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Title:
ISOCYANATE-BASED HARDENABLE PREPARATIONS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2000/039182
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a hardenable preparation containing a prepolymer and the following incorporated by polymerisation: (a) an isocyanate which is at least bifunctional on average and is based on a compound of formula (I), wherein R?1¿ and R?2¿, independently of each other, represent C¿1-12?-alkylene; (b) an ethylenically unsaturated compound containing isocyanate reactive groups and (c) optionally, a saturated compound containing isocyanate reactive groups.

Inventors:
SCHWALM REINHOLD (DE)
BRUCHMANN BERND (DE)
BECK ERICH (DE)
Application Number:
PCT/EP1999/010291
Publication Date:
July 06, 2000
Filing Date:
December 22, 1999
Export Citation:
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Assignee:
BASF AG (DE)
SCHWALM REINHOLD (DE)
BRUCHMANN BERND (DE)
BECK ERICH (DE)
International Classes:
C08F290/06; C08G18/67; C08G18/75; B05D7/24; C08G18/79; C08G18/81; C08K5/103; C09D4/00; C09D5/00; C09D175/04; C09D175/14; C09D175/16; (IPC1-7): C08G18/67; C08G18/75; C08K5/103
Foreign References:
US4879410A1989-11-07
EP0658582A11995-06-21
US5475038A1995-12-12
US4478894A1984-10-23
Other References:
See also references of EP 1141068A1
Attorney, Agent or Firm:
Kinzebach, Werner (Ludwigsplatz 4 Ludwigshafen, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. l. Härtbare Zubereitung, enthaltend ein Präpolymer, das in ein polymerisierter Form enthält : (a) ein dioder polyfunktionelles Isocyanat auf der Basis einer Verbindung der allgemeinen Formel I worin R.
2. und R.
3. nabhängig voneinander für C1_12Alkylen ste hen, (b) eine isocyanatreaktive Gruppen enthaltende, ethylenisch ungesättigte Verbindung und (c) gegebenenfalls eine isocyanatreaktive Gruppen enthal tende, gesättigte Verbindung.
4. 2 Zubereitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das polyfunktionelle Isocyanat wenigstens eine Uretdion, Iso cyanurat, Biuretund/oder Allophanatgruppe pro Molekül ent hält.
5. Zubereitung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Verbindung der Formel I um 1,3 oder 1,4Bis (isocyanatomethyl) cyclohexan oder ein Gemisch hiervon handelt.
6. Zubereitung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das polyfunktionelle Isocyanat einen NCOGehalt im Bereich von 5 bis 22 Gew.% aufweist.
7. Zubereitung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die isocyanatreaktive Gruppen enthal tende, ethylenisch ungesättigte Verbindung ein C2_12Hydroxy alkyl (meth) acrylat ist.
8. Zubereitung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie außerdem einen Reaktivverdünner ent hält.
9. Zubereitung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktivverdünner ein Diester einer a,ethylenisch ungesät tigten Carbonsäure mit C2bis C14Diolen ist.
10. Verwendung der strahlungshärtbaren Zubereitung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zum Beschichten von Substraten.
11. Verfahren zum Beschichten von Substraten, dadurch gekenn zeichnet, dass man eine härtbare Zubereitung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 auf das zu beschichtende Substrat aufbringt und anschließend durch Bestrahlung mit UVoder Elektronen strahlung härtet.
12. Beschichtetes Substrat, erhältlich durch ein Verfahren nach Anspruch 9.
Description:
HARTBARE ZUBEREITUNGEN AUF ISOCYANATBASIS Beschreibung Die vorliegende Erfindung betrifft härtbare, insbesondere strah- lungshärtbare, Zubereitungen, die ein Präpolymer auf der Basis eines Polyisocyanats und isocyanatreaktiver ethylenisch ungesät- tigter Verbindungen enthalten, ihre Verwendung zum Beschichten von Substraten und die so erhältlichen beschichteten Substrate.

Strahlungshärtbare Zusammensetzungen haben in der Technik eine breite Anwendung, insbesondere als hochwertige Beschichtungsmate- rialien für Oberflächen erlangt. Unter strahlungshärtbaren Zusam- mensetzungen versteht man Zubereitungen, die ethylenisch ungesät- tigte Polymere oder Präpolymere enthalten, und die, gegebenen- falls nach einem physikalischen Trocknungsschritt, durch Einwir- kung energiereicher Strahlung, beispielsweise durch Bestrahlen mit UV-Licht oder durch Bestrahlung mit energiereichen Elektronen (Elektronenstrahlung) ausgehärtet werden.

Strahlungshärtbare Zubereitungen werden überwiegend in der Be- schichtung von Holz, Papier und Kunststoffen eingesetzt. Die er- haltenen Anstriche sollten möglichst flexibel und abrasionsresi- stent sein. Bei Anwendungen im Außenbereich sollten die Anstriche zusätzlich witterungsstabil und nicht vergilbend sein. Weitere Anforderungen sind eine hohe Kratzfestigkeit und Chemikalienresi- stenz.

Thermisch härtende Polyurethanzubereitungen werden z. B. in der Automobillackierung eingesetzt.

Bekannte härtbare Polyurethanzubereitungen enthalten als Isocya- natkomponente häufig aliphatische Isocyanurate, z. B. auf der Ba- sis von Isophorondiisocyanat (IPDI) oder Hexamethylendiisocyanat (HDI). Die Produkte auf HDI-Basis haben allerdings den Nachteil einer schlechten Chemikalienstabilität, während die Produkte auf IPDI-Basis eine unzureichende Kratzfestigkeit aufweisen. Urethan- acrylate auf der Basis aromatischer Isocyanate weisen anderer- seits eine hohe Vergilbungsneigung auf.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, härtbare Zuberei- tungen auf der Basis eines Polyisocyanats und isocyanatreaktiver ethylenisch ungesättigter Verbindungen bereitzustellen, die zu Beschichtungen hoher Kratzfestigkeit, guter Chemikalienstabili- tät, geringer Vergilbungsneigung und guter Witterungsstabilität

führen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine härtbare Zuberei- tung gelöst, die ein Präpolymer enthält, das in einpolymerisier- ter Form enthält : (a) ein di-oder polyfunktionelles Isocyanat auf der Basis einer Verbindung der allgemeinen Formel I worin R1 und R2 unabhängig voneinander für C1_12-Alkylen stehen (b) eine isocyanatreaktive Gruppen enthaltende, ethylenisch unge- sättigte Verbindung und (c) gegebenenfalls eine isocyanatreaktive Gruppen enthaltende, gesättigte Verbindung.

Vorzugsweise stehen R1 und R2 unabhängig voneinander für C1_4-Al- kylen, wie Methylen, 1,2-Ethylen, 1,2-Propylen, 1,3-Propylen oder 1,4-Butylen.

Die erfindungsgemäBe Zubereitung enthält im Allgemeinen : 20 bis 100 Gew.-%, vorzugsweise 20 bis 80 Gew.-%, Präpolymer, 0 bis 80 Gew.-%, vorzugsweise 10 bis 50 Gew.-%, Reaktivverdünner 0 bis 80 Gew.-% Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemische, 0 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise 0,1-10 Gew.-%, Initiator und 0 bis 20 Gew.-% weitere Hilfsstoffe.

Bei dem Präpolymer handelt es sich um das Umsetzungsprodukt eines im Mittel wenigstens difunktionellen Polyisocyanats auf der Basis einer Verbindung der allgemeinen Formel I und einer isocyanatre- aktive-Gruppen enthaltenden, ethylenisch ungesättigten Verbin- dung, gegebenenfalls unter Mitverwendung isocyanatreaktive Grup- pen enthaltender, gesättigter Verbindungen.

Bei dem di-oder polyfunktionellen Isocyanat handelt es sich ent- weder um eine Verbindung der Formel I oder vorzugsweise um ein Oligomerisierungsprodukt, insbesondere ein Trimerisierungspro- dukt, davon. Derartige Polyisocyanate werden in an sich bekannter Weise durch Oligomerisierung einer Verbindung der Formel I, vor- zugsweise bis zu einem NCO-Gehalt des Reaktionsgemisches von 40 bis 20, insbesondere 39 bis 30 Gew.-%, und anschließendes Abstop- pen der Reaktion sowie gegebenenfalls destillativer Entfernung

von nichtumgesetzter Verbindung der Formel I erhalten. Die Oligo- merisierung kann in Gegenwart geeigneter Katalysatoren, wie quar- tärer Ammoniumsalze, z. B. N, N, N-Trimethyl-N- (2-hydroxypropyl) am- monium-2-ethylhexanoat oder N, N, N-Trimethyl-N- (2-hydroxypro- pyl) ammoniumhydroxid, erfolgen. Zum Abstoppen der Oligomerisie- rungsreaktion wird der Katalysator thermisch zersetzt oder ein geeignetes Mittel zugesetzt, das den Katalysator desaktiviert.

Hierzu sind beispielsweise Säuren wie p-Toluolsulfonsäure oder Dibutylphosphat geeignet.

Bevorzugte Polyisocyanate auf der Basis einer Verbindung der For- mel I enthalten wenigstens eine Uretdion-, Isocyanurat-, Biuret- und/oder Allophanatgruppe pro Molekül.

Besonders bevorzugte Vertreter der Verbindung der allgemeinen Formel I sind (isocyanatomethyl) cyclohexan und Gemische davon.

Die Polyisocyanate auf der Basis von Verbindungen der allgemeinen Formel I können gegebenenfalls in Abmischung mit anderen Polyiso- cyanaten vorliegen. Die anderen Polyisocyanate werden vorzugs- weise in einer Menge verwendet, dass weniger als 50%, insbeson- dere weniger als 30%, der gesamten NCO-Gruppen aus den Polyiso- cyanaten stammen, die nicht der allgemeinen Formel I entsprechen.

Üblicherweise handelt es sich dabei um Tetramethylendiisocyanat, Hexamethylendiisocyanat (1,6-Diisocyanatohexan), Octamethylendi- isocyanat, Decamethylendiisocyanat, Dodecamethylendiisocyanat, Trimethylhexandiisocyanat oder Tetramethylhexandiisocyanat, 1,4-, 1,3- oder 1,2-Diisocyanatocyclohexan, 4,4'-Di (isocyanatocyclohe- xyl) methan, 1-Isocyanato-3,3,5-trimethyl-5- (isocyanatomethyl) cy- clohexan (Isophorondiisocyanat), 2,4- oder 2,6-Diisocyanato-1-me- thylcyclohexan, 2,4-Diisocyanatotoluol, 2,6-Diisocyanatotoluol, Tetramethylxylylendiisocyanat, 1,4-Diisocyanatobenzol, 4,4'- und 2,4'-Diisocyanatodiphenylmethan, p-Xylylendiisocyanat sowie Iso- propenyldimethyltoluylendiisocyanat. Bevorzugt sind die aliphati- schen und cycloaliphatischen Diisocyanate. Besonders geeignet sind auch hier die Oligomerisierungsprodukte dieser Diisocyanate, die in der Regel eine Uretdion-, Isocyanurat-, Biuret-und/oder Allophanatgruppe enthalten. Geeignet sind auch die Addukte der Diisocyanate an trifunktionelle Alkohole, wie Glycerin, Trimethy- lolethan, Trimethylolpropan usw. oder an Triamine.

"Isocyanatreaktive Gruppen"sind funktionelle Gruppen, die zu ei- ner Additionsreaktion mit OCN-Gruppen unter Ausbildung einer ko- valenten Bindung in der Lage sind, also insbesondere OH-, SH-, NH2-oder COOH-Gruppen.

OH-Gruppen enthaltende ethylenisch ungesättigte Verbindungen zur Umsetzung mit den Polyisocyanaten sind in der Regel ausgewählt unter den Estern ethylenisch ungesättigter Carbonsäuren, wie Acrylsäure, Methacrylsäure, Crotonsäure, Acrylamidoglycolsäure, Methacrylamidoglycolsäure und Vinylessigsäure, mit einem Di-oder Polyol mit vorzugsweise 2-20 C-Atomen, wie Ethylenglycol, Diethy- lenglycol, Triethylenglycol, 1,2-Propylenglycol, 1,3-Proppylen- glycol, Dipropylenglycol, Tripropylenglycol, 1,4-Butandiol, 1,5-Pentandiol, Neopentylglycol, 1,6-Hexandiol, 2-Methyl-1,5-pen- tandiol, 2-Ethyl-1,4-butandiol, 1,4-Dimethylolcyclohexan, Glyce- rin, Trimethylolethan, Trimethylolpropan, Trimethylolbutan, Pen- taerythrit, Ditrimethylolpropan, Erythrit und Sorbit, sofern der Ester wenigstens eine gegenüber Isocyanat reaktive OH-Gruppe auf- weist. Weiterhin können auch die Amide der vorgenannten ethyle- nisch ungesättigten Carbonsäuren mit Aminoalkoholen, z. B. 2-Ami- noethanol, 3-Amino-1-propanol, 1-Amino-2-propanol oder 2- (2-Ami- noethoxy) ethanol, sowie die Vinyl-, Allyl-und Methallylether der genannten Di-oder Polyole eingesetzt werden, sofern sie noch eine freie OH-Gruppe aufweisen. Bevorzugt sind die Ester der Acrylsäure und der Methacrylsäure, wie 2-Hydroxyethyl (meth) acry- lat, Hydroxypropyl (meth) acrylat, 1,4-Butandiolmono (meth) acrylat, Neopentylglycolmono (meth) acrylat, Trimethylolpropanmono-und -di (meth) acrylat, Pentaerythritdi-und-tri (meth) acrylat. Beson- ders bevorzugt sind unter 2-Hydroxyethylacrylat, Hydroxypropyl- acrylat und 1,4-Butandiolmonoacrylat ausgewählte Ester.

Daneben können gesättigte Amin-oder Alkoholkomponenten mitver- wendet werden. Geeignete gesättigte Alkoholkomponenten sind z. B. lineare Mono-, Di-und Polyole mit 1-14 C-Atomen, verzweigte Mono-, Di-und Polyole mit 3-20 Kohlenstoffatomen und cyclische Mono-, Di-und Polyole mit 3-14 Kohlenstoffatomen. Bevorzugt sind Methanol, Ethanol, n-Propanol, i-Propanol, n-Butanol, i-Butanol, tert-Butanol, Ethylenglycol, Butandiol, Hexandiol, Cyclohexan- diol, Glycerin, Trimethylolpropan und Pentaerythrit.

Das Präpolymer ist vorzugsweise im Wesentlichen isocyanatgruppen- frei. Bei seiner Herstellung wird daher vorzugsweise ein Äquiva- lentverhältnis der Summe der gegenüber Isocyanat reaktiven Grup- pen zu Isocyanatgruppen von 0,9 : 1 bis 1,1 : 1, insbesondere von etwa 1 : 1, eingesetzt. Es ist bevorzugt, daß 50-100 Mol%, insbe- sondere 60-90 Mol% der gegenüber Isocyanat reaktiven Gruppen aus der ethylenisch ungesättigten Verbindung und 0-50 Mol%, insbeson- dere 10-40 Mol% aus der gesättigten Verbindung stammen.

Die Herstellung des Präpolymers durch Umsetzung der Polyisocya- natkomponente und der isocyanatreaktive Gruppen enthaltenden Ver- bindungen kann nach bekannten Methoden, gegebenenfalls unter Mit-

verwendung geeigneter Polyadditionskatalysatoren, erfolgen. Geei- gnete Katalysatoren sind beispielsweise Zinn (II)-octoat, Dibutyl- zinndilaurat oder tertiäre Amine, wie Dimethylbenzylamin. Die Um- setzung kann in Substanz oder in Gegenwart der als Reaktivverdün- ner geeigneten Komponenten und/oder in Gegenwart eines Lösungs- mittels vorgenommen werden, sofern diese Komponenten keine gegen- über Isocyanaten reaktiven H-Atome enthalten.

Um eine unerwünschte, vorzeitige Polymerisation der ethylenisch ungesättigten Gruppen zu vermeiden, können gegebenenfalls bei der Herstellung des Polyurethans Polymerisationsinhibitoren zugesetzt werden. Dafür eignen sich z. B. Chinone, Phenole oder Phenolderi- vate, wie para-Benzochinon, Hydrochinon, p-Methoxyphenol, Pheno- thiazin, 2,2,6,6-Tetramethylpiperidin-1-yloxy, 4-Hy- droxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidin-1-yloxy usw.

Die erfindungsgemäße härtbare Zubereitung enthält in der Regel einen Reaktivverdünner. Mengen von 0-80 Gew.-%, vorzugsweise 10-50 Gew.-%, bezogen auf die Zubereitung, an Reaktivverdünner sind geeignet.

Als Reaktivverdünner eignen sich beispielsweise vinylgruppenhal- tige Monomere, insbesondere N-Vinylverbindungen, wie N-Vinylpyr- rolidol, N-Vinylcaprolactam und N-Vinylformamid, weiterhin Vinyl- ether, wie Ethyl-, Propyl-, Isopropyl-, Butyl-, Isobutyl-, tert- Butyl-, Amyl-, 2-Ethylhexyl-, Dodecyl-, Octadecyl-Cyclohexylvi- nylether, Ethylenglycolmono-und-divinylether, Di-, Tri-und Te- traethylenglycolmono-und-divinylether, Polyethylenglycoldivi- nylether, Ethylenglycolbutylvinylether, Triethylenglycolmethylvi- nylether, Polyethylenglycolmethylvinylether, Cyclohexandimetha- nolmono-und-divinylether, Trimethylolpropantrivinylether, Ami- nopropylvinylether, Diethylaminoethylvinylether und Propyltetra- hydrofurandivinylether, Vinylester, wie Vinylacetat,--propionat, -stearat und-laurat, und Vinylaromaten, wie Vinyltoluol, Styrol, 2-und 4-Butylstyrol und 4-Decylstyrol sowie Acrylat-oder Meth- acrylatgruppen enthaltende Monomere, z. B. Hydroxyethyl (meth) acry- lat, Tripropylenglycolmethylether (meth) acrylat, Cyclohe- xyl (meth) acrylat, 4-tert-Butylcyclohexyl (meth) acrylat, Trimethy- lolpropanmonoformalacrylat, Glycerinmonoformalacrylat, 4-Tetrahy- dropyranylacrylat, 2-Tetrahydropyranylmethacrylat und Tetrahydro- furfurylacrylat.

Bevorzugte Reaktivverdünner sind di-oder polyfunktionale Ester a,-ethylenisch ungesättigter Carbonsäuren mit aliphatischen Di- oder Polyolen, insbesondere Diester a, ß-ethylenisch ungesättigter Carbonsäuren, wie Acrylsäure oder Methacrylsäure, mit C2-bis C14-Diolen. Als Di-oder Polyolkomponente kommen beispielsweise

Ethylenglycoldi (meth) acrylat, Propylenglycoldi (meth) acrylat, Bu- tylenglycoldi (meth) acrylat, 1,6-Hexandioldi (meth) acrylat, Dekan- dioldi (meth) acrylat, Diethylenglycoldi (meth) acrylat, Triethylen- glycoldi (meth) acrylat, Dipropylenglycoldi (meth) acrylat, Tripropy- lenglycoldi (meth) acrylat, 1,4-Cyclohexandioldi (meth) acrylat und 1,4-Bis (hydroxymethyl) cyclohexandi (meth) acrylat, ferner Trimethy- lolethantri (meth) acrylat, Trimethylolpropantri (meth) acrylat und Pentaerythrittetra (meth) acrylat in Frage. Bevorzugt sind auch die Ester ethoxylierter Polyole, z. B. das Triacrylat oder das Trimethacrylat von ethoxyliertem Trimethylolpropan.

Ferner können die erfindungsgemäßen härtbaren Zubereitungen je nach Verwendungszweck 0 bis 80 Gew.-% Lösungsmittel und bis zu 20 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zubereitung, übliche Hilfsmittel, Verdicker, Verlaufshilfsmittel, Entschäumer, UV-Sta- bilisatoren, Gleitmittel und Füllstoffe enthalten. Geeignete Hilfsmittel sind dem Fachmann der Lack-Beschichtungs-Technologie geläufig. Geeignete Füllstoffe umfassen Silicate, z. B. durch Hy- drolyse von Siliciumtetrachlorid erhältliche Silicate, wie Aero- sil@ der Firma Degussa, Kieselerde, Talkum, Aluminiumsilikate, Magnesiumsilicate, Calciumcarbonate usw. Geeignete Stabilisatoren umfassen typische UV-Absorber, wie Oxanilide, Triazine und Benzo- triazol sowie Benzophenone. Diese können alleine oder zusammen mit geeigneten Radikalfängern, beispielsweise sterisch gehinder- ten Aminen, wie 2,2,6,6-Tetramethylpiperidin, 2,6-Di-tert-butyl- piperidin oder deren Derivate, z. B. Bis- (2,2,6,6-Tetrame- thyl-4-piperidyl) sebacinat, eingesetzt werden. Stabilisatoren werden üblicherweise in Mengen von Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zubereitung, eingesetzt.

Geeignete Lösungsmittel sind beispielsweise C5-bis Cg-Kohlenwas- serstoffe, bzw. cyclische Kohlenwasserstoffe, fluorierte, chlo- rierte Kohlenwasserstoffe, Cl-bis C6-Alkanole bzw. Cycloalkanole und Lösungsmittelsysteme, die aus Alkoholen, wie Methanol, Etha- nol, Propanol, i-Propanol, n-Butanol, i-Butanol, und/oder alipha- tischen Estern, wie Essigsäureethylester oder Essigsäurebutyl- ester, bestehen.

Sofern die Aushärtung mittels UV-Strahlung erfolgt, enthalten die erfindungsgemäßen Zubereitungen wenigstens einen Photoinitiator, der die Polymerisation ethylenisch ungesättigter Doppelbindungen initiieren kann. Hierzu zählen Benzophenon und Benzophenonderi- vate, wie 4-Phenylbenzophenon und 4-Chlorbenzophenon, Michler's Keton, Anthron, Acetophenonderivate, wie 1-Benzoylcyclohe- xan-1-ol, 2-Hydroxy-2,2-dimethylacetophenon und 2,2-Dime- thoxy-2-phenylacetophenon, Benzoin und Benzoinether, wie Methyl-, Ethyl-und Butylbenzoinether, Benzilketale, wie Benzildimethylke-

tal, 2-Methyl-1- 4- (methylthio) phenyl-2-morpholinopropan-1-on, Anthrachinon und seine Derivate, wie ß-Methylanthrachinon und tert-Butylanthrachinon, Azylphosphinoxide, wie 2,4,6-Trimethyl- benzoyldiphenylphosphinoxid, Ethyl-2,4,6-Trimethylbenzoylphenyl- diphosphinat und Bisazylphosphinoxide. Die genannten Photoinitia- toren, sofern erforderlich, in Mengen von 0,05-20 Gew.-%, vor- zugsweise 0,1-10 Gew.-% und insbesondere 0,2-5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zubereitung, eingesetzt. Sofern die er- findungsgemäße Zubereitung mittels Elektronenstrahlung gehärtet wird, kann auf Photoinitiatoren verzichtet werden.

Die erfindungsgemäßen Zubereitungen liefern Anstriche bzw. Be- schichtungen mit einem ausgewogenen Eigenschaftsprofil hinsicht- lich der Kratzfestigkeit, der Chemikalienstabilität, der Vergil- bungs-und Witterungsstabilität. So ist z. B. die Kratzfestigkeit im Vergleich zu einer Zubereitung auf der Basis von Isophorondi- isocyanat erheblich verbessert, ohne die Chemikalienstabilität zu beeinträchtigen. Die Beschichtungen sind außerdem witterungsbe- ständig und vergilbungsfrei. Die erfindungsgemäßen Zubereitungen sind besonders geeignet zum Beschichten von Substraten, wie Me- tall (Coil und Can Coating), Automobilaußenteilen, Kunststoffen, wie PC, PVC, Skier, Snowboards, Kunststoffkotflügel und sonstige Autoteile, etc. und mineralischen Substraten, wie Dachbausteine, Eternitplatten etc.

Demzufolge betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren zum Beschichten von Substraten, sowie die durch dieses Verfahren erhältlichen beschichteten Substrate. Die Beschichtung der Sub- strate erfolgt in der Regel dadurch, dass man wenigstens eine er- findungsgemäße härtbare Zubereitung auf das zu beschichtende Sub- strat in der gewünschten Stärke aufbringt, gegebenenfalls vorhan- denes Lösungsmittel entfernt und anschließend thermisch oder durch Einwirkung energiereicher Strahlung, wie UV-Strahlung oder Elektronenstrahlung, aushärtet. Dieser Vorgang kann, sofern ge- wünscht, ein-oder mehrfach wiederholt werden. Das Aufbringen der härtbaren Zubereitungen auf das Substrat erfolgt in bekannter Weise, z. B. durch Spritzen, Spachteln, Rakeln, Bürsten, Rollen oder Gießen. Die Beschichtungsstärke liegt in der Regel im Be- reich von 3-500 g/m2 und vorzugsweise 10-200 g/m2, entsprechend Nassfilmdicken von etwa 3-500 Fm, vorzugsweise 10-200 Fm. Das Auf- bringen kann sowohl bei Raumtemperatur als auch bei erhöhter Tem- peratur, vorzugsweise jedoch nicht oberhalb 100°C erfolgen. An- schließend werden die Beschichtungen thermisch oder durch Einwir- kung der energiereichen Strahlung, vorzugsweise UV-Strahlung der Wellenlänge 250-400 nm, oder durch Bestrahlung mit energiereichen Elektronen (Elektronenstrahlung ; 150-300 keV) gehärtet. Als UV- Quellen dienen beispielsweise Hochdruckquecksilberdampflampen,

z. B. CK-oder CK1-Strahler der Firma IST. Die üblicherweise zur Vernetzung ausreichende Strahlungsdosis bei UV-Härtung liegt im Bereich von 80-3000 mJ/cm2.

Die Erfindung wird nun durch die folgenden Beispiele näher veran- schaulicht.

Beispiel 1 Herstellung eines Isocyanurats aus 1,3-Bis (isocyanatomethyl) cy- clohexan.

1,3-Bis (isocyanatomethyl) cyclohexan wurde vorgelegt und unter Stickstoffbegasung auf 100°C erwärmt. Dann gab man 0,1 Gew.-% N, N, N-Trimethyl-N- (2-hydroxypropyl) ammonium-2-ethylhexanoat als Katalysator dazu und rührte die Mischung bei 100°C. Die NCO-Ab- nahme durch Trimerisierung wurde kontinuierlich verfolgt, indem in Abständen von 10 min Proben entnommen wurden. Der Isocyanatge- halt wurde durch Umsetzung einer definierten Menge der Reaktions- mischung mit einem Überschuß an Dibutylamin und Rücktitration des Überschusses mit 0,1 N Salzsäure bestimmt. Bei einem NCO-Gehalt der Mischung von 36 Gew.-% wurde die Trimerisierung durch Zugabe von 0,1 Gew.-% Di (2-ethylhexyl) phosphat beendet. Anschließend wurde das Produktgemisch bei 130°C und einem Druck von 3 mbar im Dünnschichtverdampfer vom monomeren Diisocyanat befreit. Das vis- kose polymere Endprodukt wurde in Methoxypropylacetat gelöst, wo- bei eine 80% ige Lösung erhalten wurde. Der NCO-Gehalt der Lösung betrug 15,5 Gew.-%, die Viskosität lag bei 12900 mPa s (25°C).

Herstellung des Präpolymers 26,3 g Hydroxyethylacrylat, 40,36 g Hexandioldiacrylat, 0,05 g Hydrochinon-monomethylether, 0,09 g Kerobit TBK und 0, 02 g Dibu- tylzinndilaurat wurden in einem Reaktionskolben vorgelegt und bei Raumtemperatur gerührt. Dazu gab man innerhalb von 15 min 64,5 g des Isocyanurats von 1,3-Bis (isocyanatomethyl) cyclohexan. Man rührte bei 70°C weiter, bis ein NCO-Wert von 2,4% erreicht ist (6 h). Man kühlte leicht ab, gab 2,9 g Methanol dazu und rührte bei 70°C weiter, bis der NCO-Wert 0,05% betrug. Das Produkt wurde über ein 10 pn Filter filtriert und abgefüllt. Die Viskosität be- trug 5,4 Pa s. Das Infrarotspektrum wies keine NCO-Bande mehr auf und enthält Acrylatbanden (810 cm-1).

Vergleichsbeispiel 1 Es wurde gemäß der Beschreibung in Beispiel 1 ein Präpolymer her- gestellt, wobei anstelle des Isocyanurats des 1,3-Bis (isocyanato-

methyl) cyclohexans das Isocyanurat des Isophorondiisocyanats ver- wendet wurde.

Vergleichsbeispiel 2 Gemäß der Beschreibung in Beispiel 1 wurde ein Präpolymer herge- stellt, wobei anstelle des Isocanurats des 1,3-Bis (isocyanatome- thyl) cyclohexans das Isocyanurat des Hexamethylendiisocyanats verwendet wurde.

Herstellungsbeispiel Zu den gemäß Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel 1 und 2 herge- stellten Präpolymeren gab man 2 Gew.-% Hydroxyacetophenon-Photo- initiator (Irgacure 184, Ciba Specialties). Die Lacke wurden mit Butylacetat auf eine Viskosität von 500 mPa s verdünnt. Sie wur- den in einer Schichtdicke von 100 fla au die Substrate Glas bzw.

Blech aufgezogen und in einer IST-Belichtungsanlage mit 120 Watt- Lampen mit einer Geschwindigkeit von 2,5 m/min 3 mal belichtet.

Beurteilung der Kratzfestigkeit : Die Beurteilung der Kratzfestigkeit erfolgte in einem Scheuer- test, bei dem mit einem Scotch Brite-Gewebe unter einem Gewicht von 500 g 50 Doppelhübe ausgeführt wurden. Es wurde der Glanz vor und nach dem Scheuertest ermittelt. Glanz vor dem Scheu-Glanz nach dem ertest Scheuertest Beispiel 1 98 65 Vergleichsbeispiel 1 97 54 Vergleichsbeispiel 2 97 63 Die Ergebnisse zeigen, dass bei allen Systemen nach dem Scheuer- test ein deutlicher Glanzverlust auftritt. Das erfindungsgemäße Harz zeigt den geringsten Glanzverlust und ist deutlich besser als die Isophorondiisocyanat enthaltende Zusammensetzung.

Beurteilung der Chemikalienstabilität : zur Beurteilung der Chemikalienstabilität brachte man typische Haushaltschemikalien auf die gehärteten Filme auf, ließ diese 24 h einwirken und beurteilte den Grad der Schädigung auf einer Skala von 0 bis 5 (0 : keine Schädigung ; 5 : Film zerstört).

Chemikalie Beispiel Vergl. 1 Vergl. 2 Na-carbonat 0 0 0 Rotwein 0 0 2 Kaffee 1 Johannisbeersaft 0 0 0 Ethylacetat 0 0 0 Senf 1 0 2,5 Lippenstift 0 0 0 Desinfektionsmittel 0 0 0 Kulipast 4 4 4 Reinigungsmittel 0 0 0 Durchschnittswert 0, 5 0, 4 0,95 aus 10 : Die Ergebnisse zeigen, dass die Chemikalienstabilität der erfin- dungsgemäßen Zubereitung deutlich besser als diejenige von Ver- gleichsbeispiel 2 ist. Sie ist etwa gleichgut wie diejenige des Vergleichsbeispiels 1.

Diese Ergebnisse zeigen, dass die erfindungsgemäße Zubereitung überraschenderweise sowohl gute Kratzfestigkeiten als auch gute Chemikalienstabilität aufweist, während Urethanacrylate auf der Basis von IPDI-Isocyanurat zwar eine gute Chemikalienstabilität aber eine schlechte Kratzfestigkeit, und Urethanacrylate auf der Basis von HDI-Isocyanurat zwar eine gute Kratzfestigkeit aber eine schlechte Chemikalienstabilität aufweisen.

Beurteilung der Vergilbung und Witterungsstabilität Im Xenontest zeigen sowohl die Beschichtungen der Zubereitung nach Beispiel 1 als auch die der Vergleichsbeispiele nach 500 h keine Vergilbung (b-Werte < 2). Keine der Beschichtungen zeigte Filmriß oder-abbau. Der Xenontest erfolgte entsprechend DIN 53231.