WO2020089019A1 - Method for producing a multilayer coating structure with a top layer made of silane group-containing prepolymers - Google Patents

Method for producing a multilayer coating structure with a top layer made of silane group-containing prepolymers Download PDF

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WO2020089019A1
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Florian Golling
Andreas Hecking
Raul Pires
Hans-Josef Laas
Jan Weikard
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Covestro Deutschland Ag
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Definitions

  • the present invention relates to a method for producing an at least two-layer lacquer structure from a lower basecoat and an upper topcoat layer arranged above it on a substrate, the method comprising the steps of: a) applying a basecoat layer comprising polymers selected from the group consisting of polyacrylates , Polyurethanes, polyether polyols, polycarbonate polyols, polyester polyols, melamine resins, alkyd resins or mixtures thereof on a substrate; b) at least partial curing of the basecoat film; c) applying a topcoat to the basecoat layer applied in step b), the topcoat being the structuring component containing prepolymers containing silane groups with a content of greater than or equal to 20% by weight and less than or equal to 100% by weight based on the cured topcoat layer and comprises a catalyst with a content of greater than or equal to 0.01% by weight and less than or equal to 5% by weight, based on the cured topcoat layer, and the catalyst is selected from the group
  • a primer is first applied to multilayer automotive paint structures, which, depending on the substrate, is intended to improve the adhesion between the substrate and the subsequent layer or layers.
  • This coating can also serve to protect the substrate from corrosion if it is susceptible to corrosion.
  • the primer improves the surface quality by covering any roughness and structure of the surface.
  • a filler is often applied to the primer, particularly in the case of metal substrates, the purpose of which is to further improve the Surface quality and the improvement of the risk of falling rocks.
  • One or more coloring and / or effect layers which are referred to as basecoat, are usually applied to the filler.
  • a highly cross-linked top coat is applied to the basecoat, which ensures the desired glossy look and protects the paint structure from environmental influences.
  • silane-functional prepolymers in particular silane-functional polyurethane prepolymers, can be used to build up topcoat layers.
  • the preparation of polyurethanes containing silane groups can be carried out in various ways, for example by reaction of polyisocyanates or isocyanate-functional prepolymers with silane compounds which are reactive toward isocyanate groups, such as, for. B. secondary aminoalkylsilanes or mercaptoalkylsilanes.
  • Adducts of isocyanatoalkylalkoxysilanes such as. B. isocyanatopropyltrimethoxysilane, and low molecular weight, up to 20 carbon atoms containing, branched diols or polyols are the subject of EP-A 2 641 925.
  • low molecular weight branched diols or polyols up to a proportion of 40 wt .-% further diols and / or polyols, including, for example hydroxyl-containing polyesters or polyacrylates can also be used.
  • WO 2013/189882 describes adducts of isocyanatotrialkyoxysilanes and polyhydric alcohols as additional crosslinking agents in non-aqueous two-component polyurethane coatings (2K-PUR).
  • WO 2014/180623 describes moisture-crosslinking coating compositions which contain at least one adduct of an isocyanatosilane with a hydroxy-functional compound, a tin-containing catalyst and an aminosilane.
  • Monohydric or polyhydric alcohols and polyols are mentioned as suitable hydroxy-functional compounds for the preparation of the adducts, including, in a long list of suitable polymeric polyols, also hydroxy-functional polyacrylates.
  • Vestanat M 95 only uses a low molecular weight 2: 1 adduct (molar) of isocyanatopropytrimethoxysilane and 1,9-nonanediol.
  • WO 2008/034409 describes, by way of example, the partial conversion of a commercially available polyester polyol Desmophen 1145 (Covestro GmbH AG) with a deficit of isocyanatopropyltriethoxysilane. Because of the selected equivalent ratio, less than 15% of the hydroxyl groups originally present in the polyol are urethanized. Furthermore, WO 2014/037265 discloses the production of silane-functional binders with a thiourethane structure by reacting polyols with low-monomer diisocyanate mercaptosilane adducts.
  • silane-functional polymers as an additional crosslinking component in paint structures. These layers use "usual" paint build-up polymers and modify their properties by adding this additional component.
  • the build-up of lacquer layers mainly based on silane-functional polymers is much less common. This is partly due to the fact that top layers with silane-functional polymers as main components on the different base layers show significantly more complex drying properties than the varnishes commonly used. The coating properties vary significantly more and the drying kinetics are significantly worse than those of the known paints.
  • the layer composite being intended to have comparable functional and drying properties to the known paint coatings. It is therefore the object of the present invention to provide a method for producing functional layer composites with silane-functional topcoat layers, the layer composite showing good mechanical properties and excellent drying kinetics. It is also the object of the present invention to provide a laminate with these good mechanical properties and a body part coated with the laminate.
  • the object is achieved for the method by the features of claim 1 and for a layer composite according to the invention by the features of claim 11.
  • Advantageous further developments are specified in the subclaims. They can be combined as required, unless the context clearly indicates the opposite.
  • the references to “comprising”, “containing” etc. preferably mean “essentially consisting of” and very particularly preferably “consisting of”.
  • a method for producing an at least two-layer lacquer structure from a lower basecoat and an upper topcoat layer arranged above it on one Substrate comprising the steps of: a) applying a basecoat layer comprising polymers selected from the group consisting of polyacrylates, polyurethanes, polyether polyols, polycarbonate polyols, polyester polyols, melamine resins, alkyd resins or mixtures thereof on a substrate; b) at least partial curing of the basecoat film; c) applying a topcoat to the basecoat layer applied in step b), the topcoat being the structuring component containing prepolymers containing silane groups with a content of greater than or equal to 20% by weight and less than or equal to 100% by weight based on the cured topcoat layer and comprises a catalyst with a content of greater than or equal to 0.01% by weight and less than or equal to 5% by weight, based on the cured topcoat layer, and the catalyst is selected from the group consisting of polyacrylates, poly
  • the above two-layer paint structure has excellent mechanical properties.
  • the resulting lacquer composite is highly elastic and both layers show very good adhesion. This is highly surprising, since normally prepolymers containing silane groups have property profiles that depend strongly on the substrate and actually only adhere poorly to the above-mentioned basecoats. This is in contrast to other substrates such as glass, on which the silane group-containing
  • Prepolymers have reasonable adhesion.
  • drying behavior of the topcoat layer is also surprising, since normally topcoat layers composed of prepolymers containing silane groups on base coat layers of the abovementioned polymers have only insufficient drying properties. In contrast to drying on glass, drying takes place only very slowly, which prevents economical use.
  • mechanically stable layer composites can be obtained from at least two layers. Without being bound by theory, the stability of the composite with a topcoat layer of silane group-containing prepolymers seems to be achievable over the specially selected catalysts, which apparently do not only lead to a mechanical one
  • the catalyst is selected from the group consisting of protonic acids or mixtures thereof.
  • protonic acids such as, for example, aluminum compounds, in particular aluminum triisopropylate, aluminum tri-sec-butoxide and other alcoholates and aluminum acetylacetonate, are not catalysts according to the invention.
  • an at least two-layer lacquer structure is produced.
  • the two-layer structure according to the invention can be used as the sole structure for modifying a substrate or in combination with further layers.
  • the lacquer layer structure according to the invention is thus characterized by a physical contact between the base lacquer layer according to the invention and the top lacquer layer according to the invention. Additional layers can also be arranged above the topcoat layer, which can be applied independently of the topcoat layer according to the invention after it has hardened. It is also a sandwich from the composite according to the invention, which has the combination of both layers on the inside.
  • the layer composite has at least a lower basecoat and an upper topcoat layer arranged above it. This means that from the substrate to the air side, the basecoat is closer to the substrate and the topcoat layer is closer to the air.
  • the upper topcoat layer can be a clearcoat layer, this means that the topcoat layer is transparent and the optical properties of the layer composite are determined via the optical properties of the basecoat film.
  • the transparency of a pigmented or unpigmented system means its property of scattering the light as little as possible. Accordingly, the color change of the black background should be as small as possible when applied to a black background. The transparency of the pigmented or unpigmented system is higher, the smaller the color difference from the black background.
  • the transparency of a top coat is determined based on DIN 55988: 2013-04.
  • the two-layer composite is arranged on a substrate.
  • Suitable substrates are known to the person skilled in the art.
  • the layered composite can be applied to solid substrates such as glass or metal.
  • polymeric carrier materials for example printed circuit boards.
  • Suitable metal surfaces are for example iron, steel, aluminum or the like.
  • the substrates can be uncoated or coated.
  • primers and / or fillers may already have been applied to the substrate before it is used in the method according to the invention.
  • primers are, in particular, cathodic dip coatings, such as those used in automotive painting, solvent-based or aqueous primers for plastics, in particular for plastics with low surface tension, such as PP or PP-EPDM.
  • the substrates to be provided can be a body or parts thereof, which comprises one or more of the aforementioned materials.
  • the body or parts thereof preferably comprise one or more materials selected from metal, plastic or mixtures thereof.
  • the substrate can comprise metal, in particular the substrate can contain 80% by weight, 70% by weight, 60% by weight, 50% by weight, 25% by weight, 10% by weight, 5% by weight. -%, 1 wt .-% consist of metal.
  • the substrate can at least partially consist of a composite material, in particular a composite material comprising metal, glass, carbon fiber and / or plastic.
  • a basecoat layer comprising polymers selected from the group consisting of polyacrylates, polyurethanes, polyether polyols, polycarbonate polyols, polyester polyols, melamine resins, alkyd resins or mixtures thereof is applied to a substrate.
  • This first step together with the next step leads to the formation of the basecoat layer.
  • the substrate can of course also be pretreated by further steps above, for example by smoothing, roughening or cleaning the surface.
  • the basecoat can be a one-component (IC) system, a two-component (2K) or multi-component (3K, 4K) system.
  • IC one-component
  • 2K two-component
  • 3K, 4K multi-component
  • a one-component (IC) system is to be understood as a thermally curing coating material in which the binder and the crosslinking agent are side by side, i.e. in one component.
  • the first constituent of the coating material of the basecoat can comprise at least one, in particular one, saturated, unsaturated and / or grafted with olefinically unsaturated compounds, ionically and / or non-ionically stabilized polyurethane (A), preferably based on aliphatic, cycloaliphatic, aliphatic-cycloaliphatic, aromatic, araliphatic, aliphatic-aromatic and / or cycloaliphatic-aromatic polyisocyanates.
  • the polyurethane (A) can either contain (A) either contain
  • the coating material is physically, thermally self-crosslinking or thermally self-crosslinking and curable with actinic radiation
  • its polyurethane content (A) is preferably 50 to 100% by weight, preferably 50 to 90% by weight and in particular 50 to 80% by weight .-%, each based on the film-forming solid of the coating material.
  • the coating material is thermally crosslinking or thermally crosslinking and curable with actinic radiation
  • its polyurethane content (A) is preferably 10 to 80, preferably 15 to 75 and in particular 20 to 70% by weight, in each case based on the film-forming solid of the coating material.
  • the film-forming solid is to be understood as the sum of all constituents of the coating material which build up the solid of the thermoplastic or thermosetting materials produced therefrom, preferably the thermoplastic or thermosetting coatings, adhesive layers, seals, foils and moldings, in particular the thermosetting coatings.
  • the second constituent of the coating material can be a wetting or dispersing agent (B) which is selected from the group consisting of hyperbranched polymers, polyether-modified polydimethylsiloxanes, ionic and non-ionic (meth) acrylate copolymers, high-molecular block copolymers with pigment-affine groups and dialkyl sulfosuccinates.
  • B wetting or dispersing agent
  • hyperbranched polymers polyether-modified polydimethylsiloxanes, ionic and non-ionic (meth) acrylate copolymers, high-molecular block copolymers with pigment-affine groups and dialkyl sulfosuccinates.
  • hyperbranched polymers are used.
  • the wetting or dispersing agents (B) are known, commercially available materials and are, for example, from BASF under the brands Starfactant 20 and Hydropalat 875, from Byk Chemie under the brands Disperbyk 162, 163 and 182 and Byk 348 , 355, 381 and 390, distributed by Coatex under the Coatex P90 and BP3 brands and Efka under the Efka 4580 brand.
  • Starfactant 20 is used in particular.
  • the wetting or dispersing agents (B) are used in the customary and known, effective amounts. They are preferably used in an amount of 0.01 to 5, preferably 0.05 to 2.5 and in particular 0.1 to 1.5% by weight, in each case based on the coating material.
  • the third component of the coating material can be at least one organic solvent (C).
  • Suitable solvents are described, for example, in German patent application DE 102 005 060 A1, page 5 to page 6, paragraphs [0038] to [0040].
  • the solvent can preferably be triethylene glycol.
  • organic solvent (C) can vary widely and can thus be optimally adapted to the requirements of the individual case.
  • organic solvent (C) content in view of the aqueous nature of the coating material, efforts are made to keep its organic solvent (C) content as low as possible. It is a particular advantage here that an organic solvent (C) content of the coating material of 0.1 to 10, preferably 0.5 to 7 and in particular 0.5 to 5% by weight, based in each case on the coating material, is sufficient to achieve beneficial technical effects.
  • the coating material can also contain an additive (D). It preferably contains at least two additives (D).
  • the additive (D) is preferably selected from the group of additives usually used in the field of coating materials.
  • the additive (D) from the group consisting of residue-free or essentially residue-free thermally decomposable salts is particularly preferred; binders which are different from the polyurethanes (A) and are curable physically, thermally and / or with actinic radiation; Crosslinking agents; organic solvents other than organic solvents (C); thermally curable reactive thinners; reactive diluents curable with actinic radiation; coloring and / or effect pigments; transparent pigments; Fillers; molecularly dispersible luminescent materials; Nanoparticles; Light stabilizers; Antioxidants; Deaerators; Emulsifiers; Slip additives; Polymerization inhibitors; Radical polymerization initiators; thermolabile free radical initiators; Adhesion promoters; Leveling agents; film-forming aids, such as
  • Suitable additives (D) of the type mentioned above are, for example, from German patent application DE 199 48 004 A1, page 14, line 4, to page 17, line 5, and German patent application DE 199 14 98 Al, column 11, line 9, to Column 15, line 63, or the German patent DE 100 43 405 CI, column 5, paragraphs [0031] to [0033]. They are used in the usual and known, effective amounts.
  • the solids content of the coating material can vary very widely and can therefore be optimally adapted to the requirements of the individual case.
  • the solids content primarily depends on the viscosity required for the application, in particular spray application, so that it can be adjusted by the person skilled in the art on the basis of his general specialist knowledge, possibly with the aid of less orienting experiments.
  • the solids content is preferably 5 to 70, preferably 10 to 65 and in particular 15 to 60% by weight, in each case based on the coating material.
  • the coating material is preferably produced using a coating process.
  • the constituents (A), (B) and (C) and optionally (D) described above are dispersed in an aqueous medium, in particular in water, after which the resulting mixture is homogenized. From a methodological point of view, the method has no special features in terms of method, but can be carried out using the customary and known mixing processes and mixing units, such as stirred kettles, dissolvers, agitator mills, kneaders, static mixers, extruders, or in a continuous process. Because of the advantages of the coating material and the coating material produced by means of the method, numerous purposes can be fulfilled. They are preferably used for the production of the thermoplastic and thermosetting, in particular thermosetting, materials. They are preferably used as coating materials for the production of thermoplastic and thermosetting, in particular thermosetting, coatings, which can be bonded to primed and unprimed substrates of all kinds in a adhesively bonded or detachable manner.
  • suitable substrates are known from German patent application DE 199 48 004 A1, page 17, lines 12 to 36, or German patent DE 100 43 405 CI, column 2, paragraph [0008], to column 3, paragraph [0017] .
  • the coating materials are particularly preferably used as topcoats for the production of topcoats or as water-based lacquers for the production of color and / or effect multi-layer coatings. They are very particularly preferred as water-based basecoats for the production of color and / or effect basecoats of multi- layer coatings, preferably multi-layer coatings for automobile bodies, used.
  • Multilayer coatings can very particularly preferably be produced using a wet-on-wet method, with at least one water-based lacquer being applied to a primed or unprimed substrate, resulting in at least one water-based lacquer layer.
  • thermoplastic and thermoset materials produced from it also have an outstandingly balanced physico-chemical, optical and mechanical property profile. Therefore, the films and molded parts as well as the substrates coated with the coatings have a particularly high utility value and a long service life.
  • Additional basecoat layers can be basecoat layers for low stoving temperatures.
  • An exemplary embodiment includes a curable coating composition for a low bake temperature basecoat: a crosslinkable component comprising an acid functional acrylic copolymer polymerized from a monomer mixture comprising 2% to 12% by weight of one or more Monomers containing carboxylic acid group (s), the percentages based on the total weight of the acid-functional acrylic copolymer, a crosslinking component; and a low baking temperature control agent comprising a rheology component selected from an amorphous silica gel, a clay, or a combination thereof, the rheology component being present in an amount of about 0.1 to about 10% by weight and about 0.1% to about 10% by weight polyurea, the percentages being based on the total weight of the crosslinkable and crosslinking components.
  • a crosslinkable component comprising an acid functional acrylic copolymer polymerized from a monomer mixture comprising 2% to 12% by weight of one or more Monomers containing carboxylic acid group (s), the percentages based on the total weight of the acid
  • the multi-layer coating system includes: a curable basecoat coating for a low baking temperature comprising: a crosslinkable component comprising an acid functional acrylic copolymer polymerized from a monomer mixture comprising 2% by weight to 12% by weight of monomers containing one or more carboxylic acid groups, the percentages being based on the total weight of the acid functional acrylic copolymer, a crosslinking component; and a low baking temperature control agent comprising a rheology component selected from an amorphous silica gel, a clay, or a combination thereof, the rheology component being present in an amount from about 0.1 to about 10 percent by weight and about 0.1 % By weight to about 10% by weight of polyurea, the percentages being based on the total weight of the crosslinkable and crosslinking components.
  • a curable basecoat coating for a low baking temperature comprising: a crosslinkable component comprising an acid functional acrylic copolymer polymerized from a monomer mixture comprising 2% by weight to 12% by weight
  • the present coating composition includes a crosslinkable and crosslinking component.
  • the crosslinkable component includes from about 2% to about 25%, preferably from about 3% to about 20%, more preferably from about 5% to about 15% by weight of one or more acid-functional acrylic Copolymers, all percentages based on the total weight of the crosslinkable component. If the composition contains more than the upper limit of the acid functional acrylic copolymer, the resulting composition will typically have more than the required application viscosity. If the composition contains less than the lower limit of the acid-functional copolymer, the coating obtained would have insignificant strike-in (or mixing) properties for a multilayer structure or system or scale or flake orientation.
  • the crosslinkable component contains an acid functional acrylic copolymer polymerized from a monomer mixture comprising about 2% to about 12%, preferably about 3% to about 10%, more preferably about 4% by weight Wt .-% to about 6 wt .-% of one or more carboxylic acid containing monomers, all percentages on the
  • Total weight of the acid-functional acrylic copolymer is based. If the amount of carboxylic acid group-containing monomer in the monomer mixture exceeds the upper limit, the coatings resulting from such a coating composition would have unacceptable water sensitivity, and if the amount was less than the lower limit, the coating obtained would become insignificant " Strike-in "properties for a multilayer structure or system or scale orientation control in general.
  • the acid-functional acrylic copolymer preferably has a weight average molecular weight according to GPC (in g / mol), determined in accordance with DIN 55672: 2016-03, in the range from about 8000 to about 100000, preferably from about 10,000 to about 50,000 and more preferably from about 12,000 to about 30,000.
  • the copolymer preferably has a polydispersity in the range from about 1.05 to about 10.0, preferably in the range from about 1.2 to about 8, and more preferably in the range from about 1.5 to about 5.
  • the copolymer preferably has a T g ranging from about -5 ° C to about +100 ° C, preferably from about 0 ° C to about 80 ° C, and more preferably from about 10 ° C to about 60 ° C.
  • the monomers containing carboxylic acid group (s) suitable for use in the present invention include (meth) acrylic acid, crotonic acid, oleic acid, cinnamic acid, glutaconic acid, muconic acid, undecylenic acid, itaconic acid, crotonic acid, fumaric acid, maleic acid or a combination thereof.
  • (Meth) acrylic acid is preferred. It is understood that users can also provide the acid functional acrylic copolymer having carboxylic acid groups by producing a copolymer polymerized from a monomer mixture containing anhydrides of the above-mentioned carboxylic acids and then hydrolyzing such copolymers to provide the obtained copolymer with carboxylic acid groups.
  • Maleic and itaconic anhydrides are preferred. Users may also consider hydrolyzing such anhydrides in their monomer mixture prior to polymerizing the monomer mixture to the acid functional acrylic copolymer.
  • the monomer mixture suitable for use in the present invention includes about 5 percent to about 40 percent, preferably about 10 percent to about 30 percent, of one or more functional (meth) acrylate monomers, all based on the total weight of the acid-functional acrylic Copolymers based. It should be noted that if the amount of functional (meth) acrylate monomers in the monomer mixture exceeds the upper limit, the pot life of the coating composition obtained is reduced, and if less than the lower limit is used, it will affect the coating properties obtained, such as durability, negatively influenced.
  • the functional (meth) acrylate monomer can be provided with one or more crosslinkable groups selected from a primary hydroxyl, secondary hydroxyl, or a combination thereof.
  • Suitable hydroxyl-containing (meth) acrylate monomers may have the following structure: wherein RH is methyl and X is a divalent unit which can be substituted or unsubstituted Ci to Ci8 linear aliphatic unit or substituted or unsubstituted C3 to Cis branched or cyclic aliphatic unit.
  • X is a divalent unit which can be substituted or unsubstituted Ci to Ci8 linear aliphatic unit or substituted or unsubstituted C3 to Cis branched or cyclic aliphatic unit.
  • substituents include nitrile, amide, halide such as chloride, bromide, fluoride, acetyl, acetoacetyl, hydroxyl, benzyl and aryl.
  • Some specific hydroxyl-containing (meth) acrylate monomers in the monomer mixture include 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, 3-hydroxypropyl (meth) acrylate, and 4-hydroxybutyl (meth) acrylate a.
  • the monomer mixture can also include one or more non-functional (meth) acrylate monomers.
  • non-functional groups are those that do not crosslink with a crosslinking component.
  • suitable non-functional CI to C20 alkyl (meth) acrylates include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, pentyl (meth) acrylate, hexyl (meth) acrylate, octyl (meth) acrylate, nonyl (meth) acrylate, isodecyl (meth) acrylate and lauryl (meth) acrylate; branched alkyl monomers such as isobutyl (meth) acrylate, t-butyl (meth) acrylate and 2-ethylhexyl (meth) acrylate; and cyclic alkyl monomers such as cyclo
  • the monomer mixture can also include one or more of other monomers for the purpose of achieving the desired properties, such as hardness, appearance, and damage resistance.
  • Some of the other such monomers include, for example, styrene, alpha-methylstyrene, acrylonitrile and methacrylonitrile. If included, the monomer mixture preferably includes such monomers in the range of about 5 percent to about 30 percent, all percentages being in weight percent based on the total weight of the polymer solids. Styrene is preferred.
  • Any conventional bulk or solution polymerization process can be used to make the acid functional acrylic copolymer of the present invention.
  • One of the suitable methods for making the copolymer of the present invention includes free radical solution polymerization of the monomer mixture described above.
  • the polymerization of the monomer mixture can be carried out by adding conventional heat initiators, such as Azos, exemplified by Vazo 64, obtained from DuPont Company, Wilmington, Delaware; and peroxides such as t-butyl peroxyacetate are started.
  • the molecular weight of the copolymer obtained can be controlled by adjusting the reaction temperature, the selection and the amount of the initiator used, as carried out by a person skilled in the art.
  • the crosslinking component of the present invention can include one or more polyisocyanates, melamines, or a combination thereof. Polyisocyanates are preferred.
  • the polyisocyanate is provided in the range of about 2 to about 10, preferably about 2.5 to about 8, more preferably about 3 to about 5 isocyanate functionalities.
  • the ratio of equivalents of isocyanate functionalities to the polyisocyanate per equivalent of all of the functional groups present in the crosslinking components ranges from about 0.5 / 1 to about 3.0 / 1, preferably from about 0 .7 / 1 to about 1.8 / 1, more preferably from about 0.8 / 1 to about 1.3 / 1.
  • Some suitable polyisocyanates include aromatic, aliphatic or cycloaliphatic polyisocyanates, trifunctional polyisocyanates, and isocyanate-functional adducts of a polyol and difunctional isocyanates.
  • polyisocyanates include diisocyanates such as 1,6-hexamethylene diisocyanate, pentamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, 4,4'-biphenylene diisocyanate, toluene diisocyanate, 4,4-methylene dicyclohexyl diisocyanate,
  • trifunctional polyisocyanates include triphenylmethane triisocyanate, 1,3,5-benzene triisocyanate and 2,4,6-toluene triisocyanate.
  • Trimers of diisocyanate such as the trimer of hexamethylene diisocyanate, sold under the trademark Desmodur N-3390 by Covestro AG, Leverkusen, North Rhine-Westphalia, and the trimer of isophorone diisocyanate are also suitable.
  • Trifunctional adducts of triols and diisocyanates are also suitable. Trimers of diisocyanates are preferred and trimers of isophorone, pentamethylene and hexamethylene diisocyanates are more preferred.
  • the coating composition may contain from about 0.1% to about 40%, preferably from about 15% to about 35%, and more preferably from about 20% to about 30% by weight of the Include melamines, the percentages based on the total weight of composition solids.
  • the suitable melamines include monomeric melamine, polymeric melamine-formaldehyde resin, or a combination thereof.
  • the monomeric melamines close Low molecular weight melamines containing an average of three or more methylol groups etherified with a monohydric CI to C5 alcohol, such as methanol, n-butanol or isobutanol, per triazine nucleus and an average degree of condensation of up to about 2 and preferably im Range from about 1.1 to about 1.8, and have a mononuclear species content of not less than about 50% by weight.
  • the polymeric melamines have an average degree of condensation of more than about 1.9.
  • Suitable monomeric melamines include alkylated melamines, such as methylated, butylated, isobutylated melamines, and mixtures thereof. Many of these suitable monomeric melamines are supplied commercially. For example, Cytec Industries Ine., West Patterson, New Jersey, Cymel 301 (degree of polymerization of 1.5, 95% methyl and 5% methylol), Cymel 350 (degree of polymerization of 1.6, 84% methyl and 16% methylol), 303, 325, 327, 370 and XW3106, all of which are monomeric melamines.
  • Suitable polymeric melamines include high amino content melamine (partially alkylated, -N, -H) known as Resimene BMP5503
  • Cytec Industries Inc. also supply Cymel 1130 with 80 percent solids (degree of polymerization 2.5), Cymel 1133 (48% methyl, 4% methylol and 48% butyl), both of which are polymeric melamines.
  • suitable catalysts contained in the crosslinkable component can accelerate the curing process of a pot mix of the coating composition.
  • the crosslinkable component of the coating composition preferably includes a catalytically active amount of one or more catalysts to accelerate the curing process.
  • a catalytically active amount of the catalyst in the coating composition ranges from about 0.001 percent to about 5 percent, preferably ranges from about 0.005 percent to about 2 percent, more preferably ranges from about 0.01 percent to about 1 percent, all in % By weight, based on the total weight of crosslinkable and crosslinking component solids, are present.
  • catalysts can be used, such as tin compounds, including dibutyltin dilaurate and dibutyltin diacetate; tertiary amines such as triethylene diamine.
  • catalysts can be used individually or in combination with carboxylic acids such as acetic acid or benzoic acid.
  • carboxylic acids such as acetic acid or benzoic acid.
  • the crosslinking component includes melamine, it also preferably includes a catalytically active amount of one or more acidic catalysts to further increase the crosslinking of the components upon curing.
  • the catalytically active amount of the acidic catalyst in the coating composition ranges from about 0.1 percent to about 5 percent, preferably in the range from about 0.1 percent to about 2 percent, more preferably in the range from about 0.5 percent to about 1.2 percent, all in weight percent based on the total weight of crosslinkable and crosslinking component solids.
  • Some suitable acidic catalysts contain aromatic sulfonic acids such as dodecylbenzenesulfonic acid, para-toluenesulfonic acid and dinonylnaphthalenesulfonic acid, all of which are either unblocked or with an amine such as dimethyloxazolidine and 2-amino-2-methyl-1-propanol, N, N-dimethylethanolamine or a combination thereof are blocked.
  • Other acidic catalysts that can be used are strong acids, such as phosphoric acids, especially phenylic acid phosphate, which can be unblocked or blocked with an amine.
  • the crosslinkable component of the coating composition may further range from about 0.1 percent to about 95 percent, preferably from about 10 percent to about 90 percent, more preferably from about 20 percent to about 80 percent, and most preferably from about Include 30 percent to about 70 percent of an acrylic polymer, polyester, or a combination thereof, all based on the total weight of the crosslinkable component.
  • the acrylic polymer suitable for use in the present invention may have a weight average molecular weight (in g / mol) according to GPC that exceeds 2000, preferably in the range of about 3000 to about 20,000, and more preferably in the range of about 4,000 to about 10,000.
  • the T g of the acrylic polymer varies in the range from 0 ° C. to approximately 100 ° C., preferably in the range from approximately 10 ° C. to approximately 80 ° C.
  • the acrylic polymer suitable for use in the present invention can conventionally be made from typical monomers such as alkyl (meth) acrylates having alkyl carbon atoms in the range of 1 to 18, preferably in the range of 1 to 12, and styrene and functional monomers such as Hydroxyethyl acrylate and hydroxyethyl methacrylate can be polymerized.
  • typical monomers such as alkyl (meth) acrylates having alkyl carbon atoms in the range of 1 to 18, preferably in the range of 1 to 12, and styrene and functional monomers such as Hydroxyethyl acrylate and hydroxyethyl methacrylate can be polymerized.
  • the polyester suitable for use in the present invention may have a GPC weight average molecular weight exceeding 1500, preferably in the range of about 1500 to about 100000, more preferably in the range of about 2000 to about 50,000, more preferably in the range of about 2000 to about 8000 and particularly preferably in the range from about 2000 to about 5000.
  • the T g of the polyester varies in the range from about -50 ° C to about +100 ° C, preferably in the range from about -20 ° C to about +50 ° C.
  • polyester suitable for use can be polymerized in a conventional manner from suitable polyacids, including cycloaliphatic polycarboxylic acids, and suitable polyols, including polyhydric alcohols.
  • suitable polyacids including cycloaliphatic polycarboxylic acids
  • suitable polyols including polyhydric alcohols.
  • Polycarboxylic acids are tetrahydrophthalic acid, hexahydrophthalic acid, 1,2-cyclohexanedicarboxylic acid, 1,3-cyclohexanedicarboxylic acid, 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid, 4-
  • the cycloaliphatic polycarboxylic acids can be used not only in their cis but also in their trans form and as a mixture of both forms.
  • suitable polycarboxylic acids which, if desired, can be used together with the cycloaliphatic polycarboxylic acids are aromatic and aliphatic polycarboxylic acids, such as, for example, phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, halophthalic acids, such as tetrachloro- or tetrabromophthalic acid, adipic acid, glutaric acid, sebaric acid, sebacic acid, azine acid, sebacic acid, azine acid, sebacic acid, azine acid, sebacic acid, azine acid, sebacic acid, azine acid, sebacic acid, azine acid, sebacic acid, azide Fumaric acid, maleic acid, trimellitic acid and pyromellitic acid.
  • aromatic and aliphatic polycarboxylic acids such as, for example, phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, halophthalic acids,
  • Suitable polyhydric alcohols include ethylene glycol, propanediols, butanediols, hexanediols, neopentyl glycol, diethylene glycol, cyclohexanediol, cyclohexanedimethanol, trimethylpentanediol, ethylbutylpropanediol, ditrimethylolpropane, trimethylolethane, trimethylolpropane, triethylglycol, tritylthryglycol, pentrylytyl glycol, pentrylytyl glycol, pentrylyl glycol, pentrylyl glycol, tritylthryglycol, pentrylyl glycol, pentrylyl glycol, pentrylyl glycol, pentrylyl glycol, tritylthryglycol, pentrylyl glycol, pentrylyl glycol, pentrylyl glycol, pentry
  • the crosslinkable component can further include one or more reactive oligomers, such as non-alicyclic (linear or aromatic) oligomers, disclosed in US 6,221,494 B4, page 3, column 4, line 1 to line 48, which are incorporated herein by reference .
  • Such non-alicyclic oligomers can be prepared using non-alicyclic anhydrides such as succinic or phthalic anhydrides or mixtures thereof.
  • the crosslinkable component of the coating composition may further include one or more modifying resins, which are also known as non-aqueous dispersions (NADs). Such resins are sometimes used to adjust the viscosity of the coating composition obtained.
  • the amount of modifying resin that can be used is typically in the range of about 10% to about 50% by weight, with all products percentages are based on the total weight of crosslinkable component solids.
  • the weight average molecular weight of the modifying resin, determined according to DIN 55672: 2016-03, is generally in the range (in g / mol) from about 20,000 to about 100,000, preferably in the range from about 25,000 to about 80,000 and more preferably in the range of about 30,000 to about 50,000.
  • the crosslinkable or crosslinking component of the coating composition of the present invention typically contains at least one organic solvent, typically from the group consisting of aromatic hydrocarbons such as petroleum naphtha or xylenes; Ketones such as methyl amyl ketone, methyl isobutyl ketone, methyl ethyl ketone or acetone; Esters such as butyl acetate or hexyl acetate; and glycol ether esters such as propylene glycol monomethyl ether acetate.
  • the amount of organic solvent added depends on the desired solids content and the desired amount of VOC of the composition. If desired, the organic solvent can be added to both components of the binder. A high solids, low VOC coating composition is preferred.
  • baking temperature control means with either the crosslinkable component, the crosslinking component, or both of the
  • the low bake temperature control agent of the present invention includes a rheology component.
  • the rheology component includes an amorphous silica gel, a clay, or a combination of both.
  • the low bake temperature control means includes from about 0.1% to about 10%, preferably from about 0.3% to about 5%, more preferably from about 0.5% % By weight to about 2% by weight of the rheology component, and in the range from approximately 0.1% by weight to approximately 10% by weight, preferably in the range from approximately 0.3% by weight to approximately 5 weight percent, and more preferably in the range of about 0.5 weight percent to about 2 weight percent of polyurea, the weight percentages being based on the total weight of the crosslinkable and crosslinking components of the curable, low bake coating composition of the present invention.
  • Suitable amorphous silica gels include colloidal silica gels, which are characterized by the Silanization of hydroxyl groups on the silica gel particles has been partially or completely surface modified, making some or all of the silica gel particle surface hydrophobic.
  • suitable hydrophobic silica gel include ⁇ ROSIL R972, ⁇ ROSIL R812, ⁇ ROSIL OK412, ⁇ ROSIL TS-100 and ⁇ ROSIL R805, all of which are commercially available from Evonik Industries AG, Essen, Germany.
  • Pyrogenic silica gel is particularly preferably available from Evonik Industries AG, Essen, Germany, as ⁇ ROSIL R 812.
  • Other commercially available silica gel includes SIBELITE M3000 (Cristobalite), SIL-CO-SIL, ground silica gel, MIN-U-SIL, micronized silica gel, all of which are obtained from US Silica Gel Company, Berkeley Springs, West Virginia.
  • the silica gel can be dispersed in the copolymer by a grinding process using conventional equipment such as high speed blade mixers, ball mills or sand mills.
  • the silica gel is separately dispersed in the previously described acrylic polymer and then the dispersion can be added to the crosslinkable component of the coating composition.
  • the clay suitable for use herein may include clay, dispersed clay, or a combination thereof.
  • examples of commercially available clay products include bentonite clay, available as BENTONE from Elementis Specialties, London, UK, and GARAMITE clay, available from Southern Ton Products, Gonzales, TX, USA, under registered trademarks.
  • BENTONE 34 dispersion described in U.S. Patent No. 8,357,456, and GARAMITE dispersion, described in U.S. Patent No. 8,227,544, and a combination of the two are suitable.
  • a combination of the silica gel and the clay such as the aforementioned BENTONE, GARAMITE or dispersions thereof can also be used.
  • the polyurea suitable for use in the low bake temperature control agent is obtained from the polymerization of a monomer mixture comprising about 0.5 to about 3 percent by weight of the amine monomers, about 0.5 to about 3 percent by weight of the isocyanate Monomers, and from about 94 to about 99 weight percent of a moderating polymer.
  • the amine monomer is selected from the group consisting of a primary amine, secondary amine, ketimine, aldimine, or a combination thereof. Benzylamine is preferred.
  • the isocyanate monomer is selected from the group consisting of an aliphatic polyisocyanate, cycloaliphatic polyisocyanate, aromatic polyisocyanate, and a combination thereof.
  • the preferred isocyanate monomer is 1,6-hexamethylene diisocyanate or 1,5-pentamethylene diisocyanate.
  • the moderating polymer can be one or more of the polymers described above.
  • the acrylic polymers or polyesters are preferred.
  • the polyurea is obtained by mixing one or more of the Moderating polymers made with the amine monomers and then isocyanate monomers are added over time under ambient conditions.
  • the run-off resistance of a layer of a pot mix or mixing mixture which results from mixing the crosslinkable and crosslinking components of the present coating composition when applied to a substrate, is in the range from about 5 (127 micrometers) to about 20 mils (508 microns) when measured by ASTM D4400-99. The higher the number, the higher the desired resistance to running.
  • the coating composition is preferably used as a two-component
  • the coating composition is preferably used as an automotive OEM
  • compositions or formulated as an automotive repair composition can be applied as a basecoat or as a pigmented single-coat topcoat to a substrate. These compositions require the presence of pigments. Typically a pigment to binder ratio of from about 1.0 / 100 to about 200/100 is used depending on the color and type of pigment used.
  • the pigments are formulated into regrinds by conventional methods such as milling, sand milling, and high speed mixing. Generally, the millbase comprises pigment and a dispersant in an organic solvent. The millbase is added to the coating composition in an appropriate amount with mixing to form a pigmented coating composition.
  • any of the commonly used organic and inorganic pigments such as white pigments, for example titanium dioxide, color pigments, metallic flakes, for example aluminum flakes, special effect pigments, for example coated mica flakes and coated aluminum flakes, and extender pigments, can be used.
  • the coating composition can also include other conventional formulation additives such as wetting agents, leveling agents and flow control agents, for example Resiflow S
  • composition to help stabilize include composition to help stabilize.
  • Other additives that typically improve damage resistance can be added, such as silsesquioxane and other silicate-based microparticles.
  • an ultraviolet light stabilizer or a combination of ultraviolet light stabilizers and absorbent may be added.
  • These stabilizers include ultraviolet light absorbers, screeners, quenchers and special hindered amine light stabilizers.
  • an antioxidant can also be added.
  • the coating composition is preferably formulated in the form of a two-component coating composition.
  • the present invention is particularly useful as a basecoat for outdoor objects such as vehicles and other vehicle body parts.
  • the vehicle or the other vehicle body part can be constructed from one or more materials. Suitable materials are, for example, metal, plastic or their mixtures.
  • the vehicle can be any vehicle known to those skilled in the art.
  • the vehicle can be a motor vehicle, fast motor vehicle, motorcycle, scooter, bicycle or the like.
  • the vehicle is preferably a motor vehicle and / or fast motor vehicle (FKW vehicle), particularly preferably it is a motor vehicle.
  • a typical motor vehicle or PKW body is made from a steel sheet or a plastic or a composite substrate.
  • the fenders can be made of plastic or a composite material and the main body of the body can be made of steel.
  • steel When steel is used, it is first treated with an inorganic anti-rust compound, such as zinc or iron phosphate, called an E-coating, and then a primer coating is generally applied by electrodeposition.
  • these electrodeposition primers are epoxy modified resins crosslinked with a polyisocyanate and are applied by a cathodic electrodeposition process.
  • a primer can be applied over the electrodeposited primer, usually by spraying, to provide better appearance and / or improved adhesion of a base coat or mono-coating to the primer.
  • the basecoat can also be built up without melamine.
  • the known basecoat formulations can be used both solvent-based and aqueous.
  • the basecoat layer can be essentially free of melamine and its derivatives.
  • essentially free means in particular that melamine and its derivatives in the basecoat layer in amounts of less than 5% by weight, preferably less than 3% by weight, particularly preferably less than 1% by weight, based on the Total weight of the non-volatile components of the basecoat layer are present. Melamine or its derivatives present in these quantities in the basecoat layer undercut when hardened Heat supply makes no significant contribution to the crosslinking of the basecoat layer.
  • the basecoat layer is free of melamine and its derivatives.
  • the basecoat film according to the invention comprises at least one NCO-reactive compound.
  • Suitable NCO-reactive compounds for the basecoat layer are polyether polyols, polycarbonate polyols, polyester polyols, polyacrylate polyols, polyurethane polyols, polyacrylate polyols, as have already been described above for the clear lacquer layer.
  • Preferred as the NCO-reactive compound in the basecoat layer is one or more selected from polyester polyols, polyacrylate polyols and / or
  • the basecoat layer can comprise at least one NCO-reactive compound.
  • the basecoat can be a one-component paint and have no pot life.
  • no pot life means that the ready-to-apply basecoat is stable in storage for more than 7 days, preferably more than 2 weeks, particularly preferably more than 4 weeks, i.e. even after 7 days, 2 weeks or 4 weeks with the same properties as fresh manufactured, can be used.
  • step b) the basecoat film is at least partially cured.
  • the basecoat can be applied, for example, using the following procedure.
  • the process includes the following process steps:
  • the crosslinkable component of the above described coating composition of the present invention is mixed with the crosslinking component of the coating composition to form a pot mix.
  • the crosslinkable component and the crosslinking component are mixed shortly before application to form a pot mix or a mixing batch. Mixing can take place via a conventional mixing nozzle or separately in a container.
  • a layer of the pot mix is generally applied with a thickness in the range of about 15 microns to about 200 microns on a substrate, such as an automobile body or an automobile body, which has been precoated with an E-coating, followed by one Primer.
  • the preceding application step can be carried out by spraying, electrostatic spraying, commercially available robot spraying systems, roller coating, dipping, flooding or brushing the pot mix or Mixed approach can be applied over the substrate.
  • the layer is allowed to evaporate, ie exposed to the air, in order to reduce the solvent content of the pot-mix or mixing batch layer, so that a "strike-in" -resistant or mix-resistant layer is produced.
  • the period of evaporation Steps are in the range of about 5 to about 15 minutes.
  • a layer of a clear lacquer composition with a thickness in the range of about 15 micrometers to about 200 micrometers can be applied by the previously described application agent via the “strike-in” resistant or mixture-resistant Layer are applied to form a multi-layer system on the substrate.
  • a layer of the pot mix is generally applied with a thickness in the range from approximately 15 micrometers to approximately 200 micrometers onto a substrate, such as a motor vehicle body or a motor vehicle body, with an E-coating followed by a Primer, or a primer has been pre-coated.
  • the preceding application step can be applied over the substrate by spraying, electrostatic spraying, commercially available robot spraying systems, roller coating, dipping, flooding or brushing the pot mix or mixing batch.
  • the layer is allowed to evaporate after application, i.e. H. exposed to the air to reduce the solvent content of the pot-mix layer so that a strike-in-resistant layer is produced.
  • the period of the evaporation step ranges from about 5 to about 15 minutes.
  • a topcoat is applied to the basecoat layer applied in step b), the topcoat being used as a structuring component and containing prepolymers containing silane groups with a content of greater than or equal to 20% by weight and less than or equal to 100% by weight on the cured top coat layer.
  • the prepolymers used can have one or more silane groups per prepolymer.
  • the prepolymers thus have at least one functional group consisting of a silicon backbone and hydrogen. This functional group can be, for example, -S1H 3 .
  • the hydrogens can also be substituted by further groups, for example alkyl or alkoxy groups.
  • a silane-functionalized, polymeric polyisocyanate with at least one alkoxysilane group can be provided as a silane-functional prepolymer preferred according to the invention in the context of a further embodiment.
  • Said silane-functionalized, polymeric polyisocyanates can be synthesized by the direct reaction of polymeric polyisocyanates with alkoxysilanes which carry an isocyanate-reactive group such as amino, mercapto or hydroxy.
  • Aromatic, araliphatic, aliphatic or cyclo aliphatic polymeric polyisocyanates with an NCO functionality> 2 are used as suitable polymeric polyisocyanates.
  • Suitable diisocyanates for the preparation of the polymeric polyisocyanates are any of the suitable and preferred diisocyanates mentioned above or any mixtures of these diisocyanates. Dimers from the aforementioned diisocyanates, trimers from the aforementioned diisocyanates or combinations thereof are very particularly preferably suitable as the inventive polymeric polyisocyanate for the preparation of the silane-functional polymeric polyisocyanates.
  • the silane-functional prepolymer is a silane-functional prepolymer, obtainable by reacting an isocyanatosilane with a polymer which has functional end groups which are reactive toward isocyanate groups, in particular hydroxyl groups, mercapto groups and / or amino groups.
  • the alkoxysilane-functional isocyanates are any compounds in which at least one, preferably exactly one, isocyanate group and at least one, preferably exactly one, silane group with at least one alkoxy substituent are present simultaneously.
  • the alkoxysilane-functional isocyanate is also referred to below as isocyanatoalkoxysilane.
  • Suitable isocyanatoalkoxy silanes are, for example, isocyanatoalkylalkoxy silanes, as described, for. B. by the methods described in US 3,494,951, EP-A 0 649 850, WO 2014/063895 and WO 2016/010900 in a phosgene-free manner by thermal cleavage of the corresponding carbamates or ureas.
  • Preferred polymers which contain functional end groups which are reactive toward isocyanate groups are the abovementioned polymeric polyols, very particularly polyether, polyester, polycarbonate and polyacrylate polyols, and also polyurethane polyols prepared from polyisocyanates and the polyols mentioned. Mixtures of all the polyols mentioned can also be used.
  • At least one compound of the general formula comes as the alkoxysilane-functional isocyanate
  • R 1 , R 2 and R 3 independently of one another for identical or different saturated or unsaturated, linear or branched, aliphatic or cycloaliphatic or optionally substituted aromatic or araliphatic radicals having up to 18 carbon atoms, which may contain up to 3 heteroatoms from the series oxygen, sulfur , Can contain nitrogen, preferably each alkyl radicals having up to 6 carbon atoms and / or alkoxy radicals having up to 6 carbon atoms, which can contain up to 3 oxygen atoms, particularly preferably each denote methyl, methoxy and / or ethoxy, with the proviso that at least one the radicals R 1 , R 2 and R 3 are connected to the silicon atom via an oxygen atom, and
  • X represents a linear or branched organic radical having up to 6, preferably 1 to 4 carbon atoms, particularly preferably a propylene radical (-CH2-CH2-CH2-).
  • isocyanatoalkoxysilanes are isocyanatomethyltrimethoxysilane, isocyanatomethyltriethoxysilane, isocyanatomethyltriisopropoxysilane, 2-isocyanatoethyltrimethoxysilane, 2-isocyanatoethyltriethoxysilane, 2-isocyanatoethyltriisopropoxysilane, 3-
  • Suitable isocyanatoalkoxysilanes are, for example, isocyanatosilanes with a thiourethane structure, such as those obtained by the process of WO 2014/037279 by reacting any aliphatic, cycloaliphatic, araliphatic or aromatic diisocyanates with any mercaptosilanes in an NCO: SH ratio of 6: 1 to 40: 1 and subsequent Removal of excess, unreacted monomeric diisocyanates can be obtained by thin film distillation.
  • At least as isocyanatoalkoxysilane a compound according to the general formula for use
  • R 1 , R 2 and R 3 independently of one another for identical or different saturated or unsaturated, linear or branched, aliphatic or cycloaliphatic or optionally substituted aromatic or araliphatic radicals having up to 18 carbon atoms, which may contain up to 3 heteroatoms from the series oxygen, Can contain sulfur, nitrogen, preferably each alkyl radicals with up to 6 carbon atoms and / or alkoxy radicals with up to 6 carbon atoms, which can contain up to 3 oxygen atoms, particularly preferably each denote methyl, methoxy and / or ethoxy, with the proviso that at least one of the radicals R 1 , R 2 and R 3 is connected to the silicon atom via an oxygen atom, X for a linear or branched organic radical having up to 6, preferably 1 to 4 carbon atoms, particularly preferably for a propylene radical (-CH2-CH2- CH2-) stands and
  • Y represents a linear, branched, or cyclic organic radical. This can be an aromatic or aliphatic radical, preferably a unit or a mixture selected from the group consisting of isophoronyl, pentamethylene, hexamethylene, biscylohexylmethylene, toluidenyl or methylene diphenylene.
  • the isocyanatosilanes of the formula (III) can preferably be mixed with polyols to form prepolymers containing silane groups according to the general formula
  • R 1 , R 2 and R 3 independently of one another for identical or different saturated or unsaturated, linear or branched, aliphatic or cycloaliphatic or optionally substituted aromatic or araliphatic radicals having up to 18 carbon atoms, which may contain up to 3 heteroatoms from the series oxygen, sulfur , Can contain nitrogen, preferably each alkyl radicals having up to 6 carbon atoms and / or alkoxy radicals having up to 6 carbon atoms, which can contain up to 3 oxygen atoms, particularly preferably each denote methyl, methoxy and / or ethoxy, with the proviso that at least one the radicals R 1 , R 2 and R 3 are connected to the silicon atom via an oxygen atom,
  • X represents a linear or branched organic radical having up to 6, preferably 1 to 4 carbon atoms, particularly preferably a propylene radical (-CH2-CH2-CH2-) and
  • Y represents a linear, branched, or cyclic organic radical. This can be an aromatic or aliphatic radical, preferably a unit or a mixture selected from the group consisting of isophoronyl, pentamethylene, hexamethylene, biscylohexylmethylene, toluidenyl or methylene diphenylene,
  • Z stands for a structural unit which is derived from an at least difunctional polyol which has a number average molecular weight M n of 270 to 22000 g / mol, preferably 500 to 18000 g / mol and particularly preferably 800 to 12000 g / mol.
  • the polyol preferably additionally has an acid number, determined according to DIN EN ISO 2114: 2002-06, of 0.01 to 30.0 mg KOH / g, preferably 0.1 to 25.0 mg KOH / g, particularly preferably 0.2 to 20 .0 mg KOH / g, based in each case on the solids content of the polyol.
  • the polyol is particularly preferably a polyester polyol, polycarbonate polyol and / or polyacrylate polyol, preferably with an average OH functionality of 2 to 6 and particularly preferably 2 to 4.
  • Suitable and preferred polyols from which the structural unit Z in the formula (IV) is derived are the (polymeric) polyols already described above, whereby the same preferences apply.
  • Such suitable and preferred polyols and silane-functional prepolymers obtained therefrom are the compounds disclosed in WO 2018/029197, which can preferably be prepared by the processes described there.
  • Z represents a structural unit which is derived from a polyhydric alcohol and / or ether or ester alcohol as polyol, which has 2 to 14 carbon atoms , preferably contains 4 to 10 carbon atoms.
  • suitable polyols also referred to as low molecular weight, polyhydric alcohols and / or ethers or ester alcohols, such as, for example, 1,2-ethanediol, 1,2- and 1,3-propanediol
  • polyhydric alcohols and / or ethers or ester alcohols such as, for example, 1,2-ethanediol, 1,2- and 1,3-propanediol
  • B diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, dipropylene glycol or dibutylene glycol or low molecular weight ester alcohols, such as.
  • Preferred examples of such isocyanatosilanes with a thiourethane structure are the reaction products of 2-mercaptoethyltrimethoxylsilane, 2-mercaptoethylmethyldimethoxysilane, 2-mercaptoethyltrimethoxysilane, 2-mercaptoethyltriethoxysilane, 3-mercaptopropylmethyldimethoxysaptopylane, 3
  • alkoxysilane-functional isocyanates for the process according to the invention are isocyanatomethyltrimethoxysilane, isocyanatomethyltriethoxysilane, 3-isocyanatopropyltrimethoxysilane and 3-isocyanatopropyltriethoxysilane, which are prepared by the process of WO 2014/037279 by reacting 3-mercaptopropyltrimethoxysiloxiloxysiloxiloxysiloxysilane with 1-mercapto-tranethoxysiloxysilane / 1-mercapto-tranethoxysiloxysilane / 3-mercapto-tranethoxysiloxysilane / 3-mercapto-tranethoxysiloxysilane and / or 3-mercaptopropyltrimethoxysiloxysilane , 5-diisocyanatopentane, 1,6-diisocyanatohexane, l-isocyanato-3
  • silane-functional prepolymers suitable for the present invention as in the process described in WO 2018/029197, after the reaction, preferably after the reaction of the at least one polymeric polyol or low molecular weight polyol described above, or a mixture of both, with the at least one above, reacted the reaction product obtained in a further process step with at least one alkoxysilane-functional isocyanate.
  • the reaction product obtained can optionally be subjected to any further intermediate steps before the reaction with the alkoxysilane-functional isocyanate, provided that a sufficient amount of hydroxyl groups is still present in the reaction product during the reaction with the at least one alkoxysilane-functional isocyanate.
  • the reaction product with the alkoxysilane-functional isocyanate is particularly preferably reacted without intermediate steps.
  • isocyanatoalkoxysilanes are, for example, those with a formylurea structure, such as can be obtained by the process of WO 2015/113923 by reacting silanes containing formamide groups with molar excess amounts of any aliphatic, cycloaliphatic, araliphatic or aromatic diisocyanates and subsequent removal of unreacted monomeric diisocyanates by distillation.
  • At least one compound of the general formula (V) is used as the isocyanatoalkoxysilane which are mixed with minor amounts of silane-functional compounds of the general formula (VI) are present, in the formulas (V) and (VI) R 1 , R 2 and R 3 independently of one another for identical or different saturated or unsaturated, linear or branched, aliphatic or cycloaliphatic or optionally substituted aromatic or araliphatic radicals having up to 18 carbon atoms which can optionally contain up to 3 heteroatoms from the series oxygen, sulfur, nitrogen, preferably each Alkyl radicals with up to 6 carbon atoms and / or alkoxy radicals with up to 6 carbon atoms, which can contain up to 3 oxygen atoms, particularly preferably each denote methyl, methoxy and / or ethoxy, with the proviso that at least one of the radicals R 1 , R 2 and R 3 is connected to the silicon atom via an oxygen atom, X represents a
  • Y represents a linear or branched, aliphatic or cycloaliphatic radical having 4 to 18 carbon atoms or an optionally substituted aromatic or araliphatic radical having 6 to 18 carbon atoms, preferably a linear or branched, aliphatic or cycloaliphatic radical having 6 to 13 carbon atoms, and
  • G can be mono-, di-, tri- or tetrafunctional and stands for a linear or branched, aliphatic or cycloaliphatic radical or a connecting unit derived therefrom having 4 to 18 carbon atoms or an optionally substituted aromatic or araliphatic radical or a derivative thereof connecting unit with 6 to 18 carbon atoms, preferably for a linear or branched, aliphatic or cyclolaliphatic radical with 6 to 13 carbon atoms.
  • the radical W can optionally contain one or more heteroatoms selected from the group consisting of oxygen, sulfur and nitrogen.
  • Examples of such isocyanatosilanes with a formylurea structure are the reaction products of formamide silanes, as are obtained, for example, by the process disclosed in WO 2015/113923 by reacting amino silanes carrying primary amino groups, in particular 3-aminopropyltrimethoxysilane and / or 3-aminopropyltriethoxysilane, with methyl formate and preferably with methyl formates / or ethyl formate, obtained with elimination of alcohol, with aliphatic and / or cycloaliphatic diisocyanates, preferably 1,5-diisocyanatopentane, 1,6-diisocyanatohexane, l-isocyanato-3,3,5-trimethyl-5-isocyanatomethylcyclohexane, 2,4 ' - And / or 4,4'-diisocyanatodicyclohexylmethane or any mixtures of these diisocyanates.
  • At least one N-formylaminoalkylsilane of the formula (IX) as an isocyanate-reactive alkoxysilane component for the synthesis of prepolymers containing alkoxysilyl groups in which R 1 denotes an at least divalent, optionally substituted, linear or branched, aliphatic, alicyclic, araliphatic and / or aromatic structural unit having 1 to 12 carbon atoms, in which one or more non-adjacent methylene groups can be replaced by O or S,
  • R 2 and R 3 each independently represent a linear or branched, aliphatic
  • Triethoxysilylpropyl) formamide N- (3-methyldiethoxysilylpropyl) formamide, N- (3-trimethoxysilylpropyl) formamide, N- (3-methyldiethoxymethylsilylpropyl) formamide, or mixtures thereof.
  • Corresponding compounds and resulting prepolymers containing alkoxysilyl groups are disclosed in US 2016/340372 A1, to which reference is made expressly and in full.
  • isocyanatoalkoxysilanes are, for example, the 1: 1 monoadducts of diisocyanates and special secondary aminoalkylalkoxysilanes prepared by the process of EP-A 1 136 495, the aspartic acid esters obtainable from EP-A 0 596 360 and obtainable by reacting maleic dialkyl esters with aminosilanes, in which the reactants are reacted with one another using a large molar excess of isocyanate and the unconverted monomeric diisocyanates are subsequently separated off by distillation.
  • aspartic acid esters as described in EP-A-0 596 360 are preferably used as isocyanate-reactive compounds.
  • X means identical or different alkoxy or alkyl radicals, which can also be bridged, but at least one alkoxy radical must be present on each Si atom, Q is a difunctional linear or branched aliphatic radical and Z represents an alkoxy radical with 1 to 10 carbon atoms.
  • the use of such aspartic acid esters is preferred.
  • Examples of particularly preferred aspartic acid esters are diethyl N- (3-triethoxysilylpropyljaspartate, diethyl N- (3-tri-methoxysilylpropyl) diethyl and N- (3-dimethoxymethylsilylpropyl) -diethyl aspartate (3- preferred is the use of diethyl diester).
  • Triethoxysilylpropyl) aspartic acid diethyl ester Corresponding prepolymers A) prepared from compounds of the formula (VIII) are those as described and prepared in EP-A-0 994 117.
  • the alkoxysilyl-functionalized prepolymers of the publication EP 2 641 925 A and the publication DE 10 2012 204290 A are also preferably suitable in the context of this invention.
  • the silane-functionalized thioallophanates of publication WO 2015/189164 are particularly preferably usable isocyanate-functional silanes of the formula (VII)
  • R 1 , R 2 and R 3 independently of one another represent identical or different radicals and each represent a saturated or unsaturated, linear or branched, aliphatic or cycloaliphatic or an optionally substituted aromatic or araliphatic radical with up to 18 carbon atoms, which can optionally contain up to 3 heteroatoms from the series oxygen, sulfur, nitrogen,
  • X represents a linear or branched organic radical with at least 2 carbon atoms
  • Y is a linear or branched, aliphatic or cycloaliphatic, an araliphatic or aromatic radical having up to 18 carbon atoms and n is an integer from 1 to 20.
  • the reaction of the isocyanatosilanes, as exemplified in formulas (II), (III), (V) and (VII), with the isocyanate-reactive groups, with the polyols preferably used, is carried out in the same manner as above for the preparation of the isocyanate -containing prepolymer from the polyisocyanate component with the polyol component described.
  • Suitable and preferred polyols from which the structural unit Z in the formula (IV) is derived, are the (polymeric) polyols already described above, the same preferences apply.
  • Such suitable and preferred polyols and silane-functional prepolymers obtained therefrom are the compounds disclosed in WO 2018/029197, which can preferably be prepared by the processes described there.
  • Z represents a structural unit which is derived from a polyhydric alcohol and / or ether or ester alcohol as polyol, which has 2 to 14 carbon atoms , preferably contains 4 to 10 carbon atoms.
  • suitable polyols also referred to as low molecular weight, polyhydric alcohols and / or ether or ester alcohols such as, for example, 1,2-ethanediol, 1,2- and 1,3- Propanediol, the isomeric butanediols, pentanediols, hexanediols, heptanediols and octanediols, 1,10-decanediol, 1,12-dodecanediol, 1,2- and 1,4-cyclohexanediol, 1,4-cyclohexanedimethanol, 1,4-bis (2nd -hydroxyethoxy) - benzene, 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane (bisphenol A), 2,2-bis (4-hydroxycyclohexyl) propane (perhydrobisphenol), 1,2,3-propanet
  • B diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, dipropylene glycol or dibutylene glycol or low molecular weight ester alcohols, such as.
  • the reaction of the isocyanatosilane of the formula (V) is preferred first with a monofunctional alcohol such as methanol, ethanol, propan-1-ol, propan-2-ol, 1-butanol, 2-butanol, 1-pentanol, 1-hexanol, 1 -Heptanol, ethyl-2-hexanol, 1-octanol, 1-nonanol and 1-decanol.
  • the reaction takes place to at least 50% by weight of the NCO groups of the isocyanatosilane (V), particularly preferably with up to 60% by weight and very particularly preferably with up to 70% of the monofunctional alcohol.
  • the ratio of the NCO groups of the isocyanatosilane to the isocyanate-reactive groups, preferably the hydroxyl groups of the polyols, is between 0.5: 1 and 1: 1, preferably between 0.75: 1 and 1: 1, very particularly preferably between 0.9: 1 and 1: 1.
  • silane group-containing monoisocyanates can also be obtained by reacting isocyantosilanes with amino, hydroxyl and mercapto-functional units and then allophanating them with an excess of the diisocyanates described above being represented.
  • Suitable isocyanatosilanes or isocyanate-functional alkoxysilane compounds are in principle any monoisocyanates containing alkoxysilane groups with a molecular weight of 145 g / mol to 800 g / mol.
  • Examples of such compounds are isocyanatomethyltrimethoxysilane, isocyanatomethyltriethoxysilane, (isocyanatomethyl) methyldimethoxysilane, (isocyanatomethyl) - methyldiethoxysilane, 3-isocyanatopropyltrimethoxysilane, 3-isocyanatopropylmethyldimethoxysilanopropyloxysilane, 3-isiethoxysiloxaneyl 3-isocyanyloxysilane.
  • 3-isocyanatopropyltrimethoxysilane or 3-isocyanatopropyltriethoxysilane is preferred here, and the use of 3-isocyanatopropyltrimethoxysilane is very particularly preferred.
  • isocyanate-functional alkoxysilane compounds with a higher molecular weight can also be used. It is possible according to the invention to use isocyanate-functional silanes which have been prepared by reacting a diisocyanate with an amino or thiosilane, as are described in US Pat. No. 4,146,585 or EP-A 1 136 495.
  • Suitable solvents are in particular those which are inert towards the reactive groups of the isocyanatosilanes, for example the known customary aprotic paint solvents, such as. B. ethyl acetate, butyl acetate, ethylene glycol monomethyl or ethyl ether acetate, 1-methoxypropyl-2-acetate, 3-methoxy-n-butyl acetate, acetone, 2-butanone, 4-methyl-2-pentanone, cyclohexanone, toluene, Xylene, chlorobenzene, white spirit, more highly substituted aromatics, such as those sold under the names Solventnaphtha, Solvesso, Isopar, Nappar (Deutsche EXXON CHEMICAL GmbH, Cologne, DE) and Shellsol (Deutsche Shell Chemie GmbH, Eschborn, DE), for example, but also solvents such as propylene glycol diacetate, diethylene glycol dimethyl ether, dipropy
  • the silane-functional polymer is a silane-functional polymer which can be obtained by a hydrosilylation reaction of polymers with terminal double bonds, for example poly (meth) acrylate polymers and polyether polymers, in particular of allyl-terminated polyoxyalkylene polymers, described for example in US Pat. No. 3,071,751 and US Pat. No. 6,207,766.
  • the methoxy derivatives and ethoxysilane derivatives are preferred for use in corrosion protection and in the automotive refinish sector.
  • the prepolymers containing alkoxysilyl groups which can be used according to the invention are prepared using isocyanate-reactive alkoxysilane compounds by reacting isocyanate-functional prepolymer (preferably isocyanate-functional polyurethane or polymeric polyisocyanates) by reaction with an isocyanate-reactive alkoxysilane compound (in particular the aforementioned preferred isocyanate-reactive alkoxysilane compounds) to give the silane-terminated prepolymer.
  • Said reaction with isocyanate-reactive alkoxysilanes takes place within a temperature range from 0 ° C. to 150 ° C., preferably from 20 ° C. to 120 ° C., the proportions generally being chosen such that 0.8 to 1 per mole of NCO groups used , 3 moles of the isocyanate-reactive alkoxysilane compound are used, preferably 1.0 mole of isocyanate-reactive alkoxysilane compound per mole of NCO groups used.
  • the at least one topcoat layer can be applied to the substrate from solution, dispersion in a liquid dispersant such as water or from the melt and, in the case of powder coatings, in solid form. Application from solution is preferred.
  • Suitable methods of application are, for example, printing, brushing, rolling, pouring, dipping, fluidized bed processes and / or preferably spraying such as, for example, compressed air spraying, airless Spraying, high rotation, electrostatic spray application (ESTA), possibly combined with hot spray application such as hot air hot spraying.
  • spraying such as, for example, compressed air spraying, airless Spraying, high rotation, electrostatic spray application (ESTA), possibly combined with hot spray application such as hot air hot spraying.
  • the number of basecoat and topcoat layers to be applied is not limited to one layer. It is also possible to apply two, three, four or more layers of basecoat. It is also possible to apply two, three, four or more clear and / or topcoat layers, as long as at least one basecoat layer according to the invention is in contact with a topcoat layer according to the invention.
  • the NCO-reactive compound and / or the polyisocyanate can be present in a suitable solvent, for example.
  • suitable solvents are those which have sufficient solubility of the NCO-reactive compound and / or the polyisocyanate and are free from groups which are reactive toward isocyanates.
  • solvents examples include acetone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, methyl isobutyl ketone, methyl isoamyl ketone, diisobutyl ketone, ethyl acetate, n-butyl acetate, ethylene glycol diacetate, butyrolactone, diethyl carbonate, propylene carbonate, ethylene carbonate, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, and -Ethylpyrrolidone, methylal, ethylal, butylal, 1,3-dioxolane, glycerol formal, benzene, toluene, n-hexane, cyclohexane, solvent naphtha, 2-methoxypropyl acetate (MPA).
  • MPA 2-methoxypropyl acetate
  • the NCO-reactive compound can also be present in solvents which carry groups which are reactive toward isocyanates.
  • reactive solvents are those which have an average functionality of isocyanate-reactive groups of at least 1.8.
  • These can be, for example, low-molecular diols (for example 1,2-ethanediol, 1,3- or 1,2-propanediol, 1,4-butanediol), triols (for example glycerol, trimethylolpropane), but also low-molecular diamines, for example polyaspartic acid esters, be.
  • the optimal waiting time can be determined in simple tests.
  • the film formation and leaving the film of solvent and / or water should have progressed to such an extent that the applied clearcoat or topcoat no longer leads to genuine dissolving and a change in the appearance of the basecoat.
  • the alignment of the metallic effect pigments can be disturbed by the application of a clear coat too early and therefore can lead to a reduction in the flip-flop effect and / or to graying.
  • the topcoat layer has a catalyst with a content of greater than or equal to 0.01% by weight and less than or equal to 5% by weight, based on the cured topcoat layer, and the catalyst is selected from the group consisting of protonic acids or mixtures thereof.
  • the content of the catalyst in the composition of the topcoat layer can be determined using quantitative FTIR.
  • Suitable protonic acids are organic and inorganic protonic acids, the acid having one or more acidic H atoms.
  • Suitable protonic acids can generally be selected from the group consisting of acetic acid, trifluoroacetic acid, sulfuric acid, methanesulfonic acid, ethanesulfonic acid, propanesulfonic acid, hydroxyethylsulfonic acid, hydroxypropylsulfonic acid, 1,3-propanedisulfonic acid, methylamidosulfonic acid, sulfoacetic acid, 4-bromobenzenesulfonic acid, 4-
  • Chlorobenzenesulfonic acid Chlorobenzenesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid, benzenesulfonic acid, 4-hydroxybenzene sulfonic acid, 4-ethylbenzene sulfonic acid, 2-Mesithylensulfonklare, 1-naphthalenesulfonic acid, 1,5- naphthalenedisulfonic acid, 2,6-naphthalenedisulfonic acid, 2-hydroxy-2-naphthalenesulfonic acid, trifluoromethanesulfonic acid, substituted phosphonic diesters and diphosphonic diesters , preferably from the group consisting of acyclic phosphonic diesters, cyclic phosphonic diesters, acyclic diphosphonic diesters and cyclic diphosphonic diesters.
  • Phosphoric acid types e.g. Nacure types from King Industries, e.g. Nacure 4000
  • Diphenyl phosphite and mixtures thereof Diphenyl phosphite and mixtures thereof.
  • amine-blocked and amine-neutralized derivatives of substituted or unsubstituted phosphoric acid are not catalysts according to the invention.
  • step d) the layer applied in step c) is reacted to obtain the top coat layer.
  • the reaction takes place in the top coat layer while increasing the molecular weight of the prepolymers used containing silane groups. This can be done, for example, by removing the solvent within a wet process or by inducing chemical crosslinking of the prepolymers with one another by means of further substances or compounds.
  • the presence of the catalysts according to the invention can usually be used for crosslinking be enough. Special conditions for obtaining the top coat layer according to the invention were discussed above, for example, in connection with the usable prepolymers containing silane groups.
  • the prepolymers containing silane groups in step c) can be silane-terminated prepolymers.
  • the use of silane-terminated propolymers can contribute to preferred drying and curing kinetics of the top coat layer.
  • these connections in particular also show preferred mechanical properties, such as, for example, particularly elastic behavior and good pendulum hardness. Without being bound by theory, this can probably be attributed to the preferred end-to-end orientation of the prepolymers in the crosslinking process, with the formation of particularly long intermediate chains.
  • the prepolymers containing silane groups in step c) can be silane-terminated polyurethanes.
  • the silane-terminated polyurethanes in particular have proven suitable for use as prepolymers containing silane groups.
  • This group of prepolymers is characterized by particularly fast and efficient drying kinetics and provides visually appealing top coats.
  • the topcoat layers made from these prepolymers can in particular also be clearcoat layers which only negligibly impair the color properties of the basecoat layer.
  • Silane-terminated polyurethanes are distinguished by the fact that they are a reaction product of an isocyanatosilane with a short-chain alcohol, polyester polyol, polycarbonate polyol, polyacrylate polyol or a mixture.
  • Suitable silane-terminated prepolymers have already been described above, but particularly suitable compounds can be the reaction products of an isocyanatosilane containing a thiourethane structure with a short-chain alcohol, polyacrylate polyol or a mixture thereof.
  • the prepolymers containing silane groups and / or their crosslinking products, for the production of which isocyanate functionalities are used have an NCO residual content determined according to DIN EN ISO 11909: 2007-05 of greater than or equal to 0.0005% and less than or equal to 1%.
  • the catalyst can be a polybasic protonic acid.
  • the polybasic protonic acids in particular have proven to be very suitable for the formation of very stable and solvent-resistant layer composites.
  • Polybasic protonic acids are acids with more than one acidic group, in particular more than one acidic hydrogen atom, which can react as part of an acid-base reaction.
  • the polybasic inorganic protonic acids such as sulfuric or phosphoric acid
  • the high tendency of the free protons to diffuse can cause some of the protons to diffuse / migrate into the boundary layer between the base and topcoat layers and lead to an increased adhesion of the two layers to one another.
  • Such a diffusion process cannot take place to such an extent in the case of larger catalysts, such as Lewis acids, for example, that the polybasic protonic acids can be used with preference.
  • the polybasic protonic acids can be selected from the group consisting of phosphoric acids, phosphonic acids, phosphinic acids or their derivatives, sulfuric acid, sulfurous acid and mixtures thereof.
  • the catalyst can be a polybasic protonic acid with a pKa value of greater than or equal to -14.0 and less than or equal to 4.0.
  • the pKs value given in the context of the present invention relates to the first pKs value.
  • Protonic acids of the acid strength given above have proven to be particularly suitable for achieving particularly rapid drying kinetics of the entire paint composite. The equilibrium and thus the catalytic effect is established very quickly and very uniform topcoat layers can be obtained as a result.
  • Suitable catalysts from the range given above are, for example, dibutyl phosphate, diphenyl phosphate, bis (2-ethylhexyl phosphate), benzene phosphonic acid and benzene phosphinic acid.
  • the catalyst can be a substituted or unsubstituted phosphoric acid.
  • Phosphoric acid in particular has proven to be suitable for obtaining very fast drying kinetics and stable layer structures, which are particularly very solvent-resistant. Without being bound by theory, this is attributed to special interactions of the phosphates obtainable after the proton has been split off with the silane groups of the prepolymer.
  • a substituted phosphoric acid can generally be a phosphoric acid in which one or more OH groups have been replaced by C1-C30 organic radicals or H atoms or mixtures thereof. These organic radicals can also carry further functional groups, such as, for example, -OH or -NCO groups.
  • the catalyst can be selected from the group consisting of phosphoric acid and C 1 -C 5 alkyl, aryl, cycloalkyl-substituted phosphoric acid or mixtures thereof.
  • the pure hydrocarbon-substituted phosphoric acids in particular have proven to be suitable catalysts. By using these acids, particularly homogeneous layers with suitable optical properties, such as transparency and turbidity, can be obtained.
  • the catalyst in step c) can be used in a concentration of greater than or equal to 0.03% by weight and less than or equal to 3% by weight. This catalyst concentration is, as defined above, indicated on the entire top coat layer available.
  • concentrations can contribute to economically justifiable curing speeds and a very homogeneous layer structure. Smaller concentrations can be disadvantageous since the layers then harden very slowly and / or the required layer hardness is not achieved. Higher concentrations can be disadvantageous because the layer does not harden in an equilibrium but inhomogeneously due to a too high reaction rate.
  • Preferred catalyst concentrations also have a concentration of greater than or equal to 0.1% by weight and less than or equal to 2.5% by weight, furthermore preferably at concentrations of greater than or equal to 0.5% by weight and less than or equal to 2% by weight.
  • the silane-terminated polyurethanes can have a residual NCO content, determined in accordance with DIN EN ISO 11909: 2007-05, of greater than or equal to 0.0005% and less than or equal to 1%.
  • a residual NCO content determined in accordance with DIN EN ISO 11909: 2007-05, of greater than or equal to 0.0005% and less than or equal to 1%.
  • Prepolymers and in particular silane-terminated polyurethanes with a low proportion of NCO groups can lead to particularly well-adhering and uniform layer composites. Without being bound by theory, this can mean that the proportion of NCO side reactions with the catalyst and / or the other prepolymers is so small that they are no longer reflected in the end result of the cured layer. In this way, visually particularly appealing layer composites can be obtained.
  • the silane-terminated polyurethanes can have a viscosity, determined in accordance with DIN EN ISO 3219: 1994-08, of greater than or equal to 50 mPas and less than or equal to 5000 mPas.
  • the concentration of silane-terminated polyurethanes for determining the viscosity value can be 60% by weight. These viscosities have proven to be suitable for obtaining stable topcoat layers. Higher viscosities can lead to inhomogeneous layer build-up, while lower viscosities can only contribute to insufficient mechanical properties.
  • Preferred viscosity ranges can also be greater than or equal to 200 mPas and less than or equal to 3000 mPas and greater than or equal to 500 mPas and less than or equal to 2000 mPas.
  • a layer composite of a lower basecoat and a topcoat layer arranged above it is selected from the group consisting of polyacrylates, polyurethanes, polyether polyols, polycarbonate polyols, polyester polyols, melamine resins, alkyd resins or mixtures thereof, and the upper topcoat layer contains crosslinked silane groups. containing polymers and protonic acids or Contains mixtures thereof.
  • the layer composite of the base coat layer which can be replaced according to the invention and the top coat layer which can be used according to the invention can be distinguished by improved solvent resistance, higher mechanical hardness and improved layer adhesion.
  • the polybasic protonic acids can be selected from the group consisting of phosphoric acid, C1-C15 alkyl, aryl, cycloalkyl-substituted phosphoric acids or mixtures thereof.
  • the upper topcoat layer with a layer thickness of 50 pm on a white basecoat can have a Delta Lab value in relation to the white basecoat of AL greater than or equal to 0.2 and less than or equal to 20, of Aa greater than or equal - 0.01 and less than or equal to -20, and Ab greater than or equal to -0.01 and less than or equal to -13, which was determined in accordance with DIN EN ISO 1166-4: 2012-06.
  • clear topcoats that is to say clearcoats, which have little or no impairment of the optical properties, in particular the color, of basecoat layers can be obtained by means of the process according to the invention. Very homogeneous and transparent topcoat layers can thus be obtained.
  • the top coat layer at a layer thickness of 50 pm can have a total transmission according to ISO 14782: 1999-08 / ASTM D1003: 2013-11 of greater than or equal to 85% and less than or equal to 99.5% and a turbidity of greater or equal to 0.5 and less than or equal to 15.
  • This layer may further preferably have an image sharpness of greater than or equal to 90 and less than or equal to 99.8.
  • the structure according to the invention enables optically high-quality layer composites to be obtained, in particular the topcoat layer being highly transparent and not very light-scattering. This can contribute to a color impression of the lower lacquer layer that is as pristine as possible.
  • the upper topcoat layer with a layer thickness of 50 pm has a glossy haze measured according to DIN EN ISO 13803: 2015-02 of greater than or equal to 2 and less than or equal to 30.
  • the structure according to the invention can also be used to achieve, in particular, very shiny layer composites which have a brilliant appearance. These coatings are very suitable for the automotive sector, for example.
  • the upper topcoat layer can have a pendulum hardness, determined in accordance with DIN EN ISO 1522: 2000-09, of greater than or equal to 50 s and less than or equal to 180 s.
  • Layer composites with special viscoelastic properties can be obtained by means of the method according to the invention.
  • the top coat layer according to the invention can contribute to providing highly elastic layer composites which are suitable for the entire layer
  • the improved elasticity can, for example, help to reduce the proportion of lacquer chips due to mechanical loads, such as stone chips.
  • the catalysts used in the topcoat layer can form a concentration gradient in the basecoat. This means that the catalyst of the top coat layer can diffuse into the basecoat and the concentration of these components in the basecoat layer is not constant, but that the concentration of this component is lower at the lower limit of the basecoat layer and then rises over the basecoat layer to the topcoat layer. This training can contribute to a particularly firm adhesion of both layers.
  • the use of the layer composite according to the invention for coating a substrate is according to the invention.
  • the advantages of the use according to the invention reference is made explicitly to the advantages of the method according to the invention and the advantages of the layer composite according to the invention.
  • a vehicle or a vehicle body part has a layer composite according to the invention.
  • the vehicle or the vehicle body part can be constructed from one or more materials. Suitable materials are, for example, metal, plastic or their mixtures.
  • the vehicle can be any vehicle known to those skilled in the art.
  • the vehicle can be a motor vehicle, fast motor vehicle, motorcycle, scooter, bicycle or the like.
  • the layered composite according to the invention is particularly suitable in the field of the production of automotive coatings, since here the elastic properties and improved weather resistance are particularly in demand.
  • the high optical transparency of the top coat layer allows the color impression of a basecoat layer to be obtained particularly well.
  • the vehicle is preferably a motor vehicle and / or fast motor vehicle (FKW vehicle), particularly preferably it is a motor vehicle. Examples
  • the tests were carried out at 23 ° C and 50% relative humidity.
  • the NCO contents were determined titrimetrically in accordance with DIN EN ISO 11909: 2007-05.
  • the drying times were determined in accordance with DIN EN ISO 9117-5: 2010-07 (drying test part 5: modified Bandow-Wolff method).
  • the solvent and water resistance were determined according to DIN EN ISO 4628-1: 2016-07.
  • the solvents xylene hereinafter also abbreviated as "Xy”, methoxypropylacetate (MPA), ethyl acetate (EA) and acetone (Ac) were used.
  • the contact time was 5 minutes in each case.
  • For the measurement of water resistance the contact time was 24 hours in each case. The sampling was carried out according to the listed standard.
  • the pendulum damping was measured according to DIN EN ISO 1522: 2000-09 on a glass plate and was determined according to König.
  • the STP films were applied to glass plates with a squeegee. The film thickness was 30-35 pm for all films.
  • Setalux DA 870 BA is a commercially available polyacrylate polyol, which was obtained from Allnex. It has an OH content of 4.2% by weight (based on the solid) and is supplied in butyl acetate (70%). The viscosity (23 ° C) is 7500 mPas.
  • the raw materials were either manufactured by Covestro AG itself or were obtained from Sigma-Aldrich and used without further purification. Phosphoric acid was used at 85% by weight (water) and 100%.
  • the catalyst X-Add KR 9006 contains a metal complex based on aluminum oxide, which was obtained in solution in n-butanol from Nano-X.
  • the Nacure 4167 catalyst is an amine-neutralized phosphate catalyst.
  • the weak acid catalyst was obtained from King Industries.
  • the Nacure 4575 catalyst is an amine-neutralized phosphate catalyst.
  • the acid catalyst was purchased from King Industries.
  • the Nacure 4000 catalyst is a catalyst based on alkyl phosphates (methyl) of various functions.
  • the acid catalyst was purchased from King Industries.
  • the catalyst K-Kat XK 678 is a catalyst based on alkyl phosphates with various functions.
  • the acid catalyst was purchased from King Industries.
  • IPDI isophorone diisocyanate
  • TEOF tetraethyl orthoformate
  • BuAc butyl acetate
  • Example 1 15.02 g of TEOF and 10 drops of DBTL are mixed at 80 ° C. under dry nitrogen with 764.91 g of polymeric polyol Al and 38.83 g of Stabaxol 1 and the reaction is stirred until a remainder -NCO of ⁇ 0.3% is reached.
  • the crude product is mixed with 203.21 BuAc.
  • Basecoat Spies Hecker Permahyd basecoat 280 super deep black. Dilution with demineralized water (95%). Baking conditions: 80 ° C, 10 min or approx. 30 min air drying.
  • Example 3 a mixture of Example 3, Example 4 and Example 5 was used in a ratio of 7: 3: 1 based on the solids content for the topcoat.
  • the molar amount of catalyst used agrees in the experiments, the different amounts (% by weight) result from the different catalyst molecular weights. Curing was carried out on the specified surface for 30 min at 60 ° C. The results are summarized in Table 1 below:
  • Protonic acid catalysts are also reflected in the solvent resistance of the STP films, which is independent of the substrate. Resistance to 0 0 4 4 for example no. 13 and 0 0 4 5 to basecoat were found on glass. This is not a significant difference. The results shown here illustrate that with protonic acid catalysts, STPs are independent of the substrate - glass vs. Basecoat - can be cured.
  • Table 3 shows the formulations of the individual coatings:
  • the properties of the STP topcoats catalyzed according to the invention correspond to those of a 2-component PU coating system. For example, for example no. 14 it results that the drying times are 20 26 34 minutes. For the 2K PU reference, however, drying times T of 20 20 25 minutes are obtained on the basecoat. This finding proves that the drying times for the two coating systems do not differ significantly.
  • the solvent resistance for the 2-component PU reference is - 1 2 4 5 - after 7 days and for the inventive structure no. 14 - 2 2 4 4. This shows that the example according to the invention is analogous to a 2-component in terms of drying time and solvent resistance PU coating material is.
  • Example 3 Example 4 and Example 5 were mixed together in a ratio of 7: 3: 1. 45 g of this mixture were mixed with 0.69 g dibutyl phosphate, 0.18 g BYK 315 N, 2.12 g Tinuvin 5100 and 23 g methoxypropyl acetate (MPA). This formulation was then applied to a basecoat using a spray gun and dried for 30 min, 60 ° C. to form a hardened multilayer structure.
  • MPA methoxypropyl acetate
  • the glossy haze and the gloss measurements showed that high-gloss laminates are available.
  • the weathering tests also showed that the gloss is very weather-resistant and the values obtained change only insignificantly.
  • the cross-cut test also shows very clearly that there is an excellent overall adhesion of the layer composite and also a good adhesion of the composite to the substrate.

Abstract

The invention relates to a method for producing an at least two-layer coating structure made of a lower base coating layer and an upper top coating layer arranged over the base coating on a substrate. The method has the steps of: a) applying a base coating layer comprising polymers selected from the group consisting of polyacrylates, polyurethanes, polyether polyols, polycarbonate polyols, polyester polyols, melamine resin, alkyd resin, or mixtures thereof onto a substrate; b) at least partly curing the base coating layer; c) applying a top coating onto the base coating layer applied in step b), said top coating comprising, as structure-forming components, a content of more than or equal to 20 wt.% and less than or equal to 100 wt.%, based on the cured top coating layer, of silane group-containing prepolymers and a content of more than or equal to 0.01 wt.% and less than or equal to 5 wt.%, based on the cured top coating layer, of a catalyst, wherein the catalyst is selected from the group consisting of protonic acids or mixtures thereof; and d) reacting the layer applied in step c) in order to obtain the top coating layer. The invention additionally relates to a layer composite consisting of the two layers according to the invention, to the use of the coating structure according to the invention for coating a substrate, and to a vehicle body part with the coating according to the invention.

Description

Verfahren zur Herstellung eines Mehrschicht-Lackaufbaus mit einer Deckschicht aus silangruppen-enthaltenden Prepolymeren  Process for producing a multi-layer lacquer structure with a top layer made of prepolymers containing silane groups
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines mindestens 2-schichtigen Lackaufbaus aus einer unteren Basislack- und einer darüber angeordneten oberen Decklackschicht auf einem Substrat, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: a) Aufbringen einer Basislackschicht umfassend Polymere ausgesucht aus der Gruppe bestehend aus Polyacrylaten, Polyurethanen, Polyetherpolyolen, Polycarbonatpolyolen, Polyesterpolyolen, Melaminharzen, Alkydharzen oder deren Mischungen auf ein Substrat; b) zumindest teilweises Aushärten der Basislackschicht; c) Aufbringen eines Decklacks auf die in Schritt b) aufgebrachte Basislackschicht, wobei der Decklack als strukturgebende Komponente silangruppen-enthaltende Prepolymere mit einem Gehalt von größer oder gleich 20 Gew.-% und kleiner oder gleich 100 Gew.-% bezogen auf die ausgehärtete Decklackschicht und einen Katalysator mit einem Gehalt von größer oder gleich 0,01 Gew.-% und kleiner oder gleich 5 Gew.-% bezogen auf die ausgehärtete Decklackschicht umfasst und der Katalysator ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Protonensäuren oder Mischungen daraus; und d) zur Reaktion bringen der in Schritt c) aufgebrachten Schicht zum Erhalt der Decklackschicht. Die Erfindung betrifft weiterhin einen Schichtverbund aus den zwei erfindungsgemäßen Schichten, die Verwendung des erfindungsgemäßen zur Beschichtung eines Substrats sowie ein Karosserieteil mit der erfindungsgemäßen Beschichtung. The present invention relates to a method for producing an at least two-layer lacquer structure from a lower basecoat and an upper topcoat layer arranged above it on a substrate, the method comprising the steps of: a) applying a basecoat layer comprising polymers selected from the group consisting of polyacrylates , Polyurethanes, polyether polyols, polycarbonate polyols, polyester polyols, melamine resins, alkyd resins or mixtures thereof on a substrate; b) at least partial curing of the basecoat film; c) applying a topcoat to the basecoat layer applied in step b), the topcoat being the structuring component containing prepolymers containing silane groups with a content of greater than or equal to 20% by weight and less than or equal to 100% by weight based on the cured topcoat layer and comprises a catalyst with a content of greater than or equal to 0.01% by weight and less than or equal to 5% by weight, based on the cured topcoat layer, and the catalyst is selected from the group consisting of protonic acids or mixtures thereof; and d) reacting the layer applied in step c) to obtain the top coat layer. The invention further relates to a layer composite of the two layers according to the invention, the use of the invention for coating a substrate and a body part with the coating according to the invention.
Das Funktionalisieren von Oberflächen durch Aufbringen weiterer Schichten auf Werkstücken ist ein wichtiges und in vielen Industriebereichen genutztes Verfahren. Neben rein ästhetischen Eigenschaften lassen sich durch diesen zusätzlichen Schritt auch wichtige Gebrauchseigenschaften der Werkstücke verändern, sodass mit ein und demselben Grundaufbau einsatzgerechte Anpassungen erreicht werden können. Diese Flexibilität wird umso wichtiger im Bereich der Konsumgüterindustrie, welche zur Diversifizierung des Produktportfolios ein gewisses Maß an Individualisierbarkeit basierend auf Standardbauteilen erwartet. So ist es für hochwertige Güter, wie beispielsweise Automobile üblich, dass das äußere Erscheinungsbild auf Basis einer (frei) wählbaren Lackfarbe individualisiert werden kann. Diese Lackierung erfolgt in der Regel mehrschichtig, da nur eine Schicht als solches nicht die Gesamtheit an geforderten Eigenschaften aufweisen kann. Insofern wird bei mehrschichtigen Automobillackaufbauten zunächst eine Grundierung aufgebracht, die je nach Substrat die Haftung zwischen dem Substrat und der oder den nachfolgenden Schichten verbessern soll. Diese Lackierung kann ferner dazu dienen, das Substrat vor Korrosion zu schützen, sofern dieses korrosionsanfällig ist. Des Weiteren sorgt die Grundierung für eine Verbesserung der Oberflächenbeschaffenheit, indem evtl vorhandene Rauheit und Struktur des Untergrunds überdeckt werden. Auf die Grundierung wird, insbesondere bei Metallsubstraten, oftmals ein Füller aufgebracht, dessen Aufgabe die weitere Verbesserung der Oberflächenbeschaffenheit und die Verbesserung der Steinschlaganfälligkeit ist. Auf den Füller werden üblicherweise eine oder mehrere färb- und/oder effektgebende Schichten aufgebracht, die als Basislack bezeichnet werden. Auf den Basislack wird abschließend in der Regel ein hoch vernetzter Decklack aufgetragen, der für die gewünschte glänzende Optik sorgt und den Lackaufbau vor Umwelteinflüssen schützt. The functionalization of surfaces by applying additional layers on workpieces is an important process that is used in many industrial areas. In addition to purely aesthetic properties, this additional step can also be used to change important usage properties of the workpieces, so that one-size-fits-all adjustments can be achieved. This flexibility is all the more important in the consumer goods industry, which expects a certain degree of customization based on standard components to diversify the product portfolio. It is customary for high-quality goods, such as automobiles, that the external appearance can be individualized on the basis of a (freely) selectable paint color. This painting is usually carried out in several layers, since only one layer as such cannot have all of the required properties. In this respect, a primer is first applied to multilayer automotive paint structures, which, depending on the substrate, is intended to improve the adhesion between the substrate and the subsequent layer or layers. This coating can also serve to protect the substrate from corrosion if it is susceptible to corrosion. In addition, the primer improves the surface quality by covering any roughness and structure of the surface. A filler is often applied to the primer, particularly in the case of metal substrates, the purpose of which is to further improve the Surface quality and the improvement of the risk of falling rocks. One or more coloring and / or effect layers, which are referred to as basecoat, are usually applied to the filler. Finally, a highly cross-linked top coat is applied to the basecoat, which ensures the desired glossy look and protects the paint structure from environmental influences.
Sollen vorwiegend klare Decklackschichten erhalten werden so können beispielsweise silanfunktionelle Prepolymere, insbesondere silanfunktionelle Polyurethanprepolymere, zum Aufbau von Decklackschichten verwendet werden. Die Herstellung silangruppentragender Polyurethane kann dabei auf verschiedene Weise erfolgen, beispielsweise durch Reaktion von Polyisocyanaten bzw. isocyanatfunktionellen Prepolymeren mit gegenüber Isocyanatgruppen reaktiven Silan Verbindungen, wie z. B. sekundäre Aminoalkylsilanen oder Mercaptoalkylsilanen. If predominantly clear topcoat layers are to be obtained, for example, silane-functional prepolymers, in particular silane-functional polyurethane prepolymers, can be used to build up topcoat layers. The preparation of polyurethanes containing silane groups can be carried out in various ways, for example by reaction of polyisocyanates or isocyanate-functional prepolymers with silane compounds which are reactive toward isocyanate groups, such as, for. B. secondary aminoalkylsilanes or mercaptoalkylsilanes.
Die Synthese speziell partiell silanisierter hochmolekularer alkoxysilanfunktionalisierter Polyole und niedermolekularer Alkoxysilane ist in der Literatur beschrieben. Eine Möglichkeit besteht darin, hydroxyfunktionelle Verbindungen, wie z. B. Polyether-, Polyurethan- oder Polyesterpolyole, mit Isocyanatoorganosilanen, wie beispielsweise den in der US 3,494,951 oder EP-A 0 649 850 beschriebenen Isocyanatoalkylalkoxysilanen, umzusetzen. Eine weitere Möglichkeit besteht in der Umsetzung von Isocyanatopropyltrimethoxysilan oder Isocyanatopropyltriethoxysilan mit Polyolen wie in der WO 2009/115079 offenbart. The synthesis of specially partially silanized high-molecular alkoxysilane-functionalized polyols and low-molecular alkoxysilanes is described in the literature. One possibility is to use hydroxy-functional compounds such as e.g. B. polyether, polyurethane or polyester polyols, with isocyanato-organosilanes, such as the isocyanatoalkylalkoxysilanes described in US 3,494,951 or EP-A 0 649 850. Another possibility is the reaction of isocyanatopropyltrimethoxysilane or isocyanatopropyltriethoxysilane with polyols as disclosed in WO 2009/115079.
Addukte aus Isocyanatoalkylalkoxysilanen, wie z. B. Isocyanatopropyltrimethoxysilan, und niedermolekularen, bis zu 20 C-Atome enthaltenden, verzweigten Diolen oder Polyolen sind Gegenstand der EP-A 2 641 925. Zusätzlich zu den niedermolekularen verzweigten Diolen oder Polyolen können bei der Herstellung der Addukte bis zu einem Anteil von 40 Gew.-% weitere Diole und/oder Polyole, darunter z.B. auch hydroxylgruppenhaltige Polyester oder Polyacrylate, mitverwendet werden. So beschreibt beispielsweise die WO 2013/189882 Addukte aus Isocyanatotrialkyoxysilanen und mehrwertigen Alkoholen als zusätzliche Vernetzungsmittel in nicht wässrigen Zweikomponenten- Polyurethanlacken (2K-PUR). Adducts of isocyanatoalkylalkoxysilanes, such as. B. isocyanatopropyltrimethoxysilane, and low molecular weight, up to 20 carbon atoms containing, branched diols or polyols are the subject of EP-A 2 641 925. In addition to the low molecular weight branched diols or polyols, up to a proportion of 40 wt .-% further diols and / or polyols, including, for example hydroxyl-containing polyesters or polyacrylates can also be used. For example, WO 2013/189882 describes adducts of isocyanatotrialkyoxysilanes and polyhydric alcohols as additional crosslinking agents in non-aqueous two-component polyurethane coatings (2K-PUR).
Die WO 2014/180623 beschreibt feuchtigkeitsvernetzende Beschichtungsmittel, die mindestens ein Addukt eines Isocyanatosilans an eine hydroxyfunktionelle Verbindung, einen Zinn-haltigen Katalysator sowie ein Aminosilan enthalten. Als geeignete hydroxyfunktionelle Verbindungen zur Herstellung der Addukte werden einwertige oder mehrwertige Alkohole sowie Polyole genannt, darunter in einer langen Aufzählung geeigneter polymerer Polyole auch hydroxyfunktionelle Polyacrylate. In den Ausführungsbeispielen der WO 2014/180623 kommt mit Vestanat M 95 allerdings lediglich ein niedermolekulares 2: 1-Addukt (molar) aus Isocyanatopropytrimethoxysilan und 1,9-Nonandiol zum Einsatz. Die WO 2008/034409 beschreibt beispielhaft die teilweise Umsetzung eines handelsüblichen Polyesterpolyols Desmophen 1145 (Covestro Deutschland AG) mit einem Unterschuss an lsocyanatopropyltriethoxysilan. Aufgrund des gewählten Äquivalentverhältnisses werden dabei weniger als 15 % der im Polyol ursprünglich vorhandenen Hydroxylgruppen urethanisiert. Weiterhin offenbart die WO 2014/037265 die Herstellung silanfunktioneller Bindemittel mit Thiourethanstruktur durch Umsetzung von Polyolen mit monomerarmen Diisocyanat Mercaptosilan-Addukten. WO 2014/180623 describes moisture-crosslinking coating compositions which contain at least one adduct of an isocyanatosilane with a hydroxy-functional compound, a tin-containing catalyst and an aminosilane. Monohydric or polyhydric alcohols and polyols are mentioned as suitable hydroxy-functional compounds for the preparation of the adducts, including, in a long list of suitable polymeric polyols, also hydroxy-functional polyacrylates. In the exemplary embodiments of WO 2014/180623, Vestanat M 95, however, only uses a low molecular weight 2: 1 adduct (molar) of isocyanatopropytrimethoxysilane and 1,9-nonanediol. WO 2008/034409 describes, by way of example, the partial conversion of a commercially available polyester polyol Desmophen 1145 (Covestro Deutschland AG) with a deficit of isocyanatopropyltriethoxysilane. Because of the selected equivalent ratio, less than 15% of the hydroxyl groups originally present in the polyol are urethanized. Furthermore, WO 2014/037265 discloses the production of silane-functional binders with a thiourethane structure by reacting polyols with low-monomer diisocyanate mercaptosilane adducts.
Der Stand-der-Technik offenbart vielfach silanfunktionelle Polymere als zusätzliche vernetzende Komponente in Lackaufbauten. Diese Schichten nutzen „übliche“ Lackaufbaupolymere und modifizieren deren Eigenschaften über den Zusatz dieser weiteren Komponente. Der Aufbau von Lackschichten im Wesentlichen allein auf Basis silanfunktioneller Polymere ist hingegen deutlich weniger häufig anzutreffen. Dies liegt zum Teil an der Tatsache, dass Deckschichten mit silanfunktionellen Polymeren als Hauptkomponenten auf den unterschiedlichen Basisschichten deutlich komplexere Trocknungseigenschaften zeigen als die üblicherweise verwendeten Lacke. Die Beschichtungseigenschaften variieren deutlich stärker und zudem ist die Trocknungskinetik deutlich schlechter als die der bekannten Lacke. The prior art frequently discloses silane-functional polymers as an additional crosslinking component in paint structures. These layers use "usual" paint build-up polymers and modify their properties by adding this additional component. On the other hand, the build-up of lacquer layers mainly based on silane-functional polymers is much less common. This is partly due to the fact that top layers with silane-functional polymers as main components on the different base layers show significantly more complex drying properties than the varnishes commonly used. The coating properties vary significantly more and the drying kinetics are significantly worse than those of the known paints.
Im Stand der Technik existiert aus diesen Gründen weiterhin Bedarf an geeigneten Kombinationen aus Basis- und silanfunktionellen Decklacken, wobei der Schichtverbund vergleichbare funktionale und Trocknungseigenschaften aufweisen soll wie die bekannten Lackbeschichtungen. Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung funktionaler Schichtverbünde mit silanfunktionellen Decklackschichten bereitzustellen, wobei der Schichtverbund gute mechanische Eigenschaften und eine ausgezeichnete Trocknungskinetik zeigt. Es ist weiterhin die Aufgabe der vorliegenden einen Schichtverbund mit diesen guten mechanischen Eigenschaften und ein mit dem Schichtverbund beschichtetes Karosserieteil breitzustellen. For these reasons, there is still a need in the prior art for suitable combinations of base and silane-functional topcoats, the layer composite being intended to have comparable functional and drying properties to the known paint coatings. It is therefore the object of the present invention to provide a method for producing functional layer composites with silane-functional topcoat layers, the layer composite showing good mechanical properties and excellent drying kinetics. It is also the object of the present invention to provide a laminate with these good mechanical properties and a body part coated with the laminate.
Erfindungsgemäß gelöst wird die Aufgabe für das Verfahren durch die Merkmale des Anspruchs 1 und für einen erfindungsgemäßen Schichtverbund durch die Merkmale des Anspruch 11. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben. Sie können beliebig kombiniert werden, sofern sich aus dem Kontext nicht eindeutig das Gegenteil ergibt. Erfindungsgemäß bedeuten die Bezugnahmen auf „umfassend“,„enthaltend“ usw. bevorzugt„im Wesentlichen bestehend aus“ und ganz besonders bevorzugt„bestehend aus“. According to the invention, the object is achieved for the method by the features of claim 1 and for a layer composite according to the invention by the features of claim 11. Advantageous further developments are specified in the subclaims. They can be combined as required, unless the context clearly indicates the opposite. According to the invention, the references to “comprising”, “containing” etc. preferably mean “essentially consisting of” and very particularly preferably “consisting of”.
Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zur Herstellung eines mindestens 2-schichtigen Lackaufbaus aus einer unteren Basislack- und einer darüber angeordneten oberen Decklackschicht auf einem Substrat, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: a) Aufbringen einer Basislackschicht umfassend Polymere ausgesucht aus der Gruppe bestehend aus Polyacrylaten, Polyurethanen, Polyetherpolyolen, Polycarbonatpolyolen, Polyesterpolyolen, Melaminharzen, Alkydharzen oder deren Mischungen auf ein Substrat; b) zumindest teilweises Aushärten der Basislackschicht; c) Aufbringen eines Decklacks auf die in Schritt b) aufgebrachte Basislackschicht, wobei der Decklack als strukturgebende Komponente silangruppen-enthaltende Prepolymere mit einem Gehalt von größer oder gleich 20 Gew.-% und kleiner oder gleich 100 Gew.-% bezogen auf die ausgehärtete Decklackschicht und einen Katalysator mit einem Gehalt von größer oder gleich 0,01 Gew.-% und kleiner oder gleich 5 Gew.-% bezogen auf die ausgehärtete Decklackschicht umfasst und der Katalysator ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Protonensäuren oder Mischungen daraus; und d) zur Reaktion bringen der in Schritt c) aufgebrachten Schicht zum Erhalt der Decklackschicht. Überraschenderweise wurde gefunden, dass obiger zweischichtiger Lackaufbau exzellente mechanische Eigenschaften aufweist. Der erhaltende Lackverbund ist im hohen Maße elastisch und beide Schichten zeigen eine sehr gute Haftung. Dies ist im hohen Maße überraschend, da normalerweise silangruppen-enthaltende Prepolymere stark substratabhänge Eigenschaftsprofile aufweisen und auf oben genannten Basislacken eigentlich nur schlecht haften. Dies im Gegensatz zu anderen Substraten wie beispielsweise Glas, auf denen die silangruppen-enthaltendeAccording to the invention is a method for producing an at least two-layer lacquer structure from a lower basecoat and an upper topcoat layer arranged above it on one Substrate, the method comprising the steps of: a) applying a basecoat layer comprising polymers selected from the group consisting of polyacrylates, polyurethanes, polyether polyols, polycarbonate polyols, polyester polyols, melamine resins, alkyd resins or mixtures thereof on a substrate; b) at least partial curing of the basecoat film; c) applying a topcoat to the basecoat layer applied in step b), the topcoat being the structuring component containing prepolymers containing silane groups with a content of greater than or equal to 20% by weight and less than or equal to 100% by weight based on the cured topcoat layer and comprises a catalyst with a content of greater than or equal to 0.01% by weight and less than or equal to 5% by weight, based on the cured topcoat layer, and the catalyst is selected from the group consisting of protonic acids or mixtures thereof; and d) reacting the layer applied in step c) to obtain the top coat layer. Surprisingly, it was found that the above two-layer paint structure has excellent mechanical properties. The resulting lacquer composite is highly elastic and both layers show very good adhesion. This is highly surprising, since normally prepolymers containing silane groups have property profiles that depend strongly on the substrate and actually only adhere poorly to the above-mentioned basecoats. This is in contrast to other substrates such as glass, on which the silane group-containing
Prepolymere eine vernünftige Haftung aufweisen. Neben der Haftung als solcher, ist auch das Trocknungsverhalten der Decklackschicht überraschend, da normalerweise Decklackschichten aus silangruppen-enthaltenden Prepolymeren auf Basislackschichten oben genannter Polymere nur ungenügende Trocknungseigenschaften aufweisen. Die Trocknung erfolgt in Gegensatz zu Trocknungen auf Glas nur sehr langsam, welches einer wirtschaftlichen Anwendung entgegensteht.Prepolymers have reasonable adhesion. In addition to the adhesion as such, the drying behavior of the topcoat layer is also surprising, since normally topcoat layers composed of prepolymers containing silane groups on base coat layers of the abovementioned polymers have only insufficient drying properties. In contrast to drying on glass, drying takes place only very slowly, which prevents economical use.
Durch das hier aufgezeigte Verfahren ist es hingegen möglich, dass innerhalb kurzerThe procedure shown here, however, makes it possible that within a short time
Trocknungszeiten mechanisch stabile Schichtverbünde aus mindestens zwei Schichten erhalten werden. Ohne durch die Theorie gebunden zu sein, scheint die Stabilität des Verbundes mit einer Decklackschicht aus silangruppen-enthaltende Prepolymere über die speziell ausgewählten Katalysatoren erreichbar zu sein, welche anscheinend nicht nur zu einer mechanischenDrying times mechanically stable layer composites can be obtained from at least two layers. Without being bound by theory, the stability of the composite with a topcoat layer of silane group-containing prepolymers seems to be achievable over the specially selected catalysts, which apparently do not only lead to a mechanical one
Stabilisierung der Decklackschicht sondern auch zu weiteren, günstigen Interaktionen zwischen Decklack- und Basislackschicht beitragen. Durch den Einsatz dieser Katalysatorgruppe in der Aushärtung der oberen Decklackschicht scheinen ebenfalls wichtige Wechselwirkungen zwischen den beiden Grenzschichten der Basis- mit der Deckschicht verbunden zu sein. Erfindungsgemäß ist der Katalysator ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Protonensäuren oder Mischungen daraus. Zur Klarstellung ist festzuhalten, dass amin-blockierte oder amin neutralisierte Derivate der vorstehend genannten Protonensäuren keine erfindungsgemäßen Katalysatoren sind. Ebenso sind Lewissäuren, wie beispielsweise Aluminiumverbindungen, insbesondere Aluminiutriisopropylat, Aluminiumtri-sec-butylat und andere Alkoholate sowie Aluminiumacetylacetonat, keine erfindungsgemäßen Katalysatoren. Stabilization of the top coat layer but also contribute to further, favorable interactions between the top coat and basecoat layer. Through the use of this catalyst group in the curing of the upper topcoat layer, important interactions between the two boundary layers of the base layer and the top layer also appear to be connected. According to the invention, the catalyst is selected from the group consisting of protonic acids or mixtures thereof. To clarify, it should be noted that amine-blocked or amine-neutralized derivatives of the above-mentioned protonic acids are not catalysts according to the invention. Likewise, Lewis acids, such as, for example, aluminum compounds, in particular aluminum triisopropylate, aluminum tri-sec-butoxide and other alcoholates and aluminum acetylacetonate, are not catalysts according to the invention.
Erfindungsgemäß wird ein mindestens 2-schichtigen Lackaufbau hergestellt. Der erfindungsgemäße zwei-schichtige Aufbau kann als alleiniger Aufbau zu Modifizierung eines Substrates oder in Kombination mit weiteren Schichten verwendet werden. So ist es beispielsweise möglich, dass ausgehend vom Substrat neben der Basislackschicht noch weitere Lackschichten vorliegen. Die weiteren Lackschichten liegen dann unterhalb der Basislackschicht. Der erfindungsgemäße Lackschichtaufbau zeichnet sich also durch einen physikalischen Kontakt zwischen der erfindungsgemäßen Basislackschicht und der erfindungsgemäßen Decklackschicht aus. Oberhalb der Decklackschicht können zudem noch weitere Schichten angeordnet sein, welche unabhängig von der erfindungsgemäßen Decklackschicht nach deren Härtung aufgebracht werden können. Es ist also auch ein Sandwich aus dem erfindungsgemäßen Verbund im Sinne der Erfindung, welches im inneren die Kombination beider Schichten aufweist. According to the invention, an at least two-layer lacquer structure is produced. The two-layer structure according to the invention can be used as the sole structure for modifying a substrate or in combination with further layers. For example, it is possible that, starting from the substrate, there are other lacquer layers in addition to the base lacquer layer. The other layers of paint are then below the basecoat. The lacquer layer structure according to the invention is thus characterized by a physical contact between the base lacquer layer according to the invention and the top lacquer layer according to the invention. Additional layers can also be arranged above the topcoat layer, which can be applied independently of the topcoat layer according to the invention after it has hardened. It is also a sandwich from the composite according to the invention, which has the combination of both layers on the inside.
Der Schichtverbund weist zumindest eine untere Basislack- und eine darüber angeordnete obere Decklackschicht auf. Dies bedeutet, dass von der Substrat- zur Luftseite hin, sich der Basislack näher zum Substrat und die Decklackschicht sich näher zur Luft befindet. Die obere Decklackschicht kann dabei eine Klarlackschicht sein, dies bedeutet, dass die Decklackschicht transparent ist und die optischen Eigenschaften des Schichtverbundes über die optischen Eigenschaften der Basislackschicht bestimmt werden. Unter Transparenz eines pigmentieren oder unpigmentierten System wird seine Eigenschaft verstanden, das Licht möglichst wenig zu streuen. Dementsprechend soll bei der Applikation auf einem schwarzen Untergrund die Farbänderung des schwarzen Untergrundes möglichst gering sein. Die Transparenz des pigmentierten oder unpigmentierten Systems ist umso höher, je kleiner der Farbabstand zum schwarzen Untergrund ist. Die Transparenz einer Decklackschicht wird anhand von DIN 55988:2013-04 bestimmt. The layer composite has at least a lower basecoat and an upper topcoat layer arranged above it. This means that from the substrate to the air side, the basecoat is closer to the substrate and the topcoat layer is closer to the air. The upper topcoat layer can be a clearcoat layer, this means that the topcoat layer is transparent and the optical properties of the layer composite are determined via the optical properties of the basecoat film. The transparency of a pigmented or unpigmented system means its property of scattering the light as little as possible. Accordingly, the color change of the black background should be as small as possible when applied to a black background. The transparency of the pigmented or unpigmented system is higher, the smaller the color difference from the black background. The transparency of a top coat is determined based on DIN 55988: 2013-04.
Der zwei- schichtige Verbund ist auf einem Substrat angeordnet. Geeignete Substrate sind dabei dem Fachmann bekannt. So kann der Schichtverbund auf festen Untergründen wie Glas oder Metall aufgebracht werden. Es ist aber auch möglich, dass polymere Trägermaterialien als Substrate verwendet werden, beispielsweise Leiterplatten. Geeignete Metalloberflächen sind beispielsweise Eisen, Stahl, Aluminium oder dergleichen. Für eine Beschichtung können die Substrate unbeschichtet oder beschichtet sein. Als Beschichtung können beispielsweise bereits Grundierungen und/oder Füller auf das Substrat aufgebracht worden sein, bevor dieses im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt wird. Beispiele für Grundierungen sind insbesondere kathodische Tauchlackierungen wie sie bei der Automobilerstlackierung verwendet werden, lösemittelhaltige oder wässrige Grundierungen für Kunststoffe, insbesondere für Kunststoffe mit niedriger Oberflächenspannung wie PP oder PP-EPDM. The two-layer composite is arranged on a substrate. Suitable substrates are known to the person skilled in the art. The layered composite can be applied to solid substrates such as glass or metal. However, it is also possible for polymeric carrier materials to be used as substrates, for example printed circuit boards. Suitable metal surfaces are for example iron, steel, aluminum or the like. For a coating, the substrates can be uncoated or coated. As a coating, for example, primers and / or fillers may already have been applied to the substrate before it is used in the method according to the invention. Examples of primers are, in particular, cathodic dip coatings, such as those used in automotive painting, solvent-based or aqueous primers for plastics, in particular for plastics with low surface tension, such as PP or PP-EPDM.
Es kann sich bei den bereitzustellenden Substraten um eine Karosserie oder Teile davon, die einen oder mehrere der zuvor genannten Werkstoffe umfasst. Bevorzugt umfasst die Karosserie oder deren Teile einen oder mehrere Werkstoffe, ausgewählt aus Metall, Kunststoff oder deren Mischungen. The substrates to be provided can be a body or parts thereof, which comprises one or more of the aforementioned materials. The body or parts thereof preferably comprise one or more materials selected from metal, plastic or mixtures thereof.
Das Substrat kann Metall umfassen, insbesondere kann das Substrat zu 80 Gew.-%, 70 Gew.-%, 60 Gew.-%, 50 Gew.-%, 25 Gew.-%, 10 Gew.-%, 5 Gew.-%, 1 Gew.-% aus Metall bestehen. The substrate can comprise metal, in particular the substrate can contain 80% by weight, 70% by weight, 60% by weight, 50% by weight, 25% by weight, 10% by weight, 5% by weight. -%, 1 wt .-% consist of metal.
Das Substrat kann zumindest teilweise aus einem Verbundwerkstoff, insbesondere aus einem Verbundwerkstoff, umfassend Metall, Glas, Kohlefaser und/oder Kunststoff bestehen. The substrate can at least partially consist of a composite material, in particular a composite material comprising metal, glass, carbon fiber and / or plastic.
Innerhalb eines ersten Schrittes a) erfolgt das Aufbringen einer Basislackschicht umfassend Polymere ausgesucht aus der Gruppe bestehend aus Polyacrylaten, Polyurethanen, Polyetherpolyolen, Polycarbonatpolyolen, Polyesterpolyolen, Melaminharzen, Alkydharzen oder deren Mischungen auf ein Substrat. Dieser erste Schritt führt zusammen mit dem nächsten Schritt zur Ausbildung der Basislackschicht. Das Substrat kann natürlich vorstehend noch durch weitere Schritte vorbehandelt werden, Beispielsweise durch Glätten, Aufrauhen oder Reinigen der Oberfläche. In a first step a), a basecoat layer comprising polymers selected from the group consisting of polyacrylates, polyurethanes, polyether polyols, polycarbonate polyols, polyester polyols, melamine resins, alkyd resins or mixtures thereof is applied to a substrate. This first step together with the next step leads to the formation of the basecoat layer. The substrate can of course also be pretreated by further steps above, for example by smoothing, roughening or cleaning the surface.
Der Basislack kann ein Einkomponenten(lK)-System ein Zweikomponenten(2K)- oder Mehrkomponenten(3K, 4K)-System sein. Unter einem Einkomponenten(lK)-System ist ein thermisch härtender Beschichtungsstoff zu verstehen, bei dem das Bindemittel und das Vernetzungsmittel nebeneinander, d.h. in einer Komponente, vorliegen. The basecoat can be a one-component (IC) system, a two-component (2K) or multi-component (3K, 4K) system. A one-component (IC) system is to be understood as a thermally curing coating material in which the binder and the crosslinking agent are side by side, i.e. in one component.
Es kann hierunter auch ein Beschichtungsstoff verstanden werden, bei dem insbesondere das Bindemittel und das Vernetzungsmittel getrennt voneinander in mindestens zwei Komponenten vorliegen, die erst kurz vor der Applikation zusammengegeben werden. Diese Form wird dann gewählt, wenn Bindemittel und Vernetzungsmittel bereits bei Raumtemperatur miteinander reagieren. Beschichtungsstoffe dieser Art werden vor allem zur Beschichtung thermisch empfindlicher Substrate, insbesondere in der Autoreparaturlackierung, angewandt. This can also be understood to mean a coating material in which, in particular, the binder and the crosslinking agent are present separately from one another in at least two components which are only combined shortly before application. This form is selected when the binder and crosslinking agent already react with one another at room temperature. Coating materials of this type become thermal especially for coating sensitive substrates, especially in automotive refinishing.
Der erste Bestandteil des Beschichtungsstoffs des Basislacks kann mindestens ein, insbesondere ein, gesättigtes, ungesättigtes und/oder mit olefinisch ungesättigten Verbindungen gepfropftes, ionisch und/oder nicht ionisch stabilisiertes Polyurethan (A), vorzugsweise auf der Basis aliphatischer, cycloaliphatischer, aliphatisch-cycloaliphatischer, aromatischer, araliphatischer, aliphatisch-aromatischer und/oder cycloaliphatisch-aromatischer Polyisocyanate. Zur Stabilisierung kann das Polyurethan (A) entweder enthalten (A) entweder enthalten The first constituent of the coating material of the basecoat can comprise at least one, in particular one, saturated, unsaturated and / or grafted with olefinically unsaturated compounds, ionically and / or non-ionically stabilized polyurethane (A), preferably based on aliphatic, cycloaliphatic, aliphatic-cycloaliphatic, aromatic, araliphatic, aliphatic-aromatic and / or cycloaliphatic-aromatic polyisocyanates. For stabilization, the polyurethane (A) can either contain (A) either contain
(al) funktionelle Gruppen, die durch Neutralisationsmittel und/oder Quaternisierungsmittel in Kationen überführt werden können, und/oder kationische Gruppen oder (al) functional groups which can be converted into cations by neutralizing agents and / or quaternizing agents, and / or cationic groups or
(a2) funktionelle Gruppen, die durch Neutralisationsmittel in Anionen überführt werden können, und/oder anionische Gruppen und/oder (a2) functional groups which can be converted into anions by neutralizing agents and / or anionic groups and / or
(a3) nicht ionische hydrophile Gruppen (a3) non-ionic hydrophilic groups
In dem Beschichtungsstoff sind sie in den üblichen und bekannten Mengen enthalten. They are contained in the usual and known amounts in the coating material.
Ist der Beschichtungsstoff physikalisch, thermisch selbst vernetzend oder thermisch selbst vernetzend und mit aktinischer Strahlung härtbar, hegt sein Gehalt an Polyurethanen (A) vorzugsweise bei 50 bis 100 Gew.-%, bevorzugt 50 bis 90 Gew.-% und insbesondere 50 bis 80 Gew.-%, jeweils bezogen auf den filmbildenden Festkörper des Beschichtungsstoffs. If the coating material is physically, thermally self-crosslinking or thermally self-crosslinking and curable with actinic radiation, its polyurethane content (A) is preferably 50 to 100% by weight, preferably 50 to 90% by weight and in particular 50 to 80% by weight .-%, each based on the film-forming solid of the coating material.
Ist der Beschichtungsstoff thermisch fremd vernetzend oder thermisch fremd vernetzend und mit aktinischer Strahlung härtbar, hegt sein Gehalt an Polyurethanen (A) vorzugsweise bei 10 bis 80, bevorzugt 15 bis 75 und insbesondere 20 bis 70 Gew.-%, jeweils bezogen auf den filmbildenden Festkörper des Beschichtungsstoffs. If the coating material is thermally crosslinking or thermally crosslinking and curable with actinic radiation, its polyurethane content (A) is preferably 10 to 80, preferably 15 to 75 and in particular 20 to 70% by weight, in each case based on the film-forming solid of the coating material.
Unter dem filmbildenden Festkörper ist die Summe aller Bestandteile des Beschichtungsstoffs zu verstehen, die den Festkörper der hieraus hergestellten thermoplastischen oder duroplastischen Materialien, vorzugsweise der thermoplastischen oder duroplastischen Beschichtungen, Klebschichten, Dichtungen, Folien und Formteile insbesondere der duroplastischen Beschichtungen, aufbauen, zu verstehen. The film-forming solid is to be understood as the sum of all constituents of the coating material which build up the solid of the thermoplastic or thermosetting materials produced therefrom, preferably the thermoplastic or thermosetting coatings, adhesive layers, seals, foils and moldings, in particular the thermosetting coatings.
Der zweite Bestandteil des Beschichtungsstoffs kann ein Netz- oder Dispergierungsmittel (B) sein, das aus der Gruppe, bestehend aus hyperverzweigten Polymeren, polyethermodifizierten Polydimethylsiloxanen, ionischen und nicht-ionischen (Meth)Acrylatcopolymerisaten, hochmolekularen Blockcopolymerisaten mit pigmentaffinen Gruppen und Dialkylsulfosuccinaten, ausgewählt ist. Insbesondere werden hyperverzweigte Polymere verwendet. Die Netz- oder Dispergierungsmittel (B) sind an sich bekannte, im Handel erhältliche Materialien und werden beispielsweise von der Firma BASF unter den Marken Starfactant 20 und Hydropalat 875, von der Firma Byk Chemie unter der Marke Disperbyk 162, 163 und 182 und Byk 348, 355, 381 und 390, von der Firma Coatex unter den Marken Coatex P90 und BP3 und der Firma Efka unter der Marke Efka 4580 vertrieben. Insbesondere wird Starfactant 20 verwendet. The second constituent of the coating material can be a wetting or dispersing agent (B) which is selected from the group consisting of hyperbranched polymers, polyether-modified polydimethylsiloxanes, ionic and non-ionic (meth) acrylate copolymers, high-molecular block copolymers with pigment-affine groups and dialkyl sulfosuccinates. In particular, hyperbranched polymers are used. The wetting or dispersing agents (B) are known, commercially available materials and are, for example, from BASF under the brands Starfactant 20 and Hydropalat 875, from Byk Chemie under the brands Disperbyk 162, 163 and 182 and Byk 348 , 355, 381 and 390, distributed by Coatex under the Coatex P90 and BP3 brands and Efka under the Efka 4580 brand. Starfactant 20 is used in particular.
Die Netz- oder Dispergierungsmittel (B) werden in den üblichen und bekannten, wirksamen Mengen verwendet. Vorzugsweise werden sie in einer Menge von 0,01 bis 5 bevorzugt 0,05 bis 2,5 und insbesondere 0,1 bis 1,5 Gew.-%, jeweils bezogen auf den Beschichtungsstoff verwendet. The wetting or dispersing agents (B) are used in the customary and known, effective amounts. They are preferably used in an amount of 0.01 to 5, preferably 0.05 to 2.5 and in particular 0.1 to 1.5% by weight, in each case based on the coating material.
Der dritte Bestandteil des Beschichtungsstoffs kann mindestens ein organisches Lösemittel (C) sein. Geeignete Lösungsmittel sind beispielsweise in der Deutschen Patentanmeldung DE 102 005 060 Al, Seite 5 bis Seite 6, Absätze [0038] bis [0040] beschrieben. Bevorzugt kann das Lösungsmittel Triethylenglykol sein. The third component of the coating material can be at least one organic solvent (C). Suitable solvents are described, for example, in German patent application DE 102 005 060 A1, page 5 to page 6, paragraphs [0038] to [0040]. The solvent can preferably be triethylene glycol.
Die Menge des organischen Lösemittels (C) kann breit variieren und so optimal den Erfordernissen des Einzelfalls angepasst werden. Im Hinblick auf die wässrige Natur des Beschichtungsstoffs ist man aber bestrebt, seinen Gehalt an organischem Lösemittel (C) so gering wie möglich zu halten. Hierbei ist es ein besonderer Vorteil, dass ein Gehalt des Beschichtungsstoffs an organischem Lösemittel (C) von 0, 1 bis 10, bevorzugt 0,5 bis 7 und insbesondere 0,5 bis 5 Gew.- %, jeweils bezogen auf den Beschichtungsstoff, ausreicht, um einen vorteilhaften technischen Effekte zu erzielen. The amount of organic solvent (C) can vary widely and can thus be optimally adapted to the requirements of the individual case. However, in view of the aqueous nature of the coating material, efforts are made to keep its organic solvent (C) content as low as possible. It is a particular advantage here that an organic solvent (C) content of the coating material of 0.1 to 10, preferably 0.5 to 7 and in particular 0.5 to 5% by weight, based in each case on the coating material, is sufficient to achieve beneficial technical effects.
Darüber hinaus kann der Beschichtungsstoff noch einen Zusatzstoff (D) enthalten. Vorzugsweise enthält er mindestens zwei Zusatzstoffe (D). Bevorzugt wird der Zusatzstoff (D) aus der Gruppe der auf dem Gebiet der Beschichtungsstoffe üblicherweise verwendeten Zusatzstoffe ausgewählt. Besonders bevorzugt wird der Zusatzstoff (D) aus der Gruppe, bestehend aus rückstandsfrei oder im Wesentlichen rückstandsfrei thermisch zersetzbaren Salzen; von den Polyurethanen (A) verschiedenen physikalisch, thermisch und/oder mit aktinischer Strahlung härtbaren Bindemitteln; Vernetzungsmitteln; von den organischen Lösemitteln (C) verschiedenen organischen Lösemitteln; thermisch härtbaren Reaktivverdünnern; mit aktinischer Strahlung härtbaren Reaktivverdünnern; färb- und/oder effektgebenden Pigmenten; transparenten Pigmenten; Lüllstoffen; molekulardispers löslichen Larbstoffen; Nanopartikeln; Lichtschutzmitteln; Antioxidantien; Entlüftungsmitteln; Emulgatoren; Slipadditiven; Polymerisationsinhibitoren; Initiatoren der radikalischen Polymerisation; thermolabilen radikalischen Initiatoren; Haftvermittlern; Verlaufmitteln; filmbildenden Hilfsmitteln, wie Verdicker und strukturviskose Sag control agents, SCA; Llammschutzmitteln; Korrosionsinhibitoren; Rieselhilfen; Wachsen; Sikkativen; Bioziden und Mattierungsmitteln; ausgewählt. Geeignete Zusatzstoffe (D) der vorstehend genannten Art sind beispielsweise aus der deutschen Patentanmeldung DE 199 48 004 Al, Seite 14, Zeile 4, bis Seite 17, Zeile 5, der deutschen Patentanmeldung DE 199 14 98 Al, Spalte 11, Zeile 9, bis Spalte 15, Zeile 63, oder dem deutschen Patent DE 100 43 405 CI, Spalte 5, Absätze [0031] bis [0033], bekannt. Sie werden in den üblichen und bekannten, wirksamen Mengen eingesetzt. In addition, the coating material can also contain an additive (D). It preferably contains at least two additives (D). The additive (D) is preferably selected from the group of additives usually used in the field of coating materials. The additive (D) from the group consisting of residue-free or essentially residue-free thermally decomposable salts is particularly preferred; binders which are different from the polyurethanes (A) and are curable physically, thermally and / or with actinic radiation; Crosslinking agents; organic solvents other than organic solvents (C); thermally curable reactive thinners; reactive diluents curable with actinic radiation; coloring and / or effect pigments; transparent pigments; Fillers; molecularly dispersible luminescent materials; Nanoparticles; Light stabilizers; Antioxidants; Deaerators; Emulsifiers; Slip additives; Polymerization inhibitors; Radical polymerization initiators; thermolabile free radical initiators; Adhesion promoters; Leveling agents; film-forming aids, such as thickeners and pseudoplastic Sag control agents, SCA; Lamb protection agents; Corrosion inhibitors; Flow aids; To grow; Desiccants; Biocides and matting agents; selected. Suitable additives (D) of the type mentioned above are, for example, from German patent application DE 199 48 004 A1, page 14, line 4, to page 17, line 5, and German patent application DE 199 14 98 Al, column 11, line 9, to Column 15, line 63, or the German patent DE 100 43 405 CI, column 5, paragraphs [0031] to [0033]. They are used in the usual and known, effective amounts.
Der Festkörpergehalt des Beschichtungsstoffs kann sehr breit variieren und daher den Erfordernissen des Einzelfalls optimal angepasst werden. In erster Linie richtet sich der Festkörpergehalt nach der für die Applikation, insbesondere Spritzapplikation, erforderlichen Viskosität, sodass er vom Fachmann aufgrund seines allgemeinen Fachwissens gegebenenfalls unter Zuhilfenahme weniger orientierender Versuche eingestellt werden kann. Vorzugsweise liegt der Festkörpergehalt bei 5 bis 70, bevorzugt 10 bis 65 und insbesondere 15 bis 60 Gew.-%, jeweils bezogen auf den Beschichtungsstoff. The solids content of the coating material can vary very widely and can therefore be optimally adapted to the requirements of the individual case. The solids content primarily depends on the viscosity required for the application, in particular spray application, so that it can be adjusted by the person skilled in the art on the basis of his general specialist knowledge, possibly with the aid of less orienting experiments. The solids content is preferably 5 to 70, preferably 10 to 65 and in particular 15 to 60% by weight, in each case based on the coating material.
Die Herstellung des Beschichtungsstoffs erfolgt vorzugsweise mit Hilfe eines Beschichtungsverfahrens. Dabei werden die vorstehend beschriebenen Bestandteile (A), (B) und (C) sowie gegebenenfalls (D) in einem wässrigen Medium, insbesondere in Wasser, dispergiert, wonach man die resultierende Mischung homogenisiert. Methodisch gesehen, weist das Verfahren keine methodischen Besonderheiten auf, sondern kann mit Hilfe der üblichen und bekannten Mischverfahren und Mischaggregate, wie Rührkessel, Dissolver, Rührwerksmühlen, Kneter, statische Mischer, Extruder, oder in einem kontinuierlichen Prozess, durchgeführt werden. Wegen der Vorteile des Beschichtungsstoffs und des mit Hilfe des Verfahrens hergestellten Beschichtungsstoffs können zahlreiche Verwendungszwecke erfüllt werden. Vorzugsweise werden sie für die Herstellung der thermoplastischen und duroplastischen, insbesondere duroplastischen, Materialien verwendet. Bevorzugt werden sie als Beschichtungsstoffe für die Herstellung thermoplastischer und duroplastischer, insbesondere duroplastischer Beschichtungen, die mit grundierten und ungrundierten Substraten aller Art haftfest oder wieder ablösbar verbunden sein können, verwendet. The coating material is preferably produced using a coating process. The constituents (A), (B) and (C) and optionally (D) described above are dispersed in an aqueous medium, in particular in water, after which the resulting mixture is homogenized. From a methodological point of view, the method has no special features in terms of method, but can be carried out using the customary and known mixing processes and mixing units, such as stirred kettles, dissolvers, agitator mills, kneaders, static mixers, extruders, or in a continuous process. Because of the advantages of the coating material and the coating material produced by means of the method, numerous purposes can be fulfilled. They are preferably used for the production of the thermoplastic and thermosetting, in particular thermosetting, materials. They are preferably used as coating materials for the production of thermoplastic and thermosetting, in particular thermosetting, coatings, which can be bonded to primed and unprimed substrates of all kinds in a adhesively bonded or detachable manner.
Beispiele geeigneter Substrate sind aus der deutschen Patentanmeldung DE 199 48 004 Al, Seite 17, Zeilen 12 bis 36, oder dem deutschen Patent DE 100 43 405 CI, Spalte 2, Absatz [0008], bis Spalte 3, Absatz [0017], bekannt. Besonders bevorzugt werden die Beschichtungsstoffe als Decklacke zur Herstellung von Decklackierungen oder als Wasserbasislacke zur Herstellung färb- und/oder effektgebender Mehrschichtlackierungen eingesetzt. Ganz besonders bevorzugt werden sie dabei als Wasser basislacke zur Herstellung färb- und/oder effektgebender Basislackierungen von Mehr- schichtlackierungen, bevorzugt Mehrschichtlackierungen für Automobilkarosserien, verwendet. Examples of suitable substrates are known from German patent application DE 199 48 004 A1, page 17, lines 12 to 36, or German patent DE 100 43 405 CI, column 2, paragraph [0008], to column 3, paragraph [0017] . The coating materials are particularly preferably used as topcoats for the production of topcoats or as water-based lacquers for the production of color and / or effect multi-layer coatings. They are very particularly preferred as water-based basecoats for the production of color and / or effect basecoats of multi- layer coatings, preferably multi-layer coatings for automobile bodies, used.
Ganz besonders bevorzugt können mit diesen Basislacken Mehrschichtlackierungen durch Nass-in- nass- Verfahren hergestellt werden, wobei man mindestens einen Wasserbasislack auf ein grundier tes oder ungrundiertes Substrat appliziert, wodurch mindestens eine Wasserbasislackschicht resultiert. Multilayer coatings can very particularly preferably be produced using a wet-on-wet method, with at least one water-based lacquer being applied to a primed or unprimed substrate, resulting in at least one water-based lacquer layer.
Aufgrund der anwendungstechnischen Eigenschaften des Beschichtungsstoffs weisen die hieraus hergestellten thermoplastischen und duroplastischen Materialien ebenfalls ein hervorragend ausgewogenes physikalisch chemisches, optisches und mechanisches Eigenschaftsprofil auf. Deshalb haben auch die Folien und Formteile sowie die Substrate die mit den Beschichtungen beschichtet sind einen besonders hohen Gebrauchswert und eine lange Gebrauchsdauer. Due to the application properties of the coating material, the thermoplastic and thermoset materials produced from it also have an outstandingly balanced physico-chemical, optical and mechanical property profile. Therefore, the films and molded parts as well as the substrates coated with the coatings have a particularly high utility value and a long service life.
Weitere Basislackschichten können Basislackschichten für niedrige Einbrenntemperaturen sein. Additional basecoat layers can be basecoat layers for low stoving temperatures.
Eine beispielhafte Ausführungsform schließt eine härtbare Beschichtungszusammensetzung für einen Basislack mit einer niedrigen Einbrenntemperatur ein: eine vernetzbare Komponente, umfassend ein Säure-funktionelles Acryl-Copolymer, polymerisiert aus einem Monomergemisch, umfassend 2 Gew.-% bis 12 Gew.-% von eine oder mehrere Carbonsäuregruppe(n) enthaltenden Monomeren, wobei die Prozentsätze auf dem Gesamtgewicht des Säure-funktionellen Acryl- Copolymers basieren, eine vernetzende Komponente; und ein Steuerungsmittel für eine niedrige Einbrenntemperatur, umfassend eine Rheologie-Komponente, ausgewählt aus einem amorphen Kieselgel, einem Ton oder einer Kombination davon, wobei die Rheologie-Komponente in einer Menge von etwa 0,1 bis etwa 10 Gew.-% vorliegt und etwa 0,1 Gew.-% bis etwa 10 Gew.-% Polyharnstoff, wobei die Prozentsätze auf dem Gesamtgewicht der vernetzbaren und vernetzenden Komponenten basieren. An exemplary embodiment includes a curable coating composition for a low bake temperature basecoat: a crosslinkable component comprising an acid functional acrylic copolymer polymerized from a monomer mixture comprising 2% to 12% by weight of one or more Monomers containing carboxylic acid group (s), the percentages based on the total weight of the acid-functional acrylic copolymer, a crosslinking component; and a low baking temperature control agent comprising a rheology component selected from an amorphous silica gel, a clay, or a combination thereof, the rheology component being present in an amount of about 0.1 to about 10% by weight and about 0.1% to about 10% by weight polyurea, the percentages being based on the total weight of the crosslinkable and crosslinking components.
In einer beispielhaften Ausführungsform schließt das Mehr-Schicht-Beschichtungssystem ein: eine härtbare Basislack-Beschichtung für eine niedrige Einbrenntemperatur, umfassend: eine vernetzbare Komponente, umfassend ein Säure-funktionelles Acryl-Copolymer, polymerisiert aus einem Monomergemisch, umfassend 2 Gew.-% bis 12 Gew.-% von eine oder mehrere Carbonsäuregruppe(n) enthaltenden Monomeren, wobei die Prozentsätze auf dem Gesamtgewicht des Säure-funktionellen Acryl-Copolymers basieren, eine vernetzende Komponente; und ein Steuerungsmittel für eine niedrige Einbrenntemperatur, umfassend eine Rheologie-Komponente, ausgewählt aus einem amorphen Kieselgel, einem Ton oder einer Kombination davon, wobei die Rheologie-Komponente in einer Menge von etwa 0,1 bis etwa 10 Gewichtsprozent vorliegt und etwa 0,1 Gew.-% bis etwa 10 Gew.-% Polyharnstoff, wobei die Prozentsätze auf dem Gesamtgewicht der vernetzbaren und vernetzenden Komponenten basieren. In Beschichtungs-Anwendungen, insbesondere den Kraftfahrzeug-Ausbesserungs- oder OEM- Anwendungen, ist ein entscheidender Faktor die Produktivität, d. h. die Fähigkeit einer Schicht einer Beschichtungszusammensetzung schnell zu einem „Strike-in" -beständigen bzw. vermischungsfesten Zustand zu trocknen, so dass eine anschließende Beschichtungsschicht, wie eine Schicht, gebildet aus einer klaren Beschichtungszusammensetzung, die darunterliegende Schicht nicht negativ beeinflusst. Ist die oberste Schicht einmal aufgetragen, sollte der mehrschichtige Aufbau bzw. System dann ausreichend schnell härten ohne negatives Beeinflussen der Gleichförmigkeit von Farbe und Aussehen. Die vorliegende Erfindung spricht die vorangehenden Aspekte durch Nutzen einer einzigartigen Vernetzungs-Technologie und eines Additivs an. Somit schließt die vorliegende Beschichtungszusammensetzung eine vernetzbare und vernetzende Komponente ein. In an exemplary embodiment, the multi-layer coating system includes: a curable basecoat coating for a low baking temperature comprising: a crosslinkable component comprising an acid functional acrylic copolymer polymerized from a monomer mixture comprising 2% by weight to 12% by weight of monomers containing one or more carboxylic acid groups, the percentages being based on the total weight of the acid functional acrylic copolymer, a crosslinking component; and a low baking temperature control agent comprising a rheology component selected from an amorphous silica gel, a clay, or a combination thereof, the rheology component being present in an amount from about 0.1 to about 10 percent by weight and about 0.1 % By weight to about 10% by weight of polyurea, the percentages being based on the total weight of the crosslinkable and crosslinking components. In coating applications, particularly automotive repair or OEM applications, productivity is a critical factor, that is, the ability of a layer of coating composition to dry quickly to a "strike-in" or mix-resistant condition, such that Subsequent coating layer, such as a layer formed from a clear coating composition, which does not negatively influence the underlying layer. Once the top layer has been applied, the multilayer structure or system should then harden sufficiently quickly without negatively affecting the uniformity of color and appearance "Invention addresses the foregoing aspects by utilizing unique crosslinking technology and an additive. Thus, the present coating composition includes a crosslinkable and crosslinking component. ***"
Die vernetzbare Komponente schließt etwa 2 Gewichtsprozent bis etwa 25 Gew.-%, vorzugsweise etwa 3 Gewichtsprozent bis etwa 20 Gew.-%, bevorzugter etwa 5 Gew.-% bis etwa 15 Gew.-% von einem oder mehreren Säure-funktionellen Acryl-Copolymere ein, wobei alle Prozentsätze auf dem Gesamtgewicht der vernetzbaren Komponente basieren. Wenn die Zusammensetzung mehr als die obere Grenze des Säure-funktionellen Acryl-Copolymers enthält, weist die erhaltene Zusammensetzung in der Regel mehr als die geforderte Auftragungsviskosität auf. Wenn die Zusammensetzung weniger als die untere Grenze des Säure- funktionellen Copolymers enthält, würde die erhaltene Beschichtung unwesentliche Strike-in-(bzw. Vermischungs-)-Eigenschaften für einen mehrschichtigen Aufbau bzw. System oder Schuppen bzw. Blättchen-Orientierungs-The crosslinkable component includes from about 2% to about 25%, preferably from about 3% to about 20%, more preferably from about 5% to about 15% by weight of one or more acid-functional acrylic Copolymers, all percentages based on the total weight of the crosslinkable component. If the composition contains more than the upper limit of the acid functional acrylic copolymer, the resulting composition will typically have more than the required application viscosity. If the composition contains less than the lower limit of the acid-functional copolymer, the coating obtained would have insignificant strike-in (or mixing) properties for a multilayer structure or system or scale or flake orientation.
Steuerung im Allgemeinen aufweisen. Generally have control.
Die vernetzbare Komponente enthält ein Säure-funktionelles Acryl-Copolymer, polymerisiert aus einem Monomergemisch, das etwa 2 Gew.-% bis etwa 12 Gew.-%, vorzugsweise etwa 3 Gew.-% bis etwa 10 Gew.-%, bevorzugter etwa 4 Gew.-% bis etwa 6 Gew.-% von einer oder mehreren Carbonsäuregruppe enthaltenden Monomeren enthält, wobei alle Prozentsätze auf demThe crosslinkable component contains an acid functional acrylic copolymer polymerized from a monomer mixture comprising about 2% to about 12%, preferably about 3% to about 10%, more preferably about 4% by weight Wt .-% to about 6 wt .-% of one or more carboxylic acid containing monomers, all percentages on the
Gesamtgewicht des Säure-funktionellen Acryl-Copolymers basieren. Wenn die Menge des Carbonsäure-Gruppe-enthaltenden Monomers in dem Monomergemisch die obere Grenze übersteigt, würden die Beschichtungen, die sich aus einer solchen Beschichtungszusammensetzung ergeben, unannehmbare Wasserempfindlichkeit aufweisen und wenn die Menge weniger als die untere Grenze ist, würde die erhaltene Beschichtung unwesentliche "Strike-in" -Eigenschaften für einen mehrschichtigen Aufbau bzw. System oder Schuppen-Orientierungs-Steuerung im Allgemeinen aufweisen. Total weight of the acid-functional acrylic copolymer is based. If the amount of carboxylic acid group-containing monomer in the monomer mixture exceeds the upper limit, the coatings resulting from such a coating composition would have unacceptable water sensitivity, and if the amount was less than the lower limit, the coating obtained would become insignificant " Strike-in "properties for a multilayer structure or system or scale orientation control in general.
Das Säure-funktionelle Acryl-Copolymer hat vorzugsweise ein gewichtsmittleres Molekulargewicht laut GPC (in g/mol), entsprechend DIN 55672:2016-03 bestimmt, im Bereich von etwa 8000 bis etwa 100000, vorzugsweise von etwa 10000 bis etwa 50000 und bevorzugter von etwa 12000 bis etwa 30000. Das Copolymer hat vorzugsweise eine Polydispersität im Bereich von etwa 1,05 bis etwa 10,0, vorzugsweise im Bereich von etwa 1,2 bis etwa 8 und bevorzugter im Bereich von etwa 1,5 bis etwa 5. Das Copolymer hat vorzugsweise eine Tg im Bereich von etwa - 5°C bis etwa +100 °C, vorzugsweise von etwa 0°C bis etwa 80°C und bevorzugter von etwa 10°C bis etwa 60 °C. The acid-functional acrylic copolymer preferably has a weight average molecular weight according to GPC (in g / mol), determined in accordance with DIN 55672: 2016-03, in the range from about 8000 to about 100000, preferably from about 10,000 to about 50,000 and more preferably from about 12,000 to about 30,000. The copolymer preferably has a polydispersity in the range from about 1.05 to about 10.0, preferably in the range from about 1.2 to about 8, and more preferably in the range from about 1.5 to about 5. The copolymer preferably has a T g ranging from about -5 ° C to about +100 ° C, preferably from about 0 ° C to about 80 ° C, and more preferably from about 10 ° C to about 60 ° C.
Die zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeigneten Carbonsäuregruppe(n) enthaltenden Monomere schließen (Meth)acrylsäure, Crotonsäure, Ölsäure, Zimtsäure, Glutaconsäure, Muconsäure, Undecylensäure, Itaconsäure, Crotonsäure, Fumarsäure, Maleinsäure oder eine Kombination davon ein. (Meth)acrylsäure ist bevorzugt. Es ist verständlich, dass Nutzer auch das Bereitstellen des Säure-funktionellen Acryl-Copolymers mit Carbonsäuregruppen durch Erzeugen eines Copolymers, polymerisiert aus einem Monomergemisch, das Anhydride der vorstehend erwähnten Carbonsäuren enthält und dann Hydrolysieren solcher Copolymere, um das erhaltene Copolymer mit Carbonsäuregruppen zu versehen, in Erwägung ziehen. Malein- und Itaconsäureanhydride sind bevorzugt. Die Nutzer können weiterhin das Hydrolysieren solcher Anhydride in deren Monomergemisch vor der Polymerisation des Monomergemisches zu dem Säure-funktionellen Acryl-Copolymer in Erwägung ziehen. The monomers containing carboxylic acid group (s) suitable for use in the present invention include (meth) acrylic acid, crotonic acid, oleic acid, cinnamic acid, glutaconic acid, muconic acid, undecylenic acid, itaconic acid, crotonic acid, fumaric acid, maleic acid or a combination thereof. (Meth) acrylic acid is preferred. It is understood that users can also provide the acid functional acrylic copolymer having carboxylic acid groups by producing a copolymer polymerized from a monomer mixture containing anhydrides of the above-mentioned carboxylic acids and then hydrolyzing such copolymers to provide the obtained copolymer with carboxylic acid groups. contemplate. Maleic and itaconic anhydrides are preferred. Users may also consider hydrolyzing such anhydrides in their monomer mixture prior to polymerizing the monomer mixture to the acid functional acrylic copolymer.
Es kann angenommen werden, dass das Vorliegen von Carbonsäuregruppen in dem Copolymer der vorliegenden Erfindung die Viskosität der erhaltenen Beschichtungszusammensetzung auf Grund des physikalischen Netzwerks zu erhöhen scheint, welches durch die gut bekannten Wasserstoffbindungen von Carboxylgruppen gebildet wurde. Im Ergebnis unterstützt solche angestiegene Viskosität "Strike-in"-Eigenschaften in mehrschichtigen Aufbauten bzw. Systemen und Schuppen-Orientierungs-Steuerung im Allgemeinen. It can be assumed that the presence of carboxylic acid groups in the copolymer of the present invention appears to increase the viscosity of the coating composition obtained due to the physical network formed by the well known hydrogen bonds of carboxyl groups. As a result, such increased viscosity supports "strike-in" properties in multi-layer structures or systems and scale orientation control in general.
Das zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignete Monomergemisch schließt etwa 5 Prozent bis etwa 40 Prozent, vorzugsweise etwa 10 Prozent bis etwa 30 Prozent, eines oder mehrerer funktioneller (Meth)acrylat-Monomere ein, wobei alle auf dem Gesamtgewicht des Säure-funktionelles Acryl-Copolymers basieren. Es sollte angemerkt werden, dass wenn die Menge der funktionellen (Meth)acrylat-Monomere in dem Monomergemisch die obere Grenze übersteigt, die Topfzeit der erhaltenen Beschichtungszusammensetzung vermindert ist und wenn weniger als die untere Grenze verwendet wird, sie die erhaltenen Beschichtungseigenschaften, wie Haltbarkeit, negativ beeinflusst. Das funktionelle (Meth)acrylat-Monomer kann mit einer oder mehreren vernetzbaren Gruppen, ausgewählt aus einem primären Hydroxyl, sekundärem Hydroxyl oder einer Kombination davon, bereitgestellt werden. The monomer mixture suitable for use in the present invention includes about 5 percent to about 40 percent, preferably about 10 percent to about 30 percent, of one or more functional (meth) acrylate monomers, all based on the total weight of the acid-functional acrylic Copolymers based. It should be noted that if the amount of functional (meth) acrylate monomers in the monomer mixture exceeds the upper limit, the pot life of the coating composition obtained is reduced, and if less than the lower limit is used, it will affect the coating properties obtained, such as durability, negatively influenced. The functional (meth) acrylate monomer can be provided with one or more crosslinkable groups selected from a primary hydroxyl, secondary hydroxyl, or a combination thereof.
Einige von geeignetem Hydroxyl enthaltenden (Meth)acrylat-Monomeren können die nachstehende Struktur aufweisen:
Figure imgf000015_0001
worin R H oder Methyl ist und X eine zweiwertige Einheit ist, die substituierte oder unsubstituierte Ci bis Ci8 lineare aliphatische Einheit oder substituierte oder unsubstituierte C3 bis Cis verzweigte oder cyclische aliphatische Einheit sein kann. Einige von den geeigneten Substituenten schließen Nitril, Amid, Halogenid, wie Chlorid, Bromid, Fluorid, Acetyl, Acetoacetyl, Hydroxyl, Benzyl und Aryl ein. Einige spezielle Hydroxyl enthaltende (Meth)acrylat-Monomere in dem Monomergemisch schließen 2-Hydroxyethyl-(meth)acrylat, 2-Hydroxypropyl-(meth)acrylat, 3- Hydroxypropyl-(meth)acrylat, und 4-Hydroxybutyl-(meth)acrylat ein.
Some of the suitable hydroxyl-containing (meth) acrylate monomers may have the following structure:
Figure imgf000015_0001
wherein RH is methyl and X is a divalent unit which can be substituted or unsubstituted Ci to Ci8 linear aliphatic unit or substituted or unsubstituted C3 to Cis branched or cyclic aliphatic unit. Some of the suitable substituents include nitrile, amide, halide such as chloride, bromide, fluoride, acetyl, acetoacetyl, hydroxyl, benzyl and aryl. Some specific hydroxyl-containing (meth) acrylate monomers in the monomer mixture include 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, 3-hydroxypropyl (meth) acrylate, and 4-hydroxybutyl (meth) acrylate a.
Das Monomergemisch kann auch ein oder mehrere nicht-funktionelle (Meth)acrylat-Monomere einschließen. Wenn hier verwendet, sind nicht-funktionelle Gruppen jene, die mit einer vernetzenden Komponente nicht vernetzen. Einige von geeigneten nicht-funktionellen CI bis C20 Alkyl- (meth)acry laten schließen Methyl-(meth)acrylat, Ethyl-(meth)acrylat, Propyl-(meth)acrylat, Butyl-(meth)acrylat, Pentyl-(meth)acrylat, Hexyl-(meth)acrylat, Octyl-(meth)acrylat, Nonyl- (meth)acrylat, Isodecyl-(meth)acrylat und Lauryl-(meth)acrylat; verzweigte Alkyl-Monomere, wie Isobutyl-(meth)acrylat, t-Butyl-(meth)acrylat und 2-Ethylhexyl-(meth)acrylat; und cyclische Alkyl- Monomere, wie Cyclohexyl-(meth)acrylat, Methylcyclohexyl-(meth)acrylat, Trimethylcyclohexyl- (meth)acrylat, tertiär-Butylcyclohexyl-(meth)acrylat und Isobornyl-(meth)acrylat ein. Isobornyl- (meth)acrylat und Butylacrylat sind bevorzugt. The monomer mixture can also include one or more non-functional (meth) acrylate monomers. When used here, non-functional groups are those that do not crosslink with a crosslinking component. Some of suitable non-functional CI to C20 alkyl (meth) acrylates include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, pentyl (meth) acrylate, hexyl (meth) acrylate, octyl (meth) acrylate, nonyl (meth) acrylate, isodecyl (meth) acrylate and lauryl (meth) acrylate; branched alkyl monomers such as isobutyl (meth) acrylate, t-butyl (meth) acrylate and 2-ethylhexyl (meth) acrylate; and cyclic alkyl monomers such as cyclohexyl (meth) acrylate, methylcyclohexyl (meth) acrylate, trimethylcyclohexyl (meth) acrylate, tertiary butylcyclohexyl (meth) acrylate and isobornyl (meth) acrylate. Isobornyl (meth) acrylate and butyl acrylate are preferred.
Das Monomergemisch kann ebenfalls ein oder mehrere von anderen Monomeren für den Zweck des Erreichens der gewünschten Eigenschaften, wie Härte, Aussehen und Beschädigungs- Beständigkeit, einschließen. Einige von den anderen solchen Monomeren schließen zum Beispiel Styrol, alpha-Methylstyrol, Acrylnitril und Methacrylnitril ein. Falls enthalten, schließt das Monomergemisch vorzugsweise solche Monomere im Bereich von etwa 5 Prozent bis etwa 30 Prozent ein, wobei alle Prozentsätze in Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht der Polymerfeststoffe, vorliegen. Styrol ist bevorzugt. The monomer mixture can also include one or more of other monomers for the purpose of achieving the desired properties, such as hardness, appearance, and damage resistance. Some of the other such monomers include, for example, styrene, alpha-methylstyrene, acrylonitrile and methacrylonitrile. If included, the monomer mixture preferably includes such monomers in the range of about 5 percent to about 30 percent, all percentages being in weight percent based on the total weight of the polymer solids. Styrene is preferred.
Jedes herkömmliche Masse- oder Lösungs-Polymerisations-Verfahren kann verwendet werden, um das Säure-funktionelle Acryl-Copolymer der vorliegenden Erfindung herzustellen. Eines von den geeigneten Verfahren zur Herstellung des Copolymers der vorliegenden Erfindung schließt ein freies radikalisches Lösungs-Polymerisieren des vorstehend beschriebenen Monomergemisches ein. Any conventional bulk or solution polymerization process can be used to make the acid functional acrylic copolymer of the present invention. One of the suitable methods for making the copolymer of the present invention includes free radical solution polymerization of the monomer mixture described above.
Die Polymerisation des Monomergemisches kann durch Zusetzen herkömmlicher Wärmestarter, wie Azos, beispielhaft angegeben durch Vazo 64, bezogen von DuPont Company, Wilmington, Delaware; und Peroxide, wie t-Butylperoxyacetat, gestartet werden. Das Molekulargewicht des erhaltenen Copolymers kann durch Einstellen der Reaktionstemperatur, der Auswahl und der Menge des verwendeten Starters, wie durch den Fachmann ausgeführt, gesteuert werden. Die vernetzende Komponente der vorliegenden Erfindung kann ein oder mehrere Polyisocyanate, Melamine oder eine Kombination davon einschließen. Polyisocyanate sind bevorzugt. The polymerization of the monomer mixture can be carried out by adding conventional heat initiators, such as Azos, exemplified by Vazo 64, obtained from DuPont Company, Wilmington, Delaware; and peroxides such as t-butyl peroxyacetate are started. The molecular weight of the copolymer obtained can be controlled by adjusting the reaction temperature, the selection and the amount of the initiator used, as carried out by a person skilled in the art. The crosslinking component of the present invention can include one or more polyisocyanates, melamines, or a combination thereof. Polyisocyanates are preferred.
Typischerweise wird das Polyisocyanat im Bereich von etwa 2 bis etwa 10, vorzugsweise etwa 2,5 bis etwa 8, bevorzugter etwa 3 bis etwa 5 Isocyanat-Funktionalitäten, bereitgestellt. Im Allgemeinen hegt das Verhältnis von äquivalenten von Isocyanat-Funktionalitäten auf das Polyisocyanat pro äquivalent von allen der funktionellen Gruppen, die in den vernetzenden Komponenten vorliegen, in Bereichen von etwa 0,5/1 bis etwa 3,0/1, vorzugsweise von etwa 0,7/1 bis etwa 1,8/1, bevorzugter von etwa 0,8/1 bis etwa 1,3/1. Einige geeignete Polyisocyanate schließen aromatische, aliphatische oder cycloaliphatische Polyisocyanate, trifunktionelle Polyisocyanate und Isocyanat-funktionelle Addukte von einem Polyol und difunktionellen Isocyanaten ein. Einige der besonderen Polyisocyanate schließen Diisocyanate, wie 1,6- Hexamethylendiisocyanat, Pentamethylendiisocyanat, Isophorondiisocyanat, 4,4'- Biphenylendiisocyanat, Toluoldiisocyanat, 4,4-Methylendicyclohexyldiisocyanat,Typically, the polyisocyanate is provided in the range of about 2 to about 10, preferably about 2.5 to about 8, more preferably about 3 to about 5 isocyanate functionalities. Generally, the ratio of equivalents of isocyanate functionalities to the polyisocyanate per equivalent of all of the functional groups present in the crosslinking components ranges from about 0.5 / 1 to about 3.0 / 1, preferably from about 0 .7 / 1 to about 1.8 / 1, more preferably from about 0.8 / 1 to about 1.3 / 1. Some suitable polyisocyanates include aromatic, aliphatic or cycloaliphatic polyisocyanates, trifunctional polyisocyanates, and isocyanate-functional adducts of a polyol and difunctional isocyanates. Some of the particular polyisocyanates include diisocyanates such as 1,6-hexamethylene diisocyanate, pentamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, 4,4'-biphenylene diisocyanate, toluene diisocyanate, 4,4-methylene dicyclohexyl diisocyanate,
Biscyclohexyldiisocyanat, Xylylendiisocyanat, Tetramethylenxyloldiisocyanat, 1,4-H6- Xylylendiisocyanat, Ethylethylendiisocyanat, 1-Methyltrimethylendiisocyanat, 1,3- Phenylendiisocyanat, 1,5-Napthalindiisocyanat, Bis-(4-isocyanatocyclohexyl)-methan und 4,4'- Diisocyanatodiphenylether, ein. Biscyclohexyl diisocyanate, xylylene diisocyanate, tetramethylene xylene diisocyanate, 1,4-H6-xylylene diisocyanate, ethyl ethylene diisocyanate, 1-methyltrimethylene diisocyanate, 1,3-phenylene diisocyanate, 1,5-naphthalene diisocyanate, bis- (4-isocyanatocyclohexodyl ether), bis (4-isocyanatocyclohexyl) ether .
Einige der geeigneten trifunktionellen Polyisocyanate schließen Triphenylmethantriisocyanat, 1,3,5-Benzoltriisocyanat und 2,4,6-Toluoltriisocyanat ein. Trimere von Diisocyanat, wie das Trimer von Hexamethylendiisocyanat, vertrieben unter der Handelsmarke Desmodur N-3390 durch Covestro AG, Leverkusen, Nordrhein- Westfalen und das Trimer von Isophorondiisocyanat, sind auch geeignet. Weiterhin sind trifunktionelle Addukte von Triolen und Diisocyanaten auch geeignet. Trimere von Diisocyanaten sind bevorzugt, und Trimere von Isophoron-, Pentamethylen- und Hexamethylendiisocyanaten sind bevorzugter. Some of the suitable trifunctional polyisocyanates include triphenylmethane triisocyanate, 1,3,5-benzene triisocyanate and 2,4,6-toluene triisocyanate. Trimers of diisocyanate, such as the trimer of hexamethylene diisocyanate, sold under the trademark Desmodur N-3390 by Covestro AG, Leverkusen, North Rhine-Westphalia, and the trimer of isophorone diisocyanate are also suitable. Trifunctional adducts of triols and diisocyanates are also suitable. Trimers of diisocyanates are preferred and trimers of isophorone, pentamethylene and hexamethylene diisocyanates are more preferred.
Typischerweise kann die Beschichtungszusammensetzung etwa 0,1 Gew.-% bis etwa 40 Gew.-%, vorzugsweise etwa 15 Gew.-% bis etwa 35 Gew.-% und bevorzugter etwa 20 Gew.-% bis etwa 30 Gew.-% des Melamins einschließen, wobei die Prozentsätze auf dem Gesamtgewicht von Zusammensetzungsfeststoffen basieren. Typically, the coating composition may contain from about 0.1% to about 40%, preferably from about 15% to about 35%, and more preferably from about 20% to about 30% by weight of the Include melamines, the percentages based on the total weight of composition solids.
Einige der geeigneten Melamine schließen monomeres Melamin, polymeres Melamin- Formaldehyd-Harz oder eine Kombination davon ein. Die monomeren Melamine schließen Melamine mit niedrigem Molekulargewicht ein, die im Durchschnitt drei oder mehrere Methylol- Gruppen, verethert mit einem einwertigen CI bis C5- Alkohol, wie Methanol, n-Butanol oder Isobutanol, pro Triazinkern, enthalten und einen mittleren Kondensationsgrad bis zu etwa 2 und vorzugsweise im Bereich von etwa 1,1 bis etwa 1,8 aufweisen, und einen Anteil von einkerniger Spezies von nicht weniger als etwa 50 Gew.-% aufweisen. Im Gegensatz dazu haben die polymeren Melamine einen mittleren Kondensationsgrad von mehr als etwa 1,9. Einige solche geeignete monomere Melamine schließen alkylierte Melamine, wie methylierte, butylierte, isobutylierte Melamine und Gemische davon ein. Viele von diesen geeigneten monomeren Melaminen werden kommerziell geliefert. Zum Beispiel liefern Cytec Industries Ine., West Patterson, New Jersey, Cymel 301 (Polymerisationsgrad von 1,5, 95 % Methyl und 5 % Methylol), Cymel 350 (Polymerisationsgrad von 1,6, 84 % Methyl und 16 % Methylol), 303, 325, 327, 370 und XW3106, welche alle monomere Melamine sind. Geeignete polymere Melamine schließen Melamin mit hohem Aminoanteil (teilweise alkyliert, -N, -H), bekannt als Resimene BMP5503Some of the suitable melamines include monomeric melamine, polymeric melamine-formaldehyde resin, or a combination thereof. The monomeric melamines close Low molecular weight melamines containing an average of three or more methylol groups etherified with a monohydric CI to C5 alcohol, such as methanol, n-butanol or isobutanol, per triazine nucleus and an average degree of condensation of up to about 2 and preferably im Range from about 1.1 to about 1.8, and have a mononuclear species content of not less than about 50% by weight. In contrast, the polymeric melamines have an average degree of condensation of more than about 1.9. Some such suitable monomeric melamines include alkylated melamines, such as methylated, butylated, isobutylated melamines, and mixtures thereof. Many of these suitable monomeric melamines are supplied commercially. For example, Cytec Industries Ine., West Patterson, New Jersey, Cymel 301 (degree of polymerization of 1.5, 95% methyl and 5% methylol), Cymel 350 (degree of polymerization of 1.6, 84% methyl and 16% methylol), 303, 325, 327, 370 and XW3106, all of which are monomeric melamines. Suitable polymeric melamines include high amino content melamine (partially alkylated, -N, -H) known as Resimene BMP5503
(Molekulargewicht 690, Polydispersität von 1,98, 56 % Butyl, 44 % Amino), welches von Solutia Ine., St. Louis, Missouri, bezogen wird, oder Cymell l58, bereitgestellt durch Cytec Industries Ine., West Patterson, New Jersey, ein. Cytec Industries Inc. liefern auch Cymel 1130 mit 80 Prozent Feststoffen (Polymerisationsgrad von 2,5), Cymel 1133 (48 % Methyl, 4 % Methylol und 48 % Butyl), beide von ihnen sind polymere Melamine. (Molecular weight 690, polydispersity of 1.98, 56% butyl, 44% amino), available from Solutia Ine., St. Louis, Missouri, or Cymell l58, provided by Cytec Industries Ine., West Patterson, New Jersey , a. Cytec Industries Inc. also supply Cymel 1130 with 80 percent solids (degree of polymerization 2.5), Cymel 1133 (48% methyl, 4% methylol and 48% butyl), both of which are polymeric melamines.
Falls erwünscht, können geeignete Katalysatoren, die in der vernetzbaren Komponente enthalten sind, das Härtungsverfahren eines Pot-Mix bzw. Mischansatzes der Beschichtungszusammen setzung beschleunigen. If desired, suitable catalysts contained in the crosslinkable component can accelerate the curing process of a pot mix of the coating composition.
Wenn die vernetzende Komponente Polyisocyanat einschließt, schließt die vernetzbare Komponente der Beschichtungszusammensetzung vorzugsweise eine katalytisch aktive Menge von einem oder mehreren Katalysatoren zum Beschleunigen des Härtungsverfahrens ein. Im Allgemeinen liegt eine katalytisch aktive Menge des Katalysators in der Beschichtungszusammensetzung in Bereichen von etwa 0,001 Prozent bis etwa 5 Prozent, vorzugsweise Bereichen von etwa 0,005 Prozent bis etwa 2 Prozent, bevorzugter Bereichen von etwa 0,01 Prozent bis etwa 1 Prozent, wobei alle in Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht von vernetzbaren und vernetzenden Komponentenfeststoffen, vorliegen. Eine breite Vielzahl von Katalysatoren kann verwendet werden, wie Zinn- Verbindungen, einschließlich Dibutylzinndilaurat und Dibutylzinndiacetat; tertiäre Amine, wie Triethylendiamin. Diese Katalysatoren können einzeln oder in Verbindung mit Carbonsäuren, wie Essigsäure oder Benzoesäure, verwendet werden. Ein kommerziell erhältlicher Katalysator vertrieben unter der Handelsmarke Fastcat 4202, d.h. Dibutylzinndilaurat der Arkema North America, Inc. Philadelphia, Pennsylvania, ist besonders geeignet. In dem Fall, dass die vernetzende Komponente Melamin einschließt, schließt sie ebenfalls vorzugsweise eine katalytisch aktive Menge von einem oder mehreren sauren Katalysatoren zum weiteren Erhöhen des Vernetzens der Komponenten beim Härten ein. Im Allgemeinen liegt die katalytisch aktive Menge des sauren Katalysators in der Beschichtungszusammensetzung in Bereichen von etwa 0,1 Prozent bis etwa 5 Prozent, vorzugsweise in Bereichen von etwa 0,1 Prozent bis etwa 2 Prozent, bevorzugter in Bereichen von etwa 0,5 Prozent bis etwa 1,2 Prozent, wobei alle in Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht von vernetzbaren und vernetzenden Komponenten-Feststoffen vorliegen. Einige geeignete saure Katalysatoren enthalten aromatische Sulfonsäuren, wie Dodecylbenzolsulfonsäure, para- Toluolsulfonsäure und Dinonylnaphthalin- Sulfonsäure, wobei alle von ihnen entweder unblockiert oder mit einem Amin, wie Dimethyloxazolidin und 2-Amino-2-methyl-l-propanol, N,N-Dimethylethanolamin oder einer Kombination davon, blockiert sind. Andere saure Katalysatoren, die verwendet werden können, sind starke Säuren, wie Phosphors äuren, ganz besonders Phenylsäurephosphat, das unblockiert oder mit einem Amin blockiert sein kann. Die vernetzbare Komponente der Beschichtungszusammensetzung kann weiterhin im Bereich von etwa 0,1 Prozent bis etwa 95 Prozent, vorzugsweise im Bereich von etwa 10 Prozent bis etwa 90 Prozent, bevorzugter im Bereich von etwa 20 Prozent bis etwa 80 Prozent und besonders bevorzugt im Bereich von etwa 30 Prozent bis etwa 70 Prozent von einem Acryl-Polymer, einem Polyester oder einer Kombination davon einschließen, wobei alle auf dem Gesamtgewicht der vernetzbaren Komponente basieren. When the crosslinking component includes polyisocyanate, the crosslinkable component of the coating composition preferably includes a catalytically active amount of one or more catalysts to accelerate the curing process. Generally, a catalytically active amount of the catalyst in the coating composition ranges from about 0.001 percent to about 5 percent, preferably ranges from about 0.005 percent to about 2 percent, more preferably ranges from about 0.01 percent to about 1 percent, all in % By weight, based on the total weight of crosslinkable and crosslinking component solids, are present. A wide variety of catalysts can be used, such as tin compounds, including dibutyltin dilaurate and dibutyltin diacetate; tertiary amines such as triethylene diamine. These catalysts can be used individually or in combination with carboxylic acids such as acetic acid or benzoic acid. A commercially available catalyst sold under the Fastcat 4202 trademark, ie dibutyltin dilaurate from Arkema North America, Inc. of Philadelphia, Pennsylvania, is particularly suitable. In the event that the crosslinking component includes melamine, it also preferably includes a catalytically active amount of one or more acidic catalysts to further increase the crosslinking of the components upon curing. Generally, the catalytically active amount of the acidic catalyst in the coating composition ranges from about 0.1 percent to about 5 percent, preferably in the range from about 0.1 percent to about 2 percent, more preferably in the range from about 0.5 percent to about 1.2 percent, all in weight percent based on the total weight of crosslinkable and crosslinking component solids. Some suitable acidic catalysts contain aromatic sulfonic acids such as dodecylbenzenesulfonic acid, para-toluenesulfonic acid and dinonylnaphthalenesulfonic acid, all of which are either unblocked or with an amine such as dimethyloxazolidine and 2-amino-2-methyl-1-propanol, N, N-dimethylethanolamine or a combination thereof are blocked. Other acidic catalysts that can be used are strong acids, such as phosphoric acids, especially phenylic acid phosphate, which can be unblocked or blocked with an amine. The crosslinkable component of the coating composition may further range from about 0.1 percent to about 95 percent, preferably from about 10 percent to about 90 percent, more preferably from about 20 percent to about 80 percent, and most preferably from about Include 30 percent to about 70 percent of an acrylic polymer, polyester, or a combination thereof, all based on the total weight of the crosslinkable component.
Das zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignete Acryl-Polymer kann ein gewichtsmittleres Molekulargewicht (in g/mol) laut GPC, das 2000 übersteigt, vorzugsweise im Bereich von etwa 3000 bis etwa 20000 und bevorzugter im Bereich von etwa 4000 bis etwa 10000 aufweisen. Die Tg des Acryl-Polymers variiert im Bereich von 0 °C bis etwa 100 °C, vorzugsweise im Bereich von etwa 10 °C bis etwa 80 °C. The acrylic polymer suitable for use in the present invention may have a weight average molecular weight (in g / mol) according to GPC that exceeds 2000, preferably in the range of about 3000 to about 20,000, and more preferably in the range of about 4,000 to about 10,000. The T g of the acrylic polymer varies in the range from 0 ° C. to approximately 100 ° C., preferably in the range from approximately 10 ° C. to approximately 80 ° C.
Das zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignete Acryl-Polymer kann herkömmlicherweise aus typischen Monomeren, wie Alkyl-(meth)acrylaten mit Alkyl- Kohlenstoffatomen im Bereich von 1 bis 18, vorzugsweise im Bereich von 1 bis 12, und Styrol und funktionellen Monomeren, wie Hydroxyethylacrylat und Hydroxyethylmethacrylat, polymerisiert werden. The acrylic polymer suitable for use in the present invention can conventionally be made from typical monomers such as alkyl (meth) acrylates having alkyl carbon atoms in the range of 1 to 18, preferably in the range of 1 to 12, and styrene and functional monomers such as Hydroxyethyl acrylate and hydroxyethyl methacrylate can be polymerized.
Der zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignete Polyester kann ein gewichtsmittleres Molekulargewicht laut GPC aufweisen, das 1500 übersteigt, vorzugsweise im Bereich von etwa 1500 bis etwa 100000, bevorzugter im Bereich von etwa 2000 bis etwa 50000, stärker bevorzugt im Bereich von etwa 2000 bis etwa 8000 und besonders bevorzugt im Bereich von etwa 2000 bis etwa 5000. Die Tg des Polyesters variiert im Bereich von etwa -50 °C bis etwa +100 °C, vorzugsweise im Bereich von etwa -20 °C bis etwa +50 °C. The polyester suitable for use in the present invention may have a GPC weight average molecular weight exceeding 1500, preferably in the range of about 1500 to about 100000, more preferably in the range of about 2000 to about 50,000, more preferably in the range of about 2000 to about 8000 and particularly preferably in the range from about 2000 to about 5000. The T g of the polyester varies in the range from about -50 ° C to about +100 ° C, preferably in the range from about -20 ° C to about +50 ° C.
Der zur Verwendung geeignete Polyester kann in üblicher Weise aus geeigneten Polysäuren, einschließlich cycloaliphatischen Polycarbonsäuren, und geeigneten Polyolen, die mehrwertige Alkohole einschließen, polymerisiert werden. Beispiele für geeignete cycloaliphatischeThe polyester suitable for use can be polymerized in a conventional manner from suitable polyacids, including cycloaliphatic polycarboxylic acids, and suitable polyols, including polyhydric alcohols. Examples of suitable cycloaliphatic
Polycarbonsäuren sind Tetrahydrophthalsäure, Hexahydrophthalsäure, 1,2- Cyclohexandicarbonsäure, 1,3-Cyclohexandicarbonsäure, 1,4-Cyclohexandicarbonsäure, 4-Polycarboxylic acids are tetrahydrophthalic acid, hexahydrophthalic acid, 1,2-cyclohexanedicarboxylic acid, 1,3-cyclohexanedicarboxylic acid, 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid, 4-
Methylhexahydrophthalsäure, Endomethylentetrahydrophthalsäure, Tricyclodecandicarbonsäure, Endoethylenhexahydrophthalsäure, Camphersäure, Cyclohexantetracarbon- und Cyclobutantetracarbonsäure. Die cycloaliphatischen Polycarbonsäuren können nicht nur in deren cis-, sondern auch in deren trans-Form und als ein Gemisch von beiden Formen verwendet werden. Beispiele für geeignete Polycarbonsäuren, die, falls gewünscht, zusammen mit den cycloaliphatischen Polycarbonsäuren verwendet werden können, sind aromatische und aliphatische Polycarbonsäuren, wie zum Beispiel Phthalsäure, Isophthalsäure, Terephthalsäure, Halogenphthalsäuren, wie Tetrachlor- oder Tetrabromphthalsäure, Adipinsäure, Glutarsäure, Azelainsäure, Sebacinsäure, Fumarsäure, Maleinsäure, Trimellitsäure und Pyromellitsäure. Methyl hexahydrophthalic acid, endomethylene tetrahydrophthalic acid, tricyclodecanedicarboxylic acid, endoethylene hexahydrophthalic acid, camphoric acid, cyclohexanetetracarbon and cyclobutanetetracarboxylic acid. The cycloaliphatic polycarboxylic acids can be used not only in their cis but also in their trans form and as a mixture of both forms. Examples of suitable polycarboxylic acids which, if desired, can be used together with the cycloaliphatic polycarboxylic acids are aromatic and aliphatic polycarboxylic acids, such as, for example, phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, halophthalic acids, such as tetrachloro- or tetrabromophthalic acid, adipic acid, glutaric acid, sebaric acid, sebacic acid, azine acid, sebacic acid, azine acid, sebacic acid, azine acid, sebacic acid, azine acid, sebacic acid, azide Fumaric acid, maleic acid, trimellitic acid and pyromellitic acid.
Geeignete mehrwertige Alkohole schließen Ethylenglycol, Propandiole, Butandiole, Hexandiole, Neopentylglycol, Diethylenglycol, Cyclohexandiol, Cyclohexandimethanol, Trimethylpentandiol, Ethylbutylpropandiol, Ditrimethylolpropan, Trimethylolethan, Trimethylolpropan, Glycerin, Pentärythrit, Dipentärythrit, Tris(hydroxyethyl)-isocyanat, Polyethylenglycol und Polypropylenglycol ein. Falls gewünscht, können auch einwertige Alkohole, wie zum Beispiel Butanol, Octanol, Laurylalkohol, ethoxylierte oder propoxylierte Phenole zusammen mit mehrwertigen Alkoholen eingeschlossen sein.  Suitable polyhydric alcohols include ethylene glycol, propanediols, butanediols, hexanediols, neopentyl glycol, diethylene glycol, cyclohexanediol, cyclohexanedimethanol, trimethylpentanediol, ethylbutylpropanediol, ditrimethylolpropane, trimethylolethane, trimethylolpropane, triethylglycol, tritylthryglycol, pentrylytyl glycol, pentrylytyl glycol, pentrylyl glycol, pentrylyl glycol, tritylthryglycol, pentrylyl glycol, pentrylyl glycol, pentrylyl glycol, pentrylyl glycol, pentrylyl glycol, pentrylytyl glycol, pentrylythritol, pentrylyl, pentrylytyl glycol. If desired, monohydric alcohols such as butanol, octanol, lauryl alcohol, ethoxylated or propoxylated phenols can also be included together with polyhydric alcohols.
Die vernetzbare Komponente kann weiterhin ein oder mehrere reaktive Oligomere einschließen, wie nicht-alicyclische (lineare oder aromatische) Oligomere, offenbart in US 6 221 494 B4, Seite 3, Spalte 4, Zeile 1 bis Zeile 48, die hierin durch diesen Hinweis einbezogen sind. Solche nicht- alicyclischen Oligomere können unter Verwendung nicht- alicycli scher Anhydride, wie Bernstein säure- oder Phthalsäureanhydride oder Gemische davon, hergestellt werden. Caprolacton-Oligo- mere, die in US 5 286 782 Seite 3, Spalte 4, Zeile 43 bis Spalte 5, Zeile 57 beschrieben sind, die hierin durch diesen Hinweis einbezogen sind, können ebenfalls verwendet werden.  The crosslinkable component can further include one or more reactive oligomers, such as non-alicyclic (linear or aromatic) oligomers, disclosed in US 6,221,494 B4, page 3, column 4, line 1 to line 48, which are incorporated herein by reference . Such non-alicyclic oligomers can be prepared using non-alicyclic anhydrides such as succinic or phthalic anhydrides or mixtures thereof. Caprolactone oligomers described in US 5,286,782 page 3, column 4, line 43 to column 5, line 57, which are incorporated herein by reference, may also be used.
Die vernetzbare Komponente der Beschichtungszusammensetzung kann weiterhin ein oder mehrere modifzierende Harze einschließen, die auch als nicht-wässrige Dispersionen (NADs) be kannt sind. Solche Harze werden manchmal verwendet, um die Viskosität der erhaltenen Beschich tungszusammensetzung einzustellen. Die Menge von modifizierendem Harz, die verwendet werden kann, liegt typischerweise in Bereichen von etwa 10 Gew.-% bis etwa 50 Gew.-%, wobei alle Pro- zentsätze auf dem Gesamtgewicht von vernetzbaren Komponenten-Feststoffen basieren. Das ge wichtsmittlere Molekulargewicht des modifizierenden Harzes, bestimmt nach DIN 55672:2016-03, liegt im Allgemeinen in Bereichen (in g/mol) von etwa 20000 bis etwa 100000, vorzugsweise in Bereichen von etwa 25000 bis etwa 80000 und bevorzugter in Bereichen von etwa 30000 bis etwa 50000. The crosslinkable component of the coating composition may further include one or more modifying resins, which are also known as non-aqueous dispersions (NADs). Such resins are sometimes used to adjust the viscosity of the coating composition obtained. The amount of modifying resin that can be used is typically in the range of about 10% to about 50% by weight, with all products percentages are based on the total weight of crosslinkable component solids. The weight average molecular weight of the modifying resin, determined according to DIN 55672: 2016-03, is generally in the range (in g / mol) from about 20,000 to about 100,000, preferably in the range from about 25,000 to about 80,000 and more preferably in the range of about 30,000 to about 50,000.
Die vernetzbare oder vernetzende Komponente der Beschichtungszusammensetzung der vorliegenden Erfindung enthält typischerweise mindestens ein organisches Lösungsmittel, das typischerweise aus der Gruppe, bestehend aus aromatischen Kohlenwasserstoffen, wie Erdölnaphtha oder Xylolen; Ketonen, wie Methylamylketon, Methylisobutylketon, Methylethylketon oder Aceton; Estern, wie Essigsäurebutylester oder Essigsäurehexylester; und Glycoletherestern, wie Propylenglycolmonomethyletheracetat, ausgewählt ist. Die Menge von zugegebenem organischem Lösungsmittel hängt von dem gewünschten Feststoffanteil sowie der gewünschten Menge an VOC der Zusammensetzung ab. Falls gewünscht, kann das organische Lösungsmittel zu beiden Komponenten des Bindemittels gegeben werden. Eine Beschichtungszusammensetzung mit hohem Feststoffgehalt und niedriger VOC ist bevorzugt. The crosslinkable or crosslinking component of the coating composition of the present invention typically contains at least one organic solvent, typically from the group consisting of aromatic hydrocarbons such as petroleum naphtha or xylenes; Ketones such as methyl amyl ketone, methyl isobutyl ketone, methyl ethyl ketone or acetone; Esters such as butyl acetate or hexyl acetate; and glycol ether esters such as propylene glycol monomethyl ether acetate. The amount of organic solvent added depends on the desired solids content and the desired amount of VOC of the composition. If desired, the organic solvent can be added to both components of the binder. A high solids, low VOC coating composition is preferred.
Falls nachstehende Steuerungsmittel für eine niedrige Einbrenntemperatur mit entweder der vernetzbaren Komponente, der vernetzenden Komponente oder beiden derIf the following baking temperature control means with either the crosslinkable component, the crosslinking component, or both of the
Beschichtungszusammensetzung (vorzugsweise mit der vernetzbaren Komponente) eingeschlossen sind, kann die Ablaufbeständigkeit der auf eine Substratoberfläche aufgetragenen Schicht verbessert werden, unter der Bedingung einer niedrigen Einbrenntemperatur. Das Steuerungsmittel für eine niedrige Einbrenntemperatur der vorliegenden Erfindung schließt eine Rheologie- Komponente ein. In einer beispielhaften Ausführungsform schließt die Rheologie-Komponente ein amorphes Kieselgel, einen Ton oder eine Kombination von beiden ein. In einer anderen beispielhaften Ausführungsform schließt das Steuerungsmittel für eine niedrige Einbrenntemperatur etwa 0,1 Gew.-% bis etwa 10 Gew.-%, vorzugsweise etwa 0,3 Gew.-% bis etwa 5 Gew.-%, bevorzugter etwa 0,5 Gew.-% bis etwa 2 Gew.-% der Rheologie-Komponente, und im Bereich von etwa 0,1 Gew.-% bis etwa 10 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von etwa 0,3 Gew.-% bis etwa 5 Gew.-% und bevorzugter im Bereich von etwa 0,5 Gew.-% bis etwa 2 Gew.-% von Polyharnstoff ein, wobei die Gew.-%sätze auf dem Gesamtgewicht der vernetzbaren und vernetzenden Komponenten der härtbaren Beschichtungszusammensetzung mit niedrigem Einbrennen der vorliegenden Erfindung basieren. Wenn zu wenig Kieselgel und Polyharnstoff verwendet werden (weniger als die vorstehend angeführten Bereiche), kann kein Vorteil ersichtlich werden und wenn zu viel Kieselgel und Polyharnstoff verwendet werden (mehr als die vorstehend angeführten Bereiche), wird die erhaltene Beschichtungs-Oberfläche rau. Zur Verwendung geeignete amorphe Kieselgele schließen kolloidale Kieselgele, welche durch die Silanisierung von Hydroxylgruppen auf den Kieselgelteilchen teilweise oder vollständig oberflächenmodifiziert wurde, wodurch ein Teil oder alles von der Kieselgelteilchenoberfläche hydrophob wird, ein. Beispiele für geeignetes hydrophobes Kieselgel schließen ÄROSIL R972, ÄROSIL R812, ÄROSIL OK412, ÄROSIL TS-100 und ÄROSIL R805 ein, wobei alle von Evonik Industries AG, Essen, Deutschland, kommerziell erhältlich sind. Besonders bevorzugt ist pyrogenes Kieselgel von Evonik Industries AG, Essen, Deutschland, als ÄROSIL R 812 erhältlich. Anderes kommerziell erhältliches Kieselgel schliesst SIBELITE M3000 (Cristobalite), SIL-CO-SIL, gemahlenes Kieselgel, MIN-U-SIL, mikronisiertes Kieselgel ein, wobei alle von U.S. Kieselgel Company, Berkeley Springs, West Virginia, bezogen werden. Das Kieselgel kann in dem Copolymer durch ein Vermahl- Verfahren unter Verwendung herkömmlicher Ausrüstung, wie Hochgeschwindigkeitsblattmischer, Kugelmühlen oder Sandmühlen, dispergiert werden. Vorzugsweise wird das Kieselgel gesondert in dem früher beschriebenen Acryl-Polymer dispergiert und dann kann die Dispersion zu der vernetzbaren Komponente der Beschichtungszusammensetzung gegeben werden. Der zur Verwendung hierin geeignete Ton kann Ton, dispergierten Ton oder eine Kombination davon einschließen. Beispiele für kommerziell erhältliche Tonprodukte schließen Bentonit-Ton, erhältlich als BENTONE von Elementis Specialties, London, Grossbritannien, und GARAMITE- Ton, erhältlich von Southern Ton Products, Gonzales, TX, USA, unter entsprechend eingetragenen Handelsmarken, ein. BENTONE 34-Dispersion, beschrieben in US-Patent Nr. 8 357 456, und GARAMITE-Dispersion, beschrieben in US-Patent Nr. 8 227 544, und eine Kombination der zwei sind geeignet. Eine Kombination des Kieselgels und des Tons, wie der vorstehend erwähnte BENTONE, der GARAMITE oder Dispersionen davon, können auch verwendet werden. Coating composition (preferably with the crosslinkable component), the run-off resistance of the layer applied to a substrate surface can be improved under the condition of a low baking temperature. The low bake temperature control agent of the present invention includes a rheology component. In an exemplary embodiment, the rheology component includes an amorphous silica gel, a clay, or a combination of both. In another exemplary embodiment, the low bake temperature control means includes from about 0.1% to about 10%, preferably from about 0.3% to about 5%, more preferably from about 0.5% % By weight to about 2% by weight of the rheology component, and in the range from approximately 0.1% by weight to approximately 10% by weight, preferably in the range from approximately 0.3% by weight to approximately 5 weight percent, and more preferably in the range of about 0.5 weight percent to about 2 weight percent of polyurea, the weight percentages being based on the total weight of the crosslinkable and crosslinking components of the curable, low bake coating composition of the present invention. If too little silica gel and polyurea are used (less than the ranges mentioned above), no advantage can be seen and if too much silica gel and polyurea are used (more than the ranges mentioned above), the coating surface obtained becomes rough. Suitable amorphous silica gels include colloidal silica gels, which are characterized by the Silanization of hydroxyl groups on the silica gel particles has been partially or completely surface modified, making some or all of the silica gel particle surface hydrophobic. Examples of suitable hydrophobic silica gel include ÄROSIL R972, ÄROSIL R812, ÄROSIL OK412, ÄROSIL TS-100 and ÄROSIL R805, all of which are commercially available from Evonik Industries AG, Essen, Germany. Pyrogenic silica gel is particularly preferably available from Evonik Industries AG, Essen, Germany, as ÄROSIL R 812. Other commercially available silica gel includes SIBELITE M3000 (Cristobalite), SIL-CO-SIL, ground silica gel, MIN-U-SIL, micronized silica gel, all of which are obtained from US Silica Gel Company, Berkeley Springs, West Virginia. The silica gel can be dispersed in the copolymer by a grinding process using conventional equipment such as high speed blade mixers, ball mills or sand mills. Preferably, the silica gel is separately dispersed in the previously described acrylic polymer and then the dispersion can be added to the crosslinkable component of the coating composition. The clay suitable for use herein may include clay, dispersed clay, or a combination thereof. Examples of commercially available clay products include bentonite clay, available as BENTONE from Elementis Specialties, London, UK, and GARAMITE clay, available from Southern Ton Products, Gonzales, TX, USA, under registered trademarks. BENTONE 34 dispersion, described in U.S. Patent No. 8,357,456, and GARAMITE dispersion, described in U.S. Patent No. 8,227,544, and a combination of the two are suitable. A combination of the silica gel and the clay such as the aforementioned BENTONE, GARAMITE or dispersions thereof can also be used.
Der zur Verwendung in dem Steuerungsmittel für eine niedrige Einbrenntemperatur geeignete Polyharnstoff wird aus der Polymerisation eines Monomergemisches erhalten, das etwa 0,5 bis etwa 3 Gew.-% der Amin-Monomere, etwa 0,5 bis etwa 3 Gew.-% der Isocyanat-Monomere, und etwa 94 bis etwa 99 Gew.-% eines moderierenden Polymers einschließt. Das Amin-Monomer ist aus der Gruppe, bestehend aus einem primären Amin, sekundären Amin, Ketimin, Aldimin oder einer Kombination davon, ausgewählt. Benzylamin ist bevorzugt. Das Isocyanat-Monomer ist aus der Gruppe, bestehend aus einem aliphatischen Polyisocyanat, cycloaliphatischen Polyisocyanat, aromatischen Polyisocyanat und einer Kombination davon, ausgewählt. Das bevorzugte Isocyanat- Monomer ist 1,6-Hexamethylendiisocyanat oder 1,5-Pentamethylendiisocyanat. Das moderierende Polymer kann eines oder mehrere von den vorstehend beschriebenen Polymeren sein. Die Acryl- Polymere oder Polyester sind bevorzugt. The polyurea suitable for use in the low bake temperature control agent is obtained from the polymerization of a monomer mixture comprising about 0.5 to about 3 percent by weight of the amine monomers, about 0.5 to about 3 percent by weight of the isocyanate Monomers, and from about 94 to about 99 weight percent of a moderating polymer. The amine monomer is selected from the group consisting of a primary amine, secondary amine, ketimine, aldimine, or a combination thereof. Benzylamine is preferred. The isocyanate monomer is selected from the group consisting of an aliphatic polyisocyanate, cycloaliphatic polyisocyanate, aromatic polyisocyanate, and a combination thereof. The preferred isocyanate monomer is 1,6-hexamethylene diisocyanate or 1,5-pentamethylene diisocyanate. The moderating polymer can be one or more of the polymers described above. The acrylic polymers or polyesters are preferred.
Vorzugsweise wird der Polyharnstoff durch Vermischen von einem oder mehreren der moderierenden Polymere mit den Amin-Monomeren hergestellt und dann werden Isocyanat- Monomere über die Zeit unter Umgebungs-Bedingungen zugegeben. Preferably the polyurea is obtained by mixing one or more of the Moderating polymers made with the amine monomers and then isocyanate monomers are added over time under ambient conditions.
Die Ablaufbeständigkeit von einer Schicht aus einem Pot-Mix bzw. Mischansatz, die sich aus Vermischen der vernetzbaren und vernetzenden Komponenten der vorliegenden Beschichtungszu- sammensetzung ergibt, wenn auf ein Substrat aufgetragen, liegt im Bereich von etwa 5 (127 Mikro metern) bis etwa 20 mils (508 Mikrometern), wenn mit dem ASTM-Test D4400-99 gemessen. Je höher die Zahl, umso höher wird die gewünschte Ablaufbeständigkeit sein. The run-off resistance of a layer of a pot mix or mixing mixture, which results from mixing the crosslinkable and crosslinking components of the present coating composition when applied to a substrate, is in the range from about 5 (127 micrometers) to about 20 mils (508 microns) when measured by ASTM D4400-99. The higher the number, the higher the desired resistance to running.
Die Beschichtungszusammensetzung wird vorzugsweise als eine Zwei-Komponenten- The coating composition is preferably used as a two-component
Beschichtungszusammensetzung formuliert, wobei die vernetzbare Komponente in einem gesonderten Behälter von der vernetzenden Komponente gelagert wird, welche vermischt wird, um ein Pot-Mix bzw. einen Mischansatz kurz vor der Verwendung zu bilden. Coating composition formulated, wherein the crosslinkable component is stored in a separate container from the crosslinking component, which is mixed to form a pot mix or a mixing batch shortly before use.
Die Beschichtungszusammensetzung wird vorzugsweise als eine Kraftfahrzeug-OEM- The coating composition is preferably used as an automotive OEM
Zusammensetzung oder als eine Kraftfahrzeug-Ausbesserungs-Zusammensetzung formuliert. Diese Zusammensetzungen können als ein Basislack oder als ein pigmentierter Einbeschichtungs- Decklack auf ein Substrat aufgetragen werden. Diese Zusammensetzungen erfordern das Vorliegen von Pigmenten. Typischerweise wird ein Pigment-zu-Bindemittel-Verhältnis von etwa 1,0/100 bis etwa 200/100 in Abhängigkeit von der Farbe und Art von angewendetem Pigment verwendet. Die Pigmente werden in Mahlgüter durch herkömmliche Verfahren, wie Vermahlen, Sand- Vermahlen und Hochgeschwindigkeits- Vermischen, formuliert. Im Allgemeinen umfasst das Mahlgut Pigment und ein Dispergiermittel in einem organischen Lösungsmittel. Das Mahlgut wird in einer geeigneten Menge zu der Beschichtungszusammensetzung unter Vermischen gegeben, um eine pigmentierte Beschichtungszusammensetzung zu bilden. Composition or formulated as an automotive repair composition. These compositions can be applied as a basecoat or as a pigmented single-coat topcoat to a substrate. These compositions require the presence of pigments. Typically a pigment to binder ratio of from about 1.0 / 100 to about 200/100 is used depending on the color and type of pigment used. The pigments are formulated into regrinds by conventional methods such as milling, sand milling, and high speed mixing. Generally, the millbase comprises pigment and a dispersant in an organic solvent. The millbase is added to the coating composition in an appropriate amount with mixing to form a pigmented coating composition.
Ein beliebiges der üblicherweise verwendeten organischen und anorganischen Pigmente, wie weiße Pigmente, zum Beispiel Titandioxid, Farbpigmente, metallische Schuppen, zum Beispiel Aluminium-Schuppen, spezielle Effektpigmente, zum Beispiel beschichtete Glimmer- Schuppen und beschichtete Aluminium-Schuppen, und Extender-Pigmente, kann verwendet werden.  Any of the commonly used organic and inorganic pigments, such as white pigments, for example titanium dioxide, color pigments, metallic flakes, for example aluminum flakes, special effect pigments, for example coated mica flakes and coated aluminum flakes, and extender pigments, can be used.
Die Beschichtungszusammensetzung kann auch andere herkömmliche Formulierungszusätze, wie Netzmittel, Verlaufsmittel und Fliess-Steuerungsmittel, zum Beispiel Resiflow S The coating composition can also include other conventional formulation additives such as wetting agents, leveling agents and flow control agents, for example Resiflow S
(Polybutylacrylat), BYK 320 und 325 (Polyacrylate mit hohem Molekulargewicht), BYK 347 (Polyether-modifiziertes Siloxan), Entschäumer, Tenside und Emulgatoren, um die(Polybutyl acrylate), BYK 320 and 325 (high molecular weight polyacrylates), BYK 347 (polyether-modified siloxane), defoamers, surfactants and emulsifiers to make the
Zusammensetzung beim Stabilisieren zu unterstützen, einschließen. Andere Zusätze, die in der Regel die Beschädigungs-Beständigkeit verbessern, können zugegeben werden, wie Silsesquioxane und andere Silicat-basierende Mikropartikel. Include composition to help stabilize. Other additives that typically improve damage resistance can be added, such as silsesquioxane and other silicate-based microparticles.
Zum Verbessern der Witterungsbeständigkeit des Clear-Finish der Beschichtungszusammensetzung können etwa 0,1 % bis etwa 5 Gew.- %, basierend auf dem Gewicht der Zusammensetzungs- Feststoffe, von einem Ultraviolettlicht-Stabilisator oder einer Kombination von Ultraviolettlicht- Stabilisatoren und Absorptionsmittel zugegeben werden. Diese Stabilisatoren schließen Ultraviolettlicht-Absorptionsmittel, Screener, Quencher und spezielle gehinderte Amin-Licht- Stabilisatoren ein. Ebenfalls können etwa 0,1 % bis etwa 5 Gew.- %, basierend auf dem Gewicht der Zusammensetzungs-Feststoffe, von einem Antioxidans auch zugegeben werden. To improve the weather resistance of the clear finish of the coating composition about 0.1% to about 5% by weight, based on the weight of the composition solids, of an ultraviolet light stabilizer or a combination of ultraviolet light stabilizers and absorbent may be added. These stabilizers include ultraviolet light absorbers, screeners, quenchers and special hindered amine light stabilizers. Also, about 0.1% to about 5% by weight, based on the weight of the composition solids, of an antioxidant can also be added.
Die Beschichtungszusammensetzung wird vorzugsweise in Form einer Zwei-Komponenten- Beschichtungszusammensetzung formuliert. Die vorliegende Erfindung ist besonders als ein Basislack für Freilandgegenstände, wie Fahrzeuge und andere Fahrzeugkarosserieteile, verwendbar. Das Fahrzeug oder das andere Fahrzeugkarosserieteil kann aus einem oder mehreren Werkstoffen aufgebaut sein. Geeignete Werkstoffe sind beispielsweise Metall, Kunststoff oder deren Mischungen. Das Fahrzeug kann jedes dem Fachmann bekannte Fahrzeug sein. Beispielsweise kann es sich bei dem Fahrzeug um ein Kraftfahrzeug, Fastkraftfahrzeug, Motorrad, Motorroller, Fahrrad oder ähnliches handeln. Bevorzugt handelt es sich bei dem Fahrzeug um ein Kraftfahrzeug und/oder Fastkraftfahrzeug (FKW-Fahrzeug), besonders bevorzugt handelt es sich um ein Kraftfahrzeug. Eine typische Kraftfahrzeug- oder FKW-Karosserie wird aus einem Stahlblech oder einem Kunststoff- oder einem Verbundwerkstoff-Substrat hergestellt. Zum Beispiel können die Schutzbleche aus Kunststoff- oder einem Verbundwerkstoff und der Hauptteil der Karosserie aus Stahl sein. Wenn Stahl verwendet wird, wird es zuerst mit einer anorganischen Rostschutz- Verbindung, wie Zink- oder Eisenphosphat, eine E-Beschichtung genannt, behandelt und dann wird eine Grundierungs-Beschichtung im Allgemeinen durch Elektroabscheidung aufgetragen. Typischerweise sind diese Elektroabscheidungs-Grundierungen epoxy-modifizierte Harze, vernetzt mit einem Polyisocyanat und werden durch ein kathodisches Elektroabscheidungs- Verfahren aufgetragen. Gegebenenfalls kann eine Grundierung über die elektroabgeschiedene Grundierung, gewöhnlich durch Sprühen, aufgetragen werden, um besseres Aussehen und/oder verbesserte Anhaftung einer Basis-Fackierung oder einer Monobeschichtung an der Grundierung bereitzustellen. The coating composition is preferably formulated in the form of a two-component coating composition. The present invention is particularly useful as a basecoat for outdoor objects such as vehicles and other vehicle body parts. The vehicle or the other vehicle body part can be constructed from one or more materials. Suitable materials are, for example, metal, plastic or their mixtures. The vehicle can be any vehicle known to those skilled in the art. For example, the vehicle can be a motor vehicle, fast motor vehicle, motorcycle, scooter, bicycle or the like. The vehicle is preferably a motor vehicle and / or fast motor vehicle (FKW vehicle), particularly preferably it is a motor vehicle. A typical motor vehicle or PKW body is made from a steel sheet or a plastic or a composite substrate. For example, the fenders can be made of plastic or a composite material and the main body of the body can be made of steel. When steel is used, it is first treated with an inorganic anti-rust compound, such as zinc or iron phosphate, called an E-coating, and then a primer coating is generally applied by electrodeposition. Typically, these electrodeposition primers are epoxy modified resins crosslinked with a polyisocyanate and are applied by a cathodic electrodeposition process. Optionally, a primer can be applied over the electrodeposited primer, usually by spraying, to provide better appearance and / or improved adhesion of a base coat or mono-coating to the primer.
Die Basislackschicht kann auch melaminfrei aufgebaut werden. Die bekannten Basislackformulierungen können sowohl lösemittelhaltig als auch wässrig eingesetzt werden. Die Basislackschicht kann im Wesentlichen frei von Melamin und seinen Derivaten sein. Im Wesentlichen frei bedeutet in diesem Zusammenhang insbesondere, dass Melamin und seine Derivate in der Basislackschicht in Mengen von weniger als 5 Gew.-%, bevorzugt weniger als 3 Gew.-%, besonders bevorzugt weniger als 1 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der nichtflüchtigen Komponenten der Basislackschicht, vorhanden sind. In diesen Mengen in der Basislackschicht vorhandenes Melamin oder dessen Derivate leisten beim Aushärten unter Wärmezufuhr keinen wesentlichen Beitrag zur Vernetzung der Basislackschicht. The basecoat can also be built up without melamine. The known basecoat formulations can be used both solvent-based and aqueous. The basecoat layer can be essentially free of melamine and its derivatives. In this context, essentially free means in particular that melamine and its derivatives in the basecoat layer in amounts of less than 5% by weight, preferably less than 3% by weight, particularly preferably less than 1% by weight, based on the Total weight of the non-volatile components of the basecoat layer are present. Melamine or its derivatives present in these quantities in the basecoat layer undercut when hardened Heat supply makes no significant contribution to the crosslinking of the basecoat layer.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Basislackschicht frei von Melamin und seinen Derivaten. According to a preferred embodiment of the invention, the basecoat layer is free of melamine and its derivatives.
In Ausführungsformen, bei denen es z.B. auf eine weitere Verbesserung der Zwischenschichthaftung und einen noch höheren Vernetzungsgrad der Basislackschicht ankommt, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die erfindungsgemäße Basislackschicht mindestens eine NCO-reaktive Verbindung umfasst. Für die Basislackschicht geeignete NCO-reaktive Verbindungen sind Polyetherpolyole, Polycarbonatpolyole, Polyesterpolyole, Polyacrylatpolyole, Polyurethanpolyole, Polyacrylatpolyole, wie sie weiter oben bereits für die Klarlackschicht beschrieben wurden. Bevorzugt wird als NCO-reaktive Verbindung in der Basislackschicht eine oder mehrere ausgewählt aus Polyesterpolyolen, Polyacrylatpolyolen und/oderIn embodiments where e.g. If a further improvement in the interlayer adhesion and an even higher degree of crosslinking of the basecoat film is important, it has proven to be advantageous if the basecoat film according to the invention comprises at least one NCO-reactive compound. Suitable NCO-reactive compounds for the basecoat layer are polyether polyols, polycarbonate polyols, polyester polyols, polyacrylate polyols, polyurethane polyols, polyacrylate polyols, as have already been described above for the clear lacquer layer. Preferred as the NCO-reactive compound in the basecoat layer is one or more selected from polyester polyols, polyacrylate polyols and / or
Polyurethanpolyolen eingesetzt. Polyurethane polyols used.
Die Basislackschicht kann mindestens eine NCO-reaktive Verbindung umfassen. The basecoat layer can comprise at least one NCO-reactive compound.
Der Basislack kann ein Einkomponentenlack sein und keine Topfzeit aufweisen. Keine Topfzeit bedeutet in diesem Zusammenhang, dass der applikationsfertige Basislack für mehr als 7 Tage, bevorzugt mehr als 2 Wochen, besonders bevorzugt mehr als 4 Wochen lagerstabil ist, also auch nach 7 Tagen, 2 Wochen bzw. 4 Wochen mit gleichen Eigenschaften, wie frisch hergestellt, verwendet werden kann. The basecoat can be a one-component paint and have no pot life. In this context, no pot life means that the ready-to-apply basecoat is stable in storage for more than 7 days, preferably more than 2 weeks, particularly preferably more than 4 weeks, i.e. even after 7 days, 2 weeks or 4 weeks with the same properties as fresh manufactured, can be used.
Im Schritt b) wird die Basislackschicht zumindest teilweise ausgehärtet. Der Basislack kann beispielsweise über nachstehendes Verfahren aufgebracht werden. Das Verfahren schließt die nachstehenden Verfahrensschritte ein: Die vernetzbare Komponente der vorstehend beschriebenen Beschichtungszusammensetzung der vorliegenden Erfindung wird mit der vernetzenden Komponente der Beschichtungszusammensetzung vermischt, um ein Pot-Mix bzw. einen Mischansatz zu bilden. Im Allgemeinen werden die vernetzbare Komponente und die vernetzende Komponente kurz vor der Auftragung vermischt, um ein Pot-Mix bzw. einen Mischansatz zu bilden. Das Vermischen kann über eine herkömmliche Mischdüse oder gesondert in einem Behälter stattfinden. In step b) the basecoat film is at least partially cured. The basecoat can be applied, for example, using the following procedure. The process includes the following process steps: The crosslinkable component of the above described coating composition of the present invention is mixed with the crosslinking component of the coating composition to form a pot mix. In general, the crosslinkable component and the crosslinking component are mixed shortly before application to form a pot mix or a mixing batch. Mixing can take place via a conventional mixing nozzle or separately in a container.
Eine Schicht des Pot-Mix bzw. Mischansatzes wird im Allgemeinen mit einer Dicke im Bereich von etwa 15 Mikrometern bis etwa 200 Mikrometern auf ein Substrat, wie eine Kraftfahrzeugkarosserie oder eine Kraftfahrzeugkarosserie, aufgetragen, die mit einer E- Beschichtung vorbeschichtet wurde, gefolgt von einer Grundierung. Der vorangehende Auftragungsschritt kann durch Sprühen, elektrostatisches Sprühen, kommerziell geliefertes Roboter-Sprühsystem, Walzen-Beschichtung, Tauchen, Fluten oder Pinseln des Pot-Mix bzw. Mischansatzes über das Substrat aufgetragen werden. Die Schicht wird nach Auftragung abdunsten lassen, d. h. der Luft ausgesetzt, um den Lösungsmittelgehalt der Pot-Mix- bzw. Mischansatz- Schicht zu vermindern, damit eine „Strike-in"-beständige bzw. vermischungsfeste Schicht hergestellt wird. Der Zeitraum des Abdunstungs-Schritts liegt in Bereichen von etwa 5 bis etwa 15 Minuten. Dann kann eine Schicht einer Klarlack-Zusammensetzung mit einer Dicke im Bereich von etwa 15 Mikrometern bis etwa 200 Mikrometern durch das früher beschriebene Auftragungsmittel über die „Strike-in"-beständige bzw. vermischungsfeste Schicht aufgetragen werden, um ein Mehr-Schicht-System auf dem Substrat zu bilden. A layer of the pot mix is generally applied with a thickness in the range of about 15 microns to about 200 microns on a substrate, such as an automobile body or an automobile body, which has been precoated with an E-coating, followed by one Primer. The preceding application step can be carried out by spraying, electrostatic spraying, commercially available robot spraying systems, roller coating, dipping, flooding or brushing the pot mix or Mixed approach can be applied over the substrate. After application, the layer is allowed to evaporate, ie exposed to the air, in order to reduce the solvent content of the pot-mix or mixing batch layer, so that a "strike-in" -resistant or mix-resistant layer is produced. The period of evaporation Steps are in the range of about 5 to about 15 minutes. Then a layer of a clear lacquer composition with a thickness in the range of about 15 micrometers to about 200 micrometers can be applied by the previously described application agent via the “strike-in” resistant or mixture-resistant Layer are applied to form a multi-layer system on the substrate.
In einer anderen Variante wird eine Schicht des Pot-Mix bzw. Mischansatzes im Allgemeinen mit einer Dicke im Bereich von etwa 15 Mikrometern bis etwa 200 Mikrometern auf ein Substrat, wie eine Kraftfahrzeugkarosserie oder eine Kraftfahrzeugkarosserie, die mit einer E-Beschichtung, gefolgt von einer Grundierung, oder einer Grundierung vorbeschichtet wurde, aufgetragen. Der vorangehende Auftragungsschritt kann durch Sprühen, elektrostatisches Sprühen, kommerziell geliefertes Roboter-Sprühsystem, Walzen-Beschichtung, Tauchen, Fluten oder Pinseln des Pot-Mix bzw. Mischansatzes über das Substrat aufgetragen werden. Die Schicht wird nach Auftragung abdunsten lassen, d. h. der Luft ausgesetzt, um den Lösungsmittelgehalt der Pot-Mix- bzw. Mischansatz-Schicht zu vermindern, damit eine Strike-in-beständige Schicht hergestellt wird. Der Zeitraum des Abdunstungs-Schritts liegt in Bereichen von etwa 5 bis etwa 15 Minuten. In another variant, a layer of the pot mix is generally applied with a thickness in the range from approximately 15 micrometers to approximately 200 micrometers onto a substrate, such as a motor vehicle body or a motor vehicle body, with an E-coating followed by a Primer, or a primer has been pre-coated. The preceding application step can be applied over the substrate by spraying, electrostatic spraying, commercially available robot spraying systems, roller coating, dipping, flooding or brushing the pot mix or mixing batch. The layer is allowed to evaporate after application, i.e. H. exposed to the air to reduce the solvent content of the pot-mix layer so that a strike-in-resistant layer is produced. The period of the evaporation step ranges from about 5 to about 15 minutes.
Im Schritt c) erfolgt das Aufbringen eines Decklacks auf die in Schritt b) aufgebrachte Basislackschicht, wobei der Decklack als strukturgebende Komponente silangruppen-enthaltende Prepolymere mit einem Gehalt von größer oder gleich 20 Gew.-% und kleiner oder gleich 100 Gew.-% bezogen auf die ausgehärtete Decklackschicht aufweist. Die verwendeten Prepolymere können dabei eine oder mehrere Silangruppen pro Prepolymer aufweisen. Die Prepolymere weisen also mindestens eine funktionelle Gruppe aus einem Silicium-Grundgerüst und Wasserstoff auf. Diese funktionelle Gruppe kann beispielsweise -S1H3 sein. Die Wasserstoffe können noch durch weitere Gruppen, beispielsweise alkyl oder alkoxy-Gruppen substituiert sein. Im Folgenden wird der Aufbau der erfindungsgemäß einsetzbaren silanfunktionellen Prepolymere beschreiben. In step c), a topcoat is applied to the basecoat layer applied in step b), the topcoat being used as a structuring component and containing prepolymers containing silane groups with a content of greater than or equal to 20% by weight and less than or equal to 100% by weight on the cured top coat layer. The prepolymers used can have one or more silane groups per prepolymer. The prepolymers thus have at least one functional group consisting of a silicon backbone and hydrogen. This functional group can be, for example, -S1H 3 . The hydrogens can also be substituted by further groups, for example alkyl or alkoxy groups. The structure of the silane-functional prepolymers which can be used according to the invention is described below.
Ein silanfunktionalisiertes, polymeres Polyisocyanat mit mindestens einer Alkoxysilangruppe kann bereitgestellt werden als ein im Rahmen einer weiteren Ausführungsform erfindungsgemäß bevorzugtes silanfunktionelles Prepolymer. Besagte silanfunktionalisierte, polymere Polyisocyanate können durch die direkte Umsetzung von polymeren Polyisocyanaten mit Alkoxysilanen, die eine isocyanatreaktive Gruppe wie Amino, Mercapto oder Hydroxy tragen, synthetisiert werden. Als geeignete polymere Polyisocyanate finden aromatische, araliphatische, aliphatische oder cyclo aliphatische polymere Polyisocyanate mit einer NCO-Funktionalität > 2 Verwendung. Diese können auch Iminooxadiazindion-, Isocyanurat-, Uretdion-, Urethan-, Allophanat-, Biuret-, Harnstoff-, Oxadiazintrion, Oxazolidinon-, Acylharnstoff- und/oder Carbodiimid-Strukturen aufweisen und lassen sich nach den üblichen Verfahren herstellen. A silane-functionalized, polymeric polyisocyanate with at least one alkoxysilane group can be provided as a silane-functional prepolymer preferred according to the invention in the context of a further embodiment. Said silane-functionalized, polymeric polyisocyanates can be synthesized by the direct reaction of polymeric polyisocyanates with alkoxysilanes which carry an isocyanate-reactive group such as amino, mercapto or hydroxy. Aromatic, araliphatic, aliphatic or cyclo aliphatic polymeric polyisocyanates with an NCO functionality> 2 are used as suitable polymeric polyisocyanates. These can also iminooxadiazinedione, isocyanurate, uretdione, urethane, Allophanate, biuret, urea, oxadiazinetrione, oxazolidinone, acylurea and / or carbodiimide structures have and can be prepared by the usual methods.
Geeignete Diisocyanate zur Herstellung der polymeren Polyisocyanate sind beliebige der oben genannten geeigneten und bevorzugt genannten Diisocyanate oder beliebige Mischungen dieser Diisocyanate. Ganz besonders bevorzugt eignen sich zur Darstellung der besagten silanfunktionellen polymeren Polyisocyanate Dimere aus den vorgenannten Diisocyanaten, Trimere aus den vorgenannten Diisocyanaten oder Kombinationen daraus als erfindungsgemäßes polymeres Polyisocyanat. Suitable diisocyanates for the preparation of the polymeric polyisocyanates are any of the suitable and preferred diisocyanates mentioned above or any mixtures of these diisocyanates. Dimers from the aforementioned diisocyanates, trimers from the aforementioned diisocyanates or combinations thereof are very particularly preferably suitable as the inventive polymeric polyisocyanate for the preparation of the silane-functional polymeric polyisocyanates.
In einer weiteren Ausführungsform ist das silanfunktionelle Prepolymer ein silanfunktionelles Prepolymer, erhältlich durch die Umsetzung eines Isocyanatosilans mit einem Polymer, welches gegenüber Isocyanatgruppen reaktive funktionelle Endgruppen, insbesondere Hydroxylgruppen, Mercaptogruppen und/oder Aminogruppen, aufweist. In a further embodiment, the silane-functional prepolymer is a silane-functional prepolymer, obtainable by reacting an isocyanatosilane with a polymer which has functional end groups which are reactive toward isocyanate groups, in particular hydroxyl groups, mercapto groups and / or amino groups.
Bei den Alkoxysilan-funktionellen Isocyanaten handelt es sich um beliebige Verbindungen, in denen gleichzeitig nebeneinander mindestens eine, vorzugsweise genau eine, Isocyanatgruppe und mindestens eine, vorzugsweise genau eine, Silangruppe mit mindestens einem Alkoxy Substituenten vorliegen. Im Folgenden wird das Alkoxysilan-funktionelle Isocyanat auch als Isocyanatoalkoxysilan bezeichnet. The alkoxysilane-functional isocyanates are any compounds in which at least one, preferably exactly one, isocyanate group and at least one, preferably exactly one, silane group with at least one alkoxy substituent are present simultaneously. The alkoxysilane-functional isocyanate is also referred to below as isocyanatoalkoxysilane.
Geeignete Isocyanatoalkoxy silane sind beispielsweise Isocyanatoalkylalkoxy silane, wie sie z. B. nach den in US 3 494 951, EP-A 0 649 850, WO 2014/063895 und WO 2016/010900 beschriebenen Verfahren auf phosgenfreiem Weg durch thermische Spaltung der korrespondierenden Carbamate oder Harnstoffe zugänglich sind. Suitable isocyanatoalkoxy silanes are, for example, isocyanatoalkylalkoxy silanes, as described, for. B. by the methods described in US 3,494,951, EP-A 0 649 850, WO 2014/063895 and WO 2016/010900 in a phosgene-free manner by thermal cleavage of the corresponding carbamates or ureas.
Bevorzugte Polymere, die gegenüber Isocyanatgruppen reaktive funktionelle Endgruppen ent halten, sind die oben genannten polymeren Polyole, ganz besonders Polyether-, Polyester-, Poly- carbonat- und Polyacrylatpolyole sowie Polyurethanpolyole, hergestellt aus Polyisocyanaten und den genannten Polyolen. Es können auch Mischungen aller genannten Polyole verwendet werden. Preferred polymers which contain functional end groups which are reactive toward isocyanate groups are the abovementioned polymeric polyols, very particularly polyether, polyester, polycarbonate and polyacrylate polyols, and also polyurethane polyols prepared from polyisocyanates and the polyols mentioned. Mixtures of all the polyols mentioned can also be used.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kommt als Alkoxysilan-funktionelles Isocyanat mindestens eine Verbindung der allgemeinen Formel According to a further preferred embodiment, at least one compound of the general formula comes as the alkoxysilane-functional isocyanate
Figure imgf000026_0001
zum Einsatz, in welcher R1, R2 und R3 unabhängig voneinander für gleiche oder verschiedene gesättigte oder ungesättigte, lineare oder verzweigte, aliphatische oder cycloaliphatische oder gegebenenfalls substituierte aromatische oder araliphatische Reste mit bis zu 18 Kohlenstoffatomen, die gegebenenfalls bis zu 3 Heteroatome aus der Reihe Sauerstoff, Schwefel, Stickstoff enthalten können, vorzugsweise jeweils Alkylreste mit bis zu 6 Kohlenstoffatomen und/oder Alkoxyreste mit bis zu 6 Kohlenstoffatomen, die bis zu 3 Sauerstoffatome enthalten können, besonders bevorzugt jeweils Methyl, Methoxy und/oder Ethoxy bedeuten, mit der Maßgabe, dass mindestens einer der Reste R1, R2 und R3 über ein Sauerstoffatom mit dem Siliziumatom verbunden ist, und
Figure imgf000026_0001
used in which R 1 , R 2 and R 3 independently of one another for identical or different saturated or unsaturated, linear or branched, aliphatic or cycloaliphatic or optionally substituted aromatic or araliphatic radicals having up to 18 carbon atoms, which may contain up to 3 heteroatoms from the series oxygen, sulfur , Can contain nitrogen, preferably each alkyl radicals having up to 6 carbon atoms and / or alkoxy radicals having up to 6 carbon atoms, which can contain up to 3 oxygen atoms, particularly preferably each denote methyl, methoxy and / or ethoxy, with the proviso that at least one the radicals R 1 , R 2 and R 3 are connected to the silicon atom via an oxygen atom, and
X für einen linearen oder verzweigten organischen Rest mit bis zu 6, vorzugsweise 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, besonders bevorzugt für einen Propylenrest (-CH2-CH2-CH2-) steht. X represents a linear or branched organic radical having up to 6, preferably 1 to 4 carbon atoms, particularly preferably a propylene radical (-CH2-CH2-CH2-).
Beispiele für derartige Isocyanatoalkoxysilane sind Isocyanatomethyltrimethoxysilan, Isocyanato- methyltriethoxysilan, Isocyanatomethyltriisopropoxysilan, 2-Isocyanatoethyl-trimethoxysilan, 2- Isocyanatoethyltriethoxysilan, 2-Isocyanatoethyltriisopropoxysilan, 3-Examples of such isocyanatoalkoxysilanes are isocyanatomethyltrimethoxysilane, isocyanatomethyltriethoxysilane, isocyanatomethyltriisopropoxysilane, 2-isocyanatoethyltrimethoxysilane, 2-isocyanatoethyltriethoxysilane, 2-isocyanatoethyltriisopropoxysilane, 3-
Isocyanatopropyltrimethoxysilan, 3-Isocyanatopropyltriethoxysilan, 3-Isocyanatopropylmethyl- dimethoxysilan, 3-Isocyanatopropylmethyldiethoxysilan, 3-Isocyanatopropylethyldiethoxysilan, 3-Isocyanatopropyltrimethoxysilane, 3-isocyanatopropyltriethoxysilane, 3-isocyanatopropylmethyldimethoxysilane, 3-isocyanatopropylmethyldiethoxysilane, 3-isocyanatopropylethyldiethoxysilane, 3-
Isocyanatopropyldimethylethoxysilan, 3-Isocyanatopropyldiisopropylethoxysilan, 3-Isocyanatopropyldimethylethoxysilane, 3-isocyanatopropyldiisopropylethoxysilane, 3-
Isocyanatopropyltripropoxysilan, 3-Isocyanatopropyltriisopropoxysilan, 3-Isocyanatopropyl- tributoxysilan, 3-Isocyanatopropylmethyldibutoxysilan, 3-Isocyanatopropylphenyldimethoxysilan, 3-Isocyanatopropylphenyldiethoxysilan, 3-Isocyanatopropyltris(methoxyethoxyethoxy)silan, 2- Isocyanatoisopropyltrimethoxysilan, 4-Isocyanatobutyltrimethoxysilan, 4-Isocyanatobutyl- triethoxysilan, 4-Isocyanatobutyltriisopropoxysilane, 4-Isocyanatobutylmethyldimethoxysilan, 4- Isocyanatobutylmethyldiethoxysilan, 4-Isocyanatobutylethyldimethoxysilan, 4-Isocyanatobutyl- ethyldiethoxysilan, 4-Isocyanatobutyldimethylmethoxysilan, 4-Isocyanatobutylphenyldimethoxy- silan, 4-Isocyanatobutylphenyldiethoxysilan, 4-Isocyanato(3-methylbutyl)trimethoxysilan, 4- Isocyanato(3-methylbutyl)triethoxysilan, 4-Isocyanato(3-methylbutyl)methyldimethoxysilan, 4-Isocyanatopropyltripropoxysilan, 3-Isocyanatopropyltriisopropoxysilan, 3-Isocyanatopropyl- tributoxysilane, 3-Isocyanatopropylmethyldibutoxysilan, 3-Isocyanatopropylphenyldimethoxysilan, 3-Isocyanatopropylphenyldiethoxysilan, 3-Isocyanatopropyltris (methoxyethoxyethoxy) silane, 2- Isocyanatoisopropyltrimethoxysilan, 4-Isocyanatobutyltrimethoxysilan, 4-Isocyanatobutyl- triethoxysilane, 4-Isocyanatobutyltriisopropoxysilane, 4-Isocyanatobutylmethyldimethoxysilan, 4- Isocyanatobutylmethyldiethoxysilan, 4-Isocyanatobutylethyldimethoxysilan, 4-Isocyanatobutyl- ethyldiethoxysilane, 4-Isocyanatobutyldimethylmethoxysilan, 4-Isocyanatobutylphenyldimethoxy- silane, 4-Isocyanatobutylphenyldiethoxysilan, 4-isocyanato (3-methylbutyl) trimethoxysilane, 4-isocyanato (3-methylbutyl) triethoxysilane, 4-isocyanato (3-methylbutyl) methyldimethoxysilane, 4-
Isocyanato(3-methylbutyl)methyldiethoxysilan und 11-Isocyanatoundecyltrimethoxysilan oder beliebige Gemische solcher Isocyanatoalkoxysilane. Isocyanato (3-methylbutyl) methyldiethoxysilane and 11-isocyanatoundecyltrimethoxysilane or any mixture of such isocyanatoalkoxysilanes.
Geeignete Isocyanatoalkoxysilane sind beispielsweise auch Isocyanatosilane mit Thiourethanstruktur, wie sie nach dem Verfahren der WO 2014/037279 durch Umsetzung beliebiger aliphatischer, cycloaliphatischer, araliphatischer oder aromatischer Diisocyanate mit beliebigen Mercaptosilanen in einem NCO : SH-Verhältnis von 6 : 1 bis 40 : 1 und anschließende Abtrennung überschüssiger, nicht umgesetzter monomerer Diisocyanate durch Dünnschichtdestillation erhalten werden können. Suitable isocyanatoalkoxysilanes are, for example, isocyanatosilanes with a thiourethane structure, such as those obtained by the process of WO 2014/037279 by reacting any aliphatic, cycloaliphatic, araliphatic or aromatic diisocyanates with any mercaptosilanes in an NCO: SH ratio of 6: 1 to 40: 1 and subsequent Removal of excess, unreacted monomeric diisocyanates can be obtained by thin film distillation.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kommt als Isocyanatoalkoxysilan mindestens eine Verbindung nach der allgemeinen Formel zum Einsatz According to a further preferred embodiment, at least as isocyanatoalkoxysilane a compound according to the general formula for use
Figure imgf000028_0001
die im Gemisch mit untergeordneten Mengen des entsprechenden Bis-Addukts, bei dem beide Isocyanatgruppen des Diisocyanats mit dem Mercaptosilan umgesetzt sind, vorliegen, wobei in Formel (III) und dem Bis-Addukt
Figure imgf000028_0001
which are present in a mixture with minor amounts of the corresponding bis adduct, in which both isocyanate groups of the diisocyanate are reacted with the mercaptosilane, in formula (III) and the bis adduct
R1, R2 und R3 unabhängig voneinander für gleiche oder verschiedene gesättigte oder ungesättigte, lineare oder verzweigte, aliphatische oder cycloaliphatische oder gegebenenfalls sub stituierte aromatische oder araliphatische Reste mit bis zu 18 Kohlenstoffatomen, die gegebenenfalls bis zu 3 Heteroatome aus der Reihe Sauerstoff, Schwefel, Stickstoff enthalten können, vorzugsweise jeweils Alkylreste mit bis zu 6 Kohlenstoffatomen und/oder Alkoxyreste mit bis zu 6 Kohlenstoffatomen, die bis zu 3 Sauerstoffatome enthalten können, besonders bevorzugt jeweils Methyl, Methoxy und/oder Ethoxy bedeuten, mit der Maßgabe, dass mindestens einer der Reste R1, R2 und R3 über ein Sauerstoffatom mit dem Siliziumatom verbunden ist, X für einen linearen oder verzweigten organischen Rest mit bis zu 6, vorzugsweise 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, besonders bevorzugt für einen Propylenrest (-CH2-CH2-CH2-) steht und R 1 , R 2 and R 3 independently of one another for identical or different saturated or unsaturated, linear or branched, aliphatic or cycloaliphatic or optionally substituted aromatic or araliphatic radicals having up to 18 carbon atoms, which may contain up to 3 heteroatoms from the series oxygen, Can contain sulfur, nitrogen, preferably each alkyl radicals with up to 6 carbon atoms and / or alkoxy radicals with up to 6 carbon atoms, which can contain up to 3 oxygen atoms, particularly preferably each denote methyl, methoxy and / or ethoxy, with the proviso that at least one of the radicals R 1 , R 2 and R 3 is connected to the silicon atom via an oxygen atom, X for a linear or branched organic radical having up to 6, preferably 1 to 4 carbon atoms, particularly preferably for a propylene radical (-CH2-CH2- CH2-) stands and
Y für einen linearen, verzweigten, oder cyclischen organischen Rest steht. Dies kann ein aromatischer oder aliphatischer Rest sein, bevorzugt eine Einheit oder ein Gemisch ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Isophoronyl, Pentamethylen, Hexamethylen, Biscylohexylmethylen, Toluidenyl oder Methylendiphenylen. Y represents a linear, branched, or cyclic organic radical. This can be an aromatic or aliphatic radical, preferably a unit or a mixture selected from the group consisting of isophoronyl, pentamethylene, hexamethylene, biscylohexylmethylene, toluidenyl or methylene diphenylene.
Die Isocyanatosilane der Formel (III) lassen sich bevorzugt mit Polyolen zu silangruppen enthaltenden Prepolymeren nach der allgemeinen Formel The isocyanatosilanes of the formula (III) can preferably be mixed with polyols to form prepolymers containing silane groups according to the general formula
Figure imgf000028_0002
umsetzen, wobei in der Formel (IV) R1, R2 und R3 unabhängig voneinander für gleiche oder verschiedene gesättigte oder ungesättigte, lineare oder verzweigte, aliphatische oder cycloaliphatische oder gegebenenfalls substituierte aromatische oder araliphatische Reste mit bis zu 18 Kohlenstoffatomen, die gegebenenfalls bis zu 3 Heteroatome aus der Reihe Sauerstoff, Schwefel, Stickstoff enthalten können, vorzugsweise jeweils Alkylreste mit bis zu 6 Kohlenstoffatomen und/oder Alkoxyreste mit bis zu 6 Kohlenstoffatomen, die bis zu 3 Sauerstoffatome enthalten können, besonders bevorzugt jeweils Methyl, Methoxy und/oder Ethoxy bedeuten, mit der Maßgabe, dass mindestens einer der Reste R1, R2 und R3 über ein Sauerstoffatom mit dem Siliziumatom verbunden ist,
Figure imgf000028_0002
implement, in the formula (IV) R 1 , R 2 and R 3 independently of one another for identical or different saturated or unsaturated, linear or branched, aliphatic or cycloaliphatic or optionally substituted aromatic or araliphatic radicals having up to 18 carbon atoms, which may contain up to 3 heteroatoms from the series oxygen, sulfur , Can contain nitrogen, preferably each alkyl radicals having up to 6 carbon atoms and / or alkoxy radicals having up to 6 carbon atoms, which can contain up to 3 oxygen atoms, particularly preferably each denote methyl, methoxy and / or ethoxy, with the proviso that at least one the radicals R 1 , R 2 and R 3 are connected to the silicon atom via an oxygen atom,
X für einen linearen oder verzweigten organischen Rest mit bis zu 6, vorzugsweise 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, besonders bevorzugt für einen Propylenrest (-CH2-CH2-CH2-) steht und X represents a linear or branched organic radical having up to 6, preferably 1 to 4 carbon atoms, particularly preferably a propylene radical (-CH2-CH2-CH2-) and
Y für einen linearen, verzweigten, oder cyclischen organischen Rest steht. Dies kann ein aromatischer oder aliphatischer Rest sein, bevorzugt eine Einheit oder ein Gemisch ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Isophoronyl, Pentamethylen, Hexamethylen, Biscylohexylmethylen, Toluidenyl oder Methylendiphenylen, Y represents a linear, branched, or cyclic organic radical. This can be an aromatic or aliphatic radical, preferably a unit or a mixture selected from the group consisting of isophoronyl, pentamethylene, hexamethylene, biscylohexylmethylene, toluidenyl or methylene diphenylene,
Z für eine Struktureinheit steht, die von einem mindestens difunktionellen Polyol abgeleitet ist, das ein zahlenmittleres Molekulargewicht Mn von 270 bis 22000 g/mol, bevorzugt von 500 bis 18000 g/mol und besonders bevorzugt von 800 bis 12000 g/mol aufweist. Bevorzugt weist das Polyol zusätzlich eine nach DIN EN ISO 2114:2002-06 bestimmte Säurezahl von 0,01 bis 30,0 mg KOH/g, bevorzugt 0,1 bis 25,0 mg KOH/g, besonders bevorzugt 0,2 bis 20,0 mg KOH/g, jeweils bezogen auf den Feststoffgehalt des Polyols, auf. Besonders bevorzugt ist das Polyol ein Polyesterpolyol, Polycarbonatpolyol und/oder Polyacrylatpolyol, vorzugsweise mit einer mittleren OH-Funktionalität von 2 bis 6 und besonders bevorzugt von 2 bis 4. Geeignete und bevorzugte Polyole von denen sich die Struktureinheit Z in der Formel (IV) ableitet, sind die bereits oben im Text beschriebenen (polymeren) Polyole, wobei die gleichen Bevorzugungen gelten. Solche geeigneten und bevorzugten Polyole und daraus erhaltene silanfunktionelle Prepolymere sind die in der WO 2018/029197 offenbarten Verbindungen, die sich vorzugsweise nach den dort beschriebenen Verfahren herstellen lassen. Alternativ oder in Kombination zur vorstehenden Definition von Z in der Formel (IV) steht Z nach einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens für eine Struktureinheit, die von einem mehrwertigen Alkohol und/oder Ether- oder Esteralkohol als Polyol abgeleitet ist, der 2 bis 14 Kohlenstoffatome, bevorzugt 4 bis 10 Kohlenstoffatome enthält. Alternativ oder in Kombination zur vorstehenden Definition von Z in der Formel (IV) sind geeignete, auch als niedermolekular bezeichnete Polyole, mehrwertige Alkohole und/oder Ether oder Esteralkohole wie beispielsweise 1,2-Ethandiol, 1,2- und 1,3-Propandiol, die isomeren Butandiole, Pentandiole, Hexandiole, Heptandiole und Octandiole, 1,10-Decandiol, 1,12- Dodecandiol, 1,2- und 1,4-Cyclohexandiol, 1,4-Cyclohexandimethanol, l,4-Bis(2-hydroxyethoxy)- benzol, 2,2-Bis-(4-hydroxyphenyl)-propan (Bisphenol A), 2,2-Bis-(4-hydroxycyclohexyl)-propan (Perhydrobisphenol), 1,2,3-Propantriol, 1,2,4-Butantriol, 1,1,1-Trimethylolethan, 1,2, 6-Hexantriol, 1,1,1-Trimethylolpropan (TMP), Bis-(2-hydroxyethyl)-hydrochinon, 1,2,4- und 1,3,5- Trihydroxycyclohexan, l,3,5-Tris(2-hydroxyethyl)-isocyanurat, Bis (hydroxymethyl)- tricyclo[5.2.1.026]-decan, 4,8-Bis(hydroxymethyl)tricyclo-[5.2.1.02,6]-decan und 5,8- Bis(hydroxymethyl)-tricyclo-[5.2.1.0'] enthaltend Jdecan, wobei die Verbindungen einzelnen oder in einem Isomerengemisch vorliegen können., Di-Trimethylolpropan, 2,2-Bis(hydroxymethyl)-l,3- propandiol (Pentaerythrit), 2,2,6,6-Tetrakis(hydroxymethyl)-4-oxa-heptan-l, 7-diol (Dipentaerythrit), Mannitol oder Sorbitol, niedermolekulare Etheralkohole, wie z. B. Diethylenglykol, Triethylenglykol, Tetraethylenglykol, Dipropylenglykol oder Dibutylenglykol oder niedermolekulare Esteralkohole, wie z. B. Hydroxypivalinsaureneopentylglykolester. Z stands for a structural unit which is derived from an at least difunctional polyol which has a number average molecular weight M n of 270 to 22000 g / mol, preferably 500 to 18000 g / mol and particularly preferably 800 to 12000 g / mol. The polyol preferably additionally has an acid number, determined according to DIN EN ISO 2114: 2002-06, of 0.01 to 30.0 mg KOH / g, preferably 0.1 to 25.0 mg KOH / g, particularly preferably 0.2 to 20 .0 mg KOH / g, based in each case on the solids content of the polyol. The polyol is particularly preferably a polyester polyol, polycarbonate polyol and / or polyacrylate polyol, preferably with an average OH functionality of 2 to 6 and particularly preferably 2 to 4. Suitable and preferred polyols from which the structural unit Z in the formula (IV) is derived , are the (polymeric) polyols already described above, whereby the same preferences apply. Such suitable and preferred polyols and silane-functional prepolymers obtained therefrom are the compounds disclosed in WO 2018/029197, which can preferably be prepared by the processes described there. Alternatively or in combination to the above definition of Z in the formula (IV), according to a further embodiment of the process according to the invention, Z represents a structural unit which is derived from a polyhydric alcohol and / or ether or ester alcohol as polyol, which has 2 to 14 carbon atoms , preferably contains 4 to 10 carbon atoms. As an alternative or in combination to the above definition of Z in formula (IV), suitable polyols, also referred to as low molecular weight, polyhydric alcohols and / or ethers or ester alcohols, such as, for example, 1,2-ethanediol, 1,2- and 1,3-propanediol, are , the isomeric butanediols, pentanediols, hexanediols, heptanediols and octanediols, 1,10-decanediol, 1,12-dodecanediol, 1,2- and 1,4-cyclohexanediol, 1,4-cyclohexanedimethanol, l, 4-bis (2- hydroxyethoxy) benzene, 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane (bisphenol A), 2,2-bis (4-hydroxycyclohexyl) propane (perhydrobisphenol), 1,2,3-propanetriol, 1, 2,4-butanetriol, 1,1,1-trimethylolethane, 1,2, 6-hexanetriol, 1,1,1-trimethylolpropane (TMP), bis (2-hydroxyethyl) hydroquinone, 1,2,4- and 1,3,5-trihydroxycyclohexane, 1,3,5-tris (2-hydroxyethyl) isocyanurate, bis (hydroxymethyl) tricyclo [5.2.1.0 26 ] decane, 4,8-bis (hydroxymethyl) tricyclo- [5.2 .1.0 2,6 ] -decane and 5,8- bis (hydroxymethyl) -tricyclo- [5.2.1.0 '] containing Jdecan, the compounds being individual or can be present in a mixture of isomers., Di-trimethylolpropane, 2,2-bis (hydroxymethyl) -l, 3-propanediol (pentaerythritol), 2,2,6,6-tetrakis (hydroxymethyl) -4-oxa-heptane-l, 7-diol (dipentaerythritol), mannitol or sorbitol, low molecular weight ether alcohols, such as. B. diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, dipropylene glycol or dibutylene glycol or low molecular weight ester alcohols, such as. B. Hydroxypivalinsaureneopentylglycolester.
Bevorzugte Beispiele für solche Isocyanatosilane mit Thiourethanstruktur sind die Umsetzungsprodukte von 2-Mercaptoethyltrimethoxylsilan, 2-Mercaptoethyl- methyldimethoxysilan, 2-Mercaptoethyltrimethoxysilan, 2-Mercaptoethyltriethoxysilan, 3- Mercaptopropylmethyldimethoxysilan, 3-Mercaptopropyldimethylmethoxysilan, 3-Preferred examples of such isocyanatosilanes with a thiourethane structure are the reaction products of 2-mercaptoethyltrimethoxylsilane, 2-mercaptoethylmethyldimethoxysilane, 2-mercaptoethyltrimethoxysilane, 2-mercaptoethyltriethoxysilane, 3-mercaptopropylmethyldimethoxysaptopylane, 3
Mercaptopropyltrimethoxysilan, 3-Mercaptopropylmethyldiethoxysilan, 3-Mercap- topropylethyldimethoxysilan, 3-Mercaptopropylethyldiethoxysilan und/oder 4-Mercaptobutyltri- methoxysilan mit 1,5-Diisocyanatopentan, 1,6-Diisocyanatohexan, l-Isocyanato-3,3,5-trimethyl-5- isocyanatomethylcyclohexan, 2,4‘- und/oder 4,4‘-Diisocyanatodicyclohexylmethan oder beliebigen Gemischen dieser Diisocyanate. Mercaptopropyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropylmethyldiethoxysilane, 3-mercapto-propylethyldimethoxysilane, 3-mercaptopropylethyldiethoxysilane and / or 4-mercaptobutyltrimethoxysilane with 1,5-diisocyanatopentane, 1,6-diisocyanatoethylhexane, l-diisocyanatoethylhexane, l isocyanatomethylcyclohexane, 2,4'- and / or 4,4'-diisocyanatodicyclohexylmethane or any mixture of these diisocyanates.
Besonders bevorzugte Alkoxysilan-funktionelle Isocyanate für das erfindungsgemäße Verfahren sind Isocyanatomethyltrimethoxysilan, Isocyanatomethyltriethoxysilan, 3-Isocyanatopropyl- trimethoxysilan und 3-Isocyanatopropyltriethoxysilan, die nach dem Verfahren der WO 2014/037279 durch Umsetzung von 3-Mercaptopropyltrimethoxysilan und/oder 3-Mercap- topropyltriethoxysilan mit 1,5-Diisocyanatopentan, 1,6-Diisocyanatohexan, l-Isocyanato-3,3,5- trimethyl-5-isocyanatomethylcyclohexan, 2,4‘- und/oder 4,4‘-Diisocyanatodicyclohexylmethan erhältlichen Isocyanatosilane mit Thiourethanstruktur sowie beliebige Gemische solcher Isocyanatosilane. Particularly preferred alkoxysilane-functional isocyanates for the process according to the invention are isocyanatomethyltrimethoxysilane, isocyanatomethyltriethoxysilane, 3-isocyanatopropyltrimethoxysilane and 3-isocyanatopropyltriethoxysilane, which are prepared by the process of WO 2014/037279 by reacting 3-mercaptopropyltrimethoxysiloxiloxysiloxiloxysiloxysilane with 1-mercapto-tranethoxysiloxysilane / 1-mercapto-tranethoxysiloxysilane / 3-mercapto-tranethoxysiloxysilane / 3-mercapto-tranethoxysiloxysilane and / or 3-mercaptopropyltrimethoxysiloxysilane , 5-diisocyanatopentane, 1,6-diisocyanatohexane, l-isocyanato-3,3,5-trimethyl-5-isocyanatomethylcyclohexane, 2,4'- and / or 4,4'-diisocyanatodicyclohexylmethane available isocyanatosilanes with thiourethane structure and any mixtures of such isocyanatosilanes .
Ganz besonders bevorzugt ist die Verwendung der genannten Isocyanatosilane mit Thiourethanstruktur. Um die für die vorliegende Erfindung geeigneten silanfunktionellen Prepolymere zu erhalten, wird, wie beim in der WO 2018/029197 beschriebenen Verfahren, nach der Umsetzung, vorzugsweise im Anschluss an die Umsetzung des mindestens einen oben beschriebenen polymeren Polyols oder niedermolekularem Polyol, oder einem Gemisch aus beiden, mit der mindestens einen oben, das erhaltene Reaktionsprodukt in einem weiteren Verfahrensschritt mit mindestens einem Alkoxysilan-funktionellen Isocyanat umgesetzt. Das erhaltene Reaktionsprodukt kann gegebenenfalls vor der Umsetzung mit dem Alkoxysilan-funktionellen Isocyanat noch weiteren beliebigen Zwischenschritten unterzogen werden, sofern bei der Umsetzung mit dem mindestens einen Alkoxysilan-funktionellen Isocyanat noch eine ausreichende Menge an Hydroxylgruppen im Reaktionsprodukt vorhanden ist. Besonders bevorzugt findet die Umsetzung des Reaktionsproduktes mit dem Alkoxysilan-funktionellen Isocyanat jedoch ohne Zwischenschritte statt. The use of the isocyanatosilanes mentioned with a thiourethane structure is very particularly preferred. In order to obtain the silane-functional prepolymers suitable for the present invention, as in the process described in WO 2018/029197, after the reaction, preferably after the reaction of the at least one polymeric polyol or low molecular weight polyol described above, or a mixture of both, with the at least one above, reacted the reaction product obtained in a further process step with at least one alkoxysilane-functional isocyanate. The reaction product obtained can optionally be subjected to any further intermediate steps before the reaction with the alkoxysilane-functional isocyanate, provided that a sufficient amount of hydroxyl groups is still present in the reaction product during the reaction with the at least one alkoxysilane-functional isocyanate. However, the reaction product with the alkoxysilane-functional isocyanate is particularly preferably reacted without intermediate steps.
Ebenfalls geeignete Isocyanatoalkoxysilane sind beispielsweise auch solche mit Formylharnstoffstruktur, wie sie nach dem Verfahren der WO 2015/113923 durch Umsetzung Formamidgruppen enthaltender Silane mit molar überschüssigen Mengen beliebiger aliphatischer, cycloaliphatischer, araliphatischer oder aromatischer Diisocyanate und anschließende destillative Abtrennung nicht umgesetzter monomerer Diisocyanate erhalten werden können. Also suitable isocyanatoalkoxysilanes are, for example, those with a formylurea structure, such as can be obtained by the process of WO 2015/113923 by reacting silanes containing formamide groups with molar excess amounts of any aliphatic, cycloaliphatic, araliphatic or aromatic diisocyanates and subsequent removal of unreacted monomeric diisocyanates by distillation.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kommt als Isocyanatoalkoxysilan mindestens eine Verbindung der allgemeinen Formel (V) zum Einsatz
Figure imgf000031_0001
die im Gemisch mit untergeordneten Mengen silanfunktioneller Verbindungen der allgemeinen Formel (VI)
Figure imgf000031_0002
vorliegen, wobei in den Formeln (V) und (VI) R1, R2 und R3 unabhängig voneinander für gleiche oder verschiedene gesättigte oder ungesättigte, lineare oder verzweigte, aliphatische oder cycloaliphatische oder gegebenenfalls substituierte aromatische oder araliphatische Reste mit bis zu 18 Kohlenstoffatomen, die gegebenenfalls bis zu 3 Heteroatome aus der Reihe Sauerstoff, Schwefel, Stickstoff enthalten können, vorzugsweise jeweils Alkylreste mit bis zu 6 Kohlenstoffatomen und/oder Alkoxyreste mit bis zu 6 Kohlenstoffatomen, die bis zu 3 Sauerstoffatome enthalten können, besonders bevorzugt jeweils Methyl, Methoxy und/oder Ethoxy bedeuten, mit der Maßgabe, dass mindestens einer der Reste R1, R2 und R3 über ein Sauerstoffatom mit dem Siliziumatom verbunden ist, X für einen linearen oder verzweigten organischen Rest mit bis zu 6, vorzugsweise 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, besonders bevorzugt für einen Propylenrest (-CH2-CH2-CH2-) steht und
According to a further preferred embodiment, at least one compound of the general formula (V) is used as the isocyanatoalkoxysilane
Figure imgf000031_0001
which are mixed with minor amounts of silane-functional compounds of the general formula (VI)
Figure imgf000031_0002
are present, in the formulas (V) and (VI) R 1 , R 2 and R 3 independently of one another for identical or different saturated or unsaturated, linear or branched, aliphatic or cycloaliphatic or optionally substituted aromatic or araliphatic radicals having up to 18 carbon atoms which can optionally contain up to 3 heteroatoms from the series oxygen, sulfur, nitrogen, preferably each Alkyl radicals with up to 6 carbon atoms and / or alkoxy radicals with up to 6 carbon atoms, which can contain up to 3 oxygen atoms, particularly preferably each denote methyl, methoxy and / or ethoxy, with the proviso that at least one of the radicals R 1 , R 2 and R 3 is connected to the silicon atom via an oxygen atom, X represents a linear or branched organic radical having up to 6, preferably 1 to 4 carbon atoms, particularly preferably a propylene radical (-CH2-CH2-CH2-) and
Y für einen linearen oder verzweigten, aliphatischen oder cycloaliphatischen Rest mit 4 bis 18 Kohlenstoffatomen oder einen gegebenenfalls substituierten aromatischen oder araliphatischen Rest mit 6 bis 18 Kohlenstoffatomen, bevorzugt für einen linearen oder verzweigten, aliphatischen oder cycloaliphatischen Rest mit 6 bis 13 Kohlenstoffatomen, steht und Y represents a linear or branched, aliphatic or cycloaliphatic radical having 4 to 18 carbon atoms or an optionally substituted aromatic or araliphatic radical having 6 to 18 carbon atoms, preferably a linear or branched, aliphatic or cycloaliphatic radical having 6 to 13 carbon atoms, and
W unabhängig voneinander für eine Formyl- oder Acetylgruppe oder auch eine COO-Gruppe mit einem Rest G steht. G kann dabei mono-, di-, tri- oder tetrafunktionell sein und steht für einen linearen oder verzweigten, aliphatischen oder cycloaliphatischen Rest oder eine davon abgeleitete, verbindende Einheit mit 4 bis 18 Kohlenstoffatomen oder einem gegebenenfalls substituierten aromatischen oder araliphatischen Rest oder eine davon abgeleitete, verbindende Einheit mit 6 bis 18 Kohlenstoffatomen, bevorzugt für einen linearen oder verzweigten, aliphatischen oder cyclolaliphatischen Rest mit 6 bis 13 Kohlenstoffatomen. Gegebenenfalls kann der Rest W ein oder mehrere Heteroatome ausgewählt aus der Gruppe Sauerstoff, Schwefel und Stickstoff enthält. W independently of one another represents a formyl or acetyl group or also a COO group with a radical G. G can be mono-, di-, tri- or tetrafunctional and stands for a linear or branched, aliphatic or cycloaliphatic radical or a connecting unit derived therefrom having 4 to 18 carbon atoms or an optionally substituted aromatic or araliphatic radical or a derivative thereof connecting unit with 6 to 18 carbon atoms, preferably for a linear or branched, aliphatic or cyclolaliphatic radical with 6 to 13 carbon atoms. The radical W can optionally contain one or more heteroatoms selected from the group consisting of oxygen, sulfur and nitrogen.
Beispiele für solche Isocyanatosilane mit Formylharnstoffstruktur sind die Umsetzungsprodukte von Formamidsilanen, wie sie sich beispielsweise nach dem in WO 2015/113923 offenbarten Verfahren durch Umsetzung primäre Aminogruppen tragender Aminosilane, insbesondere 3- Aminopropyltrimethoxysilan und/oder 3-Aminopropyltriethoxysilan, mit Ameisensäurealkylestern, bevorzugt mit Methylformiat und/oder Ethylformiat, unter Alkoholabspaltung erhalten lassen, mit aliphatischen und/oder cycloaliphatischen Diisocyanaten, bevorzugt 1,5-Diisocyanatopentan, 1,6- Diisocyanatohexan, l-Isocyanato-3,3,5-trimethyl-5-isocyanatomethylcyclohexan, 2,4‘- und/oder 4,4‘-Diisocyanatodicyclohexylmethan oder beliebigen Gemischen dieser Diisocyanate. Examples of such isocyanatosilanes with a formylurea structure are the reaction products of formamide silanes, as are obtained, for example, by the process disclosed in WO 2015/113923 by reacting amino silanes carrying primary amino groups, in particular 3-aminopropyltrimethoxysilane and / or 3-aminopropyltriethoxysilane, with methyl formate and preferably with methyl formates / or ethyl formate, obtained with elimination of alcohol, with aliphatic and / or cycloaliphatic diisocyanates, preferably 1,5-diisocyanatopentane, 1,6-diisocyanatohexane, l-isocyanato-3,3,5-trimethyl-5-isocyanatomethylcyclohexane, 2,4 ' - And / or 4,4'-diisocyanatodicyclohexylmethane or any mixtures of these diisocyanates.
Weiterhin bevorzugt ist der Einsatz mindestens eines N-Formylaminoalkylsilans der Formel (IX) als isocyanatreaktive Alkoxysilankomponente zur Synthese Alkoxysilylgruppen-haltiger Prepolymere
Figure imgf000033_0001
worin R1 eine mindestens divalente, gegebenenfalls substituierte, lineare oder verzweigte, aliphatische, alicyclische, araliphatische und/oder aromatische Struktureinheit mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen bedeutet, worin ein oder mehrere nicht benachbarte Methylengruppen durch O oder S ersetzt sein können,
It is further preferred to use at least one N-formylaminoalkylsilane of the formula (IX) as an isocyanate-reactive alkoxysilane component for the synthesis of prepolymers containing alkoxysilyl groups
Figure imgf000033_0001
in which R 1 denotes an at least divalent, optionally substituted, linear or branched, aliphatic, alicyclic, araliphatic and / or aromatic structural unit having 1 to 12 carbon atoms, in which one or more non-adjacent methylene groups can be replaced by O or S,
R2 und R3 stehen jeweils unabhängig voneinander für eine lineare oder verzweigte, aliphatischeR 2 and R 3 each independently represent a linear or branched, aliphatic
Gruppe mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, die substituiert sein kann, und n steht für die Zahl 0, 1 oder 2. Bevorzugte Verbindungen der Formel (IX) werden ausgewählt aus N-(3-Group having 1 to 12 carbon atoms, which can be substituted, and n represents the number 0, 1 or 2. Preferred compounds of the formula (IX) are selected from N- (3-
Triethoxysilylpropyl)formamid, N-(3-Methyldiethoxysilylpropyl)formamid, N-(3- Trimethoxysilylpropyl)formamid, N-(3-Methyldiethoxymethylsilylpropyl)formamid, oder Mischungen daraus. Entsprechende Verbindungen sowie daraus resultierende Alkoxysilylgruppen- haltige Prepolymere werden in der Druckschrift US 2016/340372 Al offenbart, auf die ausdrücklich und vollinhaltlich bezuggenommen wird. Triethoxysilylpropyl) formamide, N- (3-methyldiethoxysilylpropyl) formamide, N- (3-trimethoxysilylpropyl) formamide, N- (3-methyldiethoxymethylsilylpropyl) formamide, or mixtures thereof. Corresponding compounds and resulting prepolymers containing alkoxysilyl groups are disclosed in US 2016/340372 A1, to which reference is made expressly and in full.
Weitere geeignete Isocyanatoalkoxysilane sind auch die beispielsweise nach dem Verfahren der EP- A l 136 495 hergestellten 1 : 1-Monoaddukte aus Diisocyanaten und speziellen sekundären Aminoalkylalkoxysilanen, den aus der EP-A 0 596 360 bekannten, durch Umsetzung von Maleinsäuredialkylestern mit Aminosilanen erhältlichen Asparaginsäureestern, bei dem die Reaktionspartner unter Verwendung eines großen molaren Isocyanatüberschusses miteinander umgesetzt und im Anschluss die nicht umgesetzten monomeren Diisocyanate destillativ abgetrennt werden. Other suitable isocyanatoalkoxysilanes are, for example, the 1: 1 monoadducts of diisocyanates and special secondary aminoalkylalkoxysilanes prepared by the process of EP-A 1 136 495, the aspartic acid esters obtainable from EP-A 0 596 360 and obtainable by reacting maleic dialkyl esters with aminosilanes, in which the reactants are reacted with one another using a large molar excess of isocyanate and the unconverted monomeric diisocyanates are subsequently separated off by distillation.
Des Weiteren werden als isocyanatreaktive Verbindungen bevorzugt Asparaginsäureester verwendet, wie sie in der EP-A-0 596 360 beschrieben werden. Bei diesen Molekülen der allgemeinen Formel (VIII)
Figure imgf000034_0001
bedeutet X gleiche oder verschiedene Alkoxy- oder Alkylreste, die auch verbrückt sein können, wobei aber an jedem Si-Atom mindestens ein Alkoxyrest vorhanden sein muss, Q ist ein difunktioneller linearer oder verzweigter aliphatischer Rest und Z steht für einen Alkoxy- rest mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen. Die Verwendung von solchen Asparaginsäureestern ist bevor zugt. Beispiele für besonders bevorzugte Asparaginsäureester sind N-(3-Triethoxysilyl- propyljasparaginsäurediethylester, N-(3-Tri-methoxysilylpropyl)-asparaginsäurediethylester und N- (3-Dimethoxymethylsilylpropyl)-asparaginsäurediethylester. Ganz besonders bevorzugt ist die Ver wendung von N-(3-Triethoxysilylpropyl)asparaginsäurediethylester. Entsprechende aus Verbindungen der Formel (VIII) hergestellte Prepolymere A) sind solche, wie sie in EP-A-0 994 117 beschrieben und hergestellt werden.
Furthermore, aspartic acid esters as described in EP-A-0 596 360 are preferably used as isocyanate-reactive compounds. With these molecules of the general formula (VIII)
Figure imgf000034_0001
X means identical or different alkoxy or alkyl radicals, which can also be bridged, but at least one alkoxy radical must be present on each Si atom, Q is a difunctional linear or branched aliphatic radical and Z represents an alkoxy radical with 1 to 10 carbon atoms. The use of such aspartic acid esters is preferred. Examples of particularly preferred aspartic acid esters are diethyl N- (3-triethoxysilylpropyljaspartate, diethyl N- (3-tri-methoxysilylpropyl) diethyl and N- (3-dimethoxymethylsilylpropyl) -diethyl aspartate (3- preferred is the use of diethyl diester). Triethoxysilylpropyl) aspartic acid diethyl ester Corresponding prepolymers A) prepared from compounds of the formula (VIII) are those as described and prepared in EP-A-0 994 117.
Die alkoxysilyl-funktionalisierten Prepolymere der Druckschrift EP 2 641 925 A und der Druckschrift DE 10 2012 204290 A sind im Rahmen dieser Erfindung jeweils ebenso bevorzugt geeignet. Die silanfunktionalisierten Thioallophanate der Druckschrift WO 2015/189164 sind besonders bevorzugt verwendbare isocyanatfunktionelle Silane der Formel (VII) The alkoxysilyl-functionalized prepolymers of the publication EP 2 641 925 A and the publication DE 10 2012 204290 A are also preferably suitable in the context of this invention. The silane-functionalized thioallophanates of publication WO 2015/189164 are particularly preferably usable isocyanate-functional silanes of the formula (VII)
Figure imgf000034_0002
worin
Figure imgf000034_0002
wherein
R1, R2 und R3 unabhängig voneinander für gleiche oder verschiedene Reste stehen und jeweils einen gesättigten oder ungesättigten, linearen oder verzweigten, aliphatischen oder cycloaliphatischen oder einen gegebenenfalls substituierten aromatischen oder araliphatischen Rest mit bis zu 18 Kohlenstoffatomen bedeuten, der gegebenenfalls bis zu 3 Heteroatome aus der Reihe Sauerstoff, Schwefel, Stickstoff enthalten kann, R 1 , R 2 and R 3 independently of one another represent identical or different radicals and each represent a saturated or unsaturated, linear or branched, aliphatic or cycloaliphatic or an optionally substituted aromatic or araliphatic radical with up to 18 carbon atoms, which can optionally contain up to 3 heteroatoms from the series oxygen, sulfur, nitrogen,
X für einen linearen oder verzweigten organischen Rest mit mindestens 2 Kohlenstoffatomen steht, X represents a linear or branched organic radical with at least 2 carbon atoms,
Y einen linearen oder verzweigten, aliphatischen oder cycloaliphatischen, einen araliphatischen oder aromatischen Rest mit bis zu 18 Kohlenstoffatomen bedeutet und n für eine ganze Zahl von 1 bis 20 steht. Y is a linear or branched, aliphatic or cycloaliphatic, an araliphatic or aromatic radical having up to 18 carbon atoms and n is an integer from 1 to 20.
Diese werden bevorzugt mit mindestens einem Polyol unter Erhalt eines silanfunktionellen Prepolymers umgesetzt. Als Polyole eignen sich die zuvor genannten Polyole bevorzugt (vide supra). Die Umsetzung der Isocyanatosilane, wie beispielhaft in Formel (II), (III), (V) und (VII) dargestellt, mit den Isocyanat-reaktiven Gruppen, mit den vorzugsweise eingesetzten Polyolen erfolgt in derselben Weise, wie oben für die Herstellung des Isocyanat-haltigen Prepolymers aus der Polyisocyanatkomponente mit der Polyolkomponente beschrieben. These are preferably reacted with at least one polyol to obtain a silane-functional prepolymer. The polyols mentioned above are preferred as polyols (vide supra). The reaction of the isocyanatosilanes, as exemplified in formulas (II), (III), (V) and (VII), with the isocyanate-reactive groups, with the polyols preferably used, is carried out in the same manner as above for the preparation of the isocyanate -containing prepolymer from the polyisocyanate component with the polyol component described.
Geeignete und bevorzugte Polyole, von denen sich die Struktureinheit Z in der Formel (IV) ableitet, sind die bereits oben im Text beschriebenen (polymeren) Polyole, wobei die gleichen Bevorzugungen gelten. Solche geeigneten und bevorzugten Polyole und daraus erhaltene silanfunktionelle Prepolymere sind die in der WO 2018/029197 offenbarten Verbindungen, die sich vorzugsweise nach den dort beschriebenen Verfahren herstellen lassen. Suitable and preferred polyols, from which the structural unit Z in the formula (IV) is derived, are the (polymeric) polyols already described above, the same preferences apply. Such suitable and preferred polyols and silane-functional prepolymers obtained therefrom are the compounds disclosed in WO 2018/029197, which can preferably be prepared by the processes described there.
Alternativ oder in Kombination zur vorstehenden Definition von Z in der Formel (IV) steht Z nach einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens für eine Struktureinheit, die von einem mehrwertigen Alkohol und/oder Ether- oder Esteralkohol als Polyol abgeleitet ist, der 2 bis 14 Kohlenstoffatome, bevorzugt 4 bis 10 Kohlenstoffatome enthält. Alternatively or in combination to the above definition of Z in the formula (IV), according to a further embodiment of the process according to the invention, Z represents a structural unit which is derived from a polyhydric alcohol and / or ether or ester alcohol as polyol, which has 2 to 14 carbon atoms , preferably contains 4 to 10 carbon atoms.
Alternativ oder in Kombination zur vorstehenden Definition von Z in der Formel (IV) sind geeignete, auch als niedermolekular bezeichnete Polyole, mehrwertige Alkohole und/oder Ether- oder Esteralkohole wie beispielsweise 1,2-Ethandiol, 1,2- und 1,3-Propandiol, die isomeren Butandiole, Pentandiole, Hexandiole, Heptandiole und Octandiole, 1,10-Decandiol, 1,12- Dodecandiol, 1,2- und 1,4-Cyclohexandiol, 1,4-Cyclohexandimethanol, l,4-Bis(2-hydroxyethoxy)- benzol, 2,2-Bis-(4-hydroxyphenyl)-propan (Bisphenol A), 2,2-Bis-(4-hydroxycyclohexyl)-propan (Perhydrobisphenol), 1,2,3-Propantriol, 1,2,4-Butantriol, 1,1,1-Trimethylolethan, 1,2, 6-Hexantriol, 1,1,1-Trimethylolpropan (TMP), Bis-(2-hydroxyethyl)-hydrochinon, 1,2,4- und 1,3,5- Trihydroxycyclohexan, l,3,5-Tris(2-hydroxyethyl)-isocyanurat, Bis (hydroxymethyl)- tricyclo[5.2.1.026]-decan, 4,8-Bis(hydroxymethyl)tricyclo-[5.2.1.02,6]-decan und 5,8- Bis(hydroxymethyl)-tricyclo-[5.2.1.0'] enthaltend Jdecan, wobei die Verbindungen einzelnen oder in einem Isomerengemisch vorliegen können., Di-Trimethylolpropan, 2,2-Bis(hydroxymethyl)-l,3- propandiol (Pentaerythrit), 2,2,6,6-Tetrakis(hydroxymethyl)-4-oxa-heptan-l, 7-diol (Dipentaerythrit), Mannitol oder Sorbitol, niedermolekulare Etheralkohole, wie z. B. Diethylenglykol, Triethylenglykol, Tetraethylenglykol, Dipropylenglykol oder Dibutylenglykol oder niedermolekulare Esteralkohole, wie z. B. Hydroxypivalinsaureneopentylglykolester. As an alternative or in combination to the above definition of Z in formula (IV), suitable polyols, also referred to as low molecular weight, polyhydric alcohols and / or ether or ester alcohols such as, for example, 1,2-ethanediol, 1,2- and 1,3- Propanediol, the isomeric butanediols, pentanediols, hexanediols, heptanediols and octanediols, 1,10-decanediol, 1,12-dodecanediol, 1,2- and 1,4-cyclohexanediol, 1,4-cyclohexanedimethanol, 1,4-bis (2nd -hydroxyethoxy) - benzene, 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane (bisphenol A), 2,2-bis (4-hydroxycyclohexyl) propane (perhydrobisphenol), 1,2,3-propanetriol, 1 , 2,4-butanetriol, 1,1,1-trimethylolethane, 1,2,6-hexanetriol, 1,1,1-trimethylolpropane (TMP), bis- (2-hydroxyethyl) -hydroquinone, 1,2,4- and 1,3,5-trihydroxycyclohexane, 1,3,5-tris (2-hydroxyethyl) isocyanurate, bis (hydroxymethyl) tricyclo [5.2.1.0 26 ] decane, 4,8-bis (hydroxymethyl) tricyclo- [ 5.2.1.0 2,6 ] -decane and 5.8- Bis (hydroxymethyl) -tricyclo- [5.2.1.0 '] containing Jdecan, where the compounds can be present individually or in an isomer mixture., Di-trimethylolpropane, 2,2-bis (hydroxymethyl) -l, 3-propanediol (pentaerythritol), 2,2,6,6-tetrakis (hydroxymethyl) -4-oxa-heptane-l, 7-diol (dipentaerythritol), mannitol or sorbitol, low molecular weight ether alcohols, such as, for. B. diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, dipropylene glycol or dibutylene glycol or low molecular weight ester alcohols, such as. B. Hydroxypivalinsaureneopentylglycolester.
Bevorzugt wird die Umsetzung des Isocyanatosilans der Formel (V) zunächst mit einem monofunktionellen Alkohol wie Methanol, Ethanol, Propan- l-ol, Propan-2-ol, , 1 -Butanol, 2- Butanol 1-Pentanol, 1-Hexanol, 1-Heptanol, Ethyl-2-hexanol, 1-Octanol, 1-Nonanol und 1- Decanol. Die Umsetzung erfolgt zu mindestens 50 Gew.-% der NCO-Gruppen des Isocyanatosilans (V), besonders bevorzugt mit bis zu 60 Gew.-% und ganz besonders bevorzugt mit bis zu 70% des monofunktionellen Alkohols umgesetzt. The reaction of the isocyanatosilane of the formula (V) is preferred first with a monofunctional alcohol such as methanol, ethanol, propan-1-ol, propan-2-ol, 1-butanol, 2-butanol, 1-pentanol, 1-hexanol, 1 -Heptanol, ethyl-2-hexanol, 1-octanol, 1-nonanol and 1-decanol. The reaction takes place to at least 50% by weight of the NCO groups of the isocyanatosilane (V), particularly preferably with up to 60% by weight and very particularly preferably with up to 70% of the monofunctional alcohol.
Das Verhältnis der NCO-Gruppen des Isocyanatosilans zu den Isocyanat-reaktiven Gruppen, vor zugsweise den Hydroxylgruppen der Polyole, beträgt zwischen 0,5 : 1 und 1 : 1, vorzugsweise zwischen 0,75 : 1 und 1: 1, ganz besonders bevorzugt zwischen 0,9 : 1 und 1 : 1. The ratio of the NCO groups of the isocyanatosilane to the isocyanate-reactive groups, preferably the hydroxyl groups of the polyols, is between 0.5: 1 and 1: 1, preferably between 0.75: 1 and 1: 1, very particularly preferably between 0.9: 1 and 1: 1.
Wie in den Patentschriften US 2017/0369626, US 2017/0369627 und US 2017/0369631 beschrieben können auch durch Umsetzung von Isocyantosilanen mit Amino-,Hydroxy- und Mercapto-funktionellen Bausteinen und anschließende Allophanatisierung mit einem Überschuss an zuvor beschriebenen Diisocyanaten Silangruppen-enthaltende Monoisocyanate dargestellt werden. As described in the patents US 2017/0369626, US 2017/0369627 and US 2017/0369631, silane group-containing monoisocyanates can also be obtained by reacting isocyantosilanes with amino, hydroxyl and mercapto-functional units and then allophanating them with an excess of the diisocyanates described above being represented.
Als Isocyanatosilane bzw. isocyanatfunktionelle Alkoxysilanverbindungen sind grundsätzlich alle alkoxysilangruppenhaltigen Monoisocyanate mit einem Molekulargewicht von 145 g/mol bis 800 g/mol geeignet. Beispiele für solche Verbindungen sind Isocyanatomethyltrimethoxysilan, Isocyanatomethyltriethoxysilan, (Isocyanatomethyl)methyldimethoxysilan, (Isocyanatomethyl)- methyldiethoxysilan, 3-Isocyanatopropyltrimethoxysilan, 3-Isocyanatopropylmethyl- dimethoxysilan, 3-Isocyanatopropyltriethoxysilan und 3Isocyanatopropylmethyl-diethoxysilan. Bevorzugt ist hier die Verwendung von 3-Isocyanatopropyltrimethoxysilan oder 3- Isocyanatopropyltriethoxysilan, ganz besonders bevorzugt ist die Verwendung von 3- Isocyanatopropyltrimethoxysilan. Es können aber auch isocyanatfunktionelle Alkoxysilanverbindungen mit höherem Molekulargewicht eingesetzt werden. Dabei ist es erfindungsgemäß möglich, isocyanatfunktionelle Silane zu verwenden, die durch Umsetzung eines Diisocyanates mit einem Amino- oder Thiosilan hergestellt wurden, wie sie in der US-A 4,146,585 oder der EP-A 1 136 495 beschrieben werden. Geeignete Lösemittel sind insbesondere solche, die sich gegenüber den reaktiven Gruppen der Isocyanatosilane inert verhalten, beispielsweise die bekannten üblichen aprotischen Lacklösemittel, wie z. B. Ethylacetat, Butylacetat, Ethylenglykolmonomethyl- oder -ethyletheracetat, 1-Methoxy- propyl-2-acetat, 3-Methoxy-n-butylacetat, Aceton, 2-Butanon, 4-Methyl-2-pentanon, Cyclo- hexanon, Toluol, Xylol, Chlorbenzol, Testbenzin, höher substituierte Aromaten, wie sie bei spielsweise unter den Bezeichnungen Solventnaphtha, Solvesso, Isopar, Nappar (Deutsche EXXON CHEMICAL GmbH, Köln, DE) und Shellsol (Deutsche Shell Chemie GmbH, Eschborn, DE) im Handel sind, aber auch Lösemittel wie Propylenglykoldiacetat, Diethylenglykoldi- methylether, Dipropylenglykoldimethylether, Diethylenglykolethyl- und -butyletheracetat, Ethylethoxypropionat, Propylencarbonat, N-Methylpyrrolidon und N-Methylcaprolactam, oder beliebige Gemische solcher Lösemittel. Suitable isocyanatosilanes or isocyanate-functional alkoxysilane compounds are in principle any monoisocyanates containing alkoxysilane groups with a molecular weight of 145 g / mol to 800 g / mol. Examples of such compounds are isocyanatomethyltrimethoxysilane, isocyanatomethyltriethoxysilane, (isocyanatomethyl) methyldimethoxysilane, (isocyanatomethyl) - methyldiethoxysilane, 3-isocyanatopropyltrimethoxysilane, 3-isocyanatopropylmethyldimethoxysilanopropyloxysilane, 3-isiethoxysiloxaneyl 3-isocyanyloxysilane. The use of 3-isocyanatopropyltrimethoxysilane or 3-isocyanatopropyltriethoxysilane is preferred here, and the use of 3-isocyanatopropyltrimethoxysilane is very particularly preferred. However, isocyanate-functional alkoxysilane compounds with a higher molecular weight can also be used. It is possible according to the invention to use isocyanate-functional silanes which have been prepared by reacting a diisocyanate with an amino or thiosilane, as are described in US Pat. No. 4,146,585 or EP-A 1 136 495. Suitable solvents are in particular those which are inert towards the reactive groups of the isocyanatosilanes, for example the known customary aprotic paint solvents, such as. B. ethyl acetate, butyl acetate, ethylene glycol monomethyl or ethyl ether acetate, 1-methoxypropyl-2-acetate, 3-methoxy-n-butyl acetate, acetone, 2-butanone, 4-methyl-2-pentanone, cyclohexanone, toluene, Xylene, chlorobenzene, white spirit, more highly substituted aromatics, such as those sold under the names Solventnaphtha, Solvesso, Isopar, Nappar (Deutsche EXXON CHEMICAL GmbH, Cologne, DE) and Shellsol (Deutsche Shell Chemie GmbH, Eschborn, DE), for example, but also solvents such as propylene glycol diacetate, diethylene glycol dimethyl ether, dipropylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol ethyl and butyl ether acetate, ethyl ethoxypropionate, propylene carbonate, N-methylpyrrolidone and N-methylcaprolactam, or any mixture of such solvents.
In einer weiteren Ausführungsform ist das silanfunktionelle Polymer ein silanfunktionelles Polymer, welches erhältlich ist durch eine Hydrosilylierungsreaktion von Polymeren mit endständigen Doppelbindungen, beispielsweise Poly(meth)acrylatpolymere und Polyetherpolymere, insbesondere von allylterminierten Polyoxyalkylenpolymeren, beschrieben beispielsweise in US 3,071,751 und US 6,207,766. In a further embodiment, the silane-functional polymer is a silane-functional polymer which can be obtained by a hydrosilylation reaction of polymers with terminal double bonds, for example poly (meth) acrylate polymers and polyether polymers, in particular of allyl-terminated polyoxyalkylene polymers, described for example in US Pat. No. 3,071,751 and US Pat. No. 6,207,766.
Bei allen genannten isocyanatreaktiven Silankomponenten sind, je nach gewünschtem Anwendungsgebiet, die Methoxyderivate und Ethoxysilanderivate für Anwendung im Korrosionsschutz und im Autoreparaturlackbereich bevorzugt. Die erfindungsgemäß einsetzbaren Alkoxysilylgruppen-haltigen Prepolymere werden unter Einsatz isocyanatreaktiver Alkoxysilanverbindungen hergestellt, indem isocyanatfunktionelles Prepolymer (bevorzugt isocyanatfunktionelles Polyurethan oder polymere Polyisocyanate) durch Reaktion mit einer isocyanatreaktiven Alkoxysilanverbindung (insbesondere der vorgenannten bevorzugten isocyanatreaktiven alkoxysilanverbindungen) zum silanterminierten Prepolymer umgesetzt wird. Besagte Umsetzung mit isocyanatreaktiven Alkoxysilanen erfolgt innerhalb eines Temperaturbereiches von 0 °C bis 150 °C, vorzugsweise von 20 °C bis 120 °C, wobei die Mengenverhältnisse in der Regel so gewählt werden, dass pro Mol eingesetzter NCO-Gruppen 0,8 bis 1,3 Mol der isocyanatreaktiven Alkoxysilanverbindung eingesetzt werden, vorzugsweise 1,0 Mol isocyanatreaktive Alkoxysilanverbindung pro Mol eingesetzter NCO-Gruppen. Das Aufbringen der mindestens einer Decklackschicht auf das Substrat kann aus Lösung, Dispersion in einem flüssigen Dispergiermittel wie Wasser oder aus der Schmelze sowie bei Pulverlacken in fester Form erfolgen. Bevorzugt ist das Aufbringen aus Lösung. Geeignete Methoden zum Aufbringen sind beispielsweise Drucken, Streichen, Rollen, Gießen, Tauchen, Wirbelschichtverfahren und/oder bevorzugt Spritzen wie beispielsweise Druckluftspritzen, Airless- Spritzen, Hochrotation, elektrostatischer Sprühauftrag (ESTA), gegebenenfalls verbunden mit Heiß spritzapplikation wie zum Beispiel Hot-Air-Heißspritzen. In all of the isocyanate-reactive silane components mentioned, depending on the desired field of application, the methoxy derivatives and ethoxysilane derivatives are preferred for use in corrosion protection and in the automotive refinish sector. The prepolymers containing alkoxysilyl groups which can be used according to the invention are prepared using isocyanate-reactive alkoxysilane compounds by reacting isocyanate-functional prepolymer (preferably isocyanate-functional polyurethane or polymeric polyisocyanates) by reaction with an isocyanate-reactive alkoxysilane compound (in particular the aforementioned preferred isocyanate-reactive alkoxysilane compounds) to give the silane-terminated prepolymer. Said reaction with isocyanate-reactive alkoxysilanes takes place within a temperature range from 0 ° C. to 150 ° C., preferably from 20 ° C. to 120 ° C., the proportions generally being chosen such that 0.8 to 1 per mole of NCO groups used , 3 moles of the isocyanate-reactive alkoxysilane compound are used, preferably 1.0 mole of isocyanate-reactive alkoxysilane compound per mole of NCO groups used. The at least one topcoat layer can be applied to the substrate from solution, dispersion in a liquid dispersant such as water or from the melt and, in the case of powder coatings, in solid form. Application from solution is preferred. Suitable methods of application are, for example, printing, brushing, rolling, pouring, dipping, fluidized bed processes and / or preferably spraying such as, for example, compressed air spraying, airless Spraying, high rotation, electrostatic spray application (ESTA), possibly combined with hot spray application such as hot air hot spraying.
Die Anzahl an aufzubringenden Basislackschichten und Decklackschichten ist nicht auf eine Schicht begrenzt. Es ist auch möglich, zwei, drei, vier oder mehr Basislackschichten aufzubringen. Ebenso ist es möglich zwei, drei, vier oder mehr Klar- und/oder Decklackschichten aufzubringen, solange mindestens eine erfindungsgemäße Basislackschicht mit einer erfindungsgemäßen Decklackschicht in Kontakt ist. The number of basecoat and topcoat layers to be applied is not limited to one layer. It is also possible to apply two, three, four or more layers of basecoat. It is also possible to apply two, three, four or more clear and / or topcoat layers, as long as at least one basecoat layer according to the invention is in contact with a topcoat layer according to the invention.
Um das Aufbringen der Basislackschicht und der Klar- und/oder Decklackschicht gegebenenfalls zu erleichtern, kann beispielsweise die NCO-reaktive Verbindung und/oder das Polyisocyanat in einem geeigneten Lösemittel vorliegen. Geeignete Lösemittel sind solche, die eine ausreichende Löslichkeit der NCO-reaktiven Verbindung und/oder des Polyisocyanats aufweisen und frei von gegenüber Isocyanaten reaktiven Gruppen sind. Beispiele für solche Lösemittel sind Aceton, Methylethylketon, Cyclohexanon, Methylisobutylketon, Methylisoamylketon, Diisobutylketon, Ethylacetat, n-Butylacetat, Ethylenglykoldiacetat, Butyrolacton, Diethylcarbonat, Propylencarbonat, Ethylencarbonat, N,N-Dimethylformamid, N,N-Dimethylacetamid, N- Methylpyrrolidon, N-Ethylpyrrolidon, Methylal, Ethylal, Butylal, 1,3-Dioxolan, Glycerolformal, Benzol, Toluol, n-Hexan, Cyclohexan, Solventnaphtha, 2-Methoxypropylacetat (MPA). Darüber hinaus kann die NCO-reaktive Verbindung auch in Lösemitteln vorliegen, die gegenüber Isocyanaten reaktive Gruppen tragen. Beispiele für solche Reaktivlösemittel sind solche, die eine mittlere Funktionalität gegenüber Isocyanaten reaktiver Gruppen von mindestens 1,8 aufweisen. Dies können beispielsweise niedermolekulare Diole (z.B. 1,2-Ethandiol, 1,3- bzw. 1,2-Propandiol, 1,4-Butandiol), Triole (z.B. Glycerin, Trimethylolpropan), aber auch niedermolekulare Diamine, wie zum Beispiel Polyasparaginsäureester, sein. In order to facilitate the application of the basecoat and the clear and / or topcoat layer, if necessary, the NCO-reactive compound and / or the polyisocyanate can be present in a suitable solvent, for example. Suitable solvents are those which have sufficient solubility of the NCO-reactive compound and / or the polyisocyanate and are free from groups which are reactive toward isocyanates. Examples of such solvents are acetone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, methyl isobutyl ketone, methyl isoamyl ketone, diisobutyl ketone, ethyl acetate, n-butyl acetate, ethylene glycol diacetate, butyrolactone, diethyl carbonate, propylene carbonate, ethylene carbonate, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, and -Ethylpyrrolidone, methylal, ethylal, butylal, 1,3-dioxolane, glycerol formal, benzene, toluene, n-hexane, cyclohexane, solvent naphtha, 2-methoxypropyl acetate (MPA). In addition, the NCO-reactive compound can also be present in solvents which carry groups which are reactive toward isocyanates. Examples of such reactive solvents are those which have an average functionality of isocyanate-reactive groups of at least 1.8. These can be, for example, low-molecular diols (for example 1,2-ethanediol, 1,3- or 1,2-propanediol, 1,4-butanediol), triols (for example glycerol, trimethylolpropane), but also low-molecular diamines, for example polyaspartic acid esters, be.
Nach dem Aufbringen der mindestens einen Basislackschicht und vor dem Aufbringen der mindestens einen Klar- und oder Decklackschicht kann abgewartet werden, bis sich ein Film bildet und gegebenenfalls vorhandenes Lösemittel und/oder Wasser den Film zum größten Teil verlassen hat. Je nach vorhandenem Applikations- und Trocknungsgerät kann die optimale Wartezeit in einfachen Versuchen ermittelt werden. Es sollte die Filmbildung und das Verlassen des Films von Lösemittel und/oder Wasser gerade so weit fortgeschritten sein, dass der applizierte Klar- oder Decklack nicht mehr zu einem echten Anlösen und einer Veränderung der Optik des Basislacks führt. Insbesondere bei Metalliceffekt-Basislacken kann die Ausrichtung der Metalliceffektpigmente durch zu frühe Applikation eines Klarlacks gestört werden und daher zu einer Verringerung des Flip-Flop-Effekts und/oder zu einer Vergrauung führen. Ist die Trocknung oder Härtung des Basislacks zu weit fortgeschritten, kann der Härter schlechter in den Basislack diffundieren. Die Decklackschicht weist einen Katalysator mit einem Gehalt von größer oder gleich 0,01 Gew.- % und kleiner oder gleich 5 Gew.-% bezogen auf die ausgehärtete Decklackschicht auf und der Katalysator ist ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Protonensäuren oder Mischungen daraus. Die Gehaltbestimmung des Katalysators an der Zusammensetzung der Decklackschicht kann dabei über quantitative FTIR erfolgen. Geeignete Protonensäuren sind dabei organische sowie anorganische Protonensäuren, wobei die Säure eine oder mehrere azide H-Atome aufweist. After the application of the at least one basecoat layer and before the application of the at least one clearcoat or topcoat layer, it is possible to wait until a film is formed and any solvent and / or water present has largely left the film. Depending on the application and drying device available, the optimal waiting time can be determined in simple tests. The film formation and leaving the film of solvent and / or water should have progressed to such an extent that the applied clearcoat or topcoat no longer leads to genuine dissolving and a change in the appearance of the basecoat. In particular in the case of metallic effect basecoats, the alignment of the metallic effect pigments can be disturbed by the application of a clear coat too early and therefore can lead to a reduction in the flip-flop effect and / or to graying. If the drying or hardening of the basecoat has progressed too far, the hardener can diffuse more poorly into the basecoat. The topcoat layer has a catalyst with a content of greater than or equal to 0.01% by weight and less than or equal to 5% by weight, based on the cured topcoat layer, and the catalyst is selected from the group consisting of protonic acids or mixtures thereof. The content of the catalyst in the composition of the topcoat layer can be determined using quantitative FTIR. Suitable protonic acids are organic and inorganic protonic acids, the acid having one or more acidic H atoms.
Geeignete Protonensäuren können generell ausgesucht sein aus der Gruppe bestehend aus Essigsäure, Trifluoressigsäure, Schwefelsäure, Methansulfonsäure, Ethansulfonsäure, Propansulfonsäure, Hydroxyyethylsulfonsäure, Hydroxypropylsulfonsäure, 1,3- Propandisulfonsäure, Methylamidosulfonsäure, Sulfoessigsäure, 4-Brombenzolsulfonsäure, 4-Suitable protonic acids can generally be selected from the group consisting of acetic acid, trifluoroacetic acid, sulfuric acid, methanesulfonic acid, ethanesulfonic acid, propanesulfonic acid, hydroxyethylsulfonic acid, hydroxypropylsulfonic acid, 1,3-propanedisulfonic acid, methylamidosulfonic acid, sulfoacetic acid, 4-bromobenzenesulfonic acid, 4-
Chlorbenzolsulfonsäure, p-Toluolsulfonsäure, Benzolsulfonsäure, 4-Hydroxybenzolsulfonsäure, 4- Ethylbenzolsulfonsäure, 2-Mesithylensulfonsäure, 1 -Naphthalinsulfonsäure, 1,5- Naphthalindisulfonsäure, 2,6-Naphthalindisulfonsäure, 2-Hydroxy-2-naphthalinsulfonsäure, Trifluormethansulfonsäure, substituierten Phosphonsaeurediester und Diphosphonsaeurediester, vorzugsweise aus der Gruppe, bestehend aus acyclischen Phosphonsäurediestern, cyclischen Phosphonsäurediestern, acyclischen Diphosphonsaeurediestern und cyclischen Diphosphonsäurediestern. Derartige Katalysatoren sind beispielsweise in der deutschen Patentanmeldung DE-A-102005045228 beschrieben. Phosphorsäuretypen (z.B. Nacure-Typen der Fa. King Industries, z.B. Nacure 4000), wie z.B. Methylphosphat, Ethylphosphat, n- Propylphosphat, Isopropylphosphat, Butylphosphat, 2-Ethylhexylphosphat, Phenylphosphat,Chlorobenzenesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid, benzenesulfonic acid, 4-hydroxybenzene sulfonic acid, 4-ethylbenzene sulfonic acid, 2-Mesithylensulfonsäure, 1-naphthalenesulfonic acid, 1,5- naphthalenedisulfonic acid, 2,6-naphthalenedisulfonic acid, 2-hydroxy-2-naphthalenesulfonic acid, trifluoromethanesulfonic acid, substituted phosphonic diesters and diphosphonic diesters , preferably from the group consisting of acyclic phosphonic diesters, cyclic phosphonic diesters, acyclic diphosphonic diesters and cyclic diphosphonic diesters. Such catalysts are described for example in German patent application DE-A-102005045228. Phosphoric acid types (e.g. Nacure types from King Industries, e.g. Nacure 4000), such as Methyl phosphate, ethyl phosphate, n-propyl phosphate, isopropyl phosphate, butyl phosphate, 2-ethylhexyl phosphate, phenyl phosphate,
Dimethylphosphat, Diethylphosphat, Tri-n-propylphosphat, Diisopropylphosphat, Dibutylphosphat, Bis(2-ethylhexyl)phosphat, Diphenylphosphat, Methylendiphosphonsäure,Dimethyl phosphate, diethyl phosphate, tri-n-propyl phosphate, diisopropyl phosphate, dibutyl phosphate, bis (2-ethylhexyl) phosphate, diphenyl phosphate, methylene diphosphonic acid,
Dimethylphosphonsäure, Ethylphosphonsäure, tert-Butylphosphonsäure, Benzolphosphonsäure, Octylphosphonsäure, Octandiphosphonsäure, Dibenzolphosphonsäure, Benzolphosphinsäure, Diisooctylphosphinsäure, 6-Phosphonohexansäure, Nitrilotris(methylen)trisphosphonsäure,Dimethylphosphonic acid, ethylphosphonic acid, tert-butylphosphonic acid, benzenephosphonic acid, octylphosphonic acid, octane diphosphonic acid, dibenzenephosphonic acid, benzenephosphinic acid, diisooctylphosphinic acid, 6-phosphonohexanoic acid, nitrilotris (methylene) trisphosphonic acid,
Diphenylphosphit und deren Mischungen. Zur Klarstellung ist festzuhalten, dass amin-blockierte und amin-neutralisierte Derivate der substituierten oder nicht substituierten Phosphorsäure keine erfindungsgemäßen Katalysatoren sind. Diphenyl phosphite and mixtures thereof. To clarify, it should be noted that amine-blocked and amine-neutralized derivatives of substituted or unsubstituted phosphoric acid are not catalysts according to the invention.
Im Schritt d) erfolgt das zur Reaktion bringen der in Schritt c) aufgebrachten Schicht zum Erhalt der Decklackschicht. Als Funktion der silangruppen-enthaltende Prepolymere erfolgt das zur Reaktion bringen in der Decklackschicht unter Erhöhung des Molekulargewichts der eingesetzten silangruppen-enthaltenden Prepolymere. Dies kann beispielsweise durch ein Entfernen des Lösemittels innerhalb eines Nassprozesses oder durch die Induktion einer chemischen Vernetzung der Prepolymere untereinander durch weitere Substanzen oder Verbindungen erfolgen. Üblicherweise kann die Gegenwart der erfindungsgemäßen Katalysatoren zur Vernetzung ausreichend sein. Spezielle Bedingungen zum Erhalt der erfindungsgemäßen Decklackschicht wurden beispielsweise weiter oben in Verbindung mit den einsetzbaren silangruppen-enthaltende Prepolymere diskutiert. In step d), the layer applied in step c) is reacted to obtain the top coat layer. As a function of the prepolymers containing silane groups, the reaction takes place in the top coat layer while increasing the molecular weight of the prepolymers used containing silane groups. This can be done, for example, by removing the solvent within a wet process or by inducing chemical crosslinking of the prepolymers with one another by means of further substances or compounds. The presence of the catalysts according to the invention can usually be used for crosslinking be enough. Special conditions for obtaining the top coat layer according to the invention were discussed above, for example, in connection with the usable prepolymers containing silane groups.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens können die silangruppen-enthaltenden Prepolymere in Schritt c) silan-terminierte Prepolymere sein. Insbesondere der Einsatz silan terminierter Propolymere kann zu bevorzugten Trocknungs- und Härtungskinetiken der Decklackschicht beitragen. Neben einer bevorzugten Kinetik zeigen diese Verbindungen insbesondere auch bevorzugte mechanische Eigenschaften, wie beispielsweise ein besonders elastisches Verhalten und eine gute Pendelhärte. Ohne durch die Theorie gebunden zu sein kann diese wahrscheinlich auf die bevorzugte end-zu-end Orientierung der Prepolymere im Vernetzungsprozess unter Ausbildung besonders langer Zwischenketten zurückgeführt werden. In a preferred embodiment of the process, the prepolymers containing silane groups in step c) can be silane-terminated prepolymers. In particular, the use of silane-terminated propolymers can contribute to preferred drying and curing kinetics of the top coat layer. In addition to preferred kinetics, these connections in particular also show preferred mechanical properties, such as, for example, particularly elastic behavior and good pendulum hardness. Without being bound by theory, this can probably be attributed to the preferred end-to-end orientation of the prepolymers in the crosslinking process, with the formation of particularly long intermediate chains.
Im Rahmen eines bevorzugten Aspektes des Verfahrens können die silangruppen-enthaltenden Prepolymere in Schritt c) silan-terminierte Polyurethane sein. Gerade die silan-terminierten Polyurethane haben sich für den Einsatz als silangruppen-enthaltende Prepolymere geeignet erwiesen. Diese Gruppe an Prepolymeren zeichnet sich durch besonders schnelle und effiziente Trocknungskinetiken aus und liefern optisch ansprechende Decklackschichten. Die Decklackschichten aus diesen Prepolymeren können insbesondere auch Klarlackschichten sein, welche die Farbeigenschaften der Basislackschicht nur unwesentlich beeinträchtigen. Silanterminierte Polyurethane zeichnen sich dadurch aus, dass sie ein Umsetzungsprodukt eines Isocyanatosilanes mit einem kurzkettigen Alkohol, Polyesterpolyol, Polycarbonatpolyol, Polyacrylatpolyol oder einem Gemisch darstellen. In a preferred aspect of the process, the prepolymers containing silane groups in step c) can be silane-terminated polyurethanes. The silane-terminated polyurethanes in particular have proven suitable for use as prepolymers containing silane groups. This group of prepolymers is characterized by particularly fast and efficient drying kinetics and provides visually appealing top coats. The topcoat layers made from these prepolymers can in particular also be clearcoat layers which only negligibly impair the color properties of the basecoat layer. Silane-terminated polyurethanes are distinguished by the fact that they are a reaction product of an isocyanatosilane with a short-chain alcohol, polyester polyol, polycarbonate polyol, polyacrylate polyol or a mixture.
Geeignete silan-terminierte Prepolymere wurden schon weiter oben beschrieben, aber besonders geeignete Verbindungen können die Umsetzungsprodukte eines Isocyanatosilans, enthaltend eine Thiourethanstruktur, mit einem kurzkettigen Alkohol, Polyacrylatpolyol oder einem Gemisch derselben sein. Suitable silane-terminated prepolymers have already been described above, but particularly suitable compounds can be the reaction products of an isocyanatosilane containing a thiourethane structure with a short-chain alcohol, polyacrylate polyol or a mixture thereof.
Im Rahmen eines weiteren bevorzugten Aspektes des Schichtverbunds weisen die silangruppen- enthaltenden Prepolymere und/oder deren Vernetzungsprodukte, zu deren Herstellung Isocyanatfunktionalitäten eingesetzt werden, einen NCO-Restgehalt bestimmt nach DIN EN ISO 11909:2007-05 von größer oder gleich 0,0005 % und kleiner oder gleich 1% auf. In einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens kann der Katalysator eine mehrbasige Protonensäure sein. Insbesondere die mehrbasigen Protonensäuren haben sich zur Ausbildung sehr stabiler und lösungsmittelbeständiger Schichtverbünde als sehr geeignet erwiesen. Mehrbasige Protonensäuren sind dabei Säuren mit mehr als einer aziden Gruppe, insbesondere mehr als einem aziden Wasserstoffatom, welches im Rahmen einer Säure-Basereaktion reagieren kann. In dieser Gruppe sind besonders die mehrbasigen anorganischen Protonensäuren, wie beispielsweise die Schwefel- oder die Phosphorsäure geeignet. Ohne durch die Theorie gebunden zu sein kann es durch die hohe Diffusionsneigung der freien Protonen dazu kommen, dass ein Teil der Protonen auch in die Grenzschicht zwischen Basis- und Decklackschicht diffundieren/migrieren und zu einer erhöhten Haftung beider Schichten aneinander führen. Ein derartiger Diffusionsprozess kann bei größeren Katalysatoren, wie beispielsweise den Lewissäuren, nicht in dem Maße stattfinden, sodass die mehrbasigen Protonensäuren bevorzugt eingesetzt werden können. Generell können die mehrbasigen Protonensäuren ausgesucht sein aus der Gruppe bestehend aus der Phosphorsäuren, Phosphonsäuren, Phosphinsäuren oder deren Derivaten, der Schwefelsäure, schwefligen Säure und deren Mischungen. In the context of a further preferred aspect of the layer composite, the prepolymers containing silane groups and / or their crosslinking products, for the production of which isocyanate functionalities are used, have an NCO residual content determined according to DIN EN ISO 11909: 2007-05 of greater than or equal to 0.0005% and less than or equal to 1%. In a preferred embodiment of the method, the catalyst can be a polybasic protonic acid. The polybasic protonic acids in particular have proven to be very suitable for the formation of very stable and solvent-resistant layer composites. Polybasic protonic acids are acids with more than one acidic group, in particular more than one acidic hydrogen atom, which can react as part of an acid-base reaction. In this In particular, the polybasic inorganic protonic acids, such as sulfuric or phosphoric acid, are particularly suitable. Without being bound by theory, the high tendency of the free protons to diffuse can cause some of the protons to diffuse / migrate into the boundary layer between the base and topcoat layers and lead to an increased adhesion of the two layers to one another. Such a diffusion process cannot take place to such an extent in the case of larger catalysts, such as Lewis acids, for example, that the polybasic protonic acids can be used with preference. In general, the polybasic protonic acids can be selected from the group consisting of phosphoric acids, phosphonic acids, phosphinic acids or their derivatives, sulfuric acid, sulfurous acid and mixtures thereof.
Innerhalb einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann der Katalysator eine mehrbasige Protonensäure mit einem pKs-Wert von größer oder gleich -14,0 und kleiner oder gleich 4,0 ist. Bei mehrbasigen Protonensäuren bezieht sich der angegebene pKs-Wert im Rahmen der vorliegenden Erfindung auf den ersten pKs-Wert. Zum Erreichen einer besonders schnellen Trocknungskinetik des gesamten Lackverbundes haben sich Protonensäuren oben angegebener Säurestärke als besonders geeignet erwiesen. Das Gleichgewicht und damit auch die Katalysatorwirkung stellt sich sehr schnell eine und dadurch können sehr gleichmäßige Decklackschichten erhalten werden. Geeignete Katalysatoren aus oben angegebenen Bereich sind beispielsweise Dibutylphosphat, Diphenylphosphat, Bis(2-ethylhexylphosphat), Benzolphosphonsäure und Benzolphosphinsäure. Innerhalb eines bevorzugten Aspektes des Verfahrens kann der Katalysator eine substituierte oder nicht substituierte Phosphorsäure sein. Insbesondere Phosphorsäure hat sich zum Erhalt sehr schneller Trocknungskinetiken und stabiler Schichtaufbauten, welche insbesondere sehr lösungsmittelbeständig sind, als geeignet erwiesen. Ohne durch die Theorie gebunden zu sein wird dies auf spezielle Wechselwirkungen der nach Abspaltung des Protons erhältlichen Phosphate mit den Silangruppen des Prepolymers zurückgeführt. Eine substituierte Phosphorsäure kann allgemein eine Phosphorsäure sein, bei welcher ein oder mehrere OH -Gruppen durch C1-C30 organische Reste oder H-Atome oder Gemische aus diesen ersetzt worden sind. Diese organischen Reste können noch weitere funktionelle Gruppen, wie beispielsweise -OH oder -NCO-Gruppen, tragen. In a further embodiment of the method, the catalyst can be a polybasic protonic acid with a pKa value of greater than or equal to -14.0 and less than or equal to 4.0. In the case of polybasic protonic acids, the pKs value given in the context of the present invention relates to the first pKs value. Protonic acids of the acid strength given above have proven to be particularly suitable for achieving particularly rapid drying kinetics of the entire paint composite. The equilibrium and thus the catalytic effect is established very quickly and very uniform topcoat layers can be obtained as a result. Suitable catalysts from the range given above are, for example, dibutyl phosphate, diphenyl phosphate, bis (2-ethylhexyl phosphate), benzene phosphonic acid and benzene phosphinic acid. In a preferred aspect of the process, the catalyst can be a substituted or unsubstituted phosphoric acid. Phosphoric acid in particular has proven to be suitable for obtaining very fast drying kinetics and stable layer structures, which are particularly very solvent-resistant. Without being bound by theory, this is attributed to special interactions of the phosphates obtainable after the proton has been split off with the silane groups of the prepolymer. A substituted phosphoric acid can generally be a phosphoric acid in which one or more OH groups have been replaced by C1-C30 organic radicals or H atoms or mixtures thereof. These organic radicals can also carry further functional groups, such as, for example, -OH or -NCO groups.
In einer bevorzugten Charakteristik des Verfahrens kann der Katalysator ausgesucht sein aus der Gruppe bestehend aus Phosphorsäure und CI -CI 5 alkyl, aryl, cycloalkyl substitierter Phosphorsäure oder Mischungen daraus. Neben der Phosphorsäure als solcher haben sich insbesondere die reinen kohlenwasserstoffsubstituierten Phosphorsäuren als geeignete Katalysatoren herausgestellt. Durch die Verwendung dieser Säuren können besonders homogene Schichten mit geeigneten optischen Eigenschaften, wie beispielsweise Transparenz und Turbidität, erhalten werden. In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens kann der Katalysator in Schritt c) in einer Konzentration von größer oder gleich 0,03 Gew.-% und kleiner oder gleich 3 Gew.-% eingesetzt werden. Diese Katalysatorkonzentration ist dabei, wie weiter oben definiert, auf die gesamte erhältliche Decklackschicht angegeben. Diese Konzentrationen können zu wirtschaftlich vertretbaren Aushärtegeschwindigkeiten und einem sehr homogenen Schichtaufbau beitragen. Kleinere Konzentrationen können nachteilig sein, da die Schichten dann nur sehr langsam aushärten und/oder die erforderliche Schichthärte nicht erreicht wird. Höhere Konzentrationen können nachteilig sein, da die Schicht nicht im Gleichgewicht, sondern aufgrund einer zu hohen Reaktionsgeschwindigkeit inhomogen aushärtet. Bevorzugte Katalysatorkonzentrationen hegen weiterhin einer bei Konzentration von größer oder gleich 0,1 Gew.-% und kleiner oder gleich 2,5 Gew.-%, des Weiteren bevorzugt bei Konzentrationen von größer oder gleich 0,5 Gew.-% und kleiner oder gleich 2 Gew.-%. In a preferred characteristic of the process, the catalyst can be selected from the group consisting of phosphoric acid and C 1 -C 5 alkyl, aryl, cycloalkyl-substituted phosphoric acid or mixtures thereof. In addition to the phosphoric acid as such, the pure hydrocarbon-substituted phosphoric acids in particular have proven to be suitable catalysts. By using these acids, particularly homogeneous layers with suitable optical properties, such as transparency and turbidity, can be obtained. In a preferred embodiment of the process, the catalyst in step c) can be used in a concentration of greater than or equal to 0.03% by weight and less than or equal to 3% by weight. This catalyst concentration is, as defined above, indicated on the entire top coat layer available. These concentrations can contribute to economically justifiable curing speeds and a very homogeneous layer structure. Smaller concentrations can be disadvantageous since the layers then harden very slowly and / or the required layer hardness is not achieved. Higher concentrations can be disadvantageous because the layer does not harden in an equilibrium but inhomogeneously due to a too high reaction rate. Preferred catalyst concentrations also have a concentration of greater than or equal to 0.1% by weight and less than or equal to 2.5% by weight, furthermore preferably at concentrations of greater than or equal to 0.5% by weight and less than or equal to 2% by weight.
Im Rahmen eines bevorzugten Aspektes des Verfahrens können die silan-terminierten Polyurethane einen NCO-Restgehalt bestimmt nach DIN EN ISO 11909:2007-05 von größer oder gleich 0,0005 % und kleiner oder gleich 1% aufweisen. Die Verwendung silangruppen-enthaltenderIn a preferred aspect of the process, the silane-terminated polyurethanes can have a residual NCO content, determined in accordance with DIN EN ISO 11909: 2007-05, of greater than or equal to 0.0005% and less than or equal to 1%. The use of silane groups
Prepolymere und insbesondere silan-terminierter Polyurethane mit einem geringen Anteil an NCO- Gruppen kann zu besonders gut haftenden und gleichmäßigen Schichtverbünden führen. Ohne durch die Theorie gebunden zu sein kann dies daran hegen, dass der Anteil von NCO- Nebenreaktionen mit dem Katalysator und/oder den anderen Prepolymeren derart gering ist, dass diese sich nicht mehr im Endergebnis der ausgehärteten Schicht widerspiegeln. Derart können optisch besonders ansprechende Schichtverbünde erhalten werden. Prepolymers and in particular silane-terminated polyurethanes with a low proportion of NCO groups can lead to particularly well-adhering and uniform layer composites. Without being bound by theory, this can mean that the proportion of NCO side reactions with the catalyst and / or the other prepolymers is so small that they are no longer reflected in the end result of the cured layer. In this way, visually particularly appealing layer composites can be obtained.
Innerhalb einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens können die silan-terminierten Polyurethane eine Viskosität bestimmt nach DIN EN ISO 3219: 1994-08 von größer oder gleich 50 mPas und kleiner oder gleich 5000 mPas aufweisen. Die Konzentration an silan-terminierten Polyurethanen zur Bestimmung des Viskositätswertes kann dabei 60 Gew.-% betragen. Diese Viskositäten haben sich zum Erhalt stabiler Decklackschichten als geeignet erwiesen. Höhere Viskositäten können zu inhomogenen Schichtaufbau führen, während geringere Viskositäten zu nur ungenügenden mechanischen Eigenschaften beitragen können. Bevorzugte Viskositätsbereiche können weiterhin größer oder gleich 200 mPas und kleiner oder gleich 3000 mPas und größer oder gleich 500 mPas und kleiner oder gleich 2000 mPas betragen. In a preferred embodiment of the method, the silane-terminated polyurethanes can have a viscosity, determined in accordance with DIN EN ISO 3219: 1994-08, of greater than or equal to 50 mPas and less than or equal to 5000 mPas. The concentration of silane-terminated polyurethanes for determining the viscosity value can be 60% by weight. These viscosities have proven to be suitable for obtaining stable topcoat layers. Higher viscosities can lead to inhomogeneous layer build-up, while lower viscosities can only contribute to insufficient mechanical properties. Preferred viscosity ranges can also be greater than or equal to 200 mPas and less than or equal to 3000 mPas and greater than or equal to 500 mPas and less than or equal to 2000 mPas.
Weiterhin erfindungsgemäß ist ein Schichtverbund aus einer unteren Basislack- und einer darüber angeordneten Decklackschicht, die untere Basislackschicht Polymere ausgesucht aus der Gruppe bestehend aus Polyacrylaten, Polyurethanen, Polyetherpolyolen, Polycarbonatpolyolen, Polyesterpolyolen, Melaminharzen, Alkydharzen oder Mischungen daraus enthält und die obere Decklackschicht vernetzte silangruppen-enthaltende Polymere und Protonensäuren oder Mischungen daraus enthält. Insbesondere die Kombination, der Schichtverbund aus der erfindungsgemäß ersetzbaren Basis- und der erfindungsgemäß einsetzbaren Decklackschicht kann sich durch eine verbesserte Lösungsmittelbeständigkeit, höhere mechanische Härten und eine verbesserte Schichthaftung auszeichnen. Zu den weiteren Vorteilen des erfindungsgemäßen Schichtverbundes wird explizit auf die Ausführungen zum erfindungsgemäßen Verfahren verwiesen. Furthermore, according to the invention, a layer composite of a lower basecoat and a topcoat layer arranged above it, the lower basecoat layer is selected from the group consisting of polyacrylates, polyurethanes, polyether polyols, polycarbonate polyols, polyester polyols, melamine resins, alkyd resins or mixtures thereof, and the upper topcoat layer contains crosslinked silane groups. containing polymers and protonic acids or Contains mixtures thereof. In particular, the combination, the layer composite of the base coat layer which can be replaced according to the invention and the top coat layer which can be used according to the invention, can be distinguished by improved solvent resistance, higher mechanical hardness and improved layer adhesion. For further advantages of the layer composite according to the invention, reference is made explicitly to the explanations regarding the method according to the invention.
In einer weiteren Ausgestaltung des Schichtverbunds können die mehrbasigen Protonensäuren ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus Phosphorsäure, C1-C15 alkyl, aryl, cycloalkyl substituierten Phosphorsäuren oder Mischungen daraus. Zu weiteren Vorteilen des erfindungsgemäßen Schichtverbundes wird explizit auf die Ausführungen zum erfindungsgemäßen Verfahren verwiesen. In a further embodiment of the layer composite, the polybasic protonic acids can be selected from the group consisting of phosphoric acid, C1-C15 alkyl, aryl, cycloalkyl-substituted phosphoric acids or mixtures thereof. For further advantages of the layer composite according to the invention, reference is made explicitly to the explanations regarding the method according to the invention.
In einer weiteren Ausgestaltung des Schichtverbunds kann die obere Decklackschicht bei einer Schichtdicke von 50 pm auf einem weißen Basislack einen Delta-Lab-Wert in Bezug zum weißen Basislack von AL größer oder gleich 0,2 und kleiner oder gleich 20, von Aa größer oder gleich - 0,01 und kleiner oder gleich -20, und Ab größer oder gleich -0,01 und kleiner oder gleich -13 aufweisen, der entsprechend DIN EN ISO 1166-4:2012-06 bestimmt wurde. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens lassen sich insbesondere auch klare Decklacke, also Klarlacke, erhalten, welche die optischen Eigenschaften, insbesondere die Farbe, von Basislackschichten, wenig oder gar nicht beeinträchtigen. Es können also sehr homogene und transparente Decklackschichten erhalten werden. In a further embodiment of the layer composite, the upper topcoat layer with a layer thickness of 50 pm on a white basecoat can have a Delta Lab value in relation to the white basecoat of AL greater than or equal to 0.2 and less than or equal to 20, of Aa greater than or equal - 0.01 and less than or equal to -20, and Ab greater than or equal to -0.01 and less than or equal to -13, which was determined in accordance with DIN EN ISO 1166-4: 2012-06. In particular, clear topcoats, that is to say clearcoats, which have little or no impairment of the optical properties, in particular the color, of basecoat layers can be obtained by means of the process according to the invention. Very homogeneous and transparent topcoat layers can thus be obtained.
Innerhalb einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann die obere Decklackschicht bei einer Schichtdicke von 50 pm eine Gesamttransmission nach ISO 14782: 1999-08 / ASTM D1003:2013- 11 von größer oder gleich 85% und kleiner oder gleich 99,5% und eine Turbidität von größer oder gleich 0,5 und kleiner oder gleich 15 aufweisen. Weiterhin bevorzugt kann diese Schicht bevorzugt eine Bildschärfe von größer oder gleich 90 und kleiner oder gleich 99,8 aufweisen. Durch den erfindungsgemäßen Aufbau lassen sich optisch hoch qualitative Schicht verbünde erhalten, wobei insbesondere die Decklackschicht im hohen Maße transparent und wenig lichtstreuend sein kann. Dies kann zu einem möglichst unverfälschten Farbeindruck der unteren Lackschicht beitragen. In a further preferred embodiment, the top coat layer at a layer thickness of 50 pm can have a total transmission according to ISO 14782: 1999-08 / ASTM D1003: 2013-11 of greater than or equal to 85% and less than or equal to 99.5% and a turbidity of greater or equal to 0.5 and less than or equal to 15. This layer may further preferably have an image sharpness of greater than or equal to 90 and less than or equal to 99.8. The structure according to the invention enables optically high-quality layer composites to be obtained, in particular the topcoat layer being highly transparent and not very light-scattering. This can contribute to a color impression of the lower lacquer layer that is as pristine as possible.
In einer weiteren Ausgestaltung des Schichtverbunds kann die obere Decklackschicht bei einer Schichtdicke von 50 pm einen Glanzschleier gemessen nach DIN EN ISO 13803:2015-02 von größer oder gleich 2 aufweist und kleiner oder gleich 30 aufweisen. Durch den erfindungsgemäßen Aufbau lassen sich insbesondere auch sehr glänzende Schicht verbünde erzielen, welche ein brillantes Erscheinungsbild aufweisen. Diese Beschichtungen eigenen sich beispielsweise sehr gut für den Automotivbereich. In einer bevorzugten Ausführungsform des Schicht Verbunds kann die obere Decklackschicht eine Pendelhärte bestimmt nach DIN EN ISO 1522:2000-09 von größer oder gleich 50 s und kleiner oder gleich 180 s aufweisen. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahren können Schichtverbünde mit besonderen viskoelastischen Eigenschaften erhalten werden. Insbesondere kann die erfindungsgemäße Decklackschicht dazu beitragen, dass hochelastische Schichtverbünde bereitgestellt werden, welche für den gesamten Schicht verbünd zu geeignetenIn a further embodiment of the layer composite, the upper topcoat layer with a layer thickness of 50 pm has a glossy haze measured according to DIN EN ISO 13803: 2015-02 of greater than or equal to 2 and less than or equal to 30. The structure according to the invention can also be used to achieve, in particular, very shiny layer composites which have a brilliant appearance. These coatings are very suitable for the automotive sector, for example. In a preferred embodiment of the layer composite, the upper topcoat layer can have a pendulum hardness, determined in accordance with DIN EN ISO 1522: 2000-09, of greater than or equal to 50 s and less than or equal to 180 s. Layer composites with special viscoelastic properties can be obtained by means of the method according to the invention. In particular, the top coat layer according to the invention can contribute to providing highly elastic layer composites which are suitable for the entire layer
Gebrauchseigenschaften führen können. Die verbesserte Elastizität kann beispielsweise dazu beitragen, den Anteil an Lackplatzern aufgrund mechanischer Belastungen, wie beispielsweise einem Steinschlag, zu verringern. In einer bevorzugten Ausführungsform können die in der Decklackschicht eingesetzten Katalysatoren im Basislack einen Konzentrationsgradienten ausbilden. Dies bedeutet, dass der Katalysator der Decklackschicht in den Basislack diffundieren kann und die Konzentration dieser Komponenten in der Basislackschicht nicht konstant ist, sondern dass die Konzentration dieser Komponente an der unteren Grenze der Basislackschicht geringer ist und dann über die Basislackschicht zur Decklackschicht hin ansteigt. Diese Ausbildung kann zu einer besonders festen Haftung beider Schichten beitragen. Use properties can lead. The improved elasticity can, for example, help to reduce the proportion of lacquer chips due to mechanical loads, such as stone chips. In a preferred embodiment, the catalysts used in the topcoat layer can form a concentration gradient in the basecoat. This means that the catalyst of the top coat layer can diffuse into the basecoat and the concentration of these components in the basecoat layer is not constant, but that the concentration of this component is lower at the lower limit of the basecoat layer and then rises over the basecoat layer to the topcoat layer. This training can contribute to a particularly firm adhesion of both layers.
Des Weiteren erfindungsgemäß ist die Verwendung des erfindungsgemäßen Schichtverbundes zur Beschichtung eines Substrats. Zu den Vorteilen der erfindungsgemäßen Verwendung wird explizit auf die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens und die Vorteile des erfindungsgemäßen Schichtverbundes verwiesen. Furthermore, the use of the layer composite according to the invention for coating a substrate is according to the invention. Regarding the advantages of the use according to the invention, reference is made explicitly to the advantages of the method according to the invention and the advantages of the layer composite according to the invention.
Des Weiteren erfindungsgemäß ist ein Fahrzeug oder ein Fahrzeugkarosserieteil aufweisend einen erfindungsgemäßen Schichtverbund. Das Fahrzeug oder das Fahrzeugkarosserieteil kann aus einem oder mehreren Werkstoffen aufgebaut sein. Geeignete Werkstoffe sind beispielsweise Metall, Kunststoff oder deren Mischungen. Das Fahrzeug kann jedes dem Fachmann bekannte Fahrzeug sein. Beispielsweise kann es sich bei dem Fahrzeug um ein Kraftfahrzeug, Fastkraftfahrzeug, Motorrad, Motorroller, Fahrrad oder ähnliches handeln. Der erfindungsgemäße Schichtverbund eignet sich insbesondere im Bereich der Fertigung von Automobil-Beschichtungen, da hier besonders die elastischen Eigenschaften und eine verbessere Witterungsbeständigkeit gefragt sind. Des Weiteren kann durch die hohe optische Transparenz der Decklackschicht der Farbeindruck einer Basislackschicht besonders gut erhalten werden. Bevorzugt handelt es sich bei dem Fahrzeug um ein Kraftfahrzeug und/oder Fastkraftfahrzeug (FKW-Fahrzeug), besonders bevorzugt handelt es sich um ein Kraftfahrzeug. Beispiele Furthermore, according to the invention, a vehicle or a vehicle body part has a layer composite according to the invention. The vehicle or the vehicle body part can be constructed from one or more materials. Suitable materials are, for example, metal, plastic or their mixtures. The vehicle can be any vehicle known to those skilled in the art. For example, the vehicle can be a motor vehicle, fast motor vehicle, motorcycle, scooter, bicycle or the like. The layered composite according to the invention is particularly suitable in the field of the production of automotive coatings, since here the elastic properties and improved weather resistance are particularly in demand. Furthermore, the high optical transparency of the top coat layer allows the color impression of a basecoat layer to be obtained particularly well. The vehicle is preferably a motor vehicle and / or fast motor vehicle (FKW vehicle), particularly preferably it is a motor vehicle. Examples
Allgemeine Messmethodik General measurement methodology
Die Prozentangaben beziehen sich, soweit nicht anders angegeben, auf das Gewicht. Unless stated otherwise, the percentages relate to the weight.
Die Versuche wurden bei 23 °C und 50% relativer Feuchtigkeit durchgeführt. Die Bestimmung der NCO-Gehalte erfolgte titrimetrisch nach DIN EN ISO 11909:2007-05. The tests were carried out at 23 ° C and 50% relative humidity. The NCO contents were determined titrimetrically in accordance with DIN EN ISO 11909: 2007-05.
OH-Zahlen wurden titrimetrisch nach DIN 53240-2:2007-11 bestimmt. Die angegebenen OH- Gehalte wurden aus den analytisch ermittelten OH-Zahlen errechnet. OH numbers were determined titrimetrically according to DIN 53240-2: 2007-11. The stated OH contents were calculated from the analytically determined OH numbers.
Zur Bestimmung der Topfzeit wurde nicht die Verdopplung der Auslaufzeiten, gewöhnlich zu bestimmen nach DIN EN ISO 2431:2011-11 („Bestimmung der Auslaufzeit mit Auslaufbechern“), herangezogen, sondern die Hautbildungszeit des feuchtigkeitshärtenden STPs. Durch periodische Berührung der Filmoberfläche mit dem Ende eines Holzspatels wurde derjenige Zeitpunkt ermittelt, bei dem sich die Spatelspitze anhaftende Haut von der Oberfläche hochziehen lässt. In order to determine the pot life, it was not the doubling of the run-out times, usually determined in accordance with DIN EN ISO 2431: 2011-11 (“Determination of the run-out time with outlet cups”), that was used, but the skin formation time of the moisture-curing STP. By periodically touching the film surface with the end of a wooden spatula, the point in time at which the spatula tip adhering skin can be pulled up from the surface was determined.
Die Trocknungszeiten (TI, T3 und T4) wurden gemäß DIN EN ISO 9117-5:2010-07 (Trocknungsprüfung Teil 5: Abgewandeltes Bandow-Wolff- Verfahren) bestimmt. Die Lösungsmittel- und Wasserbeständigkeit wurden nach DIN EN ISO 4628-1:2016-07 ermittelt. Für den Test der Lösemittelbeständigkeit wurden die Lösemittel Xylol, folgend auch als„Xy“ abgekürzt, Methoxypropylacetat (MPA), Ethylacetat (EA) und Aceton (Ac) verwendet. Die Kontaktzeit betrug jeweils 5 min. Für die Messung der Wasserbeständigkeit betrug die Kontaktzeit jeweils 24 h. Die Abmusterung wurde entsprechend der angeführten Norm durchgeführt. Die Prüffläche wird visuell und durch Verkratzung beurteilt, dabei wird folgende Klassifikation vorgenommen: 0 = Keine Veränderung feststellbar; 1 = Quellungsring, Oberfläche hart, nur sichtbare Veränderung; 2 = Quellungsring, geringe Erweichung; 3 = deutliche Erweichung (evtl geringe Blasenbildung); 4 = Starke Erweichung (evtl starke Blasenbildung), durchritzbar bis zum Untergrund; 5 = Beschichtung komplett zerstört ohne Fremdeinwirkung. The drying times (TI, T3 and T4) were determined in accordance with DIN EN ISO 9117-5: 2010-07 (drying test part 5: modified Bandow-Wolff method). The solvent and water resistance were determined according to DIN EN ISO 4628-1: 2016-07. For the test of solvent resistance, the solvents xylene, hereinafter also abbreviated as "Xy", methoxypropylacetate (MPA), ethyl acetate (EA) and acetone (Ac) were used. The contact time was 5 minutes in each case. For the measurement of water resistance, the contact time was 24 hours in each case. The sampling was carried out according to the listed standard. The test area is assessed visually and by scratching, the following classification is carried out: 0 = no change found; 1 = swelling ring, surface hard, only visible change; 2 = swelling ring, slight softening; 3 = significant softening (possibly little blistering); 4 = severe softening (possibly strong blistering), can be scratched to the surface; 5 = coating completely destroyed without external influence.
Die Viskositätsmessungen erfolgten mit einem Physica MCR 51 Rheometer der Fa. Anton Paar Germany GmbH (DE) nach DIN EN ISO 3219: 1994-08. The viscosity measurements were carried out using a Physica MCR 51 rheometer from Anton Paar Germany GmbH (DE) in accordance with DIN EN ISO 3219: 1994-08.
Die Messung der Pendeldämpfung erfolgte nach DIN EN ISO 1522:2000-09 auf einer Glasplatte und wurde nach König bestimmt. The pendulum damping was measured according to DIN EN ISO 1522: 2000-09 on a glass plate and was determined according to König.
Die STP-Filme sind mit einem Rakel auf Glasplatten aufgezogen worden. Die Filmdicke betrug bei allen Filmen 30-35 pm. Setalux DA 870 BA ist ein kommerziell erhältliches Polyacrylatpolyol, das von der Fa. Allnex bezogen wurde. Es hat einen OH-Gehalt von 4,2 Gew-% (bezogen auf den Festkörper) und wird in Butylacetat (70%) geliefert. Die Viskosität (23 °C) beträgt 7500 mPas. The STP films were applied to glass plates with a squeegee. The film thickness was 30-35 pm for all films. Setalux DA 870 BA is a commercially available polyacrylate polyol, which was obtained from Allnex. It has an OH content of 4.2% by weight (based on the solid) and is supplied in butyl acetate (70%). The viscosity (23 ° C) is 7500 mPas.
Die Ausgangstoffe sind entweder von der Firma Covestro AG selbst hergestellt worden oder wurden von der Firma Sigma-Aldrich bezogen und ohne weitere Aufreinigung eingesetzt. Phosphorsäure wurde 85 Gew.-% (Wasser) sowie 100% eingesetzt. The raw materials were either manufactured by Covestro AG itself or were obtained from Sigma-Aldrich and used without further purification. Phosphoric acid was used at 85% by weight (water) and 100%.
Der Katalysator X-Add KR 9006 enthält einen Metallkomplex auf Basis von Aluminiumoxid, der in n-Butanol gelöst von der Fa. Nano-X bezogen wurde. The catalyst X-Add KR 9006 contains a metal complex based on aluminum oxide, which was obtained in solution in n-butanol from Nano-X.
Der Katalysator Nacure 4167 ist ein Amin-neutralisierter Phosphatkatalysator. Der schwache Säurekatalysator wurde von der Fa. King Industries bezogen. The Nacure 4167 catalyst is an amine-neutralized phosphate catalyst. The weak acid catalyst was obtained from King Industries.
Der Katalysator Nacure 4575 ist ein Amin-neutralisierte Phosphatkatalysator. Der Säurekatalysator wurde von der Fa. King Industries bezogen. The Nacure 4575 catalyst is an amine-neutralized phosphate catalyst. The acid catalyst was purchased from King Industries.
Der Katalysator Nacure 4000 ist ein Katalysator auf Basis von Alkylphosphaten (Methyl) verschiedener Funktionalität. Der Säurekatalysator wurde von der Fa. King Industries bezogen. Der Katalysator K-Kat XK 678 ist ein Katalysator auf Basis von Alkylphosphaten verschiedener Funktionalität. Der Säurekatalysator wurde von der Fa. King Industries bezogen. The Nacure 4000 catalyst is a catalyst based on alkyl phosphates (methyl) of various functions. The acid catalyst was purchased from King Industries. The catalyst K-Kat XK 678 is a catalyst based on alkyl phosphates with various functions. The acid catalyst was purchased from King Industries.
Synthese der Beispielverbindungen Synthesis of the sample compounds
Polymeres Polyol Al) Polymeric polyol Al)
70%ig in Butylacetat gelöstes Polyacrylatpolyol, hergestellt aus 6,3% Ethylacrylat, 0,7% Acrylsäure, 17,6% Isobornylacrylat, 21,1% Hydroxyethylmethacrylat, 7% Methacrylsäuremethylester, 14,3% Styrol. OH-Gehalt: 2.4- 2.7%; Säurezahl: 7 + 1 mg; Viskosität (23 °C): 1200 ± 200 mPas; Festkörper: 70.0% ± 2.0%.  70% polyacrylate polyol dissolved in butyl acetate, made from 6.3% ethyl acrylate, 0.7% acrylic acid, 17.6% isobornyl acrylate, 21.1% hydroxyethyl methacrylate, 7% methyl methacrylate, 14.3% styrene. OH content: 2.4-2.7%; Acid number: 7 + 1 mg; Viscosity (23 ° C): 1200 ± 200 mPas; Solids: 70.0% ± 2.0%.
Beispiel 1 example 1
934 g HDI wurden in einem Glasreaktor vorgelegt und mit 1,3 g Borchi Kat 22 versetzt. Anschließend wurden 364 g 3-Mercaptopropyltrimethoxysilan zugetropft. Die Reaktionslösung wurde so lange gerührt, bis ein NCO-Gehalt von 24 Gew.-% erreicht wurde. Nach Zugabe von ortho-Phosphorsäure (20 Gew.-% in i-PrOH) wurde das nicht umgesetzte monomere HDI bei einer Temperatur von 130 °C und einem Druck von 0,1 mbar mittels zweifstufiger Dünnschichtdestillation abgetrennt. Man erhielt ein praktisch farbloses, klares Isocyanatosilan mit folgenden Kenndaten: NCO = 11,2 %; Festkörperanteil = 100 Gew.-%; Viskosität = 515 mPas. Beispiel 2 934 g of HDI were placed in a glass reactor and 1.3 g of Borchi Kat 22 were added. 364 g of 3-mercaptopropyltrimethoxysilane were then added dropwise. The reaction solution was stirred until an NCO content of 24% by weight was reached. After addition of orthophosphoric acid (20% by weight in i-PrOH), the unreacted monomeric HDI was separated off at a temperature of 130 ° C. and a pressure of 0.1 mbar by means of two-stage thin-film distillation. A practically colorless, clear isocyanatosilane was obtained with the following characteristics: NCO = 11.2%; Solids content = 100% by weight; Viscosity = 515 mPas. Example 2
2220 g (10 mol) Isophorondiisocyanat (IPDI) wurden bei einer Temperatur von 80 °C unter trockenem Stickstoff mit 196 g (1,0 mol) Mercaptopropyltrimethoxy silan versetzt und nach Zugabe von 0,06 g (25 ppm) Dibutylzinndilaurat (DBTL) 3 Stunden gerührt, bis ein NCO-Gehalt von 33,0%, entsprechend einem vollständigen Umsatz, erreicht war. Anschließend wurde das nicht umgesetzte monomere IPDI bei einer Temperatur von 150'C und einem Druck von 0, 1 mbar im Dünnschichtverdampfer abgetrennt. Man erhielt ein praktisch farbloses, klares Isocyanatosilan mit folgenden Kenndaten: NCO-Gehalt = 9,7%; Festkörperanteil = 100%; Viskosität (23 °C) = 5.400 mPas. Beispiel 3 2220 g (10 mol) of isophorone diisocyanate (IPDI) were mixed with 196 g (1.0 mol) of mercaptopropyltrimethoxy silane at a temperature of 80 ° C under dry nitrogen and after addition of 0.06 g (25 ppm) of dibutyltin dilaurate (DBTL) 3 Stirred for hours until an NCO content of 33.0%, corresponding to a complete conversion, was reached. The unreacted monomeric IPDI was then separated off at a temperature of 150 ° C. and a pressure of 0.1 mbar in a thin-film evaporator. A practically colorless, clear isocyanatosilane was obtained with the following characteristics: NCO content = 9.7%; Solids content = 100%; Viscosity (23 ° C) = 5,400 mPas. Example 3
470,81 g Beispiel 1, 4,59 g Tetraethylorthoformiat (TEOF) und ein Tropfen DBTL werden bei 80 °C unter trockenem Stickstoff mit 89,2 g 2-Ethyl-l,3-hexandiol versetzt. Nach 5 h wird nochmals ein Tropfen DBTL hinzugegeben und die Reaktion so lange gerührt, bis ein Rest-NCO von < 0,3% erreicht wird. Das Rohprodukt wird mit 114,76 g g Butylacetat (BuAc) versetzt. Es wird ein praktisch farbloses, Silan mit folgenden Kenndaten erhalten: NCO-Restgehalt = 0,17%; Viskosität (23 °C) = 495 mPas; Festkörper = 80%. 470.81 g of Example 1, 4.59 g of tetraethyl orthoformate (TEOF) and a drop of DBTL are mixed at 80 ° C. under dry nitrogen with 89.2 g of 2-ethyl-1,3-hexanediol. After 5 h, another drop of DBTL is added and the reaction is stirred until a residual NCO of <0.3% is reached. 114.76 g of butyl acetate (BuAc) are added to the crude product. A practically colorless silane with the following characteristics is obtained: residual NCO content = 0.17%; Viscosity (23 ° C) = 495 mPas; Solids = 80%.
Beispiel 4 Example 4
478,03 g Beispiel 1, 15,02 g TEOF und 10 Tropfen DBTL werden bei 80 °C unter trockenem Stickstoff mit 764,91 g polymeres Polyol Al und 38,83 g Stabaxol 1 versetzt und die Reaktion so lange gerührt, bis ein Rest-NCO von < 0,3% erreicht wird. Das Rohprodukt wird mit 203,21 BuAc versetzt. Es wird ein praktisch farbloses, klares Silan erhalten mit folgenden Kenndaten erhalten: NCO-Restgehalt = 0,26%; Viskosität (23 °C) = 723 mPas; Festkörper = 70%. 478.03 g of Example 1, 15.02 g of TEOF and 10 drops of DBTL are mixed at 80 ° C. under dry nitrogen with 764.91 g of polymeric polyol Al and 38.83 g of Stabaxol 1 and the reaction is stirred until a remainder -NCO of <0.3% is reached. The crude product is mixed with 203.21 BuAc. A practically colorless, clear silane is obtained with the following characteristics: residual NCO content = 0.26%; Viscosity (23 ° C) = 723 mPas; Solid = 70%.
Beispiel 5 Example 5
540,1 g Beispiel 2, 4,59 g Tetraethylorthoformiat (TEOF) und ein Tropfen DBTL werden bei 80 °C unter trockenem Stickstoff mit 89,2 g 2-Ethyl-l,3-hexandiol versetzt. Nach 5 h wird nochmals ein Tropfen DBTL hinzugegeben und die Reaktion so lange gerührt, bis ein Rest-NCO von < 0,3% erreicht wird. Das Rohprodukt wird mit 127,0 g Butylacetat (BuAc) versetzt. Es wird ein praktisch farbloses Silan mit folgenden Kenndaten erhalten: NCO-Restgehalt = < 0,3%; Viskosität (23 °C) = 9000 mPas; Festkörper = 80%; Herstellung von Basislack-beschichteten Alublechen 540.1 g of Example 2, 4.59 g of tetraethyl orthoformate (TEOF) and a drop of DBTL are mixed at 80 ° C. under dry nitrogen with 89.2 g of 2-ethyl-1,3-hexanediol. After 5 h, another drop of DBTL is added and the reaction is stirred until a residual NCO of <0.3% is reached. 127.0 g of butyl acetate (BuAc) are added to the crude product. A practically colorless silane is obtained with the following characteristics: residual NCO content = <0.3%; Viscosity (23 ° C) = 9000 mPas; Solids = 80%; Production of basecoat-coated aluminum sheets
Reinigung: Die Aluplatten wurden mit Aceton gereinigt. Füller: Verwendung von Spies Hecker Permasolid HS Vario Grundierfüller 5340. Härter: Permasolid VHS Härter 3255. Verdünnung auf 70-80% mit Permacron. Spritzlackierung. Trocknung 30 min, 60 °C. Cleaning: The aluminum plates were cleaned with acetone. Filler: Use of Spies Hecker Permasolid HS Vario primer filler 5340. Hardener: Permasolid VHS hardener 3255. Dilution to 70-80% with Permacron. Spray painting. Drying 30 min, 60 ° C.
Basislack: Spies Hecker Permahyd Basislack 280 super tief schwarz. Verdünnung mit VE- Wasser (95%). Einbrennbedinungen: 80 °C, 10 min oder ca. 30 min Lufttrocknung. Basecoat: Spies Hecker Permahyd basecoat 280 super deep black. Dilution with demineralized water (95%). Baking conditions: 80 ° C, 10 min or approx. 30 min air drying.
In den Versuchen wurde für den Decklack eine Mischung aus Beispiel 3, Beispiel 4 und Beispiel 5 im Verhältnis von 7:3: 1 bezogen auf den Festkörperanteil verwendet. Die verwendete molare Katalysatormenge stimmt in den Versuchen überein, die unterschiedlichen Mengen (Gew.-%) ergeben sich über die unterschiedlichen Katalysator-Molekulargewichte. Die Aushärtung erfolgte auf den jeweils angegebenen Untergrund für 30 min bei 60 °C. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 1 zusammengefasst: In the experiments, a mixture of Example 3, Example 4 and Example 5 was used in a ratio of 7: 3: 1 based on the solids content for the topcoat. The molar amount of catalyst used agrees in the experiments, the different amounts (% by weight) result from the different catalyst molecular weights. Curing was carried out on the specified surface for 30 min at 60 ° C. The results are summarized in Table 1 below:
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[l] l,8-Diazabicyclo[5.4.0]undec-7-en, [2] Trimethylguanidin, [3] Benzyltrimethylammonium- hydroxid, [4] Dibutlyzinndilaurat, [5] Beschichtung zu weich.  [l] l, 8-diazabicyclo [5.4.0] undec-7-ene, [2] trimethylguanidine, [3] benzyltrimethylammonium hydroxide, [4] dibutlytin dilaurate, [5] coating too soft.
Die Experimente zeigen, dass eine Trocknung und Vernetzung der STPs auf Glas schnell verläuft, auf Basislack hingegen eine langsamere Trocknung beobachtet wird. Für Versuch Nr. 1 wurde beobachtet, dass eine TI -Trocknungszeit mit DBU auf Glas innerhalb von 20 min erreicht wurde; auf Basislack lag diese Trocknung außerhalb des Beobachtungszeitraums, d.h. oberhalb von 180 min. Diese Beobachtung wurde auch durch die Pendelhärtenentwicklung auf Glas und Basislack bestätigt. Auf Glas wurde nach einem Tag die Endpendelhärte (211 s) des silan- terminierten Prepolymers erreicht. Auf Basislack wurde selbst nach einer Lagerung von sieben Tagen nur eine Pendelhärte von 28s erzielt. Es findet sich also eine starke Abhängigkeit der erreichbaren Werte als Funktion des Untergrundes, wobei es auf Basislackierungen schwieriger ist, akzeptable Werte zu erhalten. In den Vernetzungsexperimenten der STP- Klarlackbeschichtungen auf Basislacken wurde zudem festgestellt, dass basische Katalysatoren zu keiner oder nur einer ungenügenden Vernetzung der silan-termierten Prepolymere führen. Dies wird anhand der Tabelle 1 dargestellten Versuche belegt, wobei es sich bei den in der Versuchsreihe gezeigten Versuchen (Nr.1-3), um Basen handelt. Die Versuche (Nr. 5-7) zeigen, dass Amin-neutralisierte Katalysatoren und ein aus dem Stand der Technik bekannter Aluminiumoxid-basierender Metallkomplex zu sogar noch schlechteren physikalischen Eigenschaften der hergestellten Mehrschichtaufbauten führen. The experiments show that the drying and crosslinking of the STPs on glass is fast, whereas a slow drying is observed on basecoat. For experiment No. 1 it was observed that a TI drying time with DBU on glass was reached within 20 min; on basecoat, this drying was outside the observation period, ie above 180 min. This observation was also confirmed by the development of pendulum hardness on glass and basecoat. The final pendulum hardness (211 s) of the silane-terminated prepolymer was reached on glass after one day. Only a pendulum hardness of 28s was achieved on basecoat even after storage for seven days. So there is a strong dependency of the achievable values as Function of the substrate, whereby it is more difficult to obtain acceptable values on basecoats. In the crosslinking experiments of the STP clearcoat coatings on basecoats, it was also found that basic catalysts lead to no or only insufficient crosslinking of the silane-terminated prepolymers. This is demonstrated using the tests shown in Table 1, the tests shown in the test series (No. 1-3) being bases. The experiments (No. 5-7) show that amine-neutralized catalysts and an aluminum oxide-based metal complex known from the prior art lead to even worse physical properties of the multilayer structures produced.
Der Einfluss des Untergrunds spiegelt sich dabei nicht nur im Trocknungsverhalten des Beschichtungsmaterials wider, sondern auch in der Lösemittelbeständigkeit. Auf Glas als Beschichtungssubstrat wurde mittels DBU-Katalyse eine sehr gute Lösemittelbeständigkeit (1 0 0 4) beobachtet, auf Basislack hingegen wurde ein völlig unbeständiger Film erhalten (5 5 5 5). Die beschriebenen Lackeigenschaften wie Trocknung, Pendelhärte und Lösemittelbeständigkeit lassen sehr gute Aussagen über die Vernetzung des Systems zu. Wiederholt man das Experiment mit anderen Katalysatorsystemen, so finden sich die Ergebnisse in der folgenden Tabelle 2: The influence of the substrate is not only reflected in the drying behavior of the coating material, but also in the resistance to solvents. A very good solvent resistance (1 0 0 4) was observed on glass as the coating substrate by means of DBU catalysis, whereas a completely inconsistent film was obtained on the basecoat (5 5 5 5). The described coating properties such as drying, pendulum hardness and resistance to solvents allow very good statements to be made about the networking of the system. If the experiment is repeated with other catalyst systems, the results can be found in Table 2 below:
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* RT- Trocknung  * RT drying
Überraschenderweise wurde bei der Verwendung von Protonensäuren als Katalysator gefunden, dass sich die Trocknungszeiten zwischen Glassubstraten und Basislack nicht signifikant unterscheiden. Auch wurde gefunden, dass bei vielen Filmen eine Endpendelhärte zwischen 70 s und 80 s Pendel Sekunden schon nach einem Tag erreicht wurde; wobei im Vergleich zu Glas grundsätzlich niedrigere Pendelsekunden auf Basislack beobachtet werden. Zudem hegt die Trocknungszeit T von Phosphorsäure auf Glas und Basislack im gleichen Zeitrahmen. Dies gilt auch für die Ausbildung der maximalen Pendelhärte, die sowohl für die Härtung auf Glas als auch Basislack nach einem Tag abgeschlossen ist, wie die Werte für Glas (213 s /219 s) nach ld und 7d sowie auf Basislack (70 s/71 s) nach ld und 7d zeigen. Die Robustheit derSurprisingly, when using protonic acids as catalysts, it was found that the drying times between glass substrates and basecoat did not differ significantly. It was also found that in many films a final pendulum hardness between 70 s and 80 s pendulum seconds was reached after just one day; Basically, lower pendulum seconds on basecoat are observed compared to glass. In addition, the drying time T of phosphoric acid on glass and basecoat is in the same time frame. This also applies to the formation of the maximum pendulum hardness, both for tempering on glass as well Basecoat is complete after one day, as the values for glass (213 s / 219 s) after ld and 7d and on basecoat (70 s / 71 s) after ld and 7d show. The robustness of the
Protonensäurekatalysatoren spiegelt sich auch in der Lösemittelbeständigkeit der STP-Filme wider, die unabhängig vom Untergrund ist. Auf Glas wurden Beständigkeiten für Beispiel Nr.13 von 0 0 4 4 und auf Basislack von 0 0 4 5 gefunden. Dies ist kein signifikanter Unterschied. Die hier gezeigten Ergebnisse veranschaulichen, dass mit protonensäurehaltigen Katalysatoren STPs unabhängig vom Untergrund - Glas vs. Basislack - ausgehärtet werden können. Protonic acid catalysts are also reflected in the solvent resistance of the STP films, which is independent of the substrate. Resistance to 0 0 4 4 for example no. 13 and 0 0 4 5 to basecoat were found on glass. This is not a significant difference. The results shown here illustrate that with protonic acid catalysts, STPs are independent of the substrate - glass vs. Basecoat - can be cured.
In einem weiteren Versuch wurden die Ergebnisse gegenüber einem Vergleichslack (2K-PU- Lacksystem) verifiziert. Es wurde auf einen schwarzen Basislack beschichtet. Die Klarlackbeschichtung wurde äquivalent zu den anderen Beispielen bei 60 °C und 30 min auf dem Basislack ausgehärtet. In a further test, the results were verified against a comparison paint (2K PU paint system). It was coated on a black basecoat. The clearcoat coating was cured on the basecoat, equivalent to the other examples, at 60 ° C. and 30 minutes.
In der Tabelle 3 sind die Formulierungen der einzelnen Beschichtungen angegeben: Table 3 shows the formulations of the individual coatings:
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Die oben angegebenen STP-Beschichtungssysteme wurden hinsichtlich Ihrer Trocknungskinetik und Lösemittelbeständigkeit mit dem 2K-PU-Lacksystem verglichen. Es ergeben sich die folgenden Ergebnisse:
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The STP coating systems specified above were compared with the 2K PU coating system in terms of their drying kinetics and solvent resistance. The results are as follows:
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Aus den Trocknungszeiten und aus den Lösemittelbeständigkeiten wurde gefunden, dass die erfin dungsgemäß katalysierten STP-Decklacke in ihren Eigenschaften denen eines 2K PU Beschich tungssystems entsprechen. So ergibt sich beispielsweise für das Beispiel Nr. 14, dass die Trock- nungszeiten 20 26 34 Minuten betragen. Für die 2K PU-Referenz werden hingegen Trocknungs zeiten T von 20 20 25 Minuten auf Basislack erhalten. Dieser Befund belegt, dass sich die Trock nungszeiten für beide Beschichtungssysteme nicht signifikant unterscheiden. Die Lösemittelbestän digkeit für die 2K PU-Referenz beträgt nach 7 Tagen - 1 2 4 5 - und für den erfindungsgemäßen Aufbau Nr. 14 - 2 2 4 4. Dies zeigt, dass das erfindungsgemäße Beispiel hinsichtlich Trocknungs- zeit und Lösemittelbeständigkeit analog zu einem 2K PU-Beschichtungsmaterial ist. From the drying times and from the solvent resistance, it was found that the properties of the STP topcoats catalyzed according to the invention correspond to those of a 2-component PU coating system. For example, for example no. 14 it results that the drying times are 20 26 34 minutes. For the 2K PU reference, however, drying times T of 20 20 25 minutes are obtained on the basecoat. This finding proves that the drying times for the two coating systems do not differ significantly. The solvent resistance for the 2-component PU reference is - 1 2 4 5 - after 7 days and for the inventive structure no. 14 - 2 2 4 4. This shows that the example according to the invention is analogous to a 2-component in terms of drying time and solvent resistance PU coating material is.
Bewitterungsergebnisse Weathering results
Um die Beständigkeit und Haftung der Beschichtungsmaterialien zu demonstrieren, wurden Kurzbewitterungsversuche nach dem Verfahren SAE J 2527 durchgeführt. Dazu wurde die nachfolgende Formulierung auf einem schwarzen Basislack durch eine Spritzpistole aufgetragen und 30 min bei 60 °C gehärtet. Anschließend wurde der Mehrschichtenaufbau über einen Zeitraum von 1500 h bewittert. Der Mehrschichtenaufbau erfolgte auf gefüllerten Aluplatten auf schwarzem Basislack (siehe Mehrschichtenaufbau „Füller“ und „Basislack“). Der 2K PU Autoreparaturklarlack wurde von der Fa. Spiess Hecker bezogen (Permasolid® HS Klarlack 8055, Permasolid® VHS Härter 3225). Formulierung Decklack In order to demonstrate the durability and adhesion of the coating materials, short weathering tests were carried out using the SAE J 2527 method. For this purpose, the following formulation was applied to a black basecoat using a spray gun and cured at 60 ° C. for 30 minutes. The multilayer structure was then weathered over a period of 1500 h. The multilayer structure was carried out on filled aluminum panels on black basecoat (see multilayer structure "filler" and "basecoat"). The 2K PU car repair clearcoat was obtained from Spiess Hecker (Permasolid® HS Klarlack 8055, Permasolid® VHS Hardener 3225). Formulation top coat
Beispiel 3, Beispiel 4 und Beispiel 5 wurden in einem Verhältnis von 7:3: 1 miteinander vermengt. 45 g dieser Mischung wurden mit 0,69 g Dibutylphosphat, 0,18 g BYK 315 N, 2,12 g Tinuvin 5100 und 23 g Methoxypropylacetat (MPA) versetzt. Diese Formulierung wurde anschließend mittels Spritzpistole auf einen Basislack aufgetragen und 30 min, 60 °C unter Ausbildung eines gehärteten Mehrschichtaufbaus getrocknet. Example 3, Example 4 and Example 5 were mixed together in a ratio of 7: 3: 1. 45 g of this mixture were mixed with 0.69 g dibutyl phosphate, 0.18 g BYK 315 N, 2.12 g Tinuvin 5100 and 23 g methoxypropyl acetate (MPA). This formulation was then applied to a basecoat using a spray gun and dried for 30 min, 60 ° C. to form a hardened multilayer structure.
Die Gitterschnittprüfung wurde nach der DIN EN ISO 2409:2013-06 durchgeführt. The cross-cut test was carried out according to DIN EN ISO 2409: 2013-06.
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Die Glanzschleier und die Glanzmessungen zeigten, dass hochglänzende Schichtverbünde erhältlich sind. Im Rahmen der Bewitterungstests zeigte sich zudem, dass der Glanz sehr witterungsstabil ist und sich die erhaltenen Werte nur unwesentlich verändern. Die Gitterschnittprüfung zeigt zudem sehr deutlich, dass eine hervorragende Haftfähigkeit des Schichtverbundes insgesamt und auch eine gute Haftfähigkeit des Verbundes auf dem Substrat gegeben sind. The glossy haze and the gloss measurements showed that high-gloss laminates are available. The weathering tests also showed that the gloss is very weather-resistant and the values obtained change only insignificantly. The cross-cut test also shows very clearly that there is an excellent overall adhesion of the layer composite and also a good adhesion of the composite to the substrate.

Claims

Patentansprüche Claims
1. Verfahren zur Herstellung eines mindestens 2-schichtigen Lackaufbaus aus einer unteren Basislack- und einer darüber angeordneten oberen Decklackschicht auf einem Substrat, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die Schritte umfasst: a) Aufbringen einer Basislackschicht umfassend Polymere ausgesucht aus der Gruppe bestehend aus Polyacrylaten, Polyurethanen, Polyetherpolyolen, Polycarbonatpolyolen, Polyesterpolyolen, Melaminharzen, Alkydharzen oder deren Mischungen auf ein Substrat; b) zumindest teilweises Aushärten der Basislackschicht; c) Aufbringen eines Decklacks auf die in Schritt b) aufgebrachte Basislackschicht, wobei der Decklack als strukturgebende Komponente silangruppen-enthaltende Prepolymere mit einem Gehalt von größer oder gleich 20 Gew.-% und kleiner oder gleich 100 Gew. -% bezogen auf die ausgehärtete Decklackschicht und einen Katalysator mit einem Gehalt von größer oder gleich 0,01 Gew.-% und kleiner oder gleich 5 Gew.-% bezogen auf die ausgehärtete Decklackschicht umfasst und der Katalysator ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Protonensäuren oder Mischungen daraus; d) zur Reaktion bringen der in Schritt c) aufgebrachten Schicht zum Erhalt der Decklackschicht. 1. A method for producing an at least two-layer lacquer structure from a lower basecoat and an upper topcoat layer arranged above it on a substrate, characterized in that the method comprises the steps: a) applying a basecoat layer comprising polymers selected from the group consisting of polyacrylates , Polyurethanes, polyether polyols, polycarbonate polyols, polyester polyols, melamine resins, alkyd resins or mixtures thereof on a substrate; b) at least partial curing of the basecoat film; c) applying a topcoat to the basecoat layer applied in step b), the topcoat being the structuring component containing prepolymers containing silane groups with a content of greater than or equal to 20% by weight and less than or equal to 100% by weight based on the cured topcoat layer and comprises a catalyst with a content of greater than or equal to 0.01% by weight and less than or equal to 5% by weight, based on the cured topcoat layer, and the catalyst is selected from the group consisting of protonic acids or mixtures thereof; d) reacting the layer applied in step c) to obtain the top coat layer.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die silangruppen-enthaltenden Prepolymere in Schritt c) silan-terminierte Prepolymere, bevorzugt silan-terminierte Polyurethane sind. 2. The method according to claim 1, wherein the silane group-containing prepolymers in step c) are silane-terminated prepolymers, preferably silane-terminated polyurethanes.
3. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Katalysator eine mehrbasige Protonensäure ist. 3. The method according to any one of the preceding claims, wherein the catalyst is a polybasic protonic acid.
4. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Katalysator eine mehrbasige Protonensäure mit einem pKs-Wert von größer oder gleich -14,0 und kleiner oder gleich 4,0 ist. 4. The method according to any one of the preceding claims, wherein the catalyst is a polybasic protonic acid with a pKa value of greater than or equal to -14.0 and less than or equal to 4.0.
5. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Katalysator eine substituierte oder nicht substituierte Phosphorsäure ist. 5. The method according to any one of the preceding claims, wherein the catalyst is a substituted or unsubstituted phosphoric acid.
6. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Katalysator ausgesucht ist aus der Gruppe bestehend aus Phosphorsäure und CI -CI 5 alkyl, aryl, cycloalkyl substituierten Phosphorsäuren oder Mischungen daraus. 6. The method according to any one of the preceding claims, wherein the catalyst is selected from the group consisting of phosphoric acid and CI -CI 5 alkyl, aryl, cycloalkyl substituted phosphoric acids or mixtures thereof.
7. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Katalysator in Schritt c) in einer Konzentration von größer oder gleich 0,03 Gew.-% und kleiner oder gleich 37. The method according to any one of the preceding claims, wherein the catalyst in step c) in a concentration of greater than or equal to 0.03 wt .-% and less than or equal to 3rd
Gew.-% eingesetzt wird. % By weight is used.
8. Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei die silangruppen-enthaltenden Prepolymere in Schritt c) silan-terminierte Polyurethane sind, die einen NCO-Restgehalt, bestimmt nach DIN EN ISO 11909:2007-05, von größer oder gleich 0,0005 % und kleiner oder gleich 1% aufweisen. 8. The method according to claim 2, wherein the silane group-containing prepolymers in step c) are silane-terminated polyurethanes which have a residual NCO content, determined according to DIN EN ISO 11909: 2007-05, of greater than or equal to 0.0005% and less or equal 1%.
9. Verfahren gemäß Anspruch 2 oder 8, wobei die silangruppen-enthaltenden Prepolymere in Schritt c) silan-terminierte Polyurethane sind, die eine Viskosität bestimmt nach DIN EN ISO 3219: 1994-08 von größer oder gleich 50 mPas und kleiner oder gleich 5000 mPas aufweisen. 9. The method according to claim 2 or 8, wherein the silane group-containing prepolymers in step c) are silane-terminated polyurethanes which have a viscosity determined according to DIN EN ISO 3219: 1994-08 of greater than or equal to 50 mPas and less than or equal to 5000 mPas exhibit.
10. Schichtverbund aus einer unteren Basislack- und einer darüber angeordneten Deckl ackschicht, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Basislackschicht Polymere ausgesucht aus der Gruppe bestehend aus Polyacrylaten, Polyurethanen, Polyetherpolyolen, Polycarbonatpolyolen, Polyesterpolyolen, Melaminharzen, Alkydharzen oder Mischungen daraus enthält und die obere Decklackschicht vernetzte silangruppen-enthaltende Polymere und Protonensäuren oder Mischungen daraus enthält, wobei die Säuren ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Phosphorsäure, CI -CI 5 alkyl, aryl, cycloalkyl substituierten Phosphorsäuren oder Mischungen daraus. 10. Layered composite of a lower basecoat and a topcoat layer arranged above, characterized in that the lower basecoat layer contains polymers selected from the group consisting of polyacrylates, polyurethanes, polyether polyols, polycarbonate polyols, polyester polyols, melamine resins, alkyd resins or mixtures thereof and the upper topcoat layer contains crosslinked polymers containing silane groups and protonic acids or mixtures thereof, the acids being selected from the group consisting of phosphoric acid, C 1 -C 5 alkyl, aryl, cycloalkyl-substituted phosphoric acids or mixtures thereof.
11. Schichtverbund nach Anspruch 10, wobei die obere Decklackschicht bei einer Schichtdicke von 50 pm auf einem weißen Basislack einen Delta-Lab-Wert in Bezug zum weißen Basislack von AL größer oder gleich 0,2 und kleiner oder gleich 20, von Aa größer oder gleich -0,01 und kleiner oder gleich -20, und Ab größer oder gleich -0,01 und kleiner oder gleich -13 aufweist, der entsprechend DIN EN ISO 1166-4:2012-06 bestimmt wurde. 11. Laminate according to claim 10, wherein the upper topcoat layer at a layer thickness of 50 pm on a white basecoat has a Delta Lab value in relation to the white basecoat of AL greater than or equal to 0.2 and less than or equal to 20, greater than or equal to Aa equal to -0.01 and less than or equal to -20, and Ab greater than or equal to -0.01 and less than or equal to -13, which was determined in accordance with DIN EN ISO 1166-4: 2012-06.
12. Schichtverbund gemäß einem der Ansprüche 10 - 11, wobei die obere Decklackschicht bei einer Schichtdicke von 50 pm eine Gesamttransmission nach ISO 14782: 1999-08 / ASTM D1003:2013-ll von größer oder gleich 85% und kleiner oder gleich 99,5% und eine Turbidität von größer oder gleich 0,5 und kleiner oder gleich 15 aufweist. 12. Laminate according to one of claims 10 - 11, wherein the upper topcoat layer with a layer thickness of 50 pm a total transmission according to ISO 14782: 1999-08 / ASTM D1003: 2013-ll of greater than or equal to 85% and less than or equal to 99.5 % and a Has turbidity greater than or equal to 0.5 and less than or equal to 15.
13. Schichtverbund gemäß einem der Ansprüche 10 - 11, wobei die obere Decklackschicht eine Pendelhärte bestimmt nach DIN EN ISO 1522:2000-09 von größer oder gleich 50 s und kleiner oder gleich 180 s aufweist. 13. Laminate according to one of claims 10 - 11, wherein the upper top coat layer has a pendulum hardness determined according to DIN EN ISO 1522: 2000-09 of greater than or equal to 50 s and less than or equal to 180 s.
14. Verwendung eines Schichtverbundes nach einem der Ansprüche 10 - 13 zur Beschichtung eines Substrats. 14. Use of a layer composite according to one of claims 10-13 for coating a substrate.
15. Fahrzeug oder Fahrzeugkarosserieteil mit einem Schichtverbund nach einem der Ansprüchen 10 - 13. 15. Vehicle or vehicle body part with a layer composite according to one of claims 10-13.
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