufsmittel, Lichtschutzmittel, Antischaummittel, wie beispielsweise silikonhaltige Verbindungen; Netzmittel sowie haftvermittelnde Substanzen eingesetzt werden. Die Additive und Hilfsstoffe werden in üblichen, dem Fachmann geläufigen Mengen, je nach gewünschtem Effekt, zugesetzt.Examples of customary paint additives are rheology-influencing agents, such as highly disperse ones Silicic acid, layered silicates or polymeric urea compounds. Act as a thickener also, for example, with water-soluble cellulose ethers and synthetic polymers ionic and / or associative groups such as modified ethoxylated Polyurethanes or polyacrylates and polypeptides. Other examples are anti-sedatives, Leveling agents, light stabilizers, anti-foaming agents, such as silicone-containing Links; Wetting agents and adhesion-promoting substances are used. The Additives and auxiliaries are used in the usual amounts familiar to the skilled worker, depending on the desired effect, added.
Im erfindungsgemäßen Verfahren als Wasserbasislacke einsetzbare Überzugsmittel können geringe Mengen organische Lösemittel, bevorzugt nicht mehr als 15 Gew.-%, besonders bevorzugt nicht mehr als 10 Gew.-% enthalten. Die organischen Lösemittel sind bevorzugt wassermischbar. Es handelt sich um übliche lacktechnische Lösemittel. Diese können aus der Herstellung der Bindemittel stammen oder werden separat zugegeben. Beispiele für solche Lösemittel sind ein- oder mehrwertige Alkohole, z. B. Propanol, Butanol, Hexanol; Glykolether oder -ester, z. B. Diethylenglykoldialkylether, Dipropylenglykoldialkylether, jeweils mit C1- bis C6-Alkyl, Ethoxypropanol, Butylglykol; Glykole, z. B. Ethylenglykol, Propylenglykol und deren Oligomere, N-Methylpyrrolidon sowie Ketone, z. B. Methylethylketon, Aceton, Cyclohexanon; aromatische oder aliphatische Kohlenwasserstoffe, z. B. Toluol, Xylol oder lineare oder verzweigte aliphatische C6-C12-Kohlenwasserstoffe. Über die Auswahl der Lösemittel können Verlauf und Viskosität des Überzugsmittels beeinflußt werden.Coating agents which can be used as water-based paints in the process of the invention can small amounts of organic solvents, preferably not more than 15% by weight, especially preferably contain no more than 10% by weight. The organic solvents are preferably water miscible. These are common paint solvents. This can originate from the production of the binders or are added separately. Examples of such solvents are monohydric or polyhydric alcohols, e.g. B. propanol, Butanol, hexanol; Glycol ether or ester, e.g. B. diethylene glycol dialkyl ether, Dipropylene glycol dialkyl ether, each with C1 to C6 alkyl, ethoxypropanol, butyl glycol; Glycols, e.g. B. ethylene glycol, propylene glycol and their oligomers, N-methylpyrrolidone as well as ketones, e.g. B. methyl ethyl ketone, acetone, cyclohexanone; aromatic or aliphatic hydrocarbons, e.g. B. toluene, xylene or linear or branched C6-C12 aliphatic hydrocarbons. About the choice of solvents can The course and viscosity of the coating agent are influenced.
Die Wasserbasislacke können zur Neutralisation der ionisch modifizierten Bindemittel Neutralisationsmittel enthalten. Als Neutralisationsmittel für die bevorzugten anionisch modifizierten Bindemittel dienen Basen, wie z. B. Ammoniak oder organische Amine wie Triethylamin, N-Methylmorpholin, Aminoalkohole wie Dimethylisopropanolamin, Dimethylethanolamin, 2-Amino-2-methylpropanol-1.The waterborne basecoats can be used to neutralize the ionically modified binders Contain neutralizing agents. As a neutralizing agent for the preferred anionic modified binders serve bases such. B. ammonia or organic amines such as Triethylamine, N-methylmorpholine, amino alcohols such as dimethylisopropanolamine, Dimethylethanolamine, 2-amino-2-methylpropanol-1.
Die im erfindungsgemäßen Verfahren einsetzbaren Wasserbasislacke werden durch Vermischen der wasserenthaltenden Komponenten A) und B) mit der Komponente C) und den weiteren Bestandteilen hergestellt. Das Vermischen ist problemlos ohne Zuhilfenahme größerer Mischaggregate, z. B. durch einfaches Verrühren mit einem Rührstab, möglich. Das Vermischen kann in unterschiedlicher Reihenfolge erfolgen. Beispielsweise kann aus der physikalisch trocknenden Polyurethandispersion (Komponente A) oder aus der OH-funktionellen Polyurethandispersion (Komponente B) eine Formulierung bereitet werden, welche die Pigmente und die notwendigen Additive, Lösemittel und Hilfsstoffe enthält. Anschließend können Komponente B) bzw. Komponente A) und Komponente C), gegebenenfalls noch mit Lösemitteln und/oder Lackadditiven komplettiert, separat zugegeben werden. Es ist jedoch auch möglich, aus den Komponenten A) und B) eine Formulierung zu bereiten, welche die Pigmente und die notwendigen Additive, Lösemittel und Hilfsstoffe enthält. Anschließend wird Komponente C), gegebenenfalls noch mit Lösemitteln und/oder Additiven versehen, zugemischt. Die Komponente A) und/oder die Komponente B) können dabei mit den entsprechenden Pigmenten und Additiven formuliert auch als Bestandteile eines Mischsystems zur Erzielung definierter Farbtöne vorliegen. Da es sich bei den Wasserbasislacken um ein zweikomponentiges System handelt, ist es erforderlich, daß die Komponenten A) und B) getrennt von Komponente C) gelagert werden und erst kurz vor der Applikation gründlich miteinander vermischt werden. Dann kann bei Bedarf mit Wasser oder geringen Mengen an organischen Lösemitteln auf Spritzviskosität eingestellt werden.The waterborne basecoats which can be used in the process according to the invention are obtained by Mixing the water-containing components A) and B) with component C) and the other components. Mixing is easy without any help larger mixing units, e.g. B. by simply stirring with a stir bar, possible. Mixing can be done in different orders. For example, from the physically drying polyurethane dispersion (component A) or from the OH-functional polyurethane dispersion (component B) a formulation can be prepared which contains the pigments and the necessary additives, solvents and auxiliary substances. Then component B) or component A) and component C), optionally completed with solvents and / or paint additives, separately be added. However, it is also possible to use components A) and B) Prepare formulation containing the pigments and the necessary additives, solvents and contains auxiliary substances. Then component C), optionally with Provide solvents and / or additives, mixed. Component A) and / or Component B) can be formulated with the appropriate pigments and additives are also available as components of a mixing system to achieve defined colors. There it is the water-based paints a two-component system required that components A) and B) stored separately from component C) and are only mixed thoroughly shortly before application. Then can with water or small amounts of organic solvents if necessary Spray viscosity can be set.
Zur Herstellung der einzusetzenden Wasserbasislacke ist es auch möglich, die farbgebenden Pigmente zunächst in einem Pastenharz anzureiben und anschließend wie vorstehend beschrieben in Komponente A) und/oder Komponente B) einzuarbeiten. Bei den Pastenharzen kann es sich beispielsweise um übliche Pastenharze auf Basis von wasserverdünnbarer Polyester-, Polyacrylat- und/oder Polyurethanharzdispersionen handeln. Bevorzugt einzusetzende Polyurethanpastenharze sind beispielsweise beschrieben in der EP-A-0 438 090.To produce the waterborne basecoats to be used, it is also possible to use the Color pigments first rub in a paste resin and then how to be incorporated into component A) and / or component B) as described above. At the paste resins can, for example, be conventional paste resins based on water-dilutable polyester, polyacrylate and / or polyurethane resin dispersions act. Polyurethane paste resins to be used with preference are described, for example in EP-A-0 438 090.
Im erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung einer Mehrschichtlackierung wird der farb- und effektgebende Wasserbasislack auf ein vorbeschichtetes Substrat aufgebracht. Bei den vorbeschichteten Substraten handelt es sich um metallische oder Kunststoffsubstrate. Metallische Substrate sind beispielsweise die im Fahrzeugbau üblicherweise eingesetzten Metallsubstrate. Kunststoffsubstrate sind beispielsweise die üblichen im Fahrzeugbau einsetzbaren Kunststoffe, wie Polypropylen, Ethylenpropylendienmischpolymerisate (EPDM), Polycarbonate, glasfaserverstärkter Kunststoffe, Polyurethane, Polyamide, thermoplastische Polyester und Acrylnitril/Butadien/Styrol-Mischpolymerisate (ABS).In the process according to the invention for producing a multi-layer coating, the Color and effect waterborne basecoat applied to a pre-coated substrate. The pre-coated substrates are metallic or Plastic substrates. Metallic substrates are, for example, those used in vehicle construction usually used metal substrates. Plastic substrates are, for example common plastics used in vehicle construction, such as polypropylene, Ethylene propylene diene copolymers (EPDM), polycarbonates, glass fiber reinforced Plastics, polyurethanes, polyamides, thermoplastic polyesters and Acrylonitrile / butadiene / styrene copolymers (ABS).
Der Wasserbasislack kann auf unterschiedlich vorbeschichtete metallische und Kunststoffsubstrate aufgebracht werden. Bei den Untergründen kann es sich dabei um übliche bei der Fahrzeugserien- und Fahrzeugreparaturlackierung aufgebrachte Untergründe handeln. Insbesondere bei der Fahrzeugreparaturlackierung kann es sich dabei, je nach Zustand der zu reparierenden Schadstelle, beispielsweise um eine angeschliffene Altlackierung handeln oder um im Rahmen der Reparaturlackierung bereits aufgebrachte Überzugsschichten. Bei den im Rahmen der Reparaturlackierung aufgebrachten überzugsschichten kann es sich beispielsweise um die dem Fachmann bekannten Haftprimer, Grundierungen, Grundierfüller- oder Füllerschichten handeln. Die Beschichtungsmittel können lösemittel- oder wasserbasierend sein.The waterborne basecoat can be applied to differently pre-coated metallic and Plastic substrates are applied. The substrates can be usual applied in the vehicle series and vehicle refinishing Trade substrates. It can be particularly the case with vehicle refinishing depending on the condition of the damaged area to be repaired, for example by one sanded old paintwork or already in the context of refinishing applied coating layers. In the context of the refinishing applied coating layers can be, for example, those of the person skilled in the art known adhesive primers, primers, primer filler or filler layers. The Coating agents can be solvent-based or water-based.
Es sind verschiedene Mehrschichtaufbauten möglich. Es kann sich beispielsweise um einen Dreischicht-Aufbau handeln aus einem Primer, z. B. auf Basis chlorierter Polyolefine (CPO) als Hauptbindemittel, einem Füller, z. B. einem 2K-Epoxy- oder 2K-Acryl-Füller und dem Wasserbasislack. Es kann sich auch um einen Zweischichtaufbau handeln, beispielsweise aus einem handelsüblichen Grundierfüller, z. B. auf Basis 2K-Acryl, und dem Wasserbasislack. Es ist jedoch auch möglich, den Wasserbasislack direkt auf eine angeschliffene Altlackierung aufzubringen. Different multi-layer structures are possible. For example, it can be a three-layer structure act from a primer, e.g. B. based on chlorinated Polyolefins (CPO) as the main binder, a filler, e.g. B. a 2K epoxy or 2-component acrylic filler and the water-based paint. It can also be a two-layer construction act, for example from a commercially available primer filler, e.g. B. based 2K acrylic, and the water-based paint. However, it is also possible to apply the waterborne basecoat directly to be applied to a sanded old paintwork.
Die Trocknungs- bzw. Härtungsbedingungen unter denen die Mehrschichtlackierung erstellt wird, entsprechen z. B. den in der Autoserien- und Autoreparaturlackierung üblichen Bedingungen. Beispielsweise kann der Wasserbasislack auf eine zuvor applizierte Füller- oder Grundierfüllerschicht nach einer Ablüftphase, von z. B. 15-30 Minuten beispielsweise bei Raumtemperatur, aufgebracht und anschließend z. B. 40-60 Minuten bei z. B. 40-60°C gehärtet werden.The drying or curing conditions under which the multi-layer coating is created, correspond to e.g. B. in the car series and car refinishing usual conditions. For example, the waterborne basecoat can be applied to a previously applied one Filler or primer filler layer after a flash-off phase, e.g. B. 15-30 minutes for example at room temperature, applied and then z. B. 40-60 minutes at z. B. 40-60 ° C can be cured.
Die Überzugsmittel werden nach bekannten Verfahren, bevorzugt mittels Spritzapplikation aufgebracht.The coating agents are applied by known methods, preferably by spray application upset.
Die Erfindung betrifft auch die Verwendung der wasserverdünnbaren Beschichtungsmittel der vorstehend beschriebenen Bindemittelzusammensetzung aus den Komponenten A), B) und C) als farb- und/oder effektgebende Basislacke in Verfahren zur Herstellung einer Mehrschichtlackierung auf metallischen und Kunststoffsubstraten, wobei der Basislack auf vorbeschichtete Substrate appliziert wird und die letzte abschließende Lackschicht im Mehrschichtaufbau bildet.The invention also relates to the use of the water-dilutable coating compositions the binder composition from components A), B) described above and C) as color and / or effect basecoats in processes for producing a Multi-layer painting on metallic and plastic substrates, with the basecoat on precoated substrates is applied and the last final lacquer layer in the Multilayer construction forms.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden insbesondere bei Anwendungen, bei denen aus technologischen oder ökonomischen Gründen auf die Applikation einer Klarlackschicht verzichtet werden muß bzw. soll, Mehrschichtlackierungen erhalten, die den üblichen Anforderungen in der Fahrzeug- und insbesondere in der Fahrzeugreparaturlackierung entsprechen. Die Beschichtungen zeigen einen guten Glanz, gute Benzin-, Lösemittel- und Wasserbeständigkeit sowie ausreichende Härte und Kratzfestigkeit. Besonders vorteilhaft ist, daß mit dem erfindungsgemäßen Verfahren das angestrebte Eigenschaftsniveau der Lackierung auch unter den Trocknungs- bzw. Härtungsbedingungen der Autoreparaturlackierung erreicht wird. Die im erfindungsgemäßen Verfahren applizierten Wasserbasislacke lassen sich problemlos durch einfaches Vermischen der einzelnen Komponenten herstellen.With the method according to the invention, in particular in applications in which for technological or economic reasons on the application of a clear coat must or should be dispensed with, multi-layer coatings, the usual Requirements in vehicle and especially in vehicle refinishing correspond. The coatings show a good gloss, good gasoline, solvent and Water resistance as well as sufficient hardness and scratch resistance. Particularly advantageous is that with the method according to the invention the desired level of properties Painting also under the drying or curing conditions of the Car refinishing is achieved. The applied in the method according to the invention Waterborne basecoats can be easily mixed by simply mixing them together Manufacture components.
Die Erfindung soll an den folgenden Beispielen näher erläutert werden.The invention is illustrated by the following examples.
Alle Angaben beziehen sich auf das Gewicht, sofern nichts anderes angegeben ist. All information is based on weight, unless otherwise stated.
Es wird ein unifarbener Wasserbasislack hergestellt.A plain-colored water-based paint is produced.
Als Komponente A) wird eine Kombination aus einer Polyurethandispersion A1 (entspricht der Polyurethandispersion A aus Herstellungsbeispiel 1 der DE-A-43 44 063) und einer Polyurethandispersion A2 (entspricht Polyurethandispersion B aus Herstellungsbeispiel 2 der DE-A-43 44 063) eingesetzt.A combination of a polyurethane dispersion A1 is used as component A) (corresponds to the polyurethane dispersion A from preparation example 1 of DE-A-43 44 063) and a polyurethane dispersion A2 (corresponds to polyurethane dispersion B from Production example 2 of DE-A-43 44 063) used.
Als Komponente B) wird eine OH-funktionelle Polyurethandispersion entsprechend WO-A-94/03511 Beispiel 4, Kunstharzbindemittel 4 eingesetzt.An OH-functional polyurethane dispersion is used as component B) WO-A-94/03511 Example 4, synthetic resin binder 4 used.
Als Komponente C) wird ein handelsüblicher Polyisocyanathärter auf Basis
wasserverdünnbarer aliphatischer Polyisocyanate (Bayhydur® LS-2032) eingesetzt.
A commercially available polyisocyanate hardener based on water-dilutable aliphatic polyisocyanates (Bayhydur® LS-2032) is used as component C).
-
1.1. Aus den oben genannten physikalisch trocknenden Polyurethandispersionen A1
und A2 wird zunächst eine Formulierung mit den folgenden Bestandteilen
hergestellt:
7,0 Tle. Polyurethandispersion A1
18,4 Tle. Polyurethandispersion A2
28,5 Tle. Wasser
3,7 Tle. Butylglykol
1,28 Tle. eines handelsüblichen Verdickers
0,2 Tle. N,N-Dimethylethanolamin
18,6 Tle. eines handelsüblichen Titandioxid-Pigmentes
0,4 Tle. eines handelsüblichen Kupferphthalocyanin-Pigmentes
0,12 Tle. eines handelsüblichen Entschäumers
10,0 Tle. eines handelsüblichen PU-Anreibehilfsmittels (FK 30%).1.1. A formulation with the following constituents is first prepared from the physically drying polyurethane dispersions A1 and A2 mentioned above:
7.0 parts of polyurethane dispersion A1
18.4 parts polyurethane dispersion A2
28.5 parts of water
3.7 parts butyl glycol
1.28 parts of a commercially available thickener
0.2 parts of N, N-dimethylethanolamine
18.6 parts of a commercially available titanium dioxide pigment
0.4 parts of a commercially available copper phthalocyanine pigment
0.12 parts of a commercially available defoamer
10.0 parts of a commercially available PU grinder (FK 30%). -
1.2. Zu 100 Volumen-Teilen der unter 1.1. hergestellten Formulierung werden
nacheinander folgende Komponenten zugegeben und jeweils einzeln gut verrührt:
- - 30 Volumen-Teile einer Zubereitung aus:
- - 76 Gew.-% der OH-funktionellen Polyurethandispersion (Komponente B)
- - 12,5 Gew.-% vollentsalztes Wasser (VE-Wasser)
- - 3,0 Gew.-% Butylglykol
- - 3,5 Gew.-% eines handelsüblichen Kieselsäuremattieres
- - 5 Gew.-% eines handelsüblichen Verdickers auf Acrylatbasis
- - 30 Volumen-Teile des Polyisocyanathärters (Komponente C) 75%ig in Methoxypropylacetat
- - 30 Volumen-Teile VE-Wasser.
- - 30 parts by volume of a preparation from:
- 76% by weight of the OH-functional polyurethane dispersion (component B)
- - 12.5% by weight of fully demineralized water (deionized water)
- - 3.0% by weight of butyl glycol
- - 3.5 wt .-% of a commercially available silica matting
- - 5 wt .-% of a commercially available thickener based on acrylate
- - 30 parts by volume of the polyisocyanate hardener (component C) 75% in methoxypropylacetate
- - 30 parts by volume of demineralized water.
Unter Verwendung des in Beispiel 1 hergestellten Wasserbasislackes wurde folgende
Mehrschichtlackierung durchgeführt:
Ein Polypropylen-Substrat wurde in üblicher Weise gereinigt. Dann wurde ein üblicher
lösemittelbasierender 2K-Füller auf Basis eines hydroxyfunktionellen Acrylatharzes und
eines Polyisocyanathärters appliziert. Nach einer Ablüftzeit von 30 Minuten bei
Raumtemperatur wurde der Wasserbasislack aufgebracht. Anschließend wurde 60 Minuten
bei 60°C gehärtet.The following multi-layer coating was carried out using the waterborne basecoat produced in Example 1:
A polypropylene substrate was cleaned in the usual way. Then a customary solvent-based 2-component filler based on a hydroxy-functional acrylic resin and a polyisocyanate hardener was applied. After a flash-off time of 30 minutes at room temperature, the waterborne basecoat was applied. The mixture was then cured at 60 ° C. for 60 minutes.
Die so erhaltene Lackierung erfüllt die üblichen Anforderungen an eine Autoreparaturlackierung bezüglich Härte, Kratzfestigkeit, Lösemittel- und Benzinbeständigkeit sowie Wasserfestigkeit.The paint obtained in this way meets the usual requirements for a Car refinishing in terms of hardness, scratch resistance, solvent and Petrol resistance and water resistance.
Claims (9)
- A) ein oder mehrere physikalisch trocknende wasserverdünnbare im wesentlichen hydroxylgruppenfreie Polyurethane in Form wäßriger Dispersionen,
- B) ein oder mehrere wasserverdünnbare hydroxyfunktionelle Polyacrylate, Polyester und/oder Polyurethane in Form wäßriger Dispersionen,
- C) ein oder mehrere Polyisocyanate sowie
Wasser, farb- und/oder effektgebende Pigmente und gegebenenfalls Füllstoffe, organische Lösemittel und/oder lackübliche Additive und Hilfsstoffe,
- A) one or more physically drying water-dilutable, essentially hydroxyl-free polyurethanes in the form of aqueous dispersions,
- B) one or more water-dilutable hydroxy-functional polyacrylates, polyesters and / or polyurethanes in the form of aqueous dispersions,
- C) one or more polyisocyanates as well
Water, color and / or effect pigments and, if appropriate, fillers, organic solvents and / or customary lacquer additives and auxiliaries,
- a) 20-80 Gew.-% eines oder mehrerer, Carbonatgruppierungen enthaltender
Polyurethane mit einem Zahlenmittel der Molmasse (Mn) von 70 000 bis
500 000, in Form einer wäßrigen Dispersion, erhältlich durch Umsetzung
von
- a1) 10-40 Gew.-% eines oder mehrerer organischer Polyisocyanate,
- a2) 40-80 Gew.-% einer oder mehrerer höhermolekularer organischer Polyhydroxyverbindungen, die zumindest zu 50 Gew.-% aus einem oder mehreren Polyhydroxypolycarbonaten bestehen,
- a3) 0,2-18 Gew.-% einer oder mehrerer niedermolekularer Verbindungen, die mindestens zwei gegenüber Isocyanatgruppen reaktionsfähige Gruppen aufweisen,
- a4) 1-12 Gew.-% einer oder mehrerer Verbindungen, die neben mindestens einer anionischen Gruppe oder mindestens einer in eine anionische Gruppe überführbaren Gruppe mindestens ein gegenüber Isocyanatgruppen reaktionsfähiges Wasserstoffatom aufweisen, und
- a5) 0-8 Gew.-% einer oder mehrerer nicht-ionisch hydrophiler Verbindungen,
die mindestens eine Isocyanatgruppe oder mindestens eine gegenüber
Isocyanatgruppen reaktionsfähige Gruppe aufweisen, wobei die Summe der
Komponenten a1) bis a5) 100 Gew.-% beträgt
und
- b) 20-80 Gew.-% eines oder mehrerer carbonatgruppenfreier, ionische
Gruppen enthaltender Polyurethanharze mit einem Zahlenmittel der
Molmasse (Mn) von 10 000 bis 300 000 und einer Säurezahl von 5 bis 50 in
Form einer wäßrigen Dispersion, erhältlich durch Bereitung eines
OH-Gruppen enthaltenden Polyurethan-Prepolymeren mit einer OH-Zahl von 5
bis 75 und einem Zahlenmittel der Molmasse (Mn) von 5000 bis 50 000,
durch Umsetzung in organischem Medium von
- b1) einer oder mehreren mit Isocyanat reaktiven Verbindungen in Form von
- b1.1) 70 bis 100 Gew.-% eines oder mehrerer Polyesterpolyole und/oder Polyetherpolyole mit einem Molekulargewicht von 400 bis 6000, zusammen mit
- b1.2) 0 bis 30 Gew.-% einer oder mehrerer von b1.1) unterschiedlicher Verbindungen mit mindestens zwei mit Isocyanat reaktiven Gruppen, mit einem Molekulargewicht von 60 bis 400, wobei die Summe der Komponenten b1.1) und b1.2) 100 Gew.-% beträgt, mit
- b2) mindestens einer Verbindung mit zwei mit Isocyanat reaktiven Gruppen und mindestens einer anionischen oder zur Anionenbildung befähigten Gruppe, wobei die Komponente b2) separat oder in Form eines Reaktionsproduktes b2.1) aus Komponente b2) und einem oder mehreren organischen Diisocyanaten b2.2) eingesetzt werden kann, wobei das molare Verhältnis der mit Isocyanatgruppen reaktiven Gruppen von b2) zu den Isocyanatgruppen von b2.2) 1 : 1,5 bis 1 : 2,5 beträgt und wobei das Reaktionsprodukt b2.1) auch in Anwesenheit von Komponente b1) hergestellt werden kann und die Komponente b2) oder das Reaktionsprodukt b2.1) in einer derartigen Menge eingesetzt werden, daß die fertigen Polyurethanharze die gewünschte Säurezahl aufweisen, sowie mit
- b3) einem oder mehreren Polyisocyanaten mit mindestens zwei freien
Isocyanatgruppen pro Molekül, in einer derartigen Menge, daß das molare
Verhältnis der OH-Gruppen der Komponente b1) zu den NCO-Gruppen der
Komponenten b2) und b3) 1,01 : 1 bis 3 : 1 beträgt,
worauf das aus b1), b2) und b3) erhaltende Prepolymere vor oder nach der teilweisen oder vollständigen Neutralisation vorhandener in ionische Gruppen überführbarer Gruppen in dem organischen Medium oder nach Überführung in die Wasserphase einer Kettenverlängerung unterzogen wird durch Umsetzung mit - b4) einem oder mehreren polyfunktionellen Isocyanaten mit einer Funktionalität
an freien NCO-Gruppen von mindestens 1,8, in derartigen Anteilen, daß
die fertigen Polyurethanharze das gewünschte Zahlenmittel der Molmasse
aufweisen,
wobei sich die Gew.-% der Komponenten a) und b) jeweils auf den Harzfestkörper beziehen und zu 100% ergänzen.
- a) 20-80% by weight of one or more polyurethanes containing carbonate groups with a number average molecular weight (Mn) of 70,000 to 500,000, in the form of an aqueous dispersion, obtainable by reacting
- a1) 10-40% by weight of one or more organic polyisocyanates,
- a2) 40-80% by weight of one or more higher molecular weight organic polyhydroxy compounds which consist of at least 50% by weight of one or more polyhydroxy polycarbonates,
- a3) 0.2-18% by weight of one or more low molecular weight compounds which have at least two groups which are reactive toward isocyanate groups,
- a4) 1-12% by weight of one or more compounds which, in addition to at least one anionic group or at least one group which can be converted into an anionic group, have at least one hydrogen atom which is reactive toward isocyanate groups, and
- a5) 0-8% by weight of one or more nonionically hydrophilic compounds which have at least one isocyanate group or at least one group which is reactive toward isocyanate groups, the sum of components a1) to a5) being 100% by weight
and
- b) 20-80 wt .-% of one or more carbonate-free, ionic group-containing polyurethane resins with a number average molecular weight (Mn) of 10,000 to 300,000 and an acid number of 5 to 50 in the form of an aqueous dispersion, obtainable by preparing an OH -Groups containing polyurethane prepolymers with an OH number of 5 to 75 and a number average molecular weight (Mn) of 5000 to 50,000, by reaction in an organic medium
- b1) one or more isocyanate-reactive compounds in the form of
- b1.1) 70 to 100 wt .-% of one or more polyester polyols and / or polyether polyols with a molecular weight of 400 to 6000, together with
- b1.2) 0 to 30% by weight of one or more compounds different from b1.1) with at least two groups reactive with isocyanate, with a molecular weight of 60 to 400, the sum of components b1.1) and b1.2 ) Is 100% by weight with
- b2) at least one compound with two isocyanate-reactive groups and at least one anionic group or one capable of forming anions, component b2) separately or in the form of a reaction product b2.1) from component b2) and one or more organic diisocyanates b2.2) can be used, the molar ratio of the groups of b2) reactive to isocyanate groups to the isocyanate groups of b2.2) being 1: 1.5 to 1: 2.5, and the reaction product b2.1) also in the presence of component b1 ) can be prepared and component b2) or the reaction product b2.1) can be used in such an amount that the finished polyurethane resins have the desired acid number, and also with
- b3) one or more polyisocyanates with at least two free isocyanate groups per molecule, in such an amount that the molar ratio of the OH groups of component b1) to the NCO groups of components b2) and b3) is 1.01: 1 to 3 : 1 is
whereupon the prepolymer obtained from b1), b2) and b3) is subjected to chain extension by reaction with before or after the partial or complete neutralization of groups which can be converted into ionic groups in the organic medium or after conversion into the water phase - b4) one or more polyfunctional isocyanates with a functionality of free NCO groups of at least 1.8, in proportions such that the finished polyurethane resins have the desired number average molecular weight,
where the% by weight of components a) and b) each relate to the resin solids and add 100%.
- c) 45-95 Gew.-% eines oder mehrerer Polyurethane, hergestellt durch radikalisch initiierte Polymerisation von Polyurethan-Makromonomeren mit einem Gehalt an Carboxyl-, Phosphon- oder Sulfonsäuregruppen und lateralen Vinylgruppen sowie in einem als Lösemittel dienenden mit dem Polyurethanmakromonomer copolymerisierbaren ungesättigten Monomeren, gegebenenfalls in Gegenwart weiterer copolymerisierbarer ungesättigter Monomere, in Form einer wäßrigen Dispersion und
- d) 5-55 Gew.-% der in Anspruch 4 unter b) genannten harnstoffgruppenfreien, ionische Gruppen enthaltenden Polyurethanharze mit einem Zahlenmittel der Molmasse (Mn) von 10 000 bis 300 000 und einer Säurezahl von 5 bis 50 in Form einer wäßrigen Dispersion.
- c) 45-95% by weight of one or more polyurethanes, produced by free-radically initiated polymerization of polyurethane macromonomers containing carboxyl, phosphonic or sulfonic acid groups and lateral vinyl groups and in a solvent-based unsaturated monomer copolymerizable with the polyurethane macromonomer, optionally in the presence of further copolymerizable unsaturated monomers, in the form of an aqueous dispersion and
- d) 5-55% by weight of the urea group-free polyurethane resins containing ionic groups mentioned in claim 4 with a number average molecular weight (Mn) of 10,000 to 300,000 and an acid number of 5 to 50 in the form of an aqueous dispersion.
- 1) Herstellung eines NCO-Gruppen enthaltenden Preadduktes aus
- 1a) mindestens einer Verbindung mit zwei mit Isocyanat reaktiven
Gruppen und mindestens einer anionischen oder zur Anionenbildung
befähigten Gruppe,
und/oder einer oder mehreren Verbindungen mit mindestens einer seitenständigen, hydrophilen Kette mit Ethylenoxideinheiten und zwei mit Isocyanat reaktionsfähigen Gruppen, und aus - 1b) einem oder mehreren aliphatischen oder cycloaliphatischen Diisocyanaten, gegebenenfalls zusammen mit einem oder mehreren aliphatischen oder cycloaliphatischen Diisocyanaten mit mindestens einer seitenstandigen hydrophilen Kette mit Ethylenoxideinheiten,
- 1a) mindestens einer Verbindung mit zwei mit Isocyanat reaktiven
Gruppen und mindestens einer anionischen oder zur Anionenbildung
befähigten Gruppe,
- 2) Herstellung eines OH-Gruppen enthaltenden Polyesters aus
- 2c) einem oder mehreren Polyalkoholen,
- 2d) einer oder mehreren Dicarbonsäuren,
- 2e) gegebenenfalls einer oder mehreren Fettsäuren und
- 2f) gegebenenfalls einem oder mehreren Polyolen mit mindestens einer seitenständigen hydrophilen Kette mit Ethylenoxideinheiten, und
- 3) anschließende Umsetzung der unter I) und 2) erhaltenen Produkte, gegebenenfalls in Anwesenheit eines oder mehrere Monoisocyanate mit einer hydrophilen Kette mit Ethylenoxideinheiten, in derartigen Mengenteilen, daß die OH-Gruppen des unter 2) erhaltenen Prekondensates im Überschuß gegenüber den vorhandenen NCO-Gruppen vorliegen.
- 1) Preparation of a precursor containing NCO groups
- 1a) at least one compound with two isocyanate-reactive groups and at least one anionic or anion-forming group,
and / or one or more compounds having at least one pendant, hydrophilic chain with ethylene oxide units and two groups which are reactive with isocyanate, and from - 1b) one or more aliphatic or cycloaliphatic diisocyanates, optionally together with one or more aliphatic or cycloaliphatic diisocyanates with at least one pendant hydrophilic chain with ethylene oxide units,
- 1a) at least one compound with two isocyanate-reactive groups and at least one anionic or anion-forming group,
- 2) Production of a polyester containing OH groups
- 2c) one or more polyalcohols,
- 2d) one or more dicarboxylic acids,
- 2e) optionally one or more fatty acids and
- 2f) optionally one or more polyols with at least one pendant hydrophilic chain with ethylene oxide units, and
- 3) subsequent reaction of the products obtained under I) and 2), optionally in the presence of one or more monoisocyanates with a hydrophilic chain with ethylene oxide units, in such proportions that the OH groups of the precondensate obtained under 2) are in excess over the NCO- There are groups.
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