CZ20001708A3 - Způsob výroby reaktivních kompozic práškových barev - Google Patents

Abstract

Při způsobu výroby reaktivních směsí pro práškové barvy se alespoň jedna základní pryskyřice a alespoň jedno tvrdidlo pro základní pryskyřice nebo alespoňjedna samovytvrzující ze základní pryskyřice, jakož i popřípadě další obvyklé složky nátěrové hmoty, spolu nebo odděleně prostřednictvím zahřátí převádí do tekuté formy, přičemž alespoň v jedné použité , složce základní pryskyřice nebo tvrdidla, buď před t sjednocením s ostatními složkami nebo v již vytvořené směsi, se pod tlakem rozpustí nízkomolekulámí inertní sloučenina, > celá směs se homogenizuje a následně se směs všech složek za současného ochlazení expanduje, čímž vzniká prášek a současně uvolňuje nízkomolekulámí inertní sloučenina, např. oxid uhličitý, amoniak, dusík.

Description

Způsob výroby reaktivních kompozic práškových barev

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu výroby práškových povlakových materiálů za použiti nizkomolekulárních inertních sloučenin jako pomocných látek.

Dosavadní stav techniky

Z množství známých způsobů výroby práškových barev nacházejí široké použití především ty způsoby, při kterých se prášková barva konečného složení extruduje ve formě pastózní taveniny a po ochlazení taveniny a hrubém rozdružení se prostřednictvím jemného mletí a následného prosévání upraví na požadovanou zrnitost. V případě barevných práškových povlakových materiálů jsou obvyklé zejména následující pracovní kroky:

1. Složky práškové barvy se ve formě pevné látky za sucha intenzivně předmíchají v požadovaných množstevních poměrech.

2. Směs se taví v extruderu, pro zamezení předčasného zesífování při co možná nejnižší teplotě, a intenzivně se míchá. Přitom se pojivá a tvrdidla plastifikují a smáčejí pigmenty a plniva.

3. Získaný, popřípadě zbarvený extrudát se válcuje na tenkou vrstvu, chladí se a drtí se na hrubý granulát.

4. Granulát se mele v mlýnu na hotovou práškovou barvu. Nevyhnutelný podíl jemných částic <10 pm se zpravidla odstraňuje v následném procesu prosévání. Získaný prášek má zpravidla střední velikost částic 40 až 70 pm.

(Srv. Ullmans Enzyklopadie der technischen Chemie, sv. 15, str. 680, 1978, nakladatelství Chemie Weinheim, jakož i monografii „The Science of powder coatings, sv. 1 a 2, vydavatel D.A.Bate, London 1990). Při tomto způsobu mohou vzniknout- obt i že -popř . nu tnos t nák 1 adných -dodátečných prac i, zejména pokud jde o proces extruze a mletí. Při vysoce reaktivních směsích pojiv může probíhat proces extruze příliš pomalu, takže nastává částečné zgelovatění, které již neumožňuje použití produktu pro povlékání. Omezení doby prodlení v extruderu naproti tomu vede· k tomu, že se pigmenty nedispergují optimálně v pojivu. Špatná dispergace vede při povlékání práškovou barvou k malému krycímu účinku, který se musí kompenzovat prostřednictvím vyššího podílu pigmentů. Krok extruze představuje omezení také s ohledem na použitelná pojivá, neboť, se může pracovat jen v určité oblasti viskozity. Například nově vyvinuté krystalické pryskyřice, které mají nad bodem tání velmi nízkou viskozitu taveniny a poskytují vynikající práškové barvy, se nemohou zpracovávat v extruderu. Také použití směsí pryskyřic, které mají značně rozdílné viskozity, je vzhledem ke špatné homogenizaci takovýchto systémů v extruderu možné jen omezeně. Široké spektrum velikosti částic vznikající při mletí leží například v oblasti 0,1 až 500 μπι a vyžaduje pro specifické účely použití dodatečné prosévání nebo mletí. Kromě toho, vznikající jemná frakce je nevýhodná ze zdravotních a technologických důvodů.

Dále jsou známy způsoby výroby práškových barev, při kterých se tavenina práškové barvy rozstřikuje (DE-A 22 33 138, EP-A 0 537 233). Tavení složek základní pryskyřice a tvrdidla může vést k tepelnému namáhání kompozice práškové barvy. Zkrácení doby kontaktu základní pryskyřice a tvrdidla v roztaveném stavu je možné jen za cenu vysokých nákladů.

Kromě toho je známo použít pro výrobu prášků popř. práškových barev jako pomocné látky nízkomolekulární inertní sloučeniny ve formě stlačitelných tekutin. Tak se podle EP-A 0 157 827, WO 95/34 606 a EP-A 0 720 999 složky práškové kompozice rozpustí v nadkritické tekutině a získaný roztok se rozstřikuje za expandování. Ochlazení vyvolané expandováním způsobuje vytváření částic prášku. Expandování přitom může nastávat spontánně nebo v závislosti na čase, kontinuálně nebo stupňovitě. Prostřednictvím použití příslušných trysek mohou být získány velikosti částic 5 až .150 pm, avšak také velmi jemné částice v rozmezí 1 až 5 pm a méně.

Nevýhodné při tomto způsobu je, že příslušné složky jsou v nadkritických tekutinách často jen málo rozpustné. Pro rozpuštění pevných látek v nadkritické tekutině jsou nezbytné vysoké tlaky a velká množství plynu.

EP-A 0 669 858 a EP-A 0 661 091 se týkají způsobu výroby práškové barvy, při kterých pevné výchozí látky nejsou za podmínek procesu v nadkritické tekutině rozpustné. Tím je možno mezi jiným zamezit ztrátám vzniklým při dopravě výchozího materiálu ze zásobníku pro expandování. Podle EP-A 0 666 858 se pevné výchozí látky homogenně smísí • · · · _ Λ ί · ········· · . τ: · ·' ········ ··· ···· ·· ee »» _>φ· v nadkritické tekutině a následně se tato tekutina expanduje, zatímco podle EP-A 0 666 091 složky prášku roztaví a kapalný materiál se disperguje ve vhodné tekutině.

Při způsobech tohoto druhu mohou nastat problémy s homogenitou směsí.

Dále jsou známy způsoby, při kterých se provádí výroba prášku z kompozic obsahujících rozpouštělo za použití stlačitelných tekutin expandováním roztoku a současným _ odpařením rozpouštědla, například podle EP-A 0 711 586, JP 8-104 830. Použitá rozpouštědla musí být s pevnými složkami částečně mísitelná a musí vykazovat vysokou těkavost.

Použití organických rozpouštědel a náklady na jejich zpětné získávání činí tyto způsoby nevýhodnými.

Aby bylo možno vyhnout se vysokým tlakům a velkým množstvím plynu, jakož i použití organických rozpouštědel a s tím spojeným nákladům na jejich zpětné získávání, byl podle WO 95/21 688 vyvinut způsob, při kterém se stlačitelná tekutina pod tlakem rozpouští ve směsi látek, načež se tento roztok expanduje. K tomuto účelu se pevné látky taví a vhodná tekutina se v nich rozpouští pod tlakem.

Tento způsob se týká výroby částic a prášků, například výchozích produktů pro výrobu emulgátorů a detergentů, jakož i farmaceutických účinných látek. Jestliže se tímto způsobem zpracovávají směsi různých látek, nejprve se připravují příslušné směsi a poté se zavádějí do procesu. Směs různých složek práškové barvy tvořená základními pryskyřicemi, tvrdidly, a pigmenty/plnivy, jakož i dalšími lakařskými

• · aditivy může vést k nežádoucím chemickým reakcím mezi základní pryskyřicí a tvrdidlem, které negativně ovlivňují vlastnosti práškové barvy.

Podstata vynálezu

Úkolem vynálezu je poskytnout způsob, umožňující vyrábět práškové barvy kontinuálně nebo šaržovitě jednoduchým způsobem bez velkého tepelného namáhání. Dále je úkolem vynálezu výroba homogenních přísad práškových barev rozstřikováním tavenin obsahujících plyn, aniž by docházelo k předčasné chemické reakci mezi složkami práškové barvy. Způsob má poskytovat homogenní částice práškové barvy s nastavitelnou střední velikostí částic v rozmezí 10 až 80 μιη a s úzkým rozdělením velikosti částic, a umožňovat použití surovin s širokým rozmezím viskozit. Dále má být možné zpracování kompozic práškových barev s nízkou teplotou zesíčování. Přitom má být, ve srovnání s dosavadními způsoby, odstraněna nutnost nákladného odstraňování rozpouštědel a použití vysokých tlaků.

Ukázalo se, že tento úkol může být vyřešen způsobem, který je předmětem vynálezu, pro výrobu směsí pro práškové barvy prostřednictvím expandování kompozice obsahující nízkomolekulární inertní sloučeninu za současného uvolňování nízkomolekulární inertní sloučeniny jako plynu nebo páry, který se vyznačuje tím, že se jedna nebo více základních pryskyřic a jedno nebo více tvrdidel pro základní pryskyřice, nebo jedna nebo více samovytvrzujících se základních pryskyřic, jakož i obvyklé složky nátěrové hmoty, jako aditiva a v případě barevných práškových barev pigmenty, barviva a popřípadě plniva, spolu nebo odděleně • ··· prostřednictvím zahřátí převádí do tekuté formy, alespoň v jedné použité složce základní pryskyřice nebo tvrdidla, buď před sjednocením s ostatními složkami nebo již v předem vyrobené směsi, se pod tlakem rozpustí nízkomolekulární inertní sloučenina, celá směs se homogenizuje a následně se směs všech složek expanduje. Expandování může probíhat například za ochlazení a za vzniku prášku se střední velikostí částic mezi 10 a 200 pm a s úzkým rozdělením velikosti částic. Homogenizace se provádí například po dobu 0,1 sekundy až 5 minut_________________________j__________________________________________

Při způsobu podle vynálezu mohou být složky, zejména základní pryskyřice a tvrdila, uvedeny navzájem odděleně zahřátím do tekuté formy. Tento postup zamezuje předčasnému zesíťování. Pigmenty, plniva a aditiva se mohou převádět do tekuté taveniny ve směsi se složkami základní pryskyřice nebo tvrdidla. S výhodou se mísí s pojivém, neboť, v mnoha případech se tvrdidla používají v poměrně malých množstvích. Je ovšem také možné předmísit pigmenty,, plniva a aditiva s tvrdidlem. Oddělené ztekucení základní pryskyřice a tvrdidla vede k velmi krátkým dobám kontaktu v mísiči při způsobu, což přispívá k podstatnému omezení předčasného zesíťování.

Přivádění nízkomolekulární inertní sloučeniny se provádí před nebo současně s procesem míšení složek tvrdidla za takových podmínek, že se pod tlakem rozpouští alespoň částečně ve směsi v alespoň jedné ze složek směsi. Při následném expandování se nízkomolekulární inertní sloučenina uvolňuje a směs pro práškovou barvu se ochlazuje pod teplotu tuhnutí. Současné zvětšení objemu nízkomolekulární inertní sloučeniny vede k vytvoření v podstatě kulových částic

s úzkým rozdělením velikosti částic, které se pak izolují.

Způsob podle vynálezu, zejména v případě vysoce reaktivních látek, se může upravit tak, že nízkomolekulární inertní sloučenina se pod tlakem přivádí již před míšením jednotlivých složek před a/nebo během tavení jednotlivých složek.

Zejména je možné, v případě kompozicí práškových barev, ve kterých základní pryskyřice a tvrdidlo mají velmi rozdílnou viskozitu, rozpouštět nízkomolekulární inertní sloučeninu v jedné z výchozích složek, jako například v základní pryskyřici, a potom smísit s druhou složkou.

Tato varianta způsobu umožňuje snížení teploty nezbytné k zahřátí této složky tím, že se sníží viskozita taveniny a proces míšení se může provádět při nižší teplotě. To je výhodné u chemicky reaktivních systémů. Na druhé straně je možné tímto způsobem snížit viskozitu složky před smísením. To je velmi významné zejména u systémů práškových barev se značné rozdílnými viskozitami základní pryskyřice a tvrdidla, neboť v těchto systémech je obtížné homogenní míšení těchto složek v konvenčním procesu výroby práškových barev. Při způsobu podle vynálezu je možné navzájem přiblížit viskozity obou složek tím, že se nejprve inertní nízkomolekulární složka rozpustí ve složce s vyšší viskozitou a tím se před míšením uzpůsobí viskozita. To vede k lepší homogenizaci v následném procesu míšení a poskytuje práškovou barvu se zlepšenými uživatelskými vlastnostmi.

Operace míšení nezbytná ve způsobu podle vynálezu se může provádět tak, že například složky základní pryskyřice a • ·

- 8 tvrdidla, jakož i popřípadě aditiva, pigmenty a plniva se mísí ve statickém mísiči za současného zavádění inertní nízkomolekulámí sloučeniny. Další možnost je mísit ve statickém mísiči složky základní pryskyřice a tvrdidla, popřípadě s přísadou aditiv, teprve po odděleném rozpuštění inertní sloučeniny v příslušné složce.

Podle jedné varianty způsobu je také možné v extruderu krátkodobě roztavit kompletní směs pro práškovou baryu sestávající ze základní pryskyřice (pryskyřic), tvrdidla (tvrdidel), aditiv, popřípadě pigmentů a plniv, a následně ve směsi pod tlakem rozpustit inertní nízkomolekulámí sloučeninu. K tomu je například opět možno použít statický mísič, který umožňuje lepší dispergaci pigmentu ve směsi pro práškovou barvu. Doba zdržení v extruderu při této variantě je, pro zamezení předčasné reakce, s výhodou menší než 5 minut.

Další varianta způsobu spočívá v tom, že se ke složkám práškové barvy sestávající ze složek základní pryskyřice jakož i popřípadě aditiv, pigmentů a/nebo plniv před nebo během jejich míšení navzájem a/nebo s nízkomolekulámí sloučeninou přidávají podíly odpadů práškových barev, zejména prostřiky práškové barvy z procesu stříkání, a zpracovávají se spolu s uvedenými složkami podle vynálezu expandováním za současného ochlazení.

Podle dalšího vytvoření vynálezu se mohou používat složky základní pryskyřice a tvrdidla ve formě prostřiků práškových barev nebo směsí prostřiků práškových barev. Jako základní pryskyřice a tvrdidlo je možno použít prostřiky práškových barev nebo směsi prostřiků práškových barev •0 00 0« 0 0 0 0 0 • 0 0 00« základní pryskyřice a složkám Oráškové brvv různého složení.

Nízkomolekulární, vůči složkám tvrdidla inertní sloučenina se ke přidává před nebo po jejich míšení, za tlakových a teplotních podmínek, které jsou nad nebo pod kritickým tlakem a kritickou teplotou nízkomolekulární plynné sloučeniny, takže vzniká roztok nízkomolekulární sloučeniny v předložené látce nebo směsi látek ve stlačeném stavu. Střední doba trvání tohoto procesů může být například 0,1 sekund až 5 minut, s výhodou 1 sekundu až 1 minutu, zvláště výhodně méně než 1 minutu, zejména méně než 30 sekund.

Směs, s výhodou nasycená nízkomolekulární sloučeninou, se rychle expanduje ve vhodném zařízení pro expandování. Podle vynálezu se tlaky a teploty v mísiči nastavují tak, že inertní sloučenina se při procesu expandování uvolňuje a způsobuje ochlazení, které je tak velké, že teplota může klesnout pod teplotu tuhnutí zpracovávané směsi pro práškovou barvu. Směs pro práškovou barvu ztuhne. Prostřednictvím velkého zvětšení objemu při uvolňování inertní sloučeniny se získá směs pro práškovou barvu v pevné formě jako jemný prášek. Po oddělení mohou být částice frakcionovány.

Hmotnostní poměr mezi nízkomolekulární sloučeninou a směsí pro práškovou barvu popř. jednotlivých složek je přitom s výhodou mezi 0,05:1 a 8:1, například mezi 0,05:1 a 4:1, zvláště výhodně mezi 0,1:1 a 2:1, zejména 0,2:1 a 1:1.

Aby bylo při expandování alespoň dosaženo teploty tuhnutí směsi složek, s výhodou teploty nižší než je teplota

9

9 · φ tuhnutí, která je v případě práškových barev zpravidla mezi 25 a 70 °C, je výhodné, když před procesem expandování existují určité tlakové a teplotní podmínky.

Za teplotu tuhnutí se pokládá teplota skelného přechodu směsi při normálním tlaku, kterou je možno stanovit pomocí diferenciální skenovací kalorimetrie (DSC). Protože teplota skelného přechodu se prostřednictvím rozpuštění nízkomolekulární sloučeniny snižuje, je také možné rozstřikovat směs__pod teplotou tuhnutí.____Diferenciální skenovací kalorimetrie (DSC) se může provádět například jak je popsáno ve Schwarzi, Polymermechanik -1990, str. 273.

Výhodná oblast teplot je od až 20 °C pod teplotou tuhnutí do až 100 °C nad teplotou tuhnutí při normálním tlaku.

Volba vhodné inertní sloučeniny se s výhodou provádí po stanovení teploty tuhnutí směsi při normálním tlaku a z ní vyplývajícího teplotního rozmezí pro provoz mísiče. Inertní sloučeninou přitom mohou být například nízkomolekulární sloučeniny, které jsou rozpustné v alespoň jedné složce směsi pro práškovou barvu, a v rozmezí provozních teplot mísiče mají redukované teploty 0,5 až 2, s výhodou 0,7 až 1,7. Redukovaná teplota je poměr teploty, při které se provozuje mísič, ke kritické teplotě nízkomolekulární sloučeniny v K. Tlak, při kterém se provádí míšení, je s výhodou mezi 0,5 až 60 MPa, zvláště výhodně mezi 0,1 až 35 MPa, zejména mezi 0,3 až 20 MPa.

Jako inertní sloučenina může být v zásadě použita jakákoliv nízkomolekulární látka nebo směs látek, zejména • ··« • · to · jestliže vyhovuje výše uvedeným podmínkám pro redukovanou teplotu a absolutní tlaky týkající se provozní teploty mísiče a je rozpustná v alespoň jedné složce směsi pro práškovou barvu.

Výhodnými příklady ní zkomolekulárních, vůči složkám základní pryskyřice a tvrdidla inertních sloučenin jsou oxid uhličitý, oxid dusný, amoniak, dusík, vzácné plyny, hexafluorid sírový, halogenované uhlovodíky jako např. chlortrifluormetan, monofluormetan, trifluormonofluoretan, trifluormetan, alkany jako např. metan, etan, propan, nbutan, i-butan, n-pentan, i-pentan, alkeny jako např. eten, propen, buten, étery jako např. dimetyléter, dietyléter, aminy jako např. dimetylamin, alkoholy jako metanol, etanol, izopropanol, ketony jako aceton, metyletylketon, metylizopropylketon, estery jako etylester kyseliny octové, a jejich směsi.

Zvláště výhodné je použití oxidu uhličitého.

V případě směsí pro práškové barvy s teplotou tuhnutí při normálním tlaku 45 °C je možno pracovat při teplotě mísiče 80 °C s oxidem uhličitým (kritická teplota: 304,3 K, redukovaná teplota při teplotě v mísiči 1,16). Ve směsi pro práškovou barvu s teplotou tuhnutí při normálním tlaku 65 °C je možno použít při teplotě mísiče 150 °C jako inertní sloučeninu metanol (kritická teplota: 313,65 K, kritický tlak 7,89 MPa, redukovaná teplota při teplotě v mísiči 0,82) .

S výhodou se pro míšení jednotlivých složek směsi pro •φ φ • φ ee e 9I*| φ

β ·

-c • φ.

φ φ φ φ φ φ φ « práškovou barvu a inertní, nízkomolekulární složky používá statický misič. Tento mísič je s výhodou temperovatelný. Alternativně je možno dosáhnout homogenního míšení také pomocí míchacího nebo protřepávacího nebo jiného homogenizačního zařízení, například zdroje ultrazvuku nebo zařízení sestávajícího z rotoru se statorem. Homogenního míšení je možno dosáhnout také prostřednictvím vhodného vedení proudění, například tangenciálním prouděním, tryskovým proudění na principu vodního paprsku nebo nárazovým prouděním. Míchací účinek___může být zlepšen tlakovou pulsací.

Následné expandování, např. na normální tlak, se může provádět různým způsobem. Například může expandování probíhat spontánně, ve velmi krátkém časovém intervalu, např. v trysce, nebo se může expandování provádět v zásobníku v závislosti na čase, například po dobu několika sekund až několika hodin. Pokud je třeba, může být roztok před expandováním zbaven filtraci mechanických nečistot, například nečistot pocházejících z prostřiků práškových barev, které se nerozpouštěj£ v inertní sloučenině. Filtrace se může provádět diskontinuálně, například přes síto, tkaninu, filtrační vlákna, sintrovanou desku, nebo s výhodou před in-line vložkový filtr.

Spontánní expandování roztoku popř. směsi kompozice práškové barvy a inertní sloučeniny se může například provádět rozstřikováním do okolí s atmosférickým tlakem. Přitom se mají vytvářené prachové částice ochladit pod jejich teplotu skelného přechodu/teplotu tuhnutí, což se může realizovat například za využití výparné entalpie zkapalněné nebo nadkritické inertní sloučeniny.

• 4 4

Rovněž je možné zvolit teplotu okolí nižší než je teplota skelného přechodu kompozice práškové barvy. Toho je možno dosáhnout nepřímým chlazením rozstřikovací nádoby nebo přímým chlazením. V případě přímého chlazení může být rozstřikovací nádoba chlazena tryskáním kapalných plynů nebo plynů. Chladící médium může přitom plnit svou funkci v oblasti expandovacího zařízení, na víku, na dně nebo na stěně popř. stěnách rozstřikovací nádoby.

Rozstřikování se může provádět prostřednictvím rozstřikovacího zařízení, spojeného s tlakovým zásobníkem, např. vějířovou tryskou, plnou kuželovou tryskou, plášťovou kuželovou tryskou, dvoulátkovou tryskou, clonou, kapilárou, manuálně nebo pomocí automaticky ovládaného ventilu, systému trysek a narážecích desek nebo pomocí rotujícího kotouče nebo rotujícího zvonu. S výhodou se rozstřikování provádí vertikálně.

Oddělování vytvářených částic z plynného proudu se provádí známým způsobem, například prostřednictvím cyklonu. Podle vynálezu jsou získané prášky bez dalšího zpracování použitelné jako prášková barva.

Částice se mohou prostřednictvím následně zařazeného prosévání, například přes kovovou tkaninu, dělit na třídy zrnitosti pro zvláštní použití.

Prostřednictvím vhodné volby parametrů procesu jako např. teploty, tlaku, průtoku, druhu trysek, průměru trysek, viskozity, koncentrace roztoku nacházejícího se pod tlakem, je možno ovlivňovat velikost částic práškové barvy. Částice • ·

ΦΦ: «φ • Φ Φ • «ΦΦΦ

Φ ΦΦΦ « Φ Φ Φ

ΦΦ ΦΦ

Φ* • · · • Φ Φ • Φ Φ • Φ Φ vykazují obecně průměr 1 až 150 pm. Výhodné jsou částic 1 až 100 pm, zvláště výhodná je střední částic pod 50 pm.

velikosti velikost

Způsob podle vynálezu se může provádět také bezprostředně jako způsob povlékání práškem. Přitom se výše popsané rozstřikování pod tlakem se nacházejícího roztoku provádí přímo ve směru na povlékaný substrát. Po rozprášení se vytvářené částice práškové barvy ochlazují ještě před dosažením—povrchu substrátu pod jejich teplotu skelného přechodu. Po povlečení se částice práškové barvy taví, ztekucují a popřípadě zesíťují.

Způsobem podle vynálezu lze zpracovávat termosetickě nebo také termoplastické kompozice práškové barvy, ve kterých jsou zvolené nízkomolekulární inertní sloučeniny rozpustné za vhodných tlakových a teplotních podmínek.

Základní pryskyřicí se rozumí filmotvorná složka práškové barvy. Vhodné jsou například obvyklé základní pryskyřice používané pro práškové barvy a jejich směsi, například polyesterové pryskyřice, metakrylátové a akrylátové kopolymery, epoxidové pryskyřice, polyuretanové pryskyřice, siloxanové pryskyřice. Základní pryskyřice mají například teploty skelného přechodu 30 až 120 °C, s výhodou pod 80 °C, a mají například numericky střední molekulovou hmotnost (Mn) 500 až 20 000,. s výhodou pod 10 000. Je také možné použít nenasycené pryskyřice, které jsou vhodné například pro systémy vytvrzované zářením. Je možné použít například také polymerů schopných krystalizace a semikrystalických polymerů.

Jako tvrdidla je možno použít obvyklá, pro odborníka běžná tvrdidla pro složky základní pryskyřice, například aminy, fenolové pryskyřice, vícefukční oligomerní epoxidy, nízkomolekulární vícefunkční epoxidy jako např. triglycidylizokyanurát a hydroxyalkylamidy. Pro systémy vytvrzované zářením je také možné použít obvyklé iniciátory.

Tvrdidla mají například numericky střední molekulovou hmotnost (Mn) 100 až 10 000, s výhodou pod 2000.

Volba základních pryskyřic a tvrdidel se řídí podle navzájem reagujících funkčních skupin a je pro odborníka běžná. Přitom mohou být popřípadě navzájem kombinovány různé reaktivní skupiny. Základní pryskyřice a tvrdidla mohou obsahovat průměrně dvě funkční skupiny na molekulu. Hmotnostní poměr základní pryskyřice k tvrdidlu činí obecně například 98:2 až 50:50, s výhodou 95:5 až 70:30. Je možno použít také směsi více základních pryskyřic a více tvrdidel. '

Jako aditiva mohou být přidávána obvyklá aditiva pro práškové barvy, například zpožďovací prostředky, odplyňovací prostředky, antioxidanty, stabilizátory proti světlu, matovací prostředky, adheziva, lubrikanty, katalyzátory, prostředky pro úpravu viskozity, aditiva pro nastavení povrchové struktury povlaku.

Způsob podle vynálezu je vhodný jak pro výrobu čirých práškových laků, tak i pro zbarvené práškové barvy. Pro výrobu zbarvených práškových barev mohou být použity všechny odborníkovi známé organické nebo anorganické pigmenty a barviva. Prostřednictvím přísad plniv jako je např. síran barnatý nebo uhličitan vápenatý je možno zvýšit krycí schopnost povlaku a modifikovat mechanické a optické vlastnosti. Dobrá dispergace pigmrntů a/nebo plniv podle vynálezu vede k barevným práškům s vynikající krycí schopností.

Práškových barev vyrobených podle vynálezu je možno použít jako protikorozních povlakových prostředků, jako dekorativních průmyslových povlaků, např. v oblasti povlaků fasád, kancelářského nábytku,_____________elektrozařízení___________a příslušenství automobilů. Tlouštíka vrstvy povlaku může být např. mezi 15 a 200 pm. Zejména pro povlaky <50 gm, které jsou pomocí konvenčních práškových barev jen obtížně realizovatelné, nabízí způsob podle vynálezu značné výhody, neboť, umožňuje výrobu prášků se střední velikostí částic <40 qm, které jsou potřebné pro dosažení těchto malých tlouštěk vrstev a jsou výborně zpracovatelné metodami obvyklými pro práškové barvy. Práškové barvy vyrobené podle vynálezu jsou vhodné rovněž jako tmely nebo jako ochranná vrstva proti nárazu kamínků, jakož i jako základní nebo krycí povlaky. Práškové barvy vyrobené podle vynálezu rovněž mohou být použity jako práškové čiré laky, například v automobilovém průmyslu, například s tloušťkami povlaku 3 0 až 150 μιη.

Aplikace práškové barvy vyrobené podle vynálezu se provádí prostřednictvím obvyklých technik nanášení práškových barev, například stříkáním, sintrovacími technikami (například triboelektrickým tříkáním, ESTApodporovaným stříkáním, ESTA-podporovaným stříkáním ve fluidním loži, pásovým povlékáním).

Způsob podle vynálezu umožňuje výrobu práškových barev jednoduchým způsobem. Je možno se vyhnout tepelnému namáhání složek základní pryskyřice tvrdidla způsobovanému jejich společným tavením a extruzí. Způsobem podle vynálezu je možno vyrobit homogenní a jemnozrnné směsi pro práškové barvy bez nákladného procesu mletí. Toho je dosaženo prostřednictvím homogenity směsi složek práškové barvy dosažitelné pomocí způsobu podle vynálezu jakož i dosažitelné úzké distribuce velikosti zrna a téměř kulovité morfologie výsledných částic práškové barvy.

Zvláštní výhoda způsobu spočívá v tom, že nízkomolekulární inertní sloučenina se může zavádět již před a/nebo během tavení jednotlivých složek. Tím způsobem dochází jen k velmi malému teplotnímu namáhání složek základní pryskyřice a tvrdidel. Způsob kromě toho umožňuje podstatné snížení doby styku složek základní pryskyřice a tvrdidla během procesu míšení, takže je zamezeno předčasné reakci' jednotlivých složek, zejména v případě vysoce reaktivních složek práškové barvy.

Způsob umožňuje použití surovin, které vykazují rozdílné viskozity, jakož i možnost předdispergování pigmentů a/nebo plniv v pryskyřici bez vedlejších reakcí.

Přehled obrázků na výkresech

Přiložené obr. 1 a obr. 2 představují příkladná provedení způsobu podle vynálezu.

• ·18

Příklady provedení vynálezu

Podle příkladu znázorněného na obr. 1 se vždy ve zvláštním zásobníku 1 odděleně taví a temperují pojivo (pojivá) a tvrdidlo (tvrdidla), popřípadě při přidávání aditiv, pigmentů a plniv do jednoho nebo obou zásobníků. Prostřednictvím čerpadla 2. se odděleně roztavené složky přivádějí do místa míšení. Současně se do místa míšení přivádí inertní sloučenina, která se ze zásobníku ·3 prostřednictvím kompresoru 4 přivádí a stlačuje _do místa míšení. Dále je uspořádán tepelný výměník 5. pro regulaci teploty inertní sloučeniny. Za místem míšení je s výhodou zařazen temperovatelný mísič 6, ve kterém se provádí homogenní míšení. Po průchodu mísičem £ se roztok/směs dostává k rozstřikování do zařízení pro expandování, například vysokotlaké trysky, ventilu, kapiláry nebo clony, které je integrováno v hlavě rozstřikovací věže 7. Pro zamezení poklesu tlaku v mísiči 6 během rozstřikování se přidává do směsi pro práškovou barvu kontinuálně inertní sloučenina jakož i jednotlivé složky.

uniká inertní sloučenina jako plyn, vypadává ve formě pevných částic. Rozstřikovací věž 7. je dimenzována tak, že se přednostně sedimentací oddělují průměrem >100 μπι. Částice se zásobníku 10 nebo se mohou kontinuálně vynášet pomocí vhodného zařízení. Plynný proud zbavený větších částic opouští rozstřikovací věž 2 na horním konci a přivádí se do cyklonu 2- Cyklon je dimenzován tak, že se přednostně oddělují částice s velikostí nad 1 pm. Částice se zachycují ve vynášecím zásobníku 10 upevněném na spodním konci cyklonu, nebo se z něho kontinuálně vynášejí pomocí vhodného zařízení (propusti, šneku, vířivého lože

Během expandování a kompozice barvy částice s ekvivalentním zachycují ve vynášecím ο β s přetokem aj . ) . Částice s velikostí pod 1 μτη se mohou • ··· β O β Ο z plynného proudu, opouštějícího pomocí jemného filtru, např. sloučenina se může získávat zpět zásobníku 3.

cyklon 2, odfiltrovat elektrofiltru. Inertní a znovu se zavádět do

Další příkladné provedení způsobu je znázorněn na obr.

2. Toto provedení se liší od provedení znázorněného na obr. 1 tím, že jedna z obou reaktivních složek se nejprve v mísiči 6 uvádí do styku s inertní sloučeninou ze zásobníku 2.· S výhodou se složka (složky) směsi pro práškovou barvu mající vyšší viskozitu, předmísí s inertní sloučeninou. Roztok/směs inertní sloučeniny a příslušné složky (složek) má značně menší viskozitu než příslušná čistá složka (složky). Následně se k této směsi/roztoku v dalším místě přidávají další složky směsi pro práškovou barvu, ke kterým může být popřípadě přidána inertní sloučenina, a promísí se v mísiči £. Výhody této varianty jsou jednodušší promísení jakož i další zkrácení doby styku reaktivních složek práškové barvy během procesu míšení popř. rozpouštění. Kromě toho tak je možno zamezit tavení příslušné složky (složek) prášku. Přídavek další složky není vyloučen. Expandování, vytváření částic, oddělování, frakcionace podle velikosti částic a vynášení částic se neliší od provedení znázorněného na obr. 1.

Příklad 1:

V zařízení podle obr. 1 bylo do zásobníku předloženo 20 kg kopolymeru glycidylmetakrylátu, jako tavenina při teplotě 136 °C. Do dalšího zásobníku bylo předloženo 5 kg Additolu VXL 1381 (anhydridové tvrdidlo) jako vytvrzovací složka ve

fromě taveniny při teplotě 100 °C. Obě složky byly dávkovacím čerpadlem přiváděny do statického mísiče (Typ SMX, Fa. Sulzer, délka 200 mm) . Hmotnostní průtok pojivá činil 10 kg/h, průtok tvrdidla 2 kg/h. Ve statickém mísiči byl ke směsi pro práškovou barvu přidáván oxid uhličitý a alespoň částečně rozpouštěn. Teplota oxidu uhličitého byla volena tak, že teplota ve statickém mísiči byla 105 °C.

Diferenciální termoanalýzou byla zjištěna teplota tuhnutí směsi pro práškovou barvu 87 °C. Tlak byl 110 bar. Průtok oxidu uhličitého byl kolem 7 kg/h. Po průchodu statickým mísičem bylo prováděno expandování v obvyklé vysokotlaké trysce s průměrem ústí 0,8 mm. Tryska byla zabudována do víka rozstřikovací věže. Teplota v rozstřikovací věži byla během procesu rozstřikování kolem 39 °C. Oxid uhličitý uvolňovaný při expandování byl spolu s jemným podílem vytvořeného prášku odsát pomocí dmychadla a veden skrze cyklon. Plyn odsátý z cyklonu byl veden, před průchodem odsávacím dmychadlem, přes papírový jemný filtr.

Po rozstřikování po dobu 4 5 minut bylo získáno celkem 10 kg práškové směsi pro práškovou barvu z rozstřikovací věže (1 kg), cyklonu (8,95 kg) a jemného filtru (asi 50 g) . Hlavní frakce získaná z cyklonu měla střední velikost částic 22 μπι. Tento produkt byl v lakovacím zařízení nanesen na ocelový plech postupem ESTA. Po vytvrzení při 13 0 °C byl získán pevně ulpívající, homogenní povlak se střední tloušťkou vrstvy 35 gm.

Příklad 2:

V zařízení podle obr. 2 bylo do zásobníku předloženo 20 • 9 9 9 · * · ·

4 .4 4·4 » 4'4 4' kg kopolymerů glycidylmetakrylátu, jako tavenina při teplotě

136 °C. Do dalšího zásobníku bylo předloženo 5 kg Additolu VXL 1381 jako vytvrzovací složky, jako tavenina při teplotě 100 °C. Pojivo bylo dávkovacím čerpadlem přiváděno do prvního statického mísiče (Typ SMX, Fa. Sulzer, délka 70 mm). Hmotnostní průtok pojivá činil 10 kg/h. V prvním statickém mísiči byl k pojivu přidáván oxid uhličitý jako inertní sloučenina a alespoň částečně rozpouštěn. Po průchodu prvním statickým mísičem byla do roztoku/směsi pojiva a inertní sloučeniny, nyní nízkoviskózního, přidávána s hmotnostním průtokem 2 kg/h vytvrzovací složka a směs byla promíchávána ve druhém statickém mísiči (typ SMX, Fa. Sulzer, délka 200 mm) . Teplota v tomto mísiči byla kolem 123 °C. Tlak byl 105 bar. Průtok oxidu uhličitého byl kolem 8,2 kg/h. Teplota v rozstřikovací věži byla 44 °C. Po rozstřikování po dobu 30 minut bylo získáno z rozstřikovací věže 0,75 kg, z cyklonu 5,23 kg a z jemného filtru 0,02 kg práškové směsi pro práškovou barvu. Hlavní frakce získaná z cyklonu měla střední velikost částic 34 μιη. Vlastnosti povlakové vrstvy získané s tímto produktem se nelišily od těch, které byly dosaženy v příkladu 1.

Claims (14)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob výroby reaktivních směsí pro práškové barvy prostřednictvím expandování kompozice obsahující nízkomolekulární inertní sloučeninu za současného uvolňování této nízkomolekulární inertní sloučeniny, vyznačující se tím, že se jedna nebo více základních pryskyřic a jedno nebo více tvrdidel pro základní pryskyřice, nebo jedna nebo více samovytvrzujících se základních pryskyřic, a popřípadě další obvyklé složky nátěrové hmoty, spolu nebo odděleně prostřednictvím zahřátí převádí na tekutou formu, přičemž alespoň v jedné použité složce základní pryskyřice nebo tvrdidla, buď před sjednocením s ostatními složkami nebo v již vytvořené směsi, se pod tlakem rozpustí ní zkomolekulární inertní sloučenina, a celá směs se homogenizuje po dobu 0,1 sekundy až 5 minut, načež se směs všech složek za současného ochlazení expanduje.
2. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že hmotnostní poměr nízkomolekulámí sloučeniny a směsi pro práškovou barvu jeO,05:1 až 8:1.
3. 3. Způsob podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že míšení směsi pro práškovou barvu a inertní sloučeniny se provádí v rozmezí teplot od až 20 K pod teplotou tuhnutí do až 100 K nad teplotou tuhnutí při normálním tlaku.
4. 4. Způsob podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že míšení se provádí při tlaku 0,5 až 60

   MPa.
5. 5. Způsob podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že míšení složek s inertní sloučeninou se provádí po dobu kratší než 1 minutu.
6. 6. Způsob podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že nízkomolekulární inertní sloučenina se rozpouští před míšením ve složce s vyšší viskozitou.
7. 7. Způsob podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že základními pryskyřicemi jsou polyesterové pryskyřice, metakrylátové a akrylátové kopolymery, epoxidové pryskyřice, polyuretanové pryskyřice a/nebo siloxanové pryskyřice.
8. 8. Způsob podle nároku 7, vyznačující se tím, že základními pryskyřicemi jsou krystalizovatelné a/nebo semikrystalické základní pryskyřice.
9. 9. Způsob podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že se navíc k základním pryskyřicím a tvrdidlům přidává prostřik z nanášení práškových barev.
10. 10. Způsob podle některého z nároků 1 až 8, vyznačující se tím, že základní pryskyřice a tvrdidla se přidávají ve formě prostřiků z nanášení práškových barev nebo jejich směsí.
11. 11. Způsob podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že nízkomolekulární inertní sloučeninou je oxid uhličitý.

    • ··' toto ·· ·· ' toto • to · · · - · · · · · · to to to · to·· to··· _ o4 _ . · ·········♦· “ · · ··· · · ·· · ······· ·· ·· ·· ··
12. 12. Způsob podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že se provádí jako způsob povlékání práškovou barvou, přičemž expandování se provádí přímo ve směru k povlékanému substrátu.
13. 13. Směs pro výrobu práškové barvy vyrobitelná způsobem podle některého z nároků 1 až 11.
14. 14. Směs pro výrobu práškové barvy podle nároku 13, sestávající z částic s kulovitou morfologií a úzkým rozdělením velikosti · částic a nastavitelnou střední velikostí částic pod 100 μπν.

    eeft φφφφ