WO1990006186A1 - Process for the production of a multi-layer coating, water-dilutable coating compositions, water-dilutable emulsion polymers and process for the production of water-dilutable emulsion polymers - Google Patents

Process for the production of a multi-layer coating, water-dilutable coating compositions, water-dilutable emulsion polymers and process for the production of water-dilutable emulsion polymers Download PDF

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WO1990006186A1
WO1990006186A1 PCT/EP1989/001434 EP8901434W WO9006186A1 WO 1990006186 A1 WO1990006186 A1 WO 1990006186A1 EP 8901434 W EP8901434 W EP 8901434W WO 9006186 A1 WO9006186 A1 WO 9006186A1
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WO
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stage
mixture
monomer
ethylenically unsaturated
weight
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Application number
PCT/EP1989/001434
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Inventor
Stefan Wieditz
Jürgen Niemann
Arnold Dobbelstein
Original Assignee
Basf Lacke + Farben Aktiengesellschaft
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Filing date
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Priority to AT90900099T priority patent/ATE91923T1/en
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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05DPROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D7/00Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials
    • B05D7/50Multilayers
    • B05D7/52Two layers
    • B05D7/53Base coat plus clear coat type
    • B05D7/532Base coat plus clear coat type the two layers being cured or baked together, i.e. wet on wet
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05DPROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D2451/00Type of carrier, type of coating (Multilayers)

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a multilayer protective and / or decorative coating on a substrate surface, in which.
  • a pigmented aqueous coating composition which contains a water-dilutable emulsion polymer as film-forming material, is applied to the substrate surface as the base coating composition
  • the invention also relates to water-thinnable coating compositions, water-thinnable emulsion polymers and a process for the preparation of water-thinnable ones
  • Emulsion polymers are Emulsion polymers.
  • the process in question can only be used to produce metallic effect coatings with a good metallic effect if the aqueous base coating compositions used are composed in such a way that they - especially with the aid of automatic painting systems - in relatively thin, fast-drying compositions Layers can be applied to the substrate and, after carrying out process steps (3) and (4), contain the metal pigment particles in parallel alignment with the substrate surface.
  • the aqueous base coating compositions must be composed in such a way that the base layer of the stoved metallic effect coating adheres well to the substrate and the transparent cover layer adheres well to the base layer. Furthermore, the aqueous base coating compositions must be composed in such a way that the baked-on metallic effect coating shows no matting, delamination phenomena or even bubbles after exposure to a constant temperature in condensed water.
  • aqueous base coating compositions exhibit high storage stability.
  • DE-A-3 628 124 discloses aqueous base coating compositions which contain, as film-forming material, a mixture of a water-thinnable emulsion polymer and a water-thinnable polyurethane resin. These base coating compositions do not optimally meet the requirements set out above.
  • the object on which the present invention is based is to provide aqueous base coating compositions which are suitable for the process in question and which optimally meet the requirements set out above.
  • the reaction conditions being chosen so that the emulsion polymer obtained has a number-average Has molecular weight of 200,000 to 2,000,000 and where there s the ethylenically unsaturated monomer or monomer mixture used in the first stage and the type and amount of the ethylenically unsaturated monomer or monomer mixture used in the second stage are selected such that the emulsion polymer obtained has a hydroxyl number from 2 to 100 and the difference - ⁇ is 10 to 170 ° C.
  • the water-thinnable emulsion polymers used according to the invention can be prepared by a two-stage emulsion polymerization in an aqueous medium in the known apparatus, for example in a stirred kettle with a heating and cooling device.
  • the monomers can be added in such a way that a solution of all of the water, the emulsifier and part of the initiator is introduced and the monomer or monomer mixture and separately therefrom, but in parallel the rest of the initiator is slowly added at the polymerization temperature.
  • the first stage it is preferred in the first stage to add the monomer or monomer mixture in the form of a pre-emulsion and in the second stage to add the monomer or monomer mixture in bulk, i.e. without adding water and emulsifier and adding the initiator separately, but in parallel. It is particularly preferred in the first stage to first produce a seed polymer from part (generally about 30% by weight of the total pre-emulsion to be used) of the pre-emulsion to be used in the first stage and then the rest of the one in the first Add the pre-emulsion to be used.
  • the polymerization temperature is generally in the range from 20 to 100 ° C., preferably 40 to 90 ° C.
  • the quantitative ratio between the monomers and the water can be selected so that the resulting dispersion has a solids content of 30 to 60% by weight, preferably 35 to 50% by weight.
  • An anionic emulsifier is preferably used alone or in a mixture as the emulsifier.
  • anionic emulsifiers are the alkali metal salts of sulfuric acid half-esters of alkylphenols or alcohols, furthermore the sulfuric acid half-esters of oxyethylated alkylphenols or oxyethylated alcohols, preferably the alkali metal salts of the sulfuric acid half-ester of a nonylphenol reacted with 4-5 mol ethylene oxide per mol, alkyl or Aryl sulfonate, sodium lauryl sulfate, sodium lauryl ethoxylate sulfate and secondary sodium alkane sulfonates, the carbon chain of which contains 8-20 carbon atoms.
  • the amount of the anionic emulsifier is 0.1-5.0% by weight, based on the monomers, preferably 0.5-3.0% by weight.
  • a nonionic emulsifier of the type of an ethoxylated alkylphenol or fatty alcohol for example an addition product of 1 mol of nonylphenol and 4-30 mol of ethylene oxide, can be used in a mixture with the anionic emulsifier.
  • a peroxide compound is preferably used as the radical-forming initiator.
  • the initiator is water-soluble or monomer-soluble.
  • a water-soluble initiator is preferably used.
  • Suitable initiators are the customary inorganic compounds, such as ammonium persulfate, potassium persulfate, ammonium or alkali metal peroxydiphosphate and organic peroxides, such as e.g. Benzoyl peroxide, organic peresters, such as perisopivalate, partly in combination with reducing agents, such as sodium disulfite, hydrazine, hydroxylamine and catalytic amounts of accelerators, such as iron, cobalt, cerium and vanadyl salts, preferably alkali metal or ammonium peroxydisulfates.
  • reducing agents such as sodium disulfite, hydrazine, hydroxylamine
  • accelerators such as iron, cobalt, cerium and vanadyl salts, preferably alkali metal or ammonium peroxydisulfates.
  • the redox initiator systems disclosed in EP-A-107300 can also be used.
  • the first stage 10 to 90, preferably 35 to 65 parts by weight of an ethylenically unsaturated monomer or a mixture of ethylenically unsaturated monomers are emulsion polymerized.
  • T ⁇ glass transition temp. of homopoly
  • T G1 glass transition temperature
  • Examples of monomers which can be used in the first stage are: vinylaromatic hydrocarbons, such as styrene, *. -Alkylstyrene and vinyltoluene, esters of acrylic acid or methacrylic acid, in particular aliphatic and cycloaliphatic acrylates or methacrylates with up to 20 carbon atoms in the alcohol radical, such as methyl, ethyl, propyl, butyl, hexyl, ethylhexyl, stearyl , Lauryl and cyclohexyl acrylate or methacrylate, acrylic and / or methacrylic acid, acrylic and / or methacrylamide, N-methylolacrylamide and / or N-methylolmethacrylamide, hydroxyalkyl esters of acrylic acid, methacrylic acid or another * -, p-ethylenically unsaturated Carboxylic acid such as 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxyprop
  • ethylenically unsaturated monomers or mixtures of ethylenically unsaturated monomers which are essentially free from hydroxyl and carboxyl groups preference is given to using ethylenically unsaturated monomers or mixtures of ethylenically unsaturated monomers which are essentially free from hydroxyl and carboxyl groups.
  • substantially free is intended to mean that it is preferred to use monomers or monomer mixtures which are free from hydroxyl and carboxyl groups, but that the monomers or monomer mixtures used are also used in small amounts (for example as a result of Verun ⁇ cleanings) may contain hydroxyl and / or carboxyl groups.
  • the content of hydroxyl and carboxyl groups should preferably be at most so high that a polymer produced from the monomer or monomer mixture used in the first stage has an OH number of at most 5 and an acid number of at most 3.
  • components (a1) that can be used are: cyclohexyl acrylate, cyclohexyl methacrylate, alkyl acrylates and alkyl methacrylates with up to 20 carbon atoms in the alkyl radical, such as methyl, ethyl, propyl, butyl, hexyl, ethylhexyl , Stearyl and lauryl acrylate and methacrylate or mixtures of these monomers.
  • component (a2) can be used, for example, vinylaromatic hydrocarbons such as styrene, ' ⁇ -alkylstyrene and vinyltoluene, acrylic and methacrylamide, and acrylic and metha crylnitril or mixtures of these monomers.
  • vinylaromatic hydrocarbons such as styrene, ' ⁇ -alkylstyrene and vinyltoluene, acrylic and methacrylamide, and acrylic and metha crylnitril or mixtures of these monomers.
  • the monomer or monomer mixture used in the first stage and the monomer or monomer mixture used in the second stage are selected in such a way that the emulsion polymer obtained has a hydroxyl number of 2 to 100, preferably has from 10 to 50 and the difference T Q1 - T Q2 is 10 to 170, preferably 80 to 150 ° C.
  • Examples of monomers which can be used in the second stage are: vinylaromatic hydrocarbons, such as styrene,--alkylstyrene and vinyltoluene, Esters of acrylic acid or methacrylic acid, in particular aliphatic and cycloaliphatic acrylates or methacrylates with up to 20 carbon atoms in the alcohol radical, such as methyl, ethyl, propyl, butyl, hexyl, ethylhexyl, stearyl, lauryl and cyclohexyl acrylate or methacrylate, acrylic and / or methacrylic acid, acrylic and / or methacrylamide, N-methylolacrylamide and / or N-methylolmethacrylamide, hydroxyalkyl esters of acrylic acid, methacrylic acid or another ⁇ ,
  • a mixture is preferably formed in the second stage
  • (b2) 1 to 20, preferably 5 to 15% by weight of a monomer carrying at least one hydroxyl group which can be copolymerized with (bl), (b3) and (b4) or a mixture of such monomers
  • (b3) 0 to 8, preferably 2 to 6% by weight of a monomer carrying at least one carboxyl or sulfonic acid group and copolymerizable with (bl), (b2) and (b4) or a mixture of such monomers and
  • (b4) 0 to 25, preferably 2 to 15% by weight of a further monomer which can be copolymerized with (bl), (b2) and (b3) or a mixture of such monomers used, where. di.e sum of the parts by weight of (bl),
  • component (bl) e.g. are used: cyclohexyl acrylate, cyclohexyl methacrylate, alkyl acrylates and alkyl methacrylates with up to 20 carbon atoms in the alkyl radical, such as e.g. Methyl, ethyl, propyl, butyl, hexyl,
  • hydroxyalkyl esters of acrylic acid, methacrylic acid or another A, l-ethylenically unsaturated carboxylic acid e.g. are used: hydroxyalkyl esters of acrylic acid, methacrylic acid or another A, l-ethylenically unsaturated carboxylic acid. These esters can be derived from an alkylene glycol which is esterified with the acid, or they can be obtained by reacting the acid with an alkylene oxide.
  • hydroxyalkyl esters examples include 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxypropyl acrylate, 3-hydroxypropyl acrylate, 2-hydroypropyl methacrylate, 3-hydroxypropyl methacrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, 4-hydroxybutyl acrylate or 4-hydroxybutyl methacrylate.
  • esters of other unsaturated acids e.g. Ethacrylic acid, crotonic acid and similar acids with up to about 6 carbon atoms per molecule can also be used.
  • Acrylic acid and / or methacrylic acid and / or acrylamidomethylpropanesulfonic acid are preferably used as component (b3).
  • component (b4) can be used: vinyl aromatic hydrocarbons, such as styrene, ⁇ . Alkyl styrene and vinyl toluene, acrylic and methacrylamide and acrylic and methacrylonitrile or mixtures of these monomers.
  • the emulsion polymer used according to the invention should have a number average molar mass (determination: gel permeation chromatography using polystyrene as standard) of 200,000 to 2,000,000, preferably 300,000 to 1,500,000.
  • base coating compositions also contain a water-dilutable polyurethane resin as the film-forming material.
  • the base coating compositions according to the invention preferably contain water-thinnable, urea-containing polyurethane resins which have a number average molecular weight (determination: gel permeation chromatography using polystyrene as the standard) of 1000 to 60-0000, preferably 1500 to 50,000 and an acid number of 5 to 70, preferably 10 to 30 and can be prepared by reaction, preferably chain extension, of prepolymers containing isocyanate groups with polyamines and / or hydrazine.
  • a number average molecular weight determination: gel permeation chromatography using polystyrene as the standard
  • the prepolymer containing isocyanate groups can be prepared by reacting polyalcohols having a hydroxyl number from 10 to 1800, preferably 50 to 500, with excess polyisocyanates at temperatures up to 150 ° C., preferably 50 to 130 ° C., in organic solvents which are not containing iso- cyanates can react.
  • the equivalence ratio of NCO to OH groups is between 1.5 and 1.0 to 1.0, preferably between 1.4 and 1.2 to 1.
  • the polyols used to prepare the prepolymer can be of low molecular weight and / or high molecular weight and they can contain inert anionic groups.
  • Low molecular weight polyols can be used to increase the hardness of the polyurethane. They have a molecular weight from 60 to about 400 and can contain aliphatic, alicyclic or aromatic groups. Amounts of up to 30% by weight of the total polyol constituents, preferably about 2 to 20% by weight, are used.
  • 1,6-hexanediol trimethyl-olpropane, castor oil or hydrogenated castor oil, di-tri-ethyl-olpropane ether, pentaerythritol, 1,2-cyclohexanediol, 1,4-cyclo- 5 hexanedimethanol, bisphenol A, bisphenol F, neopentyl glycol, hydroxypivalic acid neopentyl glycol ester , hydroxyethylated or hydroxypropylated bisphenol A, hydrogenated bisphenol A and mixtures thereof.
  • a high proportion of a predominantly linear polyol with a preferred hydroxyl number of 30 to 150 should be added.
  • Up to 97% by weight of the total polyol can consist of saturated and unsaturated polyesters and / or polyethers with a molecular weight Mn of 400 to 5000.
  • polyether diols such as poly (oxyethylene) glycols, poly (oxypropylene) glycols and / or poly (oxybutylene) glycols.
  • the selected polyether diols should not introduce excessive amounts of ether groups, otherwise the polymers formed will swell in water.
  • the preferred polyether diols are poly (oxyropropylene) glycols in the molar mass range Mn from 400 to 3000.
  • Polyester diols are prepared by esterification of organic dicarboxylic acids or their anhydrides with organic diols or are derived from a hydroxycarboxylic acid or a lactone.
  • polyols or polycarboxylic acids with a higher valency can be used to a small extent.
  • the dicarboxylic acids and diols can be linear or branched aliphatic, cycloaliphatic or aromatic dicarboxylic acids or diols.
  • the diols used to prepare the polyesters consist, for example, of alkylene glycols, such as ethylene glycol, propylene glycol, butylene glycol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, neopentyl glycol and other diols, such as dimethylcyclohexane.
  • alkylene glycols such as ethylene glycol, propylene glycol, butylene glycol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, neopentyl glycol and other diols, such as dimethylcyclohexane.
  • the acid component of the polyester consists primarily of low molecular weight dicarboxylic acids or their anhydrides with 2 to 30, preferably 4 to 18, carbon atoms in the molecule.
  • Suitable acids are, for example, o-phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, tetrahydrophthalic acid, cyclo-hexane dicarboxylic acid, succinic acid, adipic acid, azelaic acid, sebacic acid, maleic acid, fumaric acid, glutaric acid, hexachloroheptane dicarboxylic acid, and tetrachlorophthalic acid, or tetrachlorophthalic acid.
  • their anhydrides if they exist, can also be used.
  • polyester polyols When forming polyester polyols, smaller ones can also be used Amounts of carboxylic acids with 3 or more carboxyl groups, for example trimellitic anhydride or the adduct of maleic anhydride with unsaturated fatty acids, are present.
  • polyester diols are also used which are obtained by reacting a lactone with a diol. They are characterized by the presence of a terminal hydroxyl group and a recurring polyester component of the formula - (- CO- (CHR) -CH 2 -0 -) -.
  • n is preferably 4 to 6 and the substituent R is hydrogen, an alkyl, cycloalkyl or alkoxy radical.
  • No substituent contains more than 12 carbon atoms. The total number of carbon atoms in the substituent does not exceed 12 per lactone ring. Examples include hydroxycaproic acid, hydroxybutyric acid, hydroxydecanoic acid and / or hydroxystearic acid.
  • the lactone used as a raw material can be represented by the following general formula
  • n and R de have the meaning already given.
  • Unsubstituted -caprolactone in which n has the value 4 and all R substituents are hydrogen, is preferred for the preparation of the polyester diols.
  • the reaction with lactone is started by low molecular weight polyols, such as ethylene glycol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, dimethylolcyclohexane.
  • low molecular weight polyols such as ethylene glycol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, dimethylolcyclohexane.
  • other reaction components such as ethylenediamine, alkyldiacanolamines or also urea, can also be reacted with caprolactone.
  • polylactam diols which are prepared by reacting, for example, £ -caprolactam with low molecular weight diols.
  • Aliphatic, cycloaliphatic and / or aromatic poly are used as typical multifunctional isocyanates isocyanates with at least two isocyanate groups per molecule.
  • the isomers or isomer mixtures of organic diisocyanates are preferred.
  • Suitable aromatic diisocyanates are phenylene diisocyanate, tolylene diisocyanate, xylylene diisocyanate, biphenylene diisocyanate, naphthylene diisocyanate and diphenylmethane diisocyanate.
  • (cyclo) aliphatic diisocyanates Due to their good resistance to ultraviolet light, (cyclo) aliphatic diisocyanates produce products with a low tendency to yellowing. Examples include isophore diisocyanate, cyclopentylene diisocyanate and the hydrogenation products of aromatic diisocyanates, such as cyclohexylene diisocyanate, methylcyclohexylene diisocyanate and dicyclohexyl methane diisocyanate.
  • aliphatic diisocyanates examples include trimethylene diisocyanate, tetramethylene diisocyanate, pentamethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, propylene diisocyanate, ethylethylene diisocyanate, dimethylethylene diisocyanate, methyltrimethylene diisocyanate and trimethylhexane diisocyanate.
  • Isophorone diisocyanate and dicyclohexyl methane diisocyanate are particularly preferred as diisocyanates.
  • the polyisocyanate component used to form the prepolymer can also contain a proportion of higher quality polyisocyanates, provided that this does not cause gel formation.
  • Products which have been found to be useful as triisocyanates are those which result from the trimerization or oligomerization of diisocyanates or from the reaction of diisocyanates with compounds containing polyfunctional OH or NH groups. These include, for example, the biuret of hexamethylene diisooyanate and water, the isocyanurate of hexamethylene diisocyanate or the adduct of isophorone diisocyanate with trimethylolpropane.
  • the average functionality can optionally be reduced by adding monoisocyanates. Examples of such chain-terminating monoisocyanates are phenyl isocyanate, cyclohexyl isocyanate and stearyl isocyanate.
  • Polyurethanes are generally not compatible with water lent, unless special components are incorporated in their synthesis and / or special production steps are carried out. So large an acid number is built in that the neutralized product can be dispersed stably in water.
  • compounds which contain two H-active groups reacting with isocyanate groups and at least one group capable of forming anions. Suitable groups which react with isocyanate groups are, in particular, hydroxyl groups and primary and / or secondary amino groups. Groups which are capable of forming anions are carboxyl, sulfonic acid and / or phosphonic acid groups. Carboxylic acid or carboxylate groups are preferably used.
  • the isocyanate groups of the diisocyanate preferably react with the other groups of the molecule that are reactive toward isocyanate groups.
  • alkanoic acids with two substituents on the carbon bm are used.
  • the substituent can be a hydroxyl group, an alkyl group or an alkylol group.
  • These polyols have at least one, generally 1 to 3 carboxyl groups in the molecule. They have two to about 25, preferably 3 to 10, carbon atoms. Examples of such compounds are dihydroxypropionic acid, dihydroxysuccinic acid and dihydroxybenzoic acid.
  • R hydrogen or an alkyl group having up to about 20 carbon atoms.
  • Examples of such compounds are 2,2-dimethylol acetic acid, 2,2-dimethylol propionic acid, 2,2-dimethylol butyric acid and 2,2-dimethylol pentanoic acid.
  • the preferred dihydroxyalkanoic acid is 2,2-dimethylolpropionic acid.
  • Compounds containing amino groups are, for example, -diaminovaleric acid, 3,4-diaminobenzoic acid, 2,4-diaminotoluenesulfonic acid and 2,4-diamino-diphenyl ether sulfonic acid.
  • the polyol containing carboxyl groups can be 3 to Make up 100% by weight, preferably 5 to 50% by weight, of the total polyol component in the NCO prepolymer.
  • the amount of ionizable carboxyl groups available as a result of the carboxyl group neutralization in salt form is generally at least 0.4% by weight, preferably at least 0.7% by weight, based on the solid.
  • the upper limit is about 6% by weight.
  • the amount of dihydroxyalkanoic acids in the unneutralized prepolymer gives an acid number of at least 5, preferably at least 10.
  • the upper limit of the acid number is 70, preferably 40, based on the solids.
  • this dihydroxyalkanoic acid is advantageously at least partially neutralized with a tertiary amine in order to avoid a reaction with the isocyanates.
  • the NCO prepolymers used according to the invention can be prepared by simultaneously reacting the polyol or polyol mixture with an excess of diisocyanate.
  • the implementation can also be carried out step by step in the prescribed order.
  • reaction temperature is up to 150 ° C., a temperature in the range from 50 to 130 ° C. being preferred.
  • the implementation continues until practically all hydroxyl functions have been implemented.
  • the NCO prepolymer contains at least about 0.5% by weight of isocyanate groups, preferably at least 1% by weight of NCO, based on the solid.
  • the upper limit is approximately 15% by weight, preferably 10% by weight, particularly preferably 5% by weight.
  • the reaction can optionally be carried out in the presence of a catalyst, such as organotin compounds and / or tertiary amines.
  • a catalyst such as organotin compounds and / or tertiary amines.
  • the addition of orga is necessary niche solvents that do not contain active hydrogen according to Zerewitinoff possible.
  • Usable solvents are, for example, dimethylformamide, esters, ethers, such as diethylene glycol dimethyl ether, keto esters, ketones, such as methyl ethyl ketone and acetone, ketones substituted with methoxy groups, such as methoxy hexanone, glycol ether esters, chlorinated hydrocarbons, aliphatic and alicyclic hydrocarbon pyrrolidones, such as N-methylpyrrolidone, hydrogenated furans, aromatic hydrocarbons and mixtures thereof.
  • the amount of solvent can vary within wide limits and should be sufficient to form a prepolymer solution with a suitable viscosity.
  • water-insoluble solvents boil lower than water, they can be gently distilled off after the production of the urea-containing polyurethane dispersion by vacuum distillation or thin-film evaporation.
  • Higher-boiling solvents should be water-soluble and remain in the aqueous polyurethane dispersion in order to facilitate the confluence of the polymer particles during film formation.
  • Particularly preferred solvents are N-methylpyrrolidone, optionally in a mixture with ketones, such as methyl ethyl ketone.
  • the anionic groups of the NCO prepolymer are at least partially neutralized with a tertiary amine.
  • the resulting increase in dispersibility in water is sufficient for infinite dilutability. It is also sufficient to consistently disperse the neutralized polyurethane containing urea groups.
  • Suitable tertiary amines are, for example, trimethylamine, triethylamine, dimethylethylamine, diethylmethylamine, N-methylmorpholine.
  • the NCO prepolymer is diluted with water and then results in a finely divided dispersion. Shortly thereafter, the isocyanate groups still present are added Di- and / or polyamines with primary and / or secondary amino groups implemented as chain extenders.
  • the competitive reaction between amine and water with the isocyanate has to be well coordinated (time, temperature, concentration) in order to obtain optimal properties and well monitored for reproducible production.
  • Water-soluble compounds are preferred as chain extenders because they increase the dispersibility of the polymeric end product in water. Hydrazine and organic diamines are preferred because they generally build up the highest molar mass without gelling the resin. However, the prerequisite for this is that the ratio of the amino groups to the isocyanate groups is selected appropriately.
  • the amount of the chain extender is determined by its functionality, by the NCO content of the prepolymer and by the duration of the reaction.
  • the ratio of the active hydrogen atoms in the chain extender to the NCO groups in the prepolymer should generally be less than 2: 1 and preferably in the range from 1.0: 1 to 1.75: 1.
  • the presence of excess active hydrogen, especially in the form of primary amino groups, can result in polymers with undesirably low molecular weights.
  • Polyamines are essentially alkylene polyamines having 1 to 40 carbon atoms, preferably about 2 to 15 carbon atoms. They can carry substituents that have no hydrogen atoms that are reactive with isocyanate groups. Examples are polyamines with a linear or branched aliphatic, cycloaliphatic or aromatic structure and at least two primary amino groups.
  • the diamines include ethylenediamine, propylenediamine, 1,4-butylenediamine, piperazine, 1,4-cyclohexyldimethylamine, hexamethylenediamine-1,6, trimethylhexamethylenediamine, methanediamine, isophorondiamine, 4,4'-diaminodicyclohexylmethane and aminoethylethanolamine.
  • Preferred diamines are alkyl or cyclo alkyl diamines, such as propylenediamine and l-amino-3-amino-methyl-3,5,5-trimethylcyclohexane.
  • the chain can be extended at least partially with a polyamine that has at least three amine groups with a reactive hydrogen.
  • This type of polyamine can be used in such an amount that unreacted amine nitrogen atoms with 1 or 2 reactive hydrogen atoms are present after the polymer has been lengthened.
  • Such polyamines are diethylenetriamine, - • - * triethylenetetramine, dipropylenetriamine and dibutylene.
  • Preferred polyamines are the alkyl or cycloalkyl triamines, such as diethylene triamine.
  • small amounts of monoamines such as ethylhexylamine, can also be added.
  • the mixture of emulsion polymer and polyurethane resin contained in the preferred aqueous base coating compositions as film-forming material consists of 95 to 40% by weight of emulsion polymer and 5 to 60% by weight of polyurethane resin, the proportions in each case relating to the solids
  • the aqueous base coating compositions according to the invention advantageously also contain other compatible water-thinnable synthetic resins, such as e.g. Aminoplast resins, polyesters and polyethers, which generally serve as grinding resins for the pigments.
  • other compatible water-thinnable synthetic resins such as e.g. Aminoplast resins, polyesters and polyethers, which generally serve as grinding resins for the pigments.
  • the aqueous base coating compositions according to the invention preferably contain 5 to 20, particularly preferably 10 to 16% by weight, based on the total solids content of the base coating compositions, of a water-thinnable aminoplast resin, preferably melamine resin and 5 to 20, preferably 8 to 15% by weight. %, of a water-thinnable polyether (eg polypropylene glycol with a number average molecular weight of 400 to 900).
  • a water-thinnable aminoplast resin preferably melamine resin and 5 to 20, preferably 8 to 15% by weight.
  • a water-thinnable polyether eg polypropylene glycol with a number average molecular weight of 400 to 900.
  • the pigments used in the base coating compositions according to the invention can be coloring pigments on an inorganic basis, such as e.g. Contain titanium dioxide, iron oxide, carbon black etc., coloring pigments on an organic basis as well as common metal pigments (e.g. commercially available aluminum bronzes, stainless steel bronzes ...) and non-metallic effect pigments (e.g. pearlescent or interference pigments).
  • the base coating compositions according to the invention preferably contain metal pigments and / or effect pigments.
  • the pigmentation level is in the usual ranges.
  • crosslinked polymeric microparticles as disclosed in EP-A-38 127 and / or conventional rheological inorganic or organic additives, can be added to the base coating compositions according to the invention.
  • water-soluble cellulose ethers such as hydroxyethyl cellulose, methyl cellulose or carboxymethyl cellulose
  • synthetic polymers with ionic and / or associative groups such as polyvinyl alcohol, poly (meth) acrylamide, poly (meth) acrylic acid, act as thickeners.
  • the base coating compositions according to the invention generally have a solids content of about 15 to 50% by weight.
  • the solids content varies with the purpose of the coating compositions.
  • metallic paints for example, it is preferably 17 to 25% by weight.
  • plain-colored lacquers it is higher, for example 30 to 45% by weight.
  • the coating compositions according to the invention can additionally contain customary organic solvents. Their share is kept as low as possible. For example, it is below 15% by weight.
  • the basecoat compositions of the invention are generally adjusted to a pH between 6.5 and 9.0.
  • the pH can be adjusted with conventional amines, e.g. Ammonia, triethylamine, dimethylaminoethanol and N-methylmorpholine can be adjusted.
  • the task explained at the outset is solved.
  • the base coating compositions according to the invention high-quality coatings can be produced without overpainting with a transparent top coating composition.
  • the coating compositions according to the invention can be applied to any substrates, such as metal, wood, plastic or paper. The invention is explained in more detail in the following examples.
  • Emulsion polymer dispersion 1 Emulsion polymer dispersion 1
  • An emulsion is prepared in the stirrable feed vessel from 720 g of deionized water, 24 g of emulsifier 1, 10.8 g of acrylamide, 864 g of methyl methacrylate and 216 g of n-butyl methacrylate. 30% by weight of this emulsion are added for presentation. Then 28% by weight of a solution of 3.1 g of ammonium peroxodisulfate (APS) in 188 g of deionized water are added within 5 minutes. An exothermic reaction occurs. The reaction temperature is kept between 82 and 88 ° C.
  • Emulsion polymer dispersion 2 Emulsion polymer dispersion 2
  • emulsifier 1 submitted and heated to 80 ° C.
  • An emulsion is prepared in the stirrable feed vessel from 720 g deionized water, 24 g emulsifier 1, 10.8 g acrylamide, 518 g methyl methacrylate, 292 g n-butyl methacrylate and 205 g styrene.
  • An emulsion is prepared in the stirrable feed vessel from 748.2 g of deionized water, 20.3 g of emulsifier 1, 9.0 g of acrylamide, 718.1 g of methyl methacrylate and 179.5 g of n-butyl methacrylate. 30% by weight of this emulsion are added to the sample. Then 10% by weight of a solution of 7.2 g of ammonium peroxodisulfate in 305 g of deionized water are added dropwise within 5 minutes. An exothermic reaction occurs. The reaction temperature is kept between 82 and 88 ° C.
  • reaction mixture is kept at 82 ° C. for 1.5 hours. It is then cooled and the dispersion is spread over a fabric 30 given around the mesh. A finely divided dispersion having a non-volatile content of 45% by weight, a pH of 2.5, an acid number of 14 and an OH number of 20 is obtained.
  • thermometer In a cylindrical glass double wall vessel with stirrer, reflux condenser, stirrable inlet vessel, dropping funnel and thermo
  • emulsifier 1 10.8 g of acrylamide, 864 g of methyl methacrylate and 216 g of n-butyl methacrylate. 30% by weight of this emulsion are added for presentation. Then 3.6 wt .-% of a solution of 8.6 g ammonium peroxodisulfate in 183 g deionized water within 5 minutes
  • reaction temperature is kept between 82 and 88 ° C. 15 minutes after the addition of the ammonium peroxysulphate solution has ended, the remaining 70% by weight of the emulsion is mixed with the remaining 96.4% by weight of the ammonium peroxodisulphate solution.
  • Emulsion polymer dispersion 5 Emulsion polymer dispersion 5
  • reaction mixture is kept at 82 ° C. for 1.5 hours. It is then cooled and the dispersion is passed over a 30 ⁇ m mesh. A finely divided dispersion with a non-volatile content of 45% by weight, a pH of 5.8, an acid number of 13 and an OH number of 20 is obtained.
  • the mass obtained is added to 1840 g of cold deionized water with vigorous stirring. With intensive stirring, 86 g of a 15% hydrazine solution are added to the dispersion obtained within 20 minutes. The resulting, very finely divided dispersion has a solids content of 35% and an expiry time of 27 seconds in the DIN cup 4.
  • Mixtures 1 and 2 are prepared at 800-1000 rpm for 30 minutes to produce the basecoats of the invention. mixed and then adjusted to a pH of 7.7 with a 5% strength aqueous dimethylethanolamine solution. The viscosity is then adjusted to an outflow time of 25 seconds in a DIN 4 beaker by adding deionized water.
  • the base coating compositions BB1, BB2, BB3 and BB4 according to the invention are obtained.
  • the base coating composition BB5 is obtained by incorporating 36.2 g of the emulsion polymer dispersion 1 into the mixture 2. BB5 does not contain a polyurethane resin dispersion.
  • the base coating compositions thus obtained show excellent storage stability.
  • the base coating compositions are sprayed onto phosphated steel sheets (Bonder 132) coated with a commercially available electrocoat and a commercially available filler, after a flash-off time of 10 minutes, with a commercially available clearcoat and baked at 140 ° C. for 20 minutes.
  • the metallic effect coatings obtained in this way show a good metallic effect, good adhesion to the filler, good adhesion between the basecoat and topcoat, good gloss and good resistance in a condensed water constant climate according to DIN 50 017.
  • BB1, BB2, BB3 and BB4 show a better metallic effect than BB5.
  • a part of the lacquered metal sheets is coated again with the base coating compositions BB1, BB2, BB3, BB4 and BB5 and overcoated with a commercially available clear lacquer.
  • the coatings obtained in this way are baked at 80 ° C. for 40 minutes.
  • the coatings baked at 80 ° C adhere excellently to the coatings baked at 140 ° C.
  • a base coating composition produced using the emulsion polymer dispersion 5 as described above shows inadequate storage stability.

Abstract

The invention concerns a process for the production of multi-layer coatings, which uses a pigmented aqueous base coating composition containing a water-dilutable emulsion polymer as the film-forming material. The water-dilutable emulsion polymer is produced by two-stage emulsion polymerization. In the first stage, a polymer with a glass transition temperature (TG1) of +30 to +110°C is produced. In the second stage, a monomer mixture which, if polymerized alone, would give a polymer with a glass transition temperature (TG2) of -60 to +20°C is polymerized in the presence of the polymer produced in the first stage. The hydroxyl number of the emulsion polymer lies between 2 and 100.

Description

Verfahren zur Herstellung eines mehrschichtigen Überzuges, wasserverdunnbare Beschichtungszusammensetzunαen, wasserver¬ dunnbare Emulsionspolvmere und Verfahren zur Herstellung von wasserverdünnbaren EmulsionspolvmerenProcess for the production of a multilayer coating, water-thinnable coating compositions, water-thinnable emulsion polymers and process for the production of water-thinnable emulsion polymers
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines mehrschichtigen schützenden und/oder dekorativen Überzugs auf einer Substratoberfläche, bei dem .The invention relates to a method for producing a multilayer protective and / or decorative coating on a substrate surface, in which.
(1) als Basisbeschichtungszusammensetzung eine pigmentier¬ te wäßrige Beschichtungszusammensetzung, die als film¬ bildendes Material ein wasserverdünnbares Emulsions¬ polymer enthält, auf die Substratoberfläche aufge- bracht wird(1) a pigmented aqueous coating composition, which contains a water-dilutable emulsion polymer as film-forming material, is applied to the substrate surface as the base coating composition
(2) aus der in Stufe (1) aufgebrachten Zusammensetzung ein Polymerfilm gebildet wird(2) a polymer film is formed from the composition applied in step (1)
(3) auf der so erhaltenen Basisschicht eine geeignete transparente Deckbeschichtungszusammensetzung aufge¬ bracht wird und anschließend(3) a suitable transparent top coating composition is applied to the base layer thus obtained and then
(4) die Basisschicht zusammen mit der Deckschicht einge- brannt wird. Die Erfindung betriffft auch wasserverdunnbare Beschich- tungszusammensetzungen, wasserverdunnbare Emulsionspol mere und ein Verfahren zur Herstellung von wasserverdünnbaren(4) the base layer is baked together with the cover layer. The invention also relates to water-thinnable coating compositions, water-thinnable emulsion polymers and a process for the preparation of water-thinnable ones
Emulsionspolymeren.Emulsion polymers.
Das oben beschriebene Verfahren zur Herstellung von mehr¬ schichtigen schützenden und/oder dekorativen Überzügen ist bekannt und wird insbesondere zur Herstellung von Metall- effektlackierungen auf Automobilkarosserien eingesetzt (vgl. z.B. EP-A-89497, DE-A-3 628 124 und EP-A-38 127).The method described above for the production of multilayer protective and / or decorative coatings is known and is used in particular for the production of metal effect coatings on automobile bodies (cf. for example EP-A-89497, DE-A-3 628 124 and EP- A-38 127).
Mit dem in Rede stehenden Verfahren können nur dann Metall¬ effektlackierungen mit einem guten Metalleffekt hergestellt werden, wenn die eingesetzten wäßrigen Basisbeschichtungs- zusammensetzungen so zusammengesetzt sind, daß sie - insbe¬ sondere mit Hilfe von automatischen Lackieranlagen - in re¬ lativ dünnen, schnell trocknenden Schichten auf das Substrat aufgebracht werden können und nach Durchführung der Ver- fahrensschritte (3) und (4) die Metallpigmentteilchen in pa¬ ralleler Ausrichtung zur Substratoberfläche enthalten.The process in question can only be used to produce metallic effect coatings with a good metallic effect if the aqueous base coating compositions used are composed in such a way that they - especially with the aid of automatic painting systems - in relatively thin, fast-drying compositions Layers can be applied to the substrate and, after carrying out process steps (3) and (4), contain the metal pigment particles in parallel alignment with the substrate surface.
Außerdem müssen die wäßrigen Basisbeschichtungszusammen- setzungen so zusammengesetzt sein, daß die Basisschicht der eingebrannten Metalleffektlackierung am Untergrund gut haf¬ tet und die transparente Deckschicht auf der Basisschicht gut haftet. Weiter müssen die wäßrigen Basisbeschichtungs- zusammensetzungen so zusammengesetzt sein, daß die einge¬ brannte Metalleffektlackierung nach Belastung im Schwitzwas- serkonstantklima keine Vermattung, Enthaftungsphanomene oder gar Bläschen zeigt.In addition, the aqueous base coating compositions must be composed in such a way that the base layer of the stoved metallic effect coating adheres well to the substrate and the transparent cover layer adheres well to the base layer. Furthermore, the aqueous base coating compositions must be composed in such a way that the baked-on metallic effect coating shows no matting, delamination phenomena or even bubbles after exposure to a constant temperature in condensed water.
Schließlich ist es wünschenswert, daß die wäßrigen Basisbe- schichtungszusammensetzungen eine hohe Lagerstabilität zei- gen. In der DE-A-3 628 124 werden wäßrige Basisbeschichtungszu- sammensetzungen offenbart, die als filmbildendes Material ein Gemisch aus einem wasserverdunnbaren Emulsionspolymer und einem wasserverdunnbaren Polyurethanharz enthalten. Die¬ se Basisbeschichtungszusammensetzungen erfüllen die oben dargelegten Anforderungen nicht in optimaler Weise.Finally, it is desirable that the aqueous base coating compositions exhibit high storage stability. DE-A-3 628 124 discloses aqueous base coating compositions which contain, as film-forming material, a mixture of a water-thinnable emulsion polymer and a water-thinnable polyurethane resin. These base coating compositions do not optimally meet the requirements set out above.
Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgaben- Stellung besteht darin, für das in Rede stehende Verfahren geeignete wäßrige Basisbeschichtungszusammensetzungen be¬ reitzustellen, die die oben dargelegten Anforderungen optimal erfüllen.The object on which the present invention is based is to provide aqueous base coating compositions which are suitable for the process in question and which optimally meet the requirements set out above.
Diese Aufgabe wird überraschenderweise durch wäßrige Basis- beschichtungszusammensetzungen gelöst, die ein wasserver¬ dünnbares Emulsionspolymer enthalten, das erhältlich ist, indemThis object is surprisingly achieved by aqueous base coating compositions which contain a water-thinnable emulsion polymer which can be obtained by
(a) in einer ersten Stufe 10 bis 90 Gewichtsteile eines ethylenisch ungesättigten Monomeren oder eines Ge¬ misches aus ethylenisch ungesättigten Monomeren in wäßriger Phase in Gegenwart eines oder mehrerer Emul- gatoren und eines oder mehrerer radikalbildender Ini¬ tiatoren polymerisiert werden, wobei das ethylenisch ungesättigte Monomer bzw. das Gemisch aus ethylenisch ungesättigten Monomere so ausgewählt wird, daß in der ersten Stufe ein Polymer mit einer Glasübergangstem- peratur <T) von + 30 bis + 110°C erhalten wird und (b) nachdem mindestens 80 Gew.-% des in der ersten Stufe eingesetzten ethylenisch ungesättigten Monomers bzw. Monomerengemisches umgesetzt worden sind, in einer zweiten Stufe 90 bis 10 Gewichtsteile eines ethyle¬ nisch ungesättigten Monomeren oder eines Gemisches aus ethylenisch ungesättigten Monomeren in Gegenwart des in der ersten Stufe erhaltenen Polymers polymerisiert werden, wobei das in der zweiten Stufe eingesetzte Mo¬ nomer bzw. das in der zweiten Stufe eingesetzte Ge¬ misch aus ethylenisch ungesättigten Monomeren so aus¬ gewählt wird, daß eine alleinige Polymerisation des in der zweiten Stufe eingesetzten Monomers bzw. des in der zweiten Stufe eingesetzten Gemisches aus ethyle- nisch ungesättigten Monomeren zu einem Polymer mit einer Glasübergangstemperatur (TQ2) von - 60 bis + 20°C führen würde und wobei die Reaktionsbedingungen so gewählt werden, daß das erhaltene Emulsionspolymer eine zahlenmittlere Molmasse von 200.000 bis 2.000.000 aufweist und wobei das in der ersten Stufe eingesetzte ethylenisch ungesättigte Monomer bzw. Monomerengemisch und das in der zweiten Stufe eingesetzte ethylenisch ungesättigte Monomer bzw. Monomerengemisch in Art und Menge so ausgewählt werden, daß das erhaltene Emul- sionspolymer eine Hydroxylzahl von 2 bis 100 aufweist und die Differenz
Figure imgf000006_0001
- υ„ 10 bis 170°C beträgt.
(a) in a first stage, 10 to 90 parts by weight of an ethylenically unsaturated monomer or a mixture of ethylenically unsaturated monomers are polymerized in the aqueous phase in the presence of one or more emulsifiers and one or more radical-forming initiators, the ethylenically unsaturated Monomer or the mixture of ethylenically unsaturated monomers is selected so that in the first stage a polymer with a glass transition temperature <T ) of + 30 to + 110 ° C is obtained and (b) after at least 80% by weight of the ethylenically unsaturated monomer or monomer mixture used in the first stage has been reacted, in a second stage 90 to 10 parts by weight of an ethylenically unsaturated monomer or a mixture of ethylenically unsaturated monomers in the presence of the Polymer obtained in the first stage are polymerized, the monomer used in the second stage or the mixture used in the second stage being selected from ethylenically unsaturated monomers in such a way that the polymerization used in the second stage is solely polymerized Monomer or the mixture of ethylenically unsaturated monomers used in the second stage would lead to a polymer with a glass transition temperature (T Q2 ) of -60 to + 20 ° C. and the reaction conditions being chosen so that the emulsion polymer obtained has a number-average Has molecular weight of 200,000 to 2,000,000 and where there s the ethylenically unsaturated monomer or monomer mixture used in the first stage and the type and amount of the ethylenically unsaturated monomer or monomer mixture used in the second stage are selected such that the emulsion polymer obtained has a hydroxyl number from 2 to 100 and the difference
Figure imgf000006_0001
- υ is 10 to 170 ° C.
Die erfindungsgemäß eingesetzten wasserverdunnbaren Emul¬ sionspolymere sind durch eine zweistufige Emulsionspolyme- risation in einem wäßrigen Medium in den bekannten Appara¬ turen, beispielsweise in einem Rührkessel mit Heiz- und Kühlvorrichtung, herstellbar. Die Zugabe der Monomeren kann in der Weise erfolgen, daß eine Lösung aus dem gesamten Was¬ ser, dem Emulgator und einem Teil des Initiators vorgelegt wird und das Monomer bzw. Monomerengemisch und getrennt da¬ von, aber parallel dazu der Rest des Initiators bei der Polymeri¬ sationstemperatur langsam zugegeben wird. Es ist jedoch auch möglich, einen Teil des Wassers und des Emulgators vorzule¬ gen und aus dem Rest des Wassers und des Emulgators und aus dem Monomer bzw. Monomerengemisch eine Voremύlsion herzu¬ stellen, die bei der Polymerisationstemperatur langsam zuge¬ geben wird, wobei der Initiator wiederum getrennt zugegeben wird.The water-thinnable emulsion polymers used according to the invention can be prepared by a two-stage emulsion polymerization in an aqueous medium in the known apparatus, for example in a stirred kettle with a heating and cooling device. The monomers can be added in such a way that a solution of all of the water, the emulsifier and part of the initiator is introduced and the monomer or monomer mixture and separately therefrom, but in parallel the rest of the initiator is slowly added at the polymerization temperature. However, it is also possible to provide part of the water and the emulsifier and to prepare a pre-emulsion from the rest of the water and the emulsifier and from the monomer or monomer mixture, which is slowly added at the polymerization temperature, the Initiator in turn is added separately.
Es ist bevorzugt, in der ersten Stufe das Monomer bzw. Mono¬ merengemisch in Form einer Voremulsion zuzugeben und in der zweiten Stufe das Monomer bzw. Monomerengemisch in Substanz, d.h. ohne Wasser und Emulgator zuzugeben und den Initiator getrennt, aber parallel dazu zuzugeben. Es ist besonders be¬ vorzugt, in der ersten Stufe aus einem Teil (in der Regel etwa 30 Gew.-% der insgesamt einzusetzenden Voremulsion) der in der ersten Stufe einzusetzenden Voremulsion zuerst ein Saatpolymer herzustellen und danach den Rest der in der er¬ sten Stufe einzusetzenden Voremulsion zuzugeben. Die Polymerisationstemperatur liegt im allgemeinen im Be- reich von 20 bis 100°C, vorzugsweise 40 bis 90°C.It is preferred in the first stage to add the monomer or monomer mixture in the form of a pre-emulsion and in the second stage to add the monomer or monomer mixture in bulk, i.e. without adding water and emulsifier and adding the initiator separately, but in parallel. It is particularly preferred in the first stage to first produce a seed polymer from part (generally about 30% by weight of the total pre-emulsion to be used) of the pre-emulsion to be used in the first stage and then the rest of the one in the first Add the pre-emulsion to be used. The polymerization temperature is generally in the range from 20 to 100 ° C., preferably 40 to 90 ° C.
Das Mengenverhältnis zwischen den Monomeren und dem Wasser kann so ausgewählt werden, daß die resultierende Dispersion einen Feststoffgehalt von 30 bis 60 Gew.-%, vorzugsweise 35 bis 50 Gew.-% aufweist.The quantitative ratio between the monomers and the water can be selected so that the resulting dispersion has a solids content of 30 to 60% by weight, preferably 35 to 50% by weight.
Als Emulgator wird vorzugsweise ein anionischer Emulgator allein oder im Gemisch eingesetzt.An anionic emulsifier is preferably used alone or in a mixture as the emulsifier.
Beispiele für anionische Emulgatoren sind die Alkalisalze von Schwefelsäurehalbestern von Alkylphenolen oder Alkoho¬ len, ferner die Schwefelsäurehalbester von oxethylierten Al¬ kylphenolen oder oxethylierten Alkoholen, vorzugsweise die Alkalisalze des Schwefelsäurehalbesters eines mit 4 - 5 Mol Ethylenoxid pro Mol umgesetzten Nonylphenols, Alkyl- oder Arylsulfonats, Natriumlaurylsulfat, Natriumlaurylethoxylat- sulfat und sekundäre Natriumalkansulfonate, deren Kohlen¬ stoffkette 8 - 20 Kohlenstoffatome enthält. Die Menge des anionischen Emulgators beträgt 0,1 - 5,0 Gew.-%, bezogen auf die Monomeren, vorzugsweise 0,5 - 3,0 Gew.-%. Ferner kann zur Erhöhung der Stabilität der wässrigen Dispersionen zu¬ sätzlich ein nichtionischer Emulgator vom Typ eines ethoxy- lierten Alkylphenols oder Fettalkohols, z.B. ein Additions¬ produkt von 1 Mol Nonylphenol und 4 - 30 Mol Ethylenoxid in Mischung mit dem anionischen Emulgator eingesetzt werden.Examples of anionic emulsifiers are the alkali metal salts of sulfuric acid half-esters of alkylphenols or alcohols, furthermore the sulfuric acid half-esters of oxyethylated alkylphenols or oxyethylated alcohols, preferably the alkali metal salts of the sulfuric acid half-ester of a nonylphenol reacted with 4-5 mol ethylene oxide per mol, alkyl or Aryl sulfonate, sodium lauryl sulfate, sodium lauryl ethoxylate sulfate and secondary sodium alkane sulfonates, the carbon chain of which contains 8-20 carbon atoms. The amount of the anionic emulsifier is 0.1-5.0% by weight, based on the monomers, preferably 0.5-3.0% by weight. In addition, to increase the stability of the aqueous dispersions, a nonionic emulsifier of the type of an ethoxylated alkylphenol or fatty alcohol, for example an addition product of 1 mol of nonylphenol and 4-30 mol of ethylene oxide, can be used in a mixture with the anionic emulsifier.
Als radikalbildender Initiator wird vorzugsweise eine Per¬ oxidverbindung eingesetzt. Der Initiator ist wasserlöslich oder monomerlöslich. Vorzugsweise wird ein wasserlöslicher Initiator verwendet.A peroxide compound is preferably used as the radical-forming initiator. The initiator is water-soluble or monomer-soluble. A water-soluble initiator is preferably used.
Als Initiatoren eignen sich die üblichen anorganischen Per¬ verbindungen, wie Ammoniumpersulfat, Kaliumpersulfat, Ammo¬ nium- oder Alkalimetallperoxydiphosphat und organische Per- oxide, wie z.B. Benzoylperoxid, organische Perester, wie Perisopivalat, zum Teil in Kombination mit Reduktionsmit¬ teln, wie Natriumdisulfit, Hydrazin, Hydroxylamin und ka- talytische Mengen Beschleuniger, wie Eisen-, Kobalt-, Cer- und Vanadylsalze eingesetzt, vorzugsweise Alkali- bzw. Ammoniumperoxydisulfate. Es können auch die Redox-Initiator- systeme, die in der EP-A-107300 offenbart werden, eingesetzt werde .Suitable initiators are the customary inorganic compounds, such as ammonium persulfate, potassium persulfate, ammonium or alkali metal peroxydiphosphate and organic peroxides, such as e.g. Benzoyl peroxide, organic peresters, such as perisopivalate, partly in combination with reducing agents, such as sodium disulfite, hydrazine, hydroxylamine and catalytic amounts of accelerators, such as iron, cobalt, cerium and vanadyl salts, preferably alkali metal or ammonium peroxydisulfates. The redox initiator systems disclosed in EP-A-107300 can also be used.
In der ersten Stufe werden 10 bis 90, vorzugsweise 35 bis 65 Gewichtsteile eines ethylenisch ungesättigten Monomeren oder eines Gemisches aus ethylenisch ungesättigten Monomeren emu- lsionspolymerisier . Das in der ersten Stufe eingesetzte Mo¬ nomer bzw. Monomerengemisch wird so ausgewählt, daß bei völ¬ liger Auspolymerisation des in der ersten Stufe eingesetzten Monomers bzw. Monomerengemisches ein Polymer mit einer Glas¬ übergangstemperatur (Trl) von + 30°C bis + 110°C, vorzugsweise 60 bis 95°C erhalten wird. Da die Glasüber- gangstemperatur von Emulsionspolymeren nach der Gleichung n=x w i- = *=P— ; TQ = Glasübergangstemp. des Copoly ers in G ■<**"■ Gn w == GGeewwiicchhttssaanntteeiill ddeess n-ten Monomers n=l nIn the first stage, 10 to 90, preferably 35 to 65 parts by weight of an ethylenically unsaturated monomer or a mixture of ethylenically unsaturated monomers are emulsion polymerized. The monomer or monomer mixture used in the first stage is selected such that when the monomer or monomer mixture used in the first stage is completely polymerized out, a polymer with a glass transition temperature (T rl ) of + 30 ° C. to + 110 ° C, preferably 60 to 95 ° C is obtained. Since the glass transition temperature of emulsion polymers according to the equation n = x w i- = * = P—; T Q = glass transition temp. of the copolyer in G ■ <** "■ Gn w == GGewwiicchhttssaanntteeileil ddeess nth monomer n = ln
T Λ = Glasübergangstemp. des Homopoly ersT Λ = glass transition temp. of homopoly
"Gn aus dem n-ten Monomer " Gn from the nth monomer
= Anzahl der verschiedenen Monomeren= Number of different monomers
näherungsweise berechnet werden kann, bereitet es dem Fach¬ mann keine Probleme, das in der ersten Stufe einzusetzende Monomer bzw. Monomerengemisch so auszuwählen, daß bei völli¬ ger Auspolymerisation des in der ersten Stufe eingesetzten Monomers bzw. Monomerengemisches ein Polymer mit einer Glas¬ übergangstemperatur (TG1) von + 30 bis + 110°C, vorzugs¬ weise 60 bis 95°C erhalten wird.can be approximately calculated, the person skilled in the art has no problem in selecting the monomer or monomer mixture to be used in the first stage such that when the monomer or monomer mixture used in the first stage is completely polymerized out, a polymer having a glass transition temperature (T G1 ) from + 30 to + 110 ° C, preferably 60 to 95 ° C is obtained.
Als Beispiele für Monomere, die in der ersten Stufe einge¬ setzt werden können, werden genannt: vinylaromatische Koh¬ lenwasserstoffe, wie Styrol, *. -Alkylstyrol und Vinyltoluol, Ester der Acrylsäure oder Methacrylsäure, insbesondere ali- phatische und cycloaliphatische Acrylate oder Methacrylate mit bis zu 20 Kohlenstoffatomen im Alkoholrest, wie z.B. Methyl-, Ethyl-, Propyl-, Butyl-, Hexyl-, Ethylhexyl-, Stearyl-, Lauryl- und Cyclohexylacrylat oder -methacrylat, Acryl- und/oder Methacrylsäure, Acryl- und/oder Methacryl- amid, N-Methylolacrylamid und/oder N-Methylolmethacrylamid, Hydroxyalkylester der Acrylsäure,Methacrylsäure oder einer anderen*- ,p-ethylenisch ungesättigten Carbonsäure, wie z.B. 2-Hydroxyethylacrylat, 2-Hydroxypropylacrylat, 3-Hydroxypro- pylacrylat, 2-Hydroxypropylmethacrylat, 3-Hydroxypropyl- methacrylat, 2-Hydroxyethylmethacrylat, 4-Hydroxybutyl- acrylat, 4-Hydroxybutylmethacrylat usw. In der ersten Stufe werden vorzugsweise ethylenisch ungesät¬ tigte Monomere bzw. Gemische aus ethylenisch ungesättigten Monomeren eingesetzt, die im wesentlichen frei von Hydro¬ xyl- und Carboxylgruppen sind. "Im wesentlichen frei" soll bedeuten, daß es bevorzugt ist, Monomere bzw. Monomeren- gemische einzusetzen, die frei von Hydroxyl- und Carboxyl¬ gruppen sind, daß die eingesetzten Monomere bzw. Monomeren- gemische aber auch geringe Mengen (z.B. infolge von Verun¬ reinigungen) an Hydroxyl- und/oder Carboxylgruppen enthalten können. Der Gehalt an Hydroxyl- und Carboxylgruppen sollte vorzugsweise höchstens so hoch sein, daß ein aus dem in der ersten Stufe eingesetzten Monomer bzw. Monomerengemisch her¬ gestelltes Polymer eine OH-Zahl von höchstens 5 und eine Säurezahl von höchstens 3 aufweist.Examples of monomers which can be used in the first stage are: vinylaromatic hydrocarbons, such as styrene, *. -Alkylstyrene and vinyltoluene, esters of acrylic acid or methacrylic acid, in particular aliphatic and cycloaliphatic acrylates or methacrylates with up to 20 carbon atoms in the alcohol radical, such as methyl, ethyl, propyl, butyl, hexyl, ethylhexyl, stearyl , Lauryl and cyclohexyl acrylate or methacrylate, acrylic and / or methacrylic acid, acrylic and / or methacrylamide, N-methylolacrylamide and / or N-methylolmethacrylamide, hydroxyalkyl esters of acrylic acid, methacrylic acid or another * -, p-ethylenically unsaturated Carboxylic acid such as 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxypropyl acrylate, 3-hydroxypropyl acrylate, 2-hydroxypropyl methacrylate, 3-hydroxypropyl methacrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, 4-hydroxybutyl acrylate, 4-hydroxybutyl methacrylate etc. In the first stage, preference is given to using ethylenically unsaturated monomers or mixtures of ethylenically unsaturated monomers which are essentially free from hydroxyl and carboxyl groups. "Substantially free" is intended to mean that it is preferred to use monomers or monomer mixtures which are free from hydroxyl and carboxyl groups, but that the monomers or monomer mixtures used are also used in small amounts (for example as a result of Verun ¬ cleanings) may contain hydroxyl and / or carboxyl groups. The content of hydroxyl and carboxyl groups should preferably be at most so high that a polymer produced from the monomer or monomer mixture used in the first stage has an OH number of at most 5 and an acid number of at most 3.
In der ersten Stufe wird besonders bevorzugt ein Gemisch ausIn the first stage, a mixture of is particularly preferred
(al) 100 bis 60, vorzugsweise 99,5 bis 75 Gew.-% eines cy- cloaliphatischen oder aliphatischen Esters der Metha¬ crylsäure oder Acrylsäure oder eines Gemisches aus solchen Estern und(al) 100 to 60, preferably 99.5 to 75% by weight of a cycloaliphatic or aliphatic ester of methacrylic acid or acrylic acid or a mixture of such esters and
(a2) 0 bis 40, vorzugsweise 0,5 bis 25 Gew.-% eines mit (al) copolymerisierbaren Monomeren oder eines Ge- misches aus solchen Monomeren(a2) 0 to 40, preferably 0.5 to 25% by weight of a monomer which can be copolymerized with (al) or a mixture of such monomers
eingesetzt, wobei die Summe der Gewichtsanteile von (al) und (a2) stets 100 Gew.-% ergibt.used, the sum of the proportions by weight of (al) and (a2) always giving 100% by weight.
Als Komponente (al) können z.B. eingesetzt werden: Cyclo- hexylacrylat, Cyclohexylmethacrylat, Alkylacrylate und Al- kylmethacrylate mit bis zu 20 Kohlenstoffatomen im Alkyl- rest, wie z.B. Methyl-, Ethyl-, Propyl-, Butyl-, Hexyl-, Ethylhexyl-, Stearyl- und Laurylacrylat und -methacrylat oder Gemische aus diesen Monomeren. Als Komponente (a2) können z.B. eingesetzt werden vinylaro- matische Kohlenwasserstoffe, wie Styrol,' ι-Alkylstyrol und vinyltoluol, Acryl und Methacrylamid und Acryl- und Metha- crylnitril oder Gemische aus diesen Monomeren.Examples of components (a1) that can be used are: cyclohexyl acrylate, cyclohexyl methacrylate, alkyl acrylates and alkyl methacrylates with up to 20 carbon atoms in the alkyl radical, such as methyl, ethyl, propyl, butyl, hexyl, ethylhexyl , Stearyl and lauryl acrylate and methacrylate or mixtures of these monomers. As component (a2) can be used, for example, vinylaromatic hydrocarbons such as styrene, 'ι-alkylstyrene and vinyltoluene, acrylic and methacrylamide, and acrylic and metha crylnitril or mixtures of these monomers.
Nachdem mindestens 80 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 95 Gew.-% des in der ersten Stufe eingesetzten ethylenisch ungesättigten Monomers bzw. Monomerengemisches umgesetzt worden sind, werden in einer zweiten Stufe 90 bis 10, vor¬ zugsweise 65 bis 35 Gewichtsteile eines ethylenisch un¬ gesättigten Monomeren oder eines Gemisches aus ethylenisch ungesättigten Monomeren in Gegenwart des in der ersten Stufe erhaltenen Polymers emulsionspolymerisiert, wobei das in der zweiten Stufe eingesetzte Monomer bzw. Monomerengemisch so ausgewählt wird, daß eine alleinige Polymerisation des in der zweiten Stufe eingesetzten Monomers bzw. Monomerenge¬ misches zu einem Polymer mit einer Glasübergangstemperatur (T--_) von -60 bis +20°C, vorzugsweise -50 bis 0°C führen würde. Diese Auswahl bereitet dem Fachmann keine Schwierig¬ keiten, da die Glasübergangstemperaturen von Emulsionspoly¬ meren - wie oben bereits dargelegt - leicht näherungsweise berechnet werden können.After at least 80% by weight, preferably at least 95% by weight, of the ethylenically unsaturated monomer or monomer mixture used in the first stage has been reacted, 90 to 10, preferably 65 to 35 parts by weight of an ethylenically un ¬ saturated monomers or a mixture of ethylenically unsaturated monomers emulsion polymerized in the presence of the polymer obtained in the first stage, the monomer or monomer mixture used in the second stage being selected so that sole polymerization of the monomer or monomer amount used in the second stage ¬ mix would lead to a polymer with a glass transition temperature (T --_) of -60 to + 20 ° C, preferably -50 to 0 ° C. This selection presents no difficulties for the person skilled in the art, since the glass transition temperatures of emulsion polymers - as already explained above - can easily be approximately calculated.
Es ist weiter erfindungswesentlich, daß das in der ersten Stufe eingesetzte Monomer bzw. Monomerengemisch und das in der zweiten Stufe eingesetzte Monomer bzw. Monomerengemisch in der Art und Menge so ausgewählt werden, daß das erhaltene Emulsionspolymer eine Hydroxylzahl von 2 bis 100, vorzugs¬ weise von 10 bis 50 aufweist und die Differenz TQ1 - TQ2 10 bis 170, vorzugsweise 80 bis 150°C beträgt.It is further essential to the invention that the monomer or monomer mixture used in the first stage and the monomer or monomer mixture used in the second stage are selected in such a way that the emulsion polymer obtained has a hydroxyl number of 2 to 100, preferably has from 10 to 50 and the difference T Q1 - T Q2 is 10 to 170, preferably 80 to 150 ° C.
Als Beispiele für Monomere, die in der zweiten Stufe einge¬ setzt werden können, werden genannt: vinylaromatische Koh- lenwasserstoffe, wie Styrol, ^-Alkylstyrol und Vinyltoluol, Ester der Acrylsaure oder Methacrylsäure, insbesondere ali- phatische und cycloaliphatische Acrylate oder Methacrylate mit bis zu 20 Kohlenstoffatomen im Alkoholrest, wie z.B. Me¬ thyl-, Ethyl-, Propyl-, Butyl-, Hexyl-, Ethylhexyl-, Stearyl-, Lauryl- und Cyclohexylacrylat oder -methacrylat, Acryl- und/oder Methacrylsäure, Acryl und/oder Methacryl- amid, N-Methylolacrylamid und/oder N-Methylolmethacrylamid, Hydroxyalkylester der Acrylsaure, Methacrylsäure oder einer anderen^ ,|S-ethylenisch ungesättigten Carbonsäure, wie z.B. 2-Hydroxyethylacrylat, 2-Hydroxypropylacrylat, 3-Hydroxypro- pylacrylat, 2-Hydroxypropylmethacrylat, 3-Hydroxypropyl- methacrylat, 2-Hydroxyethylmethacrylat, 4-Hydroxybutylacry- lat, 4-Hydroxybutylmethacrylat usw.Examples of monomers which can be used in the second stage are: vinylaromatic hydrocarbons, such as styrene,--alkylstyrene and vinyltoluene, Esters of acrylic acid or methacrylic acid, in particular aliphatic and cycloaliphatic acrylates or methacrylates with up to 20 carbon atoms in the alcohol radical, such as methyl, ethyl, propyl, butyl, hexyl, ethylhexyl, stearyl, lauryl and cyclohexyl acrylate or methacrylate, acrylic and / or methacrylic acid, acrylic and / or methacrylamide, N-methylolacrylamide and / or N-methylolmethacrylamide, hydroxyalkyl esters of acrylic acid, methacrylic acid or another ^, | S-ethylenically unsaturated carboxylic acid, such as, for example 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxypropyl acrylate, 3-hydroxypropyl acrylate, 2-hydroxypropyl methacrylate, 3-hydroxypropyl methacrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, 4-hydroxybutyl acrylate, 4-hydroxybutyl methacrylate etc.
In der zweiten Stufe wird vorzugsweise ein Gemisch ausA mixture is preferably formed in the second stage
(bl) 47 bis 99, vorzugsweise 75 bis 90 Gew.-% eines cyclo- aliphatischen oder aliphatischen Esters der Meth¬ acrylsäure oder Acrylsaure oder eines Gemisches aus solchen Estern(b1) 47 to 99, preferably 75 to 90% by weight of a cycloaliphatic or aliphatic ester of methacrylic acid or acrylic acid or a mixture of such esters
(b2) 1 bis 20, vorzugsweise 5 bis 15 Gew.-% eines minde¬ stens eine Hydroxylgruppe tragenden mit (bl), (b3) und (b4) copolymerisierbaren Monomeren oder eines Ge¬ misches aus solchen Monomeren(b2) 1 to 20, preferably 5 to 15% by weight of a monomer carrying at least one hydroxyl group which can be copolymerized with (bl), (b3) and (b4) or a mixture of such monomers
(b3) 0 bis 8, vorzugsweise 2 bis 6 Gew.-% eines mindestens eine Carboxyl- oder Sulfonsäuregruppe tragenden, mit (bl) , (b2) und (b4) copolymerisierbaren Monomeren oder eines Gemisches aus solchen Monomeren und(b3) 0 to 8, preferably 2 to 6% by weight of a monomer carrying at least one carboxyl or sulfonic acid group and copolymerizable with (bl), (b2) and (b4) or a mixture of such monomers and
(b4) 0 bis 25, vorzugsweise 2 bis 15 Gew.-% eines weiteren mit (bl) , (b2) und (b3) copolymerisierbaren Monomeren oder eines Gemisches aus solchen Monomeren eingesetzt, wobei. di.e Summe der Gewichtsanteile von (bl) ,(b4) 0 to 25, preferably 2 to 15% by weight of a further monomer which can be copolymerized with (bl), (b2) and (b3) or a mixture of such monomers used, where. di.e sum of the parts by weight of (bl),
(b2), (b3) und (b4) stets 100 Gew. % ergibt.(b2), (b3) and (b4) always give 100% by weight.
Als Komponente (bl) können z.B. eingesetzt werden: Cyclo- hexylacrylat, Cyclohexylmethacrylat, Alkylacrylate und Al- kylmethacrylate mit bis zu 20 Kohlenstoffatomen im Alkyl- rest, wie z.B. Methyl-, Ethyl-, Propyl-, Butyl-, Hexyl-,As component (bl) e.g. are used: cyclohexyl acrylate, cyclohexyl methacrylate, alkyl acrylates and alkyl methacrylates with up to 20 carbon atoms in the alkyl radical, such as e.g. Methyl, ethyl, propyl, butyl, hexyl,
Ethylhexyl-, Stearyl- und Laurylacrylat und -methacrylat oder Gemische aus diesen Monomeren.Ethylhexyl, stearyl and lauryl acrylate and methacrylate or mixtures of these monomers.
Als Komponente (b2) können z.B. eingesetzt werden: Hydroxy¬ alkylester der Acrylsaure, Methacrylsäure oder einer anderen A ,|j-ethylenisch ungesättigten Carbonsäure. Diese Ester kön¬ nen sich von einem Alkylenglykol ableiten, das mit der Säure verestert ist, oder sie können durch Umsetzung der Säure mit einem Alkylenoxid erhalten werden. Als Komponente (b2) wer¬ den vorzugsweise Hydroxyalkylester der Acrylsaure und Meth¬ acrylsäure, in denen die Hydroxyalkylgruppe bis zu 4 Kohlen¬ stoffatome enthält, oder Mischungen aus diesen Hydroxyalkyl- estern eingesetzt. Als Beispiele für derartige Hydroxyalkyl¬ ester werden 2-Hydroxyethylacrylat, 2-Hydroxypropylacrylat, 3-Hydroxypropylacrylat, 2-Hydroypropylmethacrylat, 3-Hy- droxypropylmethacrylat, 2-Hydroxyethylmethacrylat, 4-Hy- droxybutylacrylat oder 4-Hydroxybutylmethacrylat genannt. Entsprechende Ester von anderen ungesättigten Säuren, wie z.B. Ethacrylsäure, Crotonsäure und ähnliche Säuren mit bis zu etwa 6 Kohlenstoffatomen pro Molekül können auch einge¬ setzt werden.As component (b2) e.g. are used: hydroxyalkyl esters of acrylic acid, methacrylic acid or another A, l-ethylenically unsaturated carboxylic acid. These esters can be derived from an alkylene glycol which is esterified with the acid, or they can be obtained by reacting the acid with an alkylene oxide. As component (b2), preference is given to using hydroxyalkyl esters of acrylic acid and methacrylic acid, in which the hydroxyalkyl group contains up to 4 carbon atoms, or mixtures of these hydroxyalkyl esters. Examples of such hydroxyalkyl esters are 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxypropyl acrylate, 3-hydroxypropyl acrylate, 2-hydroypropyl methacrylate, 3-hydroxypropyl methacrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, 4-hydroxybutyl acrylate or 4-hydroxybutyl methacrylate. Corresponding esters of other unsaturated acids, e.g. Ethacrylic acid, crotonic acid and similar acids with up to about 6 carbon atoms per molecule can also be used.
Als Komponente (b3) werden vorzugsweise Acrylsaure und/oder Methacrylsäure und/oder Acrylamidomethylpropansulfonsäure eingesetzt. Es können aber auch andere ethylenisch ungesättigte Säuren mit bis zu 6 Kohlenstoffatomen im Molekül eingesetzt werden. Als Beispiele für solche Säuren werden Ethacrylsäure, Crotonsäure, Maleinsäure, Fumarsäure und Itaconsäure genannt. Als Komponente (b4) können z.B. eingesetzt werden: vinylaro- matische Kohlenwasserstoffe, wie Styrol, ^.-Alkylstyrol und Vinyltoluol, Acryl- und Methacrylamid und Acryl- und Metha- crylnitril oder Gemische aus diesen Monomeren.Acrylic acid and / or methacrylic acid and / or acrylamidomethylpropanesulfonic acid are preferably used as component (b3). However, other ethylenically unsaturated acids with up to 6 carbon atoms in the molecule can also be used. Examples of such acids are ethacrylic acid, crotonic acid, maleic acid, fumaric acid and itaconic acid. For example, component (b4) can be used: vinyl aromatic hydrocarbons, such as styrene, ^. Alkyl styrene and vinyl toluene, acrylic and methacrylamide and acrylic and methacrylonitrile or mixtures of these monomers.
Das erfindungsgemäß eingesetzte Emulsionspolymer sollte eine zahlenmittlere Molmasse (Bestimmung: gelpermeationschroma- tographisch mit Polystyrol als Standard) von 200.000 bis 2.000.000, vorzugsweise von 300.000 bis 1.500.000 aufweisen.The emulsion polymer used according to the invention should have a number average molar mass (determination: gel permeation chromatography using polystyrene as standard) of 200,000 to 2,000,000, preferably 300,000 to 1,500,000.
Dem Fachmann ist bekannt, wie er die Reaktionsbedingungen während der Emulsionspolymerisation zu wählen hat, damit er Emulsionspolymere erhält, die die oben angegebenen zahlen- mittleren Molmassen aufweisen (vgl. z.B. Chemie, Physik und Technologie der Kunststoffe in Einzeldarstellungen, Disper¬ sionen synthetischer Hochpolymerer, Teil 1 von F. Hölscher, Springer Verlag, Berlin, Heidelberg, New York, 1969).The person skilled in the art knows how to select the reaction conditions during the emulsion polymerization in order to obtain emulsion polymers which have the number-average molar masses given above (see, for example, chemistry, physics and technology of the plastics in individual representations, dispersions of synthetic high polymers, Part 1 by F. Hölscher, Springer Verlag, Berlin, Heidelberg, New York, 1969).
ES ist bevorzugt, aß die erfindungsgemäßen wäßrigenIt is preferred to eat the aqueous ones of the invention
Basisbeschichtungszusammensetzimgen neben dem oben be¬ schriebenen Emulsionspolymer noch ein wasserverdünnbares Po¬ lyurethanharz als filmbildendes Material enthalten.In addition to the emulsion polymer described above, base coating compositions also contain a water-dilutable polyurethane resin as the film-forming material.
Die erfindungsgemäßen Basisbeschichtungszusammensetzungen enthalten vorzugsweise wasserverdunnbare, Harnstoffgruppen enthaltende Polyurethanharze, die ein zahlenmittleres Mole¬ kulargewicht (Bestimmung: gelpermeationschromatographisch mit Polystyrol als Standard) von 1000 bis 60-0000, vorzugs- weise 1500 bis 50.000 und eine Säurezahl von 5 bis 70, vor¬ zugsweise 10 bis 30 aufweisen und durch Umsetzung, vorzugs¬ weise Kettenverlängerung von Isocyanatgruppen aufweisenden Präpolymeren mit Polyaminen und/oder Hydrazin herstellbar sind. Die Herstellung des isocyanatgruppenhaltigen Präpolymeren kann durch Reaktion von Polyalkoholen mit einer Hydroxylzahl von 10 bis 1800, bevorzugt 50 bis 500, mit überschüssigen Polyisocyanaten bei Temperaturen bis zu 150°C, bevorzugt 50 bis 130°C, in organischen Lösemitteln, die nicht mit Iso- cyanaten reagieren können, erfolgen. Das Äquivalenzverhält¬ nis von NCO zu OH-Gruppen liegt zwischen 1,5 und 1,0 zu 1,0, bevorzugt zwischen 1,4 und 1,2 zu 1. Die zur Herstellung des Präpolymeren eingesetzten Polyole können niedrigmolekular 0 und/oder hochmolekular sein und sie können reaktionsträge anionische Gruppen enthalten.The base coating compositions according to the invention preferably contain water-thinnable, urea-containing polyurethane resins which have a number average molecular weight (determination: gel permeation chromatography using polystyrene as the standard) of 1000 to 60-0000, preferably 1500 to 50,000 and an acid number of 5 to 70, preferably 10 to 30 and can be prepared by reaction, preferably chain extension, of prepolymers containing isocyanate groups with polyamines and / or hydrazine. The prepolymer containing isocyanate groups can be prepared by reacting polyalcohols having a hydroxyl number from 10 to 1800, preferably 50 to 500, with excess polyisocyanates at temperatures up to 150 ° C., preferably 50 to 130 ° C., in organic solvents which are not containing iso- cyanates can react. The equivalence ratio of NCO to OH groups is between 1.5 and 1.0 to 1.0, preferably between 1.4 and 1.2 to 1. The polyols used to prepare the prepolymer can be of low molecular weight and / or high molecular weight and they can contain inert anionic groups.
Um die Härte des Polyurethans zu erhöhen, kann man niedrig¬ molekulare Polyole einsetzen. Sie haben ein Molekulargewicht ° von 60 bis zu etwa 400 und können aliphatische, ali- cyclische oder aromatische Gruppen enthalten. Es werden da¬ bei Mengen bis zu 30 Gew.-% der gesamten Polyol-Bestandtei- le, bevorzugt etwa 2 bis 20 Gew.-% eingesetzt. Vorteilhaft sind die niedermolekularen Polyole mit bis zu etwa 20 Koh- ° lenstoffatomen je Molekül, wie Ethylenglykol, Diethylengly- kol, Triethylenglykol, 1,2-Propandiol, 1,3-Propandiol, 1,4-Butandiol, 1,2-Butylenglykol, 1,6-Hexandiol, Trimethyl- olpropan, Rizinusöl oder hydriertes Rizinusöl, Di-tri ethyl- olpropanether, Pentaerythrit, 1,2-Cyclohexandiol, 1,4-Cyclo- 5 hexandimethanol, Bisphenol A, Bisphenol F, Neopentylglykol, Hydroxypivalinsäure-neopentylglykolester, hydroxyethyliertes oder hydroxypropyliertes Bisphenol A, hydriertes Bisphenol A und deren Mischungen.Low molecular weight polyols can be used to increase the hardness of the polyurethane. They have a molecular weight from 60 to about 400 and can contain aliphatic, alicyclic or aromatic groups. Amounts of up to 30% by weight of the total polyol constituents, preferably about 2 to 20% by weight, are used. The low molecular weight polyols with up to about 20 carbon atoms per molecule, such as ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,2-butylene glycol, are advantageous. 1,6-hexanediol, trimethyl-olpropane, castor oil or hydrogenated castor oil, di-tri-ethyl-olpropane ether, pentaerythritol, 1,2-cyclohexanediol, 1,4-cyclo- 5 hexanedimethanol, bisphenol A, bisphenol F, neopentyl glycol, hydroxypivalic acid neopentyl glycol ester , hydroxyethylated or hydroxypropylated bisphenol A, hydrogenated bisphenol A and mixtures thereof.
Um ein NCO-Präpolymeres hoher Flexibilität zu erhalten, sollte ein hoher Anteil eines überwiegend lineares Polyols mit einer bevorzugten Hydroxylzahl von 30 bis 150 zugesetzt werden. Bis zu 97 Gew.-.% des gesamten Polyols können aus ge¬ sättigten und ungesättigten Polyestern und/oder Polyethern mit einer Molmasse Mn von 400 bis 5000 bestehen. Als hoch¬ 5 molekulare Polyole sind geeignet aliphatische Polyetherdiole der allgemeinen Formel H-(-0-(-CHR)n-)m-OH in der R = Wasserstoff oder ein niedriger, gegebenenfalls mit ver¬ schiedenen Substituenten versehener Alkylrest ist, wobei n = 2 bis 6, bevorzugt 3 bis 4 und m = 2 bis 100, bevorzugt 5 D bis 50 ist. Beispiele sind lineare oder verzweigte Poly- etherdiole, wie Poly-(oxyethylen)glykole Poly(oxypropylen)- glykole und/oder Poly(oxybutylen)glykole. Die ausgewählten Polyetherdiole sollen keine übermäßigen Mengen an Ether- gruppen einbringen, weil sonst die gebildeten Polymere in 0 Wasser anquellen. Die bevorzugten Polyetherdiole sind Poly- (oxyρropylen)glykole im Molmassenbereich Mn von 400 bis 3000. Polyesterdiole werden durch Veresterung von organischen Di- carbonsäuren oder ihren Anhydriden mit organischen Diolen hergestellt oder leiten sich von einer Hydroxycarbonsäure ° oder einem Lacton ab. Um verzweigte Polyesterpolyole herzu¬ stellen, können in geringem Umfang Polyole oder Polycarbon- säuren mit einer höheren Wertigkeit eingesetzt werden. Die Dicarbonsäuren und Diole können lineare oder verzweigte ali¬ phatische, cycloaliphatische oder aromatische Dicarbonsäuren 0 oder Diole sein.In order to obtain a high flexibility NCO prepolymer, a high proportion of a predominantly linear polyol with a preferred hydroxyl number of 30 to 150 should be added. Up to 97% by weight of the total polyol can consist of saturated and unsaturated polyesters and / or polyethers with a molecular weight Mn of 400 to 5000. Aliphatic polyether diols are suitable as high molecular weight polyols of the general formula H - (- 0 - (- CHR) n -) m -OH in which R = hydrogen or a lower alkyl radical, optionally provided with various substituents, n = 2 to 6, preferably 3 to 4 and m = 2 to 100, preferably 5 D to 50. Examples are linear or branched polyether diols, such as poly (oxyethylene) glycols, poly (oxypropylene) glycols and / or poly (oxybutylene) glycols. The selected polyether diols should not introduce excessive amounts of ether groups, otherwise the polymers formed will swell in water. The preferred polyether diols are poly (oxyropropylene) glycols in the molar mass range Mn from 400 to 3000. Polyester diols are prepared by esterification of organic dicarboxylic acids or their anhydrides with organic diols or are derived from a hydroxycarboxylic acid or a lactone. To produce branched polyester polyols, polyols or polycarboxylic acids with a higher valency can be used to a small extent. The dicarboxylic acids and diols can be linear or branched aliphatic, cycloaliphatic or aromatic dicarboxylic acids or diols.
Die zur Herstellung der Polyester verwendeten Diole bestehen beispielsweise aus Alkylenglykolen, wie Ethylenglykol, Pro- pylenglykol, Butylenglykol, Butandiol-1,4, Hexandiol-1,6, Neopentylglykol und andere Diole, wie Dimethylcyclohexan. 5 Die Säurekomponente des Polyesters besteht in erster Linie aus niedermolekularen Dicarbonsäuren oder ihren Anhydriden mit 2 bis 30, bevorzugt 4 bis 18 Kohlenstoffatomen im Mole¬ kül. Geeignete Säure sind beispielsweise o-Phthalsäure, Iso- phthalsäure, Terephthalsäure, Tetrahydrophthalsäure, Cyclo- 0 hexandicarbonsäure, Bernsteinsäure, Adipinsäure, Azelainsäu- re, Sebazinsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Glutarsäure, Hexachlorheptandicarbonsäure, Tetrachlorphthalsäure und/oder dimersisierte Fettsäuren. Anstelle dieser Säuren können auch ihre Anhydride, soweit diese existieren, verwendet werden. 5 Bei der Bildung von Polyesterpolyolen können auch kleinere Mengen an Carbonsäuren mit 3 oder mehr Carboxylgruppen, bei¬ spielsweise Trimellithsäureanhydrid oder das Addukt von Ma¬ leinsäureanhydrid an ungesättigten Fettsäuren anwesend sein.The diols used to prepare the polyesters consist, for example, of alkylene glycols, such as ethylene glycol, propylene glycol, butylene glycol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, neopentyl glycol and other diols, such as dimethylcyclohexane. 5 The acid component of the polyester consists primarily of low molecular weight dicarboxylic acids or their anhydrides with 2 to 30, preferably 4 to 18, carbon atoms in the molecule. Suitable acids are, for example, o-phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, tetrahydrophthalic acid, cyclo-hexane dicarboxylic acid, succinic acid, adipic acid, azelaic acid, sebacic acid, maleic acid, fumaric acid, glutaric acid, hexachloroheptane dicarboxylic acid, and tetrachlorophthalic acid, or tetrachlorophthalic acid. Instead of these acids, their anhydrides, if they exist, can also be used. 5 When forming polyester polyols, smaller ones can also be used Amounts of carboxylic acids with 3 or more carboxyl groups, for example trimellitic anhydride or the adduct of maleic anhydride with unsaturated fatty acids, are present.
Erfmdungsgemaß werden auch Polyesterdiole eingesetzt, die durch Umsetzung eines Lactons mit einem Diol erhalten wer¬ den. Sie zeichnen sich durch die Gegenwart einer endständi¬ gen Hydroxylgruppe und wiederkehrende Polyesteranteil der Formel -(-CO-(CHR) -CH2-0-)- aus. Hierbei ist n bevor¬ zugt 4 bis 6 und der Substituent R Wasserstoff, ein Alkyl-, Cycloalkyl- oder Alkoxy-Rest. Kein Substituent enthält mehr als 12 Kohlenstoffatome. Die gesamte Anzahl der Kohlenstoff¬ atome im Substituenten übersteigt nicht 12 pro Lactonring. Beispiele hierfür sind Hydroxycapronsäure, Hydroxybuttersäu- re, Hydroxydecansäure und/oder Hydroxystearinsäure. Das als Ausgangsmaterial verwendete Lacton kann durch die folgende allgemeine Formel dargestellt werdenAccording to the invention, polyester diols are also used which are obtained by reacting a lactone with a diol. They are characterized by the presence of a terminal hydroxyl group and a recurring polyester component of the formula - (- CO- (CHR) -CH 2 -0 -) -. Here n is preferably 4 to 6 and the substituent R is hydrogen, an alkyl, cycloalkyl or alkoxy radical. No substituent contains more than 12 carbon atoms. The total number of carbon atoms in the substituent does not exceed 12 per lactone ring. Examples include hydroxycaproic acid, hydroxybutyric acid, hydroxydecanoic acid and / or hydroxystearic acid. The lactone used as a raw material can be represented by the following general formula
Figure imgf000017_0001
in der n und R d e bereits angegebene Bedeutung haben. Für die Herstellung der Polyesterdiole wird das unsubstitu- ierte -Caprolacton, bei dem n den Wert 4 hat und alle R-Substituenten Wasserstoff sind, bevorzugt. Die Umsetzung mit Lacton wird durch niedermolekulare Polyole, wie Ethylen- glykol, 1,3-Propandiol, 1,4-Butandiol, Dimethylolcyclohexan gestartet. Es können jedoch auch andere Reaktionskomponen¬ ten, wie Ethylendiamin, Alkyldiakanolamine oder auch Harn¬ stoff mit Caprolacton umgesetzt werden.
Figure imgf000017_0001
in which n and R de have the meaning already given. Unsubstituted -caprolactone, in which n has the value 4 and all R substituents are hydrogen, is preferred for the preparation of the polyester diols. The reaction with lactone is started by low molecular weight polyols, such as ethylene glycol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, dimethylolcyclohexane. However, other reaction components, such as ethylenediamine, alkyldiacanolamines or also urea, can also be reacted with caprolactone.
Als höhermolekulare Diole eigenen sich auch Polylactamdiole, die durch Reaktion von beispielsweise £-Caprolactam mit nie¬ dermolekularen Diolen hergestellt werden.Also suitable as higher molecular weight diols are polylactam diols, which are prepared by reacting, for example, £ -caprolactam with low molecular weight diols.
Als typische multifunktionelle Isocyanate werden verwendet aliphatische, cycloaliphatische und/oder aromatische Poly isocyanate mit mindestens zwei Isocyanatgruppen pro Molekül. Bevorzugt werden die Isomeren oder Isomerengemische von or¬ ganischen Diisocyanaten. Als aromatische Diisocyanate eignen sich Phenylendiisocyanat, Toluylendiisocyanat, Xylylendiiso- cyanat, Biphenylendiisocyanat, Naphthylendiisocyanat und Di- phenylmethandiisocyanat.Aliphatic, cycloaliphatic and / or aromatic poly are used as typical multifunctional isocyanates isocyanates with at least two isocyanate groups per molecule. The isomers or isomer mixtures of organic diisocyanates are preferred. Suitable aromatic diisocyanates are phenylene diisocyanate, tolylene diisocyanate, xylylene diisocyanate, biphenylene diisocyanate, naphthylene diisocyanate and diphenylmethane diisocyanate.
Aufgrund ihrer guten Beständigkeit gegenüber ultraviolettem Licht ergeben (cyclo)aliphatische Diisocyanate Produkte mit geringer Vergilbungsneigung. Beispiele hierfür sind Isopho- rondiisocyanat, Cyclopentylendiisocyant sowie die Hy¬ drierungsprodukte der aromatischen Diisocyanate, wie Cyclo- hexylendiisocyanat, Methylcyclohexylendiisocyanat und Di- cyclohexylmethandiisocyanat. Als Beispiele für aliphatische Diisocyanate werden Trimethylendiisocyanat, Tetramethylendi- isocyanat, Pentamethylendiisocyanat, Hexamethylendiisocy- anat, Propylendiisocyanat, Ethylethylendiisocyanat, Dime- thylethylendiisocyanat, Methyltrimethylendiisocyanat und Trimethylhexandiisocyanat. Besonders bevorzugt werden als Diisocyanate Isophorondiisocyanat und Dicyclohexyl-methandi- isocyanat. Die zur Bildung des Präpolymeren gebrauchte Poly- isocyanat-Komponente kann auch einen Anteil höherwertiger Polyisocyanate enthalten, vorausgesetzt dadurch wird keine Gelbildung verursacht. Als Triisocyanate haben sich Produkte bewährt, die durch Trimerisation oder Oligomerisation von Diisocyanaten oder durch Reaktion von Diisocyanaten mit po- lyfunktionellen OH- oder NH-Gruppen enthaltenden Verbindun¬ gen entstehen. Hierzu gehören beispielsweise das Biuret von Hexamethylendiisooyanat und Wasser, das Isocyanurat des He- xamethylendiisocyanats oder das Addukt von Isophorondiiso¬ cyanat an Trimethylolpropan. Die mittlere Funktionalität kann gegebenenfalls durch Zusatz von Monoisocyanaten gesenkt werden. Beispiele für solche kettenabbrechenden Monoisocyanate sind Phenylisocyanat, Cyc- lohexylisocyanat und Stearylisocyanat. Polyurethane sind im allgemeinen nicht mit Wasser vertrag lieh, wenn nicht bei ihrer Synthese spezielle Bestandteile eingebaut und/oder besondere Herstellungsschritte vorgenom¬ men werden. So wird eine so große Säurezahl eingebaut, daß das neutralisierte Produkt stabil in Wasser zu dispergieren ist. Hierzu dienen Verbindungen, die zwei mit Isocyanatgrup- pen reagierende H-aktive Gruppen und mindestens eine zur Anionenbildung befähigte Gruppe enthalten. Geeignete, mit Isocyanatgruppen reagierende Gruppen, sind insbesondere Hy- doxylgruppen sowie primäre und/oder sekundäre Aminogruppen. Gruppen, die zur Anionenbildung befähigt sind, sind Car- boxyl-, Sulfonsäure und/oder Phosphonsäuregruppen. Bevorzugt werden Carbonsäure- oder Carboxylatgruppen verwendet. Sie sollen so reaktionsträge sein, daß die Isocyanatgruppen des Diisocyanats vorzugsweise mit den anderen gegenüber Isocya¬ natgruppen reaktiven Gruppen des Moleküls reagieren. Es wer¬ den dazu Alkansäuren mit zwei Substituenten am -ständigen Kohlenstoffatbm eingesetzt. Der Substituent kann eine Hy¬ droxylgruppe, eine Alkylgruppe oder eine Alkylolgruppe sein. Diese Polyole haben wenigstens eine, im allgemeinen 1 bis 3 Carboxylgruppen im Molekül. Sie haben zwei bis etwa 25, vor¬ zugsweise 3 bis 10 Kohlenstoffatome. Beispiele für solche Verbindungen sind Dihydroxypropionsaure, Dihydroxybernstein- säure und Dihydroxybenzoesäure. Eine besonders bevorzugte Gruppe von Dihydroxyalkansäuren sind dieqf , -Dimethylolal- kansäuren, die durch die Strukturformel RC(CH2OH)2COOH gekennzeichnet sind, worin R=Wasserstoff oder eine Alkyl¬ gruppe mit bis zu etwa 20 Kohlenstoffatomen bedeutet. Bei¬ spiele für solche Verbindungen sind 2,2-Dimethylolessig- säure, 2,2-Dimethylolpropionsäure, 2,2-Dimethylolbuttersäure und 2,2-Dimethylolpentansäure. Die bevorzugte Dihydroxyal- kansäure ist 2,2-Dimethylolproρionsäure. Aminogruppenhaltige Verbindungen sind beispielsweise , -Diaminovaleriansäure, 3,4-Diaminobenzoesäure, 2,4-Diaminotoluolsulfonsäure und 2,4-Diamino-diphenylethersulfonsäure. Das Carboxylgruppen enthaltende Polyol kann 3 bis 100 Gew.-%, vorzugsweise 5 bis 50 Gew.-% des gesamten Po- lyolbestandteiles im NCO-Präpolymeren ausmachen. Die durch die Carboxylgruppen-Neutralisation in Salzform verfügbare Menge an ionisierbaren Carboxylgruppen beträgt im allgemeinen wenigstens 0,4 Gew.-%, vorzugsweise wenigstens 0,7 Gew.-%, bezogen auf den Feststoff. Die obere Grenze be¬ trägt etwa 6 Gew.-%. Die Menge an Dihydroxyalkansäuren im unneutralisierten Präpolymeren ergibt eine Säurezahl von wenigstens 5, vorzugsweise wenigstens 10. Die obere Grenze der Säurezahl liegt bei 70, vorzugsweise bei 40, bezogen auf den Feststoff.Due to their good resistance to ultraviolet light, (cyclo) aliphatic diisocyanates produce products with a low tendency to yellowing. Examples include isophore diisocyanate, cyclopentylene diisocyanate and the hydrogenation products of aromatic diisocyanates, such as cyclohexylene diisocyanate, methylcyclohexylene diisocyanate and dicyclohexyl methane diisocyanate. Examples of aliphatic diisocyanates are trimethylene diisocyanate, tetramethylene diisocyanate, pentamethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, propylene diisocyanate, ethylethylene diisocyanate, dimethylethylene diisocyanate, methyltrimethylene diisocyanate and trimethylhexane diisocyanate. Isophorone diisocyanate and dicyclohexyl methane diisocyanate are particularly preferred as diisocyanates. The polyisocyanate component used to form the prepolymer can also contain a proportion of higher quality polyisocyanates, provided that this does not cause gel formation. Products which have been found to be useful as triisocyanates are those which result from the trimerization or oligomerization of diisocyanates or from the reaction of diisocyanates with compounds containing polyfunctional OH or NH groups. These include, for example, the biuret of hexamethylene diisooyanate and water, the isocyanurate of hexamethylene diisocyanate or the adduct of isophorone diisocyanate with trimethylolpropane. The average functionality can optionally be reduced by adding monoisocyanates. Examples of such chain-terminating monoisocyanates are phenyl isocyanate, cyclohexyl isocyanate and stearyl isocyanate. Polyurethanes are generally not compatible with water lent, unless special components are incorporated in their synthesis and / or special production steps are carried out. So large an acid number is built in that the neutralized product can be dispersed stably in water. For this purpose, compounds are used which contain two H-active groups reacting with isocyanate groups and at least one group capable of forming anions. Suitable groups which react with isocyanate groups are, in particular, hydroxyl groups and primary and / or secondary amino groups. Groups which are capable of forming anions are carboxyl, sulfonic acid and / or phosphonic acid groups. Carboxylic acid or carboxylate groups are preferably used. They should be so inert that the isocyanate groups of the diisocyanate preferably react with the other groups of the molecule that are reactive toward isocyanate groups. For this purpose, alkanoic acids with two substituents on the carbon bm are used. The substituent can be a hydroxyl group, an alkyl group or an alkylol group. These polyols have at least one, generally 1 to 3 carboxyl groups in the molecule. They have two to about 25, preferably 3 to 10, carbon atoms. Examples of such compounds are dihydroxypropionic acid, dihydroxysuccinic acid and dihydroxybenzoic acid. A particularly preferred group of dihydroxyalkanoic acids are the qf, -dimethylolalkanoic acids, which are characterized by the structural formula RC (CH 2 OH) 2 COOH, in which R = hydrogen or an alkyl group having up to about 20 carbon atoms. Examples of such compounds are 2,2-dimethylol acetic acid, 2,2-dimethylol propionic acid, 2,2-dimethylol butyric acid and 2,2-dimethylol pentanoic acid. The preferred dihydroxyalkanoic acid is 2,2-dimethylolpropionic acid. Compounds containing amino groups are, for example, -diaminovaleric acid, 3,4-diaminobenzoic acid, 2,4-diaminotoluenesulfonic acid and 2,4-diamino-diphenyl ether sulfonic acid. The polyol containing carboxyl groups can be 3 to Make up 100% by weight, preferably 5 to 50% by weight, of the total polyol component in the NCO prepolymer. The amount of ionizable carboxyl groups available as a result of the carboxyl group neutralization in salt form is generally at least 0.4% by weight, preferably at least 0.7% by weight, based on the solid. The upper limit is about 6% by weight. The amount of dihydroxyalkanoic acids in the unneutralized prepolymer gives an acid number of at least 5, preferably at least 10. The upper limit of the acid number is 70, preferably 40, based on the solids.
Diese Dihydroxyalkansäure wird vor der Umsetzung mit Iso- cyanaten vorteilhafterweise mindestens anteilweise mit einem tertiären Amin neutralisiert, um eine Reaktion mit den Iso- cyanaten zu vermeiden.Before the reaction with isocyanates, this dihydroxyalkanoic acid is advantageously at least partially neutralized with a tertiary amine in order to avoid a reaction with the isocyanates.
Die erfindungsgmäß verwendeten NCO-Präpolymere können durch gleichzeitige Umsetzung des Polyols oder Polyolgemisches mit einem Diisocyanat-Überschuß hergestellt werden. Andererseits kann die Umsetzung auch in vorgeschriebener Reihenfolge stu¬ fenweise vorgenommen werden.The NCO prepolymers used according to the invention can be prepared by simultaneously reacting the polyol or polyol mixture with an excess of diisocyanate. On the other hand, the implementation can also be carried out step by step in the prescribed order.
Beispiele sind in den DE 26 24 442 und DE 32 10 051 be¬ schrieben. Die Reaktionstemperatur beträgt bis zu 150°C, wo¬ bei eine Temperatur im Bereich von 50 bis 130°C bevorzugt wird. Die Umsetzung wird fortgesetzt, bis praktisch alle Hy- droxylfunktionen umgesetzt sind.Examples are described in DE 26 24 442 and DE 32 10 051. The reaction temperature is up to 150 ° C., a temperature in the range from 50 to 130 ° C. being preferred. The implementation continues until practically all hydroxyl functions have been implemented.
Das NCO-Präpolymer enthält wenigstens etwa 0,5 Gew.-% Iso¬ cyanatgruppen, vorzugsweise wenigstens 1 Gew.-% NCO, bezogen auf Feststoff. Die obere Grenze liegt bei etwa 15 Gew.-%, vorzugsweise 10 Gew.-%, besonders bevorzugt bei 5 Gew.-%. Die Umsetzung kann gegebenenfalls in Gegenwart eines Kata¬ lysators, wie Organozinnverbindungen und/oder tertiären Aminen durchgeführt werden. Um die Reaktionsteilnehmer in flüssigem Zustand zu halten und eine bessere Temperaturkon¬ trolle während der Reaktion zu ermöglichen, ist der Zusatz von orga nischen Lösemitteln, die keinen aktiven Wasserstoff nach Zerewitinoff enthalten, möglich. Verwendbare Lösemittel sind beispielsweise Dimethylformamid, Ester, Ether, wie Diethy- lenglykol-dimethylether, Ketoester, Ketone, wie Methylethyl- keton und Aceton, mit Methoxygruppen substituierte Ketone, wie Methoxy-hexanon, Glykoletherester, chlorierte Kohlenwas¬ serstoffe, aliphatische und alicyclische Kohlenwasserstoff- pyrrolidone, wie N-Methylpyrrolidon, hydrierte Furane, aro¬ matische Kohlenwasserstoffe und deren Gemische. Die Menge an Lösemittel kann in weiten Grenzen variieren und sollte zur Bildung einer Präpolymer-Lösung mit geeigneter Viskosität ausreichen. Meistens genügen 0,01 bis 15 Gew.-% Lösemittel, vorzugsweise 0,02 bis 8 Gew.-% Lösemittel, bezogen auf den Festkörper. Sieden die gegebenenfalls nicht wasserlöslichen Lösemittel niedriger als das Wasser, so können sie nach der Herstellung der harnstoffhaltigen Polyurethan-Dispersion durch Vakuumdestillation oder Dünnschichtverdampfung scho¬ nend abdestilliert werden. Höhersiedende Lösemittel sollten wasserlöslich sein und verbleiben in der wäßrigen Polyure¬ than-Dispersion, um das Zusammenfließen der Polymer-Teilchen während der Filmbildung zu erleichtern. Besonders bevorzugt sind als Lösemittel N-Methylpyrrolidon, gegebenenfalls im Gemisch mit Ketonen, wie Methylethylketon.The NCO prepolymer contains at least about 0.5% by weight of isocyanate groups, preferably at least 1% by weight of NCO, based on the solid. The upper limit is approximately 15% by weight, preferably 10% by weight, particularly preferably 5% by weight. The reaction can optionally be carried out in the presence of a catalyst, such as organotin compounds and / or tertiary amines. In order to keep the reactants in a liquid state and to enable better temperature control during the reaction, the addition of orga is necessary niche solvents that do not contain active hydrogen according to Zerewitinoff possible. Usable solvents are, for example, dimethylformamide, esters, ethers, such as diethylene glycol dimethyl ether, keto esters, ketones, such as methyl ethyl ketone and acetone, ketones substituted with methoxy groups, such as methoxy hexanone, glycol ether esters, chlorinated hydrocarbons, aliphatic and alicyclic hydrocarbon pyrrolidones, such as N-methylpyrrolidone, hydrogenated furans, aromatic hydrocarbons and mixtures thereof. The amount of solvent can vary within wide limits and should be sufficient to form a prepolymer solution with a suitable viscosity. Mostly 0.01 to 15 wt .-% solvent, preferably 0.02 to 8 wt .-% solvent, based on the solid. If the water-insoluble solvents boil lower than water, they can be gently distilled off after the production of the urea-containing polyurethane dispersion by vacuum distillation or thin-film evaporation. Higher-boiling solvents should be water-soluble and remain in the aqueous polyurethane dispersion in order to facilitate the confluence of the polymer particles during film formation. Particularly preferred solvents are N-methylpyrrolidone, optionally in a mixture with ketones, such as methyl ethyl ketone.
Die anionischen Gruppen des NCO-Präpolymeren werden mit ei¬ nem tertiären Amin mindestens teilweise neutralisiert. Die dadurch geschaffene Zunahme der Dispergierbarkeit in Wasser reicht für eine unendliche Verdünnbarkeit aus. Sie reicht auch aus, um das neutralisierte harnstoffgruppenhaltige Polyurethan beständig zu dispergieren. Geeignete tertiäre Amine sind beispielsweise Trimethylamin, Triethylamin, Di- methylethylamin, Diethylmethylamin, N-Methylmorpholin. Das NCO-Pr polymer wird nach der Neutralisation mit Wasser ver¬ dünnt und ergibt dann eine feinteilige Dispersion. Kurz da¬ nach werden die noch vorhandenen Isocyanatgruppen mit Di- und/oder Polyaminen mit primären und/oder sekundären Aminogruppen als Kettenverlangerer umgesetzt. Diese Reaktion führt zu einer weiteren Verknüpfung und Erhöhung des Mole¬ kulargewichts. Die Konkurrenzreaktion zwischen Amin und Was¬ ser mit dem Isocyanat muß, um optimale Eigenschaften zu er¬ halten, gut abgestimmt (Zeit, Temperatur, Konzentration) und für eine reproduzierbare Produktion gut überwacht werden. Als Kettenverlangerer werden wasserlösliche Verbindungen be¬ vorzugt, weil sie die Dispergierbarkeit des polymeren End¬ produktes in Wasser erhöhen. Bevorzugt werden Hydrazin und organische Diamine, weil sie in der Regel die höchste Mol¬ masse aufbauen, ohne das Harz zu gelieren. Vorausssetzung hierfür ist jedoch, daß das Verhältnis der Aminogruppen zu den Isocyanatgruppen zweckentsprechend gewählt wird. Die Menge des Kettenverlängerers wird von seiner Funktionalität, vom NCO-Gehalt des Präpolymeren und von der Dauer der Re¬ aktion bestimmt. Das Verhältnis der aktiven Wasserstoffatome im Kettenverlangerer zu den NCO-Gruppen im Präpolymeren sollte in der Regel geringer als 2 : 1 und vorzugsweise im Bereich von 1,0 : 1 bis 1,75 : 1 liegen. Die Anwesenheit von überschüssigem aktiven Wasserstoff, insbesondere in Form von primären Aminogruppen, kann zu Polymeren mit unerwünscht niedriger Molmasse führen.The anionic groups of the NCO prepolymer are at least partially neutralized with a tertiary amine. The resulting increase in dispersibility in water is sufficient for infinite dilutability. It is also sufficient to consistently disperse the neutralized polyurethane containing urea groups. Suitable tertiary amines are, for example, trimethylamine, triethylamine, dimethylethylamine, diethylmethylamine, N-methylmorpholine. After neutralization, the NCO prepolymer is diluted with water and then results in a finely divided dispersion. Shortly thereafter, the isocyanate groups still present are added Di- and / or polyamines with primary and / or secondary amino groups implemented as chain extenders. This reaction leads to a further linkage and an increase in the molecular weight. The competitive reaction between amine and water with the isocyanate has to be well coordinated (time, temperature, concentration) in order to obtain optimal properties and well monitored for reproducible production. Water-soluble compounds are preferred as chain extenders because they increase the dispersibility of the polymeric end product in water. Hydrazine and organic diamines are preferred because they generally build up the highest molar mass without gelling the resin. However, the prerequisite for this is that the ratio of the amino groups to the isocyanate groups is selected appropriately. The amount of the chain extender is determined by its functionality, by the NCO content of the prepolymer and by the duration of the reaction. The ratio of the active hydrogen atoms in the chain extender to the NCO groups in the prepolymer should generally be less than 2: 1 and preferably in the range from 1.0: 1 to 1.75: 1. The presence of excess active hydrogen, especially in the form of primary amino groups, can result in polymers with undesirably low molecular weights.
Polyamine sind im wesentlichen Alkylen-Polyamine mit 1 bis 40 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise etwa 2 bis 15 Kohlen¬ stoffatomen. Sie können Substituenten tragen, die keine mit Isocyanat-Gruppen reaktionsfähige Wasserstoffatome haben. Beispiele sind Polyamine mit linearer oder verzweigter ali- phatischer, cycloaliphatischer oder aromatischer Struktur und wenigstens zwei primären Aminogruppen. Als Diamine sind zu nennen Ethylendiamin, Propylendiamin, 1,4-Butylendiamin, Piperazin, 1,4-Cyclohexyldimethylamin, Hexamethylendia- min-1,6, Trimethylhexamethylendiamin, Methandiamin, Isopho- rondiamin, 4,4'-Diaminodicyclohexylmethan und Aminoethyl- ethanolamin. Bevorzugte Diamine sind Alkyl- oder Cyclo alkyldiamine, wie Propylendiamin und l-Amino-3-amino- methyl-3,5,5-trimethylcyclohexan.Polyamines are essentially alkylene polyamines having 1 to 40 carbon atoms, preferably about 2 to 15 carbon atoms. They can carry substituents that have no hydrogen atoms that are reactive with isocyanate groups. Examples are polyamines with a linear or branched aliphatic, cycloaliphatic or aromatic structure and at least two primary amino groups. The diamines include ethylenediamine, propylenediamine, 1,4-butylenediamine, piperazine, 1,4-cyclohexyldimethylamine, hexamethylenediamine-1,6, trimethylhexamethylenediamine, methanediamine, isophorondiamine, 4,4'-diaminodicyclohexylmethane and aminoethylethanolamine. Preferred diamines are alkyl or cyclo alkyl diamines, such as propylenediamine and l-amino-3-amino-methyl-3,5,5-trimethylcyclohexane.
Die Ketterverlängerung kann wenigstens teilweise mit einem Polyamin erfolgen, das mindestens drei Amingruppen mit einem reaktionsfähigen Wasserstoff aufweist. Dieser Polyamin-Typ kann in einer solchen Menge eingesetzt werden, daß nach der Verlängerung des Polymers nicht umgesetzte Aminstickstoff- atome mit 1 oder 2 reaktionsfähigen Wasserstoffatomen vor¬ liegen. Solche brauchbaren Polyamine sind Diethylentriamin, - -* Triethylentetraamin, Dipropylentriamin und Dibutylentriamin. Bevorzugte Polyamine sind die Alkyl- oder Cycloalkyltria- mine, wie Diethylentriamin. Um ein Gelieren bei der Ketten¬ verlängerung zu verhindern, können auch kleine Anteil von Monoaminen, wie Ethylhexylamin zugesetzt werden.The chain can be extended at least partially with a polyamine that has at least three amine groups with a reactive hydrogen. This type of polyamine can be used in such an amount that unreacted amine nitrogen atoms with 1 or 2 reactive hydrogen atoms are present after the polymer has been lengthened. Such polyamines are diethylenetriamine, - - * triethylenetetramine, dipropylenetriamine and dibutylene. Preferred polyamines are the alkyl or cycloalkyl triamines, such as diethylene triamine. In order to prevent gelling during chain extension, small amounts of monoamines, such as ethylhexylamine, can also be added.
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Die erfindungsgemäß einzusetzenden wasserverdunnbaren Poly¬ urethanharze und deren Herstellung werden auch in der EP-A-89497 und US-PS 4,719,132 beschrieben.The water-thinnable polyurethane resins to be used according to the invention and their preparation are also described in EP-A-89497 and US Pat. No. 4,719,132.
0 Das in den bevorzugten wäßrigen Basisbeschichtungszusammen- setzungen als filmbildende Material enthaltene Gemisch aus Emulsionspolymer und Polyurethanharz besteht aus 95 bis 40 Gew.-% Emulsionspolymer und 5 bis 60 Gew.-% Polyurethan¬ harz, wobei sich die Mengenanteile jeweils auf den Festkör¬The mixture of emulsion polymer and polyurethane resin contained in the preferred aqueous base coating compositions as film-forming material consists of 95 to 40% by weight of emulsion polymer and 5 to 60% by weight of polyurethane resin, the proportions in each case relating to the solids
25 peranteil beziehen und ihre Summe stets 100 Gew.-% beträgt.25 per share and their total is always 100% by weight.
Die erfindungsgemäßen wäßrigen Basisbeschichtungszusa men- setzungen enthalten neben dem Emulsionspolymer bzw. dem Ge¬ misch aus Emulsionspolymer und Polyurethanharz vorteilhaf- 0 terweise noch weitere verträgliche wasserverdunnbare Kunst¬ harze, wie z.B. Aminoplastharze, Polyester und Polyether, die im allgemeinen als Anreibeharze für die Pigmente dienen.In addition to the emulsion polymer or the mixture of emulsion polymer and polyurethane resin, the aqueous base coating compositions according to the invention advantageously also contain other compatible water-thinnable synthetic resins, such as e.g. Aminoplast resins, polyesters and polyethers, which generally serve as grinding resins for the pigments.
5 Die erfindungsgemäßen wäßrigen Basisbeschichtungszusammen- setzungen enthalten vorzugsweise 5 bis 20, besonders bevor¬ zugt 10 bis 16 Gew.-%, bezogen auf den Gesamtfeststoffgehalt der Basisbeschichtungszusammensetzungen, eines wasserver¬ dunnbaren Aminoplastharzes, vorzugsweise Melaminharz und 5 bis 20, vorzugsweise 8 bis 15 Gew.-%, eines wasserverdunnba¬ ren Polyethers (z.B. Polypropylenglykol mit einem zahlen¬ mittleren Molekulargewicht von 400 bis 900) .5 The aqueous base coating compositions according to the invention preferably contain 5 to 20, particularly preferably 10 to 16% by weight, based on the total solids content of the base coating compositions, of a water-thinnable aminoplast resin, preferably melamine resin and 5 to 20, preferably 8 to 15% by weight. %, of a water-thinnable polyether (eg polypropylene glycol with a number average molecular weight of 400 to 900).
Als Pigmente können die erfindungsgemäßen Basisbe- schichtungszusammensetzungen farbgebende Pigmente auf anor¬ ganischer Basis, wie z.B. Titandioxid, Eisenoxid, Ruß usw., farbgebende Pigmente auf organischer Basis sowie übliche Me- tallpigmente (z.B. handelsübliche Aluminiumbronzen, Edel¬ stahlbronzen ...) und nicht-metallische Effektpigmente (z.B. Perlglanz bzw. Interferenzpigmente) enthalten. Die er¬ findungsgemäßen Basisbeschichtungszusammensetzungen enthal¬ ten vorzugsweise Metallpigmente und/oder Effektpigmente. Die Pigmentierungshöhe liegt in üblichen Bereichen.The pigments used in the base coating compositions according to the invention can be coloring pigments on an inorganic basis, such as e.g. Contain titanium dioxide, iron oxide, carbon black etc., coloring pigments on an organic basis as well as common metal pigments (e.g. commercially available aluminum bronzes, stainless steel bronzes ...) and non-metallic effect pigments (e.g. pearlescent or interference pigments). The base coating compositions according to the invention preferably contain metal pigments and / or effect pigments. The pigmentation level is in the usual ranges.
Weiterhin können den erfindungsgemäßen Basisbeschichtungszu- sammensetzungen vernetzte polymere Mikroteilchen, wie sie in der EP-A-38 127 offenbart sind und/oder übliche rheologische anorganische oder organische Additive zugesetzt werden. So wirken als Verdicker beispielsweise wasserlösliche Cellu- loseether, wie Hydroxyethylcellulose, Methylcellulose oder Carboxymethylcellulose sowie synthetische Polymere mit ionischen und/oder assoziativ wirkenden Gruppen, wie Poly- vinylalkohol, Poly(meth)acrylamid, Poly(meth)acrylsaure,Furthermore, crosslinked polymeric microparticles, as disclosed in EP-A-38 127 and / or conventional rheological inorganic or organic additives, can be added to the base coating compositions according to the invention. For example, water-soluble cellulose ethers, such as hydroxyethyl cellulose, methyl cellulose or carboxymethyl cellulose, and synthetic polymers with ionic and / or associative groups, such as polyvinyl alcohol, poly (meth) acrylamide, poly (meth) acrylic acid, act as thickeners.
Polyvinylpyrrolidon, Styrol-Maleinsäureanhydrid oder Ethy- len-Maleinsäureanhydrid-Copolymere und ihre Derivate oder auch hydrophob modifizierte ethoxylierte Urethane oder Poly- acrylate. Besonders bevorzugt werden carboxylgruppenhaltige Poly— acrylat-Copolymere mit einer Säurezahl von 60 bis 780, be¬ vorzugt 200 bis 500.Polyvinylpyrrolidone, styrene-maleic anhydride or ethylene-maleic anhydride copolymers and their derivatives or also hydrophobically modified ethoxylated urethanes or polyacrylates. Carboxyl group-containing poly- acrylate copolymers with an acid number of 60 to 780, preferably 200 to 500.
Die erfindungsgemäßen Basisbeschichtungszusammensetzungen weisen im allgemeinen einen Festkörpergehalt von etwa 15 bis 50 Gew.-% auf. Der Festkörpergehalt variiert mit dem Verwen¬ dungszweck der Beschichtungszusammensetzungen. Für Metallic- lacke liegt er beispielsweise bevorzugt bei 17 bis 25 Gew.-%. Für unifarbige Lacke liegt er höher, beispiels¬ weise bei 30 bis 45 Gew.-%.The base coating compositions according to the invention generally have a solids content of about 15 to 50% by weight. The solids content varies with the purpose of the coating compositions. For metallic paints, for example, it is preferably 17 to 25% by weight. For plain-colored lacquers it is higher, for example 30 to 45% by weight.
Die erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzungen können zusätzlich übliche organische Lösemittel enthalten. Deren Anteil wird möglichst gering gehalten. Er liegt beispiels¬ weise unter 15 Gew.-%.The coating compositions according to the invention can additionally contain customary organic solvents. Their share is kept as low as possible. For example, it is below 15% by weight.
Die erfindungsgemäßen Basisbeschichtungszusammensetzungen werden im allgemeinen auf einen pH-Wert zwischen 6,5 und 9,0 eingestellt. Der pH-Wert kann mit üblichen Aminen, wie z.B. Ammoniak, Triethylamin, Dimethylaminoethanol und N-Methyl- morpholin eingestellt werden.The basecoat compositions of the invention are generally adjusted to a pH between 6.5 and 9.0. The pH can be adjusted with conventional amines, e.g. Ammonia, triethylamine, dimethylaminoethanol and N-methylmorpholine can be adjusted.
Mit der Bereitstellung der erfindungsgemäßen Basisbeschich- tungszusammensetzungen wird die eingangs erläuterte Aufga¬ benstellung gelöst. Mit den erfindungsgemäßen Basisbeschichtungszusammensetzun- gen können auch ohne Überlackierung mit einer transparenten Deckbeschichtungszusammensetzung qualitativ hochwertige Überzüge hergestellt werden. Die erfindungsgemaßen Beschichtungszusammensetzungen können auf beliebige Substrate, wie z.B. Metall, Holz, Kunststoff oder Papier aufgebracht werden. In den folgenden Beispielen wird die Erfindung näher erläu¬ tert.With the provision of the base coating compositions according to the invention, the task explained at the outset is solved. With the base coating compositions according to the invention, high-quality coatings can be produced without overpainting with a transparent top coating composition. The coating compositions according to the invention can be applied to any substrates, such as metal, wood, plastic or paper. The invention is explained in more detail in the following examples.
A. Herstellung der EmulsionspolymereA. Preparation of the emulsion polymers
Emulsionspolymerdispersion 1Emulsion polymer dispersion 1
In einem zylindrischen Glasdoppelwandgefäß mit Rührer, Rück¬ flußkühler, rührbarem Zulaufgefäß. Tropftrichter und Thermo¬ meter werden 1344 g deionisiertes Wasser und 12 g einer 30 %igen wäßrigen Lösung des Ammoniumsalzes des Penta(ethy- lenglykol)nonylphenylethersulfats (Fenopoπ-S' EP 110 der GAF Corp., Emulgator 1) vorgelegt und auf 82°C aufgeheizt. Im rührbaren Zulaufgefäß wird aus 720 g deionisiertem Wasser, 24 g Emulgator 1, 10,8 g Acrylamid, 864 g Methylmethacrylat und 216 g n-Butylmethacrylat eine Emulsion hergestellt. 30 Gew.-% dieser Emulsion werden zur Vorlage gegeben. Dann werden 28 Gew.-% einer Lösung von 3,1 g Ammoniumperoxodisul- fat (APS) in 188 g deionisiertem Wasser innerhalb von 5 Mi¬ nuten zugetrσpft. Es tritt eine exotherme Reaktion ein. Die Reaktionstemperatur wird zwischen 82 und 88°C gehalten. 15 Minuten nach Beendigung der Zugabe der Ammoniumperoxodisul- fatlösung werden die restlichen 70 Gew.-% der Emulsion zu¬ sammen mit den restlichen 72 Gew.-% der Ammoniumperoxodisul- fatlösung innerhalb einer Stunde zugegeben, wobei die Tempe¬ ratur bei 85°C gehalten wird. Danach wird auf 82°C abgekühlt und innerhalb von 2 Stunden werden eine Mischung aus 842 g n-Butylacrylat, 108 g Hydroxypropylmethacrylat, 43 g Methyl¬ methacrylat, 43,2 g Methacrylsäure, 32,4 g Acrylamid und 5,4 g Eikosa(ethylenglykol)nonylρhenylether (Antarox*^ CO 850 der GAF Corp., Emulgator 2) sowie 343 g deionisiertes Wasser zugegeben. Nach Beendigung der Zugabe wird die Reak — tionsmischung noch für 1,5 Stunden bei 85°C gehalten. Danach wird abgekühlt und die Dispersion über ein Gewebe mit 30 .um Maschenweite gegeben. Man erhält eine feinteilige Dispersion mit einem nichtflüchtigen Anteil von 45 Gew.-%, einem pH-Wert von 3,4, einer Säurezahl von 13 und einer OH-Zahl von 20.In a cylindrical double wall glass vessel with stirrer, reflux condenser, stirrable inlet vessel. The dropping funnel and thermometer are placed in 1344 g of deionized water and 12 g of a 30% strength aqueous solution of the ammonium salt of penta (ethylene glycol) nonylphenyl ether sulfate (Fenopoπ-S 'EP 110 from GAF Corp., emulsifier 1) and at 82 ° C. heated up. An emulsion is prepared in the stirrable feed vessel from 720 g of deionized water, 24 g of emulsifier 1, 10.8 g of acrylamide, 864 g of methyl methacrylate and 216 g of n-butyl methacrylate. 30% by weight of this emulsion are added for presentation. Then 28% by weight of a solution of 3.1 g of ammonium peroxodisulfate (APS) in 188 g of deionized water are added within 5 minutes. An exothermic reaction occurs. The reaction temperature is kept between 82 and 88 ° C. 15 minutes after the addition of the ammonium peroxodisulfate solution has ended, the remaining 70% by weight of the emulsion are added together with the remaining 72% by weight of the ammonium peroxodisulfate solution within one hour, the temperature being kept at 85.degree becomes. The mixture is then cooled to 82 ° C. and within 2 hours a mixture of 842 g n-butyl acrylate, 108 g hydroxypropyl methacrylate, 43 g methyl methacrylate, 43.2 g methacrylic acid, 32.4 g acrylamide and 5.4 g eikosa ( ethylene glycol) nonylphenyl ether (Antarox * ^ CO 850 from GAF Corp., emulsifier 2) and 343 g of deionized water were added. When the addition is complete, the reac- tion mixture kept at 85 ° C for 1.5 hours. It is then cooled and the dispersion is passed over a 30 .mu.m mesh. A finely divided dispersion having a non-volatile content of 45% by weight, a pH of 3.4, an acid number of 13 and an OH number of 20 is obtained.
Emulsionspolymerdispersion 2Emulsion polymer dispersion 2
10 In einem zylindrischen Glasdoppelwandgefäß mit Rührer, Rück¬ flußkühler, rührbarem Zulaufgefäß, Tropftrichter und Thermo¬ meter werden 1344 g deionisiertes Wasser und 12 g einer 40 %igen wäßrigen Lösung des Ammoniumsalzes des Penta(ethy- lenglykol)nonylphenylethersulfats (Fenopo 0' EP 110 der GAF 10 1344 g of deionized water and 12 g of a 40% strength aqueous solution of the ammonium salt of penta (ethylene glycol) nonylphenyl ether sulfate (Fenopo 0 'EP 110) are placed in a cylindrical glass double wall vessel with stirrer, reflux cooler, stirrable feed vessel, dropping funnel and thermometer the GAF
- - Corp., Emulgator 1) vorgelegt und auf 80°C aufgeheizt. Im rührbaren Zulaufgefäß wird aus 720 g deionisiertem Wasser, 24 g Emulgator 1, 10,8 g Acrylamid, 518 g Methylmethacrylat, 292 g n-Butylmethacrylat und 205 g Styrol eine Emulsion her¬ gestellt.- - Corp., emulsifier 1) submitted and heated to 80 ° C. An emulsion is prepared in the stirrable feed vessel from 720 g deionized water, 24 g emulsifier 1, 10.8 g acrylamide, 518 g methyl methacrylate, 292 g n-butyl methacrylate and 205 g styrene.
20 30 Gew.-% dieser Emulsion werden zur Vorlage gegeben. Dann wird eine Lösung von 0,9 g Ammoniumperoxodisulfat APS in 55 g deionisiertem Wasser innerhalb von 5 Minuten zuge¬ tropft. Es tritt eine exotherme Reaktion ein. Die Reaktions¬ temperatur wird zwischen 80 und 85°C gehalten. 15 Minuten 20 30% by weight of this emulsion are added to the initial charge. A solution of 0.9 g of ammonium peroxodisulfate APS in 55 g of deionized water is then added dropwise in the course of 5 minutes. An exothermic reaction occurs. The reaction temperature is kept between 80 and 85 ° C. 15 minutes
25 nach Beendigung der Zugabe der obengenannten APS-Lösung wer¬ den eine Lösung von 2,2 g APS in 480 g Wasser innerhalb von 3 Stunden und die restlichen 70 Gew.-% der obengenannten Emulsion innerhalb von einer Stunde zugegeben, wobei die Re¬ aktionstemperatur bei 80°C gehalten wird. Nach Beendigung 0 der Zugabe der Emulsion wird auf 77°C abgekühlt und inner¬ halb von 2 Stunden eine Mischung aus 745 g n-Butylacrylat, 119 g Methylmethacrylat, 108 g Hydroxypropylmethacrylat, 54 g Styrol, 42,7 g Ethylhexylacrylat, 42,7 g Methacrylsäu¬ re, 21,6 g Acrylamid und 2,2 g Emulgator 2 zugegeben. Nach 5 Beendigung der Zugabe wird die Reaktionsmischung noch für 1,5 Stunden bei 80°C gehalten. Danach wird abgekühlt und die Dispersion über ein Gewebe mit 30 .um Maschenweite gegeben. Man erhält eine feinteilige Dispersion mit einem nichtflüchtigen Anteil von 45 Gew.-%, einen pH-Wert von 3,8, einer Säurezahl von 13 und einer OH-Zahl von 19. 25 after the addition of the above-mentioned APS solution has ended, a solution of 2.2 g of APS in 480 g of water is added within 3 hours and the remaining 70% by weight of the above-mentioned emulsion is added within one hour, the Re action temperature is kept at 80 ° C. When the addition of the emulsion is complete, the mixture is cooled to 77 ° C. and a mixture of 745 g of n-butyl acrylate, 119 g of methyl methacrylate, 108 g of hydroxypropyl methacrylate, 54 g of styrene, 42.7 g of ethyl hexyl acrylate, 42.7 is added within 2 hours g of methacrylic acid, 21.6 g of acrylamide and 2.2 g of emulsifier 2 were added. After the addition has ended, the reaction mixture is kept at 80 ° C. for a further 1.5 hours. It is then cooled and the dispersion is passed over a 30 .mu.m mesh. A finely divided dispersion with a non-volatile content of 45% by weight, a pH of 3.8, an acid number of 13 and an OH number of 19 is obtained.
Emulsionspolymerdispersion 3Emulsion polymer dispersion 3
In einem zylindrischen Glasdoppelwandgefäß mit Rührer, Rück¬ flußkühler, rührbarem Zulaufgefäß, Tropftrichter und Thermo¬ meter werden 1109 g deionisiertes Wasser und 10 g einer 30 %igen wäßrigen Lösung des Ammoniumsalzes des Penta(ethylenglykol)nonylphenylethersulfats (Fenopoπ^EP 110 der GAF Corp., Emulgator 1) vorgelegt und auf 82°C auf¬ geheizt. Im rührbaren Zulaufgefäß wird aus 748,2 g deioni¬ siertem Wasser, 20,3 g Emulgator 1, 9,0 g Acrylamid, 718,1 g Methylmethacrylat und 179,5 g n-Butylmethacrylat eine Emul¬ sion hergestellt. 30 Gew.-% dieser Emulsion werden zur Vor¬ lage gegeben. Dann werden 10 Gew.-% einer Lösung von 7,2 g Ammoniumperoxodisulfat in 305 g deionisiertem Wasser inner¬ halb von 5 Minuten zugetropft. Es tritt eine exotherme Reak¬ tion ein. Die Reaktionstemperatur wird zwischen 82 und 88°C gehalten. 15 Minuten nach Beendigung der Zugabe der Ammoni- umperoxodisulfatlösung werden die restlichen 70 Gew.-% der Emulsion zusammen mit den restlichen 90 Gew.-% der Ammonium¬ peroxodisulfatlösung innerhalb einer Stunde zugegeben, wobei die Temperatur bei 82°C gehalten wird. Danach wird innerhalb von 2 Stunden eine Mischung aus 700 g n-Butylacrylat, 89,8 g Hydroxypropylmethacrylat, 35,9 g Methylmethacrylat, 35,9 g Methacrylsäure, 26,9 g Acrylamid und 4,5 g Eikosa(ethylenglykol)nonylphenylether (Antarox**CO 850 der GAF Corp., Emulgator 2) zugegeben. Nach Beendigung der Zuga¬ be wird die Reaktionsmischung noch für 1,5 Stunden bei 82°C gehalten. Danach wird abgekühlt und die Dispersion über ein Gewebe mit 30 .um Maschenweite gegeben. Man erhält eine feinteilige Dispersion mit einem nichtflüchtigen Anteil von 45 Gew.-%, $inem pH-Wert von 2,5, einer Säurezahl von 14 und einer OH-Zahl von 20.1109 g of deionized water and 10 g of a 30% strength aqueous solution of the ammonium salt of penta (ethylene glycol) nonylphenyl ether sulfate (Fenopoπ ^ EP 110 from GAF Corp.) are placed in a cylindrical glass double-walled vessel with stirrer, reflux condenser, stirrable feed vessel, dropping funnel and thermometer. , Emulsifier 1) submitted and heated to 82 ° C. An emulsion is prepared in the stirrable feed vessel from 748.2 g of deionized water, 20.3 g of emulsifier 1, 9.0 g of acrylamide, 718.1 g of methyl methacrylate and 179.5 g of n-butyl methacrylate. 30% by weight of this emulsion are added to the sample. Then 10% by weight of a solution of 7.2 g of ammonium peroxodisulfate in 305 g of deionized water are added dropwise within 5 minutes. An exothermic reaction occurs. The reaction temperature is kept between 82 and 88 ° C. 15 minutes after the addition of the ammonium peroxodisulfate solution has ended, the remaining 70% by weight of the emulsion together with the remaining 90% by weight of the ammonium peroxodisulfate solution are added over the course of an hour, the temperature being kept at 82.degree. A mixture of 700 g of n-butyl acrylate, 89.8 g of hydroxypropyl methacrylate, 35.9 g of methyl methacrylate, 35.9 g of methacrylic acid, 26.9 g of acrylamide and 4.5 g of Eikosa (ethylene glycol) nonylphenyl ether (Antarox ** CO 850 from GAF Corp., emulsifier 2) added. After the addition has ended, the reaction mixture is kept at 82 ° C. for 1.5 hours. It is then cooled and the dispersion is spread over a fabric 30 given around the mesh. A finely divided dispersion having a non-volatile content of 45% by weight, a pH of 2.5, an acid number of 14 and an OH number of 20 is obtained.
Emulsionspolymerdispersion 4Emulsion polymer dispersion 4
In einem zylindrischen Glasdoppelwandgef ß mit Rührer, Rück¬ flußkühler, rührbarem Zulaufgefäß, Tropftrichter und Thermo¬In a cylindrical glass double wall vessel with stirrer, reflux condenser, stirrable inlet vessel, dropping funnel and thermo
10 meter werden 1344 g deionisiertes Wasser und 12 g einer 30 %igen wäßrigen Lösung des Ammoniumsalzes des Penta(ethy- lenglykol)nonylphenylethersulfats (FenopoiT-' EP 110 der GAF Corp., Emulgator 1) vorgelegt und auf 82°C aufgeheizt. Im rührbaren Zulaufgefäß wird aus 477 g deionisiertem Wasser,10 meters, 1344 g of deionized water and 12 g of a 30% strength aqueous solution of the ammonium salt of penta (ethylene glycol) nonylphenyl ether sulfate (Fenopoi® EP 110 from GAF Corp., emulsifier 1) are introduced and heated to 82 ° C. 477 g of deionized water,
- -> 66,7 g Emulgator 1, 10,8 g Acrylamid, 864 g Methylmethacry¬ lat und 216 g n-Butylmethacrylat eine Emulsion hergestellt. 30 Gew.-% dieser Emulsion werden zur Vorlage gegeben. Dann werden 3,6 Gew.-% einer Lösung von 8,6 g Ammoniumperoxodi- sulfat in 183 g deionisiertem Wasser innerhalb von 5 Minuten- -> 66.7 g of emulsifier 1, 10.8 g of acrylamide, 864 g of methyl methacrylate and 216 g of n-butyl methacrylate. 30% by weight of this emulsion are added for presentation. Then 3.6 wt .-% of a solution of 8.6 g ammonium peroxodisulfate in 183 g deionized water within 5 minutes
20 zugetropft. Es tritt eine exotherme Reaktion ein. Die Re¬ aktionstemperatur wird zwischen 82 und 88°C gehalten. 15 Mi¬ nuten nach Beendigung der Zugabe der Ammoniumperoxo isulfat- lösung werden die restlichen 70 Gew.-% der Emulsion zusammen mit den restlichen 96,4 Gew.-% der Arnmoniumperoxodisulfatlö-20 added dropwise. An exothermic reaction occurs. The reaction temperature is kept between 82 and 88 ° C. 15 minutes after the addition of the ammonium peroxysulphate solution has ended, the remaining 70% by weight of the emulsion is mixed with the remaining 96.4% by weight of the ammonium peroxodisulphate solution.
•25 sung innerhalb einer Stunde zugegeben, wobei die Temperatur bei 82°C gehalten wird. Danach wird innerhalb von 2 Stunden eine Mischung aus 842 g n-Butylacrylat, 108 g Hydroxypropyl- methacrylat, 43,2 g Methylmethacrylat, 43,2 g Acrylamidome- thylpropansulfonsäure, 32,4 g Acrylamid, 66,7 g Emulgator 1• 25 solution added within one hour, the temperature being kept at 82 ° C. A mixture of 842 g of n-butyl acrylate, 108 g of hydroxypropyl methacrylate, 43.2 g of methyl methacrylate, 43.2 g of acrylamido propane sulfonic acid, 32.4 g of acrylamide, 66.7 g of emulsifier 1 is then added within 2 hours
30 unfj[ 5,4 g Eikosa(ethylenglykol)nonylphenylether (Antarox**-' CO 850 der GAF Corp., Emulgator 2) zugegeben. Nach Beendi¬ gung der Zugabe wird die Reaktionsmischung noch für 1,5 Stunden bei 82°C gehalten. Danach wird abgekühlt und die Dispersion über ein Gewebe mit 30 .um Maschenweite gege- 5 ben. Man erhält eine feinteilige Dispersion mit einem nichtflüchtigen Anteil von 46 Gew.-%, einem pH-Wert von 2,5, einer Säurezahl von 6 und einer OH-Zahl von 19.30 unf j [5.4 g Eikosa (ethylene glycol) nonylphenyl ether (Antarox ** - 'CO 850 from GAF Corp., Emulsifier 2) added. After the addition has ended, the reaction mixture is kept at 82 ° C. for a further 1.5 hours. It is then cooled and the dispersion is passed over a 30 .mu.m mesh. You get a finely divided Dispersion with a non-volatile content of 46% by weight, a pH of 2.5, an acid number of 6 and an OH number of 19.
Emulsionspolymerdispersion 5Emulsion polymer dispersion 5
In einem zylindrischen Glasdoppelwandgefäß mit Rührer, Rück¬ flußkühler, rührbarem Zulaufgefäß. Tropf richter und Thermo¬ meter werden 1344 g deionisiertes Wasser und 12 g einer 30 %igen wäßrigen Lösung des Ammoniumsalzes des Penta(ethy- lenglykol)nonylphenylethersulfats (Fenopoπ^ EP 110 der GAF Corp., Emulgator 1) vorgelegt und auf 82°C aufgeheizt. Im rührbaren Zulaufgefäß wird aus 720 g deionisiertem Wasser, 24 g Emulgator 1, 43,2 g Acrylamid, 907 g Methylmethacrylat und 216 g n-Butylmethacrylat, 842 g n-Butylacrylat, 108 g Hydroxypropylmethacrylat, 43,2 g Methacrylsäure und 5,4 g Emulgator 2 eine Emulsion hergestellt. 10 Gew.-% dieser Emulsion werden zur Vorlage gegeben. Dann wird eine Lösung von 0,87 g Arnmoniumperoxodisulfat in 53 g deionisiertem Was¬ ser innerhalb von 5 Minuten zugetropft. Es tritt eine exo¬ therme Reaktion ein. Die Reaktionstemperatur wird zwischen 82 und 88°C gehalten. 15 Minuten nach Beendigung der Zugabe der APS-Lösung werden die restlichen 90 Gew.-% der Emulsion innerhalb von 3 Stunden und eine Lösung von 2,23 g APS inIn a cylindrical double wall glass vessel with stirrer, reflux condenser, stirrable inlet vessel. A dropper and thermometer are placed in 1344 g of deionized water and 12 g of a 30% strength aqueous solution of the ammonium salt of penta (ethylene glycol) nonylphenyl ether sulfate (Fenopoπ ^ EP 110 from GAF Corp., emulsifier 1) and heated to 82 ° C. . In the stirrable feed vessel 720 g of deionized water, 24 g of emulsifier 1, 43.2 g of acrylamide, 907 g of methyl methacrylate and 216 g of n-butyl methacrylate, 842 g of n-butyl acrylate, 108 g of hydroxypropyl methacrylate, 43.2 g of methacrylic acid and 5.4 g emulsifier 2 an emulsion is prepared. 10% by weight of this emulsion are added for presentation. A solution of 0.87 g of ammonium peroxodisulfate in 53 g of deionized water is then added dropwise over the course of 5 minutes. An exothermic reaction occurs. The reaction temperature is kept between 82 and 88 ° C. 15 minutes after the end of the addition of the APS solution, the remaining 90% by weight of the emulsion within 3 hours and a solution of 2.23 g of APS in
478 g deionisiertem Wasser innerhalb von 3,5 Stunden zugege¬ ben, wobei die Temperatur bei 82°C gehalten wird.478 g of deionized water were added over the course of 3.5 hours, the temperature being kept at 82.degree.
Nach Beendigung der Zugabe wird die Reaktionsmischung noch für 1,5 stunden bei 82°C gehalten. Danach wird abgekühlt und die Dispersion über ein Gewebe mit 30 .um Maschenweite ge¬ geben. Man erhält eine feinteilige Dispersion mit einem nichtflüchtigen Anteil von 45 Gew.-%, einem pH-Wert von 5,8, einer Säurezahl von 13 und einer OH-Zahl von 20. B Herstellung der erfindungsgemäß eingesetzten Polvurethan- harzeAfter the addition has ended, the reaction mixture is kept at 82 ° C. for 1.5 hours. It is then cooled and the dispersion is passed over a 30 μm mesh. A finely divided dispersion with a non-volatile content of 45% by weight, a pH of 5.8, an acid number of 13 and an OH number of 20 is obtained. B Production of the polyurethane resins used according to the invention
Polyurethanharzdispersion 1Polyurethane resin dispersion 1
570 g eines handelsüblichen aus Caprolacton und Etfiylenglykol hergestellten Polyesters mit einer Hydroxylzahl von 196 wer¬ den bei 100°C 1 Stunde im Vakuum entwässert. Bei 80°C werden 524 g 4,4'-Dicyclohexylmethandiisocyanat zugegeben und bei 90°C so lange gerührt, bis der Isocyanatgehalt 7,52 Gew.-%, bezogen auf die Gesamteinwaage, beträgt. Nach Abkühlen auf 60°C werden eine Lösung von 67 g Dimethylolpropionsäure und 50 g Triethylamin in 400 g N-Methylpyrrolidon zugegeben und 1 Stunde bei 90°C gerührt. Die erhaltene Masse wird unter intensivem Rühren in 1840 g kaltes deionisiertes Wasser ge¬ geben. Zu der erhaltenen Dispersion werden unter intensivem Rühren innerhalb von 20 Minuten 86 g einer 15 %igen Hydra- zinlösung zugegeben. Die resultierende, sehr feinteilige Dispersion hat einen Festkörpergehalt von 35 % und eine Aus- laufzeit von 27 Sekunden im DIN-Becher 4.570 g of a commercially available polyester made from caprolactone and ethylene glycol with a hydroxyl number of 196 are dewatered in vacuo at 100 ° C. for 1 hour. 524 g of 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate are added at 80 ° C. and the mixture is stirred at 90 ° C. until the isocyanate content is 7.52% by weight, based on the total weight. After cooling to 60 ° C., a solution of 67 g of dimethylolpropionic acid and 50 g of triethylamine in 400 g of N-methylpyrrolidone are added and the mixture is stirred at 90 ° C. for 1 hour. The mass obtained is added to 1840 g of cold deionized water with vigorous stirring. With intensive stirring, 86 g of a 15% hydrazine solution are added to the dispersion obtained within 20 minutes. The resulting, very finely divided dispersion has a solids content of 35% and an expiry time of 27 seconds in the DIN cup 4.
Polyurethanharzdispersion 2Polyurethane resin dispersion 2
830 g eines Polyesters aus Neopentylglykol, Hexandiol-1,6 und Adipinsäure mit einer Hydroxylzahl von 135 und einer Säurezahl unter 3 werden bei 100°C 1 Stunde im Vakuum ent¬ wässert. Bei 80°C werden 524 g 4,4'-Dicyclohexylmethandiiso¬ cyanat zugegeben und bei 90°C gerührt, bis der Gehalt an freien Isocyanatgruppen 6,18 Gew.-%, bezogen auf die Gesamt¬ einwaage, beträgt. Nach Abkühlung auf 60°C werden eine Lö¬ sung von 67 g Dimethylpropionsäure und 50 g Triethylamin in 400 g N-Methylpyrrolidon zugegeben und 1 Stunde bei 90°C ge¬ rührt. Die erhaltene Masse wird unter intensivem Rühren in 2400 g kaltes deionisiertes Wasser gegeben. Man erhält eine fein— teilige Dispersion. Zu dieser Dispersion werden unter inten¬ sivem Rühren innerhalb von 20 Minuten 80 g einer 30 %igen wäßrigen Lösung von Ethylendiamin zugegeben. Die resultie¬ rende, sehr feinteilige Dispersion hat einen Festkörperge- halt von 35 % und eine Auslaufzeit von 23 Sekunden im830 g of a polyester composed of neopentyl glycol, 1,6-hexanediol and adipic acid with a hydroxyl number of 135 and an acid number below 3 are dewatered at 100 ° C. in a vacuum for 1 hour. 524 g of 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate are added at 80 ° C. and the mixture is stirred at 90 ° C. until the free isocyanate group content is 6.18% by weight, based on the total weight. After cooling to 60 ° C., a solution of 67 g of dimethylpropionic acid and 50 g of triethylamine in 400 g of N-methylpyrrolidone are added and the mixture is stirred at 90 ° C. for 1 hour. The mass obtained is poured into 2400 g of cold deionized water with vigorous stirring. You get a fine partial dispersion. 80 g of a 30% strength aqueous solution of ethylenediamine are added to this dispersion with intensive stirring within 20 minutes. The resulting, very finely divided dispersion has a solids content of 35% and a run-out time of 23 seconds
DIN-Becher 4.DIN cup 4.
£ Herstellung von Basisbeschichtunoszusammensetzunoen£ Manufacture of base coating compositions
18,2 g Butylglykol, 3,7 g eines handelsüblichen Melamin-For- maldehydharzes (Cymel*- 301) , 3,1 g Polypropylenglykol (mittleres Molekulargewicht = 400) und 7,2 g einer Alumini¬ umbronze gemäß DE-OS-36 36 183 (Aluminiumgehalt: 60 Gew.-%) werden mit einem Schnellruhrer 15 Minuten bei 300-500 U/min. gerührt. Es wird eine Mischung 1 erhalten.18.2 g of butyl glycol, 3.7 g of a commercially available melamine-formaldehyde resin (Cymel * - 301), 3.1 g of polypropylene glycol (average molecular weight = 400) and 7.2 g of an aluminum bronze according to DE-OS-36 36 183 (aluminum content: 60 wt .-%) with a stirrer for 15 minutes at 300-500 U / min. touched. A mixture 1 is obtained.
27,2 g Emulsionspolymerdispersion 1, 2, 3 oder 4 werden mit 11,6 g Polyurethanharzdispersion 1 und 19,6 g deionisiertem Wasser gemischt. Die Mischung wird mit einer 5 %igen wäßri¬ gen Dimethylethanolaminlösung auf einen pH-Wert von 7,7 ein¬ gestellt und mit 9,4 g einer 3,5 %igen Lösung eines handels¬ üblichen Polyacrylsäureverdickers (Viscalex^HV 30 der Allied Colloids, pH-Wert: 8,0) versetzt. Es wird die Mi¬ schung 2 erhalten.27.2 g of emulsion polymer dispersion 1, 2, 3 or 4 are mixed with 11.6 g of polyurethane resin dispersion 1 and 19.6 g of deionized water. The mixture is adjusted to a pH of 7.7 with a 5% strength aqueous dimethylethanolamine solution and with 9.4 g of a 3.5% strength solution of a commercially available polyacrylic acid thickener (Viscalex® HV 30 from Allied Colloids , pH value: 8.0). Mixture 2 is obtained.
Zur Herstellung der erfindungsgemaßen Basislacke werden die Mischungen 1 und 2 30 Minuten bei 800-1000 U/min. gemischt und danach mit einer 5 %igen wäßrigen Dimethylethanolaminlö¬ sung auf einen pH-Wert von 7,7 eingestellt. Anschließend wird die Viskosität durch Zugabe von deionisiertem Wasser auf eine Auslaufzeit von 25 sec. im DIN 4-Becher einge¬ stellt. Es werden die erfindungsgemäßen Basisbeschichtungs- zusammensetzungen BB1, BB2, BB3 und BB4 erhalten. Die Basisbeschichtungszusammensetzung BB5 wird erhalten, in¬ dem in die Mischung 2 36,2 g der Emulsionspolymerdisper¬ sion 1 eingearbeitet werden. BB5 enthält keine Polyurethan- harzdispersion.Mixtures 1 and 2 are prepared at 800-1000 rpm for 30 minutes to produce the basecoats of the invention. mixed and then adjusted to a pH of 7.7 with a 5% strength aqueous dimethylethanolamine solution. The viscosity is then adjusted to an outflow time of 25 seconds in a DIN 4 beaker by adding deionized water. The base coating compositions BB1, BB2, BB3 and BB4 according to the invention are obtained. The base coating composition BB5 is obtained by incorporating 36.2 g of the emulsion polymer dispersion 1 into the mixture 2. BB5 does not contain a polyurethane resin dispersion.
Die so erhaltenen Basisbeschichtungszusammensetzungen zeigen ausgezeichnete Lagerstabilitäten.The base coating compositions thus obtained show excellent storage stability.
Die Basisbeschichtungszusammensetzungen werden nach gut be¬ kannten Methoden auf mit einer handelsüblichen Elektrotauch- lackierung und einem handelsüblichen Füller beschichtete phosphatierte Stahlbleche (Bonder 132) gespritzt, nach einer Ablüftzeit von 10 Minuten mit einem handelsüblichen Klarlack überlackiert und 20 Minuten bei 140°C eingebrannt. Die so erhaltene Metalleffektlackierungen zeigen einen guten Metalleffekt, gute Haftung zum Füller, gute Haftung zwischen Basislack und Decklack, guten Glanz und gute Beständigkeit im Schwitzwasserkonstantklima nach DIN 50 017. BB1, BB2, BB3 und BB4 zeigen einen besseren Metalleffekt als BB5.The base coating compositions are sprayed onto phosphated steel sheets (Bonder 132) coated with a commercially available electrocoat and a commercially available filler, after a flash-off time of 10 minutes, with a commercially available clearcoat and baked at 140 ° C. for 20 minutes. The metallic effect coatings obtained in this way show a good metallic effect, good adhesion to the filler, good adhesion between the basecoat and topcoat, good gloss and good resistance in a condensed water constant climate according to DIN 50 017. BB1, BB2, BB3 and BB4 show a better metallic effect than BB5.
Ein Teil der lackierten Bleche wird nochmals mit den Basis- beschichtungszusammensetzungen BB1, BB2, BB3, BB4 und BB5 beschichtet und mit einem handelsüblichen Klarlack über¬ lackiert. Die so erhaltenen Lackierungen werden 40 Minuten bei 80°C eingebrannt. Die bei 80°C eingebrannten Lackierun¬ gen haften ausgezeichnet auf den bei 140°C eingebrannten Lackierungen.A part of the lacquered metal sheets is coated again with the base coating compositions BB1, BB2, BB3, BB4 and BB5 and overcoated with a commercially available clear lacquer. The coatings obtained in this way are baked at 80 ° C. for 40 minutes. The coatings baked at 80 ° C adhere excellently to the coatings baked at 140 ° C.
VergleichsbeispielComparative example
Eine gemäß obiger Beschreibung unter Verwendung der Emul- sionspolymerdispersion 5 hergestellte Basisbeschichtungszu- sammensetzung zeigt eine unzureichende Lagerstabilität. A base coating composition produced using the emulsion polymer dispersion 5 as described above shows inadequate storage stability.

Claims

PatentansprücheClaims
1. Verfahren zur Herstellung eines mehrschichtigen schützenden und/oder dekorativen Überzugs auf einer Substratoberfläche, bei dem1. A process for producing a multilayer protective and / or decorative coating on a substrate surface, in which
(1) als Basisbeschichtungszusammensetzung eine pigmen¬ tierte wäßrige Beschichtungszusammensetzung, die als filmbildendes Material ein wasserverdünnbares Emulsionspolymer enthält, auf die Substratober¬ fläche aufgebracht wird(1) as a base coating composition, a pigmented aqueous coating composition, which contains a water-dilutable emulsion polymer as film-forming material, is applied to the substrate surface
(2) aus der in Stufe (1) aufgebrachten Zusammensetzung ein Polymerfilm gebildet wird(2) a polymer film is formed from the composition applied in step (1)
(3) auf der so erhaltenen Basisschicht eine geeignete transparent Deckbeschichtungszusammensetzung auf¬ gebracht wird und anschließend(3) a suitable transparent top coating composition is applied to the base layer thus obtained and then
(4) die Basisschicht zusammen mit der Deckschicht ein¬ gebrannt wird,(4) the base layer is baked together with the cover layer,
dadurch gekennzeichnet, daß die Basisbeschichtungszusam- mensetzung ein wasserverdünnbares Emulsionspolymer ent¬ hält, das erhältlich ist, indemcharacterized in that the base coating composition contains a water-dilutable emulsion polymer which can be obtained by
(a) in einer ersten Stufe 10 bis 90 Gewichtsteile eines ethylenisch ungesättigten Monomeren oder eines Gemisches aus ethylenisch ungesättigten Mo¬ nomeren in wäßriger Phase in Gegenwart eines oder mehrerer Emulgatoren und eines oder mehrerer radi- kalbilden— der Initiatoren polymerisiert werden, wobei das ethylenisch ungesättigte Monomer bzw. das Gemisch aus ethylenisch ungesättigten Monomeren so ausge¬ wählt wird, daß in der ersten Stufe ein Polymer mit einer Glasübergangstemperatur (T_,π ) von + 30 bis + 110°C'erhalten wird und(a) in a first stage 10 to 90 parts by weight of an ethylenically unsaturated monomer or a mixture of ethylenically unsaturated monomers in aqueous phase in the presence of one or more emulsifiers and one or more radicals the initiators are polymerized, wherein the ethylenically unsaturated monomer or the mixture is selected from ethylenically unsaturated monomers such ausge¬ that in the first stage a polymer having a glass transition temperature (T_, π) of + 30 to + 110 receive ° C 'is and
(b) nachdem mindestens 80 Gew.-% des in der ersten(b) after at least 80% by weight of that in the first
Stufe eingesetzten ethylenisch ungesättigten Mono- mers bzw. Monomerengemisches umgesetzt worden sind, in einer zweiten Stufe 90 bis 10 Gewichts¬ teile eines ethylenisch ungesättigten Monomeren oder eines Gemisches aus ethylenisch ungesättigten Monomeren in Gegenwart des in der ersten Stufe er- 1° haltenen Polymers polymerisiert werden, wobei das in der zweiten Stufe eingesetzte Monomer bzw. das in der zweiten Stufe eingesetzte Gemisch aus ethy¬ lenisch ungesättigten Monomeren so ausgewählt wird, daß eine alleinige Polymerisation des in der 0 zweiten Stufe eingesetzten Monomers bzw. des in der zweiten Stufe eingesetzten Gemisches aus ethy¬ lenisch ungesättigten Monomeren zu einem Polymer mit einer Glasübergangstemperatur (TQ_) von - 60 bis + 20°C führen würde und 5 wobei die Reaktionsbedingungen so gewählt werden, daß das erhaltene Emulsionspolymer eine zahlen¬ mittlere Molmasse von 200.000 bis 2.000.000 auf¬ weist und wobei das in der ersten Stufe einge¬ setzte ethylenisch ungesättigte Monomer bzw. Mono- 0 merengemisch und das in der zweiten Stufe einge¬ setzte ethylenisch ungesättigte Monomer bzw. Mono¬ merengemisch in Art und Menge so ausgewählt wer¬ den, daß das erhaltene Emulsionspolymer eine Hy¬ droxylzahl von 2 bis 100 aufweist und die Dif- 5 ferenz TG1 - TQ2 10 bis 170°C beträgt. Wasserverdunnbare Beschichtungszusammensetzungen, da durch gekennzeichnet, daß sie als filmbildendes Ma¬ terial ein wasserverdünnbares Emulsionspolymer enthal¬ ten, das erhältlich ist, indemStage have been used ethylenically unsaturated mono- iii mers or monomer mixture reacted in a second stage 90 to 10 parts Gewichts¬ an ethylenically unsaturated monomer or a mixture of ethylenically unsaturated monomers in the presence of ER in the first stage 1 ° preserved polymer polymerized are selected, the monomer used in the second stage or the mixture used in the second stage of ethylenically unsaturated monomers is selected such that a sole polymerization of the monomer used in the second stage or the mixture used in the second stage would lead 60 to + 20 ° C and 5 wherein the reaction conditions are chosen such that the emulsion polymer a zahlen¬ average molecular weight 200000-2000 obtained - from ethy¬ lenisch unsaturated monomers to form a polymer having a glass transition temperature (T Q _) of. 000 and which is used in the first stage The ethylenically unsaturated monomer or monomer mixture and the ethylenically unsaturated monomer or monomer mixture used in the second stage are selected in type and amount such that the emulsion polymer obtained has a hydroxyl number of 2 to 100 and the difference T G1 - T Q2 is 10 to 170 ° C. Water-thinnable coating compositions, characterized in that they contain, as film-forming material, a water-thinnable emulsion polymer which can be obtained by
(a) in einer ersten Stufe 10 bis 90 Gewichtsteile eines ethylenisch ungesättigten Monomeren oder eines Gemisches aus ethylenisch ungesättigten Mo¬ nomeren in wäßriger Phase in Gegenwart eines oder mehrerer Emulgatoren und eines oder mehrerer radi¬ kalbildender Initiatoren polymerisiert werden, wo¬ bei das ethylenisch ungesättigte Monomer bzw. das Gemisch aus ethylenisch ungesättigten Monomeren so ausgewählt wird, daß in der ersten Stufe ein Poly¬ mer mit einer Glasübergangstemperatur G1) von(a) in a first stage, 10 to 90 parts by weight of an ethylenically unsaturated monomer or a mixture of ethylenically unsaturated monomers are polymerized in the aqueous phase in the presence of one or more emulsifiers and one or more radial-forming initiators, the ethylenically unsaturated Monomer or the mixture of ethylenically unsaturated monomers is selected so that in the first stage a polymer with a glass transition temperature G1 ) of
+ 30 bis + 110°C erhalten wird und+ 30 to + 110 ° C is obtained and
(b) nachdem mindestens 80 Gew.-% des in der ersten(b) after at least 80% by weight of that in the first
Stufe eingesetzten ethylenisch ungesättigten Mono- mers bzw. Monomerengemisches umgesetzt worden sind, in einer zweiten Stufe 90 bis 10 Gewichts¬ teile eines ethylenisch ungesättigten Monomeren oder eines Gemisches aus ethylenisch ungesättigten Monomeren in Gegenwart des in der ersten Stufe er- haltenen Polymers polymerisiert werden, wobei das in der zweiten Stufe eingesetzte Monomer bzw. das in der zweiten Stufe eingesetzte Gemisch aus ethy¬ lenisch ungesättigten Monomeren so ausgewählt wird, daß eine alleinige Polymerisation des in der zweiten Stufe eingesetzten Monomers bzw. des in der zweiten Stufe eingesetzten Gemisches aus ethy¬ lenisch ungesättigten Monomeren zu einem Polymer mit einer Glasübergangstemperatur (T_ ) von - 60 bis + 20°C führen würde und wobei die Reaktionsbedingungen so gewählt werden, daß das erhaltene Emulsionspolymer eine zahlenmittlere Molmas¬ se von 200.000 bis 2.000.000 aufweist und wobei das in der ersten Stufe eingesetzte ethylenisch ungesättigte Monomer bzw. Monomerengemisch und das in der zweiten Stufe eingesetzte ethylenisch ungesättigte Monomer bzw. Monomerengemisch in Art und Menge so ausgewählt werden, daß das erhaltene Emulsionspolymer eine Hy¬ droxylzahl von 2 bis 100 aufweist und die DifferenzStage used ethylenically unsaturated monomer or monomer mixture have been reacted, in a second stage 90 to 10 parts by weight of an ethylenically unsaturated monomer or a mixture of ethylenically unsaturated monomers are polymerized in the presence of the polymer obtained in the first stage, wherein the monomer used in the second stage or the mixture of ethylenically unsaturated monomers used in the second stage is selected such that the polymerization of the monomer used in the second stage or the mixture of ethylenic used in the second stage is solely polymerized unsaturated monomers would lead to a polymer with a glass transition temperature (T_) of -60 to + 20 ° C and the reaction conditions are chosen so that the The emulsion polymer obtained has a number-average molar mass of 200,000 to 2,000,000 and the type and amount of the ethylenically unsaturated monomer or monomer mixture used in the first stage and the ethylenically unsaturated monomer or monomer mixture used in the second stage are selected in such a way that the emulsion polymer obtained has a hydroxyl number of 2 to 100 and the difference
TG1 ~ TG2 10 bis 70°c beträg . T G1 ~ T G2 10 to 70 ° C
3. Verfahren oder Beschichtungszusammensetzungen nach An¬ spruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ba- sisbeschichtungszusammensetzung bzw. die Beschich¬ tungszusammensetzungen ein Metallpigment, vorzugsweise Aluminiumpigment, enthält bzw. enthalten.3. The method or coating compositions according to claim 1 or 2, characterized in that the base coating composition or the coating compositions contains or contain a metal pigment, preferably aluminum pigment.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeich¬ net, daß das filmbildende Material aus 95 bis4. The method according to claim 1 or 3, characterized gekennzeich¬ net that the film-forming material from 95 to
40 Gew.-% des Emulsionspolymeren und 5 bis 60 Gew.-% eines wasserverdunnbaren Polyurethanharzes besteht, wobei sich die Mengenanteile jeweils auf den Festkör- peranteil beziehen und ihre Summe stets 100 Gew.-% be¬ trägt.There is 40% by weight of the emulsion polymer and 5 to 60% by weight of a water-thinnable polyurethane resin, the proportions each relating to the solids content and their sum always being 100% by weight.
5. Verfahren oder Beschichtungszusammensetzungen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Stufe ein Gemisch aus5. The method or coating compositions according to any one of claims 1 to 4, characterized in that in the first stage a mixture of
(al) 100 bis 60, vorzugsweise 99,5 bis 75 Gew.-% eines cycloaliphatischen oder aliphatischen Esters der(al) 100 to 60, preferably 99.5 to 75 wt .-% of a cycloaliphatic or aliphatic ester of
Methacrylsäure oder Acrylsaure oder eines Ge¬ misches aus solchen Estern undMethacrylic acid or acrylic acid or a mixture of such esters and
(a2) 0 bis 40, vorzugsweise 0,5 bis 25 Gew.-% eines mit (al) copolymerisierbaren Monomeren oder eines(a2) 0 to 40, preferably 0.5 to 25% by weight of a monomer which can be copolymerized with (al) or one
Gemisches aus solchen Monomeren eingesetzt wird, wobei die Summe der Gewichtsanteile von (al) und (a2) stets 100 Gew.-% ergibt.Mixture of such monomers is used, the sum of the proportions by weight of (al) and (a2) always giving 100% by weight.
Verfahren oder Beschichtungszusammensetzungen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der zweiten Stufe ein Gemisch ausProcess or coating compositions according to one of claims 1 to 5, characterized in that in the second stage a mixture of
(bl) 47 bis 99, vorzugsweise 75 bis 90 Gew.-% eines cy- cloaliphatischen oder aliphatischen Esters der Me¬ thacrylsäure oder Acrylsaure oder eines Gemisches aus solchen Estern(b1) 47 to 99, preferably 75 to 90% by weight of a cycloaliphatic or aliphatic ester of methacrylic acid or acrylic acid or a mixture of such esters
(b2) 1 bis 20, vorzugsweise 5 bis 15 Gew.-% eines in- destens eine Hydroxylgruppe tragenden mit (bl),(b2) 1 to 20, preferably 5 to 15% by weight of an at least one hydroxyl group containing (b1),
(b3) und (b4) copolymerisierbaren Monomeren oder eines Gemisches aus solchen Monomeren(b3) and (b4) copolymerizable monomers or a mixture of such monomers
(b3) 0 bis 8, vorzugsweise 2 bis 6 Gew.-% eines minde¬ stens eine Carboxyl- oder Sulfonsäuregruppe tragen¬ den mit (bl) , (b2) und (b4) copolymerisierbaren Mo¬ nomeren oder eines Gemisches aus solchen Monomeren und(b3) 0 to 8, preferably 2 to 6% by weight of at least one carboxyl or sulfonic acid group carrying the monomers copolymerizable with (b1), (b2) and (b4) or a mixture of such monomers and
(b4) 0 bis 25, vorzugsweise 2 bis 15 Gew.-% eines wei¬ teren mit (bl) , (b2) und (b3) copolymerisierbaren Monomeren oder eines Gemisches aus solchen Monomeren(b4) 0 to 25, preferably 2 to 15% by weight of a further monomer which can be copolymerized with (bl), (b2) and (b3) or a mixture of such monomers
eingesetzt wird, wobei die Summe der Gewichtsanteile von (bl), (b2), (b3) und (b4) stets 100 Gew. % ergibt.is used, the sum of the parts by weight of (bl), (b2), (b3) and (b4) always giving 100% by weight.
7. Wasserverdunnbare Emulsionspolymere, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß sie erhältlich sind, indem (a) in einer ersten Stufe 10 bis 90 Gewichtsteile eines ethylenisch ungesättigten Monomeren oder eines Ge misches aus ethylenisch ungesättigten Monomeren in wäßriger Phase in Gegenwart eines oder mehrerer Emulgatoren und eines oder mehrerer radikalbilden¬ der Initiatoren polymerisiert werden, wobei das ethylenisch ungesättigte Monomer bzw. das Gemisch aus ethylenisch ungesättigten Monomeren so ausge¬ wählt wird, daß in der ersten Stufe ein Polymer mit einer Glasübergangstemperatur (T.,,) von + 30 bis7. Water-thinnable emulsion polymers, characterized in that they are obtainable by (a) in a first stage, 10 to 90 parts by weight of an ethylenically unsaturated monomer or a mixture of ethylenically unsaturated monomers are polymerized in aqueous phase in the presence of one or more emulsifiers and one or more radical-forming initiators, the ethylenically unsaturated monomer or the mixture of ethylenically unsaturated monomers is selected such that in the first stage a polymer with a glass transition temperature (T. ,,) of + 30 to
+ 110°C erhalten wird und+ 110 ° C is obtained and
(b) nachdem mindestens 80 Gew.-% des in der ersten Stu- fe eingesetzten ethylenisch ungesättigten Monomers bzw. Monomerengemisches umgesetzt worden sind, in einer zweiten Stufe 90 bis 10 Gewichtsteile eines ethylenisch ungesättigten Monomeren oder eines Ge¬ misches aus ethylenisch ungesättigten Monomeren in Gegenwart des in der ersten Stufe erhaltenen Poly¬ mers polymerisiert werden, wobei das in der zweiten Stufe eingesetzte Monomer bzw. das in der zweiten Stufe eingesetzte Gemisch aus ethylenisch ungesät¬ tigten Monomeren so ausgewählt wird, daß eine alleinige Polymerisation des in der zweiten Stufe eingesetzten Monomers bzw. des in der zweiten Stufe eingesetzten Gemisches aus ethylenisch ungesättig¬ ten Monomeren zu einem Polymer mit einer Glasüber¬ gangstemperatur (T__) von - 60 bis + 20°C führen würde und wobei die Reaktionsbedingungen so gewählt werden, daß das erhaltene Emulsionspolymer eine zahlenmittlere Molmasse von 200.000 bis 2.000.000 aufweist und wobei das in der ersten Stufe einge¬ setzte ethylenisch ungesättigte Monomer bzw. Mono- merengemisch und das in der zweiten Stufe einge setzte ethylenisch ungesättigte Monomer bzw. Mono¬ merengemisch in Art und Menge so ausgewählt werden, daß das erhaltene Emulsionspolymer eine Hydroxyl zahl von 2 bis 100 aufweist und die Differenz(b) after at least 80% by weight of the ethylenically unsaturated monomer or monomer mixture used in the first stage has been reacted, in a second stage 90 to 10 parts by weight of an ethylenically unsaturated monomer or a mixture of ethylenically unsaturated monomers in The presence of the polymer obtained in the first stage can be polymerized, the monomer used in the second stage or the mixture of ethylenically unsaturated monomers used in the second stage being selected such that the polymerization used in the second stage is solely polymerized Monomer or the mixture of ethylenically unsaturated monomers used in the second stage would lead to a polymer with a glass transition temperature (T__) of -60 to + 20 ° C. and the reaction conditions being chosen so that the emulsion polymer obtained is a has a number average molecular weight of 200,000 to 2,000,000 and wherein d The ethylenically unsaturated monomer or monomer mixture used in the first stage and that used in the second stage set ethylenically unsaturated monomer or monomer mixture in type and amount are selected so that the emulsion polymer obtained has a hydroxyl number from 2 to 100 and the difference
TG1 " TG2 10 bis 170°c beträgt. T G1 " T G2 is 10 to 170 ° C.
8. Verfahren zur Herstellung von wasserverdunnbaren Emul¬ sionspolymeren, dadurch gekennzeichnet, daß8. A process for the preparation of water-thinnable emulsion polymers, characterized in that
(a) in einer ersten Stufe 10 bis 90 Gewichtsteile eines ethylenisch ungesättigten Monomeren oder eines Ge¬ misches aus ethylenisch ungesättigten Monomeren in wäßriger Phase in Gegenwart eines oder mehrerer Emulgatoren und eines oder mehrerer radikalbildender Initiatoren polymerisiert werden, wobei das ethyle¬ nisch ungesättigte Monomer bzw. das Gemisch aus ethylenisch ungesättigten Monomeren so ausgewählt wird, daß in der ersten Stufe ein Polymer mit einer Glasübergangstemperatur (Tg,) von + 30 bis + 110°C erhalten wird und(a) in a first stage, 10 to 90 parts by weight of an ethylenically unsaturated monomer or a mixture of ethylenically unsaturated monomers are polymerized in the aqueous phase in the presence of one or more emulsifiers and one or more radical-forming initiators, the ethylenically unsaturated monomer or the mixture of ethylenically unsaturated monomers is selected so that a polymer with a glass transition temperature (T g ,) of + 30 to + 110 ° C. is obtained in the first stage and
(b) nachdem mindestens 80 Gew.-% des in der ersten Stufe eingesetzten ethylenisch ungesättigten Monomers bzw. Monomerengemisches umgesetzt worden sind, in einer zweiten Stufe 90 bis 10 Gewichtsteile eines ethyle¬ nisch ungesättigten Monomeren oder eines Gemisches aus ethylenisch ungesättigten Monomeren in Gegenwart des in der ersten Stufe erhaltenen Polymers polyme¬ risiert werden, wobei das in der zweiten Stufe ein- gesetzte Monomer bzw. das in der zweiten Stufe ein¬ gesetzte Gemisch aus ethylenisch ungesättigten Mono¬ meren so ausgewählt wird, daß eine alleinige Poly¬ merisation des in der zweiten Stufe eingesetzten Mo¬ nomers bzw. des in der zweiten Stufe eingesetzten Gemisches aus ethylenisch ungesättigten Monomeren zu einem Polymer mit einer Glasübergangstemperatur (TG_) von - 60 bis + 20°C führen würde und wobei die Reaktionsbedingungen so gewählt werden, daß das erhaltene Emulsionspolymer eine zahlenmittlere Molmasse von 200.000 bis 2.000.000 aufweist und wobei das in der ersten Stufe eingesetzte ethylenisch unge¬ sättigte Monomer bzw. Monomerengemisch und das in der zweiten Stufe eingesetzte ethylenisch ungesättigte Mo¬ nomer bzw. Monomerengemisch in Art und Menge so ausge- wählt werden, daß das erhaltene Emulsionspolymer eine Hydroxylzahl von 2 bis 100 aufweist und die Differenz TG1 " TG2 10 bis 170°c beträgt.(b) after at least 80% by weight of the ethylenically unsaturated monomer or monomer mixture used in the first stage has been reacted, in a second stage 90 to 10 parts by weight of an ethylenically unsaturated monomer or a mixture of ethylenically unsaturated monomers in the presence of the Polymer obtained in the first stage are polymerized, the monomer used in the second stage or the mixture used in the second stage of ethylenically unsaturated monomers being selected so that sole polymerization of the in the monomer used in the second stage or the mixture of ethylenically unsaturated monomers used in the second stage to form a polymer with a glass transition temperature (T G _) of - 60 to + 20 ° C and the reaction conditions are chosen so that the emulsion polymer obtained has a number average molecular weight of 200,000 to 2,000,000 and the ethylenically used in the first stage ¬ Saturated monomer or monomer mixture and the ethylenically unsaturated monomer or monomer mixture used in the second stage are selected in terms of type and quantity such that the emulsion polymer obtained has a hydroxyl number of 2 to 100 and the difference T G1 "T G2 10 to 170 ° cb .
9. Emulsionspolymere oder Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Stufe ein Gemisch aus9. emulsion polymers or processes according to claim 7 or 8, characterized in that in the first stage a mixture of
(al) 100 bis 60, vorzugsweise 99,5 bis 75 Gew.-% eines cycloaliphatischen oder aliphatischen Esters der Methacrylsäure oder Acrylsaure oder eines Gemi¬ sches aus solchen Estern und(al) 100 to 60, preferably 99.5 to 75% by weight of a cycloaliphatic or aliphatic ester of methacrylic acid or acrylic acid or a mixture of such esters and
(a2) 0 bis 40, vorzugsweise 0,5 bis 25 Gew.-% eines mit (al) copolymerisierbaren Monomeren oder eines Gemisches aus solchen Monomeren(a2) 0 to 40, preferably 0.5 to 25% by weight of a monomer which can be copolymerized with (al) or a mixture of such monomers
eingesetzt wird, wobei die Summe der Gewichtsanteile von (al) und (a2) stets 100 Gew.-% ergibt.is used, the sum of the proportions by weight of (al) and (a2) always giving 100% by weight.
. Emulsionspolymer oder Verfahren nach einem der An¬ sprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in der zweiten Stufe ein Gemisch aus. Emulsion polymer or method according to one of claims 7 to 9, characterized in that in the second stage a mixture of
(bl) 47 bis 99, vorzugsweise 75 bis 90 Gew.-% eines cycloaliphatischen oder aliphatischen Esters der Methacrylsäure oder Acrylsaure oder eines Ge¬ misches aus solchen Estern(bl) 47 to 99, preferably 75 to 90 wt .-% of a cycloaliphatic or aliphatic ester of Methacrylic acid or acrylic acid or a mixture of such esters
(b2) 1 bis 20, vorzugsweise 5 bis 15 Gew.-% eines min¬ destens eine Hydroxylgruppe tragenden mit (bl) , (b3) und (b4) copolymerisierbaren Monomeren oder eines Gemisches aus solchen Monomeren(b2) 1 to 20, preferably 5 to 15% by weight of at least one hydroxyl group-bearing monomer (bl), (b3) and (b4) copolymerizable monomers or a mixture of such monomers
(b3) 0 bis 8, vorzugsweise 2 bis 6 Gew.-% eines min- destens eine Carboxyl- oder Sulfonsäuregruppe tragenden mit (bl) , (b2) und (b4) copolymerisier¬ baren Monomeren oder eines Gemisches aus solchen Monomeren und(b3) 0 to 8, preferably 2 to 6% by weight of a monomer which carries at least one carboxyl or sulfonic acid group and can be copolymerized with (b1), (b2) and (b4) or a mixture of such monomers and
(b4) 0 bis 25, vorzugsweise 2 bis 15 Gew.-% eines wei¬ teren mit (bl) , (b2) und (b3) copolymerisierbaren Monomeren oder eines Gemisches aus solchen Mono¬ meren(b4) 0 to 25, preferably 2 to 15% by weight of a further monomer which can be copolymerized with (b1), (b2) and (b3) or a mixture of such monomers
eingesetzt wird, wobei die Summe der Gewichtsanteile von (bl), (b2), (b3) und (b4) stets 100 Gew. % ergibt. is used, the sum of the parts by weight of (bl), (b2), (b3) and (b4) always giving 100% by weight.
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