EP1419204A1 - Thermoplastische pulverlacke, verfahren zu ihrer herstellung und mischsystem für pulverlacke - Google Patents

Thermoplastische pulverlacke, verfahren zu ihrer herstellung und mischsystem für pulverlacke

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Publication number
EP1419204A1
EP1419204A1 EP02735291A EP02735291A EP1419204A1 EP 1419204 A1 EP1419204 A1 EP 1419204A1 EP 02735291 A EP02735291 A EP 02735291A EP 02735291 A EP02735291 A EP 02735291A EP 1419204 A1 EP1419204 A1 EP 1419204A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
thermoplastic
powder coating
particles
powder
dimensionally stable
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP02735291A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Christopher Hilger
Susanne Piontek
Michael Mauss
Günter ETZRODT
Robert Bayer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BASF Coatings GmbH
Original Assignee
BASF Coatings GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BASF Coatings GmbH filed Critical BASF Coatings GmbH
Publication of EP1419204A1 publication Critical patent/EP1419204A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • C09D5/03—Powdery paints
    • C09D5/033—Powdery paints characterised by the additives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/20—Compounding polymers with additives, e.g. colouring
    • C08J3/205—Compounding polymers with additives, e.g. colouring in the presence of a continuous liquid phase
    • C08J3/2053—Compounding polymers with additives, e.g. colouring in the presence of a continuous liquid phase the additives only being premixed with a liquid phase
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • C09D5/03—Powdery paints
    • C09D5/031—Powdery paints characterised by particle size or shape

Definitions

  • Thermoplastic powder coatings process for their preparation and mixing system for powder coatings
  • the present invention relates to new, in particular coloring and / or effect, thermoplastic powder coatings.
  • the present invention relates to a new method for the production and / or the subsequent adjustment of the material composition and / or the application properties profile of thermoplastic powder coatings, in particular of coloring and / or effect thermoplastic powder coatings.
  • the present invention relates to a new mixing system for the production and subsequent adjustment of the material composition and / or the application properties profile of thermoplastic powder coatings.
  • the present invention relates to the use of the new thermoplastic powder coatings for the automotive OEM coating, the coating of buildings indoors and outdoors, the coating of doors, windows and furniture, the industrial coating, including coil coating, container coating and the impregnation and / / or coating of electrical components, as well as the painting of white goods, including household appliances, boilers and radiators.
  • Thermoplastic powder coatings and processes for their production are known. They consist essentially of thermoplastic polymers such as polyethylene, polyvinyl chloride, polyamide, epoxy resins or Ethyle ⁇ / inylacetate copolymers. They are used, for example, to produce coatings on pipes (pipelines), all kinds of wire goods, flanges and fittings for indoor and outdoor use, wall wardrobes and bed frames, fence posts, garden furniture, guardrails, laboratory equipment, wire grids, inserts for dishwashers, shopping baskets, machine parts, Electric machines, rotors, stators, current coils, insulation boxes, boilers, brake cylinders, chemical plants or street signs.
  • thermoplastic polymers such as polyethylene, polyvinyl chloride, polyamide, epoxy resins or Ethyle ⁇ / inylacetate copolymers. They are used, for example, to produce coatings on pipes (pipelines), all kinds of wire goods, flanges and fittings for indoor and outdoor use, wall wardrobes and bed frames, fence posts, garden furniture
  • the preheated workpieces are "immersed" for a few seconds in a coating basin which is filled with powder coating fluidized by air flow. After dipping, the sintered powder melts to a closed film within a few seconds. A relatively uniform powder surface sintered from all sides now surrounds the workpiece.
  • the layer thicknesses can be 250 to 700 ⁇ m.
  • the vortex sinter powders have a grain size between 50 and 300 ⁇ m. They are therefore coarser than electrostatic powder, whose grain size is generally between 1 and 200 ⁇ m. In principle, however, each vortex sinter powder can also be adjusted by finer grinding so that it becomes accessible to electrostatic powder coating.
  • thermoplastic powder coatings show the two basic advantages of powder coatings, namely the complete or extensive freedom from organic solvents and the easy return of the powder coating overspray to the coating process.
  • thermoplastic powder coatings are produced either in the dry blend process with subsequent sieving or by melt homogenization of the starting materials with subsequent grinding and sieving. Both processes involve many process steps and are therefore comparatively complex.
  • the thermoplastics must first be roughly ground.
  • additives such as pigments or additives typical of powder solids are mixed together and extruded on special extruders.
  • the extrudate is carried out and cooled, for example, on a cooling belt.
  • the extrudate pieces are pre-broken, finely ground and sieved (with the oversize particles being fed back into the fine mill), after which the resulting thermoplastic powder coating is weighed and packaged.
  • the composition of the thermoplastic powder coatings produced by this process depends solely on the original weight; a subsequent correction of the composition is not possible.
  • thermoplastic powder clearcoats or pigmented thermoplastic powder coatings are produced in one and the same color, but pigmented thermoplastic powder coatings in alternating colors.
  • all units such as pre-mixers, extruders, cooling belts, crushers, fine grinders, screening machines and packaging machines have to be completely disassembled and cleaned, because, for example, a single blue powder coating granule in a yellow coating can be seen straight away. This cleaning can take several days and is therefore very expensive.
  • the manufacturing process also has another major disadvantage. Color adjustment and / or correction via mixing or tinting steps is not possible, but the color is determined solely by the original weight. Whether the finished coloring and / or effect thermoplastic powder coating or the coating produced from it ultimately also has the desired color and / or optical effect depends on numerous different process parameters and on the particular implementation of the process, so that it becomes extremely difficult to determine the cause of faulty batches. Furthermore, a number of problems can arise in the production of color and / or effect thermoplastic powder coatings, which can be attributed to the inadequate incorporation and incomplete dispersion of the color and / or effect pigments. This is particularly the case with transparent pigments and effect pigments. Overall, this leads to increased pigment consumption and quality problems.
  • Pigmented thermoplastic powder coatings appear as transparent if the pigment particles are ⁇ 15 nm. However, these small primary pigment particles tend to agglomerate. The agglomerates can only be comminuted in special mills with great effort. When they are incorporated into the thermoplastic powder coatings, even when using special extruders, it is generally not possible to produce transparent stains with hard-to-disperse pigments, such as wet-chemical-produced, transparent iron oxide pigments, pigment blacks or perylene pigments.
  • thermoplastic powder coatings are then less attractive in terms of color than the lacquers based on wet lacquers produced with these effect pigments and lack the brilliance and the typical silky sheen from the depths.
  • Aluminum effect pigments turn gray, and no optical effects can be observed with mica effect pigments.
  • European patent application EP 0 687 714 B1 discloses a thermoplastic powder coating whose particles have a composite structure made up of first and second particles.
  • the first particles contain part of the film-forming thermoplastic polymer.
  • the second particles are arranged on the surface of the first particles and contain the remaining part of the film-forming thermoplastic polymer and have a glass transition temperature in the range from 50 to 150 ° C.
  • the powder coating is produced by dry mixing two powder coatings of different particle sizes which are produced in a manner known per se. The resulting powder coating has high blocking resistance and stability during transport.
  • Pigment concentrates in which solutions of binders in organic solvents are mixed with pigments dispersed in organic solvents.
  • the resulting dispersions are dried, after which the resulting solids have to be broken and ground in a customary and known manner.
  • Binder dispersions mixed together after which the resulting mixtures are spray dried.
  • the pigment concentrate is incorporated, for example, in polyethylene, after which the mixture is injection-molded into a plate.
  • thermoplastic powder coatings naturally also arise when other functional components are incorporated, e.g. fluorescent electrically conductive and / or magnetically shielding pigments, metal powder, scratch-resistant pigments, organic dyes, organic and inorganic, transparent or opaque fillers and / or nanoparticles and / or auxiliaries and / or additives such as UV absorbers, light stabilizers, radical scavengers, deaerators, slip additives , Adhesion promoter, flow control agent,
  • thermoplastic powder coatings which differ in their composition and their application-related property profile, in particular with regard to the color tones and / or the optical effects, from the specified specifications, cannot provide coatings that meet the specification.
  • processes for the production of pigment preparations in granular form which contain a pigment and at least one thermoplastic polymer. They are obtainable by dispersing the pigment in a solution of the polymer in an organic solvent in the presence or absence of a dispersing agent and subsequent granulation with removal of the solvent.
  • the granulation can take place, for example, by applying the dispersion of the pigment in the solution of the polymer in a fluidized bed dryer to powder from the thermoplastic polymer and evaporating the solvent. This results in granules of predominantly spherical shape with particle sizes up to 200 ⁇ m.
  • the pigment preparations are used to color plastic molding compounds and composite layer films. Their use as thermoplastic powder coatings is not described in the two patents.
  • the object of the present invention is to find new thermoplastic powder coatings, in particular coloring and / or effect-giving thermoplastic powder coatings, which no longer have the disadvantages of the prior art, but rather their composition and technical property profile, in particular what the colors and / or concerns the optical effects, correspond to the given specifications.
  • the potential of the functional constituents, in particular the coloring and / or effect-giving potential of the pigments is to be fully utilized in the coatings produced from the new thermoplastic powder coatings.
  • the new thermoplastic powder coatings should be easy to produce.
  • the present invention was based on the object of finding a new process for the production of thermoplastic powder coatings which no longer has the disadvantages of the prior art, but which allows thermoplastic powder coatings without complex cleaning of the systems used in the production of powder coatings different material
  • the aim of the new process is to ensure that the powder coatings produced with it always fully meet the specified specifications with regard to the composition and the technical property profile, in particular with regard to the color tones and / or the optical effects.
  • the new method should make it possible to subsequently adjust thermoplastic powder coatings which have already been produced and which deviate from the specified specifications, so that little or no defective batches occur.
  • thermoplastic powder coatings which not only the production of thermoplastic powder coatings, but also the subsequent adjustment of their material composition and their application properties profile, in particular what their colors and / or their optical effects and the recyclability, in particular that of thermoplastic powder coatings with effect pigments, allowed.
  • the new thermoplastic powder coating was found which has an average particle size of 200 to 500 ⁇ m, with a maximum of 20% of the particles having particle sizes> 500 ⁇ m and which can be produced by at least one dispersion (I) and / or at least one solution ( II) containing (A) at least one functional component of a thermoplastic powder coating,
  • thermoplastic particles (II) dimensionally stable thermoplastic particles
  • the new powder coating is referred to below as "powder coating according to the invention”.
  • thermoplastic powder coatings for the production of thermoplastic powder coatings and / or for the subsequent adjustment of the material composition and / or the application properties profile of thermoplastic powder coatings was found, comprising
  • thermoplastic powder coating At least one functional component of a thermoplastic powder coating
  • thermoplastic powder coatings at least one solid module, comprising dimensionally stable thermoplastic particles.
  • mixing system for the production of thermoplastic powder coatings and / or for the subsequent adjustment of the material composition and / or the application-related property profile of thermoplastic powder coatings is referred to as "mixing system according to the invention”.
  • thermoplastic powder coatings and / or for the subsequent adjustment of the material composition and / or the application properties profile of thermoplastic powder coatings by mixing at least one thermoplastic polymer with at least one functional component was found in which
  • thermoplastic powder coatings and / or for subsequent adjustment the material composition and / or the application-related property profile of thermoplastic powder coatings by mixing at least one thermoplastic polymer with at least one functional component is referred to as the “process according to the invention”.
  • thermoplastic powder coatings which comprise the pigments, in particular the effect pigments and / or the fluorescent, electrically conductive and / or magnetic shielding pigments, and optionally auxiliaries and / or additives completely dispersed.
  • the pigment content of the powder coating materials according to the invention can be significantly reduced compared to that of conventional thermoplastic powder coating materials, without the opacity being reduced in the process.
  • recyclable powder coatings according to the invention can be produced without great effort.
  • the powder coatings according to the invention provide coatings of particularly high quality.
  • the starting product essential for the production of the powder coating according to the invention and for carrying out the method according to the invention and the component of the mixing system according to the invention which is essential according to the invention is at least one dispersion (I) and / or at least one solution (I) which comprises at least one functional component of a powder coating ( A) and at least one Contains solvent (B).
  • the dipsersion or solution (I) can contain at least one thermoplastic polymer (C).
  • the functional component (A) can be easily soluble in the solvent (B), so that a molecularly disperse solution is present.
  • the functional component (A) can be comparatively sparingly soluble, so that, depending on its concentration, it is partly dissolved and partly dispersed.
  • the functional component (A) can also be very sparingly soluble or completely insoluble, so that essentially a dispersion is present. Mixtures of soluble and insoluble functional constituents (A) can also be used.
  • Functional components (A) are all components typical of powder coating, with the exception of the substances mentioned under (C).
  • suitable constituents typical of powder coating (A) are color and / or effect, fluorescent, electrically conductive and / or magnetically shielding pigments, metal powder, soluble organic dyes, organic and inorganic, transparent or opaque fillers and / or nanoparticles.
  • the components (A) can be used individually or as mixtures.
  • actinic radiation is understood to mean electromagnetic radiation such as near infrared, visible light, UV radiation or X-rays, in particular UV radiation, or corpuscular radiation such as electron beams.
  • suitable effect pigments are metal plate pigments such as commercially available aluminum bronzes, aluminum bronzes chromated according to DE 36 36 183 A1, and commercially available stainless steel bronzes and non-metallic effect pigments, such as pearlescent or Interference pigments, platelet-shaped effect pigments based on iron oxide, which have a color from pink to brown-red, or liquid-crystalline effect pigments.
  • metal plate pigments such as commercially available aluminum bronzes, aluminum bronzes chromated according to DE 36 36 183 A1
  • non-metallic effect pigments such as pearlescent or Interference pigments, platelet-shaped effect pigments based on iron oxide, which have a color from pink to brown-red, or liquid-crystalline effect pigments.
  • Suitable inorganic color pigments are white pigments such as titanium dioxide, zinc white, zinc sulfide or lithopone; Black pigments such as carbon black, iron-manganese black or spinel black; Colored pigments such as chromium oxide, chromium oxide hydrate green, cobalt green or ultramarine green, cobalt blue, ultramarine blue or manganese blue, ultramarine violet or cobalt and manganese violet, iron oxide red, cadmium sulfoselenide, molybdenum red or ultramarine red; Iron oxide brown, mixed brown, spinel and corundum phases or chrome orange; or iron oxide yellow, nickel titanium yellow, chrome titanium yellow, cadmium sulfide, cadmium zinc sulfide, chrome yellow or bismuth vanadate.
  • white pigments such as titanium dioxide, zinc white, zinc sulfide or lithopone
  • Black pigments such as carbon black, iron-manganese black or spinel black
  • organic coloring pigments examples include monoazo pigments, bisazo pigments, anthraquinone pigments, benzimidazole pigments, quinacridone pigments, quinophthalone pigments, diketopyrrolopyrrole pigments, dioxazine pigments, indanthrone pigments, azomethane pigment, iso-pigment pigments
  • Thioindigo pigments metal complex pigments, perinone pigments, and
  • fluorescent pigments are bis (azomethine) pigments.
  • Suitable electrically conductive pigments are titanium dioxide / tin oxide pigments.
  • magnétiqueally shielding pigments examples include pigments based on iron oxides or chromium dioxide.
  • suitable metal powders are powders made from metals and metal alloys aluminum, zinc, copper, bronze or brass.
  • Suitable soluble organic dyes are lightfast organic dyes with little or no tendency to migrate from the powder coating according to the invention and the coatings produced therefrom.
  • the person skilled in the art can estimate the tendency to migrate on the basis of his general specialist knowledge and / or determine it with the aid of simple preliminary tests, for example in the context of sound tests.
  • organic and inorganic fillers are chalk, calcium sulfates, barium sulfate, silicates such as talc, mica or Kaolin, silicas, oxides such as aluminum hydroxide or magnesium hydroxide or organic fillers such as plastic powder, in particular made of polylamide or polyacrylonitrile.
  • silicas oxides such as aluminum hydroxide or magnesium hydroxide
  • organic fillers such as plastic powder, in particular made of polylamide or polyacrylonitrile.
  • Mica and talc are preferably used if the scratch resistance of the coatings produced from the powder coatings according to the invention is to be improved. ⁇ o.
  • platelet-shaped inorganic fillers such as talc or mica
  • non-platelet-shaped inorganic fillers such as chalk, dolomite, calcium sulfate, or barium sulfate
  • suitable transparent fillers are those based on silicon dioxide, aluminum oxide or zirconium oxide, but in particular nanoparticles based on this. 0
  • Auxiliaries and / or additives such as UV absorbers, light stabilizers, radical scavengers, deaerating agents, slip additives, adhesion promoters, film-forming aids, flame retardants, corrosion inhibitors, pouring aids, waxes and / or matting agents, 5 which are used individually or as mixtures, are also used as constituents (A) can be considered.
  • antioxidants examples include hydrazines and phosphorus compounds.
  • suitable light stabilizers are HALS compounds, benzotriazoles or oxalanilides.
  • suitable radical scavengers are organic phosphites or 2,6 di-tert-butylphenol derivatives.
  • Suitable deaerating agents are diazadicycloundecane or benzoin;
  • Coloring and / or effect pigments are preferably used.
  • solvents (B) are suitable as solvents (B).
  • Solvents are preferably used in which the constituents (C) described below are soluble and / or dispersible.
  • suitable inorganic solvents are water, supercritical carbon dioxide or liquid nitrogen.
  • Suitable organic solvents (B) are aliphatic and alicyclic ketones, ethers, alcohols, aliphatic carboxylic acid esters, lactones and aromatic hydrocarbons and their halogenated derivatives such as acetone, hexafluoroacetone, isobutanol, hexafluoro-2-propanol, ethyl acetate, N-methylpyrrolidyl or toluene , Of these solvents (B), the low-boiling, preferably those boiling below 100 ° C., are advantageous and are therefore used with preference in accordance with the invention. Acetone is particularly advantageous.
  • the solution or dispersion (I) may additionally contain at least one thermoplastic polymer (C).
  • thermoplastic polymer (C) is preferably compatible with the thermoplastic polymer or the thermoplastic polymers of the dimensionally stable thermoplastic particles (II) described below.
  • the polymer (C) is preferably identical to the polymer of the dimensionally stable thermoplastic particles (II).
  • thermoplastic polymer envelops the functional components, especially the pigment particles (A) and prevents agglomeration of even the finest pigment particles. It "passivates" finely divided metal pigments, such as aluminum flakes, and thus makes them accessible for coloring plastics, which up to now was not possible due to their dust explosion hazard or fire hazard due to their content of flammable organic solvents. Finally, it also protects the mechanically non-stressable pigments.
  • a dispersant (D) is present in the preparation of the solutions or dispersions (I). This is the case, for example, when pigments such as carbon black are particularly difficult to disperse.
  • a further, unexpected, advantageous effect is that the viscosity of the solutions or dispersions (I) is significantly reduced in the presence of a dispersant (D) and thus the dispersing work is also reduced.
  • Particularly suitable dispersants (D) are polymeric compounds which, by reacting (co) polymers of CrC 25 alkyl esters, ⁇ -unsaturated carboxylic acids which have a terminal hydroxyl group, with polyvalent isocyanates and further reacting the products obtained with ammonia or polyfunctional amines are available.
  • the (co) polymers are preferably polyalkyl (meth) acrylates, poly-C 8 -C 8 -alkyl (meth) acrylates being particularly preferred and polymethyl methacrylate and polybutyl methacrylate, especially copolymers of methyl and butyl methacrylate, being very particularly preferred ,
  • the molecular weight of these (co) polymers is generally 200 to 50,000, preferably 1000 to 10,000 g / mol.
  • the (co) polymers can be initiated with initiators which give a hydroxyl radical upon decomposition, e.g. Hydroperoxides such as tetrahydrofuran hydroperoxide or regulators containing a hydroxyl function, e.g. Thio alcohols such as 2-hydroxyethanethiol, are implemented.
  • initiators which give a hydroxyl radical upon decomposition
  • Hydroperoxides such as tetrahydrofuran hydroperoxide or regulators containing a hydroxyl function, e.g. Thio alcohols such as 2-hydroxyethanethiol
  • Mixtures of aliphatic polyisocyanates with an average functionality of 3 to 6, preferably 3.5 to 5, isocyanate groups per mol are preferably used as polyvalent isocyanates.
  • the amount of isocyanate is preferably chosen so that 1, 2 to 3, in particular 1, 5 to 2.5, isocyanate groups per hydroxyl group of the (co) polymer react, the remaining isocyanate groups are converted into urea groups by reaction with amines.
  • isocyanate mixtures are mixtures of 0.1 to 10% by weight, especially 0.3 to 8% by weight of a diisocyanate (for example hexamethylene diisocyanate), 30 to 80% by weight, especially 42 to 79 %
  • a triisocyanate e.g. trifunctional biuret of hexamethylene diisocyanate
  • 20 to 60% by weight, especially 22 to 50% by weight of an isocyanate with a functionality of 4 to 10 (e.g. a corresponding higher functional biuret of hexamethylene diisocyanate ) called.
  • Suitable polyfunctional amines are, for example, polyvalent alkyl and alkylene amines such as propylamine, butylamine, ethylene diamine, diethylene triamine, triethylene tetramine and higher polyethylene amines and polyethylene imines, and preferably also N, N ' - bis (aminopropyl) ethylene diamine.
  • Polyurethane urea (meth) acrylates usually have an average molecular weight M w of 1000 to 15000 g / mol, preferably 8000 to 14000 g / mol.
  • the weight ratios of the components (A), (B) and optionally (C) and optionally (D) on a dispersion or a solution (I) can vary very widely and depends on the requirements of the individual case and in particular on parameters such as Solubility of components (A) and (C) in (B) or the viscosity of (C).
  • the solution or the dispersion (I) preferably consists, in each case based on the total amount of the solution or the dispersion (I),
  • the preparation of the dispersions or solutions (I) has no special features, but is carried out in a customary and known manner by mixing the above-described components (A) and (B) and, if appropriate, (C) in suitable mixing units such as stirred kettles, dissolvers, agitator mills or extruder.
  • the solutions and / or dispersions (I) described above are applied to the surface of dimensionally stable particles (II) in the procedure according to the invention with complete or essentially complete evaporation of the solvent or solvents (B).
  • the solvents (B) are used at temperatures below the glass transition temperature Tg or the minimum film-forming temperature of the thermoplastic polymers (C) (cf.Römpp Lexikon Lacke und Druckmaschine, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, New York, 1998, page 391 , "Minimum film forming temperature (MFT)" of the dimensionally stable particles (II) evaporates.
  • Tg glass transition temperature
  • MFT Minimum film forming temperature
  • the average particle size and the particle size distribution of the dimensionally stable thermoplastic particles (II) do not change or only change slightly by the application of the solutions and / or dispersions (I), unless such a change is intended. This can be the case, for example, if one starts from dimensionally stable thermoplastic particles (II) of a comparatively small average particle size and wants to build up a powder coating of the invention having a larger average particle size. This also results in new possibilities for controlling and optimizing the production and the composition of the powder coatings according to the invention.
  • thermoplastic particles (II) agglomerate only slightly, if at all, and / or disintegrate into smaller particles under the customary and known conditions of storage and use of powder coatings, but also under the influence essentially retain their original shape from shear forces.
  • the grain size distribution of the dimensionally stable thermoplastic particles (II) can vary comparatively broadly and depends on the particular intended use of the powder coating materials of the invention.
  • the average particle size of the dimensionally stable particles (II) is preferably 200 to 500, preferably 200 to 350 and in particular 200 to 300 ⁇ m. It is advantageous if only a maximum of 20% of the particles (II) have a particle size> 500 ⁇ m. The maximum particle size should preferably not exceed 1000 ⁇ m.
  • the mean particle size is understood to mean the 50% median value determined by the laser diffraction method, ie 50% of the particles have a particle diameter ⁇ the median value and 50% of the particles have a particle diameter> the median value.
  • the powder coating materials of the invention are largely free of organic solvents, so that they can be poured and applied. They preferably have a residual volatile solvent content of ⁇ 15% by weight, preferably ⁇ 10% by weight and particularly preferably ⁇ 5% by weight.
  • the powder coatings have an average particle size of 200 to 500, preferably 200 to 350 and in particular 200 to 300 ⁇ m. A maximum of 20% of the particles have particle sizes> 500 ⁇ m. The particle size preferably does not exceed 1000 ⁇ m.
  • the composition of the dimensionally stable thermoplastic particles (II) can vary widely. They preferably contain at least one thermoplastic polymer selected from the group consisting of (meth) acrylate (co) polymers, styrene (co) polymers, polyethylene, polypropylene, polycarbonates, polyamides, polyesters, thermoplastic polyurethanes, polyether sulfones, polysulfones and vinyl (co ) polymers. Of these, the (meth) acrylate polymers, the styrene (co) polymers and the thermoplastic polyurethanes are used with particular preference.
  • Suitable (meth) acrylate (co) polymers are the polyalkyl and / or aryl esters of (meth) acrylic acid, poly (meth) acrylamides and poly (meth) acrylonitrile.
  • Preferred acrylic resins are polyalkyl methacrylates, also in impact-modified form, polymethyl methacrylate (PMMA) and impact-modified polymethyl methacrylate (HI (high impact) -PMMA) being particularly preferred.
  • the PMMA preferably contains a proportion of generally not more than 20% by weight of (meth) acrylate comonomers such as n-butyl (meth) acrylate or methyl acrylate.
  • HI-PMMA is impact-resistant with suitable additives.
  • Impact modifiers include, for example, EPDM rubbers, polybutyl acrylates, polybutadiene, polysiloxanes or methacrylate / butadiene / styrene (MBS) - and
  • Methacrylate / acrylonitrile / butadiene / styrene copolymers in question are described, for example, by M. Stickler, T. Rhein in Ulimann 's Encyclopedia of Industrial Chemistry Vol. A21, pages 473-486, VCH Publishers Weinheim, 1992, and H.Domininghaus, Die Kunststoffe and their properties, VDI -Verlag, Düsseldorf, 1992.
  • Suitable polymethyl methacrylates are otherwise known to the person skilled in the art and are available, for example, under the trademarks Guest-l R (BASF AG) and Plexiglas R (Röhm GmbH).
  • Stryrene (co) polymers are all (co) polymers which are composed entirely or in part of vinyl aromatic compounds. Suitable vinyl aromatic compounds are, for example, styrene and styrene derivatives such as mono- or polysubstituted alkyl and / or halogen-substituted styrene and corresponding naphthyl compounds. Styrene copolymers are preferably used.
  • graft copolymers of acrylonitrile and styrene on butadiene rubbers also known as ABS polymers (for example the commercial product Terluran R from BASF AG), graft copolymers of styrene and acrylonitrile on polyalkylacrylate rubbers, also as ASA polymers known (for example, the commercial product Luran R S from BASF AG), or styrene-acrylonitrile copolymers, also called SAN copolymers (for example, the commercial product Luran R from BASF AG).
  • ABS polymers for example the commercial product Terluran R from BASF AG
  • ASA polymers for example, the commercial product Luran R S from BASF AG
  • SAN copolymers for example, the commercial product Luran R from BASF AG.
  • ASA polymers are particularly preferred styrene polymers.
  • Suitable polycarbonates are known per se. Polycarbonates also include copolycarbonates.
  • the (co) polycarbonates preferably have a molecular weight (weight average M w determined by means of gel permeation chromatography in tetrahydrofuran against polystyrene standard) in the range from 10,000 to 200,000 g / mol. M w is preferably in the range from 15,000 to 100,000 g / mol. This corresponds to relative solution viscosities in the range from 1.1 to 1.5, measured in 0.5% by weight solution in dichloromethane at 25 ° C., preferably from 1.15 to
  • Polycarbonates are e.g. obtainable in accordance with the processes of DE 300 266 C1 by interfacial polycondensation or in accordance with the process of DE 14 95 730 A1 by reacting diphenyl carbonate with bisphenols.
  • Preferred bisphenol is 2,2-di (4-hydroxyphenyl) propane, commonly referred to as bisphenol A.
  • bisphenol A may also be other aromatic dihydroxy compounds are used, in particular 2,2-di (4-hydroxyphenyl) pentane, 2,6-dihydroxynaphthalene, 4,4'-dihydroxydiphenyl, 4,4 '-Dihydroxydiphenylether, 4,4'-
  • Dihydroxydiphenylcycloalkanes preferably dihydroxydiphenylcyclohexanes or dihydroxycyclopentanes, in particular 1, 1-bis (4-hydroxyphenyl) -3,3,5- trimethylcyclohexane, as well as mixtures of the aforementioned dihydroxy compounds.
  • Particularly preferred polycarbonates are those based on bisphenol A or bisphenol A together with up to 80 mol% of the aromatic dihydroxy compounds mentioned above.
  • Copolycarbonates according to US Pat. No. 3,737,409 A can also be used.
  • copolycarbonates based on bisphenol A and bis (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) sulfone and / or 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) -3,3,5-trimethylcyclohexane which are characterized by high heat resistance.
  • the polycarbonates Makrolon R (Bayer) and Lexan R (GE Plastics) are commercially available, for example.
  • Suitable polyamides can be polycondensation products of diamines and dicarboxylic acids, for example adipic acid and hexamethylenediamine, or of amino acids, for example aminoundecanoic acid, or can be prepared by ring-opening polymerization of lactams, for example caprolactam or laurolactam.
  • Examples include Ultramid R (BASF AG), Zytel R and Minlon R (Du Pont), Sniamid R , Technyl R and Amodel R (Nyltech), Durethan R (Bayer), Akulon R and Stanyl R (DSM), Grilon R , Grilamid R and Grivory R (EMS), Orgamid R and Rilsan R (Atochem) and Nivionplast R (Enichem).
  • polyesters The higher to high molecular esterification products of dihydric acids, in particular terephthalic acid, with dihydric alcohols, especially ethylene glycol, are suitable as polyesters.
  • dihydric acids in particular terephthalic acid
  • dihydric alcohols especially ethylene glycol
  • PET polyethylene terephthalate
  • Arnite R Arnite R
  • Grilpet R EMS-Chemie
  • Valox R GEP
  • TPU thermoplastic polyurethanes
  • TPU thermoplastic polyurethanes
  • polyurethane foams Compared to polyisocyanates (containing at least three isocyanate groups) and polyhydric alcohols (containing at least three hydroxyl groups), especially polyether and polyester polyols, polyurethane foams have no or only slight crosslinking and accordingly have a linear structure.
  • Thermoplastic polyurethanes are well known to the person skilled in the art and can be found, for example, in the plastics handbook, volume 7, polyurethanes, ed. G. Oertel, 2nd edition, Carl Hanser Verlag, Kunststoff, 1983, in particular on pages 428-473. Elastolan R (Elastogran) may be mentioned here as a commercially available product.
  • polyethersulfones and polysulfones are commercially available to the company and are known under the trade names Ultrason R E and Ultrason R S
  • polyvinyl chloride may be mentioned as a suitable vinyl polymer.
  • thermoplastic particles (II) has no special features in terms of method, but instead takes place with the aid of the methods and devices for producing powder coatings from the components (C) and, if appropriate, (A) described in the prior art mentioned at the beginning.
  • the particles (II) can be the preliminary stage of a powder coating which is to be completed with at least one functional component (A).
  • a powder coating which is to be completed with at least one functional component (A).
  • the clear, transparent precursor of a coloring and / or thermoplastic effect powder coating can be used a dispersion (I) can be coated, which contains at least one coloring and / or effect pigment as a functional component (A).
  • thermoplastic powder coating which is finished per se and whose material composition and / or its application properties have to be adjusted subsequently. Subsequent adjustment may be necessary, for example, if the finished powder coating is an incorrect batch. However, it can also be used to adapt finished powder coatings, which correspond to older specifications, to new specifications without the need for a new production.
  • the production of the powder coating materials according to the invention or the method according to the invention can be used to color or pigment powder coatings and / or to tone them, for example if the pigmentation or coloring in the first step did not meet specifications.
  • the application of the solutions and dispersions described above on the dimensionally stable particles or the coating of their surface with the functional constituents (A) and the constituents (C) can be carried out with the aid of customary and known methods and devices which serve to coat solid particles ,
  • the dispersions and / or solutions are preferably sprayed into a fluidized bed containing the dimensionally stable particles.
  • Fluidized bed dryers are preferably used.
  • the dimensionally stable thermoplastic particles are fed continuously or discontinuously to the fluidized bed, in which they are coated with at least one dispersion and / or at least one solution. If different dispersions and / or solutions are used, they are preferably sprayed in at different points. If only one solution or dispersion is used, it can also be sprayed on at various points in order to optimize its distribution in the fluidized bed.
  • coated dimensionally stable thermoplastic particles (II) or the powder coating materials of the invention are discharged.
  • the coated dimensionally stable thermoplastic particles (II) or the powder coating materials of the invention are discharged.
  • the coated dimensionally stable thermoplastic particles (II) or the powder coating materials of the invention are discharged.
  • Particles (II) can be returned to the fluidized bed (Circular mode), in which they are coated with the same or different dispersions and / or solutions. For this purpose, they can also be fed to at least one further fluidized bed dryer.
  • the powder coating materials of the invention can be ground and / or classified in order to set the desired particle size distribution.
  • the process according to the invention can be controlled so that thermally sensitive, catalytically active and / or highly reactive functional constituents (A) can be incorporated into the powder coatings according to the invention, in which there is a risk under the conditions of the customary and known processes for producing powder coatings that they decompose.
  • the essential advantage of the powder coatings according to the invention described above and the method according to the invention is that they allow the mixing system according to the invention to be provided.
  • the mixing system according to the invention is used to produce thermoplastic powder coatings and / or to subsequently adjust the material composition and / or the application properties profile of thermoplastic powder coatings.
  • it serves for the subsequent adjustment of the color tone and / or the optical effect of coloring and / or effect-giving thermoplastic Powder coatings of different colors and / or intensity of the optical effects.
  • the mixing system according to the invention comprises at least two setting modules (I) and at least one solid module (II).
  • module denotes a standardized, ready-to-use commercial product whose application-related property profile is precisely adapted to the property profiles and supplements these so that the modules as a whole can be combined to form a mixing system.
  • a setting module (I) each comprises a dispersion or solution containing the components (A) and (B) described above and, if appropriate, (C) and / or (D).
  • the functional constituents (A) can be at least one of the additives described above for typical powder coatings, with the aid of which a wide variety of technical properties, such as, for example, the corrosion protection effect, weather resistance or color, can be adjusted.
  • the functional component (A) of an adjustment module (I) is at least one coloring and / or effect pigment.
  • the setting modules (I) can contain different coloring and / or effect pigments, so that a series of basic color modules (I) results, from which a color mixing system can be built, with the help of a few basic colors a practically unlimited number of different colors and / or optical effects for the coatings produced from the powder coatings according to the invention can be realized.
  • the material compositions of the color and / or effect powder coatings according to the invention of different chromaticity and / or intensity of the optical effects are preferably determined with the aid of a color mixing formula system based on the basic color modules (I).
  • the mixing system according to the invention further comprises at least one solid module (II) which contains at least one type, in particular one type, of the dimensionally stable thermoplastic particles (II) described above. Which type of particles (II) is selected depends on the intended use of the powder coatings and coatings according to the invention produced therefrom.
  • the mixing system comprises at least one mixing unit for mixing the contents of at least one setting module (I) and the contents of at least one solid module (II) under defined proportions and temperatures.
  • the mixing unit is preferably a fluidized bed dryer.
  • the mixing system according to the invention offers the essential advantage for the manufacturer and for the user of powder coatings that they no longer have to produce or buy a finished powder coating in large quantities for special purposes, but that they, according to the needs of the user, have a small amount of one Powder coating, which is precisely adapted to the respective intended use, can be produced or adjusted in a targeted manner. This eliminates the expensive disposal of excess powder coating. All this makes the production of small amounts of powder coating with the aid of the mixing system according to the invention also economically attractive.
  • the powder coatings according to the invention are outstandingly suitable as whirl sinter powders, which can be applied to a wide variety of substrates or workpieces using the whirl sintering process (cf.
  • Stone chip protection primers the painting of buildings indoors and outdoors, the painting of doors, windows and furniture, the industrial painting, including coil coating, container coating, the coating of pipes (pipelines) and the impregnation and / or coating of electrical components Paint of white goods, including household appliances, boilers and radiators, as well as painting of flanges, fittings, wall wardrobes, bed frames, insulation boxes, fence posts, garden furniture, guardrails, street signs, shopping baskets, inserts for dishwashers, brake cylinders, laboratory equipment and chemical plants.
  • industrial painting including coil coating, container coating, the coating of pipes (pipelines) and the impregnation and / or coating of electrical components Paint of white goods, including household appliances, boilers and radiators, as well as painting of flanges, fittings, wall wardrobes, bed frames, insulation boxes, fence posts, garden furniture, guardrails, street signs, shopping baskets, inserts for dishwashers, brake cylinders, laboratory equipment and chemical plants.
  • the pigment dispersion obtained was then in a fluidized bed dryer (diameter of the fluidized bed 150 mm, cylindrical height 500 mm) to 1.6 kg of the PMMA powder used to prepare the dispersion, which was fluidized at 70 m 3 / h at 60 ° C. heated air , sprayed on in 2 h (0.7 kg / h).
  • Example 2 The procedure was analogous to Example 1, but 100 g of a copper-colored, platelet-shaped ⁇ -iron (III) oxide pigment doped with aluminum and manganese (average particle size 18 ⁇ m; Paliocrom copper L3000, BASF) were used.
  • Example 3 The procedure was analogous to Example 1, but 100 g of an Fe 2 O 3 -coated aluminum pigment (average particle size 10 to 12 ⁇ m; Paliocrom Orange L 2800, BASF) were used.
  • Example 2 The procedure was analogous to Example 1, but 100 g of aluminum flakes (average particle size 10 to 12 ⁇ m, stacked
  • the total pigment dispersion obtained was then in a
  • Fluid bed dryer (diameter of the fluidized bed 800 mm, cylindrical height 2000 mm) to 80 kg of the for the preparation of the dispersion PMMA powder used, which was fluidized with 2700 m 3 / h of air heated to 60 ° C, sprayed in 3 h (25 kg / h).
  • the pigment dispersion obtained as a whole was then diluted by stirring into a solution of 180 g of the same PMMA powder in 0.6 l of acetone and then sprayed analogously to Example 1 to 1.6 g of the PMMA powder used to prepare the dispersion ,

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Abstract

Thermoplastischer Pulverlack mit einer mittleren Teilchengrösse von 200 bis 500 (m, wobei maximal 20 % der Teilchen Teilchengrössen > 500 (m haben, herstellbar, indem man mindestens eine Dispersion und/oder mindestens eine Lösung, enthaltend (A) mindestens einen funktionalen Bestandteil eines thermoplastischen Pulverlacks, (B) mindestens ein Lösemittel und (C) ggf. mindestens einen oligomeren und/oder polymeren Bestandteil;unter vollständigem oder im wesentlichen vollständigem Verdampfen des Lösemittels oder der Lösemittel (B) auf die Oberfläche von dimensionsstabilen thermoplastischen Partikeln appliziert; sowie ein neues Mischsystem und ein neues Verfahren zur Herstellung und/oder für die nachträgliche Einstellung der stofflichen Zusammensetzung und/oder des anwendungstechnischen Eigenschaftprofils von Pulverlacken, bei dem mindestens eine Dispersion und/oder mindestens eine Lösung (A/B) oder (A/B/C) angewandt wird oder werden.

Description

Thermoplastische Pulverlacke, Verfahren zu ihrer Herstellung und Mischsystem für Pulverlacke
Die vorliegende Erfindung betrifft neue, insbesondere färb- und/oder effektgebende, thermoplastische Pulverlacke. Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung ein neues Verfahren für die Herstellung und/oder die nachträgliche Einstellung der stofflichen Zusammensetzung und/oder des anwendungstechnischen Eigenschaftsprofils von thermoplastischen Pulverlacken, insbesondere von färb- und/oder effektgebenden thermoplastischen Pulverlacken. Des weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein neues Mischsystem für die Herstellung und die nachträgliche Einstellung der stofflichen Zusammensetzung und/oder des anwendungstechnischen Eigenschaftsprofils von thermoplastischen Pulverlacken. Nicht zuletzt betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung der neuen thermoplastischen Pulverlacke für die Automobilerstlackierung, die Lackierung von Bauwerken im Innen- und Außenbereich, die Lackierung von Türen, Fenstern und Möbeln, die industrielle Lackierung, inklusive Coil Coating, Container Coating und die Imprägnierung und/oder Beschichtung elektrotechnischer Bauteile, sowie die Lackierung von weißer Ware, inclusive Haushaltsgeräte, Heizkessel und Radiatoren.
Thermoplastische Pulverlacke und Verfahren zu ihrer Herstellung sind bekannt. Sie bestehen im wesentlichen aus thermoplastischen Polymeren, wie Polyethylen, Polyvinylchlorid, Polyamid, Epoxidharzen oder EthyleηΛ/inylacetat-Copolymerisaten. Sie dienen beispielsweise der Herstellung von Beschichtungen auf Rohren (Pipelines), Drahtwaren aller Art, Flanschen und Armaturen im Innen- und Außenbereich, Wandgarderoben und Bettgestellen, Zaunpfählen, Gartenmöbeln, Leitplanken, Laborausstattungen, Drahtrosten, Einsätzen für Geschirrspülmaschinen, Einkaufskörben, Maschinenteilen, Elektromaschinen, Rotoren, Statoren, Stromspulen, Isolationskästen, Heizkesseln, Bremszylindern, Chemieanlagen oder Straßenschildern.
Vorzugsweise werden sie durch das sogenannte Wirbelsinterverfahren appliziert. Dazu werden die vorgewärmten Werkstücke für wenige Sekunden in ein Beschichtungsbecken "getaucht", das mit durch Luftstrom fluidisiertem Pulverlack gefüllt ist. Nach dem Austauchen schmilzt das angesinterte Pulver innerhalb von wenigen Sekunden zu einem geschlossenen Film. Eine relativ gleichmäßige, von allen Seiten angesinterte Pulveroberfläche umgibt nun das Werkstück. Die Schichtdicken können dabei 250 bis 700 μm betragen. Die Wirbelsinterpulver haben eine Korngröße zwischen 50 und 300 μm. Sie sind daher grobkörniger als Elektrostatikpulver, deren Korngröße im allgemeinen zwischen 1 und 200 μm liegt. Im Prinzip kann aber jedes Wirbelsinterpulver durch feinere Vermahlung auch so eingestellt werden, daß es der elektrostatischen Pulverlackierung zugänglich wird.
Bei Herstellung und Anwendung zeigen sich auch bei den thermoplastischen Pulverlacken die beiden grundlegenden Vorteile von Pulverlacken, nämlich die völlige oder weitgehende Freiheit von organischen Lösemitteln und die leichte Rückführung des Pulverlack- Overspray in das Beschichtungsverfahren.
Die thermoplastischen Pulverlacke werden entweder im Dry-Blend- Verfahren mit anschließendem Absieben oder durch Schmelzhomogenisierung der Ausgangsstoffe mit anschließendem Vermählen und Absieben hergestellt. Beide Verfahren umfassen viele Verfahrensschritte und sind daher vergleichsweise aufwendig. So müssen zunächst die Thermoplasten grob vermählen werden. Anschließend werden Zusatzstoffe wie Pigmente oder pulveriacktypische Additive miteinander vermischt und auf Spezialextrudem extrudiert. Das Extrudat wird ausgetragen und beispielsweise auf einem Kühlband gekühlt. Die Extrudatstücke werden vorgebrochen, fein gemahlen und abgesiebt (wobei das Überkorn der Feinmühle erneut zugeführt wird), wonach der resultierende thermoplastische Pulverlack abgewogen und abgepackt wird. Die Zusammensetzung der nach diesem Verfahren hergestellten thermoplastischen Pulverlacke ist alleine abhängig von der ursprünglichen Einwaage; eine nachträgliche Korrektur der Zusammensetzung ist nicht möglich.
Noch aufwendiger gestalten sich die Verfahren, wenn nicht nur pigmentfreie thermoplastische Pulverklarlacke oder pigmentierte thermoplastische Pulverlacke in ein und demselben Farbton hergestellt werden, sondern pigmentierte thermoplastische Pulverlacke in wechselnden Farbtönen. Dann müssen sämtliche Aggregate wie Vormischer, Extruder, Kühlband, Brecher, Feinmühle, Siebmaschine und Verpackungsmaschine komplett zerlegt und gereinigt werden, weil beispielsweise ein einzelnes blaues Pulverlackkörnchen in einer gelben Lackierung auf Anhieb zu sehen ist. Diese Reinigung kann mehrere Tage in Anspruch nehmen und ist daher sehr kostenaufwendig.
Das Herstellverfahren weist darüber hinaus noch einen weiteren wesentlichen Nachteil auf. So ist eine Farbtoneinstellung und/oder - korrektur über Misch- oder Tönschritte nicht möglich, sondern der Farbton wird alleine durch die ursprüngliche Einwaage festgelegt. Ob der fertige färb- und/oder effektgebende thermoplastische Pulverlack bzw. die hieraus hergestellte Beschichtung letztlich auch den gewünschten Farbton und/oder optischen Effekt aufweist, ist dann von zahlreichen unterschiedlichen Verfahrensparametern und von der jeweiligen Durchführung des Verfahrens abhängig, so daß es ausgesprochen schwierig wird, die Ursache von Fehlchargen zu ermitteln. Desweiteren können bei der Herstellung von färb- und/oder effektgebenden thermoplastischen Pulverlacken eine Reihe von Problemen auftreten, die auf die mangelhafte Einarbeitung und unvollständige Dispergierung der färb- und/oder effektgebenden Pigmente zurückzuführen sind. Dies ist insbesondere bei transparenten Pigmenten und Effektpigmenten der Fall. Insgesamt führt dies zu einem erhöhten Pigmentverbrauch und zu Qualitätsproblemen.
Pigmentierte thermoplastische Pulverlacke erscheinen dann als transparent, wenn die Pigmentteilchen < 15 nm sind. Diese kleinen Primär-Pigmentteilchen neigen jedoch stark zur Agglomeration. Die Agglomerate können nur unter großen Aufwand in speziellen Mühlen zerkleinert werden. Bei ihrer Einarbeitung in die thermoplastischen Pulverlacke gelingt es selbst bei Anwendung von Spezialextrudern in der Regel nicht, transparente Einfärbungen mit dispergierharten Pigmenten, wie naßchemisch hergestellte, transparente Eisenoxidpigmente, Pigmentruße oder Perylenpigmente, stippenfrei zu erzeugen.
Bei Effektpigmenten auf der Basis plättchenförmiger Pigmentteilchen ist bei der Einarbeitung in die thermoplastischen Pulverlacke häufig eine Veränderung der Teilchengröße und -form zu beobachten. Die erhaltenen Einfärbungen sind dann coloristisch weniger attraktiv als die mit diesen Effektpigmenten erzeugten Lackierungen auf der Basis von Naßlacken und lassen die Brillanz und den typischen seidigen Glanz aus der Tiefe vermissen. Aluminiumeffektpigmente vergrauen, und bei Mica- Effektpigmenten ist kein optischer Effekte mehr zu beobachten. Man kann diese Probleme zumindest teilweise mit Hilfe des sogenannten "Bonding- Verfahrens" beheben. Allerdings ist dieses Verfahren ausgesprochen aufwendig, und die resultierenden thermoplastischen Pulverlacke sind nur bedingt reyclingfähig und witterungsstabil. Man hat deshalb versucht, das Herstellverfahren für thermoplastische Pulverlacke, insbesondere für färb- und/oder effektgebende thermoplastische Pulverlacke, so auszugestalten, daß die vorstehend beschriebenen Nachteile vermieden werden. Außerdem hat man versucht, die Pulverlacke nachträglich zu modifizieren.
So geht beispielsweise aus der europäischen Patentanmeldung EP 0 687 714 B 1 ein thermoplastischer Pulverlack hervor, dessen Partikel eine Kompositstruktur aus ersten und zweiten Partikeln aufweisen. Dabei enthalten die ersten Partikel einen Teil des filmbildenden thermoplastischen Polymeren. Die zweiten Partikel sind an der Oberfläche der ersten Partikel angeordnet und enthalten den restlichen Teil des filmbildenden thermoplastischen Polymeren und weisen eine Glastemperatur im Bereich von 50 bis 150 °C auf. Der Pulverlack wird hergestellt, indem man zwei in an sich bekannter Weise hergestellte Pulverlacke unterschiedlicher Teilchengröße trocken miteinander vermischt. Der resultierende Pulverlack ist von hoher Blockfestigkeit und Stabilität beim Transport.
Aus der internationalen Patentanmeldung WO 92/00342 geht ein Verfahren zur Herstellung pigmentierter thermisch härtbarer Pulverlacke hervor, bei dem eine Pulverlackschmelze atomisiert wird. Dabei können zwei unterschiedlich zusammengesetzte Pulverlackschmelzen einer Atomisierungsvorrichtung zugeführt werden. Ob dieses Verfahren zur gezielten Tönung von färb- und/oder effektgebenden thermoplastischen Pulverlacken angewandt werden kann geht aus der Patentanmeldung nicht hervor.
Aus dem amerikanischen Patent US 3,759,864 A geht ein Verfahren zur Herstellung von pigmentierten Pulverlacken oder pulverförmigen
Pigmentkonzentraten hervor, bei dem Lösungen von Bindemitteln in organischen Lösemitteln mit in organischen Lösemitteln dispergierten Pigmenten vermischt werden. Die resultierenden Dispersionen werden getrocknet, wonach die resultierenden Feststoffe in üblicher und bekannter Weise gebrochen und vermählen werden müssen.
Aus der britischen Patentanmeldung GB 1 ,197,053 ist die Herstellung eines leicht einmischbaren Pigmentkonzentrats bekannt, bei dem man wäßrige Dispersionen von Pigmenten und wäßrige
Bindemitteldispersionen miteinander vermischt, wonach man die resultierenden Mischungen sprühtrocknet. Das Pigmentkonzentrat wird beispielsweise in Polyethylen eingearbeitet, wonach die Mischung durch Spritzgießen zu einer Platte geformt wird.
Ein vergleichbares Verfahren ist aus der deutschen Patentanmeldung DE 25 22 986 A 1 bekannt. In der Patentanmeldung wird ausgeführt, daß die Bedingungen der Sprühtrocknung so eingestellt werden können, daß die Pigmentkonzentrate unmittelbar in den gewünschten Teilchengrößen anfallen.
Die Herstellung von Pigmentkonzentraten geht desweiteren aus der internationalen Patentanmeldung WO 95/31507 und der europäischen Patentanmeldung EP 1 026 212 A 1 hervor. Auch hierin wird vorgeschlagen, wäßrige Dispersion von Pigmenten und wäßrige Bindemitteldispersionen miteinander zu vermischen und sprühzutrocknen. Des weiteren wird vorgeschlagen, die resultierenden Pigmentkonzentrate zusammen mit den sonstigen Bestandteilen von Pulverlacken in üblicher und bekannter Weise zu farbgebenden Pulverlacken zu verarbeiten. Das Verfahren kann aber nur schlecht oder gar nicht mit Effektpigmenten durchgeführt werden. Die vorstehend beschriebenen Verfahren können möglicherweise die Einarbeitung von Pigmenten bei der üblichen und bekannten Herstellung von färb- und/oder effektgebenden thermoplastischen Pulverlacken verbessern. Sie können jedoch nicht den wesentlichen Nachteil beheben, daß die Farbtöne und/oder die optischen Effekte nach wie vor von der ursprünglichen Einwaage abhängig sind und daß kein Nachtönen von färb- und/oder effektgebenden thermoplastischen Pulverlacken, die von der vorgegebenen Spezifikation abweichen, möglich ist.
Die vorstehend geschilderten Probleme, die bei der Einarbeitung von Pigmenten in thermoplastische Pulverlacken auftreten, ergeben sich selbstverständlich auch bei der Einarbeitung sonstiger funktionaler Bestandteile wie z.B. fluoreszierende elektrisch leitfähige und/oder magnetisch abschirmende Pigmente, Metallpulver, kratzfest machende Pigmente, organische Farbstoffe, organische und anorganische, transparente oder opake Füllstoffe und/oder Nanopartikel und/oder Hilfsund/oder Zusatzstoffe wie UV-Absorber, Lichtschutzmittel, Radikalfänger, Entlüftungsmittel, Slipadditive, Haftvermittler, Verlaufmittel,
Flammschutzmittel, Korrosionsinhibitoren, Rieselhilfen, Wachse und/oder Mattierungsmittel. Auch hier ist der jeweiligen Gehalt abhängig von der ursprünglichen Einwaage; eine nachträgliche Korrektur kann nicht erfolgen. Außerdem muß bei einem Wechsel der funktionalen Bestandteile die Anlage ebenso wie im Falle eines Wechsels der Pigmente aufwendig gesäubert werden.
Es versteht sich von selbst, daß die thermoplastischen Pulverlacke, die in ihrer Zusammensetzung und ihrem anwendungstechnischen Eigenschaftsprofil, insbesondere was die Farbtöne und/oder die optischen Effekte betrifft, von den vorgegebenen Spezifikationen abweichen, keine spezifϊkationsgerechte Beschichtungen liefern können. In der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldungen DE 100 57 164 und DE 100 57 165 sind Verfahren zur Herstellung von Pigmentzubereitungen in Granulatform bekannt, die ein Pigment und mindestens ein thermoplastisches Polymer enthalten. Sie sind erhältlich durch Dispergierung des Pigments in einer Lösung des Polymeren in einem organischen Lösemittel in An- oder Abwesenheit eines Dispergiermittels und anschließende Granulatbildung unter Entfernen des Lösemittels. Die Granulatbildung kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß man die Dispersion des Pigments in der Lösung des Polymeren in einem Wirbelschichttrockner auf Pulver aus dem thermoplastischen Polymeren appliziert und das Lösemittel verdampft. Hierbei resultieren Granulate von überwiegend kugelförmiger Gestalt mit Teilchengrößen bis 200 μm. Die Pigmentzubereitungen werden zum Einfärben von Kunststofformmassen und Verbundschichtfolien verwendet. Ihre Verwendung als thermoplastische Pulverlacke wird in den beiden Patentschriften nicht beschrieben.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, neue thermoplastische Pulverlacke, insbesondere färb- und/oder effektgebende thermoplastische Pulverlacke, zu finden, die die Nachteile des Standes der Technik nicht mehr länger aufweisen, sondern deren Zusammensetzung und technisches Eigenschaftsprofil, insbesondere was die Farbtöne und/oder die optischen Effekte betrifft, den jeweiligen vorgegebenen Spezifikationen entsprechen. Dabei soll das Potential der funktionalen Bestandteile, insbesondere das färb- und/oder effektgebende Potential der Pigmente, in den aus den neuen thermoplastischen Pulverlacken hergestellten Beschichtungen in vollem Umfang genutzt werden. Außerdem sollen die neuen thermoplastischen Pulverlacke in einfacher Weise herstellbar sein. Außerdem lag der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein neues Verfahren zur Herstellung von thermoplastischen Pulverlacken zu finden, das die Nachteile des Standes der Technik nicht mehr länger aufweist, sondern das es ohne aufwendige Reinigung der bei der Herstellung von Pulverlacken angewandten Anlagen gestattet, thermoplastische Pulverlacke unterschiedlicher stofflicher
Zusammensetzung nacheinander herzustellen. Dabei soll das neue Verfahren gewährleisten, daß die hiermit hergestellten Pulverlacke hinsichtlich der Zusammensetzung und dem technischen Eigenschaftsprofil, insbesondere was die Farbtöne und/oder die optischen Effekte betrifft, stets in vollem Umfang die vorgegebenen Spezifikationen erfüllen. Außerdem soll es das neue Verfahren ermöglichen, einmal hergestellte thermoplastische Pulverlacke, die von den vorgegebenen Spezifikationen abweichen, nachträglich spezifikationsgerecht einzustellen, so daß nur noch wenige oder gar keine Fehlchargen auftreten.
Desweiteren war es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein neues Mischsystem für thermoplastische Pulverlacke zu finden, das nicht nur die Herstellung von thermoplastischen Pulverlacken, sondern auch die nachträgliche Einstellung ihrer stofflichen Zusammensetzung und ihres anwendungstechnischen Eigenschaftsprofils, insbesondere was ihre Farbtöne und/oder ihre optischen Effekte und die Recyclingfähigkeit, insbesondere die von thermoplastischen Pulverlacken mit Effektpigmenten, betrifft, gestattet.
Demgemäß wurde der neue thermoplastische Pulverlack gefunden, der eine mittlere Teilchengröße von 200 bis 500 μm aufweist, wobei maximal 20 % der Teilchen Teilchengrößen > 500 μm haben und der herstellbar ist, indem man mindestens eine Dispersion (I) und/oder mindestens eine Lösung (II), enthaltend (A) mindestens einen funktionalen Bestandteil eines thermoplastischen Pulverlacks,
(B) mindestens ein Lösemittel
unter teilweisem, im wesentlichen vollständigem oder vollständigem Verdampfen des Lösemittels oder der Lösemittel (B) auf die Oberfläche von dimensionsstabilen thermoplastischen Partikeln (II) appliziert.
Im folgenden wird der neue Pulverlack als "erfindungsgemäßer Pulverlack" bezeichnet.
Außerdem wurde das neue Mischsystem zur Herstellung von thermoplastischen Pulverlacken und/oder zur nachträglichen Einstellung der stofflichen Zusammensetzung und/oder des anwendungstechnischen Eigenschaftprofils von thermoplastischen Pulverlacken gefunden, umfassend
(I) mindestens zwei Einstellmodule, jeweils umfassend eine Dispersion oder Lösung, enthaltend
(A) mindestens einen funktionalen Bestandteil eines thermoplastischen Pulverlacks,
(B) mindestens ein Lösemittel;
und
(II) mindestens einen Feststoffmodul, umfassend dimensionsstabile thermoplastische Partikel. Im folgenden wird das neue Mischsystem zur Herstellung von thermoplastischen Pulverlacken und/oder zur nachträglichen Einstellung der stofflichen Zusammensetzung und/oder des anwendungstechnischen Eigenschaftprofils von thermoplastischen Pulverlacken als "erfindungsgemäßes Mischsystem" bezeichnet.
Desweiteren wurde das neue Verfahren zur Herstellung von thermoplastischen Pulverlacken und/oder zur nachträglichen Einstellung der stofflichen Zusammensetzung und/oder des anwendungstechnischen Eigenschaftprofils von thermoplastischen Pulverlacken durch Vermischen mindestens eines thermoplastischen Polymers mit mindestens einem funktionalen Bestandteil gefunden, bei dem man
(1) dimensionsstabile Partikel (II), die mindestens ein thermoplastisches Polymer enthalten oder hieraus bestehen, herstellt und sie mit
(2) mindestens einer Dispersion (I) und/oder mindestens einer Lösung (I), enthaltend
(A) mindestens einen funktionalen Bestandteil eines Pulverlacks,
(B) mindestens ein Lösemittel,
unter teilweisem, im wesentlichen vollständigem oder vollständigem Verdampfen des Lösemittels oder der Lösemittel (B) beschichtet.
Im folgenden wird das neue Verfahren zur Herstellung von thermoplastischen Pulverlacken und/oder zur nachträglichen Einstellung der stofflichen Zusammensetzung und/oder des anwendungstechnischen Eigenschaftprofils von thermoplastischen Pulverlacken durch Vermischen mindestens eines thermoplastischen Polymers mit mindestens einem funktionalen Bestandteil als "erfindungsgemäßes Verfahren" bezeichnet.
Weitere erfindungsgemäße Gegenstände gehen aus der Beschreibung hervor.
Im Hinblick auf den Stand der Technik war es für den Fachmann überraschend, daß mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens und/oder des erfindungsgemäßen Mischsystems thermoplastische Pulverlacke erhalten werden, die die Pigmente, insbesondere die Effektpigmente und/oder die fluoreszierenden, elektrisch leitfähigen und/oder magnetisch abschirmenden Pigmente, sowie ggf. Hilfs- und/oder Zusatzstoffe vollständig ausdispergiert enthalten. Hierdurch kann der Pigmentgehalt der erfindungsgemäßen Pulverlacke im Vergleich zu dem herkömmlicher thermoplastischer Pulverlacken signifikant erniedrigt werden, ohne daß dabei das Deckvermögen verringert wird. Außerdem können mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens und/oder des erfindungsgemäßen Mischsystems ohne großen Aufwand recyclingfähige erfindungsgemäße Pulverlacke hergestellt werden. Des weiteren liefern die erfindungsgemäßen Pulverlacke Beschichtungen von besonders hoher Qualität.
Das erfindungsgemäß wesentliche Ausgangsprodukt für die Herstellung des erfindungsgemäßen Pulverlacks und für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie der erfindungsgemäß wesentliche Bestandteil des erfindungsgemäßen Mischsystems ist mindestens eine Dispersion (I) und/oder mindestens eine Lösung (I), die mindestens einen funktionalen Bestandteil eines Pulverlacks (A) und mindestens ein Lösemittel (B) enthält. Darüber hinaus kann die Dipsersion oder Lösung (I) mindestens ein thermoplastisches Polymer (C) enthalten.
Der funktionale Bestandteil (A) kann in dem Lösemittel (B) leicht löslich sein, so daß eine molekular disperse Lösung vorliegt. Außerdem kann der funktionale Bestandteil (A) vergleichsweise schwer löslich sein, so daß er abhängig von seiner Konzentration zum Teil gelöst und zum Teil dispergiert vorliegt. Der funktionale Bestandteil (A) kann auch sehr schwer löslich oder ganz unlöslich sein, so daß im wesentlichen eine Dispersion vorliegt. Es können aber auch Gemische aus löslichen und unlöslichen funktionalen Bestandteilen (A) angewandt werden.
Als funktionale Bestandteile (A) kommen alle pulverlacktypischen Bestandteile in Betracht, ausgenommen die unter (C) genannten Stoffe.
Beispiele geeigneter pulverlacktypischer Bestandteile (A) sind farb- und/oder effektgebende, fluoreszierende, elektrisch leitfähige und/oder magnetisch abschirmende Pigmente, Metallpulver, lösliche organische Farbstoffe, organische und anorganische, transparente oder opake Füllstoffe und/oder Nanopartikel. Die Bestandteile (A) können einzeln oder als Gemische angewandt werden.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter aktinischer Strahlung elektromagnetische Strahlung wie nahes Infrarot, sichtbares Licht, UV- Strahlung oder Röntgenstrahlung, insbesondere UV-Strahlung, oder Korpuskularstrahlung wie Elektronenstrahlen verstanden.
Beispiele geeigneter Effektpigmente sind Metallplättchenpigmente wie handelsübliche Aluminiumbronzen, gemäß DE 36 36 183 A 1 chromatierte Aluminiumbronzen, und handelsübliche Edelstahlbronzen sowie nichtmetallische Effektpigmente, wie zum Beispiel Perlglanz- bzw. Interferenzpigmente, plättchenförmige Effektpigmente auf der Basis von Eisenoxid, das einen Farbton von Rosa bis Braunrot aufweist oder flüssigkristalline Effektpigmente. Ergänzend wird auf Römpp Lexikon Lacke und Druckfarben, Georg Thieme Verlag, 1998, Seiten 176, »Effektpigmente« und Seiten 380 und 381 »Metalloxid-Glimmer- Pigmente« bis »Metallpigmente«, und die Patentanmeldungen und Patente DE 36 36 156 A 1 , DE 37 18 446 A 1, DE 37 19 804 A 1 , DE 39 30 601 A 1, EP 0 068 311 A 1, EP 0 264 843 A 1, EP 0 265 820 A 1, EP 0 283 852 A 1, EP 0 293 746 A 1, EP 0 417 567 A 1, US 4,828,826 A oder US 5,244,649 A verwiesen.
Beispiele für geeignete anorganische farbgebende Pigmente sind Weißpigmente wie Titandioxid, Zinkweiß, Zinksulfid oder Lithopone; Schwarzpigmente wie Ruß, Eisen-Mangan-Schwarz oder Spinellschwarz; Buntpigmente wie Chromoxid, Chromoxidhydratgrün, Kobaltgrün oder Ultramaringrün, Kobaltblau, Ultramarinblau oder Manganblau, Ultramarinviolett oder Kobalt- und Manganviolett, Eisenoxidrot, Cadmiumsulfoselenid, Molybdatrot oder Ultramarinrot; Eisenoxidbraun, Mischbraun, Spinell- und Korundphasen oder Chromorange; oder Eisenoxidgelb, Nickeltitangelb, Chromtitangelb, Cadmiumsulfid, Cadmiumzinksulfid, Chromgelb oder Bismutvanadat.
Beispiele für geeignete organische farbgebende Pigmente sind Monoazopigmente, Bisazopigmente, Anthrachinoπpigmente, Benzimidazolpigmente, Chinacridonpigmente, Chinophthalonpigmente, Diketopyrrolopyrrolpigmente, Dioxazinpigmente, Indanthronpigmente, Isoindolinpigmente, Isoindolinonpigmente, Azomethinpigmente,
Thioindigopigmente, Metallkomplexpigmente, Perinonpigmente,
Perylenpigmente, Phthalocyaninpigmente oder Anilinschwarz. Ergänzend wird auf Römpp Lexikon Lacke und Druckfarben, Georg Thieme Verlag, 1998, Seiten 180 und 181, »Eisenblau-Pigmente« bis »Eisenoxidschwarz«, Seiten 451 bis 453 »Pigmente« bis
»Pigmentvolumenkonzentration«, Seite 563 »Thioindigo-Pigmente«, Seite 567 »Titandioxid-Pigmente«, Seiten 400 und 467, »Natürlich vorkommende Pigmente«, Seite 459 »Polycyclische Pigmente«, Seite 52, »Azomethin-Pigmente«, »Azopigmente«, und Seite 379, »Metallkomplex- Pigmente«, verwiesen.
Beispiele für fluoreszierende Pigmente (Tagesleuchtpigmente) sind Bis(azomethin)-Pigmente.
Beispiele für geeignete elektrisch leitfähige Pigmente sind Titandioxid/Zinnoxid-Pigmente.
Beispiele für magnetisch abschirmende Pigmente sind Pigmente auf der Basis von Eisenoxiden oder Chromdioxid.
Beispiele für geeignete Metallpulver sind Pulver aus Metallen und Metallegierungen Aluminium, Zink, Kupfer, Bronze oder Messing.
Geeignete lösliche organische Farbstoffe sind lichtechte organische Farbstoffe mit einer geringen oder nicht vorhandenen Neigung zur Migration aus dem erfindungsgemäßen Pulverlack und den hieraus hergestellten Beschichtungen. Die Migrationsneigung kann der Fachmann anhand seines allgemeinen Fachwissens abschätzen und/oder mit Hilfe einfacher orientierender Vorversuche beispielsweise im Rahmen von Tönversuchen ermitteln.
Beispiele geeigneter organischer und anorganischer Füllstoffe sind Kreide, Calciumsulfate, Bariumsulfat, Silikate wie Talkum, Glimmer oder Kaolin, Kieselsäuren, Oxide wie Aluminiumhydroxid oder Magnesiumhydroxid oder organische Füllstoffe wie Kunststoffpulver, insbesondere aus Poylamid oder Polyacrlynitril. Ergänzend wird auf Römpp Lexikon Lacke und Druckfarben, Georg Thieme Verlag, 1998, 5 Seiten 250 ff., »Füllstoffe«, verwiesen.
Vorzugsweise werden Glimmer und Talkum angewandt, wenn die Kratzfestigkeit der aus den erfindungsgemäßen Pulverlacken hergestellten Beschichtungen verbessert werden soll. ιo.
Außerdem ist es von Vorteil, Gemische von plättchenförmigen anorganischen Füllstoffen wie Talk oder Glimmer und nichtplättchenförmigen anorganischen Füllstoffen wie Kreide, Dolomit Calciumsulfate, oder Bariumsulfat zu verwenden, weil hierdurch die
15 Viskosität und das Fließverhalten sehr gut eingestellt werden kann.
Beispiele geeigneter transparenter Füllstoffe sind solche auf der Basis von Siliziumdioxid, Aluminiumoxid oder Zirkoniumoxid, insbesondere aber Nanopartikel auf dieser Basis. 0
Als Bestandteile (A) kommen außerdem Hilfs- und/oder Zusatzstofffe wie UV-Absorber, Lichtschutzmittel, Radikalfänger, Entlüftungsmittel, Slipadditive, Haftvermittler, filmbildende Hilfsmittel, Flammschutzmittel, Korrosionsinhibitoren, Rieselhilfen, Wachse und/oder Mattierungsmittel, 5 die einzeln oder als Gemische angewandt werden können, in Betracht.
Beispiele geeigneter Antioxidantien sind Hydrazine und Phosphorverbindungen.
0 Beispiele geeigneter Lichtschutzmittel sind HALS-Verbindungen, Benztriazole oder Oxalanilide. Beispiele geeigneter Radikalfänger sind organische Phosphite oder 2,6 Di-tert-Butylphenol-Derivate.
Beispiele geeigneter Entlüftungsmittel sind Diazadicycloundecan oder Benzoin;
Weitere Beispiele für die vorstehend aufgeführten sowie für weitere funktionale Bestandteile (A) werden in dem Lehrbuch »Lackadditive« von Johan Bieleman, Wiley-VCH, Weinheim, New York, 1998, im Detail beschrieben.
Vorzugsweise werden färb- und/oder effektgebende Pigmente angewandt.
Als Lösemittel (B) sind anorganische und organische Lösemittel geeignet. Bevorzugt werden Lösemittel angewandt, in denen die nachstehend beschriebenen Bestandteile (C) löslich und/oder dispergierbar sind.
Beispiele geeigneter anorganischer Lösemittel sind Wasser, überkritisches Kohledioxid oder flüssiger Stickstoff.
Beispiele geeigneter organischer Lösemittel (B) sind aliphatische und alicyclische Ketone, Ether, Alkohole, aliphatische Carbonsäureester, Lactone und aromatische Kohlenwasserstoffe sowie deren halogenierten Derivate wie Aceton, Hexafluoraceton, Isobutanol, Hexafluor-2-propanol, Essigsäurethylester, N-Methylpyrrolidon, Toluol oder Xylol. Von diesen Lösemitteln (B) sind die niedrigsiedenden, vorzugsweise die unter 100°C siedenden von Vorteil und werden deshalb erfindungsgemäß bevorzugt angewandt. Ganz besonders vorteilhaft ist Aceton. Die Lösung oder Dispersion (I) kann darüber hianus noch mindestens ein thermoplastisches Polymer (C) enthalten. Vorzugsweise ist das thermoplastische Polymer (C) mit dem thermoplastischen Polymer oder den thermoplastischen Polymeren der nachstehend beschriebenen dimensionsstabilen thermoplastischen Partikel (II) verträglich. Bevorzugt ist das Polymer (C) mit dem Polymer der dimensionsstabilen thermoplastischen Partikel (II) identisch.
Das thermoplastische Polymer umhüllt die funktionalen Bestandteile, insbesondere die Pigmentteilchen (A) und verhindert eine Agglomeration selbst feinster Pigmentteilchen. Es „passiviert" feinteilige Metallpigmente, wie Aluminiumplättchen, und macht sie damit für die Kunststoffeinfärbung zugänglich, die bislang aufgrund ihrer Staubexplosionsgefährlichkeit bzw. Brandgefährlichkeit durch ihren Gehalt an brennbaren organischen Lösungsmitteln nicht möglich war. Schließlich schützt es insbesondere auch die mechanisch nicht beanspruchbaren Pigmente.
Gelegentlich kann es von Vorteil sein, wenn bei der Herstellung der Lösungen oder Dispersionen (I) ein Dispergiermittel (D) anwesend ist. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn besonders schwierig zu dispergierende Pigmente wie Ruß einzuarbeiten sind. Ein weiterer, unerwarteter, vorteilhafter Effekt ist, daß die Viskosität der Lösungen oder Dispersionen (I) bei Anwesenheit eines Dispergiermittels (D) deutlich erniedrigt wird und damit auch die Dispergierarbeit verringert wird.
Als Dispergiermittel (D) eignen sich insbesondere polymere Verbindungen, die durch Umsetzung von (Co)Polymeren von CrC25- Alkylestern , ß-ungesättigter Carbonsäuren, die eine terminale Hydroxylgruppe aufweisen, mit mehrwertigen Isocyanaten und weitere Umsetzung der erhaltenen Produkte mit Ammoniak oder polyfunktionellen Aminen erhältlich sind. Bei den (Co)Polymeren handelt es sich bevorzugt um Polyalkyl(meth)acrylate, wobei Poly-Cι-C8-alkyl(meth)acrylate besonders bevorzugt und Polymethylmethacrylat und Polybutylmethacrylat, vor allem Copolymere von Methyl- und Butylmethacrylat, ganz besonders bevorzugt sind. Das Molekulargewicht dieser (Co)Polymeren liegt in der Regel bei 200 bis 50 000, vorzugsweise bei 1000 bis 10 000 g/mol.
Zur Einführung der termiπalen Hydroxylgruppen können die (Co)Polymere mit Initiatoren, die beim Zerfall ein Hydroxylradikal liefern, z.B. Hydroperoxiden wie Tetrahydrofuranhydroperoxid oder Reglern, die eine Hydroxylfunktion enthalten, z.B. Thioalkoholen wie 2-Hydroxyethanthiol, umgesetzt werden.
Als mehrwertige Isocyanate werden vorzugsweise Mischungen aliphatischer Polyisocyanate mit einer mittleren Funktionalität von 3 bis 6, vorzugsweise 3,5 bis 5, Isocyanatgruppen pro mol eingesetzt. Die Isocyanatmenge wird bevorzugt so gewählt, daß 1 ,2 bis 3, insbesondere 1 ,5 bis 2,5, Isocyanatgruppen pro Hydroxylgruppe des (Co)Polymeren zur Reaktion gelangen, die verbleibenden Isocyanatgruppen werden durch Umsetzung mit Aminen in Harnstoffgruppen überführt.
Als Beispiel für besonders geeignete Isocyanatmischungen seien Mischungen von 0,1 bis 10 Gew.-%, vor allem 0,3 bis 8 Gew.-% eines Diisocyanats (z.B. Hexamethylendiisocyanat), 30 bis 80 Gew.-%, vor allem 42 bis 79 Gew.-%, eines Triisocyanats (z.B. trifunktionelles Biuret von Hexamethylendiisocyanat) und 20 bis 60 Gew.-%, vor allem 22 bis 50 Gew.-%, eines Isocyanats mit einer Funktionalität von 4 bis 10 (z.B. ein entsprechendes höherfunktionelles Biuret von Hexamethylendiisocyanat) genannt. Geeignete polyfunktionelle Amine sind beispielsweise mehrwertige Alkyl- und Alkylenamine wie Propylamin, Butylamin, Ethylendiamin, Diethylentriamin, Triethylentetramin und höhere Polyethylenamine und Polyethylenimine sowie bevorzugt auch N,N'- Bis(aminopropyl)ethylendiamin.
Die als Dispergiermittel (D) bevorzugten
Polyurethanharnstoff(meth)acrylate haben üblicherweise ein mittleres Molekulargewicht Mw von 1000 bis 15000 g/mol, bevorzugt von 8000 bis 14000 g/mol.
Diese Polyurethanhamstoff(meth)acrylate und ihre Herstellung werden in der DE 44 46 383 (A1 ) beschrieben.
Die Gewichtsverhältnisse der Bestandteile (A), (B) und ggf. (C) und ggf. (D) an einer Dispersion oder einer Lösung (I) kann sehr breit variieren und richtet sich nach den Erfordernissen des Einzelfalls und insbesondere nach Parametern wie der Löslichkeit der Bestandteile (A) und (C) in (B) oder der Viskosität von (C). Vorzugsweise besteht die Lösung oder die Dispersion (I) aus, jeweils bezogen auf die Gesamtmenge der Lösung oder der Dispersion (I),
0,1 bis 80, bevorzugt 0,2 bis 75, besonders bevorzugt 0,3 bis 70, ganz besonders bevorzugt 0,4 bis 65 und insbesondere 0,5 bis 60 Gew.-% (A),
10 bis 99, bevorzugt 12 bis 95, besonders bevorzugt 14 bis 90, ganz besonders bevorzugt 16 bis 88 und insbesondere 18 bis 87 Gew.-% (B) sowie ggf. 0 bis 80, bevorzugt 2 bis 75, besonders bevorzugt 2 bis 70, ganz besonders bevorzugt 3 bis 65 und insbesondere 4 bis 60 Gew.-% (C) und
- 0 bis 8, bevorzugt 0,01 bis 6, besonders bevorzugt 0,03 bis 5, ganz besonders bevorzugt 0,05 bis 4 und insbesondere 0,1 bis 3 Gew.- % (D).
Die Herstellung der Dispersionen oder Lösungen (I) weist keine Besonderheiten auf, sondern erfolgt in üblicher und bekannter Weise durch Vermischen der vorstehend beschriebenen Bestandteile (A) und (B) sowie ggf. (C) in geeigneten Mischaggregaten wie Rührkessel, Dissolver, Rührwerksmühlen oder Extruder.
Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Pulverlacke werden die vorstehend beschriebenen Lösungen und/oder Dispersionen (I) in erfindungsgemäßer Verfahrensweise unter vollständigem oder im wesentlichen vollständigem Verdampfen des Lösemittels oder der Lösemittel (B) auf die Oberfläche von dimensionsstabilen Partikeln (II) appliziert.
Hierbei kann nur eine Lösung oder Dispersion (I) appliziert werden. Es ist indes ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Pulverlacke und des erfindungsgemäßen Verfahrens, daß man mindestens zwei Dispersionen (I), mindestens eine Dispersion und mindestens eine Lösung (I) oder mindestens zwei Lösungen (I) gleichzeitig oder nacheinander auf die Oberfläche der dimensionsstabilen Partikel (II) applizieren kann. Dadurch werden die Möglichkeiten zur Variation und Steuerung der stofflichen Zusammensetzung und der Verteilung der funktionalen Bestandteile (A) in und/oder auf den dimensionsstabilen Partikeln (II) außerordentlich erweitert. Erfindungsgemäß ist es von Vorteil, wenn man die Lösemittel (B) bei Tempearturen unterhalb der Glastemperatur Tg oder der Mindestfilmbildetemperatur der thermoplastischen Polymere (C) (vgl. Römpp Lexikon Lacke und Druckfarben, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, New York, 1998, Seite 391 , »Mindestfilmbildetemperatur (MFT)«) der dimensionsstabilen Partikel (II) verdampft.
Außerdem ist es erfindungsgemäß von Vorteil, wenn sich die mittlere Teilchengröße und die Korngrößenverteilung der dimensonsstabilen thermoplastischen Partikel (II) durch die Applikation der Lösungen und/oder Dispersionen (I) nicht oder nur geringfügig verändern, es sei denn, man bezweckt eine solche Änderung. Dies kann beispielsweise dann der Fall sein, wenn man von dimensonsstabilen thermoplastischen Partikeln (II) einer vergleichsweise geringen mittleren Teilchengröße ausgeht und einen erfindungsgemäßen Pulverlack einer größeren mittleren Teilchengröße aufbauen will. Auch hier resultieren neue Möglichkeiten der Steuerung und der Optimierung der Herstellung und der Zusammmensetzung der erfindungsgemäßen Pulverlacke.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bedeutet „dimensionsstabil", daß die thermoplastischen Partikel (II) unter den üblichen und bekannten Bedingungen der Lagerung und der Anwendung von Pulverlacken, wenn überhaupt, nur geringfügig agglomerieren und/oder in kleinere Teilchen zerfallen, sondern auch unter dem Einfluß von Scherkräften im wesentlichen ihre ursprünglichen Form bewahren.
Die Korngrößenverteilung der dimensionsstabilen thermoplastischen Partikel (II) kann vergleichsweise breit variieren und richtet sich nach dem jeweiligen Verwendungszweck der erfindungsgemäßen Pulverlacke. Vorzugsweise liegt die mittlere Teilchengröße der dimensionsstabilen Partikel (II) bei 200 bis 500, bevorzugt 200 bis 350 und insbesondere 200 bis 300 μm. Dabei ist es von Vorteil, wenn nur maximal 20 % der Partikel (II) eine Teilchengröße > 500 μm aufweisen. Bevorzugt soll die maximale Teilchengröße 1000 μm nicht überschreiten. Unter mittlerer Teilchengröße wird der nach der Laserbeugungsmethode ermittelte 50%- Medianwert verstanden, d.h., 50% der Teilchen haben einen Teilchendurchmesser < dem Medianwert und 50% der Teilchen einen Teilchendurchmesser > dem Medianwert.
Wegen des Verdampfens der Lösemittel (B) sind die erfindungsgemäßen Pulverlacke weitgehend frei von organischen Lösemitteln, so daß sie rieselfähig und applizierbar sind. Vorzugsweise haben sie einen Restgehalt an flüchtigen Lösemitteln von < 15 Gew.-%, bevorzugt < 10 Gew.-% und besonders bevorzugt < 5 Gew.-%. Erfindungsgemäß haben die Pulverlacke eine mittlere Teilchengröße von 200 bis 500, vorzugsweise 200 bis 350 und insbesondere 200 bis 300 μm. Maximal 20 % der Teilchen weisen Teilchengrößen > 500 μm auf. Vorzugsweise überschreitet dabei die Teilchengröße nicht 1000 μm.
Die Zusammensetzung der dimensionsstabilen thermoplastischen Partikel (II) kann breit variieren. Vorzugsweise enthalten sie mindestens ein thermoplastisches Polymer, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus (Meth)Acrylat(co)polymerisaten, Styrol(co)polymerisaten, Polyethylen, Polypropylen, Polycarbonaten, Polyamiden, Polyestern, thermoplastischen Polyurethanen, Polyethersulfonen, Polysulfonen und Vinyl(co)polymerisaten. Von diesen werden die (Meth)acrylatpolymerisate, die Styrol(co)polymerisate und die thermoplastischen Polyurethane besonders bevorzugt verwendet. Als geeignete (Meth)Acrylat(co)polymerisate seien die Polyalkyl- und/oder arylester der (Meth)Acrylsäure, Poly(meth)acrylamide und Poly(meth)acrylnitril genannt. Bevorzugte Acrylharze sind Polyalkylmethacrylate, auch in schlagzäh modifizierter Form, wobei Polymethylmethacrylat (PMMA) und schlagzäh modifiziertes Polymethylmethacrylat (HI(High lmpact)-PMMA) besonders bevorzugt sind. Vorzugsweise enthält das PMMA einen Anteil von in der Regel nicht mehr als 20 Gew.-% an (Meth)Acrylatcomonomeren wie n- Butyl(meth)acrylat oder Methylacrylat. HI-PMMA ist durch geeignete Zusätze schlagzäh ausgerüstet. Als Schlagzähmodifizierer kommen z.B. EPDM-Kautschuke, Polybutylacrylate, Polybutadien, Polysiloxane oder Methacrylat/Butadien/Styrol (MBS)- und
Methacrylat/Acrylnitril/Butadien/Styrol-Copolymerisate in Frage. Geeignete schlagzäh modifizierte PMMA sind beispielsweise beschrieben von M. Stickler, T. Rhein in Ulimann's Encyclopedia of Industrial Chemistry Vol. A21 , Seiten 473-486, VCH Publishers Weinheim, 1992, und H.Domininghaus, Die Kunststoffe und ihre Eigenschaften, VDI-Verlag, Düsseldorf, 1992. Geeignete Polymethylmethacrylate sind dem Fachmann im übrigen bekannt und z.B. unter den Handelsmarken LucrylR (BASF AG) und PlexiglasR (Röhm GmbH) erhältlich.
Als Stryrol(co)polymerisate kommen alle (Co)Polymeren in Frage, die vollständig oder in Teilen aus vinylaromatischen Verbindungen aufgebaut sind. Geeignete vinylaromatische Verbindungen sind z.B. Styrol und Styrolderivate wie ein- oder mehrfach alkyl- und/oder halogensubstituiertes Styrol sowie entsprechende Naphthylverbindungen. Bevorzugt wird auf Styrolcopolymerisate zurückgegriffen. Hierzu zählen beispielsweise Pfropfcopolymerisate von Acrylnitril und Styrol auf Butadienkautschuken, auch als ABS-Polymerisate bekannt (z.B. das Handelsprodukt TerluranR der BASF AG), Pfropfcopolymerisate von Styrol und Acrylnitril auf Polyalkylacrylatkautschuke, auch als ASA-Polymerisate bekannt (z.B. das Handelsprodukt LuranR S der BASF AG), oder Styrol- Acrylnitril-Copolymerisate, auch SAN-Copolymerisate genannt (z.B. das Handelsprodukt LuranR der BASF AG). Besonders bevorzugte Styrolpolymere sind ASA-Polymerisate.
Geeignete Polycarbonate sind an sich bekannt. Unter Polycarbonate fallen auch Copolycarbonate. Die (Co)Polycarbonate haben vorzugsweise ein Molekulargewicht (Gewichtsmittelwert Mw bestimmt mittels Gelpermeationschromatographie in Tetra hydrofu ran gegen Polystyrolstandard) im Bereich von 10.000 bis 200.000 g/mol. Bevorzugt liegt Mw im Bereich von 15.000 bis 100.000 g/mol. Dies entspricht relativen Lösungsviskositäten im Bereich von 1 ,1 bis 1 ,5, gemessen in 0,5 gew.-%iger Lösung in Dichlormethan bei 25 °C, bevorzugt von 1 ,15 bis
1 ,33.
Polycarbonate sind z.B. entsprechend den Verfahren der DE 300 266 C1 durch Grenzflächenpolykondensation oder gemäß dem Verfahren der DE 14 95 730 A1 durch Umsetzung von Diphenylcarbonat mit Bisphenolen erhältlich. Bevorzugtes Bisphenol ist 2,2-Di(4-hydroxyphenyl)propan, üblicherweise als Bisphenol A bezeichnet.
Anstelle von Bisphenol A können auch andere aromatische Dihydroxyverbindungen verwendet werden, insbesondere 2,2-Di(4- hydroxyphenyl)pentan, 2,6-Dihydroxynaphthalin, 4,4'- Dihydroxydiphenylsulfon, 4,4'-Dihydroxydiphenylether, 4,4'-
Dihydroxydiphenylsulfit, 4,4'-Dihydroxydiphenylmethan, 1,1-Di-(4- hydroxyphenyl)ethan, 4,4-Dihydroxydiphenyl oder
Dihydroxydiphenylcycloalkane, bevorzugt Dihydroxydiphenylcyclohexane oder Dihydroxycyclopentane, inbesondere 1 ,1-Bis(4-hydroxyphenyl)-3,3,5- trimethylcyclohexan, sowie Mischungen der vorgenannten Dihydroxyverbindungen.
Besonders bevorzugte Polycarbonate sind solche auf der Basis von Bisphenol A oder Bisphenol A zusammen mit bis zu 80 mol-% der vorstehend genannten aromatischen Dihydroxyverbindungen.
Es können auch Copolycarbonate gemäß der US 3 737 409 A verwendet werden. Von besonderem Interesse sind Copolycarbonate auf der Basis Bisphenol A und Bis-(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)sulfon und/oder 1 ,1- Bis(4-hydroxyphenyl)-3,3,5-trimethylcyclohexan, die sich durch hohe Wärmeformbeständigkeit auszeichnen.
Kommerziell erhältlich sind z.B. die Polycarbonate MakrolonR (Bayer) und LexanR (GE Plastics).
Geeignete Polyamide (PA) können Polykondensationsprodukte von Diaminen und Dicarbonsäuren, z.B. Adipinsäure und Hexamethylendiamin, oder von Aminosäuren, z.B. Aminoundecansäure, sein oder durch ringöffnende Polymerisation von Lactamen, z.B. Caprolactam oder Laurinlactam, hergestellt werden. Beispielhaft seien UltramidR (BASF AG), ZytelR und MinlonR (Du Pont), SniamidR, TechnylR und AmodelR (Nyltech), DurethanR (Bayer), AkulonR und StanylR (DSM), GrilonR, GrilamidR und GrivoryR (EMS), OrgamidR und RilsanR (Atochem) und NivionplastR (Enichem) genannt.
Als Polyester sind die höher- bis hochmolekularen Veresterungsprodukte von zweiwertigen Säuren, insbesondere Terephthalsäure, mit zweiwertigen Alkoholen, vor allem Ethylenglykol, geeignet. Unter den Polyalkylenterephthalaten ist Polyethylenterephtalat (PET; ArniteR (Akzo), GrilpetR (EMS-Chemie), ValoxR (GEP)) besonders geeignet. Thermoplastische Polyurethane (TPU) sind schließlich die Umsetzungsprodukte von Diisocyanaten und langkettigen Diolen. Gegenüber den aus Polyisocyanaten (enthaltend mindestens drei Isocyanatgruppen) und mehrwertigen Alkoholen (enthaltend mindestens drei Hydroxygruppen), insbesondere Polyether- und Polyesterpolyolen, Polyurethan-Schäumen weisen thermoplastische Polyurethane keine oder nur eine geringfügige Vernetzung auf und verfügen demgemäß über eine lineare Struktur. Thermoplastische Polyurethane sind dem Fachmann hinlänglich bekannt und finden sich z.B. im Kunststoff-Handbuch, Band 7, Polyurethane, Hrsg. G. Oertel, 2. Aufl., Carl Hanser Verlag, München, 1983, insbesondere auf den Seiten 428-473, beschrieben. Als im Handel erhältliches Produkt sei hier z.B. ElastolanR (Elastogran) genannt.
Die Polymerklassen der Polyethersulfone und Polysulfone sind dem F Faacchhmmaannnn eebbeennffaallllss bbeekkaannnntt uunndd uunnlter den Handelsnamen UltrasonR E und UltrasonR S kommerziell erhältlich
Als geeignetes Vinylpolymer sei schließlich beispielsweise Polyvinylchlorid (PVC) genannt.
Die Herstellung der dimensionsstabilen thermoplastischen Partikel (II) weist keine methodischen Besonderheiten auf, sondern erfolgt mit Hilfe der im eingangs genannten Stand der Technik beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung von Pulverlacken aus den Bestandteilen (C) sowie gegebenenfalls (A).
Bei den Partikeln (II) kann es sich um die Vorstufe eines Pulverlacks handeln, der mit mindestens einem funktionalen Bestandteil (A) komplettiert werden soll. So kann z.B. die klare transparente Vorstufe eines färb- und/oder thermoplastischen effektgebenden Pulverlacks mit einer Dispersion (I) beschichtet werden, die mindestens ein färb- und/oder effektgebendes Pigment als funktionalen Bestandteil (A) enthält.
Es kann sich indes auch um einen an sich fertigen thermoplastischen Pulverlack handeln, dessen stoffliche Zusammensetzung und/oder dessen anwendungstechnische Eigenschaften nachträglich eingestellt werden müsssen. Die nachträgliche Einstellung kann beispielsweise notwendig werden, wenn der fertige Pulverlack eine Fehlcharge ist. Sie kann aber auch dazu verwendet werden, fertige Pulverlacke, die älteren Spezifikationen entsprechen, neuen Spezifikationen anzupassen, ohne daß eine Neuproduktion notwendig wird.
Es ist der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Pulverlacke und des erfindungsgemäßen Verfahrens, daß sämtliche pulverlacktypischen funktionalen Bestandteile (A) in dieser Weise appliziert werden können. Deswegen kann auch ein erfindungsgemäßer Pulverlack mit vorgegebener stofflicher Zusammensetzung nach verschiedenen Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt werden, wodurch sich neue Möglichkeiten der Verfahrensoptimierung ergeben. Gleiches gilt für die nachträgliche Einstellung der stofflichen Zusammensetzung und/oder des anwendungstechnischen
Eigenschaftsprofils von fertigen Pulverlacken.
Ganz besondere Vorteile resultieren, wenn als funktionaler Bestandteil (A) mindestens ein färb- und/oder effektgebendes Pigment verwendet wird, weil hier der Verfahrenserfolg unmittelbar sichtbar wird. So kann die Herstellung der erfindungsgemäßen Pulverlacke bzw. das erfindungsgemäße Verfahren, dazu verwandt werden, Pulverklarlacke einzufärben bzw. zu pigmentieren und/oder nachzutönen, beispielsweise wenn die Pigmentierung bzw. Einfärbung im ersten Schritt nicht spezifikationsgerecht war. Die Applikation der vorstehend beschriebenen Lösungen und Dispersionen auf den dimensionsstabilen Partikeln bzw. die Beschichtung ihrer Oberfläche mit den funktionalen Bestandteilen (A) und den Bestandteilen (C) kann mit Hilfe üblicher und bekannter Verfahren und Vorrichtungen, die der Beschichtung fester Partikel dienen, durchgeführt werden.
Erfindungsgemäß ist es von Vorteil, die Dispersionen und/oder Lösungen durch Versprühen zu applizieren. Bevorzugt werden die Dispersionen und/oder Lösungen in eine Wirbelschicht, enthaltend die dimensionsstabilen Partikel versprüht.
Für die Erzeugung der Wirbelschicht können im Grunde alle hierfür geeigneten üblichen und bekannten Verfahren und Vorrichtungen eingesetzt werden. Bevorzugt werden Wirbelschichttrockner verwendet.
Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die dimensionsstabilen thermoplastischen Partikel kontiniuerlich oder diskontinuierlich der Wirbelschicht zugeführt, worin sie mit mindestens einer Dispersion und/oder mindestens einer Lösung beschichtet werden. Werden stofflich unterschiedliche Dispersionen und/oder Lösungen verwendet, werden sie vorzugsweise an verschiedenen Stellen eingesprüht. Wird nur eine Lösung oder Dispersion eingesetzt, kann sie ebenfalls an verschiedenen Stellen eingesprüht werden, um ihre Verteilung in der Wirbelschicht zu optimieren.
Nach der Beschichtung werden die beschichteten dimensionsstabilen thermoplastischen Partikel (II) bzw. die erfindungsgemäßen Pulverlacke ausgetragen. Die beschichteten dimensionsstabilen thermoplastischen
Partikel (II) können in die Wirbelschicht zurückgeführt werden (Kreisfahrweise), worin sie mit den gleichen oder anderen Dispersionen und/oder Lösungen beschichtet werden. Zu diesem Zweck können sie auch mindestens einem weiteren Wirbelschichttrockner zugeführt werden.
Nach dem Austragen aus dem Wirbelschichttrockner können die erfindungsgemäßen Pulverlacke gemahlen und/oder gesichtet werden, um die gewünschte Korngrößenverteilung einzustellen.
Es ergeben sich auch hier zahlreiche neuartige Möglichkeiten der Steuerung und der Optimierung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der stofflichen Zusammensetzung und des anwendungstechnischen Eigenschaftsprofils des erfindungsgemäßen Pulverlacks. Außerdem kann das erfindungsgemäße Verfahren so gesteuert werden, daß auch thermisch empfindliche, katalytisch wirksame und/oder hochreaktive funktionale Bestandteile (A) in die erfindungsgemäßen Pulverlacke eingearbeitet werden können, bei denen unter den Bedingungen der üblichen und bekannten Verfahren der Herstellung von Pulverlacken die Gefahr besteht, daß sie sich zersetzen.
Der wesentliche Vorteil der vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Pulverlacke und des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt aber darin, daß sie die Bereitstellung des erfindungsgemäßen Mischsystems gestatten.
Das erfindungsgemäße Mischsystem dient der Herstellung von thermoplastischen Pulverlacken und/oder der nachträglichen Einstellung der stofflichen Zusammensetzung und/oder des anwendungstechnischen Eigenschaftprofils von thermoplastischen Pulverlacken. Insbesondere dient es der nachträglichen Einstellung des Farbtons und/oder der optischen Effektgebung färb- und/oder effektgebender thermoplastischer Pulverlacke von unterschiedlicher Buntheit und/oder Intensität der optischen Effekte.
Das erfindungsgemäße Mischsystem umfaßt mindestens zwei Einstellmodule (I) und mindestens ein Feststoffmodul (II).
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bezeichnet der Begriff „Modul" ein standardisiertes gebrauchsfertiges Handelsprodukt, dessen anwendungstechnisches Eigenschaftsprofil den Eigenschaftsprofilen andere Module genau angepaßt ist und diese ergänzt, so daß die Module insgesamt zu einem Mischsystem kombiniert werden können.
Ein Einstellmodul (I) umfaßt jeweils eine Dispersion oder Lösung, enthaltend die vorstehend beschriebenen Bestandteile (A) und (B) sowie ggf. (C) und/oder (D). Wie bereits erwähnt, kann es sich bei den funktionalen Bestandteilen (A) um mindestens einen der vorstehend beschriebenen pulverlacktypischen Zusatzstoffe handelt, mit deren Hilfe die unterschiedlichsten anwendungstechnischen Eigenschaften wie beispielsweise die Korrosionsschutzwirkung, die Witterungsbeständigkeit oder der Farbton eingestellt werden können.
Erfindungsgemäß ist es von Vorteil, wenn der funktionale Bestandteil (A) eines Einstellmoduls (I) mindestens ein färb- und/oder effektgebendes Pigment ist. Die Einstellmodule (I) können unterschiedliche färb- und/oder effektgebende Pigmente enthalten, so daß eine Reihe von Basisfarbmodulen (I) resultiert, aus denen ein Farbmischsystem aufgebaut werden kann, mit dessen Hilfe aus wenigen Basisfarben eine praktisch unbegrenzte Anzahl unterschiedlicher Farbtöne und/oder optischen Effekte für die aus den erfindungsgemäßen Pulverlacken hergestellten Beschichtungen realisiert werden können. Vorzugsweise werden die stofflichen Zusammensetzungen der erfindungsgemäßen färb- und/oder effektgebenden Pulverlacke unterschiedlicher Buntheit und/oder Intensität der optischen Effekte mit Hilfe eines Farbmischformel-Systems, das auf den Basisfarbmodulen (I) beruht, ermittelt.
Das erfindungsgemäße Mischsystem umfaßt desweiteren mindestens einen Feststoffmodul (II), der mindestens eine Art, insbesondere eine Art, der vorstehend beschriebenen dimensionsstabilen thermoplastischen Partikel (II) enthält. Welche Art von Partikeln (II) ausgewählt wird, richtet sich nach dem Verwendungszweck der hieraus hergestellten erfindungsgemäßen Pulverlacke und Beschichtungen.
Nicht zuletzt umfaßt das erfindungsgemäße Mischsystem mindestens ein Mischaggregat zum Vermischen des Inhalts mindestens eines Einstellmoduls (I) und des Inhalts mindestens eines Feststoffmoduls (II) unter definierten Mengenverhältnissen und Temperaturen. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Mischaggregat um einen Wirbelschichttrockner.
Das erfindungsgemäße Mischsystem bietet für den Hersteller und für den Anwender von Pulverlacken den wesentlichen Vorteil, daß sie für spezielle Verwendungszwecke nicht mehr länger einen fertigen Pulverlack in größeren Mengen herstellen bzw. kaufen müssen, sondern daß sie, dem Bedarf des Anwenders entsprechend, kleine Mengen eines Pulverlacks, der dem jeweiligen Verwendungszweck genau angepaßt ist, gezielt herstellen bzw. einstellen können. Dadurch erübrigt sich die teure Entsorgung von überschüssigem Pulverlack. All dies macht die Herstellung von kleinen Pulverlackmengen mit Hilfe des erfindungsgemäßen Mischsystems auch wirtschaftlich attraktiv. Die erfmdungsgemäßen Pulverlacke eignen sich hervorragend als Wirbelsinterpulver, die mit Hilfe des Wirbelsinterverfahrens auf die unterschiedlichsten Substrate oder Werkstücke aufgebracht werden können (vgl. RÖMPP Lexikon Lacke und Druckfarben, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, New York, 1998, S. 631 u. 632). Sie können aber auch durch die elektrostatische Pulverlackierung oder das elektrostatische Pulversprühen appliziert werden (vgl. am angegebenen Orte S. 186 u. 187). Desweiteren kommt das elektrostatische Wirbelbadverfahren in Betracht (vgl. am angegebenen Orte S. 187 u. 188). Die erfindungsgemäßen Pulverlacke sind daher hervorragend für die Automobilerstlackierung, insbesondere als Füller oder
Steinschlagschutzgrundierungen, die Lackierung von Bauwerken im Innen- und Außenbereich, die Lackierung von Türen, Fenstern und Möbeln, die industrielle Lackierung, inklusive Coil Coating, Container Coating, die Beschichtung von Rohren (Pipelines) und die Imprägnierung und/oder Beschichtung elektrotechnischer Bauteile, die Lackierung von weißer Ware, inklusive Haushaltsgeräte, Heizkessel und Radiatoren, sowie die Lackierung von Flanschen, Armaturen, Wandgarderoben, Bettgestellen, Isolationskästen, Zaunpfählen, Gartenmöbeln, Leitplanken, Straßenschildern, Einkaufskörben, Einsätzen für Geschirrspüler, Bremszylindern, Laborausstattungen und Chemieanlagen geeignet.
Beispiele 1 bis 6
Die Herstellung von erfindungsgemäßen Pulverlacken
Beispiel 1
In eine Lösung von 300 g eines handelsüblichen pulverförmigen Polymethylmethacrylats (PMMA, mittlere Teilchengröße 300 μm; 15 % der Teilchen mit einer Teilchengröße > 500 μm und < 1000 μm, Lucryl KR 2006/1, BASF) in 1 I Aceton wurden 100 g eines blausilbernen, mit Ammoniak reduzierten TiO2-Glimmerpigments (mittlere Teilchengröße 10 bis 12 μm; Paliocrom Blausilber L6000, BASF) schonend unter Verwendung eines Flügelrührers eingerührt.
Die erhaltene Pigmentdispersion wurde anschließend in einem Wirbelschichttrockner (Durchmesser des Wirbelboden 150 mm, zylindrische Höhe 500 mm) auf 1 ,6 kg des zur Herstellung der Dispersion eingesetzten PMMA-Pulvers, das mit 70 m3/h auf 60 °C erhitzter Luft fluidisiert wurde, in 2 h (0,7 kg/h) aufgedüst.
Es wurden 1992 g eines blockfesten, rieselfähigen, abriebfesten Pulverlacks mit einem Pigmentgehalt von 5 Gew.-% und einer mittleren Teilchengröße von 300 μm erhalten. 13 % der Teilchen wiesen eine Teilchengröße > 500 μm und < 1000 μm auf.
Beispiel 2
Es wurde analog Beispiel 1 vorgegangen, jedoch wurden 100 g eines kupferfarbenen, mit Aluminium und Mangan dotierten, plättchenförmigen α-Eisen(lll)oxidpigments (mittlere Teilchengröße 18 μm; Paliocrom Kupfer L3000, BASF) eingesetzt.
Es wurden 1994 g eines blockfesten, rieselfähigen, abriebfesten Pulverlacks mit einem Pigmentgehalt von 5 Gew.-% und einer mittleren Teilchengröße von 320 μm erhalten. 16 % der Teilchen wiesen eine Teilchengröße > 500 μm und < 900 μm auf.
Beispiel 3 Es wurde analog Beispiel 1 vorgegangen, jedoch wurden 100 g eines Fe2O3-beschichteten Aluminiumpigments (mittlere Teilchengröße 10 bis 12 μm; Paliocrom Orange L 2800, BASF) eingesetzt.
Es wurden 1993 g eines blockfesten, rieselfähigen, abriebfesten Pulverlacks mit einem Pigmentgehalt von 5 Gew.-% und einer mittleren Teilchengröße von 250 μm erhalten. 15 % der Teilchen wiesen eine Teilchengröße > 500 μm und < 800 μm auf.
Beispiel 4
Es wurde analog Beispiel 1 vorgegangen, jedoch wurden 100 g Aluminiumplättchen (mittlere Teilchengröße 10 bis 12 μm, Stapa-
HydroluxR 2192, Eckart) eingesetzt.
Es wurden 1984 g eines blockfesten, rieselfähigen, abriebfesten Pulverlacks mit einem Pigmentgehalt von 5 Gew.-% und einer mittleren Teilchengröße von 250 μm erhalten. 13 % der Teilchen wiesen eine Teilchengröße > 500 μm und < 900 μm auf.
Beispiel 5
In eine Lösung von 1500 g des Polymethylmethacrylats aus Beispiel 1 in 5 I Aceton wurden 500 g Aluminiumplättchen (mittlere Teilchengröße 15 μm, Stapa-Hydrolux 8154, Eckart) schonend unter Verwendung eines Flügelrührers eingerührt. Dieser Ansatz wurde neunmal reproduziert.
Die insgesamt erhaltene Pigmentdispersion wurde anschließend in einem
Wirbelschichttrockner (Durchmesser des Wirbelboden 800 mm, zylindrische Höhe 2000 mm) auf 80 kg des zur Hestellung der Dispersion eingesetzten PMMA-Pulvers, das mit 2700 m3/h auf 60 °C erhitzter Luft fluidisiert wurde, in 3 h (25 kg/h) aufgedüst.
Es wurden 99,8 kg eines blockfesten, rieselfähigen, abriebfesten Pulverlacks mit einem Pigmentgehalt von 5 Gew.-% und einer mittleren Teilchengröße von 330 μm erhalten. 19 % der Teilchen wiesen eine Teilchengröße > 500 μm und < 1000 μm auf.
Beispiel 6
Eine Mischung von 50 g naßchemisch hergestelltem nadeiförmigem Eisenoxid (C.l. Pigment Red 101 ; Dicke der Nadeln 5 bis 10 nm, Länge der Nadeln 50 bis 100 nm), 60 g eines handelsüblichen puiverförmigen PMMA-Granulats (mittlere Teilchengröße 210 μm, 19 % der Teilchen wiesen eine Teilchengröße > 500 μm und < 1000 μm auf; Plexiglas Glasklar 7N; Röhm), 300 g Aceton und 600 g Zirkonoxidperlen (SAZ, Durchmesser 1 bis 1 ,6 mm) wurde in einem 1 I-Schraubglas 4 h in einer Skandex-Schüttelmaschine geschüttelt. Dieser Ansatz wurde noch einmal wiederholt.
Die insgesamt erhaltene Pigmentdispersion wurde anschließend nach Abtrennung der Zirkonoxidperlen durch Einrühren in eine Lösung von 180 g des gleichen PMMA-Pulvers in 0,6 I Aceton verdünnt und danach analog Beispiel 1 auf 1,6 g des zur Herstellung der Dispersion eingesetzten PMMA-Pulvers aufgedüst.
Es wurden 1998 g eines blockfesten, rieselfähigen, abriebfesten Pulverlacks mit einem Pigmentgehalt von 5 Gew.-% und einer mittleren Teilchengröße von 220 μm erhalten. 17 % der Teilchen wiesen eine Teilchengröße > 500 μm und < 1000 μm auf. Die erfindungsgemäßen Pulverlacke der Beispiele 1 bis 6 konnten problemlos mit Hilfe der Wirbelsinterverfahrens appliziert werden und lieferten je nach Verwendungszweck 250 bis 700 μm dicke, brillante, homogene, glatte Beschichtungen mit sehr gutem Verlauf und sehr guten mechanischen Eigenschaften.

Claims

Thermoplastische Pulverlacke, Verfahren zu ihrer Herstellung und Mischsystem für PulverlackePatentansprüche
1 . Thermoplastischer Pulverlack, der eine mittlere Teilchengröße von
200 bis 500 μm aufweist, wobei maximal 20 % der Teilchen
Teilchengrößen > 500 μm haben, herstellbar, indem man mindestens eine Dispersion (I) und/oder mindestens eine Lösung
(I), enthaltend
(A) mindestens einen funktionalen Bestandteil eines thermoplastischen Pulverlacks und
(B) mindestens ein Lösemittel,
unter teilweisem, im wesentlichen vollständigem oder vollständigem Verdampfen des Lösemittels oder der Lösemittel (B) auf die Oberfläche von dimensionsstabilen thermoplastischen Partikeln (II) appliziert.
2. Pulverlack nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der funktionale Bestandteil (A) in dem Lösemittel (B) molekular dipsers oder kolloidal löslich ist oder feinteilig dispergierbar ist.
3. Pulverlack nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dispersion (I) und/oder die Lösung (I) (C) mindestens ein thermoplastisches Polymer, das im Lösemittel (B) molekulardispers oder kolloidal löslich ist oder feinteilig dispergierbar ist,
enthält.
4. Pulverlack nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man mindestens zwei Dispersionen (I), mindestens eine Dispersion (I) und mindestens eine Lösung (I) oder mindestens zwei Lösungen (I) gleichzeitig oder nacheinander auf die Oberfläche der dimensionsstabilen thermoplastischen Partikel (II) appliziert.
5. Pulverlack nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Teilchengröße der dimensionsstabilen Partikel (II) bei 200 bis 350 μm liegt.
6. Pulverlack nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß maximal 20 % der Teilchen eine Teilchengröße bis zu 1000 μm haben.
7. Pulverlack nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der thermoplastischen Polymere (C) mit mindestens einem der thermoplastischen Polymeren der dimensionsstabilen Partikel (II) stofflich identisch ist.
8. Pulverlack nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den dimensionsstabilen Partikeln (II) um einen thermoplastischen Pulverlack (I) oder um die Vorstufe (I) eines thermoplastischen Pulverlacks handelt.
9. Pulverlacke nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die dimensionsstabilen Partikel (II) mindestens ein thermoplastisches Polymer, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus (Meth)acrylat(co)poymerisaten, Styrol(co)poIymerisaten, Polycarbonaten, Polyamiden, Polyestern, thermoplastischen Polyurethanen, Polyethersulfonen, Polysulfonen und Vinyi(co)polymerisaten, enthalten oder hieraus bestehen.
10. Pulverlack nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß es sich um einen Pulverlack (I) handelt, dessen stoffliche
Zusammensetzung und/oder dessen anwendungstechnisches Eigenschaftsprofil nachträglich eingestellt wird oder werden.
1 1. Pulverlack nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem funktionalen Bestandteil (A) um färb- und/oder effektgebende, fluoreszierende elektrisch leitfähige und/oder magnetisch abschirmende Pigmente, Metallpulver, kratzfest machende Pigmente, organische Farbstoffe, organische und anorganische, transparente oder opake Füllstoffe und/oder Nanopartikel und/oder Hilfs- und/oder Zusatzstoffe wie
UV-Absorber, Lichtschutzmittel, Radikalfänger, Entlüftungsmittel, Slipadditive, Haftvermittler, Verlaufmittel, Flammschutzmittel, Korrosionsinhibitoren, Rieselhilfen, Wachse und/oder Mattierungsmittel handelt.
12. Pulverlack nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, daß man das oder die Lösemittel (B) unterhalb der Glasübergangstemperatur Tg der dimensionsstabilen thermoplastischen Partikel (II) verdampft.
13. Pulverlack nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß man die Dispersion (I) oder die Lösungen (I) durch Versprühen appliziert.
5 14. Pulverlack nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß man die Dispersionen (I) und/oder die Lösungen (I) in eine Wirbelschicht, enthaltend die dimensionsstabilen thermoplastischen Partikel (II) versprüht.
10 15. Mischsystem zur Herstellung von thermoplastischen Pulverlacken gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14 und/oder zur nachträglichen Einstellung der stoffliche Zusammensetzung und/oder des anwendungstechnischen Eigenschaftprofils von thermoplastischen Pulverlacken gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, umfassend
15
(I) mindestens zwei Einstellmodule, jeweils umfassend eine Dispersion (I) oder Lösung (I), enthaltend
(A) mindestens einen funktionalen Bestandteil eines 20 thermoplastischen Pulverlacks,
(B) mindestens ein Lösemittel;
und 5
(II) mindestens einen Feststoffmodul, umfassend dimensionsstabile thermoplastische Partikel (II).
16. Mischsystem nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß es 0 ein Mischaggregat zum Vermischen des Inhalts mindesten eines
Einstellmoduls (I) und des Inhalts mindestens eines Feststoffmoduls (II) unter definierten Mengenverhältnissen und Temperaturen umfaßt.
17. Mischsystem nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischaggregat ein Wirbelschichttrockner ist.
18. Mischsystem nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß es der Herstellung und/oder der nachträglichen Tönung färb- und/oder effektgebender thermoplastischer Pulverklarlacke von unterschiedlicher Buntheit und/oder Intensität der optischen Effekte dient.
19. Mischsystem nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Herstellung und/oder die Tönung anhand eines Farbmischformel- Systems vorgenommen wird.
20. Verfahren zur Herstellung von Pulverlacken gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14 und/oder zur nachträglichen Einstellung der stofflichen Zusammensetzung und/oder des anwendungstechnischen Eigenschaftprofils von Pulverlacken gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14 durch Vermischen mindestens eines thermoplastischen Polymers mit mindestens einem funktionalen Bestandteil, dadurch gekennzeichnet, daß man
(1) dimensionsstabile Partikel (II), die mindestens ein thermoplastisches Polymer enthalten oder hieraus bestehen, herstellt und sie mit
(2) mindestens einer Dispersion (I) und/oder mindestens einer Lösung (I), enthaltend (A) mindestens einen funktionalen Bestandteil eines thermoplastischen Pulverlacks,
(B) mindestens ein Lösemittel,
unter teilweisem, im wesentlichen vollständigen oder vollständigem Verdampfen des Lösemittels oder der Lösemittel (B) beschichtet.
Verwendung des Pulverlacks gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, des mit Hilfe des Mischsystem gemäß einem der Anspruch 15 bis 19 hergestellten Pulverlacks und/oder des nach dem Verfahren gemäß Anspruch 20 hergestellten Pulverlacks für die Automobilerstlackierung; die Lackierung von Bauwerken im Innen- und Außenbereich; die Lackierung von Türen, Fenstern und
Möbeln; die industrielle Lackierung, inklusive Coil Coating, Container Coating, die Beschichtung von Röhren (Pipelines) und die Imprägnierung und/oder Beschichtung elektrotechnischer Bauteile; die Lackierung von weißer Ware, inclusive Haushaltsgeräte, Heizkessel und Radiatoren; sowie die Lackierung von Flanschen, Armaturen, Wandgarderoben, Bettgestellen, Isolationskästen, Zaunpfählen, Gartenmöbeln, Leitplanken, Straßenschildern, Einkaufskörben, Einsätzen für Geschirrspüler, Bremszylindern, Laborausstattungen und Chemieanlagen.
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