DE112012005374T5

DE112012005374T5 - Pulverbeschichtungszusammensetzung

Info

Publication number: DE112012005374T5
Application number: DE112012005374.5T
Authority: DE
Inventors: Carmen Flosbach; Thomas Tuerk
Original assignee: Coatings Foreign IP Co LLC
Current assignee: Coatings Foreign IP Co LLC
Priority date: 2011-12-21
Filing date: 2012-12-17
Publication date: 2014-08-28
Also published as: WO2013096195A1; CN104136475A; US20140343221A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Pulverbeschichtungszusammensetzung, umfassend mindestens ein fluormodifiziertes Polyurethan(meth)acrylat, das aus einer Isocyanatkomponente hergestellt wurde, mindestens ein Hydroxy-C2-C4-alkyl(meth)acrylat und eine Alkoholkomponente, die mindestens einen Perfluoralkylalkohol umfasst, welche miteinander stöchiometrisch umgesetzt werden, wodurch die Pulverbeschichtungszusammensetzung mit einem Fluorgehalt (berechnet als elementares Fluor mit der Molmasse 19) in einem Bereich von 0,1 bis 3 Gew.-% basierend auf dem Gesamtgewicht der Pulverbeschichtungszusammensetzung versehen wird. Die erfindungsgemäße Pulverbeschichtungszusammensetzung, die auf einem fluormodifizierten Polyurethan(meth)acrylat basiert, stellt eine außerordentlich verbesserte Fließfähigkeit, chemische Beständigkeit und insbesondere eine verbesserte und nachhaltige selbstreinigende Wirkung bereit.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Pulverbeschichtungszusammensetzung, die für die Herstellung von Beschichtungen mit außerordentlich verbesserter Fließfähigkeit, chemischer Beständigkeit und Easy-to-Clean-Wirkung verwendbar ist.
Allgemeiner Stand der Technik
Polyurethan(meth)acrylate, die als Bindemittel für die Herstellung von Pulverbeschichtungszusammensetzungen geeignet sind, sind beispielsweise aus der WO 01/25306 bekannt, wo ein lineares aliphatische Diisocyanat, eine aliphatische Verbindung mit mindestens zwei isocyanatreaktiven funktionellen Gruppen und eine olefinische ungesättigte Verbindung mit isocyanatreaktiver funktioneller Gruppe in einem inerten organischen Lösemittel umgesetzt werden und das Produkt mittels Kristallisation und/oder Rekristallisation erhalten wird.
Kristalline und/oder halbkristalline Polyurethan(meth)acrylate, die als Bindemittel für die Herstellung von Pulverbeschichtungszusammensetzungen geeignet sind, sind aus EP-A 1 725 598 , EP-A 1 791 887 und EP-A 1 828 275 bekannt. Sie können durch Umsetzung der Diisocyanatkomponente, der Diolkomponente und dem Hydroxy-C2-C4-alkyl(meth)acrylat ohne Lösemittel erhalten werden, wobei die Diolkomponente auf (cyclo)aliphatischen Diolen oder einer Kombination solcher Diole mit linearen aliphatischen C2-C12-Diolen basiert. Die Polyurethan(meth)acrylate können ohne jegliche Reinigungsverfahren als Bindemittel in Pulverbeschichtungszusammensetzungen verwendet werden. Obwohl sie den Beschichtungen eine gute Säurebeständigkeit verleihen, besteht eine Notwendigkeit für die Entwicklung einer Pulverbeschichtungszusammensetzung auf der Basis von Polyurethan(meth)acrylat-Bindemitteln, die weitere verbesserte Eigenschaften der Beschichtungen bereitstellen, z. B. Selbstreinigungsfähigkeit und andere Eigenschaften.
Es ist allgemein bekannt, dass die Zugabe von amorphen Polyurethanen zu kristallinen und/oder halbkristallinen Polyurethanen geeignet ist, um die chemische Beständigkeit der Beschichtungen zu verbessern, was allerdings gleichzeitig die Lackoberfläche negativ beeinflussen kann, z. B durch eine erniedrigte Kratzfestigkeit.
Easy-to-Clean-Pulverbeschichtungszusammensetzungen sind bekannt und stellen Lacke mit einer selbstreinigenden Wirkung bereit. Zum Beispiel offenbart die WO 2007059133 eine Pulverbeschichtungszusammensetzung, die hydrophobe Reagenzien wie beispielsweise Alkylsilane, Alkylsiloxane, Fluoralkylsilane, Fluoralkylsiloxane, und perfluorierte Kohlenwasserstoffe enthält. Die EP-A 772 514 beschreibt Oberflächen mit einer spezifischen Struktur, die aus Erhöhungen und Vertiefungen mit spezifischen Abständen besteht, wobei die Erhöhungen aus hydrophoben Polymeren hergestellt sind, die eine selbstreinigende Oberfläche bereitstellen. Die WO 02/064266 beschreibt Lacke, die eine partikelbasierte Oberflächenstruktur bereitstellen, in der die Partikel einen durchschnittlichen Durchmesser unterhalb von 100 nm aufweisen und wobei der Lack mindestens teilweise hydrophob ist. Unglücklicherweise ist die Selbstreinigungsfähigkeit der Lacke im Stand der Technik häufig während der Zeit, in der die lackierte Oberfläche dem Wetter ausgesetzt ist, nicht stabil.
Kurzdarstellung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Pulverbeschichtungszusammensetzung, umfassend mindestens ein fluormodifiziertes Polyurethan(meth)acrylat, das aus einer Isocyanatkomponente hergestellt wurde, mindestens ein Hydroxy-C2-C4-alkyl(meth)acrylat und eine Alkoholkomponente, die mindestens einen Perfluoralkylalkohol umfasst, welche miteinander stöchiometrisch umgesetzt werden, wodurch die Pulverbeschichtungszusammensetzung mit einem Fluorgehalt (berechnet als elementares Fluor mit der Molmasse 19) in einem Bereich von 0,1 bis 3 Gew.-% basierend auf dem Gesamtgewicht der Pulverbeschichtungszusammensetzung versehen wird.
Die erfindungsgemäße Pulverbeschichtungszusammensetzung, die auf einem fluormodifizierten Polyurethan(meth)acrylat basiert, stellt eine außerordentlich verbesserte Fließfähigkeit, chemische Beständigkeit und insbesondere eine verbesserte und nachhaltige selbstreinigende Wirkung bereit.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Die Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden leichter durch den Fachmann nach dem Lesen der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung verstanden werden. Es ist dabei zu erkennen, dass diejenigen bestimmten Merkmale der Erfindung, die der Klarheit halber vorangehend und nachfolgend im Zusammenhang mit den separaten Ausführungsformen beschrieben werden auch in Kombination in einer einzelnen Ausführungsform vorgesehen sein können. Umgekehrt können verschiedene Merkmale der Erfindung, die der Kürze wegen im Zusammenhang mit einer einzelnen Ausführungsform beschrieben werden, ebenfalls getrennt oder in irgendeiner beliebigen Unterkombination bereitgestellt werden. Darüber hinaus können Bezüge im Singular ebenfalls den Plural einschließen (zum Beispiel können „eine” und „eins” sich auf eins oder eins oder mehrere beziehen), sofern der Kontext nichts anderes ausdrücklich festlegt.
Die Offenbarung von Wertebereichen ist als ein kontinuierlicher Bereich von Werten gemeint, der jeden Wert zwischen den Minimum- und Maximumwerten einschließt.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Pulverbeschichtungszusammensetzung, umfassend mindestens ein fluormodifiziertes Polyurethan(meth)acrylat, das aus einer Isocyanatkomponente hergestellt wurde, mindestens ein Hydroxy-C2-C4-alkyl(meth)acrylat und eine Alkoholkomponente, die mindestens einen Perfluoralkylalkohol umfasst, welche miteinander stöchiometrisch umgesetzt werden, wodurch die Pulverbeschichtungszusammensetzung mit einem Fluorgehalt (berechnet als elementares Fluor mit der Molmasse 19) in einem Bereich von 0,1 bis 3 Gew.-% basierend auf dem Gesamtgewicht der Pulverbeschichtungszusammensetzung versehen wird.
Mit der Bezeichnung (Meth)acryl ist entsprechend Acryl und/oder Methacryl gemeint.
Der Fluorgehalt (berechnet als elementares Fluor mit der Molmasse von 19) der Pulverbeschichtungszusammensetzung der Erfindung liegt in dem Bereich von 0,1 bis 3 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 bis 2 Gew.-%, wobei die Gew.-% auf dem Gesamtgewicht der Pulverbeschichtungszusammensetzung basieren. Der Fluorgehalt der Pulverbeschichtungszusammensetzung der Erfindung wird durch den Gehalt des fluormodifizierten Polyurethan(meth)acrylats in der Pulverbeschichtungszusammensetzung und insbesondere durch die Menge des mindestens einen Perfluoralkylalkohols bereitgestellt, der für die Zubereitung von dem fluormodifizierten Polyurethan(meth)acrylat verwendet wurde.
Das mindestens eine fluormodifizierte Polyurethan(meth)acrylat kann ausgewählt werden aus der Gruppe, die aus amorphen, kristallinen und/oder halbkristallinen fluormodifizierten Polyurethan(meth)acrylaten besteht.
Die Begriffe amorph, kristallin und halbkristallin, die hierin verwendet werden, sind einem Fachmann bekannt. Amorphe Substanzen können über die Glasübergangstemperaturen (Tg) definiert werden und kristalline und/oder halbkristalline Substanzen können über ihre Schmelztemperaturen (Tm) definiert werden. Der Begriff Tg bezeichnet die Glasübergangstemperatur von der/den festen Komponente(n), die mittels der Differential-Scanning-Kalorimetrie (DSC) gemäß ISO 11357-2 gemessen wird. Der Begriff Tm bezeichnet die Schmelztemperatur von der/den festen Komponente(n), die mittels der DSC bei Aufheizraten von 10 K/min gemäß der DIN 53765-B-10 gemessen werden. Die Schmelztemperatur ist im Allgemeinen nicht ein scharfer Schmelzpunkt, sondern stattdessen das obere Ende des Schmelzbereichs aufweisend eine Breite.
Das mindestens eine fluormodifizierte Polyurethan(meth)acrylat kann eine zahlenmittlere Molmasse (Mn) in dem Bereich von beispielsweise 500 bis 1.5000, vorzugsweise 1.000 bis 12.000 aufweisen.
Die hierin angegebenen Daten der zahlenmittleren Molmasse sind zahlenmittlere Molmassen, die durch Gelpermeations-Chromatographie (GPC; mit Divinylbenzol vernetztes Polystyrol als immobile Phase, Tetrahydrofuran als flüssige Phase; Polystyrol-Standards) bestimmt wurden oder bestimmt werden.
Die Alkoholkomponente für die Herstellung des erfindungsgemäßen fluormodifizierten Polyurethan(meth)acrylats umfasst den mindestens einen Perfluoralkylalkohol in einem Gehalt, der die erfindungsgemäße Pulverbeschichtungszusammensetzung mit einem Fluorgehalt in einem Bereich von 0,1 bis 3 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 bis 2 Gew.-% versieht, wobei die Gew.-% auf dem Gesamtgewicht der Pulverbeschichtungszusammensetzung basieren.
Zum Beispiel umfasst die Alkoholkomponente für die Herstellung von dem erfindungsgemäßen fluormodifizierten Polyurethan(meth)acrylat den mindestens einen Perfluoralkylalkohol, der mindestens 5 Mol-% innerhalb der Alkoholkomponente bildet, vorzugsweise 10 bis 98 Mol-%, noch bevorzugter 10 bis 90 Mol-%, wobei die Mol-% der entsprechenden Alkohole von der Alkoholkomponente sich auf 100 Mol-% summieren, wobei die erfindungsgemäße Pulverbeschichtungszusammensetzung mit dem Fluorgehalt, wie oben erwähnt, über einen vorgegebenen Gehalt des fluormodifizierten Polyurethan(meth)acrylats in der Pulverbeschichtungszusammensetzung versehen wird. Beispielsweise bildet der mindestens eine Perfluoralkylalkohol Polyfox^TM 656 (Omnova Solutions), wie hierin angegeben, 10 Mol-% innerhalb der Alkoholkomponente für die Herstellung des fluormodifizierten Polyurethan(meth)acrylats, wobei die Mol-% des entsprechenden Alkohols von der Alkoholkomponente sich auf 100 Mol-% summieren, und versehen die erfindungsgemäße Pulverbeschichtungszusammensetzung mit einem Fluorgehalt von 0,22 Gew.-%, wenn ein Gehalt von 5 Gew.-% des solchermaßen hergestellten fluormodifizierten Polyurethan(meth)acrylats in der Pulverbeschichtungszusammensetzung verwendet wird, wobei die Gew.-% auf dem Gesamtgewicht der Pulverbeschichtungszusammensetzung basieren.
Der Fluorgehalt (berechnet als elementares Fluor mit einer Molmasse von 19) der Pulverbeschichtungszusammensetzung in einem Bereich von 0,1 bis 3 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 bis 2 Gew.-%, wobei die Gew.-% auf dem Gesamtgewicht der Pulverbeschichtungszusammensetzung basieren, kann ebenfalls durch den mindestens einen Perfluoralkylalkohol bereitgestellt werden, der weniger als 10 Mol-%, vorzugsweise 0,1 bis 8 Mol-% innerhalb der Alkoholkomponente für die Herstellung des fluormodifizierten Polyurethan(meth)acrylats bildet, wobei die Mol-% des entsprechenden Alkohols der Alkoholkomponente sich auf 100 Mol-% summieren, wenn ein Gehalt von höher als 5 Gew.-%, vorzugsweise 30 bis 90 Gew.-% eines solchermaßen hergestellten fluormodifizierten Polyurethan(meth)acrylats in der Pulverbeschichtungszusammensetzung verwendet wird, wobei die Gew.-% auf dem Gesamtgewicht der Pulverbeschichtungszusammensetzung basieren.
Der mindestens eine Perfluoralkylalkohol kann ein Perfluoralkyl-enthaltendes polymeres Polyol und oder ein Perfluoralkyl enthaltender Monoalkohol sein.
Das Perfluoralkyl-enthaltende polymere Polyol kann ein aliphatisches und/oder cycloaliphatisches Polyetherpolyol mit -OCH₂C_nF_2n+1-Gruppen, mit n = 1 oder 2, sein und es kann aus einem Polyetherpolyol hergestellt werden, bei dem eine Anzahl der Hydroxylgruppen mit einem Alkohol der Formel C_nF_2n+1CH₂OH, mit n = 1 oder 2, verethert worden sind, und bei dem zwei oder mehr Hydroxylgruppen nicht veretherte freie Hydroxylgruppen in dem Molekül sind. Das fluorhaltige Polyetherpolyol weist einen Fluorgehalt, der durch seine -OCH₂C_nF_2n+1-Gruppen bereitgestellt wird, in dem Bereich von beispielsweise 24 bis 40 Gew.-% auf und es kann eine berechnete Molmasse in dem Bereich von beispielsweise 470 bis 5.000 aufweisen.
Bevorzugte Beispiele sind fluorhaltige Polyetherdiole mit der Formel HO[CH₂CCH₃CH₂OCH₂CF₃CH₂O]_xCH₂C(CH₃)₂CH₂-[OCH₂CCH₃CH₂OCH₂CF₃CH₂]_yOH und mit der Formel HO[CH₂CCH₃CH₂OCH₂C₂F₅CH₂O]_xCH₂C(CH₃)₂CH₂-[OCH₂CCH₃CH₂OCH₂C₂F₅CH₂]_yOH, mit x + y = 6 im Durchschnitt.
Der Perfluoralkyl-enthaltende Monoalkohol kann ein Perfluoralkylethanol der Formel F-(CF₂)_n-CH₂CH₂OH mit n = 2–8 sein, beispielsweise Perfluorbutylethanol, Perfluorhexylethanol und/oder Perfluoroctylethanol. Der fluorhaltige Monoalkohol weist einen Fluorgehalt, der durch seine F-(CF₂)_n-Gruppen bereitgestellt wird, in dem Bereich von beispielsweise 65 bis 70 Gew.-% auf und es kann eine zahlenmittlere Molmasse in dem Bereich von beispielsweise 416 bis 528 aufweisen.
Beispiele für handelsüblich erhältliche Produkte sind Polyfox^TM 636 (Omnova Solutions), Polyfox^TM 656 (Omnova Solutions) und Zonyl^® BA-Typen (DuPont).
Die Alkoholkomponente für die Herstellung der fluormodifizierten Polyurethan(meth)acrylate umfasst ferner Alkohole, die Diole oder Polyole in der Form von niedermolekularen Verbindungen sind, die durch empirische oder Strukturformeln definiert sind, und/oder oligomere oder polymere Polyole mit zahlenmittleren Molmassen von beispielsweise bis zu 800, entsprechende hydroxyfunktionelle Polyether, hydroxyfunktionelle Polyester und/oder hydroxyfunktionelle Polycarbonate.
Niedermolekulare Diole, die durch eine empirische und strukturelle Formel definiert sind, sind allerdings bevorzugt. Beispiele für derartige niedermolekulare Diole sind Ethylenglykol, die isomeren Propan- und Butandiole, 1,5-Pentandiol, 1,6-Hexandiol, 1,10-Decandiol, 1,12-Dodecandiol, 1,4-Cyclohexandimethanol, hydriertes Bisphenol A, Dimerfettalkohol, Neopentylglykol, Butylethylpropandiol, die isomeren Cyclohexandiole, die isomeren Cyclohexandimethanole und Tricyclodecandimethanol.
Beispiele für Polyole, die durch empirische Formeln oder Strukturformeln definiert sind, sind Polyole mit mehr als zwei Hydroxylgruppen, wie beispielsweise Trimethylolpropan, Trimethylolethan und Pentaerythrit.
Die Isocyanatkomponente für die Herstellung von dem erfindungsgemäßen fluormodifizierten Polyurethan(meth)acrylat umfasst Isocyanat(e), wie es einem Fachmann für die Herstellung von Polyurethanen bekannt ist. Beispiele sind Diisocyanate wie 1,6-Hexandiisocyanat, Tetramethylxylol-Diisocyanat, Isophoron-diisocyanat, Dicyclohexylmethan-diisocyanat und Cyclohexan-diisocyanat, jedoch ebenso Polyisocyanate, die von diesen Diisocyanaten abgeleitet wurden, wie etwa zum Beispiel Uretdion oder Polyisocyanate vom Isocyanurat-Typ, hergestellt durch Di- oder Trimerisierung von diesen Diisocyanaten oder Polyisocyanate, hergestellt durch die Umsetzung dieser Diisocyanate mit Wasser und Biuretgruppen enthaltenden oder Urethangruppen enthaltenden Polyisocyanaten, welche durch die Umsetzung von diesen Diisocyanaten mit Polyolen hergestellt wurden.
Mindestens ein Hydroxy-C2-C4-alkyl(meth)acrylat wird für die Herstellung des erfindungsgemäßen fluormodifizierten Polyurethan(meth)acrylats verwendet. Beispiele für Hydroxy-C2-C4-alkyl(meth)acrylate sind Hydroxyethyl(meth)acrylat, eines der isomeren Hydroxypropyl(meth)acrylate oder eines der isomeren Hydroxybutyl(meth)acrylate. Die Acrylatverbindung wird in jedem Fall bevorzugt.
Der Fachmann wählt die Eigenschaften und den Anteil der Diisocyanatkomponente, der Alkoholkomponente, die den mindestens einen Perfluoralkylalkohol umfasst, und von dem mindestens einen Hydroxy-C2-C4-alkyl(meth)acrylat für die Herstellung der fluormodifizierten Polyurethan(meth)acrylate auf eine solche Art und Weise aus, dass die erfindungsgemäße Pulverbeschichtungszusammensetzung mit einem Fluorgehalt (berechnet als elementares Fluor mit einer Molmasse von 19) in einem Bereich von 0,1 bis 3 Gew.-% versehen wird, wobei die Gew.-% auf dem Gesamtgewicht der Pulverbeschichtungszusammensetzung basieren.
Für spezifische Anwendungen, zum Beispiel zur Bereitstellung zusätzlicher spezifischer Eigenschaften für die Lacke, wie beispielsweise Kratzfestigkeit, können spezifische fluormodifizierte Polyurethan(meth)acrylate in der erfindungsgemäßen Pulverbeschichtungszusammensetzung verwendet werden. Für diese Zwecke können die spezifischen fluormodifizierten Polyurethan(meth)acrylate insbesondere auf den folgenden drei Ausführungsformen basierend hergestellt werden.
In einer ersten Ausführungsform der Herstellung wird 1,6-Hexandiisocyanat mit der Alkoholkomponente, die den mindestens einen Perfluoralkylalkohol umfasst, und mit dem mindestens einen Hydroxy-C2-C4-alkyl(meth)acrylat in einem molaren Verhältnis von x:(x – 1):2 stöchiometrisch umgesetzt. Die Alkoholkomponente ist eine Kombination von dem mindestens einen Perfluoralkylalkohol und von zwei bis vier, vorzugsweise von zwei oder drei, unterschiedlichen (cyclo)aliphatischen Diolen mit Molmassen von 62 bis 600, wobei jeder der Alkohole mindestens 10 Mol-% innerhalb der Alkoholkomponente ausmacht, wobei die Mol-% der entsprechenden Alkohole sich auf 100 Mol-% summieren. Beispiele für (cyclo)aliphatische Diole sind Ethylenglykol, die isomeren Propan- und Butandiole, 1,5-Pentandiol, 1,6-Hexandiol, 1,10-Decandiol, 1,12-Dodecandiol, Neopentylglykol, Butylethylpropandiol, die isomeren Cyclohexandiole, die isomeren Cyclohexandimethanole, hydriertes Bisphenol A, Tricyclodecandimethanol und Dimerfettalkohol.
In einer zweiten Ausführungsform der Herstellung wird ein Trimer aus einem (cyclo)aliphatischen Diisocyanat, 1,6-Hexandiisocyanat, der Alkoholkomponente, die den mindestens einen Perfluoralkylalkohol umfasst, und dem mindestens einen Hydroxy-C2-C4-alkyl(meth)acrylat in einem molaren Verhältnis von 1:x:x:3 stöchiometrisch umgesetzt, wobei x einen Wert von 1 bis 6, vorzugsweise von 1 bis 3 bedeutet. Die Alkoholkomponente ist eine Kombination aus dem mindestens einen Perfluoralkylalkohol und einem mindestens einen individuellen linearen, aliphatischen alpha,omega-C2-C12-Diol und von zwei bis vier, vorzugsweise zwei oder drei, unterschiedlichen (cyclo)aliphatischen Diolen, wobei jeder der Alkohole mindestens 10 Mol-% innerhalb der Alkoholkomponente ausmacht und wobei die Alkoholkomponente aus mindestens 80 Mol-% des mindestens einen linearen aliphatischen alpha,omega-C2-C12-Diols besteht, wobei die Mol-% der entsprechenden Alkohole sich auf 100 Mol-% summieren.
Die Trimere aus dem (cyclo)aliphatischen Diisocyanat sind Polyisocyanate des Isocyanurat-Typs, hergestellt durch Trimerisierung von einem (cyclo)aliphatischen Diisocyanat.
Beispiele für das mindestens eine individuelle lineare, aliphatische alpha,omega-C2-C12-Diol sind Ethylenglykol, 1,3-Propandiol, 1,4-Butandiol, 1,5-Pentandiol, 1,6-Hexandiol, 1,10-Decandiol, 1,12-Dodecandiol.
Beispiele für die (cyclo)aliphatischen Diole sind die weiteren Isomere von Propan- und Butandiol, die verschieden sind zu den isomeren von Propan- und Butandiol, welche in dem vorhergehenden Absatz angeführt wurden, und Neopentylglykol, Butylethylpropandiol, die isomeren Cyclohexandiole, die isomeren Cyclohexandimethanole, hydriertes Bisphenol A und Tricyclodecandimethanol.
In einer dritten Ausführungsform der Herstellung werden die Diisocyanatkomponente, die Alkoholkomponente, welche den mindestens einen Perfluoralkylalkohol umfasst, und das mindestens eine Hydroxy-C2-C4-alkyl(meth)acrylat miteinander in dem molaren Verhältnis von x:(x – 1):2 stöchiometrisch umgesetzt, wobei x einen Wert von 2 bis 5, vorzugsweise von 2 bis 4 bedeutet, wobei 50 bis 80 Mol-% von der Diisocyanatkomponente durch 1,6-Hexandiisocyanat gebildet werden, und 20 bis 50 Mol-% durch eines oder zwei Diisocyanate, wobei die Mol-% der entsprechenden Diisocyanate sich auf 100 Mol-% summieren. Die Alkoholkomponente ist eine Kombination aus dem mindestens einen Perfluoralkylalkohol und nicht mehr als vier verschiedenen Diolen, wobei 20 bis 100 Mol-% der Diole durch mindestens ein lineares aliphatisches alpha,omega-C2-C12-Diol und 0 bis 80 Mol-% der Diole durch mindestens ein (cyclo)aliphatisches Diol gebildet werden, das sich von den linearen aliphatischen alpha,omega-C2-C12-Diolen unterscheidet, wobei die Mol-% der entsprechenden Alkohole sich auf 100 Mol-% summieren.
Die weiteren ein oder zwei Diisocyanate, welche die 20 bis 50 Mol-% der Diisocyanatkomponente bilden, sind ausgewählt aus der Gruppe, die aus Toluylen-diisocyanat, Diphenylmethan-diisocyanat, Dicyclohexylmethan-diisocyanat, Isophoron-diisocyanat, Trimethylhexan-diisocyanat, Cyclohexan-diisocyanat, Cyclohexandimethylen-diisocyanat und Tetramethylenxylylen-diisocyanat besteht.
Beispiele für mindestens eines der linearen aliphatischen alpha,omega-C2-C12-Diole sind diejenigen, die für die zweite Ausführungsform von dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben werden.
Beispiele für die (cyclo)aliphatischen Diole, die verschieden sind zu den linearen aliphatischen alpha,omega-C2-C12-Diolen, sind diejenigen, die für die zweite Ausführungsform von dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben werden.
In dem Verfahren für die Herstellung der erfindungsgemäßen fluormodifizierten Polyurethan(meth)acrylate werden die Isocyanatkomponente, die Alkoholkomponente, welche den mindestens einen Perfluoralkylalkohol umfasst, und das mindestens eine Hydroxy-C2-C4-alkyl(meth)acrylat in der Abwesenheit eines Lösemittels miteinander in Substanz umgesetzt.
Der Begriff Lösemittel, wie er in der vorliegenden Beschreibung angewendet wird, bedeutet ein organisches Lösemittel oder eine Mischung organischer Lösemittel, wie sie auf dem Fachgebiet bekannt sind. Bei dem Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen fluormodifizierten Polyurethan(meth)acrylate kann ein Lösemittel verwendet werden, im Allgemeinen zum Beispiel in einer Menge von 0 bis 50 Gew.-%, wobei die Gew.-% auf der Gesamtmenge der fluormodifizierten Polyurethan(meth)acrylat-Lösung basiert, was es allerdings erforderlich macht, das Lösemittel von dem resultierenden Harz zu entfernen. Vorzugsweise wird die Herstellung der erfindungsgemäßen fluormodifizierten Polyurethan(meth)acrylate ohne Lösemittel und ohne nachfolgende Reinigungsverfahren durchgeführt.
Die Reaktanten können gleichzeitig alle zusammen oder in zwei oder mehreren Synthesestufen umgesetzt werden. Wenn die Synthese in mehreren Stufen durchgeführt wird, können die Reaktanten in den unterschiedlichsten Reihenfolgen hinzugefügt werden, beispielsweise auch nacheinander oder in abwechselnder Weise. Zum Beispiel können die Diisocyanate von der Diisocyanatkomponente zuerst mit Hydroxy-C2-C4-alkyl(meth)acrylat und anschließend mit den Alkoholen der Alkoholkomponente umgesetzt werden oder zuerst mit den Alkoholen der Alkoholkomponente und anschließend mit Hydroxy-C2-C4-alkyl(meth)acrylat. Allerdings kann die Alkoholkomponente ebenfalls in zwei oder mehrere Teilmengen unterteilt werden, zum Beispiel, oder in die individuellen Alkohole, zum Beispiel, derart, dass die Diisocyanate zuerst mit einem Teil der Alkoholkomponente vor der weiteren Umsetzung mit Hydroxy-C2-C4-alkyl(meth)acrylat umgesetzt werden und schließlich mit dem verbleibenden Anteil der Alkoholkomponente umgesetzt werden, zum Beispiel. Ebenso kann die Diisocyanatkomponente jedoch auch in zwei oder mehrere Teilmengen unterteilt werden, zum Beispiel, oder in die individuellen Diisocyanate, zum Beispiel, derart, dass die Alkohole zuerst mit einem Teil der Diisocyanatkomponente umgesetzt werden und schließlich mit dem verbleibenden Anteil der Diisocyanatkomponente, zum Beispiel. Die einzelnen Reaktionspartner können in jedem Fall in ihrer Gesamtheit oder in zwei oder mehreren Portionen hinzugefügt werden.
Die Reaktion ist exotherm und läuft bei einer Temperatur oberhalb der Schmelztemperatur der Reaktionsmischung ab, allerdings unterhalb einer Temperatur, die zu einer freien radikalischen Polymerisation der (Meth)acrylat-Doppelbindungen führt.
Die Reaktionstemperatur beträgt beispielsweise 60°C bis maximal 120°C. Die Zugabegeschwindigkeit oder die Menge der zugegebenen Reaktionspartner wird dementsprechend auf der Basis von dem Grad der Exothermie bestimmt und die flüssige (geschmolzene) Reaktionsmischung kann innerhalb des gewünschten Temperaturbereichs durch Erwärmen oder Abkühlen gehalten werden.
Sobald die Reaktion abgeschlossen und die Reaktionsmischung abgekühlt ist, werden die festen fluormodulierten Polyurethan(meth)acrylate erhalten. Die fluormodulierten Polyurethan(meth)acrylate nehmen die Form einer Mischung an, die eine Molmassenverteilung aufweist. Die fluormodulierten Polyurethan(meth)acrylate erfordern allerdings keine Aufarbeitung und können direkt als ein Pulverlackbindemittel verwendet werden.
Die fluormodifizierten Polyurethan(meth)acrylate können in der erfindungsgemäßen Pulverbeschichtungszusammensetzung nicht nur als alleinige Bindemittel oder als Hauptbindemittel, das mindestens 50 Gew.-% ausmacht, verwendet werden, sondern ebenfalls in kleineren Anteilen als Co-Bindemittel, beispielsweise in Mengen von 30 bis 50 Gew.-%, oder als Zusatzmittel, beispielsweise in Mengen von 0,5 bis 10 Gew.-%, wobei die Gew.-% auf die gesamte Pulverbeschichtungszusammensetzung bezogen sind.
In Bezug darauf kann diese erfindungsgemäße Pulverbeschichtungszusammensetzung zusätzliche geeignete Bindemittel umfassen, die als solche auf dem Gebiet der Farben und Lacke einem Fachmann bekannt sind, die sich von den fluormodifizierten Polyurethan(meth)acrylaten dieser Erfindung unterscheiden. Beispiele sind Bindemittel, die durch eine freie radikalische Polymerisation olefinischer Doppelbindungen härtbar sind, wie beispielsweise ungesättigte Polyester, Polyurethane und/oder (Meth)acryl-Copolymerharze, Polymerhybridharze, die von diesen Klassen der Harzbindemittel abgeleitet wurden, mit einer zahlenmittleren Molmasse (Mn) im Bereich von beispielsweise 500 bis 10.000.
Die erfindungsgemäße Pulverbeschichtungszusammensetzung umfasst Pigmente, Füllstoffe und/oder Lackzusatzstoffe, die dem Fachmann bekannt sind, in einem Bereich von 0,1 bis 60 Gew.-%, vorzugsweise 5 bis 60 Gew.-%, basierend auf der gesamten erfindungsgemäßen Pulverbeschichtungszusammensetzung.
Die Pigmente können transparente Pigmente, farbgebende und/oder effektgebende Pigmente und/oder Füllstoffe (Streckmittel) zum Beispiel sein, entsprechend einem Gewichtsverhältnis Pigment plus Füllstoff:Harz in dem Bereich von 0:1 bis 2:1. Beispiele für anorganische oder organische farbgebende Pigmente sind Titandioxid, Eisenoxidpigmente, Pigmentruß, Azo-Pigmente, Pkthalocyanin-Pigmente, Quinacridon- oder Pyrrolopyrrol-Pigmente. Beispiele für effektgebende Pigmente sind Metallpigmente zum Beispiel hergestellt aus Aluminium, Kupfer oder anderen Metallen; Interferenzpigmente wie beispielsweise Metalloxid-beschichtete Metallpigmente, zum Beispiel, Titandioxid-beschichtetes oder Mischoxid-beschichtetes Aluminium, beschichteter Glimmer, wie etwa zum Beispiel Titandioxid-beschichteter Glimmer.
Beispiele für verwendbare Füllstoffe sind Siliziumdioxid, Aluminiumsilikat, Bariumsulfat, Calciumcarbonat und Talkum.
Lackzusätze sind beispielsweise Inhibitoren, Katalysatoren, Verlaufsmittel, Entgasungsmittel, Benetzungsmittel, Antikratermittel, Initiatoren, Antioxidationsmittel und Lichtstabilisatoren. Die Zusätze werden in herkömmlichen Mengen verwendet, die dem Fachmann auf dem Gebiet bekannt sind.
Die Komponenten der Pulverbeschichtungszusammensetzung werden gemischt, extrudiert und mittels herkömmlicher Techniken gemahlen, die in der Pulverbeschichtungstechnik eingesetzt werden und einem Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet bekannt sind. Typischerweise werden alle Komponenten der vorliegenden Pulverbeschichtungsformulierung in einen Mischbehälter gegeben und miteinander vermischt. Die vermengte Mischung wird anschließend schmelzgemischt, beispielsweise in einem Schmelzextruder. Außerdem können die Komponenten mit dem geschmolzenen fluormodifizierten Polyurethan(meth)acrylat schmelzgemischt werden. Die schmelzgemischte, zum Beispiel extrudierte, Zusammensetzung wird anschließend abgekühlt und zerkleinert und zu einem Pulver gemahlen.
Das gemahlene Pulver wird daran anschließend gesiebt, um die gewünschte Partikelgröße zu erzielen, zum Beispiel eine durchschnittliche Partikelgröße (mittlerer Partikeldurchmesser) von 20 bis 200 μm, bestimmt mittels Laserbeugung.
Es ist möglich, eine vorbestimmte Menge einer Komponente der Pulverbeschichtungskomponenten hinzuzufügen, zum Beispiel zu den weiteren Komponenten der Zusammensetzung, und anschließend vorzumischen. Die Vormischung kann dann extrudiert, abgekühlt und danach zu Pulver gemahlen und klassifiziert werden.
Die Pulverbeschichtungszusammensetzung kann ebenfalls durch Sprühen aus überkritischen Lösungen, NAD-„nicht-wässrigen Dispersions”-Verfahren oder Ultraschall-Stehwellen-Zerstäubungsverfahren hergestellt werden.
Darüber hinaus können spezifische Komponenten der Pulverbeschichtungszusammensetzung, wie beispielsweise Zusatzstoffe, Pigmente, Füllstoffe, zusammen mit den fertigen Pulverbeschichtungspartikeln nach Extrusion und Mahlen durch ein „Verklebungs”-Verfahren unter Verwendung von einer Aufprallfusion (Impact fusion) verarbeitet werden. Zu diesem Zweck können die spezifischen Komponenten mit den Pulverbeschichtungspartikeln gemischt werden. Während des Vermischens werden die einzelnen Pulverbeschichtungspartikel behandelt, um ihre Oberfläche weich zu machen, sodass die Komponenten an ihnen anhaften und homogen mit der Oberfläche der Pulverbeschichtungspartikel verbunden werden. Das Weichmachen der Oberfläche der Pulverbeschichtungspartikel kann mittels Erwärmen der Partikel auf eine Temperatur von zum Beispiel 40 bis 100°C durchgeführt werden, abhängig von dem Schmelzverhalten der Pulverpartikel. Nach dem Abkühlen der Mischung kann die gewünschte Partikelgröße durch ein anschließendes Siebverfahren erhalten werden.
Die Pulverbeschichtungszusammensetzungen können sogleich auf metallische und nichtmetallische Substrate in einer Trockenschichtdicke von 10 bis 300 μm, vorzugsweise 20 bis 100 μm, insbesondere von 10 bis 50 μm für Dünnfilm-Beschichtungen aufgetragen werden.
Die Zusammensetzungen können für die Beschichtung von metallischen Substraten verwendet werden, einschließlich, aber nicht darauf beschränkt, Stahl, Messing, Aluminium, Chrom und Mischungen davon und ebenfalls auf andere Substrate einschließlich zum Beispiel wärmeempfindliche Substrate, wie beispielsweise Substrate auf der Basis von Holz, Kunststoff und Papier und andere Substrate auf der Basis von beispielsweise Glas und Keramik.
Abhängig von den Anforderungen, die an das beschichtete Substrat gestellt werden, kann die Oberfläche von dem Substrat einer mechanischen Behandlung, wie beispielsweise Strahlen unterzogen werden, gefolgt durch, im Falle von Metallsubstraten, Säurespülung oder Reinigung gefolgt durch chemische Behandlung.
Die Pulverbeschichtungszusammensetzung kann beispielsweise durch elektrostatisches Sprühen, elektrostatisches Bürsten, Thermo- oder Flammsprühen, Fließbett-Beschichtungsverfahren, Beflockung, tribostatische Sprühauftragung und dergleichen und auch Bandlackiertechniken aufgetragen werden, die alle dem Fachmann bekannt sind.
Vor dem Auftragen der erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzungen kann das Substrat grundiert, aber nicht vorgewärmt werden, sodass das Substrat bei einer Umgebungstemperatur von ungefähr 25°C ist.
Bei bestimmten Anwendungen kann das zu beschichtende Substrat vor dem Auftragen der Pulverbeschichtungszusammensetzung vorgewärmt werden und anschließend nach dem Auftragen der Pulverzusammensetzung entweder erhitzt werden oder nicht. Zum Beispiel wird Gas gewöhnlicherweise für verschiedene Erwärmungsschritte verwendet, allerdings sind auch andere Verfahren, z. B. Mikrowellen-, Infrarot-(IR-), nahe Infrarot-(NIR-) und Ultraviolett(UV-)Bestrahlung ebenfalls bekannt. Die Vorwärmung kann bis zu einer Temperatur im Bereich von 60 bis 260°C unter Verwendung von Mitteln stattfinden, die einem Fachmann auf dem Gebiet bekannt sind.
Die Pulverbeschichtungszusammensetzungen können direkt auf die Substratoberfläche als eine Grundierungsbeschichtung oder auf eine Schicht eines Primers, der ein Primer auf Flüssigkeitsbasis oder Pulverbasis sein kann, aufgetragen werden. Die Pulverbeschichtungszusammensetzung kann ebenfalls als eine Lackschicht eines Mehrschichtlackierungssystems aufgetragen werden, das auf Flüssig- oder Pulverlacken basiert, beispielsweise als Klarlackschicht aufgetragen auf eine farbgebende und/oder effektgebende Basislackschicht oder als pigmentierter Einschichtlack auf eine vorherige Beschichtung.
Nach dem Auftragen kann der Lack, bzw. die Beschichtung durch Bestrahlung mit konvektiver, Gas- und/oder Strahlungswärme, z. B., IR- und/oder NIR-Strahlung, wie es auf dem Fachgebiet bekannt ist, auf Temperaturen von beispielsweise 100°C bis 300°C, vorzugsweise 120°C bis 200°C Objekttemperatur in jedem Fall für zum Beispiel 2 bis 20 Minuten im Falle vorgewärmter Substrate und zum Beispiel 4 bis 30 Minuten im Falle von nicht vorgewärmten Substraten geschmolzen werden.
Nach dem Schmelzen kann die aufgetragene Pulverbeschichtungszusammensetzung über freie radikalische Polymerisation von olefinischen Doppelbindungen gehärtet werden, die thermisch und/oder durch Bestrahlen mit hochenergetischer Strahlung, die dem Fachmann bekannt ist, aushärten. UV-(Ultraviolett-)Strahlung oder Elektronenstrahlstrahlung können als hochenergetische Strahlung verwendet werden. Die UV-Strahlung ist die bevorzugte hochenergetische Strahlung. Die Bestrahlung kann kontinuierlich oder nicht kontinuierlich erfolgen.
Während thermisch härtbare Pulverbeschichtungen thermisch spaltbare Initiatoren freier Radikale enthalten, enthalten die Pulverbeschichtungszusammensetzungen, die durch UV-Bestrahlung härtbar sind, Photoinitiatoren. Die Initiatoren können beispielsweise in Mengen von 0,1 bis 7 Gew.-%, vorzugsweise von 0,5 bis 5 Gew.-% verwendet werden, bezogen auf die gesamte erfindungsgemäße Pulverbeschichtungszusammensetzung. Die Initiatoren können einzeln oder in Kombination verwendet werden.
Beispiele für thermisch spaltbare Radikalinitiatoren sind Azoverbindungen, Peroxidverbindungen und C-C-spaltende Initiatoren, wie sie einem Fachmann auf dem Gebiet bekannt sind. Beispiele für Photoinitiatoren sind Benzoin und Derivate davon, Acetophenon, Benzophenon, Thioxanthon und Derivate davon, Anthrachinon, 1-Benzoylcyclohexanol, Organophosphorverbindungen, wie sie einem Fachmann auf dem Gebiet bekannt sind.
Die Lackschichten können durch konvektive, Gas- und/oder Strahlungswärme, z. B., Infrarot-(IR-) und/oder nahe Infrarot-(NIR-)Strahlung, wie es auf dem Fachgebiet bekannt ist, Temperaturen von beispielsweise 100°C bis 300°C, vorzugsweise 120°C bis 250°C, noch bevorzugter 120°C bis 180°C (Objekttemperatur in jedem Fall) ausgesetzt werden.
Die selbstreinigenden Eigenschaften der Beschichtungen, die durch die Pulverbeschichtungszusammensetzung der Erfindung bereitgestellt werden, können durch Testen der anfänglichen Selbstreinigungsfähigkeit einer Lackschicht auf einer Platte durch Auftragen des Leverkusen-Standardschmutzes 09 LD-40 (handelsüblich erhältlich von wfk-Institut Krefeld, Deutschland) auf die waagrecht positionierte beschichtete Platte unter Verwendung eines Siebes für die waagrecht positionierte Platte bestimmt werden. Anschließend werden 10 ml Wassertröpfchen auf den unverschmutzten Bereich der beschichteten Platte platziert. Das unverschmutzte Ende der Platte wird langsam und kontinuierlich von der waagrechten Position in eine mehr senkrechte Position angehoben und der Winkel, bei dem die Wassertröpfchen anfangen, sich zu bewegen, wird aufgezeichnet. Nachdem die Wassertröpfchen das untere Ende der Platte erreicht haben, wird visuell bewertet, wie viel Schmutz die Wassertröpfchen von der Oberfläche entfernt haben. Die beschichtete Platte wird dann sorgfältig gereinigt, um jeglichen verbliebenen Schmutz zu entfernen und wird anschließend künstlichen Witterungsbedingungen (1000 h CAM 180 künstlicher Bewitterungstest) ausgesetzt. Die künstlich bewitterte Platte wird danach demselben Test der Selbstreinigungsfähigkeit wie vorangehend beschrieben unterzogen und dies wird nochmals wiederholt. Zum Schluss kann ein Trend abgeschätzt werden, ob und in welchem Ausmaß sich die Selbstreinigungsfähigkeit über die Zeit verringert. Die nachfolgenden Beispiele veranschaulichen die Erfindung.
Beispiele
Beispiel 1
Herstellung eines erfindungsgemäßen fluormodifizierten Polyurethan(meth)acrylats
In einem 2 L-Vierhals-Glasreaktor, ausgestattet mit Rührer, Thermoelement und Säule, werden 43,1 Gew.-% 1,6-Hexandiisocyanat (HDI) mit 0,3 Gew.-% Methylhydrochinon und 0,01 Gew.-% Dibutylzinndilaurat gemischt. Die Mischung wird auf 60°C erhitzt und 19,8 Gew.-% Hydroxyethylacrylat werden dosisweise derart zugegeben, dass eine Temperatur von 80°C nicht überschritten wird. Die Mischung wird bei 80°C gehalten, bis der NCO-Zielwert erreicht ist. Nachdem der Zielwert des NCO-Gehalts erreicht ist, werden 20,5 Gew.-% hydriertes Bisphenol A, 1,5% Polyfox^TM 656 (handelsüblich erhältlich von Omnova) und 14,7 Gew.-% 1,10-Dekandiol nacheinander auf eine solche Weise hinzugefügt, dass die Temperatur von 120°C nicht überschritten wird. Die Temperatur wird bei 120°C gehalten, bis kein Wert für NCO mehr nachweisbar ist. Das geschmolzene Harz wird abgefüllt und gekühlt.
Beispiel 2
Herstellung eines Polyurethan(meth)acrylats nach dem Stand der Technik
In einem 2 L-Vierhals-Glasreaktor, ausgestattet mit Rührer, Thermoelement und Säule, werden 43,7 Gew.-% 1,6-Hexandiisocyanat (HDI) mit 0,3 Gew.-% Methylhydrochinon und 0,01 Gew.-% Dibutylzinndilaurat gemischt. Die Mischung wird auf 60°C erhitzt und 20,1 Gew.-% Hydroxyethylacrylat werden dosisweise derart zugegeben, dass eine Temperatur von 80°C nicht überschritten wird. Die Mischung wird bei 80°C gehalten, bis der NCO-Zielwert erreicht ist. Nachdem der Zielwert des NCO-Gehalts erreicht ist, werden 20,8 Gew.-% hydriertes Bisphenol A und 15,1 Gew.-% 1,10-Dekandiol nacheinander auf eine solche Weise hinzugefügt, dass die Temperatur von 120°C nicht überschritten wird. Die Temperatur wird bei 120°C gehalten, bis kein Wert für NCO mehr nachweisbar ist. Das geschmolzene Harz wird abgefüllt und gekühlt.
Beispiel 3
Herstellung von Pulverbeschichtungszusammensetzungen, Auftragung und Testergebnisse
Durch Vormischen und Extrusion einer zerkleinerten Mischung aus 96,5 Gew.-% des fluormodifizierten Polyurethanacrylats von Beispiel 1, 1 Gew.-% Irgacure^® 2959 (Photoinitiator von Ciba, 0,5 Gew.-% Powdermate^® 486 CFL (Verlaufadditiv von Troy Chemical Company), 1 Gew.-% Tinuvin^® 144 (HALS-Lichtstabilisator von Ciba) und 1 Gew.-% Tinuvin^® 405 (UV-Absorber von Ciba) wird ein Pulverklarlack gemäß dem Standard-Pulverherstellungsverfahren (Kühlen, Brechen, Mahlen und Sieben) hergestellt.
Der Pulverklarlack wird mit einer Schichtdicke von 80 μm auf Stahlplatten aufgetragen, für 10 Minuten bei 140°C (Ofentemperatur) geschmolzen und anschließend mit UV-Licht mit einer Intensität von 500 mW/cm² und einer UV-Dosis von 800 mJ/cm² bestrahlt.

Die Selbstreinigungsfähigkeit der Lackschicht über die Zeit kann mit dem folgenden Verfahren bestimmt werden. Zunächst wird die anfängliche Selbstreinigungsfähigkeit einer Platte mit der zu testenden Lackschicht durch Auftragen des Leverkusen-Standardschmutz 09 LD-40 (handelsüblich erhältlich von wfk-Institut Krefeld, Deutschland) bis auf einen 4 cm breiten Abschnitt an einem Ende der waagrecht positionierten Platte bestimmt. Die Auftragung des Schmutzes wird unter Verwendung eines Siebes durchgeführt. Es werden drei 25-μl Tröpfchen entionisiertes Wasser auf den unverschmutzten Bereich der beschichteten Platte platziert. Das unverschmutzte Ende der Platte wird langsam und kontinuierlich aus der waagrechten Position in einen Winkel von 30° angehoben, was bewirkt, dass die Wassertröpfchen sich durch den verschmutzten Bereich bewegen. Nach 5 Minuten wird die Position der Wassertröpfchen aufgezeichnet und es wird visuell bewertet, wie viel Schmutz die Wassertropfen bei ihrer Bewegung nach unten von der Oberfläche entfernt haben. Die beschichtete Platte wird anschließend sorgfältig gereinigt, um jeglichen verbliebenen Schmutz zu entfernen und wird danach künstlichen Witterungsbedingungen (500 Stunden gemäß SAE J2527, CAM 180 künstlicher Bewitterungstest) ausgesetzt. Dann wird der Test der Selbstreinigungsfähigkeit wiederholt, wonach weitere Zyklen mit künstlicher Bewitterung und Testen der Selbstreinigungsfähigkeit folgen. Schließlich werden die Daten der Selbstreinigungsfähigkeit, welche die anfängliche Selbstreinigungsfähigkeit und die Selbstreinigungsfähigkeit nach 500, 1.000 und 2.000 Stunden der künstlichen Bewitterung umfassen, erhalten und es kann ein Trend abgeschätzt werden, ob oder in welchem Umfang sich die Selbstreinigungsfähigkeit der Lackschicht über die Zeit verringert, der sie der Witterung ausgesetzt ist. Testergebnisse: Tabelle 1:

Beschichtung, basierend auf	Ablauf*	chemische Beständigkeit** (min)	Schmutzentfernung*** zu Anfang	Schmutzentfernung*** nach 500 h CAM 180	Schmutzentfernung*** nach 1000 h CAM 180	Schmutzentfernung*** nach 2000 h CAM 180
Beispiel 1	ausgezeichnet	30	100%	98%	90%	75%
Beispiel 2	gut	23	90%	74%	50%	10%

* visuelle
Bewertung

** Test der chemischen Beständigkeit: Die Platte wird auf eine Heizplatte bei 65°C gelegt. Über einen Zeitraum von 30 min werden Tröpfchen von 50 μl 36%-iger Schwefelsäure auf die Klarlackoberfläche in Intervallen von 1 min aufgebracht. Bewertung: Zerstörung der Schicht nach x min (0–30).

*** wie viel Schmutz wird bei dem vorangehend beschriebenen Test der Selbstreinigungsfähigkeit entfernt

Claims

Pulverbeschichtungszusammensetzung, umfassend mindestens ein fluormodifiziertes Polyurethan(meth)acrylat, das aus einer Isocyanatkomponente hergestellt wurde, mindestens ein Hydroxy-C2-C4-alkyl(meth)acrylat und eine Alkoholkomponente, die mindestens einen Perfluoralkylalkohol umfasst, welche miteinander stöchiometrisch umgesetzt werden, wodurch die Pulverbeschichtungszusammensetzung mit einem Fluorgehalt (berechnet als elementares Fluor mit der Molmasse 19) in einem Bereich von 0,1 bis 3 Gew.-% basierend auf dem Gesamtgewicht der Pulverbeschichtungszusammensetzung versehen wird.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei der Fluorgehalt ((berechnet als elementares Fluor mit der Molmasse 19) in einem Bereich von 0,1 bis 2 Gew.-% liegt.
Zusammensetzung nach Anspruch 1 und 2, wobei der mindestens eine Perfluoralkylalkohol ein Perfluoralkyl-enthaltendes polymeres Polyol und/oder einen Perfluoralkyl enthaltenden Monoalkohol ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 3, wobei das Perfluoralkyl enthaltende polymere Polyol ein aliphatisches und/oder cycloaliphatisches Polyetherpolyol mit -OCH₂CF_2n+1-Gruppen mit n = 1 oder 2 ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 3, wobei der Perfluoroalkyl enthaltende Monoalkohol ein Perfluoralkylethanol der Formel F-(CF₂)_n-CH₂CH₂OH mit n = 2–8 ist.
Zusammensetzung nach den Ansprüchen 1 bis 5, wobei 1,6-Hexandiisocyanat als die Isocyanatkomponente mit der Alkoholkomponente, die den mindestens einen Perfluoralkylalkohol umfasst, und mit dem mindestens einen Hydroxy-C2-C4-alkyl(meth)acrylat in einem molaren Verhältnis von x:(x – 1):2 stöchiometrisch umgesetzt wird.
Zusammensetzung nach den Ansprüchen 1 bis 6, wobei das fluormodifizierte Polyurethan(meth)acrylat als alleiniges Bindemittel oder als Hauptbindemittel verwendet wird, das mindestens 50 Gew.-% beträgt, wobei die Gew.-% auf der gesamten Pulverbeschichtungszusammensetzung basieren.
Zusammensetzung nach den Ansprüchen 1 bis 6, wobei das fluormodifizierte Polyurethan(meth)acrylat als Co-Bindemittel in Mengen von 30 bis 50 Gew.-% oder als Zusatzmittel in Mengen von 0,5 bis 10 Gew.-% verwendet wird, wobei die Gew.-% auf der gesamten Pulverbeschichtungszusammensetzung basieren.
Verfahren zur Herstellung der Pulverbeschichtungszusammensetzung nach den Ansprüchen 1 bis 6, wobei das mindestens eine fluormodifizierte Polyurethan(meth)acrylat durch Umsetzung der Isocyanatkomponente, der Alkoholkomponente, die den mindestens einen Perfluoralkylalkohol umfasst, und des mindestens einen Hydroxy-C2-C4-alkyl(meth)acrylats miteinander in Substanz in Abwesenheit eines Lösemittels hergestellt wird.
Substrat beschichtet mit der Pulverbeschichtungszusammensetzung nach den Ansprüchen 1 bis 8.