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TECHNISCHES GEBIET
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Die
Erfindung betrifft eine Pulverbeschichtungszusammensetzung, und
insbesondere eine neuartige metallische Pulverbeschichtungszusammensetzung,
die Pulverbeschichtungspartikel enthält, die dadurch erzielt werden,
dass ein flockenartiges Pigment mittels eines haftenden Bindemittels
an einer wärmehärtenden Harzpulveroberfläche zum
Anhaften gebracht wird.
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TECHNISCHER HINTERGRUND
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Da
es sich bei einer Pulverbeschichtung um eine Beschichtung von geringer
Umweltverschmutzung handelt, bei der kein organisches Lösungsmittel
verwendet wird, bestand nach dieser wachsende Nachfrage auf Gebieten
wie beispielsweise Automobilteilen, Elektrogeräten, Möbeln, Werkzeugmaschinen, Bürogeräten, Spielzeugen
und dergleichen. Ein Beschichten mit der Pulverbeschichtung verursacht
geringe Umweltverschmutzung. Außerdem
kann eine ausreichende Dicke des Beschichtungsfilms durch einmaligen
Auftrag erzielt werden, und es ist nicht erforderlich, das Aufbringen
einer Beschichtung so oft durchzuführen, wie dies beispielsweise
bei Verwendung einer herkömmlichen
Beschichtung vom Lösungsmitteltyp
der Fall war. Das heißt,
die Zeitdauer für
den Beschichtungsvorgang kann verkürzt werden. Außerdem ist
die Pulverbeschichtung, da kein Lösungsmittel in der Beschichtung
enthalten ist, insofern vorteilhaft, als im Beschichtungsfilm keine
Nadelstichporen (einhole) erzeugt werden.
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Bei
der Pulverbeschichtung mit den zuvor beschriebenen Eigenschaften
sind die Eigenschaften des Beschichtungsfilms hevorragend, falls
kein metallisches Pigment, wie beispielsweise eine Metallflocke,
enthalten ist, wodurch kein Problem entsteht. Falls andererseits
ein flockenartiges Metallpigment enthalten ist, treten folgende
Probleme auf.
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Beispiele
eines herkömmlichen
Verfahrens zur metallischen Beschichtung mit einer Pulverbeschichtung
beinhalten: ein Schmelzmischverfahren, bei dem ein flockenartiges
Pigment mit einem Harz oder einem Färbepigment vorab unter Verwendung
eines Schmelzverfahrens ausreichend vermischt und verknetet wird, und
danach die entstehende Substanz durch Zerquetschen oder dergleichen
zermahlen wird; ein trockenes Mischverfahren, bei dem ein Harzpulver
und ein flockenartiges Pigment vermischt und aufgetragen werden; und
ein Bond-Verfahren, bei dem ein Harzpulver verwendet wird, an dessen
Oberfläche
ein flockenartiges Pigment anhaftet (siehe beispielsweise Beschreibungen
der offengelegten
japanischen
Patentanmeldung Nr. 51-137725 , der offengelegten
japanischen Patentanmeldung NR. 9-71734 ,
des
US-Patent Nr. 4,138,511 ,
und dergleichen).
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Beim
Schmelzmischverfahren besteht die Tendenz, dass das flockenartige
Pigment beim Misch- und Knetschritt, oder dem anschließenden Schritt
des Steuerns einer Harzpulverpartikelgröße, durch Zerquetschen verformt
wird, und nach erfolgtem Beschichten kann kein hervorragender metallischer
Sinneseindruck erzielt werden. Außerdem wird, wenn als flockenartiges
Pigment ein flockenartiges Aluminiumpigment verwendet wird, eine
aktive Fläche
des Aluminiums während
des Zerquetschens freigelegt, und die Wahrscheinlichkeit einer Entzündung, einer
Staubexplosion oder dergleichen wird größer.
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Beim
trockenen Mischverfahren ist eine Verformung des flockenartigen
Pigmentes relativ unwahrscheinlich. Andererseits sollte, da das
Pigment während
des Beschichtungsvorgangs elektrische Ladungen tragen sollte, eine
Oberfläche
vorab mit einem Harz beschichtet werden, falls ein Metallpigment,
wie beispielsweise das flockenartige Aluminiumpigment, verwendet
wird. Außerdem
tritt, da das Pigment und das Harzpulver jeweils eine unterschiedliche
Ladungsrate aufweisen, zwischen dem Harzpulver und dem Metallpigment während des
Beschichtungsvorgangs ein Trennungsphänomen auf, was zu einer geringeren
Güte in
Bezug auf die Gestaltung des Beschichtungsfilms führt. Weiter ändert sich
der Anteil an enthaltenem Pigment vor und nach dem Aufbringen der
Pulverbeschichtung. Daher wird, falls die Beschichtung zur erneuten
Verwendung wiedergewonnen wird, der Farbton verändert. Dies bedeutet, das ein
Recyceln der Beschichtung praktisch unmöglich ist.
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Außerdem wird
beim trockenen Mischverfahren die Güte in Bezug auf die Gestaltung
sogar bei einem flockenartigen Aluminiumpigment beeinträchtigt,
das vorab mit Harz beschichtet wurde. Insbesondere erfolgt, wenn
ein Pulverbeschichtungsauftrag der Pulverbeschichtungszusammensetzung
unter Verwendung einer Korona-Pistole ausgeführt wird, ein Anhaften des
flockenartigen Aluminiumpigmentes an einer Pistolendüse aufgrund
statischer Elektrizität.
Nachdem ein Anwachsen des anhaftenden flockenartigen Aluminiumpigmentes
in einem gewissen Ausmaß erfolgt
ist, erfolgt ein Abtrennen von diesem, was zu einem Spratz- oder
Spuckphänomen
führt,
bei dem eine Aluminiummasse an einer Platte anhaftet, d. h. es wird
ein "Seeding" erzeugt.
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Das
Bond-Verfahren beinhaltet ein Verfahren, bei dem das flockenartige
Pigment an einer Harzpulveroberfläche mittels einer Bürstenaufstreicheinrichtung
zum Anhaften gebracht wird, und ein Verfahren, bei dem eine Metallflocke
dadurch übertragen
und am Harzpulver zum Anhaften gebracht wird, dass das Harzpulver veranlasst
wird, mit einem Verteilungsmedium wie beispielsweise einer mit den
Metallflocken bedeckten Aluminiumoxidkugel, und dergleichen in Kontakt
zu kommen. Bei derartigen Bond-Verfahren wird das flockenartige
Pigment durch physische Last angepresst und zum Anhaften gebracht.
Demgemäß besteht
die Tendenz, dass eine Verformung des flockenartiges Pigmentes auftritt,
und es kann kein hervorragender metallischer Sinneseindruck erzielt
werden. Außerdem
ist die Anhaftung nicht stark. Diese Tatsache ist insofern vorteilhaft,
als eine Bindung (Blockbildung) zwischen Harzpulverteilchen weniger
wahrscheinlich ist, jedoch verbleibt eine beträchtliche Menge an freien Partikeln
von flockenartigem Pigment, die nicht am Harzpulver anhaften. Falls
die Menge an freiem flockenartigen Pigment zunimmt, wird, bei einem
Wiedergewinnen der Beschichtung zur erneuten Verwendung, das Mischungsverhältnis von
Harz zu flockenartigem Pigment, bedingt durch den unterschiedlichen
Adhäsionswirkungsgrad,
verändert,
wodurch die Beschichtung nach ihrer Wiedergewinnung nicht wiederverwendet
werden kann, wie dies beim trockenen Mischverfahren der Fall ist.
Außerdem
wird, wenn ein metallisches Pigment wie beispielsweise das flockenartige
Aluminiumpigment verwendet wird, die Wahrscheinlichkeit einer Entzündung oder
einer Staubexplosion vergrößert. Eine
geringe Adhäsion
zwischen dem Harzpulver und dem flockenartigen Pigment ist insbesondere
dann merklich, wenn das flockenartige Pigment von großer Partikelgröße ist.
Hervorragende Brillanz und große
Helligkeit, die lediglich bei Verwendung eines derartigen flo ckenartigen
Pigmentes erzielt werden, waren bisher mit dem einem Bonden unterzogenen
Aluminium, das unter Verwendung dieser Verfahren erzielt wurde,
schwierig zu erreichen.
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JP 2001 139887 A beschreibt
eine metallische Pulverbeschichtungszusammensetzung, die durch Vorheizen
und Vermischen eines pulverartigen Harzbeschichtungsmaterial und
eines metallischen Pigmentes erzeugt wird, dessen Oberfläche mit
einem Harz bei einer Temperatur nicht unterhalb des Erweichungspunktes des
Harzbeschichtungsmaterials beschichtet wurde. Die metallische Pulverbeschichtungszusammensetzung ist
jedoch derart, dass das metallische Pigment, dessen Oberfläche mit
dem Harz beschichtet ist, mit den Harzpartikeln derart verbunden
ist, dass es ins Innere der Harzpartikel eingebracht ist. Demgemäß konnte
keine ausreichende Brillanz erzielt werden.
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Von
dem zuvor beschriebenen Standpunkt betrachtet, bestand eine starke
Nachfrage nach einer Entwicklung einer Pulverbeschichtungszusammensetzung,
die ein flockenartiges Pigment enthält, das hervorragende Recyclierbarkeit
und Beschichtungseigenschaften, sowie verbesserten metallischen
Sinneseindruck, Brillanz und Helligkeit des Beschichtungsfilms aufweist.
Eine derartige Pulverbeschichtungszusammensetzung wurde jedoch bisher
noch nicht entwickelt.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Aus
dem zuvor Beschriebenen geht hervor, dass es ein primäres Ziel
der Erfindung ist, eine Pulverbeschichtungszusammensetzung bereitzustellen,
die ein flockenartiges Pigment enthält, das hervorragende Recyclierbarkeit
und Beschichtungseigenschaften, sowie verbesserten metallischen
Sinneseindruck, Brillanz und Helligkeit des Beschichtungsfilms aufweist.
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Um
die Probleme der herkömmlichen
Technik zu lösen,
haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung sich mit einer Verbesserung
der Adhäsion
zwischen dem flockenartigen Pigment und dem Harzpulver sowie einem
Verhindern einer Bindung zwischen Harzpulverteilchen beschäftigt. Als
Ergebnis sorgfältig
durchgeführter
Untersuchungen haben die Erfinder gefunden, dass das zuvor beschriebene
Ziel durch die Verwendung einer Pulverbeschichtungszusammensetzung
erreicht werden kann, die ein Pulverbeschichtungspartikel enthält, das
dadurch erzielt wird, dass das flockenartige Pigment an das wärmehärtende Harzpulver
mittels eines haftenden Bindemittels gebunden wird und eine Partikelgröße von nicht
mehr als 100 μm
und ein Bond-Verhältnis
von mindestens 90 % erzielt wird, und haben diese Erfindung bewerkstelligt.
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Die
Pulverbeschichtungszusammensetzung gemäß der Erfindung beinhaltet
ein Pulverbeschichtungspartikel, welches das wärmehärtende Harzpulver beinhaltet,
ein haftendes Bindemittel und ein flockenartiges Pigment, das mittels
des Bindemittels an das wärmehärtende Harzpulver
gebunden ist. Das Pulverbeschichtungspartikel weist eine durchschnittliche
Partikelgröße von höchstens
100 μm auf,
basierend auf einer D50-Konversion. Ein Bond-Verhältnis
zwischen dem wärmehärtenden
Harzpulver und dem flockenartigen Pigment liegt zwischen 90 % und
100 %, gemessen gemäß dem Abschnitt "Verfahren zum Messen
des Bond-Verhältnisses" der Beschreibung.
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Das
flockenartige Pigment kann ein flockenartiges Aluminiumpigment sein,
das ein flockenartiges Aluminiumpartikel und eine aus einer Harzzusammensetzung
bestehende Beschichtung beinhaltet, welche eine Oberfläche des
flockenartigen Aluminiumpartikels beschichtet.
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In
einem derartigen Fall wird angestrebt, dass die aus einer Harzzusammensetzung
bestehende Beschichtung eine aus einer Harzzusammensetzung bestehende
Beschichtung ist, die ein dreidimensional vernetztes Polymerharz
enthält,
das durch Polymerisieren einer Rohmaterialzusammensetzung erhalten
wird, die wenigstens zwei Typen von Oligomeren und/oder Monomeren
beinhaltet, welche wenigstens eine Polymerdoppelbindung in einem
Molekül
aufweisen.
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In
einem derartigen Fall enthält
das Aluminiumflockenpigment vorzugsweise 2 g bis 50 g der Harzzusammensetzungsbeschichtung,
bezogen auf 100 g der flockenartigen Aluminiumpartikel.
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Es
wird angestrebt, dass das haftende Bindemittel wenigstens ein Typ
ist, der aus einer Gruppe gewählt
ist, die aus einem Terpenharz, einem Terpen-/Phenolharz, einem hydrierten
Terpenharz, und einem hydrierten Terpen-/Phenolharz besteht.
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Vorzugsweise
ist das haftende Bindemittel ein Oligomer, das in einem Lösungsmittel
gelöst
werden kann, welches das wärmehärtende Harzpulver
nicht löst,
es hat eine Durchschnittszahl des Molekulargewichtes zwischen 300
und 2000, und einen Erweichungspunkt zwischen 30 und 180°C, und das
Lösungsmittel, welches
das wärmehärtende Harzpulver
nicht löst,
hat unter Atmosphärendruck
einen Siedepunkt zwischen 28 und 130°C.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
ein Graph, der eine Beziehung zwischen einem L-Wert und einem Betrachtungswinkel
(θ) eines
Beschichtungsfilms darstellt, der auf einer Pulverbeschichtungszusammensetzung
basiert, die gebondetes Aluminium von Beispiel 1 der Erfindung verwendet,
verglichen mit Vergleichsbeispiel 1;
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2 ist
ein Graph, der eine Kalibrierkurve darstellt, die eine Beziehung
zwischen dem Gehalt an freiem flockenartigen Aluminiumpigment und
der Helligkeit (L15) darstellt;
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3 zeigt
einen Zustand einer Adhäsion
zwischen dem flockenartigen Aluminiumpigment und dem wärmehärtenden
Harz, in Verbindung mit einer elektronenmikroskopischen Darstellung
(300fache Vergrößerung)
von Vergleichsbeispiel 1 der Erfindung;
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4 zeigt
einen Zustand einer Adhäsion
zwischen dem flockenartigen Aluminiumpigment und dem wärmehärtenden
Harz, in Verbindung mit einer elektronenmikroskopischen Darstellung
(300fache Vergrößerung)
von Vergleichsbeispiel 2 der Erfindung;
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5 zeigt
einen Zustand einer Adhäsion
zwischen dem flockenartigen Aluminiumpigment und dem wärmehärtenden
Harz, in Verbindung mit einer elektronenmikroskopischen Darstellung
(300fache Vergrößerung)
von Beispiel 1 der Erfindung;
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BESTE MODI ZUM AUSFÜHREN DER
ERFINDUNG
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Die
Erfindung wird nachfolgend detailliert mit Bezug auf die Ausführungsformen
beschrieben
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<Skizzierung
der Pulverbeschichtungszusammensetzung>
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Die
Pulverbeschichtungszusammensetzung gemäß der Erfindung beinhaltet
ein Pulverbeschichtungspartikel, das ein wärmehärtendes Harzpulver, ein haftendes
Bindemittel und ein flockenartiges Pigment beinhaltet, das an eine
Oberfläche
des wärmehärtenden
Harzpulvers mittels des Bindemittels gebunden ist.
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Die
durchschnittliche Partikelgröße des Pulverbeschichtungspartikels,
das in der Pulverbeschichtungszusammensetzung gemäß der Erfindung
enthalten ist, ist nicht speziell eingeschränkt, ist jedoch normalerweise
auf 10 μm
oder größer festgelegt,
basierend auf einer D50-Konversion. Die durchschnittliche Partikelgröße ist vorzugsweise
auf 100 μm
oder kleiner festgelegt, basierend auf einer D50-Konversion, und
bevorzugter insbesondere auf 60 μm
oder weniger.
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Falls
die durchschnittliche Partikelgröße kleiner
als ein in diesem Bereich liegender Wert ist, kann eine gleichmäßiges Vermischen
mit dem flockenartigen Pigment schwierig sein, und eine Aggregation
(Zusammenballung) ist wahrscheinlicher. In einem derartigen Fall
kann ein gleichmäßiges Zerstäuben zum
Zeitpunkt des Pulverbeschichtens unmöglich sein. Falls andererseits
die durchschnittliche Partikelgröße größer als
der in diesem Bereich liegende Wert ist, wird die Glattheit des
Beschichtungsfilms beim Auftragen in einem Grade beeinträchtigt,
der außerhalb
eines in der Praxis tolerierbaren Bereiches liegt. Das heißt, die
Güte in
Bezug auf die Gestaltung wird beeinträchtigt, oder es besteht die
Tendenz, dass eine große
Anzahl von "Seedings" im Beschichtungsfilm
erzeugt wird. Außerdem
kann, falls eine geringe Menge an aggregierter Masse in der Pulverbeschichtungszusammensetzung
enthalten ist, obwohl die durchschnittliche Partikelgröße, basierend
auf einer D50-Konversion,
nicht größer als
100 μm ist,
die aggregierte Masse das "Seeding" verursachen, und
es ist weniger wahrscheinlich, dass der in Bezug auf die Gestaltung
hervorragende Beschichtungsfilm erzielt werden kann.
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Das
Bond-Verhältnis
zwischen dem wärmehärtenden
Harzpulver und dem flockenartigen Pigment, die in der Pulverbeschichtungszusammensetzung
gemäß der Erfindung
enthalten sind, ist naturgemäß 100 % oder
geringer, jedoch vorzugsweise auf 90 % oder mehr eingestellt, und
stärker
bevorzugt insbesondere 95 % oder mehr. Falls das Bond-Verhältnis geringer
als ein in diesem Bereich liegender Wert ist, kann ein Problem insbesondere
in Bezug auf ein Spratzen auftreten.
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Tendenziell
tritt Spratzen insbesondere bei einem kontinuierlichen Langzeitbeschichtungsvorgang
auf (beispielsweise einem industriellen Beschichtungsfließband).
Falls eine Adhäsion
an der Pistolendüse
während
eines einen kurzen Zeitraum andauernden Beschichtens auftritt, tritt
ein Spratzen im Wesentlichen unvermeidlich während eines kontinuierlichen
Langzeitbeschichtungsvorgangs auf. Es handelt sich lediglich um
das flockenartige Aluminiumpigment, das an der Pistolendüse aufgrund
statischer Elektrizität
anhaftet, und es tritt kaum ein Anhaften des wärmehärtenden Harzpulvers an dieser
auf. Daher tritt, falls der überwiegende
Teil des flockenartigen Aluminiumpigmentes an das wärmehärtende Harzpulver
gebunden ist, kaum ein Anhaften des flockenartigen Aluminiumpigmentes
an der Pistolendüse
auf, und das Auftreten eines Spratzens wird auf einen vernachlässigbaren
Pegel unterdrückt.
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Ein
Verfahren, um das flockenartige Pigment an die Oberfläche des
wärmehärtenden
Harzpulvers mittels eines Bindemittels zu binden, ist herkömmlicherweise
bereits bekannt (siehe beispielsweise offengelegte
japanische Patentanmeldung Nr. 52-128927 ).
In diesem Dokument wird jedoch nicht erwähnt, ob beim Trocknungsschritt
ein Mischen und Kneten erforderlich ist, oder nicht. Gemäß dem Beispiel
wird ein stationäres
Vakuumtrocknen durchgeführt.
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Daher
wird gemäß dem in
diesem Dokument beschriebenen Verfahren eine aggregierte Masse erzeugt,
obschon deren Härte
veränderlich
sein kann. Falls die aggregierte Masse als Pulverbeschichtungszusammensetzung
verwendet wird, sollte ein Brechen der erzeugten aggregierten Masse
erfolgen, da die bevorzugte durchschnittliche Partikelgröße, basierend
auf einer D50-Konversion, normalerweise 60 μm oder weniger beträgt.
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Beim
Brechen der erzeugten aggregierten Masse ist es, falls die aggregierte
Masse weich ist, möglich, das
Brechen der aggregierten Masse bei relativ weichem Zustand durchzuführen (beispielsweise "natürliches Brechen" auf einem Sieb).
Um eine weiche aggregierte Masse zu erzielen, sollte jedoch ein
Zustand gewählt werden,
der zu Lasten der Bindung zwischen dem flockenartigen Pigment und
dem wärmehärtenden
Harzpulver geht, was zu einem geringeren Bond-Verhältnis zwischen
dem flockenartigen Pigment und dem wärmehärtenden Harzpulver führt.
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Im
Gegensatz dazu hat, um eine starke Bindung zwischen dem flockenartigen
Pigment und dem wärmehärtenden
Harzpulver zu erzielen, die aggregierte Masse große Härte, und
bei einem derartigen weniger weichen Zustand ist ein Brechen unter
Verwendung einer Brecheinrichtung erforderlich (gemäß dem Beispiel des
zuvor erwähnten
Dokumentes wird die aggregierte Masse in allen Fällen unter Verwendung einer
Brecheinrichtung gebrochen). Falls eine Brecheinrichtung oder dergleichen
verwendet wird, werden das flockenartige Pigment und das wärmehärtende Harzpulver,
die bereits miteinander verbunden waren, aufgrund der Stoßwirkung
getrennt, was wiederum zu einem geringeren Bond-Verhältnis zwischen
dem flockenartigen Pigment und dem wärmehärtenden Harzpulver führt.
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In
jedem Fall kann mit dem im zuvor erwähnten Dokument beschriebenen
Verfahren keine Pulverbeschichtungszusammensetzung erzielt werden,
mit der ein hohes Bond-Verhältnis
zwischen dem wärmehärtenden
Harzpulver und dem flockenartigen Pigment erzielt wird und die ein
Pulverbeschichtungspartikel beinhaltet, dessen Partikelgröße für eine Pulverbeschichtung
geeignet ist, wie im Fall der Pulverbeschichtungszusammensetzung
gemäß der Erfindung.
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<Flockenartiges
Pigment>
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Beispiele
des flockenartigen Pigmentes, das für die Pulverbeschichtungszusammensetzung
gemäß der Erfindung
verwendet wird, beinhaltet Metallflocken, wie beispielsweise Aluminium-,
Zink-, Kupfer-, Bronze-, Nickel-, Titanflocken oder aus rostfreiem
Stahl sowie aus einer Legierung von diesen bestehende Flocken. Von
diesen Pigmenten ist das flockenartige Aluminiumpigment besonders
geeignet, da es einen hervorragenden metallischen Glanz hat, kostengünstig ist
und Dank seines geringen spezifischen Gewichtes leicht zu handhaben
ist.
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Vorzugsweise
weist das flockenartige Aluminiumpigment normalerweise eine durchschnittliche
Partikelgröße von ungefähr 1 bis
100 μm,
und stärker
bevorzugt von 3 bis 60 μm
auf. Vorzugsweise weist das flockenartige Aluminiumpigment normalerweise
eine durchschnittliche Dicke von ca. 0,01 bis 5 μm, und stärker bevorzugt von 0,02 bis
2 μm auf.
Außerdem
wird besonders bevorzugt, dass das flockenartige Aluminiumpigment
einen Formfaktor, der durch Dividieren der durchschnittlichen Partikelgröße durch
die durchschnittliche Dicke erhalten wird, zwischen ca. 5 bis 100
liegt.
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Falls
die durchschnittliche Partikelgröße über 100 μm beträgt, steht
das flockenartige Pigment aus der Beschichtungsfilmoberfläche vor,
und die Glattheit oder Reflexionsgüte der Beschichtungsoberfläche wird
tendenziell beeinträchtigt.
Falls andererseits die durchschnittliche Partikelgröße geringer
als 1 μm
ist, wird der metallische Sinneseindruck oder der Glanz beeinträchtigt.
Falls die durchschnittliche Dicke mehr als 5 μm beträgt, wird die Glattheit oder
die Reflexionsgüte
der Beschichtungsoberfläche
tendenziell beeinträchtigt,
und es können
auch die Herstellungskosten vergrößert werden. Falls die durchschnittliche
Dicke geringer als 0,01 μm
ist, wird nicht nur die Festigkeit tendenziell verringert, sondern
eine Bearbeitung während
des Fertigungsschrittes kann auch erschwert werden.
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Die
durchschnittliche Partikelgröße des flockenartigen
Pigmentes wird dadurch festgestellt, dass ein durchschnittliches
Volumen aus einer Partikelgrößenverteilung
berechnet wird, die mittels eines bekannten Verfahrens zum Messen
einer Partikelgrößenverteilung,
wie beispielsweise Laser-Diffraktometrie, einem Mikromaschensieb
oder einem Coulter Counter gemessen wird.
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Ein
beim Brechen und Abflachen unterstützendes Agens, das beim Brechen
und Abflachen zugesetzt wird, kann an der Oberfläche des flockenartigen Aluminiumpigmentes
adsorbiert werden. Beispiele eines derartigen Agens beinhalten Fettsäure (Ölsäure, Stearinsäure), aliphatische
Amine, aliphatische Amide, aliphatische Alkohole, Esterverbindungen
und dergleichen. Diese Agenzien sind effektiv bei der Unterdrückung von unnötiger Oxidation
der Oberfläche
des flockenartigen Aluminiumpigments, so dass dessen Glanz verbessert wird.
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Die
Adsorptionsmenge des Agens beträgt
vorzugsweise weniger als 2 Massenteile, bezogen auf 100 Massenteile
des flockenartigen Aluminiumpigmentes. Falls die Menge größer gleich
2 Massenteile ist, kann der Oberflächenglanz beeinträchtigt werden.
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Um
dem flockenartigen Pigment eine Vielfalt an Farben hinzuzufügen, kann
eine Vielfalt an Färbeagenzien
oder Farbpigmenten an der Oberfläche
des flockenartigen Pigmentes zum Anhaften gebracht werden. Beispiele
derartiger Färbeagenzien
oder Farbpigmente beinhalten Chinacridon, Diketopyrrolopyrrol, Isoindolinon,
Indanthron, Perylen, Perinon, Anthrachinon, Dioxazin, Benzoimidazolon,
Triphenylmethan, Chinophthalon, Anthrapyrimidin, Chromgelb, Perlglimmer,
transparenter Perlglimmer, farbiger Glimmer, Interferenzglimmer,
Phthalocyanin, Phthalocyaninhalid, ein Azopigment (Azomethin-Metallkomplex, Azo-Kondensationspigmente
etc.), Titanoxid, Ruß,
Eisenoxid, Kupferphthalocyanin, ein kondensiertes polyzyklisches
Pigment und dergleichen.
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Zwar
ist ein Verfahren, um das Farbpigment am flockenartigen Pigment
zum Anhaften zu bringen, nicht speziell eingeschränkt, jedoch
wird vorzugsweise ein Verfahren verwendet, bei dem das Farbpigment
am flockenartigen Pigment dadurch zum Anhaften gebracht wird, dass
das Farbpigment mit einem Dispergiermittel beschichtet wird, gefolgt
von Rühren
und Mischen des Farbpigmentes mit dem flockenartigen Pigment in einem
unpolaren Lösungsmittel.
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Beispiele
für das
zu verwendete Lösungsmittel
beinhalten aromatische Carboxylsäuren,
wie beispielsweise Benzoesäure,
Vinylbenzoat, Salicylsäure,
Anthranilsäure,
m-Aminobenzoesäure, p-Aminobenzoesäure, 3-Amino-4-methylbenzoesäure, 3,4-Diaminobenzoesäure, p-Aminosalicylsäure, 1-Naphtholsäure, 2-Naphtholsäure, Naphtensäure, 3-Amino-2-naphtholsäure, Zimtsäure und
Aminozimtsäure;
eine Aminoverbindung, wie beispielsweise Ethylendiamin, Trimethylendiamin,
Tetramethylendiamin, Pentamethylendiamin, Hexamethylendiamin, 1,7-Diaminoheptan,
1,8-Diaminooctan, 1,10-Diaminodecan, 1,12-Diaminododecan, o-Phenylendiamin,
m-Phenylendiamin,
p-Phenylendiamin, 1,8-Diaminonapthalen, 1,2-Diaminocyclohexan, Stearylpropylendiamin,
N-β-(Aminoethyl)-γ-aminopropyltrimethoxysilan
und N-β- (Aminoethyl)-γ-aminopropylmethyldimethoxysilan;
und eine Aluminium- oder Titanchelat-Verbindung.
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In ähnlicher
Weise kann, um dem flockenartigen Pigment eine Vielfalt von Farben
hinzuzufügen,
eine Interferenzbeschichtung auf der Oberfläche des flockenartigen Pigmentes
ausgebildet werden. Das dazu verwendete Verfahren ist nicht speziell
eingeschränkt.
Beispielsweise wird, um eine optische Interferenz-Oxidbeschichtung
auf der Oberfläche
der einzelnen flockenartigen Metallpartikeln auszubilden, vorzugsweise
ein Verfahren verwendet, bei dem durch Erwärmen der Metallflocke auf ca.
300 bis 700°C
in einer Atmosphäre
von gesteuertem Oxidgehalt ein Luftoxidüberzug ausgebildet wird, oder
ein Verfahren verwendet, bei dem das flockenartige Metallpigment
mit einem Vorläufer
eines Oxids eines Übergangsmetalls
oder dergleichen beschichtet wird, gefolgt von einem Erwärmen und
einem Aufschließen.
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Außerdem kann,
um dem flockenartigen Pigment chemische Beständigkeit, Wasserbeständigkeit
oder Wetterbeständigkeit
zu verleihen, eine Harzschicht auf der Oberfläche des flockenartigen Pigmentes
ausgebildet werden. Das heißt,
das flockenartige Pigment kann ein flockenartiges Aluminiumpigment
sein, welche flockenartige Aluminiumpartikel und eine Harzzusammensetzungsbeschichtung
beinhaltet, mit der eine Oberfläche
des flockenartigen Aluminiumpartikels beschichtet ist.
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Zwar
ist das Verfahren nicht speziell eingeschränkt, jedoch wird ein Verfahren
bevorzugt, bei dem ein dreidimensional vernetztes Polymer auf der
Oberfläche
der Metallflocke ausgefällt
wird, und zwar durch Polymerisieren eines Oligomers und/oder eines
Monomers durch Zusetzen einer Rohmaterialzusammensetzung, die mindestens
zwei Typen von Oligomeren und/oder Monomeren mit mindestens einer
Polymerdoppelbindung beinhaltet, zu einem Schlicker, in dem die
Metallflocken in einem organischen Lösungsmittel dispergiert sind,
und durch Zusetzen eines Polymerisationsinitiators, wie beispielsweise
Azobisisobutyronitril oder Benzoylperoxid und unter Aufheizen in
einer Inertgasatmosphäre.
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Dabei
ist die aus einer Harzzusammensetzung bestehende Beschichtung vorzugsweise
eine aus einer Harzzusammensetzung bestehende Beschichtung, die
ein dreidimensional vernetz tes Polymerharz enthält, das durch Polymerisieren
einer Rohmaterialzusammensetzung erhalten wird, die wenigstens zwei
Typen von Oligomeren und/oder Monomeren beinhaltet, welche wenigstens
eine Polymerdoppelbindung in einem Molekül aufweisen. Um das dreidimensional
vernetzte Polymerharz zu erhalten, wird besonders bevorzugt ein
Monomer oder ein Oligomer verwendet, von denen mindestens eines
mindestens zwei Doppelbindungen in einem Molekül aufweist.
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Beispiele
des zu verwendenden polymeren Oligomers oder Monomers beinhalten
Acrylsäure,
Methacrylsäure,
Methylmethacrylat, Acrylester (Butylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat,
Laurylacrylat, Stearylacrylat, Cyclohexylacrylat, 2-Hydroxyethylacrylat,
2-Hydroxybutylacrylat,
2-Methoxyethylacrylat, 2-Diethylaminoethylacrylat, 1,4-Butandioldiacrylat,
1,6-Hexandioldiacrylat, 1,9-Nonandioldiacrylat, Neopentylglycoldiacrylat,
Tripropylenglycoldiacrylat, Tetraethylenglycoldiacrylat, Trimethylolpropantriacrylat,
Tetramethylolmethantetraacrylat, Pentaerythritoltriacrylat, Ditrimethylolpropantetraacrylat
oder dergleichen), Methacrylester (Methylmethacrylat, Butylmethacrylat,
Octylmethacrylat, 1,4-Butandioldimethacrylat, 1,6-Hexandioldimethacrylat, 1,9-Nonandioldimethacrylat,
Neopentylglycoldimethacrylat, Tripropylenglycoldimethacrylat, Tetraethylenglycoldimethacrylat,
Trimethylolpropantrimethacrylat, Tetramethylolmethantetramethacrylat,
Pentaerythritoltrimethacrylat, Ditrimethylolpropantetramethacrylat
oder dergleichen), Trisacryloxyethyiphosphat, Styrol, α-Methylstyrol,
Divinylbenzol, Acrylonitril, Methacrylonitril, Vinylacetat, Vinylproprionat,
Maleinsäure,
Crotonsäure,
Itaconsäure,
Polybutadien, Leinsamenöl,
epoxidiertes Sojabohnenöl,
epoxidiertes Polybutadien, Cyclohexenvinylmonoxid, Divinylbenzolmonoxid
und dergleichen.
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Von
diesen werden vorzugsweise Acrylsäure, Methacrylester und Acrylester
verwendet, da ein Überzug
ausgebildet wird, bei dem Durchsichtigkeit, Haftvermögen, Wetterbeständigkeit
und chemische Beständigkeit
erzielt wird. Divinylbenzol wird vorzugsweise verwendet, da die
Korrosionsbeständigkeit
als Ergebnis des Vernetzungseffektes weiter verbessert wird. Epoxidiertes
Polybutadien wird vorzugsweise verwendet, um den Polymerisationsreaktionswirkungsgrad
und die sekundäre
Adhäsion
zu verbessern.
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Dabei
ist, falls es sich bei dem flockenartigen Pigment um das flockenartige
Aluminiumpigment handelt, eine Menge der Harzzusammensetzungsbeschichtung
(hier auch als Harzbeschichtung bezeichnet), die auf der Oberfläche des
flockenartigen Aluminiumpigmentes bezogen auf 100 g von flockenartigem
Aluminiumpigment auszubilden ist (hier auch als Harzbeschichtungsmenge
bezeichnet) vorzugsweise auf 2 g oder mehr festgelegt, und stärker bevorzugt
insbesondere auf 5 g oder mehr. Zusätzlich ist die Harzbeschichtungsmenge vorzugsweise
auf 50 g oder weniger festgelegt, und stärker bevorzugt insbesondere
auf 40 g oder weniger.
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Falls
die Harzbeschichtungsmenge auf weniger als 2 g festgelegt ist, kann
ein Effekt des Harzüberzugs
wie beispielsweise Wetterbeständigkeit
und chemische Beständigkeit
nicht erzielt werden, und es tritt ein solches Phänomen auf,
dass ein nicht-gebondetes flockenartiges Aluminiumpigment entlang
des elektrischen Feldes zur Pistole zurückkommt. Bei Zunahme der Harzüberzugsmenge
wird die Wirkung des Bindemittels schwächer, und das Bond-Verhältnis wird
beim gleichen Zustand verringert. Falls die Harzüberzugsmenge 50 g übersteigt,
kann die Bedingung, dass das Bond-Verhältnis nicht geringer als 90
% ist, nicht erfüllt
werden.
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Als
flockenartiges Pigment kann Glimmer, oberflächengefärbter Glimmer, Glasflocken,
oberflächengefärbte Glasflocken,
Perlmutt oder dergleichen, allein oder in Kombination mit den Metallflocken
verwendet werden.
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<Haftendes
Bindemittel>
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Als
haftendes Bindemittel wird vorzugsweise ein in einem Lösungsmittel
gelöstes
Bindemittel verwendet, und das Bindemittel weist vorzugsweise die
Eigenschaft auf, dass es vollständig
in einem Lösungsmittel gelöst wird,
bei im Lösungsmittel
gelöstem
Zustand eine niedrige Viskosität
aufweist, und die Haftfähigkeit
verliert, wenn das Lösungsmittel
entfernt ist, in Anbetracht der Notwendigkeit eines Unterdrückens einer
Blockbildung.
-
Als
Beispiel eines haftenden Bindemittels, das eine solche Eigenschaft
aufweist, beinhaltet ein Harz, das ein Oligomer als Hauptbestandteil
enthält,
bei dem sowohl das zahlenmittlere Molekulargewicht als auch der
Erweichungspunkt in einem spezifischen Bereich liegen.
-
Dabei
beträgt
das zahlenmittlere Molekulargewicht vorzugsweise nicht weniger als
300, und stärker bevorzugt
insbesondere nicht weniger als 400. Vorzugsweise ist das zahlenmittlere
Molekulargewicht nicht größer als
2000, und stärker
bevorzugt insbesondere nicht größer als
1500. Falls das zahlenmittlere Molekulargewicht geringer als 300
ist, wird das Bindemittel bei Raumtemperatur zu einer Flüssigkeit,
und zwischen gebondeten wärmehärtenden
Pulverbeschichtungsharzen erfolgt eine Blockbildung, was zu einem
Defekt führt.
Falls das zahlenmittlere Molekulargewicht mehr als 2000 beträgt, wird
die Viskosität
der Lösung
bei im Lösungsmittel
gelöstem
Bindemittel vergrößert, und
eine einheitliche Durchdringung und Verteilung in dem dem Bonden
zu unterziehenden wärmehärtenden
Pulverbeschichtungsharz wird tendenziell schwierig.
-
Der
zuvor beschriebene Erweichungspunkt liegt vorzugsweise nicht unter
30°C, und
stärker
bevorzugt insbesondere nicht unter 80°C. Außerdem liegt der Erweichungspunkt
vorzugsweise nicht über
180°C, und stärker bevorzugt
insbesondere nicht über
150°C. Falls
der Erweichungspunkt unter 30°C
liegt, weist das Bindemittel Haftvermögen bei Raumtemperatur auf,
und zwischen gebondeten wärmehärtenden
Harzbeschichtungsharzen erfolgt eine Blockbildung, was zu einem
Defekt führt.
Falls der Erweichungspunkt über
180°C liegt,
wird die Viskosität
der Lösung
bei im Lösungsmittel
gelöstem
Bindemittel vergrößert, wie
im Fall des zahlenmittleren Molekulargewichtes, und eine einheitliche
Durchdringung und Verteilung in dem dem Bonden zu unterziehenden
wärmehärtenden
Harzbeschichtungspulver wird tendenziell schwierig.
-
Beispiele
des haftenden Bindemittels beinhalten ein haftendes Bindemittel
vom Naturharztyp, wie beispielsweise ein Chroman/Indenharz, ein
Terpenharz, ein Terpen-/Phenolharz, ein mit einem aromatischer Kohlenwasserstoff
denaturiertes Terpenharz, ein hydriertes Terpenharz, ein hydriertes
Terpen-/Phenolharz, ein hydriertes Kolophoniumesterharz, ein Kolophonium-denaturiertes
Phenolharz und ein Alkylphenolharz; ein haftendes Bindemittel vom
Kunstharztyp, wie beispielsweise ein Alkylphenol-/Acetylenharz,
ein Alkylphenol- /Formaldehydharz,
ein Styrolharz, ein aliphatisches Petroleumharz, ein alizyklisches
Petroleumharz, ein Copolymer-Erdölharz,
ein aromatisches Erdölharz,
ein Xylolharz und ein Xylol-/Formaldehydharz; einen Oligomer-Tackifier
(Klebrigmacher), wie beispielsweise Polybuten und Flüssigkautschuk,
und dergleichen. Außerdem
kann eine Vielzahl von Gummimaterialien, Fett und Öl, Wachs
und dergleichen in geeigneter Weise als haftendes Bindemittel verwendet
werden.
-
Von
den zuvor Aufgeführten
sind Terpenharz, Terpen-/Phenolharz, hydriertes Terpenharz, hydriertes Terpen-/Phenolharz
und dergleichen zur Verwendung als haftendes Bindemittel besonders
geeignet.
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<Wärmehärtendes
Harzpulver>
-
Das
wärmehärtende Harzpulver
wird grob als ein Acrylharz-Typ und ein Polyesterharz-Typ zu klassifizieren.
Außer
diesen zwei Typen beinhalten Beispiele des wärmehärtenden Harzpulvers solche
von Alkydharz-Typ, vom Harnstoffharz-Typ, vom Melaminharz-Typ, vom
Phenolharz-Typ vom Ebonit-Typ und dergleichen. Der Polyesterharz-Typ
beinhaltet ein durch Epoxidharz gehärtetes Harz, ein durch Isocyanat
gehärtetes Harz
(Urethan-Typ) und ein durch Primid gehärtetes Harz (Primid-Typ). Bei
der Erfindung wird angestrebt, mindestens eines dieser wärmehärtenden
Harze zu verwenden.
-
Falls
erforderlich, kann dem wärmehärtenden
Harzpulver ein Härter
oder ein Dispergiermittel zugesetzt werden. Der Härter ist
nicht speziell eingeschränkt,
und es kann ein bekannter oder kommerziell verfügbarer Härter verwendet werden. Beispielsweise
wird ein Amin, Polyamid, Dicyandiamid und Homologe von diesem, Imidazol
und Homologe von diesen, Dihydrazidcarboxylat, Säureanhydrid, Polysulfid, Bortrifluorid,
ein Aminoharz, Triglycidylisocyanurat, Trisepoxypropylisocyanurat,
Primid, ein Epoxidharz, eine andere zweibasige Säure und Homologe von dieser,
Imidazolin und Homologe von diesem, Hydrazid und Homologe von diesem,
eine Isocyanatverbindung, oder dergleichen, erwünschtermaßen verwendet. Gleichzeitig
kann, falls erforderlich, ein Beschleuniger verwendet werden. Das
Dispergiermittel ist nicht speziell eingeschränkt, und ein bekanntes oder
kommerziell verfügbares
Dispergiermittel kann verwendet werden. Beispielsweise wird vorzugsweise
ein bekanntes Tensid, wie beispielsweise Phosphorester und Homologe
von diesem, ein Amin und Homologe von diesem, Polyoxyethylenalkylether,
Polyoxyethylenalkylphenylether und Homologe von diesem, oder dergleichen
verwendet.
-
Außerdem können eine
Vielfalt von Färbeagenzien,
wie beispielsweise Chinacridon, Diketopyrrolopyrrol, Isoindolinon,
Indanthron, Perylen, Perinon, Anthrachinon, Dioxazin, Benzoimidazolon,
Triphenylmethan, Chinophthalon, Anthrapyrimidin, Chromgelb, Perlglimmer,
transparenter Perlglimmer, farbiger Glimmer, Interferenzglimmer,
Phthalocyanin, Phthalocyaninhalid, ein Azopigment (Azomethin-Metallkomplex,
Azo-Kondensationspigmente
etc.), Titanoxid, Ruß,
Eisenoxid, Kupferphthalocyanin, ein kondensiertes polyzyklisches
Pigment, oder dergleichen, im wärmehärtenden
Harzpulver enthalten sein. Wenn das Färbeagens enthalten ist, kann
ein metallischer Überzugfilm
von hellerer Farbe erzielt werden. Zwar ist eine Mischungsmenge
des Farbagens in Abhängigkeit
von dessen Typ unterschiedlich, jedoch wird angestrebt, die Menge
so festzulegen, dass sie in einem solchen Bereich liegt, dass eine
Eigenschaft des flockenartigen Pigmentes gemäß der Erfindung genutzt wird,
und die Glattheit oder Reflexionsgüte der Beschichtungsfilmfläche nicht
beeinträchtigt
wird.
-
Außerdem kann
eine Vielzahl von Füllstoffen,
wie beispielsweise Bentonit, Aluminiumoxid-Weiß, Calciumcarbonat, Bariumsulfat,
oder Talk; eine Vielfalt von Fluiditätseinstellmitteln, wie beispielsweise
Silica, Aluminiumoxid oder Aluminiumhydroxid; eine Vielfalt von
Fluidisiermitteln, wie beispielsweise ein Acryloligomer oder Silicon;
eine Vielfalt von Schaumverhinderungsmitteln, wie beispielsweise
Benzoin; oder eine Vielfalt von Additiven und funktionalen Materialien,
einschließlich
Wachsen, einen Kopplungsmittel, einem Antioxidans, magnetischer
Pulver, einem Stabilisator, einem UV-Absorbens, einem Verlaufmittel,
einem Eindickungsmittel oder einem Fällungsverhinderungsmittel kann,
je nach Erfordernis, in wärmehärtendem
Harzpulver enthalten sein.
-
Zwar
ist die durchschnittliche Partikelgröße des wärmehärtenden Harzpulvers nicht speziell
eingeschränkt,
sie ist jedoch vorzugsweise normalerweise auf ca. 5 bis 100 μm eingestellt,
und insbesondere vorzugsweise auf 15 bis 60 μm. Falls die durchschnittliche
Partikelgröße geringer
als 5 μm
ist, wird es schwierig, das Harzpulver mit dem Pigment gleichmäßig zu vermischen,
und eine Aggregation ist wahrscheinlich, wodurch möglicherweise
beim Pulverbeschichten keine gleichmäßige Zerstäubung erzielt werden kann.
Falls die durchschnittliche Partikelgröße größer als 100 μm ist, wird
die Glattheit der Beschichtungsfilmoberfläche beeinträchtigt, und es kann möglicherweise
kein hervorragendes Aussehen erzielt werden.
-
Das
wärmehärtende Harzpulver
wird in folgender Weise hergestellt. Beispielsweise wird als Erstes eine
Rohmaterialzusammensetzung zubereitet, die ein Harz, einen Härter, einen
je nach Bedarf zugesetzten Füllstoff
oder dergleichen enthält,
und einem trockenen Mischen unter Verwendung eines Mischers, eines
Mixgerätes
oder dergleichen unterzogen. Nach dem Vermischen werden die Materialien
geschmolzen und vermischt und mit einer Kneteinrichtung geknetet,
gefolgt von einem Kühlen.
Dann wird eine mechanische oder eine Luftbrecheinrichtung verwendet,
um ein Brechen der gekühlten,
geschmolzenen, gemischten und gekneteten Substanz durchzuführen, die
anschließend
durch einen Luftklassierer klassiert wird, um das wärmehärtende Harzpulver
zu erhalten. Abgesehen von diesem Verfahren kann ein Sprühtrocknungsverfahren
oder ein Polymerisationsverfahren verwendet werden, um das wärmehärtende Harzpulver
herzustellen.
-
<Herstellen
der Bond-Verbindung zwischen dem wärmehärtenden Harzpulver und dem
flockenartigen Pigment>
-
Ein
Verfahren, um eine Bindung des flockenartigen Pigmentes mit der
Oberfläche
des mittels des zuvor beschriebenen Verfahrens erzielten wärmehärtenden
Harzpulvers unter Verwendung des haftenden Bindemittels herzustellen,
ist nicht speziell eingeschränkt,
und beispielsweise kann das folgende Verfahren verwendet werden.
-
Ein
in einem Lösungsmittel
gelöstes
haftendes Bindemittel wird dem Harzpulver und dem flockenartigen
Pigment zugesetzt, die vorab gleichmäßig vermischt wurden, gefolgt
von einen Mischen und Kneten. Das Mischen und Kneten wird fortgesetzt,
bis das Lösungsmittel
verdampft und das gesamte Gemisch pulverförmig wird. Nachdem das Lösungsmittel
vollständig
entfernt ist, wird das Gemisch mittels eines Luftklassierers (Sieb) klassiert,
so dass eine Pulverbeschichtungszusammensetzung für eine metallische
Beschichtung erzielt wird. Dadurch, dass das Verdampfen und Entfernen
des Lösungsmittels
zum Trocknen des Gemisches unter Mischen und Kneten erfolgt, wird
die Bindung zwischen dem flockenartigen Pigment und dem Harzpulver
verstärkt,
und eine Blockbildung zwischen den Harzpulverteilen kann unterdrückt werden.
Es sei angemerkt, dass eine Vakuumerzeugung stärker bevorzugt wird, um das
Gemisch durch Verdampfen und Entfernen des Lösungsmittels zu trocknen.
-
Beim
Schritt des Mischens und Knetens, der Trocknen beinhaltet, wird
das Gemisch auf einer Temperatur nicht unterhalb -5°C gehalten,
und bevorzugter insbesondere nicht unterhalb 0°C. Außerdem wird das Gemisch bei
einer Temperatur nicht oberhalb 50°C, und bevorzugter insbesondere
nicht oberhalb 35°C
gehalten. Falls die Temperatur 50°C übersteigt,
wird eine Bindung zwischen den aus wärmehärtendem Harz bestehenden Pulverteilen
mittels des Bindemittels gefördert,
was dazu führt,
das wahrscheinlich eine Blockbildung auftritt. In einem derartigen
Fall werden, obschon die aggregierten Partikel mit einem physischen
Brechverfahren, wie beispielsweise mittels einer Strahlmühle, getrennt
werden können,
die flockenartigen Pigmentpartikel vom wärmehärtenden Harzpulver abgeschält, und
die Partikel selbst können
bei einem derartigen Prozess zerstört werden, was zu einem dem
ursprünglichen
Ziel entgegengesetzten Ergebnis führen könnte. Falls die Temperatur
unterhalb -5°C
liegt, ist zum Trocknen eine lange Zeit erforderlich, was unpraktisch
ist.
-
Obschon
der Schritt des gleichmäßigen Vermischens
des flockenartigen Pigmentes mit dem Harzpulver und der anschließende Schritt
des Mischens und Knetens sowie des Trocknens des haftenden Bindemittels
kontinuierlich in ein- und derselben Vorrichtung, wie beispielsweise
einer Vakuum-, Knet- und Mischeinrichtung, kontinuierlich durchgeführt werden
kann, kann der Schritt des gleichmäßigen Mischen und der Schritt des
Mischens, Knetens und Trocknens des Bindemittels separat durchgeführt werden,
um die Produktivität
zu verbessern. In einen derartigen Fall kann ein Hochgeschwindigkeitsmischgerät, wie beispielsweise
eine unter Atmosphärendruck
arbeitende Knet- und Mischeinrichtung, eine Knet- und Mischeinrichtung
vom Zweiachsenschraubentyp, ein Henschel-Mischer oder ein Super-Mischer
oder ein Mixgerät
als Mischeinrichtung verwendet werden. Ein Vibrationstrocknungsgerät, eine
kontinuierlich Wirbelschicht-Trocknungseinrichtung, oder dergleichen,
können
als Knet-, Misch- und Trocknungseinrichtung verwendet werden.
-
Ein
Gemisch, das durch Dispergieren des flockenartigen Pigmentes im
haftenden Bindemittel erzielt wird, das zuvor in einem Lösungsmittel
gelöst
wird, kann dem Harzpulver zugesetzt werden, und das Lösungsmittel
kann dann unter Mischen und Rühren
verdampft werden.
-
Zwar
ist das Lösungsmittel
zum Lösen
des haftenden Bindemittels nicht speziell eingeschränkt, jedoch sollte
das Lösungsmittel
das Harzpulver nicht lösen
oder aufquellen, und vorzugsweise weist es einen niedrigen Siedepunkt
auf. Im Allgemeinen schmilzt das wärmehärtende Harzpulver für eine Pulverbeschichtung
bei 50°C
bis 80°C,
und demgemäß wird ein
Lösungsmittel
von niedrigem Siedepunkt bevorzugt, welches bei einer Temperatur
unterhalb der Schmelztemperatur des wärmehärtenden Harzes abdestilliert
und entfernt werden kann. Außerdem
wird insbesondere ein Lösungsmittel
angestrebt, das bei einer Temperatur zwischen -5 und 50°C entfernt
werden kann, das eine zum Mischen, Kneten und Trocknen unter Vakuum
bevorzugte Temperatur ist, und insbesondere bei einer Temperatur
zwischen 0 und 35°C.
-
Als
Lösungsmittel,
welches diese Anforderung erfüllt,
wird ein Lösungsmittel
bevorzugt, dessen Siedepunkt unter Atmosphärendruck in einem speziellen
Bereich liegt. Dabei liegt der Siedepunkt vorzugsweise nicht unterhalb
28°C, und
stärker
bevorzugt insbesondere nicht unterhalb 60°C. Außerdem ist der Schmelzpunkt
vorzugsweise nicht oberhalb 130°C,
und stärker
bevorzugt insbesondere nicht oberhalb 110°C.
-
Falls
der Siedepunkt des Lösungsmittels über 130°C liegt,
ist sogar unter Vakuum ein Trocknen bei einer Temperatur oberhalb
50°C erforderlich,
und es tritt tendenziell eine Blockbildung zwischen den Partikeln auf.
Im Gegensatz dazu erfolgt, falls der Siedepunkt des Lösungsmittels
unterhalb 28°C
liegt, auch eine Absenkung des Flammpunktes des Lösungsmittels
auf, was ein Problem in Bezug auf Sicherheit darstellt.
-
Beispiele
eines derartigen Lösungsmittels
beinhalten ein Alkan und Homologe von diesem, wie beispielsweise
Pentan, Hexan, Heptan und Octan; Isoparaffin und Homologe von diesem,
wie beispielsweise Isopentan, Isohexan, Isoheptan und Isooctan;
Alkohol und Homo loge von diesem, wie beispielsweise Methanol und
Ethanol; organische Halide und Homologe von diesen, wie beispielsweise
Kohlenstofftetrachlorid; und Wasser.
-
Das
mit dem Harzpulver vermischte flockenartige Pigment kann so gemischt
werden, dass es normalerweise ca. 1 bis 40 Massenteile, und insbesondere
2 bis 20 Massenteile per 100 Massenteile des Harzpulvers erreicht.
Das flockenartige Pigment in einer Menge von weniger als 1 Massenteil
ist möglicherweise
nicht in der Lage, einen ausreichenden metallischen Sinneseindruck
und Glanz zu erzielen. Außerdem
sollte eine Beschichtungsdicke groß sein, um eine Deckung eines
Basismaterials zu erzielen. Falls das flockenartige Pigment in einer
Menge von mehr als 50 Massenteilen eingemischt wird, werden die
Fertigungskosten erhöht,
und die Glattheit des Beschichtungsfilms geht verloren, was zu einem
mangelhaften Aussehen führt.
-
Die
Menge an zuzusetzendem Bindemittel ist vorzugsweise auf 0,1 bis
5 % eingestellt, bezogen auf die zu erzielende Pulverbeschichtungszusammensetzung.
Falls die Menge auf weniger als 0,1 % eingestellt ist, wird keine
ausreichende Bindung erzeugt, und es verbleibt eine große Menge
an freiem flockenartigen Pigment. Falls die Menge oberhalb 5 % liegt,
erfolgt eine beträchtliche
Blockbildung.
-
Zwar
ist die Menge des das Bindemittel lösenden Lösungsmittels nicht speziell
eingeschränkt,
jedoch ist die Menge vorzugsweise auf 2 bis 50 % an eingemischtem
Nasspulver (Harzpulver + flockenartiges Pigment + haftendes Bindemittel
+ Lösungsmittel)
eingestellt, und stärker
bevorzugt auf 3 bis 20 % von diesem. Falls die Menge an Lösungsmittel
auf weniger als 2 % eingestellt ist, ist es schwierig, die Bindemittellösung mit dem
gesamten Harzpulver und dem flockenartigen Pigment gleichmäßig zu vermischen.
Falls dessen Menge oberhalb 20 % liegt, tritt in einen gewissen
Maße Blockbildung
auf. Falls weiter die Menge oberhalb 50 % liegt, wird flüssiger Schlicker
erzeugt, was das Trocknen schwierig macht.
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<Anwendung
der Pulverbeschichtungszusammensetzung>
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Als
Verfahren zum Auftragen der Pulverbeschichtungszusammensetzung gemäß der Erfindung
werden die folgenden Prozessschritte bevorzugt. Das heißt, es wird
vorab eine Sandstrahlbehandlung der Beschichtungsoberfläche durchgeführt, und
danach wird eine bekannte Behandlung wie beispielsweise eine Umwandlungsbehandlung
durchgeführt.
Dann wird die Pulverbeschichtungszusammensetzung haftend aufgebracht,
gefolgt von einem Erwärmen
und Aushärten.
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Zwar
ist ein zu beschichtendes Element (Basismaterial) nicht speziell
eingeschränkt,
jedoch wird ein Element bevorzugt, das aufgrund des Brennvorgangs
keiner Verformung oder Qualitätsänderung
unterliegt. Beispielsweise wird ein bekanntes Material, wie beispielsweise
Eisen, Kupfer, Aluminium oder Titan und eine Vielfalt von Legierungen
bevorzugt. Spezielle Beispiele beinhalten eine Fahrzeugkarosserie,
Büroprodukte, Haushaltswaren,
Sportartikel, Baumaterialien, Elektrogeräte und dergleichen.
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Als
Verfahren, um die Pulverbeschichtungszusammensetzung gemäß der Erfindung
an der Basismaterialoberfläche
haftend aufzutragen, kann ein Wirbelschicht-Beschichten oder ein
elektrostatisches Pulverbeschichten angewendet werden. Dabei wird
die elektrostatische Pulverbeschichtung stärker bevorzugt, aufgrund ihrer
hervorragenden Beschichtungs- und Anhaftungseffizienz. Ein bekanntes
Verfahren, beispielsweise ein Koronaentladungs- oder tribostatisches
Verfahren, kann als Verfahren zur elektrostatischen Pulverbeschichtung
verwendet werden.
-
Die
Erwärmungstemperatur
kann wie erforderlich gemäß dem Typ
des verwendeten warmehärtenden Harzpulvers
festgelegt werden, und ist normalerweise auf 120°C oder höher eingestellt, und vorzugsweise
auf 150 bis 230°C.
Die Aufheizzeit kann wie erforderlich gemäß der Aufheiztemperatur gewählt werden,
und ist allgemein auf 1 Minute oder mehr, und vorzugsweise auf 5
bis 30 Minuten eingestellt. Zwar besteht keine Einschränkung, jedoch
weist der durch das Erhitzen ausgebildete Beschichtungsfilm normalerweise
eine Dicke von ca. 20 bis 100 μm
auf.
-
Bei
der Erfindung wird die Helligkeit (Glanz des Beschichtungsfilms)
mittels eines Bewertungsparameters β/α bewertet. Im Fall eines silbernen
metallischen Beschichtungsfilms bei Verwendung des flockenartigen Aluminiumpigmentes
als flockenartiges Pigment, wobei kein Farbpigment oder dergleichen
enthalten ist, wird angestrebt, ein β/α ≥ 110 zu erzielen. Dieser Bewertungsparameter β/α kann aus
der folgenden Gleichung (1) abgeleitet werden. L = [β/(θ2 + α)]
+ γ Gleichung (1) (wobei
L einen Helligkeitsindex repräsentiert
(L·a·b· kolorimetrisches
System (ein kolorimetrisches System, das auf einem einheitlichen
Farbraum basiert, der durch CIE 1976 definiert wurde)), erhalten
durch Kolorimetrie unter einem Betrachtungswinkel θ unter Verwendung
eines Spektrophotometers ("X-Rite
MA68", hergestellt
von X-Rite); θ repräsentiert
einen Betrachtungswinkel; und α, β und γ sind Konstanten).
Der erste Term in Gleichung (1) entspricht einer für Metalle
spezifischen Richtungsstreuung in Abhängigkeit vom Betrachtungswinkel θ, und der
zweite Term entspricht einer isotropen Streuung, die nicht vom Betrachtungswinkel θ abhängt. Da
die visuelle Helligkeit gut mit einem L-Wert bei einer Position
einer regelmäßigen Reflexion
(θ = 0)
einer gerichteten Streuung, d. h. β/α korreliert, wird β/α als Bewertungsparameter
der Helligkeit verwendet.
-
Beim
Berechnung von β/α sollten
zu Anfang α, β und γ festgelegt
werden. Bei der Erfindung werden als Erstes L-Werte bestimmt, die
bei Betrachtungswinkeln θ von
15, 25, 45, 75 bzw. 110° tatsächlich gemessen werden.
Dann werden, unter der Annahme, dass die Beziehung zwischen θ und dem
L-Wert mit Gleichung (1) übereinstimmt, α, β und γ mit der
Methode der kleinsten Quadrate bestimmt.
-
1 ist
ein Graph, der eine Beziehung zwischen einem L-Wert und einem Betrachtungswinkel
(θ) eines
Beschichtungsfilms darstellt, der auf einer Pulverbeschichtungszusammensetzung
basiert, welche die Pulverbeschichtungspartikel von Beispiel 1 enthält, das
später
noch beschrieben wird, im Vergleich zum Vergleichsbeispiel 1, das
später
noch beschrieben wird. Dabei werden α, β und γ derart bestimmt, dass sich
der tatsächlich
gemessene Wert so nahe wie möglich
an einer gemäß Gleichung
(1) gezogenen Kurve befindet. Zu diesem Zweck wird im Folgenden
eine Operation durchgeführt.
Das heißt,
die Mantisse wird in α, β und γ substituiert,
und Lösungen
für α, β und γ, welche
die Restsumme der Quadrate eines berechneten Wertes minimieren,
und der tatsächlich
gemessene L-Wert werden mittels eines Solvers bestimmt.
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Im
Folgenden wird die Erfindung detaillierter mit Bezug auf Beispiele
beschrieben, jedoch sei angemerkt, dass die Erfindung nicht auf
diese eingeschränkt
ist.
-
Dabei
wurde ein Vergleichsbeispiel basierend auf dem Beispiel geliefert,
das in dem offengelegten
japanischen
Patent Nr. 52-128927 dargestellt ist. Dieses Vergleichsbeispiel
unterscheidet sich von dem Beispiel des Dokumentes darin, dass ein übliches
kommerziell verfügbares
Produkt für
das wärmehärtende Harzpulver verwendet
wurde, und dass ein harzbeschichtetes Aluminiumpulver (PCF), hergestellt
von Toyo Aluminum K.K. als mit dem Harzzusammensetzungsüberzug beschichtetes
flockenartiges Aluminiumpigment verwendet wurde.
-
Es
sei angemerkt, dass Vergleichsbeispiel 1 basierend auf Beispiel
4 des zuvor erwähnten
Dokumentes geliefert wird, und dass Vergleichsbeispiel 2 basierend
auf Beispiel 1 des zuvor erwähnten
Dokumentes geliefert wird. Außerdem
wurden bei Beispiel 1 das gleiche flockenartige Aluminiumpigment
und das gleiche wärmehärtende Harzpulver
in der gleichen Mischungsmenge wie beim Vergleichsbeispiel verwendet.
-
Vergleichsbeispiel 1
-
Zu
Anfang wurde ein trockenes Mischen von 50,0 g von Teodur PE 785-900
(hergestellt von Kuboko Paint Co., Ltd.), welches das wärmehärtende Harzpulver
ist, mit 5,0 g von PCF 7601 (hergestellt von Toyo Aluminum K.K.,
ein flockenartiges Aluminiumpigment, das eine Harzzusammensetzungsbeschichtung
aufweist, die durch Polymerisieren von Acrylsäure, Acrylester, epoxidiertem
Polybutadien und Divinylbenzol erzielt wird), welches das harzbeschichtete
Aluminiumpulver ist, durchgeführt.
Danach wurde das resultierende Gemisch in eine Hochgeschwindigkeitsmischeinrichtung
eingefüllt
(hergestellt von PHONIX, Inhalt 200 ml, vom Typ dicht-verschlossene
Glasflasche).
-
Danach
wurde 1,5 g Aceton eingeträufelt,
und zwar im Verlauf von ca. 3 Minuten. Dabei wurde beachtet, dass
das Einträufeln
von Aceton nicht auf den gleichen Fleck erfolgte. Das Einträufeln wurde
derart durchgeführt,
dass trockene Aluminiumpulverteilchen über feuchte Acetonmasse geschüttet wurden,
während
diese geringfügig
vermischt wurden. Nach 3-minütigem Mischvorgang
wurden die rotierenden Klingen aus der Flasche entfernt, und jede
von diesen wurde in eine Vakuumtrocknungseinrichtung eingelegt und
einem einstündigen
Vakuumtrocknen bei Raumtemperatur und einen Druck von 2 kPa unterzogen.
Dabei hafteten 1,1 g des Gemisches an der rotierenden Klinge an.
-
Beim
Betrachten der Probe wurde eine aggregierte Masse in der Flasche
gefunden, jedoch war diese aggregierte Masse weich. Daher wurde
die aggregierte Masse durch ein Sieb von 100 μm Maschenweite geschickt. Das
Durchgangsverhältnis
durch das Sieb betrug 87 % (Ausbeute 85 %). Die durchschnittliche
Partikelgröße des Pulverbeschichtungspartikels,
der in der erhaltenen Pulverbeschichtungszusammensetzung, basierend
auf einer D50-Konversion,
erhalten wurde, betrug 49 um, und das Bond-Verhältnis des flockenartigen Aluminiumpigmentes
in der Pulverbeschichtungszusammensetzung betrug 21 %.
-
Vergleichsbeispiel 2
-
Zu
Anfang wurde ein trockenes Mischen von 50,0 g von Teodur PE 785-900
(hergestellt von Kuboko Paint Co., Ltd.), welches das wärmehärtende Harzpulver
ist, mit 5,0 g von PCF 7601 (hergestellt von Toyo Aluminum K.K.),
welches das harzbeschichtete Aluminiumpulver ist, durchgeführt. Danach
wurde das resultierende Gemisch in eine Hochgeschwindigkeitsmischeinrichtung
eingefüllt
(hergestellt von PHONIX, Inhalt 200 ml, vom Typ dichtverschlossene
Glasflasche).
-
Dann
wurde eine Harzlösung
durch Lösen
von 2,0 g von Teodur PE in 10,0 g Dichlormethan hergestellt. Die
Harzlösung
in einer Menge von 1,5 g wurde eingeträufelt, und zwar über einen
Zeitraum von ca. 30 Sekunden. Dabei wurde beachtet, dass das Einträufeln von
Aceton nicht auf den gleichen Fleck erfolgte. Das Einträufeln wurde
derart durchgeführt,
dass trockene Aluminiumpulverteilchen über feuchte Masse der Lösung geschüttet wurden,
während
diese geringfügig
geschüttelt
wurde. Nach 3-minütigem
Mischvorgang wurden die rotierenden Klingen aus der Flasche entfernt,
und jede von diesen wurde in eine Vakuumtrocknungseinrichtung eingelegt
und einem einstündigen
Vakuumtrocknen bei Raumtemperatur und einem Druck von 2 kPa unterzogen.
Dabei hafteten 5,5 g des Gemisches an der rotierenden Klinge an.
Die entnommene Pulverbeschichtungszusammensetzung wurde unter Verwendung
einer Rotor-Schnellmühle
(hergestellt von Fritsch) zerkleinert. Die erhaltenen Pulverteilchen
wurden weiter durch ein Sieb von 100 μm Maschenweite geschickt. Das Durchgangsverhältnis durch
das Sieb betrug 98 % (Ausbeute 88 %). Die durchschnittliche Partikelgröße des Pulverbeschichtungspartikels,
der in der erhaltenen Pulverbeschichtungszusammensetzung erhalten
wurde, basierend auf einer D50-Konversion, betrug 32 μm, und das
Bond-Verhältnis
des flockenartigen Aluminiumpigmentes in der Pulverbeschichtungszusammensetzung
betrug 2 %.
-
Vergleichsbeispiel 3
-
Zu
Anfang wurde ein trockenes Mischen von 50,0 g von Teodur PE 785-900
(hergestellt von Kuboko Paint Co., Ltd.), welches das wärmehärtende Harzpulver
ist, mit 5,0 g von PCF 7601 (hergestellt von Toyo Aluminum K.K.),
welches das harzbeschichtete Aluminiumpulver ist, in einem rostfreien
Becher von einem Volumen von 1 Liter durchgeführt. Danach wurden 3,0 g Aceton
und 30,0 g Normal-Heptan (Siedepunkt 98,4°C) gemischt und dem Gemisch
zugesetzt.
-
Dabei
handelt es sich bei Aceton um ein Lösungsmittel, welches Teodur
löst, hingegen
ist Normal-Heptan ein Lösungsmittel,
welches dieses nicht löst.
Mit anderen Worten dient Normal-Heptan als Agens zum gleichmäßigen Verteilen
von Aceton im Gemisch.
-
Dann
wurde das Gemisch mittels eines Löffels gerührt, so dass ein gleichmäßiger Zustand
erreicht wurde, und danach wurde das Gemisch in eine Vakuumtrocknungseinrichtung
eingelegt und einer Vakuumtrocknung über Nacht bei Raumtemperatur
und einem Druck von 2 kPa unterzogen. Bei Betrachtung der Probe erwies
sich das gesamte Gemisch als harte aggregierte Masse. Daher wurde
die aggregierte Masse mit einem Hammer auf eine Größe zertrümmert, die
einen Durchgang durch eine Pulverbeschichtungsvorrichtung gestattete.
Die gemessene durchschnittliche Partikelgröße der erhaltenen Pulverbeschichtungszusam mensetzung, basierend
auf einer D50-Konversion, betrug 230 μm. Eine Messung des Bond-Verhältnisses
war unmöglich, da
die Partikel zu grob waren, um mit einer Rakelklinge auf ein Kunstdruckpapier
aufgebracht zu werden. Zwar wurde versucht, eine Pulverbeschichtung
unter Verwendung der erhaltenen Pulverbeschichtungszusammensetzung
durchzuführen,
jedoch wurde eine große
Anzahl von "Seedings" auf der Tafel erzeugt
und es konnte kein glatter Beschichtungsfilm erzielt werden.
-
Beispiel 1
-
Zu
Anfang wurden 100,0 g von Teodur PE (hergestellt von Kuboko Paint
Co., Ltd.), welches das wärmehärtende Harzpulver
ist, und 10,0 g von PCF 7601 (hergestellt von Toyo Aluminum K.K.),
welches das harzbeschichtete Aluminiumpulver ist, in einen rostfreien
Becher von einem Volumen von 1 Liter eingebracht und mittels eines
Löffels
gut vermischt, so dass ein trockenes Gemisch erzielt wurde.
-
Danach
wurde 2,0 g eines hydrierten Terpen-/Phenolharzes (YS-Polyster TH-130
mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht von 800 und einem Erweichungspunkt
von 130°C,
hergestellt von Yasuhara Chemical Co., Ltd.) als haftendes Bindemittel
in 21,1 g von Normal-Heptan
(Schmelzpunkt 98,4°C)
gelöst.
Die Lösung
wurde dem trockenen Gemisch zugesetzt und mittels eines Löffels gut
vermischt und geknetet, so dass ein gleichförmiger Zustand erzielt wurde.
Nach einem Lufttrocknen während
ca. 1 Stunde unter kontinuierlichem Mischen und Kneten wurden derart
pulverige Pulverteilchen erzielt, dass diese in der Luft schwebten.
-
Die
Pulverteilchen wurden in einen Rundkolben von einem Volumen von
1 Liter eingebracht, unter Rühren
mittels einer Verdampfungseinrichtung vermischt, und einem 20-minütigen Vakuumtrocknen
bei Raumtemperatur unterzogen. Bei Untersuchung einer Probe lag
keine aggregierte Masse im Rundkolben vor, und daher wurde kein
Zerkleinern durchgeführt.
Hier wurden 109,5 Pulverteilchen erhalten. Die Pulverteilchen wurden
durch ein Sieb mit einer Maschenweite von 100 μm passiert, und es wurden 108,2
g der Pulverbeschichtungszusammensetzung erhalten (Ausbeute 96,6
%).
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Die
durchschnittliche Partikelgröße der erhaltenen
Pulverbeschichtungszusammensetzung, basierend auf einer D50-Konversion,
betrugt 46 μm,
und das Bond-Verhältnis
des flockenartigen Aluminiumpigmentes in der Pulverbeschichtungszusammensetzung
betrugt 98,4 %.
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Verfahren zum Messen der durchschnittlichen
Partikelgröße der Pulverbeschichtungspartikel
basierend auf einer D50-Konversion
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(Vergleichsbeispiel 1, Vergleichsbeispiel
2 und Beispiel 1)
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Ein
Gemisch, das durch Dispergieren von ca. 0,1 g einer Probe in 5 g
von 0,5 %igem Triton X (einem Tensid, hergestellt von Union Carbide
Corporation) in wässriger
Lösung
wurde in Microtrac 9320 X-200, hergestellt von Honeywell, unter
Verwendung von Wasser als Lösungsmittel
eingeträufelt,
und dieses wurde mit Ultraschall dispergiert (40 W, 10 Sekunden).
Danach wurde die durchschnittliche Partikelgröße gemessen.
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(Vergleichsbeispiel 3)
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Siebe
von einer Maschenweite von 840 μm,
350 μm,
149 μm,
105 μm,
63 μm und
44 μm wurde übereinandergestapelt
angeordnet, und die durchschnittliche Partikelgröße, basierend auf einer D50-Konversion, wurde
basierend auf einer Kumulativgewicht-Partikelgrößenverteilung der Pulverteilchen
ausgelesen, die durch Klassieren unter Verwendung eines Niedrigschlag-Klassierers
erhalten wurden.
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Verfahren zum Messen des Gehaltes
an flockenartigem Aluminiumpigment
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Eine
gewisse Menge der erzeugten Pulverbeschichtungszusammensetzung (nachfolgend
auch als gebondetes Aluminium bezeichnet) wurde gesammelt, und die
wärmehärtenden
Harzpulverteilchen wurden unter Verwendung von N-Methylpyrrolidon
gelöst
und entfernt. Dann wurde lediglich flockenartiges Aluminiumpigment,
das mit dem Harzbeschichtungsüberzug
beschichtet war, extrahiert und dessen Masse gemessen, um so den
Gehalt an flockenartigem Aluminiumpigment im gebondeten Aluminium
zu berechnen.
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Verfahren
zum Messen des Bond-Verhältnisses
(Bond-Anteils
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(i) Prinzip beim Messen des Bond-Verhältnisses
-
Falls
es sich beim flockenartigen Pigment um ein flockenartiges Aluminiumpigment
handelt, wird das Bond-Verhältnis
zwischen dem wärmehärtenden
Harzpulver und dem flockenartigen Aluminiumpigment dadurch berechnet,
dass das nicht-gebondete flockenartige Aluminiumpigment quantitativ
analysiert wird und das Anteil von diesem subtrahiert wird, wie
in der folgenden Gleichung angegeben. Bond-Verhältnis (%)
= 100 – Anteil
des nicht-gebondeten flockenartigen Aluminiumpigments (%)
-
Um
das nicht-gebondete flockenartige Aluminiumpigment quantitativ zu
bestimmen, sollte das flockenartige Aluminiumpigment von dem an
das flockenartige Aluminiumpigment gebundenen Harzpulver getrennt werden.
Bei der Erläuterung
eines quantitativen Verfahrens sollte als erstes das Trennungsprinzip
beschrieben werden.
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Gemäß diesem
Verfahren erfolgt das Trennen durch Ausnutzung eines Formunterschieds,
und zwar eines Flockens und eines Partikels. Mit anderen Worten
ist das flockenförmige
Aluminiumpigment, das an das partikelförmige wärmehärtende Harzpulver gebunden
ist, insgesamt partikelähnlich,
da das flockenförmige Aluminiumpigment
einstückig
mit dem wärmehärtenden
Harzpulver ausgebildet ist. Andererseits bleibt das flockenförmige Aluminiumpigment,
das nicht an das wärmehärtende Harzpulver
gebunden ist, weiterhin als Flocke bestehen (nachfolgend auch als
freies flockenförmiges
Aluminiumpigment bezeichnet).
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Das
vorliegende Trennungsverfahren nutzt auch den Unterschied in der
Bereitwilligkeit aus, mit der eine partikelförmige Substanz und eine flockenförmige Substanz
an einer Schichtoberfläche
anhaften. Insbesondere handelt es sich beim Kontakt zwischen der
Schichtoberfläche
(ebene Fläche)
und der partikelförmigen Substanz
um einen Punktkontakt, und die partikelförmige Substanz weist ein ausreichende
Masse auf. Daher ist eine Adhäsion
zwischen der Schichtoberfläche
und der partikelförmigen
Substanz weniger wahrscheinlich. Andererseits weist die flockenförmige Substanz
ein geringes Volumen und ein geringes Gewicht auf, da es sich um
eine Flocke handelt. Außerdem
handelt es sich beim Kontakt zwischen der Schichtoberfläche und
der flockenförmigen
Substanz um einen Flächenkontakt.
Daher ist eine Adhäsion
zwischen der Schichtoberfläche und
der flockenförmigen
Substanz wahrscheinlicher.
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Wenn
ein zu prüfendes
Material gleichmäßig auf
der Schichtoberfläche
verteilt wird und das zu prüfende
Material von der Schichtoberfläche
herunterfällt,
kann die an dieser anhaftende flockenförmige Substanz und die nicht
an dieser anhaftende partikelförmige
Substanz getrennt werden. Das anhaftende flockenförmige Aluminiumpigment
weist silberne Farbe auf. Daher kann eine quantitative Bestimmung
des anhaftenden freien flockenförmigen
Aluminiumpigmentes durch Messen der Helligkeit der Schichtoberfläche erfolgen.
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Es
ist natürlich,
dass nicht alle freien flockenförmigen
Aluminiumpigmente an der Schichtoberfläche anhaften. Demgemäß wird eine
Probe vorbereitet, bei welcher der Gehalt an freiem flockenförmigen Aluminiumpigment
bereits bekannt ist, und die Probe wird mit dem zuvor beschriebenen
Verfahren analysiert, so dass die Beziehung zwischen dem Gehalt
an freiem flockenförmigen
Aluminiumpigment und der Helligkeit der Schichtoberfläche ersichtlich
wird. Auf diese Weise wird eine Kalibrierkurve erstellt. Durch Verwendung
der Kalibrierkurve kann das freie flockenförmige Aluminiumpigment im zu
prüfenden
Material basierend auf der Helligkeit der Schichtoberfläche quantitativ
bestimmt werden. Das genaue Verfahren wird nachfolgend beschrieben.
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(ii) Erstellung der Kalibrierkurve
-
Zur
Erstellung der Kalibrierkurve sollte das gleiche wärmehärtende Harzpulver
und flockenartige Aluminiumpigment wie bei einen Rohmaterial für das zu
prüfende
Material verwendet werden. Dann wird ein trockenes Mischen des wärmehärtenden
Harzpulvers und des flockenförmigen
Aluminiumpigmentes durchgeführt,
so dass mehrere Typen von Zusammensetzungen erzielt werden. Dabei
erfolgte kein Binden des flockenförmigen Aluminiumpigmentes an
das wärmehärtende Harzpulver.
Daher ist der ursprüngliche
Gehalt an flockenförmigem
Aluminiumpigment gleich groß wie
der Gehalt an freiem flockenförmigen
Aluminiumpigment.
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Danach
wird eine geringe Menge des zu prüfenden Materials für die Kalibrierkurve
auf ein Blatt eines schwarzen Kunstdruckpapiers aufgebracht und
unter Verwendung eine Rakelklinge von 0,23 mm (9-mil) gleichmäßig verteilt.
Dann wird das Papier umgewendet, so dass der Überschuss des zu prüfenden Materials für die Kalibrierkurve
entfernt wird, gefolgt davon, dass ein ausreichendes Klopfen mit
den Fingern auf die Papierkante durchgeführt wird. Auf diese Weise wird
ein Kunstdruckpapier erhalten, an dem das freie flockenförmige Aluminiumpigment
und eine geringe Menge an partikelförmigem wärmehärtenden Harzpulver anhaftet. Dieses
Kunstdruckpapier wird einer Kolorimetrie mit X-Rite unterzogen,
und es wird angenommen, dass der Wert von L15 die Helligkeit repräsentiert.
Diese wird 5 bis 10 mal für
jedes zu prüfende
Material für
die Kalibrierkurve einer einzigen Probe durchgeführt, und man setzt den Durchschnitt
von L15 als Helligkeit der Probe an. Experimentell wurde gefunden,
dass die Quadratwurzel des Aluminiumgehaltes (%) und der L15-Wert
linear proportional sind, und die Beziehung zwischen diesen wird,
unter Verwendung der Methode der kleinsten Quadrate, als Gleichung
ausgedrückt.
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(iii) Spezielles Beispiel zur Messung
eines zu prüfenden
Materials und zur Berechnung des Bond-Verhältnisses
-
Hier
ist ein Beispiel dargestellt, bei dem PCF 7601 (hergestellt von
Toyo Aluminum K.K.) als flockenförmiges
Aluminiumpigment und Teodur PE 785-900 (hergestellt von Kuboko Paint
Co., Ltd.) als wärmehärtendes
Harzpulver verwendet wird.
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Tabelle
1 und
2 zeigen ein Ergebnis einer mehrmaligen Messung
des L15-Wertes des zu prüfenden
Materials für
die Kalibrierkurve, deren Bond-Verhältnis bereits bekannt ist,
so dass ein Durchschnitt erhalten wird.
2 ist ein
Graph, der die Kalibrierkurve darstellt, die eine Beziehung zwischen
dem Gehalt an freien flockenförmigen
Aluminiumpigment und der Helligkeit (L15) darstellt. Tabelle 1 Beziehung zwischen Gehalt an freiem Aluminium
(%) und durchschnittlichem L15-Wert
| Probennummer
für Kalibrier-Kurve | Gehalt
an freiem Aluminium (%) | Durchschnittlicher
L15-Wert |
| 1 | 0,00 | 40,6 |
| 2 | 0,20 | 44,9 |
| 3 | 0,60 | 49,9 |
| 4 | 1,97 | 58,4 |
| 5 | 4,00 | 63,6 |
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Basierend
auf dem zuvor dargestellten Ergebnis wurde die folgende Kalibrierkurve
erhalten: Gehalt an freiem flockenförmigen Aluminiumpigment
(%) = ((L15 – 40,23)/11,96)2
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Das
zu prüfende
Material, dessen Bond-Verhältnis
nicht bekannt ist, wird mit der gleichen Operation wie bei der Erstellung
der Kalibrierkurve gemessen, so dass L15 erhalten wird.
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Durch
Einsetzen des erhaltenen Wertes in die oben angegebene Gleichung
für die
Kalibrier-kurve
wird der Gehalt an freiem flockenförmigen Aluminiumpigment berechnet.
Wenn beispielsweise L15 = 60 gilt, dann wird L15 = 60 in die Gleichung
eingesetzt, die zuvor als Kalibrierkurve erhalten wurde. Dann beträgt der Gehalt an
freiem flockenförmigen
Aluminiumpigment (%) gleich 2,7 %.
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Das
Verhältnis
(%) an nicht-gebundenem flockenförmigen
Aluminiumpigment kann aus dein Gehalt an freiem flockenförmigen Aluminiumpigment
(%) und dem tatsächlich
gemessenen Gehalt an flockenförmigem Aluminiumpigment
(%) berechnet werden. Falls der tatsächlich gemessene Gehalt an
flockenförmigern
Aluminiumpigment 8,9 % beträgt,
ist 2,7 % von diesem Gehalt der Gehalt an freiem flockenförmigern
Aluminiumpigment. Daher wird der Gehalt an freiem flockenförmigen Aluminiumpigment
wie folgt berechnet: 2,7/8,9 × 100 =
30 %. Demgemäß wird das
Bond-Verhältnis
wie folgt berechnet: Bond-Verhältnis
= 100 – 30
= 70 %. Dieses Verfahren ist in einem Bereich eines hohen Bond-Verhältnisses,
in dem die Kalibrierkurve steil ist, besonders genau.
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AUSWERTUNGSERGEBNIS
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Tabelle
2 fasst die eingemischte Menge und die Ausbeute einer Vielfalt von
Komponenten bei der Zubereitung der Pulverbeschichtungszusammensetzungen
zusammen, die bei den Vergleichsbeispielen 1 bis 3 und Beispiel
1 erhalten wurden. Tabelle 2 fasst ebenfalls ein Ergebnis einer
Analyse des Aluminiumgehaltes (Massen-%) und des Bond-Verhältnisses
(%) dieser Pulverbeschichtungszusammensetzungen zusammen. Tabelle
2 Eingemischte
Menge, Ergebnis der Eigenschaftsanalyse, etc. der Pulverbeschichtungszusammensetzung
- *1: Messung entfällt, da eine große Anzahl
an "Seedings" im Beschichtungsfilm
ausgebildet waren
-
Dabei
weisen, wie aus dem in Tabelle 2 dargestellten Ergebnis zu ersehen,
die zu vergleichenden Proben im Wesentlichen den gleichen Aluminiumgehalt
auf. Daher kann das Ergebnis des Vergleichs der Eigenschaften, repräsentiert
durch die Helligkeit des Beschichtungsfilms, der auf diesen Pulverbeschichtungszusammensetzungen
basiert, die später
noch beschrieben werden, zum Vergleich mit den Effekte der Erfindung herangezogen
werden.
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Die
Pulverbeschichtungszusammensetzungen von Vergleichsbeispiel 1, Vergleichsbeispiel
2 und Beispiel 1 wurden unter Verwendung einer elektrostatischen
Koronaentladungspulverbeschichtungsvorrichtung (Produktname "MXR-100VT-mini", hergestellt von
Asahi Sunac Corporation) jeweils bei einer angelegten Spannung von
80 kV angewendet. Danach wurde eine Platte durch 20-minütiges Brennen
bei 190°C
hergestellt. Tabelle 2 zeigt die Helligkeit des Beschichtungsfilms
(β/α).
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Wie
aus Tabelle 2 zu ersehen, weist die Platte, welche die Pulverbeschichtungszusammensetzung
gemäß Beispiel
1 der Erfindung verwendet, eine größere Helligkeit (β/α) als die
Platte auf, welche die Pulverbeschichtungszusammensetzungen gemäß Vergleichsbeispiel
1 und Vergleichsbeispiel 2 verwendet. Vergleicht man die Anshaftung
an der Düse,
erzielt die Pulverbeschichtungszusammensetzung gemäß Beispiel
1 eine bessere Beschichtungseigenschaft als die Pulverbeschichtungszusammensetzungen
gemäß Vergleichsbeispiel
1 und Vergleichsbeispiel 2.
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Mikroskopaufnahmen
in 3 bis 5 zeigen Ergebnisse der Betrachtung
der Pulverbeschichtungszusammensetzungen, die bei Vergleichsbeispiel
1, Vergleichsbeispiel 2 und Beispiel 2 erzielt wurden, unter Verwendung
eins Elektronenmikroskops.
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In
jeweiligen Mikroskopbildern ist die klumpenförmig aussehende Substanz das
wärmehärtende Harzpulver,
und die schuppenartig aussehende Substanz ist das flockenartige
Aluminiumpigment. Von den flockenartigen Aluminiumpigmenten handelt
es sich bei denen, die als entfernt von den wärmehärtenden Harzpulverteilen erscheinen,
um die freien flockenförmigen
Aluminiumpigmente.
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In
den in 3 bis 5 dargestellten Mikroskopaufnahmen
wurde bei Vergleichsbeispiel 1 und Vergleichsbeispiel 2 eine große Menge
an freiem flockenförmigen
Aluminiumpigment beobachtet, hingegen wurde bei Beispiel 1 kein
freies flockenförmiges
Aluminiumpigment beobachtet.
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Die
Ergebnisse der Betrachtung mit einem Elektronenmikroskop sind in
Tabelle 2 zusammengefasst. Ein Rasterelektronenmikroskop (SEM) wurde
verwendet, um 10 oder mehr Betrachtungsfelder für jedes Beispiel und Vergleichsbeispiel
zu beobachten, und in Tabelle 2 sind die Ergebnisse dadurch dargestellt,
dass ein Beispiel, bei dem kaum freies flockenförmiges Aluminiumpigment beobachtet
wurde, mit
bezeichnet
ist, ein Beispiel, bei dem eine geringe Menge an freiem flockenförmigen Aluminiumpigment
beobachtet wurde, mit O bezeichnet ist, ein Beispiel, bei dem eine
beträchtliche
Menge an freiem flockenförmigen
Aluminiumpigment beobachtet wurde, mit Δ bezeichnet ist, und ein Beispiel,
bei dem eine sehr große
Menge an freiem flockenförmigen
Aluminiumpigment beobachtet wurde, mit x bezeichnet ist.
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INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
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Wie
aus den oben angegebenen Ergebnissen klar zu ersehen ist, wird die
Pulverbeschichtungszusammensetzung gemäß der Erfindung dadurch hergestellt,
dass das flockenartige Pigment an die Oberfläche des Harzpulvers unter Verwendung
des haftenden Bindemittels unter Mischen und Kneten bei reduziertem Druck
gebunden wird, gefolgt von einem Entfernen des Lösungsmittels.
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Daher
wird während
der Herstellung der Pulverbeschichtungszusammensetzung gemäß der Erfindung
keine aggregierte Masse produziert, und ein anschließendes Zerkleinern
zur Verbesserung der Beschichtungseigenschaft durch Verringern der
durchschnittlichen Partikelgröße der als
Pulverbeschichtungszusammensetzung zu verwendenden Pulverpartikel
ist nicht erforderlich.
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Demgemäß wird ein
Aufbringen einer externen Kraft zum Aufbrechen der Bindung zwischen
dem flockenartigen Pigment und dem wärmehärtenden Harzpulver während der
Her stellung der Pulverbeschichtungszusammensetzung gemäß der Erfindung
nicht erforderlich. Daher ist die durchschnittliche Partikelgröße der Pulverbeschichtungspartikel,
die in der Pulverbeschichtungszusammensetzung gemäß der Erfindung
enthalten sind, ausreichend gering, und eine Bindung zwischen dem
flockenartigen Pigment und dem wärmehärtenden
Harzpulver, die in der Pulverbeschichtungszusammensetzung enthalten
sind, ist extrem stark, wodurch das Bond-Verhältnis bemerkenswerte groß ist.
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Daher
handelt es sich bei der Pulverbeschichtungszusammensetzung gemäß der Erfindung
um eine ein flockenartiges Pigment enthaltende Pulverbeschichtungszusammensetzung,
die eine hervorragende Recyclierbarkeit und Beschichtungseigenschaft
sowie einen verbesserten metallischen Sinneseindruck, Glanz und
Helligkeit eines Beschichtungsfilms erzielt.
