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DE19712957A1 - Additiv für Lackzubereitungen - Google Patents

Additiv für Lackzubereitungen

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DE19712957A1
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BASF Coatings GmbH
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BASF Coatings GmbH
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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung einer Acrylatdispersion als Additiv für wäßrige Lackzubereitungen, die insbesondere für wäßrige Lackzubereitungen geeignet ist und die Stabilität dieser Lacke in großtechnischen Anlagen verbessert.
Bei der großtechnischen Lackierung von Substraten, insbesondere Metallsubstraten wie Automobilkarosserien, Gefäßen etc., werden die Lacksysteme üblicherweise aus Vorratsbe­ hältern über Leitungssysteme in die Lackierapparatur geleitet. Werden beispielsweise 2- Komponenten-Systeme aus Lack und Härter eingesetzt, werden diese aus getrennten Vor­ ratsbehältern über sogenannte Ringleitungen geführt, an denen die Komponenten an be­ liebigen Stellen entnommen werden können. Um einheitliche Lackierergebnisse zu erhalten, ist es erforderlich, daß die Lackkomponenten in definierten Mengen auf das Substrat aufgebracht werden. Eine genaue und über den gesamten Verfahrensablauf konstante Dosierung des Lackes kann in der Regel nur erhalten werden, wenn auch die Konsistenz des Lackes, d. h. deren Viskosität und homogene Verteilung der einzelnen Lackkomponen­ ten in der Zubereitung, konstant bleibt und Viskositätsschwankungen nur in geringem Um­ fang auftreten.
Beim Transport über die Ringleitungen werden die Lacke einer großen Scherbelastung ausgesetzt, was in einigen Fällen zu Veränderungen ihrer Viskosität führen kann, die dann zu einer Verschlechterung des Lackierergebnisses führen.
Der vorliegenden Erfindung lag dem gemäß die Aufgabe zugrunde, ein Additiv für Lacksy­ steme, insbesondere wäßrige Lacksysteme, zur Verfügung zu stellen, das die Stabilität von Lacken, die durch großtechnische Anlagen, insbesondere über Leitungen (Ringleitungen) geführt werden, verbessert.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung einer Polymerdispersion als Additiv für Lackzubereitungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymerdispersion
  • (i) ein Acrylat-Polymer auf Basis von 30 bis 60 Gew.-% C1-C8-Alkyl(meth)acrylat-Mo­ nomeren, 30 bis 60 Gew.-% vinylaromatischen Monomeren und 0,5 bis 10 Gew.-% (Meth)acrylsäure und
  • (ii) einen nicht-assoziativ wirkenden Rheologie-Stabilisator, der ein Acrylat-Copolymer auf Basis von (C1-C6)-Alkyl(meth)acrylat und (Meth)acrylsäure
    enthält.
Die erfindungsgemäß verwendeten Polymerdispersionen eignen sich hervorragend als Vis­ kositätseinstellmittel und Stabilisator für Lackzubereitungen, insbesondere für wäßrige Lackzubereitungen zur Verbesserung der rheologischen Stabilität dieser Lacke. Durch Zu­ satz der erfindungsgemäß eingesetzten Polymerdispersion kann das Viskositätsverhalten (Rheologieverhalten) der Lacksysteme derart verändert werden, daß selbst bei Längsbe­ anspruchungen der Lacke durch Scherungen in der Ringleitung keine signifikante Viskosi­ tätsveränderungen auftreten, die zu schlechten Lackierergebnissen führen würden.
Es ist auch möglich, die Polymerdispersion zu Lackzubereitungen zuzusetzen, deren Vis­ kosität bereits derart gesunken ist, daß ein Einsatz in großtechnischen Anlagen nicht mehr möglich ist. In diesen Fällen kann die Viskosität durch Zusatz der Polymerdispersionen dauerhaft auf nahezu jeden beliebigen Wert eingestellt werden.
Die erfindungsgemäß verwendete Polymerdispersion hat sich als besonders geeignet als Zusatz bei Lacken, wie Metalliclacken, für die Automobillackierung erwiesen.
Das erfindungsgemäß eingesetzte Acrylat-Polymer der Komponente (i) kann als C1-C8-Al­ kyl(meth)acrylat-Monomereinheiten die linearen und verzweigtkettigen Derivate enthalten, wobei Methyl(meth)acrylat, Ethyl(meth)acrylat, n-Propyl- und iso-Propyl(meth)acrylat, n- Butyl- und iso-Butyl(meth)acrylat und 2-Ethylhexyl(meth)acrylat bevorzugt sind. Als weitere Monomere können auch (Meth)acrylamid-Monomere und deren Derivate enthalten sein.
Als vinylaromatische Monomere, die als Monomereinheiten im Acrylat-Polymer der Kompo­ nente (i) vorliegen, können z. B. Styrol, α-Alkylstyrol und Vinyltoluol genannt werden.
Das Acrylat-Polymer kann nach aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren, bei­ spielsweise Emulsionspolymerisation, hergestellt werden. Vorzugsweise wird das Acrylat- Polymer in Form einer Dispersion eingesetzt. Während des Herstellverfahrens wird das Mengenverhältnis zwischen den Monomeren und dem Wasser vorzugsweise so eingestellt, daß die resultierende Dispersion einen Feststoffgehalt von 30 bis 60 Gew.-%, vorzugsweise 35 bis 60 Gew.-%, aufweist und direkt zur Herstellung der Basisbeschichtungszusammen­ setzung eingesetzt werden kann. Ein besonders geeignetes Acrylat-Polymer ist im Handel als wäßrige Dispersion unter der Bezeichnung Acronal 290 D (BASF AG; Ludwigshafen) erhältlich.
Zur Herstellung einer Dispersion des Acrylat-Polymers wird als Emulgator vorzugsweise ein anionischer Emulgator allein oder im Gemisch mit anderen eingesetzt.
Beispiele für anionische Emulgatoren sind die Alkalisalze von Schwefelsäurehalbestern von Alkylphenolen oder Alkoholen, ferner die Schwefelsäurehalbester von oxethylierten Alkyl­ phenolen oder oxethylierten Alkoholen, vorzugsweise die Alkalisalze des Schwefelsäure­ halbesters eines mit 4 bis 5 Mol Ethylenoxid pro Mol umgesetzten Nonylphenols, Alkyl- oder Arylsulfonats, Natriumlaurylsulfat, Natriumlaurylethoxylatsulfat und sekundäre Natriumalkan­ sulfonate, deren Kohlenstoffkette 8-20 Kohlenstoffatome enthält. Die Menge des anioni­ schen Emulgators beträgt 0,1 bis 5,0 Gew.-%, bezogen auf die Monomeren, vorzugsweise 0,5 bis 3,0 Gew.-%. Ferner kann zur Erhöhung der Stabilität der wäßrigen Dispersionen zu­ sätzlich ein nichtionischer Emulgator vom Typ eines ethoxylierten Alkylphenols oder Fettal­ kohols, z. B. ein Additionsprodukt von 1 Mol Nonylphenol und 4 bis 30 Mol Ethylenoxid in Mischung mit dem anionischen Emulgator eingesetzt werden.
Die Glasübergangstemperatur des Acrylatpolymers liegt vorzugsweise zwischen 15°C und 35°C, besonders bevorzugt zwischen 20°C und 25°C.
Das erfindungsgemäß eingesetzte Acrylatpolymer hat bevorzugt ein Zahlen-mittleres Mol­ masse (Bestimmung: Gelpermeationschromatographisch mit Polystyrol als Standard) von 200.000 bis 2.000.000, vorzugsweise von 300.000 bis 1.500.000.
Als Komponente (ii) in der Basisbeschichtungszusammensetzung werden erfindungsgemäß Acrylat-Copolymere mit nicht-assoziativ wirkenden Gruppen eingesetzt, die als Mono­ mereinheiten (C1-C6)-Alkyl(meth)acrylat und (Meth)acrylsäure enthalten. Ein bevorzugtes Copolymer enthält als Monomereinheiten (Meth)acrylsäure und mindestens zwei unter­ schiedliche (C1-C6)-Alkyl(meth)acrylatmonomere. Im Copolymer liegt die (Meth)acrylsäure bevorzugt in Mengen von 40 Gew.-% bis 60 Gew.-%, besonders bevorzugt von 46 Gew.-% bis 55 Gew.-%, bezogen auf die Menge des gesamten Copolymers, vor. Das erste (C1-C6)- Alkyl(meth)acrylatmonomer ist vorzugsweise in Mengen von 30 Gew.-% bis 50 Gew.-%, ins­ besondere 36 Gew.-% bis 46 Gew.-%, und das zweite (Meth)acrylatpolymer vorzugsweise in Mengen von 1 Gew.-% bis 10 Gew.-%, insbesondere 2 Gew.-% bis 8 Gew.-%, jeweils be­ zogen auf die Menge des gesamten Copolymers, enthalten. Das Rheologiehilfsmittel sollte der Basisbeschichtungszusammensetzung insbesondere bei dem eingesetzten, in der Re­ gel alkalischen pH-Wert die gewünschte Viskosität verleihen. Ein besonders bevorzugter Rheologie-Stabilisator ist, wenn er als Dispersion vorliegt, dünnflüssig und verdickt bei neutralem bzw. basischem pH-Wert. Das Acrylat-Copolymer wird geeigneterweise als fertige Dispersion eingesetzt. Als Emulgatoren enthalten derartige Dispersionen vorzugs­ weise Fettalkoholalkoxylate, insbesondere C8-C22-Fettalkoholethoxylate. Eine besonders geeignete Acrylat-Copolymer-Dispersion ist im Handel unter der Bezeichnung Viscalex HV 30 (Allied Corporation, Groß Britannien) erhältlich.
Der Rheologie-Stabilisator ist in der erfindungsgemäß verwendeten Basisbeschichtungszu­ sammensetzung vorzugsweise in einer Menge von 0,5 bis 5,0 Gew.-%, insbesondere etwa 0,3 bis 1,5 Gew.-%, bezogen auf den Festkörpergehalt, enthalten. Üblicherweise wird der Rheologie-Stabilisator als Dispersion mit einer Konzentration von 5 bis 45 Gew.-%, vor­ zugsweise von 7 bis 35 Gew.-% eingesetzt.
Die Polymerdispersionen können zu beliebigen, bekannten wäßrigen Lackzubereitungen zugesetzt werden, wie wäßrige Zubereitungen auf Polyurethanbasis, Polyesterbasis, Acry­ latbasis, Epoxidbasis und wäßrigen 2K-Lacksystemen auf Isocyanatbasis.
Die Polymerdispersionen können der Lackzusammensetzung während des Herstellungs­ verfahrens dieser Zusammensetzung oder zur fertigen Zusammensetzung zugesetzt wer­ den. Die einzelnen Komponenten (i) und (ii) können entweder als fertiges Gemisch oder nacheinander in die Zubereitungen eingearbeitet werden. Werden die Komponenten nacheinander zugegeben, so wird vorzugsweise zuerst das Acrylat-Polymer der Kompo­ nente (i) zugesetzt. Wird als Rheologie-Stabilisator-Komponente (ii) eine solche eingesetzt, die ihre verdickende Wirkung bei alkalischen pH-Werten ausübt, so wird diese Komponente vorzugsweise erst zur fertigen Mischung gegeben. Lackzubereitungen weisen üblicherweise einen alkalischen pH-Wert auf und die Zugabe des Rheologie-Stabilisators als Komponente (ii) bewirkt bei diesem pH-Wert direkt eine Verdickung und damit Stabilisierung, wenn auch schon die Komponente (i) vorhanden ist. Fällt der pH-Wert unter 7,5, so sollte durch erneute Neutralisierung mit Aminen, beispielsweise solche, wie sie unten genannt werden, wieder auf einen pH-Wert angehoben werden, wie er für Lacke üblich ist.
Enthält die Lackzubereitung einen Assoziativverdicker, so hat es sich als vorteilhaft erwie­ sen, die Polymerdispersion vor dem Zusatz dieses Assoziativverdickers zuzusetzen.
Es ist auch möglich, mit Hilfe der Polymerdispersion die Viskosität einer Lackzusammen­ setzung die bereits stark abgefallen ist, wieder zu erhöhen und dauerhaft bei der erneut eingestellten Viskosität zu halten.
Bei Zusatz zur Lackzubereitung weist die Polymerdispersion vorzugsweise einen pH-Wert unter 7, insbesondere von 1 bis 5 auf. Der pH-Wert der Zusammensetzung wird vorzugs­ weise nach Zugabe der Polymerdispersion neutralisiert. Zur Neutralisierung können Am­ moniak und/oder Amine (insbesondere Alkylamine), Aminoalkohole und cyclische Amine, wie Diethylamin und Triethylamin, Dimethylethanolamin, Dimethylaminoethanolamin, Diiso­ propanolamin, Morpholin oder N-Alkylmorpholin eingesetzt werden, wobei leicht flüchtige Amine bevorzugt sind.
Die Polymerdispersion kann in für Additive üblichen Mengen zur Lackrezeptur zugesetzt werden. Besonders gute Ergebnisse werden erhalten, wenn die Komponente (i) Polymer­ dispersion, jeweils bezogen auf den Festkörpergehalt der Lackzubereitung, in einer Menge von 0,25 bis 5 Gew.-%, und die Komponente (ii) in einer Menge von 0,003 bis 1 Gew.-% zugesetzt werden.
Die erfindungsgemäß verwendete Polymerdispersion eignet sich hervorragend als Additiv für alle üblichen wäßrigen Lacke, insbesondere für 1-K-Wasserlacke, 2-K-Wasserlacke sowie physikalisch trocknende Wasserlacke. Besonders bevorzugt wird es als Additiv zu Lacken für die Automobilserienlackierung zugesetzt.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist demgemäß die Verwendung der Polymerdispersion als Additiv für wäßrige Lacke zur Erhöhung der rheologischen Stabilität.
Beispiele
Es wurden zwei wäßrige Metalliclacke, die die in Tabelle 1 aufgeführten Komponenten enthielten, hergestellt und die Anfangsviskosität und die Viskosität der Lacke nach 80 Tage Lagerung wurde bestimmt.
Zum gelagerten Lack 1 wurden 2,2 Gew.-% Acronal 290 D (Komponente (i)) und 0,095 Gew.-% Viscalex HV 30 (Komponente (ii)) gegeben. Die Viskosität stieg auf 86 mPa.s bei 1000 U/s.
Zum gelagerten Lack 2 wurden 2,5 Gew.-% Acronal 290 D und 0,098 Gew.-% Viscalex HV 30 gegeben. Die Viskosität stieg auf 82 mPa.s bei 1000 U/s.
Die Verarbeitungseigenschaften der gelagerten Lacke 1 und 2 zeigten gegenüber den frisch hergestellten Lacken keine Abweichungen.

Claims (9)

1. Verwendung einer Polymerdispersion als Additiv für Lackzubereitungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymerdispersion
  • (i) ein Acrylat-Polymer auf Basis von 30 bis 60 Gew.-% C1-C8-Al­ kyl(meth)acrylat-Monomeren, 30 bis 60 Gew.-% vinylaromatischen Monome­ ren und 0,5 bis 10 Gew.-% (Meth)acrylsäure und
  • (ii) einen nicht-assoziativ wirkenden Rheologie-Stabilisator, der ein Acrylat-Co­ polymer auf Basis von (C1-C6)-Alkyl(meth)acrylat und (Meth)acrylsäure
enthält.
2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lackzubereitungen 1-K-Wasserlacke, 2-K-Wasserlacke sowie physikalisch trocknende Wasserlacke sind.
3. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymerdispersion in einer Menge, bezogen auf den Festkörpergehalt der Disper­ sion, von 0,5 bis 10 Gew.-%, insbesondere von 0,5 bis 5 Gew.-%, bezogen auf den Festkörpergehalt der Lackzubereitung, eingesetzt wird.
4. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymerdispersion vor der Zugabe zur Lackzubereitung einen pH-Wert von 1 bis 6 aufweist.
5. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lackzubereitung bei Zugabe der Polymerdispersion einen pH-Wert im sauren Be­ reich aufweist und die Lackzubereitung nach Zugabe der Polymerdispersion neutra­ lisiert wird.
6. Verwendung nach einem der Ansprüche l bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymerdispersion zur Einstellung der Viskosität von niedrig-viskosen Lackzuberei­ tungen eingesetzt wird.
7. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als C1-C8-Alkyl(meth)acrylat-Monomere der Komponente (i) Methyl(meth)acrylat, Ethyl(meth)acrylat, Butyl(meth)acrylat und 2-Ethylhexyl(meth)acrylat eingesetzt wer­ den.
8. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als vinylaromatische Monomere Styrol, α-Alkylstyrol und Vinyltoluol eingesetzt werden.
9. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Rheologiehilfsmittel (ii) ionische Acrylatdispersionen enthält und beim angewendeten pH-Wert faserartige Gele bildet.
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