DE60212780T2

DE60212780T2 - Pulverbeschichtungszusammensetzung, Verfahren zu ihrer Härtung und daraus abgeleitete Gegenstände

Info

Publication number: DE60212780T2
Application number: DE60212780T
Authority: DE
Inventors: Tina L. Reading Tullos; Gordon L. Reading Tullos; Brian T. Bloomsburg Myers; Charles P. Sinking Spring Tarnoski
Original assignee: Rohm and Haas Co
Current assignee: Rohm and Haas Co
Priority date: 2001-10-11
Filing date: 2002-09-25
Publication date: 2007-06-28
Anticipated expiration: 2022-09-26
Also published as: EP1302517A3; MXPA02010004A; CA2405643A1; ES2266417T3; EP1302517A2; DE60212780D1; US6914103B2; EP1302517B1; CA2405643C; US20030124248A1

Description

HINTERGRUND
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Pulverbeschichtungszusammensetzung, welche befähigt ist, einen Lack mit mattem oder geringem Glanz auf einer Vielfalt von Substraten bereitzustellen. In bezug auf Lacke wird der Glanz einer gehärteten Pulverbeschichtung gewöhnlich unter Verwendung von Begriffen, umfassend „matt", „geringer Glanz" und „mittlerer Glanz" beschrieben. Allgemein wird Glanz als Anteil an Intensität des reflektierten Lichts in bezug auf die Intensität des einfallenden Lichts in einem spezifischen Winkel zwischen dem einfallenden Lichtstrahl und der ebenen Prüfoberfläche ausgedrückt. Die Begriffe „matt", „geringer Glanz" und „mittlerer Glanz" sind hierin entsprechend dem gemäß ASTM D523 in einem Winkel von 60° gemessenen Glanz definiert. Insbesondere weist ein „matter" Lack einen 60°-Glanz von weniger als 20 Einheiten auf, ein Lack mit „geringem Glanz" weist einen 60°-Glanz von 20 bis weniger als 40 Einheiten auf, und ein Lack mit „mittlerem Glanz" weist einen 60°-Glanz von 40 bis weniger als 60 Einheiten auf.
Eine Glanzverringerung in Pulverbeschichtungen kann durch Herstellen einer feinen Oberflächenmorphologie erreicht werden, die einfallendes Licht streut, wodurch ein geringerer Anteil an reflektiertem Licht erzielt wird. Dieser geringe Anteil an reflektiertem Licht stellt das Aussehen von mattem oder vermindertem Glanz bereit. Eine Vielzahl an Verfahren sind zum Bereitstellen von Pulverbeschichtungen mit geringem Glanz entwickelt worden, einschließlich den Einschluß von Füllmitteln oder Streckmitteln, den Einschluß von inkompatiblen Inhaltsstoffen wie Wachsen, das Trockenmischen von verschiedenen Formulierungen und den Einschluß von Mattierungsmitteln.
Der Einschluß von Füllmitteln oder Streckmitteln ist zur Glanzerzeugung im Bereich von mittlerem Glanz verwendet worden, aber durch dieses Verfahren lassen sich nicht leicht Beschichtungen mit einem glatten, matten Lack oder einem Lack mit geringem Glanz herstellen. Des weiteren kann der Einschluß von Füllmitteln aufgrund von verringerten Bindemittelkonzentrationen zu Beschichtungen mit verminderten physikalischen Eigenschaften, einschließlich Stoßfestigkeit, Flexibilität und Haftung führen.
Der Einschluß von inkompatiblen Inhaltsstoffen wie Wachsen wird ebenfalls häufig zur Herstellung von Lacken mit mittlerem Glanz verwendet. Wie beim Einschluß von Streckmitteln lassen sich durch dieses Verfahren nicht leicht Beschichtungen mit mattem Glanz oder solche mit geringem Glanz erhalten. Der Einschluß von Wachsen führt häufig zur Bildung eines Oberflächenfilms, da Wachse über die Zeit hinweg migrieren, und durch Entfernen des Oberflächenfilms kann die darunter liegende Hochglanzfläche freigelegt werden.
Das Trockenmischen von zwei Pulvern, die unterschiedliche Reaktionsvermögen aufweisen oder nicht mischbar sind, wird wie beispielsweise in dem US-Patent Nr. 3,842,035 von Klaren beschrieben. Trockenmischen erfordert einen zusätzlichen Herstellungsschritt, und die resultierenden trockengemischten Komponenten können sich bei einem konventionellen Pulverbeschichtungsaufbringungsverfahren und einem Kreislaufverfahren über die Zeit hinweg trennen. Die Trennung von Komponenten während des Aufbringungs- und Kreislaufverfahrens kann zu Schwankungen des Glanzes und der Härtungseffizienz führen.
Der Einschluß von Mattierungsmitteln ist ebenfalls zum Bereitstellen einer Beschichtung mit mattem Glanz oder einer Beschichtung mit geringem Glanz verwendet worden. Das zugrunde liegende Verfahren ist als ein Verfahren von Konkurrenzreaktionen oder von unterschiedlichen Geschwindigkeiten von Trennungsreaktionen beschrieben worden. Die Verwendung reaktionsfähiger Mattierungsmittel wird beispielsweise in den europäischen Patentanmeldungen Nr. 72,371 A1 von Holderegger et al. und 44,030 A1 von Gude et al.; den europäischen Patenten Nr. 165,207 B1 und 366,608 B1 von Lauterbach: den US-Patenten Nr. 5,684,067 von Muthiah et al., 5,786,419 von Meier-Westhues et al.; D. H. Howell in „The Technology, Formulation and Application of Powder Coatings", J. D. Sanders, Hrgs., John Wiley and Sons in Zusammenarbeit mit SITA Technology Limited: London, England 2000, Bd. 1, S. 152–178; C. Grob und C. Rickert (2000), Water-Borne, Higher-Solids, and Powder Coatings Symposium, New Orleans, 1. bis 3. März 2000, S. 337–349; P. A. Chetcuti, B. Dreher und P. Gottis, Mod Paint Coatings (1995), Bd. 85, Nr. 7, S. 28–32; J. J. Salitros und R. Patarcity, Proc. Water-Borne, Higher-Solids, Powder Coat. Symp. (1992), 19., S. 517–526; und J. Schmidhauser und J. Havard, Proc. Int. Waterborne, High-Solids, Powder Coat. Symp. (2001), 28., 391–404, beschrieben.
In Epoxypulverbeschichtungssystemen ist der Glanz unter Verwendung von reaktionsfähigen Mattierungsmitteln wie cyclischen Amidinen und Amidinsalzen verringert worden, wie beispielsweise in der europäischen Patentanmeldung Nr. 44,030 von Gude et al., und in Ciba-Geigy Product Literature „Matting Agent/Hardeners for Powder Coatings" beschrieben. Dieses Verfahren ist allgemein als „Veba"-Technik bekannt.
Ein anderer Ansatz besteht in der Zugabe von Säureanhydrid-enthaltenden Materialien, der Zugabe von mehrwertigen Säuren oder dem Trockenmischen von zwei Pulverbeschichtungen mit unterschiedlichen Reaktionsvermögen, wie in dem US-Patent Nr. 3,842,035 von Klaren beschrieben. Howell, vorstehend zitiert, bezieht sich auf den Einschluß von reaktionsfähigen Mattierungsmitteln in Pulverbeschichtungen zum Erhalt eines geringen Glanzes und erklärt, daß ein Glanzgehalt von weniger als 20 % zwar erreichbar ist, aber von den Härtungsbedingungen abhängt, die genau kontrolliert werden müssen, um eine Reproduzierbarkeit zu gewährleisten.
Beispiele für Säure-funktionelle, reaktionsfähige Mattierungsmittel, die in Epoxysystemen und Polyester/Epoxyhybridsystemen verwendet werden, umfassen Styrol-Maleinsäureanhydrid-Copolymere oder veresterte Styrol-Maleinsäureanhydrid-Copolymere, wie in den vorstehend zitierten Dokumenten Salitros et al. und Schmidhauser et al. beschrieben. Die Styrol-Maleinsäureanhydrid-Copolymere wirken laut der Beschreibungen als Mattierungsmittel in Polyester/Epoxyhybridsystemen bei Härtungstemperaturen von mindestens 400 °F.
Es besteht weiterhin Bedarf an einer Beschichtungszusammensetzung, die einen geringen Glanz bei niedrigen Härtungstemperaturen und einen geringen Glanz oder matten Glanz über einen breiten Temperaturbereich bereitstellt.
KURZE ZUSAMMENFASSUNG
Die vorstehend beschriebenen sowie weitere Hindernisse und Nachteile des Stands der Technik werden durch eine härtbare Pulverbeschichtungszusammensetzung gemindert, umfassend: ein wärmehärtbares Epoxyharz bzw. Epoxy-wärmehärtbares Harz und ein Mattierungsmittel, ausgewählt aus Styrol-Maleinsäureanhydrid-Copolymeren mit einer Glasübergangstemperatur von weniger als 105 °C und einer Säurezahl von 110 bis 210 mg KOH/g.
Weitere Ausführungsformen, einschließlich eines Verfahrens des Bildens einer gehärteten Pulverbeschichtung, werden nachstehend ausführlich beschrieben.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Eine Ausführungsform ist eine Pulverbeschichtungszusammensetzung, umfassend: an wärmehärtbares Epoxyharz und ein Mattierungsmittel, ausgewählt aus Styrol-Maleinsäureanhydrid-Copolymeren mit einer Glasübergangstemperatur von weniger als 105 °C.
Die Zusammensetzung umfaßt ein wärmehärtbares Epoxyharz, hierin nachstehend als ein Epoxyharz bezeichnet. Die Glasübergangstemperatur (Tg) der Epoxyharze ist vorzugsweise so hoch, das die Teilchen nicht miteinander verschmelzen oder bei Temperaturen sintern, wie sie wahrscheinlich beim Transport und der Lagerung vorzufinden sind. Vorzugsweise beträgt die Tg mindestens 50 °C, stärker bevorzugt mindestens 60 °C.
Geeignete Epoxyharze umfassen solche, die aliphatische oder aromatische Hauptketten mit einer Oxiran-Funktionalität enthalten. Sie können durch Umsetzen eines Diols und eines Halogenhydrins gebildet werden. Beispiele umfassen die Diglycidyl etherkondensationspolymere, erhalten durch Umsetzen von Epichlorhydrin mit einem Bisphenol in Gegenwart eines alkalischen Katalysators. Bisphenol-A wird am häufigsten verwendet, aber die Bisphenole B, F, G, AF, S und H sind ebenfalls geeignet. Allgemein können die Bisphenol-A-Epoxyharze in der 1- bis 9-Form vorliegen, wobei Typ 3, der eine geringe Viskosität aufweist, oder Typen mit noch geringerer Viskosität bevorzugt sind. Durch Kontrollieren der Arbeitsbedingungen und Variieren des Verhältnisses der Reaktanten können Produkte mit verschiedenen Äquivalentgewichten hergestellt werden. Eine Epoxyäquivalentgewicht (EEW) von 400 bis 2.250 Atommasseeinheiten (AMU) kann bevorzugt sein. In diesem Bereich kann ein EEW von mindestens 550 AMU bevorzugt werden. Ebenso kann in diesem Bereich ein EEW von bis zu 1.100 AMU bevorzugt, und ein EEW von bis zu 750 stärker bevorzugt werden.
Epoxyharze sind aus den vielfältigsten Quellen im Handel erhältlich. Geeignete Epoxyharze umfassen die Bisphenol-A-Epoxyharze, erhältlich von Vantico als ARALDITE^® GT-7004, GT-7013 (Typ 3), GT-7014, GT-7072 (Typ 2), GT-7074, GT-7097, und dergleichen. Bisphenol-A-Epoxyharze umfassen ferner solche, erhältlich von Shell Chemical Company als EPON^® 1007F, EPON^® 1009F, EPON^® 1004, und dergleichen. Geeignete Epoxyharze umfassen ferner die Epoxyphenolnovolakharze, erhältlich von Vantico als ARALDITE^® GT-7220, und die Epoxycresolnovolakharze, erhältlich von Vantico als ARALDITE^® GT-6259.
Die Pulverbeschichtungszusammensetzung umfaßt außerdem ein Styrol-Maleinsäureanhydrid-Harz mit einer Glasübergangstemperatur (Tg) von weniger als 105 °C. Eine Tg von 40 °C bis 105 °C ist bevorzugt. In diesem Bereich kann die Tg vorzugsweise mindestens 45 °C betragen. Ebenso in diesem Bereich kann die Tg vorzugsweise bis zu 100 °C, stärker bevorzugt bis zu 90 °C, noch stärker bevorzugt bis zu 80 °C betragen. Das Styrol-Maleinsäureanhydrid-Harz kann vorzugsweise ein Molverhältnis von Styrol : Maleinsäureanhydrid von 1 : 1 bis 4 : 1 aufweisen.
Geeignete Styrol-Maleinsäureanhydrid-Harze umfassen unmodifizierte Styrol-Maleinsäureanhydrid-Harze, teilweise oder vollständig einfach veresterte Styrol-Maleinsäureanhydrid-Harze (bei denen eines der zwei Carbonyle an jedem Maleinsäurean hydrid als eine teilweise oder vollständig veresterte Carbonsäure und das andere als eine freie Carbonsäure vorliegt), teilweise oder vollständig zweifach veresterte Styrol-Maleinsäureanhydrid-Harze (bei denen beide Carbonyle an jedem Maleinsäureanhydrid als teilweise oder vollständig veresterte Carbonsäuren vorliegen) und Gemische, umfassend mindestens eines der vorstehenden Harze. Bevorzugte Estergruppen können durch Umsetzen eines unmodifizierten Styrol-Maleinsäureanhydrids mit einem Alkohol mit 4 bis 24 Kohlenstoffatomen gebildet werden.
Die Säurezahl des Styrol/Maleinsäureanhydrid-Harzes beträgt mindestens 110 mg KOH/g und bis zu 210 mg KOH/g.
Geeignete Styrol-Maleinsäureanhydrid-Harze umfassen beispielsweise die teilweise einfach veresterten Styrol-Maleinsäureanhydrid-Copolymere, erhalten als SMA^® 1440 von Sartomer, mit einem Molverhältnis von Styrol : Maleinsäureanhydrid von 1 : 1, einer Glasübergangstemperatur von 55 °C, einer Säurezahl von 165 bis 205, einer einfachen Veresterung von 55 bis 75 % und Schmelzviskositäten von 300 Poise bei 160 °C, 110 Poise bei 180 °C und 70 Poise bei 200 °C; das teilweise einfach veresterte Styrol-Maleinsäureanhydrid-Copolymer, erhalten als SMA^® X.10840 von Sartomer, mit einem Molverhältnis von Styrol : Maleinsäureanhydrid von 1 : 1, einem Zahlenmittel des Molekulargewichts von 2.640 AMU, einem Gewichtsmittel des Molekulargewichts von 5.600 AMU, einer Glasübergangstemperatur von 85 °C, einer Säurezahl von 240, einer einfachen Veresterung von 65 % und Viskositäten von 1.700 Poise bei 160 °C, 420 Poise bei 180 °C und 140 Poise bei 200 °C; das teilweise einfach veresterte Styrol-Maleinsäureanhydrid-Copolymer, erhalten als SMA^® X.11825 von Sartomer, mit einem Molverhältnis von Styrol : Maleinsäureanhydrid von 1 : 1, einer Glasübergangstemperatur von 110 °C, einer Säurezahl von 315, einer einfachen Veresterung von 25 %, einem Gewichtsmittel des Molekulargewichts von 3.200 AMU und einem Zahlenmittel des Molekulargewichts von 6.800 AMU; und das teilweise veresterte Styrol-Maleinsäureanhydrid-Copolymer, erhalten als SMA^® X.11850 von Sartomer, mit einem Molverhältnis von Styrol : Maleinsäureanhydrid von 1 : 1, einer Glasübergangstemperatur von 90 °C, einer Säurezahl von 215, einer einfachen Veresterung von 50 %, einem Zahlenmittel des Molekulargewichts von 3.800 AMU und einem Gewichtsmittel des Mo lekulargewichts von 8.300 AMU. Bevorzugte Styrol-Maleinsäureanhydrid-Harze umfassen das teilweise einfach veresterte Styrol-Maleinsäureanhydrid-Copolymer, erhalten als SMA^® 1440 von Sartomer.
Die Zusammensetzung kann das Styrol-Maleinsäureanhydrid-Harz in einer Menge von 3 bis 30 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile des Epoxyharzes umfassen. In diesem Bereich kann die Menge des Styrol-Maleinsäureanhydrid-Harzes vorzugsweise mindestens 5 Gewichtsteile betragen. Ebenso in diesem Bereich kann die Menge des Styrol-Maleinsäureanhydrids vorzugsweise bis 20 Gewichtsteile betragen.
Die Zusammensetzung kann gegebenenfalls ein Härtungsmittel umfassen. Geeignete Härtungsmittel umfassen beispielsweise Imidazole, Amine und Phenole. Obgleich die Harze selbsthärtend sind, kann zur Erhöhung der Härtungsgeschwindigkeit auf einen handelsüblich erwünschten Wert die Zugabe eines Härtungsmittels nützlich sein.
Geeignete Härtungsmittel für Epoxyharze umfassen Epoxyaddukte eines Imidazols mit der Formel
worin R¹ bis R⁴ jeweils unabhängig Wasserstoff, C₁-C₁₂-Alkyl, C₆-C₁₈-Aryl, C₇-C₁₈-Arylalkyl, C₇-C₁₈-Alkylaryl oder dergleichen sind. Beispiele für geeignete Imidazole umfassen Imidazol, 2-Methylimidazol und 2-Phenylimidazol. Die Imidazole selbst sind im Handel beispielsweise als 2-Phenylimidazol von SKW Chemical Co. erhältlich. Geeignete Addukte solcher Imidazole mit einem Bisphenol-A-Epoxyharz sind im Handel beispielsweise als EPON^® P-101 von Resolution und ARALDITE^® HT-3261 von Vantico erhältlich. Gemische von Imidazoladdukten können auch verwendet werden. Obwohl sich die Anmelder nicht auf eine bestimmte Theorie begrenzen möchten, nehmen sie an, daß die Imidazoladdukte durch Öffnen des Epoxyrings, was zu einer Epoxy-Sauerstoff-Bindung an die C=N-Bindung des Imidazolrings führt, die Härtung von Epoxyharzen katalysieren. Das adduzierte Imidazol wirkt als ein Katalysator, der sich von einer Epoxygruppe zu einer anderen bewegt, was die Öffnung des Epoxyrings und die Härtungsreaktionen erleichtert. Die Imidazole sind zwar an sich die wirkenden Katalysatoren, doch sind sie in Epoxyharzen meist unlöslich. Daher erzielt das Adduzieren eines Imidazols an ein Epoxyharz eine bessere Kompatibilität mit dem Epoxysystem.
Geeignete Härtungsmittel für Epoxyharze umfassen ferner Organoboratsalze mit der Formel
worin Z P, As oder N ist; jedes R⁵ unabhängig C₁-C₁₂-Alkyl, C₂-C₁₂-Alkenyl, C₆-C₁₈-Aryl, C₇-C₁₈-Arylalkyl, C₇-C₁₈-Alkylaryl oder dergleichen ist; jedes R⁶ unabhängig C₁-C₁₂-Alkyl, C₆-C₁₈-Aryl, C₇-C₁₈-Arylalkyl, C₇-C₁₈-Alkylaryl, Br, Cl, I, F oder dergleichen ist; und jedes R⁷ unabhängig Wasserstoff, C₁-C₁₂-Alkyl, C₂-C₁₂-Alkenyl, C₆-C₁₈-Aryl, C₇-C₁₈-Arylalkyl, C₇-C₁₈-Alkylaryl, C₂-C₁₂-Aryl, Aldehyd, Carboxylat, Cyano, Nitro oder dergleichen ist. Spezielle Beispiele für diese Verbindungen und Verfahren zu dessen Herstellung sind in dem US-Patent Nr. 3,859,379 von Kitamura et al. angegeben.
Geeignete Härtungsmittel umfassen ferner Polyaminhärtungsmittel wie beispielsweise Ethylendiamin, Isophorondiamin, Cyclohexylendiamin und fluorierte Diamine wie 4,4'-Hexafluorisopropyliden-bis-anilin. In einer bevorzugten Ausführungsform können sie von ihrem gewöhnlichen flüssigen Zustand in einen krümeligen Feststoff, der pulverisiert werden kann, umgewandelt werden. Ein krümeliges, festes Niedrigtemperaturhärtungsmittel kann aus einem Blockpolyamin wie einem Addukt eines Epoxyharzes mit einem Äquivalentgewicht von 400 bis 800 AMU und einem aliphatischen Polyamin mit einer primären, sekundären und/oder tertiären Aminogruppe ausgewählt werden. Der Epoxyharzanteil des Addukts kann aromatisch oder aliphatisch sein, wie an den vorstehend genannten Harzen auf Basis von Bisphenol bzw. deren aliphatischen Analoga beispielhaft dargestellt wurde. Das Cyclohexanolanalogon des Harzes auf Basis von Bisphenol-A ist unter dem Handelsnamen KUKDO 4100 erhältlich. Polyamine mit höherem Molekulargewicht sind dann bevorzugt, wenn Epoxyharze mit einem geringen Äquivalentgewicht verwendet werden. Geeignete Härtungsmittel, abgeleitet von Polyaminen mit einer primären Aminogruppe, sind beispielsweise als HT 835 von Ciba-Geigy und ANCAMINE^® 2337 XS von Air Products erhältlich. Bei weißen und hellen Beschichtungen kann ein Epoxyaddukt eines aliphatischen Polyamins mit einer sekundären Aminogruppe, wie ANCAMINE^® 2014 AS von Air Products, bevorzugt sein.
Weitere Härtungsmittel, die zur Verbesserung der Härtungseigenschaften verwendet werden können, umfassen Dicyandiamid oder o-Tolylbiguanid. Ein geeignetes Dicyandiamidhärtungsmittel ist unter dem Handelsnamen DYHARD^® 100M von SKW Chemicals erhältlich. Ein geeignetes o-Tolylbiguanidhärtungsmittel ist unter dem Handelsnamen CASAMINE^® OTB von Swan Chemical erhältlich.
Weitere geeignete Härtungsmittel umfassen Phenolhärtungsmittel mit mindestens zwei endständigen Hydroxylgruppen. Geeignete Härtungsmittel, die in der Praxis der Erfindung nützlich sind, werden an Phenolhärtungsmitteln, wie Bisphenol-A-end-gruppengeschützter Diglycidylether von Bisphenol-A, der das Reaktionsprodukt von Diglycidylether von Bisphenol-A und Bisphenol-A ist, exemplarisch dargestellt, sind aber nicht darauf beschränkt. Bei den Epoxyharzkomponenten umfassen Beispiele für bevorzugte Phenolhärtungsmittel diejenigen, erhältlich von Dow Chemical Company unter den Handelsnamen D.E.H.^® 87, D.E.H.^® 85 und D.E.H.^® 84, von denen angenommen wird, daß sie alle Bisphenol-A-endgruppengeschützte Diglycidylether von Bisphenol-A sind. Weitere Phenolhärtungsmittel umfassen Phenol- und Cresolnovolakhärtungsmittel, erhältlich von Georgia Pacific, Reichhold Chemicals und Ciba-Geigy. Das Härtungsmittel weist ein Hydroxyäquivalentgewicht (HEW) von 180 bis 1000 AMU auf. In diesem Bereich kann eine HEW von mindestens 200 AMU bevorzugt sein. Ebenso in diesem Bereich kann eine HEW von bis zu 450 AMU bevorzugt sein.
Es können auch Gemische von Härtungsmitteln verwendet werden. Es kann beispielsweise ein Phenolhärtungsmittel in Verbindung mit einem Imidazol wie 2-Methylimidazol oder 2-Phenylimidazol, vordispergiert bei 0,05 bis 5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamthärtungsmittel, verwendet werden.
Wenn ein Härtungsmittel vorliegt, kann es in einer Menge von 0,1 bis 30 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile des wärmehärtbaren Harzes verwendet werden. Die Wahl der Menge an Härtungsmittel, die sich leicht von einem Fachmann bestimmen läßt, wird unter anderen Faktoren von der Identität des Härtungsmittels, der Identität des Epoxyharzes und den erwünschten Eigenschaften der gehärteten Beschichtung abhängen.
Die Zusammensetzung kann gegebenenfalls ein oder mehrere in der Technik bekannte Additive umfassen. Solche Additive umfassen beispielsweise Verlaufmittel, Trockenverlaufmittel, Antioxidationsmittel, Pigmente, optische Aufheller, Streckmittel, Kombinationen, umfassend mindestens eines der vorstehenden Additive, und dergleichen.
Beispiele für Verlaufmittel umfassen die MODAFLOW^® Poly(alkylacrylat)-Produkte, erhältlich von Monsanto, und die SURFYNOL^®-Acetylendiole (z. B. P200), erhältlich von Air Products, die Hydroxyl-, Carboxyl- oder andere funktionelle Gruppen enthalten. Die funktionalisierten Fließadditive unterstützen ebenso die Haftung zwischen Grundierungs- und Deckschicht in dem Fall, daß eine Ausbesserung oder Reparatur der Pulverbeschichtung notwendig ist. Die Fließadditive können einzeln oder in Kombination verwendet werden.
Verlaufmittel, manchmal Egalisierungsmittel genannt, sind zum Beschleunigen der Bildung einer kontinuierlichen Beschichtung nützlich. Geeignete Verlaufmittel umfassen Polyacrylester, nicht-ionische, fluorierte oberflächenaktive Alkylester, nichtionische Alkylarylpolyetheralkohole, Silicone und dergleichen, und Kombinationen, umfassend mindestens eines der vorstehenden Verlaufmittel. Verlaufmittel sind gewöhnlich Flüssigkeiten, welche durch Absorption auf Siliciumdioxidmaterialien zu einer Pulverform umgewandelt worden sind. Ein bevorzugtes Verlaufmittel ist unter dem Handelsnamen RESIFLOW^® P-67 Acrylharz von Estron Chemical, Inc., das ein 2-Propensäure-ethylesterpolymer ist, erhältlich. Ein weiteres bevorzugtes Verlaufmittel ist unter dem Handelsnamen Benzoin von DSM, Inc., das ein kristalliner 2-Hydroxy-1,2-diphenylethanonfeststoff ist, von dem angenommen wird, daß er die geschmolzene Beschichtung für eine geeignete Zeitdauer geöffnet hält, wodurch ein Stattfinden der Entgasung vor Bildung des starren Films ermöglicht wird. Wenn das Verlaufmittel vorliegt, kann es in einer Menge von 1 Gewichtsteil bis 5 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile an Epoxyharz verwendet werden.
Geeignete Trockenverlaufmittelumfassen Quarzstaub und Aluminiumoxidpulver. Ein Beispiel für Quarzstaub ist unter dem Handelsnamen CAB-O-SIL^® von Cabot Corporation erhältlich. Ein Beispiel für Aluminiumoxidpulver ist unter dem Handelsnamen Aluminum Oxide C von Degussa Corporation erhältlich. Wenn das Trockenverlaufmittel vorliegt, kann es in einer Menge von 0,05 Gew.-% bis 0,5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, verwendet werden.
Pigmente können zum Einstellen von Farbe und Trübung verwendet werden. Geeignete Pigmente umfassen beispielsweise Titandioxid, Ruß, Phthalocyaninblau, Phthalocyaningrün, Chinacridonrot, Perylenrot, Isoindolongelb, Dioxazinviolett, Scharlach-3B-Farblack, Rot-188-Azorot, Azopigment Gelb 83, Eisenpigmente und dergleichen. Wenn ein Pigment vorliegt, kann es in einer Menge von bis zu 100 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile an Epoxyharz verwendet werden.
Die wärmehärtbaren Pulverbeschichtungszusammensetzungen können als weitere Komponente ein Streckmittel oder Füllmittel enthalten. Geeignete Streckmittel umfassen Calciumcarbonat, Bariumsulfat, Dolomit, Wollastonit, Talk, Glimmer und dergleichen. Wenn ein Streckmittel vorliegt, kann es in einer Menge von bis zu 120 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile an Epoxyharz verwendet werden. In diesem Bereich ist eine Menge an Streckmittel von mindestens 10 Gewichtsteilen bevorzugt. Ebenso in diesem Bereich ist eine Menge an Streckmittel von bis zu 80 Gewichtsteilen bevorzugt.
Antioxidationsmittel verhindern ein Verfärben der Beschichtungen. Geeignete Antioxidationsmittelumfassen beispielsweise Natriumhypophosphit, Tris-(2,4-di-t-butylphenyl)phosphit (erhältlich als IRGAFOS^® 168 von Ciba-Geigy), Calciumbis([monoethyl(3,5-di-t-butyl-4-hydroxybenzyl)phosphonat] (erhältlich als IRGANOX^® 1425 von Ciba-Geigy) und dergleichen. Es können auch Gemische von Antioxidationsmitteln verwendet werden. Das Natriumhypophosphit kann ebenso als Puffer gegen die Wirkung von Spuren an Chlor, freigesetzt durch Epichlorhydrinreste in den Epoxyharzen, wirken. Wenn Antioxidationsmittel vorliegen, können sie in einer Menge von 0,5 bis 2,0 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile an Epoxyharz verwendet werden.
Geeignete optische Aufheller umfassen beispielsweise 2,2'-(2,5-Thiophendiyl)bis-[5-t-butylbenzoxazol], erhältlich als UVITEX^® OB von Ciba-Geigy. Wenn optische Aufheller vorliegen, können sie in einer Menge von 0,1 bis 0,5 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile des Epoxyharzes vorliegen.
Das Verfahren zum Bilden der härtbaren Zusammensetzung ist nicht besonders eingeschränkt. Bevorzugte Verfahren umfassen das Schmelzmischen, wobei die Trockenbestandteile in einen Chargenmischer eingewogen werden und mit einem Horizontal-Gegenstrom-Tellermischer mittlerer Intensität oder einem Trommelmischer geringerer Intensität gemischt werden. Die Mischzeiten reichen von 1 bis 3 Minuten bei Mischern hoher Intensität bis zu 30 bis 60 Minuten bei den Trommelmischern. Die Vormischung kann dann weiter gemischt und compoundiert werden, wenn das Harz entweder in einem Einschnecken- oder einem Doppelschneckenextruder für 0,5 bis 1 Minute geschmolzen wird. Das Extrudat kann schnell abgekühlt und in kleine Späne gespalten werden, die zur Vermahlung geeignet sind.
Die härtbare Pulverbeschichtungszusammensetzung kann zum Beschichten von Glas, Keramik und mit Graphit-gefüllten Verbundstoffen, sowie Metallsubstraten wie Stahl und Aluminium verwendet werden. Die Zusammensetzung ist besonders zum Beschichten von wärmempfindlichen Substraten wie Kunststoffen, Papier, Karton und Holz nützlich. Holz ist hierin als irgendein lignocellulosehaltiges Material definiert, wobei unwesentlich ist, ob es von Bäumen oder von anderen Pflanzen stammt und ob es in seinen natürlichen Formen vorliegt oder in einer Sägemühle geformt, in Blätter getrennt und zu Sperrholz verarbeitet oder zerhackt und zu Spanplatten verarbeitet wurde, oder ob seine Fasern getrennt, gefilzt, oder verdichtet wurden. Es werden Bauholz, Tafeln, Zierleisten, Bretterverkleidungen, orientierte Faserbündelplatten, Karton, Holzfaserplatten mittlerer Dichte (MDF) und dergleichen exemplarisch genannt. Holzfaserplatten, die eher ein Muster wie eine auf ihrer Oberfläche gemalte imitierte Holzmaserung, als ein auf diese Oberfläche laminiertes Papier aufweisen, mit einer Pulverbeschichtung gemäß dieser Erfindung über dem Muster vermittelt das Aussehen von natürlichem Holz. MDF ist ein besonders nützliches Beschichtungssubstrat. Substrate können vorzugsweise einen Feuchtigkeitsgehalt von 3 bis 10 Gew.-% aufweisen. Das Substrat kann behandelt werden, um seine elektrische Leitfähigkeit zu erhöhen. Somit kann ein poröses Substrat wie eine Spanplatte, die mit einer leitfähigen, flüssigen Beschichtungszusammensetzung vorbeschichtet und gehärtet wurde, ebenso als ein Substrat für das Beschichtungspulver dienen. Eine glatte, 2 bis 3 mil dicke Pulverbeschichtung wird beispielsweise auf einer 0,5 bis 1 mil dicken UV-gehärteten oder wärmegehärteten Vorbeschichtung erreicht. Die härtbare Pulverbeschichtungszusammensetzung ist ebenso zum Beschichten von Kunststoffteilen für das Innere und Äußere von Kraftfahrzeugen nützlich.
Das Beschichtungspulver kann auf Substrate durch konventionelle Mittel, einschließlich elektrostatische Fließbetten, elektrostatische Spritzpistolen, triboelektrische Pistolen und dergleichen, aufgebracht werden. Die Beschichtungsdicke kann 1,0 mil bis 25 mil betragen. In diesem Bereich ist eine Beschichtungsdicke von mindestens 1,5 mil bevorzugt. Ebenso in diesem Bereich ist eine Beschichtungsdicke von bis zu 4 mil bevorzugt.
Die Härtungstemperatur kann 200 °F bis 500 °F betragen. In diesem Bereich kann die Härtungstemperatur vorzugsweise mindestens 220 °F, stärker bevorzugt mindestens 250 °F betragen. Ebenso in diesem Bereich kann die Härtungstemperatur vorzugsweise bis zu 450 °F, stärker bevorzugt bis zu 400 °F betragen. Ein Vorteil der härtbaren Zusammensetzungen ist ihre Fähigkeit, matte Lacke und Lacke mit geringem Glanz bei geringen Härtungstemperaturen wie Härtungstemperaturen von nur 350 °F, stärker bevorzugt von nur 300 °F, noch stärker bevorzugt von nur 250 °F zu erzeugen. Ein weiterer Vorteil der härtbaren Zusammensetzungen ist ihre Fähigkeit, matte Lacke und Lacke mit geringem Glanz über einen weiten Bereich von Härtungstemperaturen zu erzeugen. Solche Lacke können beispielsweise über den gesamten Temperaturbereich von 300 °F bis 400 °F, stärker bevorzugt 250 °F bis 400 °F erzeugt werden.
Eine Ausführungsform ist eine härtbare Pulverbeschichtungszusammensetzung, umfassend: 100 Gewichtsteile eines Bisphenol-A-Epoxyharzes, 5 bis 20 Gewichtsteile eines teilweise einfach veresterten Styrol-Maleinsäureanhydrid-Harzes mit einer Glasübergangstemperatur von weniger als 105 °C und einer Säurezahl von mehr als 110 mg KOH/g und 1 bis 6 Gewichtsteile eines Imidazolhärtungsmittels.
Eine weitere Ausführungsform ist eine gehärtete Pulverbeschichtungszusammensetzung, umfassend das Reaktionsprodukt von: einem wärmehärtbaren Epoxyharz und einem Mattierungsmittel, ausgewählt aus Styrol-Maleinsäureanhydrid-Copolymeren mit einer Glasübergangstemperatur von weniger als 105 °C. Eine weitere Ausführungsform ist ein Gegenstand, umfassend die obige gehärtete Pulverbeschichtungszusammensetzung.
Eine weitere Ausführungsform ist ein Verfahren des Bildens einer gehärteten Pulverbeschichtung, umfassend: das Erwärmen einer härtbaren Pulverbeschichtungszusammensetzung bei einer Temperatur von bis zu 350 °F und einer Zeitdauer von bis zu 60 Minuten, um eine gehärtete Pulverbeschichtung zu bilden, welche einen 60°-Glanzwert von weniger als 30 Einheiten, gemessen gemäß ASTM D523, zeigt, wobei die härtbare Pulverzusammensetzung ein wärmehärtbares Epoxyharz und ein Styrol-Maleinsäureanhydrid-Copolymer mit einer Glasübergangstemperatur von weniger als 105 °C umfaßt.
Eine weitere Ausführungsform ist ein Verfahren des Bildens einer gehärteten Pulverbeschichtung, umfassend: das Erwärmen einer härtbaren Pulverbeschichtungszusammensetzung bei einer Temperatur von 250 °F bis 400 °F und einer Zeitdauer von 1 Minute bis 60 Minuten, um eine gehärtete Pulverbeschichtung zu bilden, welche einen 60°-Glanzwert von weniger als 30 Einheiten, gemessen gemäß ASTM D523, zeigt; wobei die härtbare Pulverzusammensetzung ein wärmehärtbares Epoxyharz und ein Styrol-Maleinsäureanhydrid-Copolymer mit einer Glasübergangstemperatur von weniger als 105 °C umfaßt, und wobei der spezifische Glanz über den Härtungstemperaturbereich von 250 °F bis 400 °F erhalten wird.
Die Erfindung wird weiter anhand der folgenden nicht-einschränkenden Beispiele erläutert.
ALLGEMEINE METHODIK
Alle Komponenten waren im Handel erhältlich. Ein Diglycidylether von Bisphenol-A-Epoxyharz mit einem Gewicht pro Epoxid von zwischen 650 und 725 g wurde als ARALDITE^® GT-7013 von Vantico erhalten. Ein Diglycidylether von Bisphenol-A-Epoxyharz mit einem Gewicht pro Epoxid von zwischen 550 und 700 g wurde als ARALDITE^® GT-7072 von Vantico erhalten. Ein Imidazoladdukt mit einem Diglycidylether von Bisphenol-A-Epoxyharz wurde als ARALDITE^® HT 3261 von Vantico erhalten. Ein Monosalz von einer Polycarbonsäure und einem cyclischen Amidin wurde als VESTAGON^® B68 von Creanova, Inc. erhalten. Ein Acryl-Fießregler, absorbiert auf Kieselsäuregel, wurde als RESIFLOW^® P-67 von Estron Chemical. Inc. erhalten. Bariumsulfat wurde als Barite 1075 von Polar Minerals erhalten. Rußpigmente wurden als Raven Black 22, Raven Black 500, Raven Black 1250 Beads und Raven Black 1255 von Columbian Chemicals, Inc. erhalten. Calciumcarbonat wurde als QUINCY WHITE^® 6 von Omya erhalten.
Quarzstaub wurde als CAB-O-SIL^® M5 von Cabot Corporation erhalten. Aluminiumoxidpulver wurde als Aluminum Oxide C von Degussa erhalten. Ein substituiertes Dicyandiamid wurde als DYHARD^® 100M von SKW Chemicals, Inc. erhalten. 2-Methylimidazol wurde als DYHARD^® MI von SKW Chemicals, Inc. erhalten. 2-Hydroxy-2-phenylacetophenon wurde als Benzoin M von DSM erhalten.
Ein teilweise einfach verestertes Styrol-Maleinsäureanhydrid-Copolymer wurde als SMA^® 1440 von Sartomer erhalten; dieses Material wies ein Molverhältnis von Styrol : Maleinsäureanhydrid von 1 : 1, eine Glasübergangstemperatur von 55 °C, eine Säurezahl von 165 bis 205, eine einfache Veresterung von 55 bis 75 % und Schmelzviskositäten von 300 Poise bei 160 °C, 110 Poise bei 180 °C und 70 Poise bei 200 °C auf. Ein Styrol-Maleinsäureanhydrid-Copolymer wurde als SMA^® 3000A von Sartomer erhalten; dieses Material weist ein Molverhältnis von Styrol : Maleinsäureanhydrid von 3 : 1, eine Glasübergangstemperatur von 125 °C, eine Säurezahl von 285 und Schmelzviskositäten von 17.300 Poise bei 180 °C, 1.650 Poise bei 200 °C und 300 Poise bei 200 °C auf. Ein teilweise einfach verestertes Styrol-Maleinsäureanhydrid-Copolymer wurde als SMA^® X.10840 von Sartomer erhalten; dieses Material weist ein Molverhältnis von Styrol : Maleinsäureanhydrid von 1 : 1, ein Zahlenmittel des Molekulargewichts von 2.640 AMU, ein Gewichtsmittel des Molekulargewichts von 5.600 AMU, eine Glasübergangstemperatur von 85 °C, eine Säurezahl von 240, eine einfache Veresterung von 65 % und Viskositäten von 1.700 Poise bei 160 °C, 420 Poise bei 180 °C und 140 Poise bei 200 °C auf. Ein teilweise einfach verestertes Styrol-Maleinsäureanhydrid-Copolymer wurde als SMA^® X.11825 von Sartomer erhalten; dieses Material weist ein Molverhältnis von Styrol : Maleinsäureanhydrid von 1 : 1, eine Glasübergangstemperatur von 110 °C, eine Säurezahl von 315, eine einfache Veresterung von 25 %, ein Gewichtsmittel des Molekulargewichts von 3.200 AMU und ein Zahlenmittel des Molekulargewichts von 6.800 AMU auf. Ein teilweise verestertes Styrol-Maleinsäureanhydrid-Copolymer wurde als SMA^®11850 von Sartomer erhalten; dieses Material weist ein Molverhältnis von Styrol : Maleinsäureanhydrid von 1 : 1, eine Glasübergangstemperatur von 90 °C, eine Säurezahl von 215, eine einfache Veresterung von 50 %, ein Zahlenmittel des Molekulargewichts von 3.800 AMU und ein Gewichtsmittel des Molekulargewichts von 8.300 AMU auf. Ein teilweise einfach verestertes Styrol-Maleinsäureanhydrid-Copolymer wurde als SMA^® 31890 erhalten; dieses Material weist ein Molverhältnis von Styrol : Maleinsäureanhydrid von 3 : 1, eine Glasübergangstemperatur von 45 °C, eine Säurezahl von 110, eine einfache Veresterung von 85 %, ein Zahlenmittel des Molekulargewichts von 6.200 AMU, ein Gewichtsmittel des Molekulargewichts von 15.000 AMU und Viskositäten von 150 Poise bei 140 °C, 40 Poise bei 160 °C und 20 Poise bei 180 °C auf. Ein Styrol-Maleinsäureanhydrid-Copolymer wurde als SMA^® EF32 von Sartomer erhalten; dieses Material weist eine Glasübergangstemperatur von 123 °C und eine Säurezahl von 285 und Viskositäten von 1.110 Poise bei 160 °C, 165 Poise bei 180 °C und 35 Poise bei 200 °C auf. Ein Styrol-Acrylsäure-Copolymer wurde als MOREZ^® 101 von Rohm and Haas Company erhalten; dieses Material weist eine Glasübergangstemperatur von 93 °C und eine Säurezahl von 205 auf. Ein Styrol-Acrylsäure-Copolymer wurde als SCX-848 von Johnson Polymers erhalten; dieses Material weist eine Glasübergangstemperatur von 67 °C, eine Säurezahl von 215, ein Zahlenmittel des Molekulargewichts von 1.419 AMU, ein Gewichtsmittel des Molekulargewichts von 4.572 AMU und eine Viskosität von 23 Poise bei 200 °C auf.
Wenn nicht anders angegeben, sind alle Komponentenmengen in Gewichtsteilen ausgedrückt.
Beschichtungspulver wurden durch anfängliches Mischen mit der Hand von allen Komponenten außer dem Aluminiumoxidpulver oder Quarzstaub für 1 Minute hergestellt. Die Mischung wurde dann in einem 30-mm-Baker Perkins-Doppelschneckenextruder mit einem bei 180 °F gehaltenen Vorderbereich und einem unbeheizten Hinterbereich schmelzgemischt. Das Extrudat wurde dann zerkleinert und mit 0,1 bis 0,2 Gew.-% an Aluminiumoxidpulver oder Quarzstaub zu einem feinen Pulver vermahlen, das durch ein 140-mesh-Sieb (US-Standard) hindurchfiel.
Vorgereinigte Stahlprüfbleche (von „Q" Panel Co.) mit einer Größe von 3 Zoll × 6 Zoll × 0,032 Zoll (7,6 × 15,2 × 0,08 cm) wurden unter Verwendung von elektrostatischen Standardspritzverfahren beschichtet und in einem Ofen bei den spezifizierten Temperaturen und Zeitdauern getempert, wodurch eine Beschichtung mit einer Dicke von 1,5 bis 2,5 mil erhalten wurde.
Die Vorwärtsstoßfestigkeit wurde gemäß ASTM G 14 unter Verwendung eines 5/8-Zoll-Indenters gemessen.
Die Methylethylketonbeständigkeit (MEK-Beständigkeit), eine Bewertung der Lösungsmittelbeständigkeit und ein Meßwert der Vernetzungsdichte, wurde folgendermaßen gemessen. Ein Wattetupfer wurde in MEK getränkt und unter Druck 50mal durch Streichbewegungen vor und zurück gerieben. Eine relative Bewertung wurde auf einer Skala von 1 bis 5 angegeben, wobei eine Bewertung von 5 höchste Lösungsmittelbeständigkeit angab und eine Bewertung von 1 dann begründet war, wenn die Beschichtung während des Verfahrens vollständig entfernt werden konnte, um ein blankes Substrat freizulegen. Genauer entspricht eine Bewertung von 5 keinem Abrieb, 4 einem leichten Abrieb, 3 einem mittleren Abrieb, 2 einem starken Abrieb und 1 dem vollständigen Abrieb über das Substrat.
Der Glanz wurde bei 60° gemäß ASTM D523 gemessen.
VERGLEICHSBEISPIEL 1
Die Zusammensetzung von Vergleichsbeispiel 1 ist in Tabelle 1 aufgeführt. Die in Tabelle 4 angegebenen Testergebnisse zeigen, daß ein matter Lack dann erhalten werden kann, wenn die Härtung bei Temperaturen von 300 °F oder mehr durchgeführt wird. Bei Temperaturen unterhalb 300 °F härtet das Beschichtungssystem jedoch nicht ausreichend, selbst wenn die Härtungszeiten auf 60 Minuten ausgedehnt werden. Dadurch hängt der Endoberflächenglanz von Härtungstemperaturen zwischen 10 bis 100 Einheiten ab, da die Temperaturen von 250 bis 300 °F schwanken. Ähnliche Beschichtungen sind in Product Literature von Ciba unter dem Titel „Matting Agents/Hardeners for Powder Coatings" (1998) beschrieben. In dieser Literatur lehrt Ciba einen Minimalhärtungsablauf von 356 °F (180 °C) für 20 bis 25 Minuten. Tabelle 1
BEISPIELE 1 – 4, VERGLEICHSABEISPIELE 2 – 7
Die Zusammensetzungen der Beispiele 1 bis 4 und der Vergleichsbeispiele 2 bis 7 sind in Tabelle 2 aufgeführt. Die Testergebnisse sind in Tabelle 4 angegeben.
Vergleichsbeispiel 2 enthielt kein reaktionsfähiges Mattierungsmittel. Ein hoher Glanz wurde bei Härtungstemperaturen von 250, 300 und 400 °F erhalten.
In den Vergleichsbeispielen 4 und 5 wird die Verwendung von Styrol-Acrylsäure-Copolymeren erläutert, welche konventionelle reaktionsfähige Mattierungsmittel sind und verwendet werden, um den Oberflächenglanz in Epoxyharzen zu verringern. In diesen Vergleichsbeispielen schwankt der 60°-Glanz erheblich mit der Härtungstemperatur, und zwar im Bereich von 10 bis mehr als 50 Einheiten über einen Härtungstemperaturbereich von 250 bis 400 °F.
Die Vergleichsbeispiele 3, 6 und 7 verwendeten Styrol-Maleinsäureanhydrid-Copolymere oder veresterte Styrol-Maleinsäureanhydrid-Copolymere als reaktionsfähige Mattierungsmittel. In Vergleichsbeispiel 3 zeigen die Ergebnisse, daß bei Verwendung von SMA^® 3000A ein matter Lack dann erhalten wurde, wenn die Härtungsreaktionen bei einer Temperatur von 400 °F durchgeführt wurden; jedoch wurde ein matter Lack nicht bei Temperaturen von weniger als 300 °F und bei dem angegebenen 60°-Glanz von 60 Einheiten bei einer Härtungstemperatur von 250 °F erhalten. Die Ergebnisse aus den Vergleichsbeispielen 6 und 7 zeigen, daß SMA^® 31890 und SMA^® EF32 selbst bei hohen Temperaturen keine sehr wirksamen Mattierungsmittel waren. Beispielsweise wurden, wenn die Härtung bei 400 °F durchgeführt wurde, 60°-Glanzwerte von 33 und 45 Einheiten mit SMA^® 31890 bzw. SMA^® EF32 erhalten.
In den Beispielen 1 bis 4 wurden spezielle teilweise einfach veresterte Styrol-Maleinsäureanhydrid-Copolymere mit Glasübergangstemperaturen von 110 °C oder weniger verwendet. Jedes der Beispiele 1 bis 4 zeigte die Fähigkeit, einen matten Epoxylack bei Härtungstemperaturen von weniger als 300 °F bereitzustellen. Sie erzielten außerdem eine konsistentere Oberflächenerscheinung, wenn die Härtungstemperaturen von 250 bis 400 °F schwankten. Beispiel 4 erzielte beispielsweise einen 60°-Oberflächenglanz im Bereich von 3 bis 7 Einheiten, als die Härtungstemperaturen von 250 bis 400 °F schwankten. Über diesen Temperaturbereich erzielten die Beispiele 1 bis 3 60°-Glanzbereiche von 6 bis 19, 4 bis 14 bzw. 9 bis 17 Einheiten.
Tabelle 2
Tabelle 2 (Forts.)
Tabelle 2 (Forts.)
BEISPIELE 5 – 7, VERGLEICHSBEISPIEL 8
Die Zusammensetzungen der Beispiele 5 bis 7 und des Vergleichsbeispiels 8 sind in Tabelle 3 aufgeführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 angegeben. Beispiel 5 zeigt die Verwendung eines reaktionsfähigen Mattierungsmittels, in dem ein Imidazoladdukt als das Härtungsmittel verwendet wird, in Epoxysystemen. In diesem Beispiel reichte der 60°-Oberflächenglanz von 5 bis 9, als die Härtungstemperaturen von 250 °F bis 400 °F schwankten. Dasselbe System ohne reaktionsfähiges Mattierungsmittel, gezeigt in Vergleichsbeispiel 8, wies einen hohen Glanz über den gleichen Härtungstemperaturbereich auf. Beispiel 6 zeigt die Fähigkeit, eher einen geringen Glanz zu erzielen, als Lacke mit matter Oberfläche, wenn die Härtung bei Temperaturen von 250 °F durch einfaches Einstellen des Gehalts an reaktionsfähigem Mattierungsmittel durchgeführt wird. Mit anderen Worten, ein Glanzlack kann durch einfaches Einstellen der Menge des Mattierungsmittels ausgewählt werden. Ein Vergleich von Beispiel 5 und Beispiel 7 veranschaulicht die Fähigkeit, eine verbesserte Stoßfestigkeit und eine stärkere Unempfindlichkeit des Glanzes gegen die Härtungstemperatur zu erhalten.
Tabelle 3
Tabelle 4
Tabelle 4 (Forts.)
Tabelle 4 (Forts.)

Claims

Härtbare Pulverbeschichtungszusammensetzung, umfassend: ein wärmehärtbares Epoxyharz bzw. Epoxy-wärmehärtbares Harz und ein Styrol-Maleinsäureanhydrid-Copolymer mit einer Glasübergangstemperatur von weniger als 105°C und einer Säurezahl von 110 bis 210 mg KOH/g.
Härtbare Pulverbeschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das wärmehärtbare Harz ein Bisphenol-A-Epoxyharz ist.
Härbare Pulverbeschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei das Styrol-Maleinsäureanhydrid-Copolymer ein teilweise einfach verestertes Styrol-Maleinsäureanhydrid-Harz umfasst.
Härbare Pulverbeschichtungszusammensetzung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Styrol-Maleinsäureanhydrid-Copolymer ein Molverhältnis von Styrol:Maleinsäureanhydrid von 1:1 bis 4:1 aufweist.
Härtbare Pulverbeschichtungszusammensetzung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Zusammensetzung nach dem Härten einen 60°-Glanzwert von weniger als 30 Einheiten, gemessen gemäß ASTM D523, aufweist.
Härtbare Pulverbeschichtungszusammensetzung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Zusammensetzung bei einer Temperatur von weniger als 149°C (300°F) härtbar ist, um eine Oberfläche mit einem 60°-Glanzwert von weniger als 30 Einheiten, gemessen gemäß ASTM D523, zu bilden.
Härtbare Pulverbeschichtungszusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Härten der Zusammensetzung bei einer Temperatur in einem Bereich von 149°C bis 204°C (300°F bis 400°F) einen 60°-Glanzwert von weniger als 30 Einheiten, gemessen gemäß ASTM D523, ergibt.
Gehärtete Pulverbeschichtungszusammensetzung, umfassend das Reaktionsprodukt von: einem wärmehärtbaren Epoxyharz und einem Mattierungsmittel, ausgewählt aus Styrol-Maleinsäureanhydrid-Copolymeren mit einer Glasübergangstemperatur von weniger als 105°C und einer Säurezahl von 110 bis 210 mg KOH/g.
Gegenstand, umfassend die gehärtete Pulverbeschichtungszusammensetzung nach Anspruch 8.
Verfahren zum Bilden einer gehärteten Pulverbeschichtung, umfassend: das Erwärmen einer härtbaren Pulverbeschichtungszusammensetzung bei einer Temperatur von 121 °C bis 204°C (250°F bis 400°F) und einer Zeitdauer von 1 Minute bis 60 Minuten, um eine gehärtete Pulverbeschichtung zu bilden, welche einen 60°-Glanzwert von weniger als 30 Einheiten, gemessen gemäß ASTM D523, zeigt, wobei die härtbare Pulverzusammensetzung ein wärmehärtbares Epoxyharz und ein Styrol-Maleinsäureanhydrid-Copolymer mit einer Glasübergangstemperatur von weniger als 105°C und einer Säurezahl von 110 bis 210 mg KOH/g umfasst, und wobei der spezifische Glanz über den Härtungstemperaturbereich von 121 °C bis 204°C (250°F bis 400°F) erhalten wird.