DE2854989B2 - Pulverüberzugspräparat - Google Patents

Pulverüberzugspräparat

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Description

(1) 10 bis 40 Gew.-% eines festen Vernetzungsmittels mit einem Erweichungspunkt von 500C bis 1200C, hergestellt durch Erhitzen von 40 bis 70 Gew.-% eines Polyesters mit freien Hydroxylgruppen und 60 bis 30 Gew.-% eines Alkoxyaminotriazins, gegebenenfalls unter Zusatz bis zu 30 Gew.-% eines Säureamids, bezogen auf das Gewicht von Polyester und Alkoxyaminotriazin, und
(2) 90 bis 60 Gew.-% eines Grundharzes, bestehend aus einem Polyester- und/oder Acrylharz mit einem Erweichungspunkt von 600C bis 130° C und einer Säurezahl bis zu 30 sowie einem Gehalt an freien Hydroxylgruppen von 0,4 bis 2,0 Mol pro kg Harz,
wobei das Alkoxyaminotriazin 0 bis 1 nicht-methylolierte NH-Bindung pro Triazinring aufweist und mindestens 80% der Methylolgruppen desselben mit einem Alkohol alkoxyliert worden sind.
2. Überzugspräparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das feste Vernetzungsmittel durch Erhitzen von 50 bis 70 Gew.-% eines Polyesters mit freien Hydroxylgruppen und 50 bis 30 Gew.-% eines Alkoxyaminotriazins hergestellt worden ist.
3. Überzugspräparat nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Methylolgruppen des Alkoxyaminotriazins mit einem aliphatischen Alkohol mit 1 bis 4 C-Atomen alkoxyliert worden sind.
4. Überzugspräparat nach Anspruch 1, in welchem das Alkoxyaminotriazin mit verschiedenen Alkoxygruppen alkoxyliert ist, umfassend
(i) 50 bis 95% Gruppen, in denen die Methylolgruppen mit einem niedrigen aliphatischen Alkohol mit 1 bis 4 C-Atomen alkoxyliert sind, und
(ii) 5 bis 50% Gruppen, in welchen die Methylolgruppen mit mindestens einem aliphatischen Alkohol mit mindestens 5 C-Atomen, alicyclischen Alkohol und Äthylenglykolmonoalkyläther alkoxyliert worden sind.
5. Überzugspräparat nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß 5 bis 50% der Gruppen mil Cyclohexanol und/oder einem Ci-«-Äthylenglykolmonoalkyläther veräthert worden sind.
6. Überzugspräparat nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Alkoxyaminotriazin Alkoxymelamin, Alkoxybenzoguanamin, AIkoxyacetoguanamin, Alkoxyformoguanamin oder Alkoxyspiroguanamin ist.
7. Überzugspräparat nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Säureamid mindestens ein Amid einer aromatischen Carbonsäure, aromatischen Sulfonsäure, acyclischen Sulfonsäure oder alicyclischen Carbonsäure ist.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Pulverüberzugspräparat, enthaltend ein Vernetzungsmittel auf der Basis von Umsetzungsprodukten des Alkoxyaminotriazins und ein Grundharz auf der Basis eines Polyesterharzes.
Es sind viele Arten wärmehärtender Pulverüberzugspräparate entwickelt worden. So z. B. ein wärmehärtendes Pulverüberzugspräparat mit einer alkylverätherten Methylolmelaminmischung als Vernetzungsmittel und
μ einem Polyestergrundharz (vgl. die Jap. Patentanmeldung Nr. 54 550/72). Dieses Überzugspräparat hat eine verbesserte Beständigkeit gegen Platzen, das ein Nachteil der üblichen, wärmehärtenden Überzugspräparate war.
Aufgrund strenger Vorschriften bezüglich Umweltverschmutzung in den letzten Jahren sind scharfe Anforderungen an derartige Überzugspräparate bezüglich Qualität, Herstellung und Lagerung sowie des Überzugsvorganges gestellt worden. Unter anderem
2i) treten mit solchen Präparaten Probleme auf, wenn sie zur Bildung von Überzügen ausgehärtet werden und flüchtige Materialien freisetzen, die Dämpfe und Formalingeruch abgeben.
Pulverüberzugspräparate mit einem Aminotriazin als
2Γ· Vernetzungsmittel sind bereits entwickelt worden. Die bekannten Präparate geben starke Dämpfe und Formalingeruch während ihrer Herstellung ab, wenn nämlich eine Mischung aus Träger, Pigment und Zusatz zur Bildung einer einheitlichen Dispersion zusammen-
sn geschmolzen werden oder wenn das aufgebrachte Präparat in einem Ofen zu Überzügen gehärtet wird.
In der JP-PS 8 73 110 werden Pulverüberzugspräparate aus einem Alkoxyaminotriazin und einem Acrylharz beschrieben. Die beschriebenen Überzugspräpara-
s1» te bestehen im wesentlichen aus
(1) 4 bis 20 Gew.-% einer verätherten Methylolmelaminmischung mit
4() CH2-CH2
H2C HC-O-Gruppen
CH2-CH3
und Methoxygruppen in der kombinierten durchschnittlichen Anzahl von 5,5 bis 6,0 pro Triazinring, wobei die durchschnittliche Anzahl der erstgenannten Gruppen 0,5 bis 3,0 pro Triazinring beträgt, und
w (2) 96 bis 80 Gew.-% eines Acrylharzes mit einem Erweichungspunkt von 65° C bis 1300C und einer Säurezahl von 5 bis 20, das 0,4 bis 2,0 Mol freie Hydroxylgruppen pro kg Harz enthält.
Die JP-PS 8 73 109 betrifft ebenfalls Pulverüberzugsprä-
τ, parate aus einem Alkoxyaminotriazin und einem Acrylharz, wobei die Überzugspräparate im wesentlichen aus
(I) 4 bis 20 Gew.-% einer verätherten Methylolmelaminmischung, die ROCH2CH2O-Gruppcn (R =
t,o Ci_4-Alkyl) und CHsO-Gruppen in einer kombinierten durchschnittlichen Anzahl von 5,5 bis 6,0 pro Triazinring enthält, wobei die Anzahl der erstgenannten Gruppen durchschnittlich 0,5 bis 3,0 pro Triazinring beträgt, und
hri (2) 96 bis 80 Gew.-% eines Aerylharzcs mit einem Erweichungspunkt von 650C bis 130°C und einer Säurezahl von 5 bis 20, das 0,4 bis 2,0 Mol freie Hydroxylgruppen pro kg Harz enthält.
Diese beiden Präparate haben eine verbesserte Beständigkeit gegen Blasenbildung (ein Phänomen, bei dem das während der Aushärtung des Präparates gebildete Gas durch den Oberzug von erhöhter Viskosität verdampft und in diesem Löcher oder kleine Krater zurückläßt), und sie sind gegenüber den obengenannten, aminotriazinhaltigen Präparaten erheblich verbessert, indem sie eine erheblich verringerte Abgabe von Dämpfen und Formalingeruch zeigen, was jedoch noch immer zu Problemen führen kann, wenn die ι ο Fabriken ζ. B. in urbanen Gebieten liegen.
Es sind auch Pulverüberzugspräparate bekannt, die eine Trägerkomponente, hergestellt durch teilweise Umsetzung einer Mischung aus einem hydroxylhaltigen Harz und einer Alkoxyaminoverbindung in einem Gewichtsverhältnis zwischen 97/3 bis 80/20 unter Erhitzen, bis die Reaktion eine Wirksamkeit von etwa 10% erreicht, enthalten. Aufgrund des hohen Anteils an hydroxylhaltigem Harz erfolgt jedoch leicht eine Teilvernetzung zwischen dem Harz und der Alkoxyaminoverbindung. Daher treten Schwierigkeiten bei der Bildung einer glatten Überzugsschicht durch direkte Aufbringung des Pulverüberzugspräparates auf, das ein solches Reaktionsprodukt umfaßt.
Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung von Pulverüberzugspräparaten, die keine umweltschädigenden Dämpfe oder Formalingeruch abgeben sowie keinerlei Umweltverschmutzungsprobleme verursachen, selbst wenn die Fabriken in urbanen Gebieten liegen. m
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Pulverüberzugspräparat, enthaltend ein Vernetzungsmittel auf der Basis von Umsetzungsprodukten des Alkoxyaminotriazins und ein Grundharz auf der Basis eines Polyesterharzes, welches dadurch gekenn- r> zeichnet ist, daß das Pulverüberzugspräparat umfaßt
(1) 10 bis 40 Gew.-% eines festen Vernetzungsmittels mit einem Erweichungspunkt von 500C bis 12O0C, hergestellt durch Erhitzen von 40 bis 70 Gew.-% eines Polyesters mit freien Hydroxylgruppen und 60 bis 30 Gew.-% eines Alkoxyaminotriazins, gegebenenfalls unter Zusatz bis zu 30 Gew.-% eines Säureamids, bezogen auf das Gewicht von Polyester und Alkoxyaminotriazin, und
(2) 90 bis 60 Gew.-% eines Grundharzes, bestehend ' aus einem Polyester- und/oder Acrylharz mit einem Erweichungspunkt von 6O0C bis 13O0C und einer Säurezahl bis zu 30 sowie einem Gehalt an freien Hydroxylgruppen von 0,4 bis 2,0 Mol pro kg Harz,
wobei das Alkoxyaminotriazin 0 bis 1 nicht-methylolierte NH-Bindung pro Triazinring aufweist und mindestens 80% der Methylolgruppen desselben mit einem Alkohol alkoxyliert worden sind.
Die erfindungsgemäßen Pulverüberzugspräparate « haben eine außergewöhnliche Beständigkeit gegen Blasenbildung und sind daher mit bekannten Präparaten aus einem Polyester und einem Alkoxyaminotriazin in dieser Hinsicht vergleichbar.
Die Verwendung des obengenannten Vernetzungs- to mittels in den erfindungsgemäßen Präparaten inhibiert oder verhindert die Freisetzung von Dämpfen und Formalingeruch während der Herstellung und Aushärtung der auf Substrate oder Werkstücke aufgebrachten Präparate, verhütet die Blasenbildung in außergewöhn- b5 licher Weise und ergibt eine verbesserte Aushärtbarkeit bei niedrigen Temperaturen (bis zu 1700C) sowie verbesserte Antiblockeigenschaften. Diese Wirkungen erhielt man nur durch Verwendung des Vernetzungsmittels, das aus einem Polyester mit freien Hydroxylgruppen und dem angegebenen Alkoxyaminotriazin in den genannten Verhältnissen von 40 bis 70 Gew.-% des ersteren zu 60 bis 30 Gew.-% des letzteren durch Erhitzen der beiden Bestandteile hergestellt wurde. Selbst wenn der Polyester und das oben definierte Alkoxyaminotriazin erhitzt werden, liefert das erhaltene Produkt nicht die obige Wirkung, wenn die beiden Bestandteile in Verhältnissen außerhalb des oben angegebenen Bereiches verwendet werden. Wenn erfindungsgemäß die Verhältnisse von Polyester und Alkoxyaminotriazin im Vernetzungsmittel innerhalb des oben angegebenen Bereiches liegen, dann nehmen Alkylalkoxygruppen des Alkoxyaminotriazins teilweise an der Reaktion zwischen Polyester und Alkoxyaminotriazin teil, und das Reaktionsprodukt hat eine Struktur, in der an den Polyester etwa 1 Mol Alkoxyaminotriazin pro Mol der im Polyester enthaltenen Hydroxylgruppen addiert ist Daher wird angenommen, daß während des Reaktionsverlaufes zur Herstellung des Vernetzungsmittels keine Gelierung erfolgt.
Die erfindu.ngsgemäß geeigneten Vernetzungsmittel werden hergestellt durch Erhitzen des Polyesters mit freien Hydroxylgruppen und den oben definierten Alkoxyaminotriazins.
Die zur Herstellung des Vernetzungsmittels geeigneten Polyester enthalten erfindungsgemäß 0,5 bis 2,3 Mol, vorzugsweise 0,7 bis 2,0 Mol, freie Hydroxylgruppen pro kg Polyester und haben einen Erweichungspunkt von 6O0C bis 140° C und eine Säurezahl bis zu 20 (vorzugsweise bis zu 15); bezüglich ihres Herstellungsverfahrens sind sie nicht besonders beschränkt. Der Erweichungspunkt wird gemäß JIS-K-2531 gemessen. Die zur Herstellung solcher Polyesterharze geeigneten Carbonsäuren sind z. B. 1,2,4-Benzoltricarbonsäure, Phthalsäure, Tetrahydrophthalsäure und Hexahydrophthalsäure; Anhydride oder Mono- oder Trialkylester dieser Säuren; Isophthalsäure, Tereaphthalsäure, Azelainsäure, Adipinsäure und Sebacinsäure; Mono- oder Dialkylester dieser Säuren; und Benzoesäure, p-tert.-Butylbenzoesäure usw. Bevorzugt wird der Dimethylester von Terephthalsäure, der Dimethylester von Isophthalsäure, Isophthalsäure, Trimellitsäureanhydrid, Hexahydrophthalsäureanhydrid, Adipinsäure, Sebacinsäure und p-tert.-Butylbenzoesäure. Die zur Herstellung der Polyesterharze geeigneten, zweiwertigen Alkohole sind Äthylenglykol, Diäthylenglykol, Propylenglykol, Trimethylglykol, 1,3-, 1,2- und 1,4-Butandiol, Hexandiol, Neopentylglykol, 1,4-Cyclohexandimethanol usw., wobei Äthylenglykol, 1,3-Butandiol und Neopentylglykol bevorzugt werden. Geeignete drei- oder mehrwertige Alkohole sind Glycerin, Trimethylolpropan, Trimethyloläthan, Trishydroxyäthylisocyanurat, Pentaerythrit usw. Erfindungsgemäß können auch andere Materialien verwendet werden, solange sie in geeigneter Kombination zu Harzen mit dem genannten Erweichungspunkt und der Säurezahl sowie der angegebenen Menge an Hydroxylgruppen polyverestert werden können.
Die zur Herstellung der Vernetzungsmittel verwendeten Polyester werde nach bekannten Verfahren hergestellt. Die Herstellung der Polyester erfolgt durch Kondensation einer Carbonsäure und/oder ihres Anhydrids mit einem mehrwertigen Alkohol oder durch Kondensation eines Dialkylesters einer Dicarbonsäure mit einem mehrwertigen Alkohol oder durch Veresterung einer Carbonsäure und/oder ihres Anhydrids mit einem Dialkylester einer Dicarbonsäure und Kondensa-
tion des so erhaltenen Esters mit einem mehrwertigen AlkohoL Bei Verwendung von Carbonsäuren und/oder ihren Anhydriden und mehrwertigen Alkoholen werden sie z.B. durch ERhitzen auf 18CC bis 300°C in Anwesenheit oder Abwesenheit eines zur azeotropen Destillation von Wasser fähigen Lösungsmittels kondensiert Werden Dialkylester von Dicarbonsäuren verwendet, dann unterliegen die Ester und mehrwertigen Alkohole zur Veresterung einer Esteraustauschreaktion, wenn sie in Anwesenheit eines Katalysators, wie Bleioxid, Bleisalze von aliphatischen Säuren, Bleinaphthenat, Lithiumhydroxid, Lithiumsalzen von aliphatischen Säuren, Lithiumnaphthenat, Zinkacetat usw., auf 200° C bis 300° C erhitzt werden. Werden Dicarbonsäuren und/oder ihre Anhydride und Dialkylester von is Dicarbonsäuren gemeinsam verwendet, unterliegen sie derselben Esteraustauschreaktion, worauf an das Reaktionsprodukt die Carbonsäuren und/oder ihre Anhydride addiert werden. Dann wir·4, die Mischung auf 180° C bis 300° C erhitzt und kondensiert.
Die zur Herstellung der Vernetzungsmittel erfindungsgemäß geeigneten Alkoxyaminotriazine enthalten
0 bis 1 nicht-methylolierte NH-Bindung pro Triazinring, wobei mindestens 80% der Methylolgruppen mit einem aliphatischen Alkohol mit 1 bis 4 C-Atomen veräthert sind. Geeignete Aminotriazine sind z. B. Melamin, Benzoguanamin, Acetoguanamin, Formoguanamin, Spiroguanamin usw. Geeignete aliphatisch Alkohole enthalten gewöhnlich 1 bis 4 C-Atome, wie Methanol, Äthanol, Propanol, Isopropanol, n-Butanol, Isobutanol, sek.-Butanol usw.
Zur Erzielung einer verbesserten Oberflächenglätte der Überzugsschicht und um ein Platzen in derselben zu verhüten, wird erfindungsgemäß die Verwendung von Alkoxyaminotriazinen mit gemischten alkoxylierten J3 Gruppen bevorzugt aus
(i) 50 bis 95%, vorzugsweise 60 bis 90%, Gruppen, in denen die Methylolgruppen mit einem niedrigen aliphatischen Alkohol mit 1 bis 4 C-Atomen <·<> alkoxyliert sind und
(II) 5 bis 50%, vorzugsweise 10 bis 40%, Gruppen, in denen die Methylolgruppen mit mindestens einem aliphatischen Alkohol mit 5 oder mehr C-Atomen, acyclischen Alkohol und Äthylenglykolmonoalkyläther alkoxyliert sind.
Geeignete aliphatische Alkohole mit mindestens 5 C-Atomen umfassen η-Amylalkohol, Isoamylalkohol, Neopentanol, n-Hexanol, Cyclohexanol, n-Heptanol, 5< > n-Octylalkohol, 2-Äthylhexanol usw., wobei Cyclohexanol bevorzugt wird. Geeignete Äthylenglykolmonoalkyläther sind Verbindungen, in welchen die Alkylgruppe
1 bis 4 C-Atome enthält, wie Äthylenglykclmonomethyläther, Äthylenglykolmonoäthyläther, Äthylenglykolmonobutyläther usw.
Erfindungsgemäß ist es notwendig, mehr als 80% aller Methylolgruppen zu alkoxylieren. Sind weniger als 80% der Methylolgruppen alkoxyliert, dann tritt in der Überzugsschicht ein Platzen auf. bo
Die Alkoxyaminotriazine werden durch Alkoxylieren von Methylolmelaminen oder Methylolguanaminen mit einem aliphatischen Alkohol mit 1 bis 4 C-Atomen, einem aliphatischen Alkohol mit mindestens 5 C-Atomen, einem acyclischen Alkohol oder Äthylenglykol- b5 monoalkyläther hergestellt. Bei Verwendung aliphatischer Alkohole mit 1 bis 4 C-Atomen sind bekannte Verfahren für die Alkoxylierung anwendbar. Die gemischte Alkoxylierung erfolgt durch Alkoxylieren der Methylolgruppen des Methylolmelamins oder Methylolguanamins mit dem aliphatischen Alkohol mit 1 bis 4 C-Atomen, anschließendes gemeinsames Erhitzen des erhaltenen Produktes mit mindestens einem aliphatischen Alkohol mit mindestens 5 C-Atomen, alicyclischen Alkohol und Äthylenglykolmonoalkyiäther bei einer Temperatur von 30° C bis· 120° C und einem verminderten Druck von 5320—13 300 Pa für 1 bis 20 Stunden zwecks Veretherung und Neutralisieren der erhaltenen Mischung mit einer Natriumhydroxidlösung auf pH 7 bis 8. Die neutralisierte Mischung wird durch Entfernung des nicht umgesetzten Alkohols oder Glykoläthers bei einer Temperatur von 130° C bis 160° C und einem verminderten Druck von 1330 Pa oder darunter auf praktisch 100% konzentriert und das Konzentrat zur Entfernung des durch Neutralisation gebildeten Salzes filtriert
Die erfindungsgemäßen Vernetzungsmittel werden aus dem Polyester und dem Alkoxyaminotriazin im Verhältnis von 40 bis 70 Gew.-%, vorzugsweise 50 bis 70 Gew.-%, des ersteren zu 60 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise 50 bis 30 Gew.-%, des letzteren durch Erhitzen der beiden Komponenten auf 50° C bis 120° C, vorzugsweise 60° C bis 110°C, für 1 bis 6 Stunden hergestellt. Sind weniger als 30 Gew.-% Alkoxyaminotriazin anwesend, dann neigt die Mischung der beiden Komponenten während des Erhitzens zum vollständigen oder teilweisen Gelieren, wobei selbst bei einer nur teilweisen Gelierung eine Körnung (rauhe, durch den Gehalt grober Teilchen bewirkte Oberfläche) oder eine sehr geringe Glätte des gebildeten Überzugs erzielt wird. Werden dagegen mehr als 60 Gew.-% des Alkoxyaminotriazins verwendet, dann ist das erhaltene Vernetzungsmittel kein Feststoff, was zu Schwierigkeiten bei der Herstellung der Überzugspräparate führt und dem erhaltenen Pulverüberzugspräparat eine verringerte Antiblockbeständigkeit verleiht. Zur Reaktion der beiden Komponenten werden eine Lösung des Polyesters, das Alkoxyaminotriazin und das Lösungsmittel zusammen in vorherbestimmten Mengen gemischt und in Anwesenheit einer geringen Menge, gewöhnlich 0 bis 1,0 Gew.-%. vorzugsweise 0 bis 0,1 Gew.-%, einer Säure bei 50°C bis 120°C, vorzugsweise 60°C bis 1100C, für 1 bis 6 Stunden, vorzugsweise 1,5 bis 5 Stunden umgesetzt. Geeignete Lösungsmittel für diese Reaktion sind z. B. Toluol, Methylacetat, Äthylacetat, n-Butylacetat, Aceton, Methyläthylketon, Methylisobutylketon, Dioxan, Tetrahydrofuran usw., wobei Toluol, Äthylacetat, Methyläthylketon und Methylisobutylketon bevorzugt werden. Geeignete Säuren sind p-Toluolsulfonsäure, Monochloressigsäure, Dichloressigsäure, Trichloressigsäure, Zitronensäure, Orthophosphorsäure, Salpetersäure usw. Eine solche Säure beschleunigt die Reaktion. Das Lösungsmittel wird von der Reaktionsmischung bei vermindertem Druck abdestilliert und der Rückstand aus dem Reaktor bei einer Temperatur nicht über 150° C abgezogen und dann abgekühlt, wodurch man ein festes Vernetzungsmittel erhält.
Die erfindungsgemäßen Vernetzungsmittel können weiter mit einem Säureamid umgesetzt werden; geeignet sind z. B. die Amide von Toluolsulfonsäure, Benzolsulfonsäure, Xylolsulfonsäure und ähnlichen aromatischen Sulfonsäuren; Amide der Toluolcarbonsäure, Benzoesäure, Xylolcarbonsäure und ähnlichen aromatischen Carbonsäuren; Amide von Cyciohexylsulfonsäure, Cyclohexyl-l-methyl-4-sulfonsäure und ähnlichen acyclischen Sulfonsäuren; und Amide von
Cyclohexylcarbonsäure, Cyclohexyl-l-methyl-4-carbonsäure und ähnlichen alicyclischen Carbonsäuren. Bevorzugt werden p-Toluolsulfonsäureamid, p-Toluolcarbonsäureamid, Benzolsulfonsäureamid und Cyclohexylsulfonsäureamid. Diese Säureamide werden in einer r> Menge bis zu 30 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 2 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht von Polyester und Alkoxyaminotriazin, verwendet. Die Verwendung des Säureamids verleiht dem Vernetzungsmittel einen höheren Erweichungspunkt und gibt daher dem ι ο hergestellten Pulverüberzugspräparat verbesserte Antiblockeigenschaften ohne Beeinträchtigung der Eigenschaften des zu bildenden Überzugs. Wird das Säureamid im Überschuß über 30 Gew.-% verwendet, dann verleiht es den Überzügen beim Härten leicht eine ι * verkohlte Farbe. Das Säureamid kann mit dem Vernetzungsmittel gleichzeitig mit der Reaktion zwischen dem Polyester und dem Alkoxyaminotriazin umgesetzt werden, es wird jedoch bevorzugt, die Reaktion von Polyester und Alkoxyaminotriazin zuerst durchzuführen, zur Reaktionsmischung das Säureamid zuzugeben und die erhaltene Mischung zusammen mit einer geringen Menge, gewöhnlich etwa 0 bis etwa 1,0 Gew.-°/o, eines Amins weitere 1 bis 5 Stunden auf 500C bis 1200C zu erhitzen. Geeignete Amine sind z. B. Dimethylaminoäthanol, Diäthanolamin, Triäthanolamin usw.
Erfindungsgemäße Grundharze sind Acryl- und/oder Polyesterharze.
Acrylharze haben eine freie Hydroxylgruppe und werden durch übliche Polymerisation von mindestens einem Monomeren mit einer Hydroxylgruppe und Monomeren ohne funktionell Gruppe (OH- oder COOH-Gruppe) zusammen mit mindestens einem Monomeren mit einer Carboxylgruppe (falls erwünscht) J5 hergestellt. Bevorzugte Harze werden durch Lösungspolymerisation in Anwesenheit eines Lösungsmittels und eines Radikalpolymerisationsinitiators hergestellt. Monomere mit einer Hydroxylgruppe sind z. B. Hydroxyalkylacrylate und Hydroxyalkylmethacrylate, vorzugsweise 2-Hydroxyäthylacrylat, 2-Hydroxypropylacrylat, 2-HydroxyäthyImethacrylat, 2-Hydroxypropylmethacrylat usw. Monomere ohne funktionell Gruppe sind z. B. polymerisierbare Vinylmonomere ohne OH- oder COOH-Gruppe, wie vorzugsweise Styrol, Vinyltoluol, «-Methylstyrol, Vinylacetat und Alkylester (mit 1 bis 12 C-Atomen) von Acryl- oder Methacrylsäure. Monomere mit einer Carboxylgruppe sind z. B. polymerisierbare Monomere mit mindestens einer Carboxylgruppe, wie z. B. vorzugsweise Acrylsäure, Methacrylsäure, Crotonsäure, Itaconsäure, Maleinsäure usw. Die zur Polymerisation geeigneten Radikalpolymerisationsinitiatoren sind in Lösungsmitteln oder ölen löslich; solche allgemein verwendeten Initiatoren sind z. B. Benzc^peroxid, Lauroylperoxid, Azobis-isobutyronitril, Azc .-isovaleronitril usw. Wenn der Erweichungspunkt des Harzes durch Variieren seines Molekulargewichtes eingestellt werden soll, können Lauroylmercaptan, tert-Dodecylmercaptan oder ähnliche Kettenübertragungsmittel in einer Menge bis zu 5 Gew.-%, bezogen auf die kombinierte Menge der verwendeten Monomeren, eingesetzt werden. Geeignete Lösungsmittel für die Polymerisation sind z. B. Toluol, Xylol, Äthylacetat n-Butylacetat, Methyläthylketon, Methylisobutylketon, n-Butanol, Isobutanol, Propanol, Isopropanol usw. Die Polymerisation erfolgt wirksam unter den üblichen Bedingungen, die Monomeren und der Radikalpolymerisationsinitiator werden z. B. bei einer Temperatur von 500C bis 1500C und eine Monomerenkonzentration von 30 bis 70 Gew.-ty innerhalb von 1 bis 5 Stunden in ein Lösungsmitte eingetropft, worauf zur erhaltenen Lösung ein Katalyse tor zugegeben wird. Die erhaltene Mischung wird zu Beendigung der Polymerisation 1 bis 5 Stunden au derselben Temperatur gehalten, und das Lösungsmitte wird von der polymerisierten Mischung unter vermin dertem Druck entfernt.
Die als Grundharze geeigneten Polyester werdei nach demselben Verfahren wie zur Herstellung de: Vernetzungsmittels hergestellt
Es ist entscheidend, daß die erfindungsgemäl geeigneten Grundharze einen Erweichungspunkt voi 6O0C bis 1300C, bestimmt gemäß JIS-K-2531 (Ring-und Ball-Verfahren), haben.
Grundharze mit einem Erweichungspunkt unter 6O0C sind nicht zweckmäßig, da die Harzteilchen dazu neigen aneinander zu haften, während Harze mit einen Erweichungspunkt über 1300C im Fall von dünnet Überzügen (etwa 60 bis etwa 70 μ Dicke) bei diesen of eine verminderte Glätte ergeben. Die Grundharz« sollten weiter eine Säurezahl nicht über 30, vorzugswei se zwischen 0 bis 20 haben. Liegt die Säurezahl über 30 dann schmelzen die Teilchen des Überzugspräparate! und beginnen, vor Bildung eines Überzuges einei Aushärtungsreaktion zu unterliegen, was die Fließbar keit des auf ein Werkstück aufgebrachten Präparate! verringert und keinen glänzenden Überzug mit glattei Oberfläche ergibt. Weiter zeigt sich eine verstärkte Blasenbildung, so daß das Präparat nicht geeignet ist Erfindungsgemäß muß das Grundharz weiterhin 0,4 bis 2,0 Mol, vorzugsweise 0,5 bis 2,0 Mol, freie Hydroxylgruppen pro kg Harz enthalten. Bei weniger als 0,4 Mol Hydroxylgruppen pro kg Harz hat dieses eine ungenügende Anzahl vernetzbarer funktioneller Gruppen und verleiht dem daraus hergestellten Überzug eine verringerte Aushärtbarkeit, während bei mehr als 2,C Mol Hyxdroxylgruppen pro kg Harz die Aushärtungsgeschwindigkeit zu groß ist und Überzüge mil vermindertem Glanz und Glätte sowie größerer Anfälligkeit gegen Blasenbildung liefert
Die erfindungsgemäßen Pulverüberzugspräparate bestehen vorzugsweise aus 20 bis 40 Gew.-°/o des Vernetzungsmittels und vorzugsweise 80 bis 60 Gew.-% des Grundharzes. Vorzugsweise wird noch ein Lösungsmittel mitverwendet z. B. in einer Menge von 90—20. zweckmäßig 80—40 Gew.-%, bezogen auf Vernetzungsmittel + Grundharz.
Wird erfindungsgemäß das Alkoxyaminotriazin mit gemischten alkoxylierten Gruppen (einschließlich eines Teils von Methylolgruppen, die mit einem niedrigen aliphatischen Alkohol mit 1 bis 4 C-Atomen alkoxyliert sind, während der restliche Teil mit mindestens einem aliphatischen Alkohol mit mindestens 5 C-Atomen, alicyclischen Alkohol und Äthylenglykolmonoalkyläther alkoxyliert ist) mit dem Polyester zur Herstellung eines Vernetzungsmittels umgesetzt dann e.folgt keine Vernetzungsreaktion. Vermutlich findet die Reaktion aus den folgenden Gründen nicht statt:
(i) die mit einem aliphatischen Ci _«-Alkohol alkoxylierten Gruppen werden größtenteils mit dem Polyester umgesetzt während die mit mindestens einem aliphatischen Alkohol mit mindestens 5 C-Atomen, alicyclischen Alkohol und Äthylenglykolmonoalkyläther alkoxylierten Gruppen kaum mit dem Polyester umgesetzt werden;
(ii) das Alkoxyaminotriazin scheint mit dem Polyester im Verhältnis von I Mol des ersteren pro Mol Hydroxylgruppen des letzteren umgesetzt zu werden, wenn Alkoxyaminotriazin und Polyester in den obigen spezifischen Verhältnissen verwendet werden.
Wird ein Pulverüberzugspräparat, das das oben angegebene Vernetzungsmittel und ein Grundharz umfaßt, erfindungsgemäß durch Erhitzen gehärtet, dann tritt kein Platzen auf, da die mit einem aliphatischen Ci _4-Alkohol alkoxylierten Gruppen im Vernetzungsmittel in geringer Menge anwesend sind. Die aus dem obigen Pulverüberzugspräparat gebildete Überzugsschicht hat weiterhin eine glatte Oberfläche, weil die mit mindestens einem aliphatischen Alkohol mit mindestens 5 C-Atomen, acyclischen Alkohol und Äthylenglykolmonoalkyläther alkoxylierten Gruppen von der Härtungsreaktion frei sind und das Grundharz lösen, was dem Überzugspräparat eine verbesserte Fließbarkeit verleiht
Die erfindungsgemäßen Pulverüberzugspräparate können nach jedem zur Herstellung derselben üblichen Verfahren formuliert werden, indem man z. B. das Vernetzungsmittel und Grundharz zusammen mit einem Pigment oder gegebenenfalls anderen Zusätzen, gewöhnlich bei etwa 800C bis etwa 1200C auf zwei oder drei Walzen oder einer erhitzten Strangpresse mischt und die Mischung zerkleinert Es ist auch möglich, das Grundharz und ein Pigment durch Erhitzen zusammen mit anderen, erwünschten Zusätzen zu mischen, die Mischung zu zerkleinern und das Vernetzungsmittel unter Erhitzen mit der Mischung zu mischen. Dieses Verfahren ist zur Vermeidung einer übermäßigen thermischen Reaktion vorteilhaft und gewährleistet die wünschenswerten Merkmale der erfindungsgemäßen Präparate in verbesserte Weise. Die erfindungsgemäß geeigneten, unterschiedlichen Pigmente umfassen färbende Pigmente, wie Titandioxid, Lithopon, Zinkweiß, organisches Rotlack-pigment, rotes Eisenoxid, organisches Gelbpigment, Phthalocyaninblau, Ruß, Aluminiumpulverpaste usw., und streckende Pigmente, wie Calciumcarbonat, Ton, Talkum, Glimmer usw. Andere Zusätze sind z. B. Oberflächenglättungsmittel, Mittel zur Verhinderung einer Blasenbildung, Pigmentdispergierungsmittel usw.
Die erfindungsgemäßen Pulverüberzugspräparate sind nach jedem für derartige bekannte Präparate geeigneten Überzugsverfahren aufbringbar, z. B. durch elektrostatisches Pulversprühverfahren, Wirbelbettüberzugsverfahren usw.
Die vorliegende Erfindung wird durch die folgenden Bezugsbeispiele zur Herstellung von Vernetzungsmitteln und Grundharzen und die Beispiele zur Herstellung der erfindungsgemäßen Präparate veranschaulicht, ohne eingeschränkt zu werden. Alle Teile und Prozentsätze sind Gew.-Teiie und Gew.-%.
Bezugsbeispiel 1
Herstellung des Vernetzungsmittels a (1) Herstellung von Alkoxyaminotriazin a
In einen mit Thermometer, Rührer und Mittel zur Entfernung des als Nebenprodukt aus dem System gebildeten Methanols versehenen 1-1-Dreihalskolben wurden 390 Teile Hexakismethoxymethylmelamin, 170 Teile Cyclohexanol und 1 Teil 60%ige Salpetersäure gegeben. Die Mischung wurde allmählich erhitzt, wobei das System auf einem verminderten Druck von 6650 — 7980 Pa gehalten wurde, während das aus der Reaktion erhaltene Methanol vom System entfernt wurde. Die Reaktion erfolgte 3 Stunden bei 50° C.
Nach beendeter Reaktion wurde die Mischung mit 30%iger Methanollösung von Natriumhydroxid auf pH 7,0 bis 8,0 neutralisiert und die neutralisierte Mischung bei einer Temperatur von 140 bis 15O0C in einem
ίο Vakuum von 665 Pa durch Entfernung des nicht umgesetzten Cyclohexanols praktisch auf 100% konzentriert Das Konzentrat wurde zur Entfernung des durch Neutralisation gebildeten Salzes filtriert.
Das so erhaltene Reaktionsprodukt war eine
durchsichtige, zusammenhängende Flüssigkeit mit einer Viskosität von Z-2, bestimmt durch ein Gardner-Holdt-Blasenviskometer. Laut Analyse ist das Reaktionsprodukt ein cyclohexanolmodifiziertes Methoxymethylmelamin mit 1,1 Cyclohexylgruppe pro Triazinring und kaum einer Methylengruppe.
(2) Herstellung von Polyester b
In einen mit Rührer, Thermometer und Scheidevorrichtung versehenen Reaktor wurden 582,0 Teile (3,0 Mol) Dimethylterephthalat, 156,0 Teile (1,5 Mol) Neopentylglykol, 93,0 Teile (1,5 Mol) Äthylenglykol und 40,2 Teile (03 Mol) Trimethylolpropan gegeben. Die Mischung wurde durch Erhitzen geschmolzen und die Schmelze unter Rühren weiter auf 16O0C erhitzt, worauf 1,0 Teil Bleioleat zugefügt wurde. Die Mischung wurde weiter auf 2400C erhitzt und eine Stunde auf dieser Temperatur gehalten, wobei das aus der Reaktion stammende Methanol durch die Abtrennvorrichtung entfernt wurde. Dann wurden der Mischung langsam 30 Teile Methylisobutylketon als Lösungsmittel zugefügt, wobei die Mischung auf 240° C gehalten wurde. Anschließend wurde die erhaltene Mischung 2 Stunden auf derselben Temperatur gehalten, während das gebildete Methanol vom Lösungsmittel durch die
Scheidevorrichtung abgetrennt und entfernt wurde.
Die aus der Reaktion erhaltene Mischung wurde zur Entfernung des Lösungsmittels einem Vakuum unterworfen und dann abgekühlt Zur erhaltenen Mischung wurde Methylisobutylketon zugefügt worauf man eine 50%ige Lösung des Polyesters erhielt.
Der so hergestellte Polyester hatte eine Säurezahl von 0,1 und enthielt 1,28 MoI freie Hydroxylgruppen pro kg Polyester.
Ή, (3) Herstellung von Vernetzungsmittel a
In den obigen Reaktor wurden 740 Teile der 50%igen Polyesterlösung (b) und 260 Teile des obigen Alkoxyaminotriazins a gegeben und die Mischung 30 Minuten gerührt, worauf 0,05 Teile p-Toluolsulfonsäure zugefügt wurde. Die Mischung wurde 2 Stunden bei 9O0C gehalten, wobei das Methanolnebenprodukt aus dem System entfernt wurde. Der Reaktionsmischung wurde 1 Teil Triäthanolamin zugefügt und die Mischung bei 110 bis 130° C unter einem Vakuum von 665-3990 Pa
to unter Entfernung von Methylisobutylketon konzentriert
Das so hergestellte Reaktionsprodukt was ein blaß gelber Feststoff mit 99,0% an nicht-flüchtigen Komponenten und einem Erweichungspunkt von 780C
Bezugsbeispiel 2
Das Alkoxyaminotriazin b wurde in derselben Weise wie Alkoxyaminotriazin a hergestellt wobei jedoch 170
15
Teile Cyclohexanol durch 160 Teile Äthylenglykolmonobutyläther ersetzt wurden. Das so hergestellte Alkoxyaminotriazin b ist ein äthylenglykolmonobutyläther-modifiziertes Methoxymethylmelamin mit 1,2 Äthylenglykolmonobutyläthergruppen pro Triazinring und kaum Methylolgruppen. Das Vernetzungsmittel b wurde in derselben Weise wie Vernetzungsmittel a hergestellt, wobei jedoch das Alkoxyaminotriazin a durch das Alkoxyaminotriazin b ersetzt wurde.
Das so hergestellte Vernetzungsmittel b war ein blaß gelber Feststoff mit 99,0% nicht-flüchtigen Komponenten und einem Erweichungspunkt von 80° C.
Bezugsbeispiel 3
Zu 200 Teilen einer 50%igen Methylisobutylketonlösung des Vernetzungsmittels b wurden 20 Teile p-Toluolsulfonsäureamid zugefügt und die Mischung 2 Stunden auf 1000C erhitzt, worauf 1 Teil Dimethylaminoäthanol zur Mischung zugefügt wurde. Das Vernetzungsmittel c erhielt man durch Entfernung des Lösungsmittels von der erhaltenen Mischung, die 98,5% nicht-flüchtige Komponenten enthielt und einen Erweichungspunkt von 87° C hatte.
Bezugsbeispiel 4 Herstellung von Grundharz A
In einen mit Rückflußkühler, Rührer, Tropftrichter und Thermometer versehenen 2-1-Vierhalskolben wurden 800 Teile Toluol gegeben, das unter Einleitung von gasförmigem Stickstoff auf 110° C erhitzt wurde. Eine Mischung aus 160 Teilen 2- Hydroxyäthylmethacrylat, 40 Teilen Butylacrylat 264 Teilen Methylmethacrylat, 320 Teilen Äthylmethacryiat, 16 Teilen Acrylsäure und 10 Teilen Benzoylperoxid wurde aus dem Tropftrichter innerhalb von 2 Stunden in das auf derselben Temperatur gehaltene Toluol getropft. Dann wurde eine Mischung aus 1 Teil Benzoylperoxid und 10 Teilen Toluol, die als weiterer Katalysator diente, bei derselben Temperatur dreimal in einem Abstand von jeweils einer Stunde in die Mischung getropft und die erhaltene Mischung weitere 3 Stunden auf 110° C gehalten. Nachdem der Kühler durch einen Gleichstromkühler ersetzt worden war, wurde die Temperatur des Inhaltes allmählich auf 140° C erhöht, wobei Lösungsmittel und nicht umgesetzte Monomere aus dem System abgezogen wurden. Als etwa 60% des eingeführten Lösungsmittels abgetrennt waren, wurde die Reaktionsmischung weiter bei 160° C unter einem Vakuum von etwa 5 bis etwa 50 mm Hg konzentriert. Nach beendeter Lösungsmittelentfernung wurde der Rückstand in einen Behälter aus rostfreiem Stahl gegeben und zur Verfestigung abgeküYilt Das so hergestellte Acrylharz enthielt 99,2% nicht-flüchtige Komponenten und 1,49 Mol freie Hydroxylgruppen pro kg Harz und hatte einen Erweichungspunkt von 93° C sowie eine Säurezahl von 153.
Bezugsbeispiel 5 Herstellung von Grundharz B
In einen mit Rührer, Thermometer und Abtrennvorrichtung versehener. Reaktor wurden 194,0 Teile (1,0 Mol) Dimethylterephthalat, 174,6 Teile (0,9 Mol) Dimethylisophthalat, 292,0 Teile (2,8 Mol) Neopentyl- b5 glykol und 27,6 Teile (03 Mol) Glycerin gegeben, die Mischung durch Erhitzen geschmolzen und die Schmelze unter Rühren weiter auf 16O0C erhitzt worauf 1.0 Teil Bleioleat zugefügt wurde. Die Mischung wurde weiter auf 240°C erhitzt und 1 Stunde auf dieser Temperatur gehalten, während das aus der Reaktion stammende Methanol durch die Abtrennvorrichtung entfernt wurde. Anschließend wurden 43,8 Teile (0,3 Mol) Adipinsäure und 116,2 Teile (0,70 Mol) Isophthalsäure zur Reaktionsmischung zugefügt, was die Temperatur des Systems auf etwa 180° C senkte. Die Mischung wurde kontinuierlich auf 240°C erhitzt, worauf 30 Teile Xylol langsam zugefügt wurden. Dann wurde die Mischung 2 Stunden auf derselben Temperatur gehalten, wobei das gebildete Wasser aus dem Xylol durch die Abtrennvorrichtung abgetrennt und entfernt wurde.
Die erhaltene Reaktionsmischung wurde zur Entfernung des Xylols einem Vakuum unterworfen, abgekühlt und aus dem Reaktor abgezogen, während der Rückstand noch fließbar war.
Das erhaltene Polyesterharz hatte einen Erweichungspunkt von 88° C und eine Säurezahl von 8,0; es enthielt 1,06 Mol freie Hydroxylgruppen pro kg Harz.
Bezugsbeispiel 6
Das Vernetzungsmittel d wurde wie Vernetzungsmittel a hergestellt, wobei 1134 Teile einer 50%igen Lösung von Polyester b und 63 Teile Alkoxyaminotriazin a verwendet wurden. Die Reaktion lieferte ein teilweise geliertes Produkt. Das so erhaltene Vernetzungsmittel
jo enthielt 98,0% nicht-flüchtige Komponenten und hatte einen Erweichungspunkt von 740C.
Beispiel 1 bis 4 und Vergleichsbeispiel 1 bis 5
Die in den Bezugsbeispielen hergestellten Vernetzungmittel und Grundharze wurden in den in Tabelle 1 genannten Verhältnissen gemischt, wobei 15 Teile eines Ketonharzes vom Cyclohexanon-Typ als Oberflächenglättungsmittel und 50 Teile Titandioxid als Pigment zugefügt wurden.
Jede Mischung wurde auf einem heißen Walzenstuhl von 8,8 cm Walzendurchmesser bei 100°C 20 Minuten zur Herstellung einer einheitlichen Schmelze behandelt, die dann in einer Hammermühle zu einem Pulver zerkleinert wurde. Dieses wurde mit einem 0,147 mm Sieb gesiebt und lieferte ein weißes Pulverüberzugspräparat
■so In Tabelle 1 sind die Proben von Beispiel 1 bis 4 erfindungsgemäß hergestellte Pulverüberzugspräparate, während die Proben der Vergleichsbeispiele 1 bis 5 zur Verdeutlichung der erfindungsgemäßen Merkmale hergestellt wurden.
55
Tabelle 1 Grundharz Menge;
Gew.-TIe
Vernetzungsmittel Menge;
Gew.-Tle
Probe Art 65 Art 35
B 70 a 30
Beispiel
1
A 75 b 25
2 B 80 C 20
3 A b
4
28 54 989 Menge; Vernetzungsmittel Menge;
Fortsetzung Gew.-Tle Art Gew.-Tle
Probe Grundharz
Art
95 5
Vergl.- 55 a 45
Beispiel 80 a 20
1 B 80 *) 20
2 B Alkoxy-
3 A amino-
4 B triazin (a)
Vernetzungsmittel D 100
= (Hexakis-methoxymethylmelamin)
Jede Probe wurde auf 0,8. mm dicke, polierte Flußstahlplatten durch elektrostatisches Sprühverfahren mit stufenweisen Variieren der Dicke sowie auf eine solche Dicke aufgebracht, daß der Überzug nach dem Aushärten etwa 80 μ dick war; die überzogenen Platten wurden 30 Minuten bei 1700C ausgehärtet. Dann wurden die Platten mit den unterschiedlichen dicken
Tabelle 2
Überzügen auf die maximale Überzugsdicke getestet, bei der der Überzug blasenfrei blieb (als »blasenfreie Dicke« in der folgenden Tabelle bezeichnet). Die Platten mit den etwa 80 μ dicken Überzügen wurden auf verschiedene Überzugseigenschaften getestet. Die folgende Tabelle 2 enthält die Ergebnisse.
Beispiel 2 3 4 Vergleichsbeispiel 2 3 4 5
1 1,1 1,0 0,9 1 1,5 9,7 5,1 2,2
G ewichtsverminder. 1,2 0,9
beim Erhitzen; % A A A A C B B
Formalingeruch bei der A A
Herstellung des Präparates A A A A C B B
Formalingeruch bei der Aus A Λ
härtung des Präparates A A A A C B B
Dämpfe bei der Aushärtung A A
des Präparates 190 200 200 140 60 140 100
Blasenfreie Dicke; μ 190 7< 7< 7< 180 1 0,5 5 7<
Erichsen-Test; mm 7< 94 93 95 3 65 50 90 75
Glanz-Wert (60° Glanz) 93 2H H 2H 80 4B 6B 3B 3B
Beständigkeit gegen Benzin H © ® ® 4B X X Δ O
Antiblockeigenschaft ® gut gut gut O rauh rauh rauh sehr rauh
Glätte gut rauh
A = keiner bzw. keine.
B = schwach.
C = stark.
Erichsen-Test:
Gemäß J1S-Z-2247; je größer der numerische Wert, um so höher ist die Flexibilität.
Glanzwert:
Gemäß JIS-K-5400,6.7.
Beständigkeit gegen Benzin:
Die Testplatte wurde 24 Stunden bei 200C in Benzin eingetaucht, dann herausgezogen und sofort bei 200C gemäß JIS-K-5400, 6,14 auf Bleistifthärte getestet Je höher die Härte, umso größer ist die Beständigkeit gegen Benzin.
An tiblockeigenschaft en:
Ein 15,0-g-Anteil des Pulverpräparates wurde in ein Testrohr von 40 mm Durchmesser gegeben, 240
b5 Stunden bei 35° C einer Belastung von 20 g/cm2 unterworfen und dann aus dem Testrohr genommen, um festzustellen, ob die Probe ihre ursprüngliche Form fein zerteilter Teilchen wieder annimmt Das Maß an Erholung ist von I bis V ausgedrückt; je kleiner die Zahl, umso besser. »V« bedeutet, daß die Probe vollständig versagt, ihre ursprüngliche Form wieder anzunehmen. Das Maß an Restoration wird wie folgt bewertet:
I = ausgezeichnet
Π = gut
III = mittel,
IV = gering,
V = schlecht.

Claims (1)

Patentansprüche:
1. Pulverüberzugspräparat, enthaltend ein Vernetzungsmittel auf der Basis von Umsetzungsprodukten des Alkoxyaminotriazins und ein Grundharz auf der Bais eines Polyesterharzes, dadurch gekennzeichnet, daß das Pulverüberzugspräparat umfaßt
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