DE19547623C1

DE19547623C1 - Überzugsmittel auf Lösemittelbasis und deren Verwendung

Info

Publication number: DE19547623C1
Application number: DE19547623A
Authority: DE
Inventors: Hermann Kerber; Friedrich Mann; Manfred Dipl Ing Mas; Helga Stegen
Original assignee: Herberts GmbH
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1995-12-20
Filing date: 1995-12-20
Publication date: 1997-06-12
Anticipated expiration: 2015-12-21
Also published as: WO1997022644A1; EP0868459A1; CA2240670A1; JP2000502376A

Description

Die Erfindung betrifft Überzugsmittel, die insbesondere zur Lackierung von Kunststoffsubstraten, wie von Polyethylen- und Polypropylensubstraten geeignet sind. Sie sind besonders geeignet für die Lackierung von Kraftfahrzeugteilen aus Kunststoffen.

Kunststoffteile finden in der Industrie immer breitere Verwendung. Um eine gute und optisch gleichmäßige Oberfläche zu erzeugen, vor allem bei Verwendung mit Teilen aus anderem Material, wird häufig mit einem Lack beschichtet. Durch die Beschichtung wird außerdem die Oberfläche vor Einflüssen aus der Umgebung geschützt und führt zu einer längeren Lebensdauer der Teile. Weiterhin ist es möglich, durch die Beschichtung bestimmte Eigenschaften gezielt zu beeinflussen, z. B. die Gleitfähigkeit oder elektrische Leitfähigkeit von Kunststoffteilen.

Um diese Eigenschaften sicherzustellen, ist eine feste Haftung der Beschichtung auf dem Untergrund erforderlich. Außerdem soll sichergestellt sein, daß die mechanischen Eigenschaften des Kunststoffteiles nach der Lackierung noch ausreichend sind. Üblicherweise haben jedoch Lackierungen auf Kunststoffsubstraten einen negativen Effekt auf die mechanische Stabilität des Kunststoffteiles ("Farbe + Lack", Nr. 5, 1988, S. 337; "Defazet", Nr. 2, 1979, S. 59).

Um eine gute Haftung zu erzielen, besitzen die bekannten Primer und Grundierungen hohe Lösemittelgehalte. Der Festkörper der Überzugsmittel liegt beispielsweise zwischen 2 und 30%.

In der JP 57-198763 werden Überzugsmittel für Polyolefinsubstrate beschrieben. Deren Bindemittelmischung besteht aus 10 bis 90 Gew.-% eines Copolymeren aus Methacrylsäureamiden und damit copolymerisierbaren ungesättigten Monomeren sowie 90 bis 10 Gew.-% von chlorierten Polyolefinen. Ein Vernetzer wird in dieser Überzugszusammensetzung nicht verwendet, der Überzug trocknet physikalisch.

In der JP 56-050971 werden Überzugsmittel für Kunststoffsubstrate beschrieben, die aus einer Mischung von einem Acrylatpolymeren, einem chlorierten Polyolefin sowie einem Harz mit mehr als zwei Epoxidgruppen pro Molekül bestehen. Das Acrylpolymer besteht aus basischen stickstoffhaltigen Acrylmonomeren sowie (Meth)acrylestermonomeren sowie weiteren copolymerisierbaren Monomeren. Als epoxidgruppenhaltige Komponente werden epoxidgruppenhaltige Polyether beschrieben.

In FR-A-2 432 542 wird ein Zwei-Komponenten-Überzugsmittel beschrieben, das ein basischen Stickstoff enthaltendes Acrylatharz enthält, das über Epoxidharz vernetzt. Diese Überzugsmittel dienen der Beschichtung von Automobilkarossen in der Reparaturlackierung.

Die EP-A-0 513 659 beschreibt ein Grundierungsverfahren für Kunststoffsubstrate, bei dem ein Überzugsmittel verwendet wird auf der Basis von hydroxyfunktionellen Polyacrylaten (erhalten durch Umsetzung von Polyacrylaten aus (Meth)acrylamiden, Hydroxyalkyl(meth)acrylaten und olefinisch ungesättigten Verbindungen mit Polyisocyanaten), gegebenenfalls weiteren Bindemitteln (Polyester, Polyurethanharze), organischem Lösemittel, Pigmenten und/oder Füllstoffen, lacktechnischen Additiven und einem Vernetzer, bei dem es sich um Epoxidharze oder Polyisocyanate handelt. Die (Meth)acrylamid-Monomeren können tert.- Aminogruppen enthalten. Es kann als Ein-Komponenten-(1K) oder Zwei- Komponenten-(2K)Material eingesetzt werden. Die Überzüge weisen eine gute Haftung sowie eine gute Kälteschlagzähigkeit auf. Diese Eigenschaften sind allerdings auf sogenannten modifizierten Polypropylen-Polyethylen-Kunststoffsubstraten nicht zu erzielen. Diese modifizierten Kunststoffe sind im wesentlichen gekennzeichnet durch Reduzierung der elastomeren Komponente, die auf Butadieneinheiten basiert und teilweise Verstärkung des mineralischen Anteiles, um eine höhere Steifigkeit, höhere Fließfähigkeit und einen geringeren Wärmeausdehnungskoeffizienten zu erreichen. Die Lackierung dieser neuen Kunststoffmaterialien mit den beschriebenen herkömmlichen Lacksystemen erreicht nicht die Qualität der Lackierung der bisherigen Kunststoffe. Insbesondere die Kälteelastizität ist nicht ausreichend.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Beschichtung von Kunststoffen, besonders Polypropylen-Polyethylen, insbesondere von modifizierten Polypropylen-Polyethylen-Kunststoffteilen, unter Vermeidung der beschriebenen Nachteile zu ermöglichen. Speziell für diese Kunststoffteile soll eine gute Haftung bei gleichzeitiger hoher Flexibilität erreicht werden, ohne daß Härte- und Kratzfestigkeit der Überzüge sowie die mechanische Stabilität der Kunststoffteile negativ beeinflußt werden.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Überzugsmittel auf Lösemittelbasis, enthaltend

A) 5 bis 40 Gew.-% eines Umsetzungsproduktes aus,
- - 80 bis 98 Gew.-% Copolymerisat aus
  - a) 5 bis 40 Gew.-% eines oder mehrerer (Meth)acrylester und/oder (Meth)acrylamide, die eine tert.-Aminogruppe oder eine durch eine tert.-Alkylgruppe substituierte Aminogruppe aufweisen,
  - b) 5 bis 30 Gew.-% eines oder mehrerer Hydroxyalkyl(meth)acrylate und
  - c) 20 bis 80 Gew.-% einer oder mehrerer copolymerisierbarer olefinisch ungesättigter Verbindungen und
- - 2 bis 20 Gew.-% eines oder zumindest teilweise unverkappte Isocyanatgruppen aufweisenden Polyisocyanats,
  wobei die Copolymerisate ein Zahlenmittel des Molekulargewichts (Mn) von 1500 bis 10000 und eine Glasübergangstemperatur von -20 bis +75°C aufweisen, als OH-Gruppen enthaltende Bindemittelkomponente,
B) 1 bis 20 Gew.-% Umsetzungsprodukte aus aromatischen Diglycidylethern mit dimerisierten Fettsäuren als Vernetzer,
C) 0 bis 30 Gew.-% eines oder mehrerer, von A) unterschiedlicher weiterer Bindemittel,
D) 30 bis 70 Gew.-% eines oder mehrerer organischer Lösemittel,
E) 15 bis 45 Gew.-% Pigmenten und/oder Füllstoffen und
F) 0 bis 15 Gew.-% üblichen lacktechnischen Additiven.

Das Überzugsmittel liegt als Zwei-Komponenten (2K)-System vor, wobei die eine Komponente die (Meth)acrylcopolymerisate A) und gegebenenfalls weitere Bindemittel und die andere Komponente die Umsetzungsprodukte B) der Diglycidylether mit den Fettsäuren, sowie gegebenenfalls weitere Bindemittel enthält. Beide Komponenten können die Additive, Lösemittel und/oder Pigmente/Füllstoffe ganz oder teilweise enthalten.

Das Überzugsmittel kann zur Beschichtung von Substraten auf das Substrat aufgetragen und dann bei Raumtemperatur oder bei erhöhter Temperatur getrocknet und vernetzt werden. Bei dem Vernetzungsvorgang, der, ohne an eine Theorie gebunden zu sein, über einen anionischen Reaktionsmechanismus abläuft, wird die Härter-Komponente B) in die Bindemittelmatrix eingebaut. Es ergibt sich so überraschenderweise ein Überzug, der in seiner Elastizität stark verbessert wird. Auf die so erhaltene Grundierung können gegebenenfalls weitere Überzugsschichten appliziert werden, wie z. B. Füller, Basis- und/oder Decklacke. Der Auftrag kann auch naß-in-naß erfolgen, wonach dann gemeinsam ausgehärtet wird.

Die zur Herstellung der Komponente A) verwendeten Copolymerisate werden aus folgenden Monomeren aufgebaut:

a) 5 bis 40 Gew.-% eines oder mehrerer (Meth)acrylester und/oder (Meth)acrylamide, die eine tert.-Aminogruppe oder eine durch eine tert.-Alkylgruppe substituierte Aminogruppe aufweisen,
b) 5 bis 30 Gew.-% eines oder mehrerer Hydroxyalkyl(meth)acrylate und
c) 20 bis 80 Gew.-% einer oder mehrerer copolymerisierbarer olefinisch ungesättigter Verbindungen.

Die Polymerisation findet bevorzugt als Lösungspolymerisation statt, beispielsweise bei Temperaturen zwischen 60 und 180°C, vorzugsweise bei 80° bis 140°C. Die Polymerisationsreaktion kann mit bekannten Polymerisationsinitiatoren gestartet werden. Geeignete Initiatoren sind beispielsweise Per- oder Azoverbindungen. Weiterhin können auch Kettenüberträger eingesetzt werden. Geeignete Lösemittel sind beispielsweise solche, die auch später in dem fertigen Überzugsmittel Verwendung finden können und später beschrieben werden.

Die Polymerisationsbedingungen (Temperatur, Lösungsmittelkonzentration, Dosierung der Monomere) werden so gewählt, daß das Zahlenmittel des Molekulargewichts (Mn) zwischen 1500 und 10000 liegt. Die Copolymerisate haben eine Glasübergangstemperatur von -20°C bis +75°C.

Es werden 80 bis 98 Gew.-% des vorstehend erhaltenen Copolymerisates mit 2 bis 20 Gew.-% eines oder mehrerer unverkappter oder gegebenenfalls auch verkappter Isocyanatgruppen aufweisender Polyisocyanate modifiziert, die mit einem Teil der OH- Gruppen des Copolymeren reagieren. Es wird bevorzugt so gearbeitet, daß das erhaltene Bindemittel eine OH-Zahl von 20 bis 120, besonders bevorzugt von 30 bis 80, besitzt. Die erhaltenen Acrylatharze können nachträglich über die OH-Gruppen noch modifiziert werden. Ebenso ist es möglich, die OH-Gruppen der Monomere gegebenenfalls vor der Polymerisation zur Modifizierung umzusetzen.

Beispiele für (Meth)acrylester und (Meth)acrylamide der Komponente a) sind insbesondere Alkyl(meth)acrylate und Alkyl(meth)acrylamide, mit beispielsweise 1 bis 18, z. B. 2 bis 6 C-Atomen im Alkylrest, wobei der Alkylrest (bevorzugt endständig) eine N,N-disubstituierte Aminogruppe, z. B. N,N-Dialkylaminogruppe mit beispielsweise 1, 2, 3 oder 4 C-Atomen in den Alkylgruppen, die gleich oder verschieden sein können, oder eine tert.-Alkylaminogruppe, worin der tert.-Alkylrest beispielsweise 4 bis 6 C-Atome aufweist und insbesondere ein t-Butylrest ist, trägt. Diese Monomeren können allein oder im Gemisch vorliegen. Beispielsweise werden solche mit N,N-Dialkylaminogruppen im Gemisch mit solchen mit einer tert.-Alkylaminogruppe eingesetzt.

Spezielle Beispiele für die vorstehend genannten Monomeren sind tert.- Aminogruppen enthaltende (Meth)acrylamid-Monomere und (Meth)acrylat- Monomere auf der Basis von (Meth)acrylsäure und omega-tert.- Aminoalkylaminen bzw. omega-tert.-Aminoalkoholen, beispielsweise N- (N,N-Diethylaminopropyl)-(meth)acrylamid und N-(N,N- Dimethylaminoneopentyl)-(meth)acrylamid, N,N-Dimethylaminoethyl- (meth)acrylat, N,N-Dimethylaminopropyl(meth)acrylat, insbesondere die entsprechenden Methacrylamide bzw. Methacrylate. Ein Beispiel für ein die tert.-Alkylaminogruppe enthaltendes Monomeres ist 2-tert.- Butylaminoethyl(meth)acrylat, insbesondere das Methacrylat.

Für die Copolymerisate der Komponente A) verwendbare Comonomere der Komponente b) sind von den Monomeren der Komponente a) und den Hydroxylalkyl(meth)acrylaten der Komponente b) unterschiedliche copolymerisierbare Monomere, wie z. B. Vinylaromaten, wie Styrol, (Meth)acrylester, wie Methyl-, Ethyl-, n-Butyl-, Isobutyl- oder tert.- Butyl-acrylate oder -methacrylate, Vinylester, wie Vinylacetat, oder Alkylester ungesättigter Polycarbonsäuren.

Als Hydroxyalkyl(meth)acrylate der Komponente b) werden bevorzugt solche mit einem Alkylrest mit 2 bis 6 C-Atomen eingesetzt. Beispiele sind Hydroxyethyl(meth)acrylat, 2-Hydroxypropyl(meth)acrylat, 4- Hydroxybutyl(meth)acrylat oder 6-Hydroxyhexyl(meth)acrylat. Diese Monomere können gegebenenfalls an der OH-Gruppe vor der Polymerisation umgesetzt werden. Beispielsweise können Verbindungen, die reaktive Epoxidgruppen oder reaktive Isocyanatgruppen aufweisen, mit diesen OH- funktionellen Monomeren umgesetzt werden.

Als Polyisocyanate für den Aufbau der Komponente A) werden beispielsweise solche eingesetzt, die mindestens teilweise unverkappte Isocyanatgruppen enthalten, die mit den OH-Gruppen des Copolymerisates reagieren. Sie können zusätzlich auch noch verkappte Isocyanatgruppen enthalten. Als Verkappungsmittel können die aus der Literatur bekannten üblichen CH-, NH- oder OH-aciden Verbindungen verwendet werden. Die Umsetzung mit dem Polyisocyanat erfolgt zweckmäßigerweise so, daß das Äquivalentverhältnis der reaktionsfähigen Hydroxygruppen des Copolymerisates zu den teilweise verkappten und unverkappten Isocyanatgruppen der Polyisocyanate sich wie 99 : 1 bis 70 : 3, vorzugsweise 95 : 5 bis 85 : 15 verhält. Bevorzugt können Polyisocyanate eingesetzt werden, die nur eine freie Isocyanatgruppe pro Molekül enthalten. Es können auch Umsetzungsprodukte von Copolymerisaten und Polyisocyanaten, beispielsweise wie in der EP-A-0 260 456 beschrieben, eingesetzt werden.

Erfindungsgemäß werden als Härter-Komponente B) Umsetzungsprodukte eingesetzt, die durch die Reaktion von aromatischen Diglycidylethern mit dimerisierten Fettsäuren entstehen. Dabei beträgt das Zahlenverhältnis der Glycidylgruppen der eingesetzten Diglycidylether zu den Carboxylgruppen der dimerisierten Fettsäuren beispielsweise 1 : 0,8 bis 1 : 0,2, bevorzugt 1 : 0,5 bis 1 : 0,3.

Beispiele für einsetzbare aromatische Diglycidylether sind Bisphenol A- Epichlorhydrin-Umsetzungsprodukte oder Umsetzungsprodukte von Novolaken mit Epichlorhydrin, welche kommerziell erhältlich sind. Spezielle Beispiele sind:
Aromatischer Diglycidylether mit einem Epoxid-Äquivalentgewicht von 182 bis 198 g/Mol (Epoxid-Wert 0,52 bis 0,55) und einer Viskosität von 12 bis 14 Pa·s bei 25°C;
Aromatischer Diglycidylether mit einem Epoxid-Äquivalentgewicht von 470 bis 500 g/Mol (Epoxid-Wert 0,2 bis 0,22) einem Schmelzpunkt von 50 bis 62°C und einer Viskosität (40%ig in Butyldiglykol) von 130 bis 160 mPa·s bei 25°C.

Weitere Beispiele sind aromatische Diglycidylether-Gemische mit einem durchschnittlichen Epoxid-Äquivalentgewicht von 180 bis 2000 g/Mol.

Weitere Beispiele für einsetzbare aromatische Diglycidylether sind die aus der Literatur bekannten, z. B. in Houben-Weyl, "Methoden der organischen Chemie", 4. Auflage, S. 462 ff. beschriebenen. Bevorzugt können eingesetzt werden Bisphenol-A-Diglycidylether.

Beispiele für Dimerfettsäuren sind die aus der Literatur bekannten Dimerisierungsprodukte ungesättigter, bevorzugt linearer, Fettsäuren, beispielsweise solcher mit 16 bis 18 C-Atomen. Sie können hergestellt werden durch Polymerisation (Diels-Alder-Reaktion) von z. B. Isolen- Fettsäuren, welche linear sind. Bevorzugt sind die reinen dimeren Fettsäuren mit einem Trimeranteil unter 5%. In der Literatur werden Beispiele für einsetzbare dimerisierte Fettsäuren z. B. bei E. Gulinsky, "Pflanzliche und tierische Fette und Öle", 5. 82 ff. beschrieben. Bevorzugte Beispiele für einsetzbare Dimerfettsäuren sind Handelsprodukte, welche Diner-Fettsäuren mit einem Dimer-Gehalt von mindestens 90% beinhalten. Ein spezielles Beispiel ist eine Dimer-Fettsäure mit ca. 98% Dimer-, ca. 1% Trimer- und ca. 0,1% Monomer- Fettsäure-Anteil, Säurezahl 191-198 mg KOH/g und einer Verseifungszahl von 196- 200 mg KOH/g.

Die erfindungsgemäß einsetzbaren Umsetzungsprodukte aus den Diglycidylethern und den Dimerfettsäuren sind nach üblichen Verfahren herstellbar. Bevorzugt erfolgt eine Umsetzung der Oxiran-Gruppen mit den Carboxyl-Gruppen, bei Temperaturen von 80° bis 180°C, besonders bevorzugt bei 130° bis 160°C.

Die Umsetzungsprodukte können beispielsweise nach Verdünnen mit organischem Lösungsmittel auf einen Feststoffgehalt von 60 bis 80%, bevorzugt von 70 bis 75%, in die erfindungsgemäßen Überzugsmittel eingearbeitet werden.

Zusammen mit den vorstehend beschriebenen Bindemitteln (Komponente A) und den Umsetzungsprodukten (Komponente B) können bis zu 30 Gew.-% weiterer Bindemittel (Komponente C) zugesetzt werden. Diese können auf von der Komponente A) unterschiedlichen filmbildenden Harzen basieren, beispielsweise auf üblichen filmbildenden Polyesterharzen, Polyurethanharzen, Polyharnstoffharzen, Phenolharzen oder Polyether- Bindemitteln basieren. Durch die Verwendung dieser zusätzlichen Bindemittel besteht die Möglichkeit, Eigenschaften im Film gezielt zu beeinflussen, beispielsweise die chemische Stabilität, Viskosität und die Verlaufseigenschaften zu steuern. Beispiele für bekannte Bindemittel sind in DE-A-34 21 122 und EP-A-0 393 609 beschrieben. Die Menge dieser Bindemittel kann beispielsweise bis zu 30 Gew.% bezogen auf den Festkörperanteil von erfindungsgemäßem Bindemittel und Vernetzer sein.

Weitere Beispiele für Bindemittel der Komponente C) sind lineare oder verzweigte hydroxy- oder carboxy-funktionelle gesättigte Polyester oder Polyurethane. Sie können auch gegebenenfalls OH-funktionell sein.

Beispielsweise können das Molekulargewicht (Mn) 500 bis 5000, die Säurezahl 5 bis 30 und die OH-Zahl 40 bis 160 betragen. Die Polyester werden durch Umsetzung von Di- oder Tricarbonsäuren mit Di- oder Polyolen hergestellt. Die Bindemittel können über reaktive Gruppen mit Di- oder Polyisocyanaten umgesetzt werden. Dabei entstehen dann urethangruppenhaltige Polymere, die etwas niedrigere Funktionalitäten und höhere Molekulargewichte aufweisen. Polyurethanharze entstehen beispielsweise durch Umsetzung von Polyethern mit Di- oder Polyisocyanaten (z. B. DE-A-34 21 122, EP-A-0 393 609). Es können auch weitere bekannte Bindemittel, beispielsweise OH-funktionelle Polyester oder Polyurethane zugesetzt werden. Weiterhin können zusätzlich bekannte Vernetzer, wie z. B. Melaminharze, Harnstoffharze oder Benzoguanaminharze verwendet werden, wie z. B. in der EP-A-0 245 786 beschrieben. Sie dienen der Vernetzung der zusätzlichen Bindemittelkomponenten.

Über die Auswahl der zusätzlichen Bindemittelkomponenten können z. B. Verzweigungsgrad, Funktionalität oder Viskosität der erfindungsgemäßen Überzugsmittel beeinflußt werden.

Als Lösemittel sind die üblichen Lacklösemittel geeignet. Über das Lösevermögen für das Bindemittel kann die Viskosität beeinflußt werden. Über den Siedepunkt der Lösemittel kann die physikalische Trocknung der Lackoberfläche eingestellt werden. Hochsiedende Lösemittel halten den Lackfilm lange flüssig und ermöglichen so einen guten Verlauf. Der Lösemittelgehalt sollte aus Umweltschutzgründen möglichst gering sein. Beispiele für Lösemittel sind Ketone, Alkohole, Glykole, Ether, lineare, verzweigte, cyclische, aliphatische oder aromatische Kohlenwasserstoffe, Ester oder auch Gemische davon.

Bei den verwendbaren Pigmenten oder Füllstoffen handelt es sich um Pigmente und Füllstoffe, wie sie in der Lackindustrie üblich sind. Dazu zählen beispielsweise bunte oder unbunte Pigmente auf organischer oder anorganischer Basis, z. B. Titandioxid, Ruß, Eisenoxide, Füllstoffe auf organischer oder anorganischer Basis, z. B. Talkum, Aluminium, Silikat, organische vernetzte Mikroteilchen, Korrosionsschutzpigmente, transparente oder hochdisperse Pigmente, z. B. pyrogene Kieselsäure, Leitfähigkeitspigmente oder feste Katalysatoren. Die Pigmente sind bevorzugt so dispergiert und dann vermahlen, daß die Teilchengröße sehr gering ist und eine glatte Oberfläche des Überzugsfilms ermöglicht wird.

Beispiele für einsetzbare Additive sind die lacküblichen Additive, wie Verlaufsmittel, Antischaummittel, Antikratermittel, Katalysatoren, Benetzungsmittel und Haftvermittler; diese werden bevorzugt in Mengen von 0,1 bis 15 Gew.-% verwendet. Diese Additive sind bekannt und können je nach den zu beeinflussenden Eigenschaften ausgewählt werden. Die ebenso verwendbaren Haftvermittler dienen dazu, daß der Überzugsfilm auf dem Substrat haftet. Die Haftvermittler können besonders auf den Untergrund abgestimmt werden, so daß die Haftung deutlich verbessert wird. Beispiele für Haftvermittler sind chlorierte Polyolefine (CPO). Die Einsatzmenge kann 0,1 bis 15 Gew.-%, bevorzugt 0,5 bis 7,5 Gew.-% betragen. Die CPO sind handelsüblich und liegen meist im organischen Lösemittel gelöst vor. Beispiele für CPO sind Polyethylen- oder Polypropylenpolymere mit einem Chlorierungsgrad von 10 bis 40 Gew.-% Chlor.

Der Festkörpergehalt des erfindungsgemäßen Überzugsmittels beträgt im allgemeinen 20 bis 70 Gew.%. Er ist abhängig von der Applikationsart und der dabei benötigten Viskosität. Der Festkörper kann in der Lagerform höher sein und erst vor dem Auftragen des Überzugsmittels mit Lösemittel eingestellt werden.

Aus den Bindemitteln, den Pigmenten und den Additiven können nach bekannten Verfahren die Überzugsmittel hergestellt werden. Dabei bilden die Bindemittel beispielsweise mit Teilen der Additive, Lösemittel und der Pigmente/Füllstoffe die eine Komponente und der Härter beispielsweise auch mit Teilen der Additive, Lösemittel und Pigmente/Füllstoffe die zweite Komponente. Kurz vor der Applikation werden die beiden Komponenten im gewünschten Mischungsverhältnis gemischt, und es entsteht der applikationsfertige Lack. Die Trocknung und die Vernetzungsreaktion kann dabei entweder bei Raumtemperatur oder bei höherer Temperatur stattfinden.

Die erfindungsgemäßen Überzugsmittel können beispielsweise zur Grundierung, als Füller und als Überzugsmittel im Innenbereich von Automobilen eingesetzt werden.

Als Substrate sind die üblichen Kunststoffsubstrate geeignet, beispielsweise auf Harzbasis, wie Phenol-Formaldehyd-Harze, Polyurethanharze, Polyharnstoffharze, Polyolefine, Polyester, PVC, Polyamide, Polycarbonate und ähnliches. Bevorzugt sind Substrate auf Basis von Polyamid oder Polyolefin, besonders bevorzugt auf Basis von Polypropylen, Polyethylen, insbesondere die sogenannten modifizierten Polypropylen-Polyethylene mit geringem Anteil an elastomeren Komponenten. Neben den üblichen Kunststoffsubstraten können jedoch auch andere Oberflächen, z. B. Metall-Oberflächen beschichtet werden.

Die Substrate können flexibel sein, d. h. sie können in gewissen Rahmen bei einer stoßartigen Schädigung verformbar sein, entweder elastisch oder nachfließend.

Die Vorbereitung der Substrate für die Lackierung erfolgt nach üblichen Verfahren. Dazu zählen beispielsweise Entfernen von Graten oder Fehlstellen durch Anschleifen, Waschen mit Lösemittel, oxidative Vorbehandlung.

Die Applikation der erfindungsgemäßen Überzugsmittel erfolgt in üblicher Weise (z. B. Spritzen, Rollen, Tauchen) und wird von der Geometrie der Substrate mitbestimmt. Verwendbar sind auch neuere Applikationsverfahren, wie Unicarb-Verfahren (überkritisches CO₂), HVLP-Verfahren (High-Volume-Low-Pressure-Verfahren), Airles-Verfahren, ESTA-Verfahren (elektrostatisch). Die Viskosität des Überzugsmittels wird je nach Erfordernis eingestellt. Nach dem Auftragen und Vernetzen können weitere Schichten von Überzugsfilmen aufgetragen werden.

Die Trockenfilmschichtdicke beträgt im allgemeinen 5 bis 50 µm (je nach Anwendungszweck), bevorzugt sind 10 bis 25 µm. Die Trocknungs- bzw. Vernetzungsbedingungen variieren in weiten Grenzen zwischen 15° bis 120°C. Dabei sind Temperaturen von 20° bis 80°C besonders geeignet. Wenn verschiedene Kunststoffsubstrate eine verschiedene Wärmebeständigkeit aufweisen, kann die Wahl des Überzugsmittels je nach den anzuwendenden Trocknungs- bzw. Vernetzungstemperaturen erfolgen.

Beim erfindungsgemäßen Arbeiten erhält man eine homogene Oberfläche von Substraten verschiedener Art. Sie ist daher besonders gut geeignet, hierauf weitere Lackfilme zu erzeugen. Insbesondere für modifizierte Polypropylen/Polyethylen-Kunststoffsubstrate, die als schlecht lackierbar gelten, wird eine gute Haftung sowie eine gute Elastizität, insbesondere auch in der Kälte, und der Erhalt der erforderlichen Härte und Kratzfestigkeit erreicht. Die derartig beschichteten Kunststoffteile weisen eine gute Wärmestandfestigkeit auf. Sie können in der Automobilindustrie und auch zu anderen Zwecken verwendet werden. Da die Überzugsmittel bei unterschiedlichen Temperaturen zum Trocknen bzw. Vernetzen gebracht werden können, ist es möglich, diese Temperatur auf das jeweilige Substrat abzustimmen. Damit wird die Maßhaltigkeit und Struktur der Kunststoffsubstrate sichergestellt.

Die folgenden Beispiele dienen zur Erläuterung der Erfindung. Teile (T) und Prozentangaben (%) beziehen sich jeweils auf das Gewicht.

Beispiel 1 Herstellung der Komponente A

In einem 2-Liter-Kolben, der mit Rührwerk, Thermometer, Kühler und zwei Tropftrichtern ausgestattet ist, werden 200 g Xylol vorgelegt und unter Rühren auf 100°C aufgeheizt. Innerhalb von 5 Stunden wird eine Monomeren-Mischung aus Isobutylacrylat (70 T), 2-Ethylhexylacrylat (101,5 T), Methylmethacrylat (143,4 T), 2-Hydroxypropylmethacrylat (45,9 T) und Dimethylaminopropylmethacrylamid (79,7 T) gleichzeitig zugetropft mit einer Initiator-Lösung aus Xylol (35 T) und 2,2′- Azobis(2-Methylbutyronitril) (2,8 T); die Temperatur wird genau bei 100°C gehalten. Nach dem Zutropfen wird eine Initiator-Lösung aus Xylol (27 T) und 2,2′-Azobis(2-Methylbutyronitril) (1,2 T) innerhalb von 70 Minuten bei 100°C zudosiert. Nach Zulaufende werden die Tropftrichter mit Xylol (93 T) gespült, danach wird der Ansatz 3 Stunden lang nachpolymerisiert. Der Umsatz beträgt dann ca. 98%. Dann wird das (Meth)acryl-Copolymerlsat mit Xylol (146,7 T) verdünnt und auf 60°C abgekühlt. Es werden 33,8 T eines partiell-verkappten Polyisocyanats zugesetzt, das hergestellt wurde durch Reaktion von 564 Teilen des Trimeren von Hexamethylendiisocyanat mit 196 T Caprolactam in einem Gemisch aus 150 T Xylol und 90 T Methoxypropylacetat. Die Umsetzung des partiell-verkappten Polyisocyanats mit dem hydroxylgruppenhaltigen (Meth)acryl-Copolymerisat erfolgt bei 60°C. Nach 2 Stunden Reaktionsdauer ist das erhaltene Bindemittel praktisch NCO-frei. Anschließend wird mit Xylol (20 T) auf einen Festkörper von 45% verdünnt.

Herstellung der Komponente B Beispiel 2

In einen 2-Liter-DreihaIs-Schliffkolben, der mit einem Rührwerk, Kontaktthermometer, Kugelkühler und Auskreiser ausgestattet ist, wurden 128 T Xylol, 800 T (Bisphenol A-Epichlorhydrin-Umsetzungsprodukt, Handelsprodukt, 360 T Dimer-Fettsäure, Handelsprodukt und 0,65 T Triphenylphosphit eingewogen und auf 150°C geheizt. Der Ansatz wurde solange bei dieser Temperatur gehalten, bis eine Säurezahl von 11,3 mg KOH/g resultierte. Dieses entspricht einem Epoxy- Äquivalentgewicht von ca. 430 g. Anschließend wurde auf 130°C abgekühlt und mit 257,25 T Xylol verdünnt. Die Harz-Lösung hatte einen Festkörper von 75,7% und eine Viskosität von 2600 mPa·s/25°C.

Beispiel 3

In einen 2-Liter-Dreihals-Schliffkolben, der mit einem Rührwerk, Kontaktthermometer, Kugelkühler und Auskreiser ausgestattet ist, wurden 128 T Xylol, 720 T aromatischer Diglycidylether mit einem Epoxid-Äquivalentgewicht von 182 bis 198 g/Mol und 80 T aromatischer Diglycidylether mit einem Epoxid- Äquivalentgewicht von 470 bis 500 g/Mol (Handelsprodukte), 360 T Dimer-Fettsäure (Handelsprodukt) und 0,65 T Triphenylphosphit eingewogen und auf 150°C geheizt. Der Ansatz wurde solange bei dieser Temperatur gehalten, bis eine Säurezahl von 11,4 mg KOH/g resultierte. Dieses entspricht einem Epoxy-Äquivalentgewicht von ca. 470 g. Anschließend wurde auf 130°C abgekühlt und mit 257,25 T Xylol verdünnt. Die Harz-Lösung hatte einen Festkörper von 70,3% und eine Viskosität von 5060 mPa·s/25°C.

Beispiel 4

In einen 2-Liter-Dreihals-Schliffkolben, der mit einem Rührwerk, Kontaktthermometer, Kugelkühler und Auskreiser ausgestattet ist, wurden 134 T Xylol, 800 T Bisphenol A-Epichlorhydrin-Umsetzungsprodukt (Handelsprodukt), 410 T Dimer-Fettsäure (Handelsprodukt) und 0,68 T Triphenylphosphit eingewogen und auf 150°C geheizt. Der Ansatz wurde solange bei dieser Temperatur gehalten, bis eine Säurezahl von 12,2 mg KOH/g resultierte. Dieses entspricht einem Epoxy- Äquivalentgewicht von ca. 480 g. Anschließend wurde auf 130°C abgekühlt und mit 268,32 T Xylol verdünnt. Die Harz-Lösung hatte einen Festkörper von 70,0% und eine Viskosität von 5080 mPa·s/25°C.

Herstellung der Grundierung Beispiel 5

Es werden 50 T des Copolymerisats (Komponente A) aus Beispiel 1 mit 27 T Titandioxid, 0,7 T feindisperser Kieselsäure, 0,05 T Ruß, 11 T Aluminium-Magnesium-Silikat und 4,5 T Xylol vermischt und homogen vermahlen. Dann werden 21 T einer handelsüblichen CPO-Lösung (ca. 20% chloriertes Polyolefin) zugegeben und mit weiteren 33,4 T Xylol auf einen Festkörper von 45% eingestellt. Hierzu werden 4 T des Epoxyesters (Komponente B) aus Beispiel 2 gegeben und gut homogenisiert. Diese Grundierung wird mit Xylol/n-Butylacetat auf Verarbeitungskonsistenz eingestellt, auf das Substrat (modifiziertes Polypropylen) gespritzt und bei erhöhter Temperatur vernetzt.

Beispiel 6

Es werden 40 T des Copolymerisats (Komponente A) aus Beispiel 1 mit 15 T Titandioxid, 0,3 T feindisperser Kieselsäure, 0,8 T Ruß, 10 T Aluminium-Magnesium-Silikat und 3,3 T Xylol vermischt und homogen vermahlen. Dann wird mit weiteren 49,6 T Xylol auf einen Festkörper von 40% eingestellt. Hierzu werden 10 T des Epoxyesters (Komponente B) aus Beispiel 2 gegeben und gut homogenisiert. Nach Einstellung mit Xylol/n- Butylacetat auf Verarbeitungskonsistenz wird die Grundierung auf modifiziertes Polypropylen mit ausreichend hoher, freier Oberflächenenergie (z. B. durch Beflammen oder Plasmabehandlung) gespritzt und bei erhöhter Temperatur vernetzt.

Vergleichsversuch 1

Es werden 25 T des Acrylharzes (Copolymerisat) (45% in Butylacetat) mit 13 T Titandioxid, 0,3 T feindisperser Kieselsäure, 0,02 T Ruß, 6 T Aluminium-Magnesium-Silikat homogen gemischt, mit Xylol auf eine geeignete Viskosität eingestellt und vermahlen. Dann werden 15 T einer handelsüblichen CPO-Lösung zugegeben und mit weiterem Xylol wird auf einen Festkörper von ca. 45% eingestellt. Hierzu werden 7 T eines handelsüblichen Polyepoxidharzes (Mn) ca. 400, 50% in Butylacetat gegeben und gut homogenisiert. Nach Einstellung auf Verarbeitungskonsistenz wird die Grundierung auf modifiziertes Polypropylen aufgespritzt und bei erhöhter Temperatur vernetzt.

Vergleichsversuch 2

Es werden 25 T des Acrylharzes (Copolymerisat) (45% in Butylacetat) mit 13 T Titandioxid, 0,3 T feindisperser Kieselsäure, 0,02 T Ruß, 6 T Aluminium-Magnesium-Silikat homogen gemischt, mit Xylol auf eine geeignete Viskosität eingestellt, vermahlen und mit weiterem Xylol auf einen Festkörper von ca. 42% eingestellt. Hierzu werden 7 T eines handelsüblichen Polyepoxidharzes (Mn) ca. 400, 50% in Butylacetat gegeben und gut homogenisiert. Nach Einstellung auf Verarbeitungskonsistenz wird die Grundierung auf modifiziertes Polypropylen aufgespritzt und bei erhöhter Temperatur vernetzt.

Die Lacke der vorstehenden Beispiele 5, 6 und der Vergleichsversuche 1 und 2 wurden auf mod. Polypropylentafeln von 10 × 15 cm mit einer Dicke von 4 mm appliziert. Die Tafeln wurden vorher mit einer Lösung aus vollentsalztem Wasser und 50% Iso-Propanol gewaschen und 10 Min. bei 25°C getrocknet. Die Polypropylentafeln für das Lackbeispiel 6 und für den Vergleichsversuch 2 wurden anschließend beflammt. Die erfindungsgemäße Grundierung wurde durch Spritzen aufgebracht, nach 5 Min. Ablüften wurde 20 Min. bei 80°C getrocknet. Die erzielten Schichtdicken lagen bei 20 µm bis 25 µm.

Anschließend wurde mit einem handelsüblichen hochelastischen 2K- Polyurethan-Decklack überspritzt, danach 5 Min. abgelüftet und erneut 45 Min. bei 80°C getrocknet. Die Decklackschichtdicke lag bei 35 µm.

Die erhaltenen Platten wurden zum Test einer Durchstoßprüfung nach DIN 53 443 bei -25°C unterzogen, wobei die Gesamtarbeitsaufnahme (Wges) als Kriterium ausgewertet wurde. Die erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle aufgeführt, die die hervorragende Kälteschlagzähigkeit der erfindungsgemäß beschichteten Substrate zeigt.

Claims

1. Überzugsmittel auf Lösemittelbasis, enthaltend

A) 5 bis 40 Gew.-% eines Umsetzungsproduktes aus,
- - 80 bis 98 Gew.-% Copolymerisat aus
  - a) 5 bis 40 Gew.-% eines oder mehrerer (Meth)acrylester und/oder (Meth)acrylamide, die eine tert.-Aminogruppe oder eine durch eine tert.-Alkylgruppe substituierte Aminogruppe aufweisen,
  - b) 5 bis 30 Gew.- % eines oder mehrerer Hydroxyalkyl(meth)acrylate und
  - c) 20 bis 80 Gew.-% einer oder mehrerer copolymerisierbarer olefinisch ungesättigter Verbindungen und
- - 2 bis 20 Gew.-% eines oder zumindest teilweise unverkappte Isocyanatgruppen aufweisenden Polyisocyanats,
  wobei die Copolymerisate ein Zahlenmittel des Molekulargewichts (Mn) von 1500 bis 10000 und eine Glasübergangstemperatur von -20 bis +75°C aufweisen, als OH-Gruppen enthaltende Bindemittelkomponente,
B) 1 bis 20 Gew.-% Umsetzungsprodukte aus aromatischen Diglycidylethern mit dimerisierten Fettsäuren als Vernetzer,
C) 0 bis 30 Gew.-% eines oder mehrerer, von A) unterschiedlicher weiterer Bindemittel,
D) 30 bis 70 Gew.-% eines oder mehrerer organischer Lösemittel,
E) 15 bis 45 Gew.-% Pigmenten und/oder Füllstoffen und
F) 0 bis 15 Gew.-% üblichen lacktechnischen Additiven.

2. Verwendung der Überzugsmittel nach Anspruch 1 zur Beschichtung von Kunstoffsubstraten, insbesondere von Polyolefinen und modifizierten Polypropylen-Polyethylen-Substraten.

3. Verwendung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den Kunststoffsubstraten um Kraftfahrzeugteile handelt.