CN103492498A - 用于结构化和纹理化漆表面的粉末漆组合物 - Google Patents

用于结构化和纹理化漆表面的粉末漆组合物 Download PDF

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Abstract

本发明的主题是粉末漆组合物用于产生纹理化/结构化的漆表面的用途，所述粉末漆组合物由粘结剂体系、含酸基团的蜡、一种或多种碱性金属化合物或SiO2组成。

Description

用于结构化和纹理化漆表面的粉末漆组合物
本发明涉及粉末漆组合物，所述粉末漆组合物产生结构化或纹理化的漆表面并且同时产生固化过程中减少的流动。
背景技术
粉末漆由于其易操作性及其低溶剂需求和与此相关的涂漆时的低排放量对于漆应用而言具有日益增加的意义。通过合适的添加剂可以制备亮光和哑光的粉末基漆体系。特别是在亮光漆表面的情况下，通常出现的问题是在日常使用中留下指纹。通常通过制造哑光表面和/或宏观可见的表面粗糙度从而解决所述问题。这通过使用惰性和/或（共）反应性添加剂得以实现。关于宏观表面粗糙度及其形态学性质，也提及结构形成或纹理化。结构形成表现为表面的强度不一地突出的粒化的形式。
粉末漆通常按照其基质或其粘结剂体系划分为热塑性粉末漆（聚乙烯、聚氯乙烯、聚酰胺、乙烯-乙烯醇-共聚物、热塑性聚酯）和交联粉末漆（环氧树脂、环氧树脂/聚酯混合体系、反应性聚酯）。热塑性粉末漆相比于交联粉末漆更廉价，但是更不耐久并且因此通常用于内部涂漆。取决于粘结剂体系，可以通过合适地选择哑光剂或结构化剂从而建立表面形态学。哑光剂和结构形成剂在此起完全相似的作用。在此决定性的是，在哑光剂的情况下形成微观表面粗糙度，或者在结构形成剂的情况下形成表面的宏观粗糙度。哑光效果在此可以借助于根据ISO2813的光泽测量测定。相反，宏观可见的表面粗糙度的特征参数可以根据ISO4288测定。然而，这样的纹理化在实践中通常借助于参照试样而纯粹定性地评估。
哑光剂和结构形成剂可以在粉末漆中作为惰性添加剂或作为反应性添加剂存在。已知的惰性哑光剂为例如白垩、长石、热解二氧化硅、硅藻土或聚烯烃蜡。哑光剂（其作用基于固化时的化学反应）通常造成相分离的不与漆基质相容的域。对此的实例为用于环氧化物基粉末漆的双环脒或在交联过程中具有不同反应性的反应物。这样制造的哑光粉末漆的耐久性的缺点在于与此相关的相分离和因此这样的漆体系的粘着。
半晶质蜡作为哑光剂的用途是用于实现哑光效果的特别雅致的方法，因为其除了哑光效果之外还改进粉末漆中的大量其他性质（EP-A-0890619）。其中特别包括改进耐划伤性、耐磨性、颜料分散性、颜料稳定性、滑动性、金属标记性（Metallmarking）、耐阻塞性以及触感。此外通过使用蜡有益地影响粉末漆的流变性质，由此蜡在粉末漆的情况下也用于升高生产量（当其在挤出机中制备时），并且在烘烤过程中用作脱气添加剂。
结构形成剂也以与哑光剂相似的方式起作用。已知的惰性结构形成添加剂特别是粉末状PTFE（聚四氟乙烯）或PVDF（聚偏氟乙烯）聚合物以及无机氧化铝。Jeno等人在EP0806459中描述了在环氧化物基粉末漆中使用亲有机物质的粘土或交联的橡胶颗粒作为惰性纹理化添加剂。Schreffler等人（US-A-5,212,263）通过双酚A-二缩水甘油醚、二水杨酸和咪唑-衍生物的制剂在环氧化物基粉末漆中通过反应性体系实现结构化。Patel等人（US-A-5,554,681）通过使用预交联的硅树脂结合丙烯酸酯树脂和二氧化硅作为流动改进剂从而实现表面结构化。
上述方法的缺点在于使用了相比于其他漆组分昂贵的原料，例如PVDF和PTFE。此外，预交联的和通常弹性的硅树脂对研磨过程提出特别要求，从而获得粉末漆所需的粒径。Norris等人（WO-0242385）描述了通过使用至少9重量%的具有端部酸基团的支化的低分子量聚酯结合优选环氧化物官能的共反应剂进行结构形成。一方面对低分子量反应物的高需求量和与此相关的挤出过程和研磨过程中的困难以及通常分类为损害健康的反应物显示出在粉末漆的结构形成添加剂的领域中存在高度可优化余地。
主要鉴于制造和再加工中的成本、低挥发性以及例如无卤素原料基的耐久性，上述用于表面结构化的粉末漆添加剂并非在所有方面满足期望的应用需求。
目前发现，含酸基团的蜡结合碱性多价碱性金属盐能够在粉末漆中用于结构化。同时发现，含酸基团的蜡与一种或多种碱性金属化合物的组合在烘烤时由于加速的熔体增稠（触变）而赋予粉末漆特别良好的流平稳定性。
本发明涉及含酸基团的蜡结合一种或多种碱性金属化合物或SiO2用于在粉末漆的情况下形成结构化的/纹理化的漆表面的用途。
作为根据本发明的粉末漆体系的粘结剂体系，既可以使用热塑性聚合物，也可以使用热固性聚合物。
优选地，所使用的蜡的酸度为介于5和135mg KOH/g之间。
尤其优选地，基于粉末漆的总重量计，含酸基团的蜡以1至6重量%的量使用。
在另一个优选的实施方案中，基于粉末漆的总重量计，碱性金属化合物以5至50重量%的量使用。
尤其是，含酸基团的蜡为氧化的聚烯烃，优选为用马来酸酐接枝的聚烯烃（均聚物或共聚物）或为由1-烯烃和马来酸酐组成的共聚物。
优选地，1-烯烃由≥30个C原子的链长组成。
在另一个优选的实施方案中，含酸基团的蜡为由乙烯和丙烯酸组成的共聚物，优选为用丙烯酸接枝的聚烯烃。
作为碱性金属化合物，优选使用金属氧化物、金属碳酸盐、金属氢氧化物、金属乙酸盐、金属磷酸盐或金属乙酰丙酮化物，尤其是来自第2、第3、第4、第5主族的半金属和金属以及来自第4和第12副族的过渡金属。
在此，特别优选的是SiO2、TiO2、CaCO3和/或ZnO。
根据本发明，含酸基团的蜡与碱性金属化合物的添加剂组合改进了粉末漆的漆表面上的结构形成或纹理形成，以及同时改进了在烘烤时的流变性质，尤其是触变性。
本发明可用于所有常规类型的粉末漆，例如在Ullmanns
Figure BDA0000382334480000041
der technischen Chemie（第5版，第A18卷，第438–444页，Verlag Chemie Weinheim，1991）中描述的粉末漆。
实施例：
在制备粉末漆时，首先在混合器中预混合所有成分，然后在挤出过程中在介于80和130℃之间的温度下进行均质化。最后均匀物料借助研磨和筛分调节为期望的粒度。在该过程中需要染料和填料尽可能精细地分布。目前用于分散所有组分的现有技术是单螺杆挤出机和双螺杆挤出机以及捏合机而无分散助剂。
借助于具有电晕充电的喷枪进行经筛分颗粒的施涂。在金属板上施涂的颗粒在烘箱中在180℃下均热15分钟。在此，颗粒熔化并且形成均匀涂层。在该所谓的烘烤过程之后，将经涂覆的板在气候室中储存24小时，然后测量光泽（60°）。将结构形成定性评估并借助光泽值测定。由于混合物的结构形成性质，光泽值在低于60°的范围内。
表1：经测试蜡的特征参数。
产品 酸值 粘度 滴落点
马来酸化的PE蜡 约45 约350（140℃） 约123
PE蜡 0 约60（140℃） 约127
PP蜡 0 约60（170℃） 约145
马来酸化的PP蜡 约41 约1100（170℃） 约140
共聚物蜡 约80 约350（100℃） 约73
所述蜡组分在混合粉末漆中以如下混合比例添加：
表2：混合粉末漆的粉末漆组成。
成分 无蜡 2.0重量%份额 4.0重量%份额
Crylcoat1770-0 424.7 416.2 407.7
D.E.R.663U-E 182.0 178.4 174.7
Additol P896 40.0 39.2 38.4
安息香 3.3 3.2 3.2
Blancfixe F 87.5 85.8 84.0
Kronos2160(TiO2) 245.0 240.0 235.2
PV-Echtblau A2R 17.5 17.2 16.8
蜡 0 20.0 40.0
表3中的实施例根据表2中的配方用相应的蜡制备。
表3：所使用的蜡的变化。
产品 实施例
无蜡 1
马来酸化的PE蜡
2% 2
4% 3
PE蜡
2% 4
4% 5
PP蜡
2% 6
4% 7
马来酸化的PP蜡
2% 8
4% 9
共聚物蜡
2% 10
4% 11
将经涂覆的金属板在气候室中储存24小时，然后测定光泽值。结果表明，光泽度仅在升高的浓度下过度降低。该效果符合视觉可见的宏观结构形成。
表4：光泽测量和定性评估
实施例 光泽60° 外观（触感）
对比实施例1 97 亮光（平滑）
本发明实施例2 79 哑光（粗糙）
本发明实施例3 42 哑光（粗糙）
对比实施例4 89 略微哑光（平滑）
对比实施例5 79 略微哑光（平滑）
对比实施例6 78 略微哑光（平滑）
对比实施例7 74 略微哑光（平滑）
本发明实施例8 70 哑光（粗糙）
本发明实施例9 43 哑光（粗糙）
本发明实施例10 75 哑光（粗糙）
本发明实施例11 44 哑光（粗糙）
所述蜡组分同样基于具有升高份额的二氧化钛的混合粉末漆进行研究：
表5：具有升高的二氧化钛份额的混合粉末漆的粉末漆组成
组分 无蜡 2.0重量%份额 4.0重量%份额
Crylcoat1770-0 365.6 358.3 351.0
D.E.R.663U-E 156.7 153.6 150.4
Additol P896 34.4 33.7 33.1
安息香 2.8 2.8 2.7
Blancfixe F 75.3 73.8 72.3
Kronos2160(TiO2) 350.0 343.0 336.0
PV-Echtblau A2R 15.1 14.8 14.5
蜡 20.0 40.0
实施例12-22基于如下混合比例。
表6：所使用的蜡的变化
产品 实施例
无蜡 12
改性的PE蜡
2% 13
4% 14
PE蜡
2% 15
4% 16
PP蜡
2% 17
4% 18
改性的PP蜡
2% 19
4% 20
共聚物蜡
2% 21
4% 22
表7：光泽测量和定性评估
实施例 光泽60° 外观（触感）
对比实施例12 90 亮光（平滑）
本发明实施例13 12 哑光（高度粗糙）
本发明实施例14 2 哑光（高度粗糙）
对比实施例15 88 亮光（平滑）
对比实施例16 83 略微哑光（平滑）
对比实施例17 85 略微哑光（平滑）
对比实施例18 80 略微哑光（平滑）
本发明实施例19 53 哑光（粗糙）
本发明实施例20 15 哑光（高度粗糙）
本发明实施例21 15 哑光（高度粗糙）
本发明实施例22 7 哑光（高度粗糙）
根据本发明可以表明，具有含酸基团的蜡（尤其是用马来酸酐接枝的蜡）结合TiO2的粉末漆具有特别强烈的结构形成。此外根据本发明可以表明，改进了烘烤过程中的流平性质。
含酸基团的蜡、TiO2和Al(acac)或CaCO3的组合同样显示出强烈的结构形成。用不同的蜡浓度测试以下根据本发明的制剂。
表8：酸蜡和乙酰丙酮铝的混合粉末漆的粉末漆组成
成分 无蜡 4.0重量%份额 6.0重量%份额 8.0重量%份额
Crylcoat1770-0 424.7 407.7 399.2 390.7
D.E.R.663U-E 182.0 174.7 171.1 167.4
Additol P896 40.0 38.4 37.6 36.8
安息香 3.3 3.2 3.1 3.0
Blancfixe F 87.5 84.0 82.3 80.5
Kronos2160 245.0 235.2 230.3 225.4
PV-Echtblau A2R 17.5 16.8 16.5 16.1
蜡 20.0 20.0/40.0 40.0
乙酰丙酮铝 20.0 20.0/40.0 40.0
表9：所使用的蜡的变化
Figure BDA0000382334480000081
表10：光泽测量和定性评估
实施例 光泽60° 外观（触感）
对比实施例23 96 亮光（平滑）
本发明实施例24 13 哑光（高度粗糙）
本发明实施例25 9 哑光（高度粗糙）
本发明实施例26 1 哑光（高度粗糙）
本发明实施例27 1 哑光（高度粗糙）
表11：酸蜡和碳酸钙的混合粉末漆的粉末漆组成
成分 无蜡 2.0重量%份额 4.0重量%份额
Crylcoat1770-0 368.0 359.0 350.0
D.E.R.663U-E 158.0 154.0 150.0
Additol P896 35.0 34.0 33.0
安息香 3.0 3.0 3.0
Blancfixe F 76.0 74.0 72.0
Durcal5(CaCO3) 345.0 344.0 344.0
PV-Echtblau A2R 15.0 15.0 14.0
蜡 17.0 34.0
表12：所使用的蜡的变化
产品 实施例
无蜡 28
改性的PE蜡
2% 29
4% 30
表13：光泽测量和定性评估。
实施例 光泽60° 外观（触感）
对比实施例28 72 亮光（平滑）
本发明实施例29 44 哑光（高度粗糙）
本发明实施例30 27 哑光（高度粗糙）
表14：烘烤过程中的触变性
实施例 中间漆厚度[mm] 底边漆厚度[mm] 流平[%]
对比实施例1 0.13 0.22 69
本发明实施例3 0.12 0.16 33
对比实施例5 0.12 0.20 67
对比实施例7 0.11 0.18 63
本发明实施例9 0.10 0.12 20
根据本发明可以表明，具有含酸基团的蜡（尤其是用马来酸酐接枝的蜡）结合TiO2和Al(acac)或CaCO3的粉末漆具有特别强烈的结构形成。此外根据本发明可以表明，改进了烘烤过程中的流平性质。

Claims (16)

1.粉末漆组合物用于产生纹理化/结构化的漆表面的用途，所述粉末漆组合物由粘结剂体系、含酸基团的蜡、一种或多种碱性金属化合物或SiO2组成。
2.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，粘结剂体系为热塑性塑料（聚乙烯、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯、聚酰胺、乙烯-乙烯醇-共聚物、热塑性聚酯）或热固性塑料（环氧树脂、环氧树脂/聚酯混合体系、反应性聚酯）。
3.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述蜡的酸值为5-135mg KOH/g。
4.根据前述权利要求一项或多项所述的组合物，其特征在于，所述蜡添加至1至6重量%。
5.根据前述权利要求一项或多项所述的组合物，其特征在于，所述碱性金属化合物或SiO2添加至5至50重量%。
6.根据前述权利要求一项或多项所述的组合物，其特征在于，所述蜡通过聚烯烃的氧化形成。
7.根据前述权利要求一项或多项所述的组合物，其特征在于，所述蜡通过聚烯烃均聚物或聚烯烃共聚物的马来酸化形成。
8.根据前述权利要求一项或多项所述的组合物，其特征在于，所述蜡通过由马来酸酐和1-烯烃的共聚形成。
9.根据权利要求7所述的组合物，其特征在于，1-烯烃由≥30个C原子的链长组成。
10.根据前述权利要求一项或多项所述的组合物，其特征在于，所述蜡通过由丙烯酸和乙烯的共聚形成。
11.根据前述权利要求一项或多项所述的组合物，其特征在于，所述蜡通过用丙烯酸接枝聚烯烃形成。
12.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述碱性金属盐为金属氧化物、金属碳酸盐、金属氢氧化物、金属乙酸盐、金属磷酸盐或金属乙酰丙酮化物。
13.根据权利要求10所述的组合物，其特征在于，所述碱性金属化合物由第2、第3、第4、第5主族的金属或第4和第12副族的过渡金属形成。
14.根据权利要求10和11所述的组合物，其特征在于，所述碱性金属化合物为SiO2、TiO2、CaCO3、ZnO、Al(acac)3或Zn(acac)2。
15.根据前述权利要求一项或多项所述的用途，在粉末漆中用于改进流变性质，尤其是用于烘烤过程中的触变性。
16.根据前述权利要求一项或多项所述的用途，其中使用一种或多种含酸基团的蜡结合一种或多种碱性金属化合物与常规添加剂的组合，所述常规添加剂为例如交联剂、交联促进剂、颜料、UV稳定剂和其他助剂。
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