DE19729240A1 - Epoxid- und Hybridpulverlacke und deren Verwendung zur Herstellung von matten Epoxid- und Hybridpulverlackbeschichtungen - Google Patents
Epoxid- und Hybridpulverlacke und deren Verwendung zur Herstellung von matten Epoxid- und HybridpulverlackbeschichtungenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft Epoxid- und Hybridpulverlacke und deren Verwendung zur
Herstellung von matten Epoxid- und Hybridpulverlackbeschichtungen.
Es besteht großes Interesse an Pulverlacken, die eine matte Oberfläche ergeben. Die
Ursache hierfür ist überwiegend praktischer Art. Glänzende Flächen erfordern ein
weitaus höheres Maß an Reinigung als matte Flächen. Darüber hinaus kann es aus
sicherheitstechnischen Gründen wünschenswert sein, stark reflektierende Flächen zu
vermeiden.
In der DE-OS 23 24 696 wird ein Verfahren zur Herstellung von matten Überzügen
beschrieben, wo Epoxidharze mit Salzen aus aromatischen Polycarbonsäuren, speziell
mit Pyromellitsäure und cyclischen Amidinen, gehärtet werden. Bei diesem in der
DE-OS 23 24 696 beschriebenen Verfahren ist es wesentlich, daß nicht die Einzel
komponenten, sondern deren Reaktionsprodukte, die Salze, zum Einsatz kommen.
Es ist weiterhin bekannt, daß man durch gleichzeitige Verwendung der beiden
Einzelhärter - cyclisches Amidin und Polycarbonsäure - zwar zu gleich matten
Oberflächen gelangt, wie dies bei Einsatz des aus denselben Einzelkomponenten
bestehenden salzförmigen Matthärters der Fall ist, wobei jedoch
Oberflächenstrukturierung und mindere physikalische Eigenschaften in Kauf genommen
werden müssen.
Die Herstellung des Amidinsalzes ist jedoch technisch aufwendig wegen der
Schwierigkeit, die Reaktion so zu steuern, daß ausschließlich Mono- bzw. Disalze
gebildet werden. Es ist deshalb verständlich, daß es eine enorme
Verfahrensvereinfachung wäre, wenn auf die Salzbildung bei der Herstellung von
matten EP-Pulvern verzichtet werden könnte.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es deshalb, EP- und Hybridpulverlacke auf
Basis von cyclischen Amidinen und aromatischen Polycarbonsäuren aufzufinden, die
matte Beschichtungen erzeugen, wobei auf eine Salzbildung der beiden Komponenten
verzichtet werden kann.
Überraschenderweise konnte diese Aufgabe dadurch gelöst werden, daß man als Härter
ein Gemisch aus mit cyclischen Amidinen blockierten speziellen Diisocyanataddukten
und aromatischen Polycarbonsäuren einsetzt.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind Epoxid- oder Hybridpulverlacke, im
wesentlichen enthaltend 1.2-Epoxidverbindungen mit mehr als einer 1.2-Epoxidgruppe
im Molekül und einem Schmelzpunkt von mehr als 50°C oder
1.2-Epoxidverbindungen und carboxylgruppenhaltige Polymere, und Härter, dadurch
gekennzeichnet, daß als Härter ein Gemisch aus folgenden Komponenten enthalten ist:
- a) mit cyclischen Amidinen blockierte Diisocyanat-Addukte folgender Zusammen
setzung:
oder
n: 1-3;
R1: H, Alkylrest mit 1-12 C-Atomen, Phenyl-Rest oder mit 1-2 CH3-Gruppen substituierter Phenyl-Rest
R2: H, CH3, C2H5; und - b) 20-100 Gew.-%, bezogen auf a), vorzugsweise 30-70 Gew.-%, Säuren ausgewählt aus Pyromellitsäure, Trimellitsäure, Trimesinsäure, Phthalsäure, Isophthalsäure oder Terephthalsäure, allein oder in Mischungen.
Die einsetzbaren, mit cyclischen Amidinen blockierten, Diisocyanataddukte enthalten
als NCO-Komponente Isocyanurate sowie Trimethylolpropan-Diisocyanat-Addukte des
Isophorondiisocyanats (IPDI), Bis-(4-isocyanatocyclohexyl)-methan(H12MDI) sowie
des Hexamethylendiisocyanats (HDI), wobei die Addukte des IPDI bzw. des H12MDI
bevorzugt eingesetzt werden. Bei den zur Blockierung eingesetzten cyclischen
Amidinen handelt es sich um Imidazoline, wie z. B. 2-Phenylimidazolin, 2-Phenyl-4-me
thylimidazolin, 2-Methylimidazolin, 2.4-Dimethylimidazolin. Der basische N-Gehalt
beträgt 2 bis 3,5 mmol NH2/g.
Die eingesetzten Härtergemische aus a und b werden in zwei Stufen hergestellt, wobei
in der 1. Stufe die Blockierung der Diisocyanataddukte a erfolgt und nach beendeter
Blockierung in einem zweiten Schritt eine oder mehrere aromatische Polycarbonsäuren
zugegeben werden, und man anschließend das Lösemittel, in der Regel ist es Aceton,
entfernt.
Die blockierten Diisocyanataddukte a sind bekannt und nicht Gegenstand der
Erfindung. Sie werden in bekannter Weise hergestellt, wobei zu dem in Aceton gelösten
Diisocyanataddukt in der Siedehitze das cyclische Amidin portionsweise zugegeben und
nach beendeter Amidinzugabe so lange weitererhitzt wird, bis der NCO-Gehalt der
Reaktionsmischung < 0,1% beträgt. Danach erfolgt unter intensivem Rühren die
Zugabe der aromatischen Polycarbonsäure, wobei diese nicht in Lösung geht.
Anschließend wird das Aceton durch Destillation entfernt. Zur quantitativen Entfernung
des Acetons wird das Reaktionsgemisch im Vakuumtrockenschrank bei 60°C ca. 10 h
getrocknet.
Die Zusammensetzung der erfindungsgemäßen Härtermischung a und b besteht aus
100 Gew.-T. mit cyclischen Amidinen blockiertem Diisocyanataddukt a und
20-100 Gew.-% aromatischer Polycarbonsäure, bezogen auf das blockierte Diisocyanataddukt.
Bei den aromatischen Polycarbonsäuren handelt es sich um Pyromellitsäure,
Trimellitsäure, Trimesinsäure, Phthalsäure, Isophthalsäure oder Terephthalsäure, allein
oder in Mischungen.
Eine vorteilhafte Verfahrensvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin,
die Härterkomponenten nicht als Gemisch, sondern getrennt dem Epoxidharz
zuzugeben.
Zur Herstellung der Pulverlacke auf Basis von Polyepoxiden und ggf. Polymeren, die
Carboxylgruppen enthalten, wird die Härtermischung a und b in Mengen von 10 bis
25 Gew.-%, bezogen auf die Summe von Epoxidharz und dem ggf. vorhandenen COOH-Grup
pen aufweisenden Polymeren, eingesetzt. Die verwendeten Polyepoxide sind feste,
harzartige Stoffe, die im Bereich 60-150°C, vorzugsweise 70-110°C, schmelzen
und die im Durchschnitt mehr als eine 1,2-Epoxidgruppe pro Molekül enthalten. Im
Prinzip kommen alle Verbindungen in Frage, die mehr als eine 1,2-Epoxidgruppe pro
Molekül enthalten; bevorzugt werden allerdings handelsübliche EP-Harze, wie sie
durch Umsetzung von Bisphenol A und Epichlorhydrin erhalten werden, mit einem
EP-Äquivalentgewicht zwischen 400-3000, bevorzugt 800-1000.
Bei den carboxylgruppenhaltigen Polymeren handelt es sich um
Polyesterpolycarbonsäuren, die aus Polyolen und Polycarbonsäuren bzw. deren
Derivaten hergestellt werden. Der Schmelzbereich dieser sauren Polyester liegt in einem
Bereich von 60-160°C, vorzugsweise 80-120°C; ihre Säurezahl variiert von
10-150 mg KOH/g, vorzugsweise 30-60 mg KOH/g. Die OH-Zahlen sollen unter 10 mg
KOH/g liegen.
Für die Herstellung der zu verwendenden Polyesterpolycarbonsäuren werden
Polycarbonsäuren, wie z. B. Oxal-, Adipin-, 2.2.4(2.4.4)-Trimethyladipin-, Azelain-,
Sebacin-, Decandicarbon-, Dodecandicarbon-, Fumar-, Phthal-, Isophthal-, Terephthal-,
Trimellit-, Pyromellitsäure eingesetzt. Als Polyole für die sauren Polyester werden
folgende verwendet: Ethylenglykol, 1.2- und 1.3-Propandiol, 1.2-, 1.3-, 1.4- und
2.3-Butandiol, 1.5-Pentandiol, 3-Methyl-1.5-pentandiol, Neopentylglykol,
1.12-Dodecandiol, 2.2.4(2.4.4)-Trimethyl-1.6-hexandiol, Trimethylolpropan, Glycerin,
Pentaerythrit, 1.4-Bishydroxymethylcyclohexan, Cyclohexan-1.4-diol, Diethylenglykol,
Triethylenglykol sowie Dipropylenglykol. Selbstverständlich können auch
Hydroxylgruppen enthaltende Polyester, die nach bekannten Verfahren aus
Polycarbonsäuren und Polyolen hergestellt werden, mit Polycarbonsäuren und/oder
Polycarbonsäureanhydriden zu den Polyesterpolycarbonsäuren umgesetzt werden.
Die Mengen der einzelnen Pulverlackbindemittelkomponenten können weitgehend
variiert werden.
Im Falle der ausschließlichen Verwendung der handelsüblichen EP-Harze auf Bisphenol
A-Basis (+ Epichlorhydrin) beträgt die Härterkonzentration 10-25 Gew.-%. Im Falle
der Verwendung von Gemischen aus Epoxidharzen des Typs Diglycidylester des
Bisphenol A und Carboxylgruppen enthaltender Polyester richtet sich das
Mengenverhältnis nach der Säurezahl des Carboxylpolyesters. So wird z. B.
üblicherweise bei einer Säurezahl 30-50 mg KOH/g das Gewichtsverhältnis
EP-Harz/Carboxylpolyester 60 : 40 bis 80 : 20, vorzugsweise 70 : 30, betragen. Die
Konzentration des Härtergemisches a) plus b) beträgt in diesen EP-Harz/Car
boxylpolyester-Gemischen 10-16 Gew.-%. Zur Herstellung des Pulverlacks
werden die Bindemittel zusammen mit dem Verlaufsmittel, Pigment und/oder Füllstoff
und den UV- wie Oxidationsstabilisatoren zunächst gemischt und in einem Extruder bei
ca. 100°C homogenisiert. Die extrudierte Masse wird nach Abkühlung auf
Raumtemperatur zu einem Pulverlack gemahlen, wobei die mittlere Teilchengröße ca.
40-80 µm, vorzugsweise 50 µm, betragen sollte.
Wie bereits eingangs erwähnt, eignet sich das Härtergemisch a und b zur Herstellung
von matten Epoxid- sowie Hybrid-Pulverbeschichtungen, wie sie z. B. in der
DE-OS 23 24 696 beschrieben werden.
Das Auftragen der so hergestellten Pulverlacke auf geeignete Substrate kann nach den
bekannten Verfahren, wie z. B. durch elektrostatisches Pulversprühen, Wirbelsintern,
erfolgen. Nach dem Auftragen des Pulverlacks nach einem der genannten Verfahren
werden die beschichteten Substrate zur Aushärtung auf Temperaturen von
180-220°C innerhalb von 30 - 8 min erhitzt. Die so hergestellten Lackfilme zeichnen sich
durch sehr guten Verlauf und eine hervorragende Lösemittelbeständigkeit und eine
matte Oberfläche aus, wobei der Glanzgrad in einem weiten Bereich beliebig einstellbar
ist.
Zur Herstellung der sprühfertigen EP-Pulver wurden die Härterkomponenten
(mit 2-Phenylimidazolin blockiertes trimeres Isophorondiisocyanat (B 1140) und
aromatische Polycarbonsäure) nicht als Gemisch, sondern als Einzelkomponenten
dem EP-Harz zugegeben.
B 1140 wurde entsprechend der Lehre der DE-PS 33 28 130, Beispiel 1.1.1 (Seite
4), hergestellt.
In den Anwendungsbeispielen wurden als Epoxidharzverbindungen solche auf Bis
phenol A-Basis eingesetzt. Sie sind durch folgende Kenndaten charakterisiert:
Zur Herstellung der Pulverlacke wurden die gemahlenen Produkte - Härter,
aromatische Polycarbonsäure, Epoxidharz und Verlaufsmittel-Masterbatch - mit
dem Weißpigment (TiO2) in einem Kollergang innig vermischt und anschließend
im Extruder bei 90 bis 100°C homogenisiert. Nach dem Erkalten wurde das
Extrudat gebrochen und in einer Stiftmühle auf eine Korngröße < 100 µm
gemahlen. Das so hergestellte Pulver wurde mit einer elektrostatischen
Pulverspritzanlage bei 60 kV auf entfettete, ggf. vorbehandelte Stahlbleche
appliziert und in einem Labor-Umlufttrockenschrank eingebrannt.
10 Gew.-% Verlaufsmittel auf Basis von polymeren Butylacrylaten werden mit
den Epoxidharzen in der Schmelze homogenisiert und nach dem Erstarren
zerkleinert.
Die Berechnung der Lackformulierungen erfolgte nach folgendem Schema:
Gew.-% EP = Epoxid
- a) B.1 oder
- b) B.1/B.2 = 1 : 1
B - V = EP
B = Gew.-% Bindemittel
V = Gew.-% Vernetzer
B = 100 - Z
Z = Gew.-% Zuschlagsstoffe
40 Gew.-% Weißpigment (TiO2
B = Gew.-% Bindemittel
V = Gew.-% Vernetzer
B = 100 - Z
Z = Gew.-% Zuschlagsstoffe
40 Gew.-% Weißpigment (TiO2
),
0,5 Gew.-% Verlaufsmittel
0,5 Gew.-% Verlaufsmittel
Die Abkürzungen in der folgenden Tabelle bedeuten:
SD = Schichtstärke in µm
GS = Gitterschnittprüfung (DIN 53 151)
ET = Tiefung n. Erichsen in mm (DIN 53 156)
HK = Härte n. König in sec (DIN 53 157)
GG 60 = Glanz n. Gardner (ASTM-D5233)
KSdir. = Kugelschlag (direkt) in inch.pound
KSindir. = Kugelschlag (indir.) in inch.pound
SD = Schichtstärke in µm
GS = Gitterschnittprüfung (DIN 53 151)
ET = Tiefung n. Erichsen in mm (DIN 53 156)
HK = Härte n. König in sec (DIN 53 157)
GG 60 = Glanz n. Gardner (ASTM-D5233)
KSdir. = Kugelschlag (direkt) in inch.pound
KSindir. = Kugelschlag (indir.) in inch.pound
Claims (5)
1. Epoxid- oder Hybridpulverlacke, im wesentlichen enthaltend
1.2-Epoxidverbindungen mit mehr als einer 1.2-Epoxidgruppe im Molekül und einem
Schmelzpunkt von mehr als 50°C oder 1.2-Epoxidverbindungen und
carboxylgruppenhaltige Polymere, und Härter, dadurch gekennzeichnet, daß als
Härter ein Gemisch aus folgenden Komponenten enthalten ist:
- a) mit cyclischen Amidinen blockierte Diisocyanat-Addukte folgender Zusammen
setzung:
oder
n: 1-3
R1: H, Alkylrest mit 1-12 C-Atomen, Phenyl-Rest oder mit 1-2 CH3-Gruppen substituierter Phenyl-Rest
R2: H, CH3, C2H5;
und - b) 20-100 Gew.-%, bezogen auf a), vorzugsweise 30-70 Gew.-%, Säuren ausgewählt aus Pyromellitsäure, Trimellitsäure, Trimesinsäure, Phthalsäure, Isophthalsäure oder Terephthalsäure, allein oder in Mischungen.
2. Epoxidharz- oder Hybridpulverlacke nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Härterkonzentration a) und b) 10-25 Gew.-%, bezogen auf die Summe
von Epoxidharz und den ggf. vorhandenen COOH-Gruppen aufweisenden
Polymeren, beträgt.
3. Epoxidharz- oder Hybridpulverlacke nach den Ansprüchen 1 bis 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß sie Hilfs- und Zusatzstoffe enthalten.
4. Verfahren zur Herstellung von Epoxidharz- oder Hybridpulverlacken nach
den Ansprüchen 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Härterkomponenten a und b nicht als Gemisch, sondern einzeln dem
EP-Harz zugegeben werden.
5. Verwendung der Epoxidharz- und Hybridpulverlacke zur Herstellung von matten
Oberflächenbeschichtungen.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE1997129240 DE19729240A1 (de) | 1997-07-09 | 1997-07-09 | Epoxid- und Hybridpulverlacke und deren Verwendung zur Herstellung von matten Epoxid- und Hybridpulverlackbeschichtungen |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE1997129240 DE19729240A1 (de) | 1997-07-09 | 1997-07-09 | Epoxid- und Hybridpulverlacke und deren Verwendung zur Herstellung von matten Epoxid- und Hybridpulverlackbeschichtungen |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE19729240A1 true DE19729240A1 (de) | 1999-01-14 |
Family
ID=7835073
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE1997129240 Withdrawn DE19729240A1 (de) | 1997-07-09 | 1997-07-09 | Epoxid- und Hybridpulverlacke und deren Verwendung zur Herstellung von matten Epoxid- und Hybridpulverlackbeschichtungen |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE19729240A1 (de) |
-
1997
- 1997-07-09 DE DE1997129240 patent/DE19729240A1/de not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: DEGUSSA-HUELS AG, 60311 FRANKFURT, DE |
|
| 8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |