DE2308020A1 - Selbsthaftende pulverbeschichtungen auf basis pvc-copolymerisaten - Google Patents
Selbsthaftende pulverbeschichtungen auf basis pvc-copolymerisatenInfo
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- C09D127/06—Homopolymers or copolymers of vinyl chloride
Description
Troisdorf, den 29. Januar 1973 OZ: 73 009 ( 2174 )
DYNAMIT NOBEL AKTIENGESELLSCHAFT
Troisdorf, Bez. Köln
Selbsthaftende Pulverbeschichtungen auf Basis PYC-
Copolymerisaten
Bisher war es bei PVC-PuIverbeSchichtungen, insbesondere beim
Wirbelsintern und der elektrostatischen Pulverbeschichtung erforderlich, zur Erzielung einer einwandfreien Haftung auf dem
Untergrund spezielle Haftvermittler einzusetzen. Dabei v;urde
im allgemeinen so verfahren, da3 zunächst die zu beschichtenden
Gegenstände durch Tauchen oder Aufspritzen mit dem flüssigen Haftvermittler versehen wurden. Im Anschluß daran muQte
zur Verdunstung der im Haftvermittler enthaltenen Lösungsmittel ein Ablüftvorgang durchgeführt werden und erst dann konnte der
Haftvermittler eingebrannt werden. Nach diesen drei zusätzlichen Arbeitsgängen konnte der Beschichtungsvorgang stattfinden.
Aus der Literatur und durch Patentschriften ist hinreichend bekannt,
Polyvinylchlorid und Vinylchlcrid-Copolynere gegen den
Abbau bei Einwirkung von Wärme zu stabilisieren, u.a. durch Zusatz von zinnorganischen Verbindungen, wie z.B. durch Dialkyl-
und/oder Diarylzinnmaleinate, -laurate, Dialkyl- und/oder Diarylzinnmercaptide,
Dialkyl- und/oder Diarylzinnbismercaptccar- !,ensäureester. 4Q983470981
Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß von diesen genannten
Verbindungen, die in an sich bekannter Weise zur thermischen Stabilisierung vor. PVC und dessen Copolymeren eingesetzt
werden, speziell Dialkyl- und/oder Diarylzinnbismercaptocarbonsäureester mehrwertiger Alkohole der Formel I in Abmischung
mit Vinvlchlorid-Copolymeren eine selbsthaftende Pulverbeschichtung
ermöglichen, und zwar in der Weise, daß auf ein vorheriges Aufbringen bekannter Haftvermittler als " Primer n auf
die zu beschichtende Oberfläche vollkommen verzichtet werden kann.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung selbsthaftender Pulverbeschichtungen aus Vinylchlorid-Copolymeren
auf Unterlagen aus Metallen, Glas, Keramik u.a., welches dadurch gekennzeichnet ist, daß ohne vorherige Behandlung der
Unterlagen mit Haftvermittlern die genannten pulverförmigen Polymeren, welche Dialkyl- und/oder Diarylzinnbismercaptocarbonsäureester
mehrwertiger Alkohole in Mengen von 0,5-5 Gew.^, bezogen auf Vinylchlorid-Copolymere erhalten, oberflächlich
aufgebracht und aufgeschmolzen werden.
Die Pulverbeschichtungen nach dem Verfahren können nach an sich beliebigen Verfahrensweisen der Pulverbeschichtung auf die Substratunterlagen
aufgebracht werden, doch sind Wirbelsintern, elektrostatische Pulverbeschichtung (EPS) sowie das elektrostatische
Wirbelbettverfahren (EWS) bevorzugt, bei welchem die Verfahrensweisen beider Verfahren so verbunden sind, daß über dem
das bewegte Pulver enthaltenden Wirbelbett eine oder mehrere die
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elektrostatische Aufladung von z.B. 50 bis 110 KV bewirkende
ring- oder teilringförmige Elektroden angebracht sind. Es werden über die Sinterteraper3tur des Pulvers auf z.B.250
bis 4000C erwärmten Bleche (entsprechend de^ V/irbelsinterverfahren)
kurze Zeit in die Pulverwolke ohne anschließendes Nachsintern getaucht oder kslte bzw. vorgewärmte Bleche auf
elektrostatischem Wege ( entsprechend der elektrostatischen Pulverbeschichtung ) mit einer Pulverauflage versehen, die durch
Nachsintern bei 180 - 23O0C aufgeschmolzen wird.
Diese Pulver haben im allgemeinen Kornschv/erpunkte von z.B.
40 bis 100 μτη bei elektrostatischen Verfahren und z.B. 40 bis
300 pm bei Wirbelsinterverfahren.
Bevorzugt sind keine externen Weichmacher, oder nur geringe Mengen davon in den Pulvern enthalten.
Weichmaeherfreie VC-Copolymerisate sind ganz entschieden bevorzugt.
Weiterer Gegenstand sind Beschichtungspulver aus Vinylchlorid-Copolyiaerisaten
mit Gehalten von 0,5 bis 5 Gew.#, bezogen auf
die Polymeren, von Dialkyl- und/oder Diarylzinnbismercaptocarbonsäureestern
mehrwertiger Alkohole.
Erfindungsgemäß wird es nunmehr ermöglicht, die Verfahren der Pulverbeschichtung wesentlich zu vereinfachen, da zur Erzielung
einer Haftung auf dem Untergrund dor zusätzliche Auftrag von haftvermittelnden Komponenten und das Ablüften und Aufbrennen
entfallen.
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230H020
In den erfindungsgemäS enthaltenen Dialkyl- und/oder Dierylbis·
mercaptocarbonsäureestern der Formel I
R.. Rp Sn X1 Xp ,
bedeuten R1, Rr gleiche oder verschiedene Alkylreste mit 1 bis
22, bevorzugt 1 bis 18 C-Atomen und/oder Arylreste mit 6 bis 15 C-Atomen und X1, X« gleiche oder veschiedene Reste der Formeln
1) a) -S-CH2-CO2-(CH2)n-0H
b) -S-CH2-CO2-(CH2)m-CH-(CH2) -CH3
OH
C) -S-CH2-CO2-(CH2)m-CH-(CH2) -
OH
d) | -S-CH2 | -co2 | (CH2 | \ |
-S-CH2 | -CO2 | |||
e) | -S-CH2 | -CO2 | 1- |
- OH
worin η 2 bis etwa 12, m 1 bis etwa 6, ρ 0 bis etwa 8 und m1
bzw. m« gleiche oder verschiedene Indices ra bedeuten, und die
bifunktionellen Reste d) bzw. e) an ein oder an mehrere Zinnatome gemäß
R1 R2 Sn X
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bzw.
X1-Sn
R1 R2 Sn
X9-Sn R1 R9
gebunden sein können.
Von den genannten Dialkyl- und/oder Diarylzinnbismercaptocarbonsäureestern
sind zur Erzielung des der Erfindung zugrunde liegenden Effektes besonders Dialkylzinndithioglykolsäureester
mehrwertiger Alkohole geeignet, der Formel
2) (R)2Sn
S-CH2-CO2CH2CH2OH
S-CH2-CO2CH2CH2OH
sowie Verbindungen der Formel
3) (R)2Sr
S-CH2-CO2-CH2
S-CH2-CO2-CH2
mit in beiden Fällen
bevorzugten Resten R von C^Hg bis CgH1,,.
Die vorgenannten Verbindungen werden allein oder in Abmischung miteinander in Mengen von 0,5 bis 5, insbesondere von 2-4 Gew.
# bezogen auf VC-Cοpolymere, den genannten Polymeren zugesetzt.
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Die Herstellung des Compounds erfolgt in der Weise, daß zunächst die Vinychlorid-Copolymeren mit geeigneten Modifizierungsmitteln,
Pigmenten und einer der vorgenannten, den Effekt der Erfindung ■bewirkenden Verbindungen innig vermischt werden. Dies kann sowohl
in einem langsam laufenden Freifallmischer als auch in einem Schnellmischer der üblichen Bauart gescheher. Im Anschluß an
den Mischvorgang erfolgt die Homogenisierung und Plastifizierung der Mischung entweder mit z.B. einem Mischwalzwerk bei kleineren
Ansätzen, oder z.B. mit einem Extruder bei der Produktion, wobei der Extruder sowohl mit einer oder mehreren Schnecken ausgerüstet
sein kann. Nach diesem Vorgang wird das Compound, je nach seinem plastischen Zustand durch Strang-, Band- oder Kopfgranulatoren
zu den für die nachfolgende Vermahlung erforderlichen Partikelgrößen granuliert. Das Granulat wird auf die für das
jeweilige Pulverbeschichtungsverfahren erforderliche Korngrößenverteilung gebracht. Die dem erfindungsgemäßen Effekt zugrunde
liegenden Verbindungen durchlaufen von Anfang an den Herstellungsprozeß des Pulvers und sind somit ein integrierter Bestandteil
des Compounds.
Die verwendeten Kunststoffe können VC-Copolymerisate sein, wie
z.B. VC-Äthylen, VC-Propylen, VC-Buten, VC-Vinylsilan oder
VC-Vinylversaticester ( Estergemische von durch Koch'sehe Synthese
entstandenen Abkömmlingen der Pivalinsäure, deren eine
Seitenkette eine Alkylgruppe mit 9 bis 11 C-Atomen ist ) sowie VC-Vinylacetat, mit im allgemeinen Gehalten der Comonomeren von
1 bis 30 Gew.jG,- bevorzugt 2,5 bis 6 Gew.70 bzw. im Falle der Ole-
* VC-Vinyläthyläther
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fine, 4 bis 15 Gew.# bei den Vinylsilanen bzw. 5 bis 25
des Vinylacetats, jeweils bezogen auf das Copolymere. VC-Propylen-Copolymerisate
sind bevorzugt. Die K-V.'erte können Vierte von
e.B. 36 bis über 65, bevorzugt 40 bis 56, abhängig vom jeweiligen
Polymeren betragen.
Zur Darlegung des erfindungsgecäßen Effektes wurde die Haftungsprüfung nach der DIN-Norm 53 151 (Gitterschnitt) herangesogen.
Zusätzlich zu dem nach der Norm vorgeschriebenen Prüfverfahren wurden noch verschärfende Varianten prrov/er.det, und w?r in der
Weise, daß auf den Gitterschnitt ein Tesafilmstreifen geklebt
wurde, der dann ruckartig abgerissen wurde. Weiter wurde im Bereich des Gitterschnitts eine Erichsen-Tiefung nach DIN 53 156
angebracht und dann der Tesa-Abriß durchgeführt. Die Beurteilung erfolgte nach der in der Norm angegebenen Bewertungsskala, wobei
GTO den besten und GT 4 den schlechtesten Wert kennzeichnet.
Als Prüfkörper dienten nach dem Verfahren der elektrostatischen Pulverbeschichtung beschichtete Teile aus verschiedenen Werkstoffen
mit glatter, entfetteter Oberfläche der Abmessung 150 χ 80 χ 0,8 mm beim EPS-Verfahren bzw. 150 χ 80 χ 1,5 mm beim Wirbelsinterverfahren.
Die Schichtstärke betrug beim EPS-Verfahren ca. 80 - 100 pn.
Bei nach dem Wirbelsinterverfahren beschichteten Probekörpern wird wegen der hier üblichen Schichtdicke von 200 - 500 jcan anstelle
der nicht anwendbaren Gitterschnittprüfung ein Kreuzschnitt mit 8nschlie3endem Biegen genau im Kreuzungspunkt der
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Schnitte durchgeführt oder zwei parallele Schnitte mit einen
dazu senkrechten Querschnitt. In beiden Fällen dient ein Messer, mit dem versucht wird, die Beschichtung in Bereich der Kreuzungspunkte
anzuheben, als Prüfwerkzeug.
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Vergleichsbeispiele :
1) Andere als Stabilisatoren für PVC wirkende Stoffe, wie z.B.
handelsübliche Ba-Cd-Stabilisatoren oder Bleistabilisatoren
führen nicht zu einer Selbsthaftung.
a) Ein PVC-Ansatz aus Vinylchlorid/Propylen-Copolymerisat mit
4,5 Gew.% Propylen (VC/PP) wurde wit 3 Teilen Barium-Cadmiuni-Stabilisator-Seife
( BC 96 der Ciba ) und 1 Teil Decylphenylphosphit auf 100 Teile Polymerisat stabilisiert und in der
beschriebenen Weise zu Pulver verarbeitet. Mit diesem Pulver hergestellte Beschichtungen ergaben den Haftungswert GT 4,
wiesen also keine Selbsthaftung auf.
b) Der gleiche VC/PP-Ansatz wurde mit 4 Teilen eines basischen
Bleistearats als Stabilisator verarbeitet. Die Beschichtungen mit dem daraus hergestellten Pulver ergaben ebenfalls den
Haftungswert GT 4, also keine Haftung.
2) Bei der Verwendung von anderen Zinnstabilisatoren z.B. von 3 Teilen Dibutylzinnmaleinat als Zusatz zu VC/PP-Ansätzen
wurde keine Selbsthaftung des Pulverüberzuges erreicht. Die an aus diesen Compounds hergestellten Pulverbeschichtungen
ergaben den Kennwert GT 4, also keine Haftung.
3) Wenn vor der Beschichtung ein üblicher Primer auf Basis eines epoxidierten Acrylate z.B. epoxidierte Polymethy!methacrylate
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- ίο -
( z.B. Gotekplast X 21 der Firma Lurgis, Prankfurt, Collagent P
der Chera. Werke Kluthe,Heidelberg ).
in der genannten Weise auf die Unterlage aufgebracht wird, ergeben sich für die ohne Primer nicht haftenden PVC-Pulverbeschichtungen
nach 1 a, 1 b oder 2 gute Haftungswerte. Es werden nach der Gitterschnittmethode Kennwerte von GT 0 erreicht.
Dieses Verfahren weist allerdings die bekannten Nachteile auf und steht einer wirtschaftlichen Anwendung von PVC-Pulverbeschichtungen
entgegen.
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Zur Darlegung, daß von den "bekannten zinnorganischen Verbindungen,
die u.a. zur Stabilisierung von PVC eingesetzt \\erden,
nur Dialkyl- und/oder Diarylzinnbisinercaptocarbonsäureester
im Erfindungssinne wirksam sind, vmrden folgende Eeisr-.iele durchgeführt
:
1) Entsprechend dem bereits beschriebenen Herstellungsgang wurde ein VC/Propylen-Copolymerisat ( 4,5 Gew.# Propylen, K-V.'ert
48 ) mit den für eine Pulverbeschichtung üblichen Zuschlagstoffen und 8 Gew.i'o Pigmenten sowie mit 2,5 Teilen
einer organischen Zinnverbindung gemäß Formel 2) mit R = η-Butyl vermischt und aus dieser Mischung Beschichtungspulver
hergestellt.
Mit diesem Pulver wurden Stahlbleche der Abmessung 150 χ 60
χ 1,5 mm nach dem Wirbelsinterverfahren und Stahlbleche der
Abmessung 150 χ 80 χ 0,8 mm nach dem Verfahren der elektrostatischen
Pulverbeschichtung beschichtet. In beiden Fällen war die Beschichtung selbsthaftend. Bei den EPS-Blechen ergaben
sich Gitterschnittkennwerte von GT 0, bei den Wirbelsinterblechen konnte die Beschichtung nach den beschriebenen
Prüfverfahren mit einem Messer nicht entfernt werden. Bei Verwendung von VC/Äthylen ( 4 Gew.# Äthylen, K-V.'ert 48 )
und VC-Buten-Copolymerisaten als Harzbasis und sonst gleichartiger
Rezeptierung ergab sich der gleiche Haftungseffekt mit Kennwert GT 0.
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2) In gleicher Weise wurden Prüfkörper mit einen Pulver in Beispiel
1 genannten Polymeren beschichtet, das o,5 Teile einer
Verbindung gemäS Formel 2) mit η = i-Butyl enthielt. Die
Haftungsprüfung ergab bei nach den beiden Verfahren beschichteten Blechen Selbsthaftung. Beschichtungen auf Basis von VC-Vinylsilan
( 5 Gew.£ Vinyltriäthoxysilan, K-Wert 46 ) und VC-Vinylversaticester (10 Gew.Je Versaticester, K-Wert 46 )
mit gleichartiger Rezeptierung ergaben ebenfalls eine verbesserte Selbsthaftung.
3) Bei Verwendung von 5 Teilen einer Verbindung gemäß Formel 2) in einem Beschichtungspulver auf Basis VC/Propylen-Copolymerisat
( 5,2 Gew.# Propylen, K-Wert 42 ), trat der gleiche Effekt auf. Die Beschichtungen wiesen nach den erwähnten
Prüfverfahren eine Selbsthaftung vom Kennwert GT O auf.
Als Substratunterlagen dienten hierbei Stahlprofilbleche, Aluminiumbleche und nach dem EWS-Verfahren beschichtete
Glasflaschen.
Wurde das YC/Propylen-Copolynerisat durch ein VC-Vinylacetat
Copolymerisat ( 18 Vinylacetat, K-Wert 52 ) bzw. durch ein VC-Vinyläthercopolymerisat bei sonst gleicher Rezeptierung
ersetzt, so trat der Haftungseffekt in gleicher Weise auf.
4) Es wurde gemä3 den Beispielen 1 bis 3 unter Einsatz der dortgemachten
Polymerisate verfahren, jedoch als haftungsbewirkende Verbindung eine Verbindung gemäß 2) mit R-Octyl eingesetzt.
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In allen Fällen ergab sich eine Selbsthaftung der Pulverbeschichtungen.
5) Bei Verwendung einer organischen Zinnverbindung gemäß Formel 3) mit R-Butyl in gleicher V/eise wie in den Beispielen 1 bis
3 und mit den dort genannten Polymerisaten, wiesen die aus diesen Mischungen hergestellten Pulverbeschichtungen nach den
beschriebenen Prüfverfahren Selbsthaftung auf.
Der gleiche Effekt trat auf, wenn Verbindungen gemäß Formel
3) mit R=Octyl eingesetzt wurden.
6) Es wurde nach Beispiel 1 verfahren, jedoch so, daß die organische
Zinnverbindung gemäß Formel 2) durch 3 Gew.# einer Verbindung der Formeln 1a) bis 1 e) ersetzt wurde, und zwar
solchen, in denen R jeweils einmal die Butyl- und Octyl-Reste und η = 1, m = 1 und ρ = 1 waren.
Die auf Basis dieser Rezepturen hergestellten Pulverbeschichtungen
ergaben eine gute Selbsthaftung der Beschichtung.
7) Es wurde nach Beispiel 1 verfahren, jedoch so, daß jeweils
4 Gew.jG der unter 1 a) - 1 e) aufgeführten Verbindungen eingesetzt
wurden, in denen η = 2, m = 2 und ρ = O war. Weiter wurden insgesamt 4 Gew.# von Mischungen aus je gleichen
Teilen und solchen in den Verhältnissen 1 : 2 und 2 : dieser Verbindungen mit solchen unter 3 eingesetzt, in denen
jeweils R = η-Butyl war.
In allen Fällen wiesen die Pulverbeschichtungen eine starke
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SeTbsthaftung auf.
8) Es wurde nach den Beispielen 1 und 2 verfahren. Die Verbindung gemäß Formel 2) wurde jedoch jeweils durch Verbindungen
der Formeln 1 a - 1 e mit R=Phenyl und η = 2, m = 1, ρ S= 1 ersetzt.
Die so hergestellten Pulverbschichtungen wiesen ebenfalls Selbsthaftung auf.
9) Es wurde gemäß Beispiel 1 verfahren, wobei die Stahlbleche jedoch durch Bleche aus Eisen und Aluminiumlegierungen ersetzt
wurden. Nach den entsprechenden Prüfverfahren wurde auch auf diesen Unterlagen Selbsthaftung ermittelt.
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Claims (4)
1) Verfahren zur Herstellung selbstheftender Pulverbeschichtungen
aus VC-Copolymeren auf Unterlagen aus Metallen, Glas,
Keramik u.a., dadurch gekennzeichnet, daß ohne vorherige Behandlung der Unterlagen mit Haftvermittlem die genannten
pulverfömigen Polymeren, welche Dialkyl- und/oder Diarylzinnbismercaptocarbonsäureester
mehrwertiger Alkohole in Mengen von 0,5-5 Gew.^, bezogen auf VC-Copolvmere, enthalten,
oberflächlich aufgebracht und aufgeschmolzen werden.
2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Pulverbeschichtungen durch Wirbelsintern oder elektrostatische Palverbeschichtung aufgebracht werden.
3) Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die VC-Copolymeren frei von Weichmachern sind.
4) Beschichtungspulver aus VC-Copolymerisaten mit Gehalten von
0,5 bis 5 Gew.#, bezogen auf die Polymeren, von Dialkyl-
und/oder Diarylbismercaptocarbonsäureestern mehrwertiger
Alkohole.
Dr.La/Be , /
y'·
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