DE2854989C3 - Pulverüberzugspräparat - Google Patents

Pulverüberzugspräparat

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Description

(1) 10 bis 40 Gew.-% eines festen Vernetzungsmittels mit einem Erweichungspunkt von 50" C 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 1300C 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 I bis 4 C-Atomen alkoxyliert worden sind.
4. Überzugspräparat nach Anspruch I, 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 mit
Cyclohexanol und/oder einem Ci_4-Älhylenglykol-
monoalkyläther veräthert worden sind.
6. Überzugspräparat nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Alkoxyaminotriazin Alkoxymelamin, Alkoxybenzoguanamin, AIkoxyaGetoguanamin, Alkoxyformoguanamin oder Alkoxyspiroguanamin ist.
7. Oberzugspräparat nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Säureamid mindestens ein Amid einer aromalischen Carbonsäure, aromatischen Sulfonsäurc, acyclischen Sulfonsäurc 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
ίο 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 Anfofderungen an derartige Überzugspräpac?« bezüglich Qualität, Herstellung und Lagerung sowie des Überzugsvorganges gestellt worden. Unter anderem 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
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 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- te bestehen im wesentlichen aus
(1) 4 bis 20 Gew.-% einer verätherten Methylolmelaminmischung mit
CH2-CH2
H2C HC — O-Gruppen
CH2-CH2
und Methoxygruppen in der kombinierten durchschnittlichen Anzahl von 54 bis 6,0 pro Triazinring, wobei die durchschnittliche Anzahl der erstgenannten Gruppen 03 bis 3,0 pro Triazinri-jg beträgt, und (2) 96 bis 80 Gew.-% eines Acrylharze» 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 Pulverüberzugspräparate aus einem Alkoxyaminotriazin und einem Acrylharz, wobei die Überzugspräparate im wesentlichen aus
(1) 4 bis 20 Gew.-% einer verätherten Methylolmelaminmischung, die ROCHjCHjO-Gruppen (R = Ci-«-Alkyl) und CHjO-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
(2) 96 bis 80 Gew.-% eines Acrylharzes mit einem Erweichungspunkt von 65° C 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 dftm das während der Aushärtung des Präparates gebildete Gas durch den Überzug 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 Fabriken z. 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 is 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 Teilvemetzung zwischen dem Harz und der Alkoxyaminoverbindung. Daher treten Schwierigkeiten bei der Bildung einer glatten Oberzugsschicht 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.
Diese Aufgabe wLd erfindungsgemäß gelöst durch ein Pulverüberzugspräparat, snthaltrnd ein Vernetzungsmittel auf der Basis von Umsetzungsprodukten des Alkoxyaminotriazins und ein Gru^dharz auf der Basis eines Polyesterharzes, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß das Pulverüberzugspräparat umfaßt
(1) 10 bis 40 Gew.-% eines festen Vernetzungsmittels mit einem Erweichungspunkt von 500C bis 1200C, hergestellt durch Erhitzen von 40 bis 70 Gew.-°/o 4Q 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 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 N H-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- so 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- M licher Weise und ergibt eine verbesserte Aushärtbarkeit bei niedrigen Temperaturen (bis zu 17O0C) 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 erhaltpne 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 obea angegebenen Bereiches liegen, dann nehmen Alkyialkoxygruppen 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 MoI der im Polyester enthaltenen Hydroxylgruppen addiert ist Daher wird angenommen, daß während des Reaktionsveriaufes zur Herstellung des Vernetzungsmittels keine Gelierung erfolgt
Die erfindungsgemäß 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 23 Mol, vorzugsweise 0,7 bis 2,0 Mol, freie Hydroxylgruppen pro kg Polyester und haben einen Erweichungspunkt von 6O0C bis 1400C 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, Tereaphtiialsäure, 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, Dtäthylenglykol, 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 werdsn sie z.B. durch ERhitzen auf 18O0C bis 3000C in Anwesenheit oder Abwesenheit eines zur azeotropen Destillation von Wasser fähigen Lösungsmittels kondensiert. Werden Diakylester von Dicarbonsäuren verwendet, dann unterliegen die Ester und mehrwertigen Alkohole zur Veresterung einer Esteraustauschreaktion, wenn sie in Anwesenheit eines Katalysators, wie ι ο Bleioxid, Bleisalze von aliphatischen Säuren, Bleinaphthenat, Lithiumhydroxid, Lithiumsalzen von aliphatischen Säuren, Lithiumnaphthenat, Zinkacetat usw., auf 200° C bis 3000C erhitzt werden. Werden Dicarbonsäuren und/oder ihre Anhydride und Dialkylester von Dicarbonsäuren gemeinsam verwendet, unterliegen sie derselben Esteraustauschreaktion, worauf an das Reaktionsprodukt die Carbonsäuren und/oder ihre Anhydride addiert werden. Dann wird die Mischung auf 180° C bis 300° C erhitzt und kondensiert.
Die zur Herstellung der Vernetzungsmittel erfindungsgemäß geeigneten Aikoxyaminotriazine 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 aliphatische Alkohole enthalten gewöhnlich 1 bis 4 C-Atome, wie Methanol, Äthanol, Propanol, Isopropanol, n-Butanol, Isobutanol, sek.-Butanol usw.
Zur Erzielung einer verbesserten Oberflächengüte der Überzugsschicht und um ein Platzen in derselben zu verhüten, wird erfindungsgemäß die Verwendung von Alkoxyaminotriazinen mit gemischten alkoxylierten 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 *o 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 Äthylenglykoltnonoal- *5 kyläther alkoxyliert sind.
Geeignete aliphatische Alkohole mit mindestens 5 C-Atomen umfassen η-Amylalkohol, Isoaniylalkohol, Neopentanol, n-Hexanol, Cyclohexanol, n-Heptanol, n-Octylalkohol, 2-Äthylhexanol usw., wobei Cyclohexanol bevorzugt wird. Geeignete Äthylenglykolmonoalkyläther sind Verbindungen, in welchen die Alkylgruppe
1 bis 4 C-Atome enthält, wie Äthylenglykolmonomethyläther, 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.
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 monoalkyläthcr hergestellt. Bei Verwendung aliphatischer Alkohole mit 1 bis 4 C-Atomen sind bekannte Verfahren für dia Alkoxylierung anwendbar. Die gemischte Alkoxylierung erfolgt durch Alkoxylieren der Methylolgruppen des Methylolmelamine oder Methylolguancmins 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 Äthylenglykolmonoalkyläther hei einer Temperatur von 300C bis 12O0C und einen, verminderten Druck von 5320—13 300 Pa für 1 bis 20 Stunden zwecks Verätherung 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 1600C 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 dtm Polyester und dem Alkoxyaminotriazin im Verhältnis von 40 bis 70 Gew.-'fr. vorzugsweise 50 bis 70 Gew.-%, des ersteren zu 60 bis 30 Gc w.-%, vorzugsweise 50 bis 30 Gew.-%, des letzteren durch Erhitzen der beiden Komponenten auf 500C bis 1200C, vorzugsweise 6O0C 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 500C bis 1200C, vorzugsweise 6O0C bis 110° C, für 1 bis 6 Stunden, vorzugsweise 1 ^ 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, Salpeterr2.u?e 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 Toluohulfonsäure, Benzolsulfonsäure, Xylolsulfonsäure und ähnlichen aromatischen Sulfonsäuren; Amide der Toluolcarbonsäure, Benzoesäure, Xylolcarbonsäure und ähnlichen aromatischen Carbonsäuren; Amide von Cyclohexylsulfonsäure, Cyclohexyl-l-methyl-4-sulfonsäure und ähnlichen acyclischen Sulfonsäuren; und Amide von
Cyclohexyicarbonsäure, Cyclohexyl-1 -methyi-4-carbonsäure und ähnlichen alicyclischen Carbonsäuren. Bevorzugt werden p-Toluolsulfonsäureamid, p-Toluolcarbonsäureamid, Benzolsulfonsäureamid und Cyclohexylsulfonsäureamid. Diese Säureamide werden in einer 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 hergestellten PulverüberzugsprSparat 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 verkohlte Farbe. Das Säureamid kann mit dem Vernetzungsmittel gleichzeitig mit der Reaktion zwischen dem Polyester und dem Alkoxyaminotriazin einer Temperatur von 50"C bis I5O=C und einei Monomerenkonzentration von JO bis 70 Gew.-Vc innerhalb von I bis 5 Stunden in ein Lösur.gsmitte eingetropft, worauf zur erhaltenen Lösung ein Katalysa tor zugegeben wird. Die erhaltene Mischung wird zui Beendigung der Polymerisation 1 bis 5 Stunden aul derselben Temperatur gehalten, und das Lösungsmitte! wird von der polymerisierten Mischung unter vermindertem Druck entfernt.
Die als Grundharze geeigneten Polyester werder nach demselben Verfahren wie zur Herstellung des Vernet/ungsmittels hergestellt.
Es ist entscheidend, daß die erfindungsgemäC geeigneten Grundharze einen Erweichungspunkt vor 60'Cbis 130°C, bestimmt gemäß JIS-K-2531 (Ring-und· Bali-Verfahren), haben.
Grundharze mit einem Erweichungspunkt unter 60° C sind nicht zweckmäßig, da die Harzteilchen dazu neigen anmnnnripr
Haftpn u/ährpnH Hsr7P mit pinpir
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.-%, eines Amins weitere 1 bis 5 Stunden auf 500C bis I2O°C 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 funktioneile Gruppe (OH- oder COOH-Gruppe) zusammen mit mindestens einem Monomeren mit einer Carboxylgruppe (falls erwünscht) 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-Hydroxyäthylmethacrylat, 2-Hydroxypropylmethacrylat usw. Monomere ohne funktioneile 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. poiymerisierbare Monomere mit mindestens einer Carboxylgruppe, wie z. B. vorzugsweise Acrylsäure, Methacrylsäure, Crotonsäure, Itaconsäure, Maleinsäure usw. Die zur Polymerisation geeigneten Radikal-Solymerisationsinitiatoren sind in Lösungsmitteln oder Hen löslich; solche allgemein verwendeten Initiatoren sind z. B. Benzoyperoxid, Lauroylperoxid, Azobis-isobutyronitril, Azobis-isovaleronitril usw. Wenn der Erweichungspunkt des Harzes durch Variieren seines Molekulargewichtes eingestellt werden soll, können Lamroylmercaptan, 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, Me:thylisobutylketon, n-Butanol, Isobutanol, Propanol, isopropanol usw. Die Polymerisation erfolgt wirksam unter den üblichen Bedingungen, die Monomeren und der Radikalpolymerisationsinitiator werden z. B. bei
Erweichungspunkt über 130° C im Fall von dünnen Überzügen (etwa 60 bis etwa 70 μ Dicke) bei diesen ofi eine verminderte Glätte ergeben. Die Grundharze sollten weiter eine Säurezahl nicht über 30. vorzugsweise zwischen 0 bis 20 haben. Liegt die Säure/ahl über 30 dann schmelzen die Teilchen des Überzugspräparate! und beginnen, vor Bildung eines Überzuges einer Aushärtungsreaktion zu unterliegen, was die Fließbar· keit des auf ein Werkstück aufgebrachten Präparates verringert und keinen glänzenden Überzug mit glättet 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 Hydroxylgruppen pro kg Harz die Aushärtungsgeschwindigkeit zu groß ist und Überzüge mil vermindertem Glanz und Glätte sowie größerer Anfälligkeit gegen Blasenbildung liefert.
Die erfindungsgemäben Pulverüberzugspräparate bestehen vorzugsweise aus 20 bis 40 Gew.-°/o des Vernetzungsmittels und vorzugsweise 80 bis 60 Gew.-°/o 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 mil gemischten alkoxylierten Gruppen (einschließlich eir.i Teils von Methylolgruppen. die mit einem niedriger 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 erfolgt keine Vernetzungsreaktion. Vermutlich findet die Reaktion aus den folgenden Gründen nicht statt:
(i) die mit einem aliphatischen Ci -a-Alkohol alkoxylierten Gruppen werden größtenteils mit dem Polyester umgesetzt während die mit mindestens einem aliphatischen Alkohol mit mindestens 5
kolmonoalkyläther alkoxylierten Gruppen kaum mit dem Polyester umgesetzt werden;
(π) 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 ri°n obigen spezifischen Verhältnissen verwendet werden
V· ic ein Puiverüberzugspräparat, das das oben angegebene Vernetzungsmittel und ein Grundharz umfaßt, erfindungsgemäß durch Erhitzen gehärtet, dann tritt kein Platzen auf, da die mit eine.r, aliphatischen C j-Alkoho! alkoxylierten Gruppen im Vernetzungsmittel in geringe- Menge anwesend sind. Die aus dem obigen Puiverüberzugspräparat gebildete Überzugsu'hicht hat weiterhin eine glatte Oberfläche, weil die rr.it mindestens einen: aliphatischen Alkohol mit mindestens 5 C-Atomen, acyclischen Alkohol und Äthylenglykoimonoalkyläther alkoxylierten Gruppen von der iiär-
dem Überzugspräparat eine verbesserte FließbarKeit verleiht.
Die erfindungsgemäßen Puiverüberzugspräparate können nach jedem zur Herstellung derselben üblichen Verfahren formuliert werden, indem man ζ. Β das Vernetzungsmittel und Grundharz zusammen mit einem Pigmen: oder gegebenenfalls anderen Zusätzen, gewöhnlich bei etwa 800C bis etwa 120°C auf zwei oder drei Walzen oder einer erhitzten Strangpresse ".lischt und die Mischung zerkleinert. Es ist auch möglicn, das Grundharz und ein Pigment durch Erhitzen zusammen m\ 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 Rotiack-pigment, rotes Eisenoxid, organisches Gelbpigment, Phthalocyaninblau, Ruß, Aluminiumpuiverpaste 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.-Teile 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-I-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 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-HolJt Blasenviskometer. Laut Analyse ist das Reaktionspro dukt ein cyclohexanolmodifiziertes Methoxymethylme-
n| ι ι -γ· · t
λι kaum einer V.ethylolgruppe.
(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 (0,3 Mol) Trimethylolpropan gegeben. Die Mischung wurde durch Erhitzen geschmolzen und die Schmelze unter Rühren weiter auf 160°C erhitzt, worauf
j" 1,0 Teil Bleioleat zugefügt wurde. Die Mischung wurde weiter auf 240° C 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 24O0C 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 abgekehlt. Zur erhaltenen Mischung wurde Methylisobutylketon zugefügt, worauf man eine 5O°/oige Lösung des Polyesters erhielt.
Der so hergestellte Polyester hatte eine Säurezahl von 0,1 und enthielt 1,28 Mol freie Hydroxylgruppen pro kg Polyester.
(3) Herstellung von Vernetzungsmittel a
In den obigen Reaktor wurden 740 Teile der 50%igen Holyesterlösung (b) und 260 Teile des obigen Alkoxyaminotriazins a gegeben und die Mischung 30 Minuten gerührt, worauf 0,05 Teile p-ToIuolsulfonsäure zugefügt wurde. Die Mischung wurde 2 Stunden bei 90° C 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
μ 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 78° C.
Bczugsbeispic! 2
Das Alkoxyaminotriazin b wurde in derselben Weise wie Alkoxyaminotriazin a hergestellt, wobei jedoch 170
Teile Cyclohexanol durch 160 Teile Äthylenglykolmonobutyläther ersetzt wurden. Das so hergestellte Alkoxyaminotriazin b ist ein äthylenglykolmonobutyläther-modifiziertes Methoxymethylmelamin mit 1,2 Äthylenglykolnionobutylälhergruppen pro Triazinring und kaum Methylo'.gruppen. Das Vernetzungsmittel b wurde in derselben Weise wie Vernetzungsmittel a hergestellt, wöbe, 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 100°C erhitzt, worauf 1 Teil Dimethylam'-riosihsn''! 2iir \*ΐ!Ech'jfi" zü^sfü"1 wurde Dsc Vorne!- zungsmittel c erhielt man durch Entfernung des Lösungsmitteis 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 einer: mi: 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 Äthylmethacrylat, 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 dieme, bei derselben Temperatur dreimal in einem Abstand von jeweils einer Stunde in die Mischung getropft und die erhaltene Mischung weitere 3 Stunisn 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 abgekühlt. 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 versehenen Reaktor wurden 194,0 Teile (1,0 Mol) Dimethylterephthalat, 174,6 Teile (03 Mol) Dimethylisophthalat, 292,0 Teile (2,8 Mol) Neopenty!- giykoi und 27,6 Teile (0,3 Moi) Glycerin gegeben, die Mischung durch Erhitzen geschmolzen und die Schmelze unter Rühren weiter auf 160° C erhitzt worauf 1,0 Teil Bleioleat zugefügt wurde. Die Mischung wurde weiter auf 24O0C 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 Il 6,2 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 XyIoIs einem Vakuum unterworfen, abgekühlt und aus dem Reaktor abgezogen, während de Rückstand noch fließbar war.
I )o( *n*holtiiFi^ tOli/i^cΐΑίΉΐΛΓΤ rititf^ ftifiAh *-*f"ti/*>i_
_*■' chungspunkt von 880C und eine Säurezahl von 8,0; es enthielt 1.06 Mol freie Hydroxylgruppen pro kg Harz.
Bezugsbeispiel 6
2: 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
ι» enthielt 98,0% nicht-flüchtige Komponenten und hatte einen Erweichungspunkt von 74°C.
Beispiel 1 bis 4
Γ; 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 heilien 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.
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.
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
1 B 80 C 20
3 A b
4
28 54 989 Menge; Vernetzungsmittel Menge;
Fortsetzung Oew.-Tle Art Oew.-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)
5 Vernetzungsmittel D
= (Hexakis-methoxymethylmelamin) 100
Jede Hr^be wurde auf <J,8 mm dicke, polierte FluBstah'olatten 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
1 2 3
Vergleichsbeispiel
1 2 3
gut gut gut gut
Gewichtsverminder.
beim Erhitzen; %
Formalingeruch bei der
Herstellung des Präparates
Formalingeruch bei der Aushärtung des Präparates
Dämpfe bei der Aushärtung
des Präparates
Rlasenfre.te Dicke· 11
Erichsen-Test; mm
Glanz-Wert (60° Glanz)
Beständigkeit gegen Benzin
A ntiblockeigenschaft
Glätte
A = keiner bzw. keine. B = schwach. C = stark.
Erichsen-Test:
Gemäß JIS-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 20° C in Benzin eingetaucht, dann herausgezogen und sofort bei 20° C gemäß JIS-K-5400, 6,14 auf Bleistifthärte getestet Je höher die Härte, umso größer ist die Beständigkeit gegen Benzin.
Antiblockeigenschaften:
Ein 15,0-g-Anteil des Pulverpräparates wurde in ein Testrohr von 40 mm Durchmesser gegeben, 240
1.2 1.1 1,0 0,9 0,9 1,5 9,7 5.1 2,2
A A A A A A C B B
A A A A A A C B B
A A A A A A C B B
190 190 700 700 180 140 60 140 100
7< 7< 7< 7< 3 1 0,5 5 7<
93 94 93 95 80 65 50 90 75
H 2H H 2H 4B 4B 6B 3B 3 B
® ® ® ® O X X Δ
rauh rauh rauh rauh sehr rauh
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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