EP2545115A1 - Bei hitze härtende pulverlackzusammensetzungen, welche nach aushärtung der beschichtung zu einer matten oberfläche führen, sowie ein einfaches verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents

Bei hitze härtende pulverlackzusammensetzungen, welche nach aushärtung der beschichtung zu einer matten oberfläche führen, sowie ein einfaches verfahren zu ihrer herstellung

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Publication number
EP2545115A1
EP2545115A1 EP11707677A EP11707677A EP2545115A1 EP 2545115 A1 EP2545115 A1 EP 2545115A1 EP 11707677 A EP11707677 A EP 11707677A EP 11707677 A EP11707677 A EP 11707677A EP 2545115 A1 EP2545115 A1 EP 2545115A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
powder coating
peak
coating composition
mol
cyclohexyl
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP11707677A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Werner Grenda
Emmanouil Spyrou
Thomas Weihrauch
Christoph Lammers
Holger Loesch
Klaus Behrendt
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.)
Evonik Operations GmbH
Original Assignee
Evonik Degussa GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Evonik Degussa GmbH filed Critical Evonik Degussa GmbH
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C09D133/08Homopolymers or copolymers of acrylic acid esters
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    • Y10T428/31786Of polyester [e.g., alkyd, etc.]
    • Y10T428/3179Next to cellulosic

Definitions

  • the invention relates to heat-curing powder coating compositions which have a matte surface after curing of the coating and to a simple process for their preparation.
  • Thermosetting powder coatings do not give organic when applied
  • Typical binder systems are epoxy resins with hardeners based on amines, amidines, acids, anhydrides; Carboxyl polyesters or polyacrylates with epoxy-based curing agents; Hydroxyl polyesters or polyacrylates with crosslinkers based on blocked isocyanates; Epoxy-containing polyacrylates with dicarboxylic acids as crosslinkers, carboxyl polyesters or - polyacrylates with crosslinkers based on ß-hydroxyalkylamides u. a.
  • the different binder systems differ in addition to the coating properties, especially in the resistance to outdoor weathering.
  • the pure binder systems usually lead to high-gloss surfaces, with a gloss level of> 80 scale divisions (DIN 67530 / ISO 2813, angle of incidence 60 °) when in a so-called one-shot process with only one reactant, e.g. Crosslinker and resin, processed and cured.
  • Coating systems that give a substrate a uniform flat and matte finish are of considerable interest. The reason for this is mainly practical. Glossy surfaces require a much higher degree of cleaning than dull surfaces. In addition, it may look
  • WO-A-89/06674 describes the production of satin-glossy or matt surfaces by drybending, ie physical mixtures of finished powder coatings, which are composed of different binder systems.
  • EP 366 608 also proposes a process for producing powder coatings with matte surfaces. It relates to powder coatings based on
  • Epoxy resins or epoxy compounds such as. B. triglycidyl isocyanurate (TGIC) with carboxyl-terminated polyester resins and mixtures of di-, tri- or tetrakis- (ß-carboxyethyl) cyclohexanones or cyclopentanones.
  • TGIC triglycidyl isocyanurate
  • the matte effect is attributed here to the different reactivity between the aliphatic carboxylate groups of the crosslinker and the aromatic carboxylate groups of the carboxyl-terminated polyester resin.
  • Polyester resins epoxy compounds, such as. As TGIC and special reversibly blocked polyisocyanates with free carboxylate groups.
  • US Pat. No. 4,801,680 (EP 322 834) describes a thermosetting powder coating which consists of a particle mixture of a carboxylate-containing polyester and a ⁇ -hydroxyalkylamide. This powder coating leads after application on a support to shiny lacquer surfaces. According to Example 2 of US Pat. No. 4,801,680, the lacquer surfaces obtained after carrying out an accelerated weathering test and using UV irradiation show no impairment of the lacquer surface.
  • EP 520429 describes a resin composition of polyesters with
  • the described resin composition necessarily comprises an essentially ungelled polyester A, an im
  • Curing agent and an organic sulfonic acid as a catalyst are examples of Curing agent and an organic sulfonic acid as a catalyst.
  • Example 2 discloses, in particular in Example 1, the compound N 1 , N 1 , N 4 , N 4 -tetrakis (2-hydroxyethyl) cyclohexane-1, 4-dicarboxamide (formula 3) mentioned there 2 has only one peak according to DSC analysis with a maximum peak at about 190 ° C.
  • a cis / trans content of the compound is not mentioned Further, carboxyl group-containing polyesters which are not well defined but only by wide ranges of some Can be specified (polyester not clearly characterized and unknown on the market with this viscosity), crosslinked with this compound and with the known ß-hydroxyalkylamides, here in Example 3 called as [N 1 , N 1 , N 6 , N 6 - tetrakis ( 2-hydroxyethyl) adipamide] (obtain commonly known as VESTAGON HAA 320 or PRIMID XL 552), ie with prior art curatives and long established market products, and which are known to result in glossy surfaces of the coatings produced.
  • the sheets are shown. It is not described that it is dull coatings. This is also not possible because glossy coatings are obtained with the conventional hardener.
  • Hydroxyalkylamides are well known in the art so-called dry blends, d. H. it requires the separate production of two Hydroxyalkylamidpullegacke based on ß-hydroxyalkylamides plus resins (polymers) with different acid numbers, which are then fed as a dry blend of the grinding. This requires a considerable additional effort and leads to a deviation
  • the object of the invention was to find a heat-curing powder coating composition which have a matte surface after curing of the coating and to find a simple process for their preparation.
  • the invention relates to a powder coating composition, essentially containing
  • At least one carboxylate group-containing polymer having an acid number of 5 to 350 mg KOH / g, and a glass transition temperature T g of greater than 40 ° C, and
  • R 1 , R 2 independently of one another are identical or different radicals selected from the alkyl radical, cycloalkyl radical, aryl radical, aralkyl radical or alkenyl radical having 1 to 24 carbon atoms, where the radicals may also contain heteroatoms and / or functional groups,
  • R 1 may also be hydrogen, and wherein R 2 is also can be;
  • R 3 independently of one another identical or different radicals selected from hydrogen, alkyl radical, cycloalkyl radical, aryl radical, aralkyl radical or alkenyl radical having 1 to 24 carbon atoms, which radicals may also contain heteroatoms and / or functional groups, and where two or more radicals selected from hydrogen, alkyl radical, cycloalkyl radical, aryl radical, aralkyl radical or alkenyl radical having 1 to 24 carbon atoms, which radicals may also contain heteroatoms and / or functional groups, and where two or more
  • Substituents R 3 may be linked together to form rings; wherein the ⁇ -hydroxyalkylamides are below 150 ° C in solid form; C) optional adjuvants and / or additives; wherein the ratio of ⁇ -hydroxyalkylamide groups to the
  • Coatings with matte (10 - 30 units) and semi matte (30 - 50 units) surfaces measured as reflectometer values according to DIN 67530 / ISO 2813 at an angle of incidence of 60 ° can be obtained.
  • the inventive Powder coating composition can be obtained on the basis of carboxylate-containing polymers and ⁇ -hydroxyalkylamides according to the invention as crosslinking agents.
  • crosslinker and hardener are used equally important.
  • Polyester blend or polyacrylate mixture of at least two resins with different reactivity required Polyester blend or polyacrylate mixture of at least two resins with different reactivity required.
  • Carboxylate group-containing polymers A) in question As polymers it is possible to use polymers, polycondensates and polyaddition compounds. In principle, any polymer can be used which contains at least two carboxylate groups and glass transition temperature T g greater than 40 ° C. Poloxylate-containing polymers are suitable for the powder coatings according to the invention those having acid numbers of 5 - 350 mg KOH / g, preferably 15 - 150 mg KOH / g, with OH numbers ⁇ 15 mg KOH / g. Preferably, these polymers have at least two terminal carboxylate groups.
  • the carboxylates containing polyesters A) are preferably polyester polycarboxylic acids which are prepared from polyols and polycarboxylic acids or derivatives thereof.
  • the glass transition temperature T g of these acidic polyesters is in a range of 40 to 80 ° C, preferably 40 to 70 ° C; their acid value varies from 5 to 250 mg KOH / g, preferably from 10 to 150 mg KOH / g, preferably from 12 to 120 mg KOH / g.
  • the OH numbers are below 15 mg KOH / g. They have an average molecular weight M w of from 1000 to 10000 g / mol, preferably from 1 500 to 9000 g / mol, particularly preferably from 2000 to 8000 g / mol.
  • carboxylate groups containing polycarboxylic acids such as Oxalic, succinic, adipic, 2,2,4 (2,4,4) -trimethyladipine, azelaic, sebacic, decanedicarboxylic,
  • Pyromellitic acid used for the acidic polyesters.
  • the following are used as examples of the following: ethylene glycol, 1,2,3- and 1,3-propanediol, 1,2-, 1,3-, 1,4- and 2,3-butanediol, 1,5-pentanediol , 3-methyl-1,5-pentanediol, neopentyl glycol, 1,12-dodecanediol, 2,2,4 (2,4,4) -trimethyl-1,6-hexanediol, trimethylolpropane, glycerol, pentaerythritol, 1, 4- Bishydroxymethylcyclohexane, cyclohexane-1, 4-diol,
  • Diethylene glycol, triethylene glycol and dipropylene glycol Diethylene glycol, triethylene glycol and dipropylene glycol.
  • hydroxyl-containing polyesters prepared by known methods from polycarboxylic acids and polyols can be reacted with polycarboxylic acids and / or polycarboxylic anhydrides to the polyester polycarboxylic acids.
  • the preparation of the carboxylate-containing polyester resins is carried out by known processes by esterification or transesterification of di- and / or polyvalent linear or branched, aliphatic or cycloaliphatic polyols with polybasic, preferably di- or polyhydric aliphatic, cycloaliphatic or aromatic carboxylic acids or their anhydrides or their esters in Presence of an esterification or transesterification catalyst at temperatures up to about 250 ° C and towards the end under reduced pressure.
  • Preferred polyols are 2,2-dimethyl-1,3-propanediol (neopentyl glycol),
  • the polyol component contains a high proportion of neopentyl glycol to obtain the highest possible glass transition temperatures.
  • Preferred polybasic carboxylic acids are terephthalic acid, isophthalic acid, trimellitic acid, adipic acid, and / or 1, 4-cyclohandicarboxylic acid.
  • Functionality of the preferred carboxylate group-containing polyester resins is adjusted via the ratio of di- and more than dibasic carboxylic acids.
  • Suitable carboxylate group-containing acrylate polymers have an acid number of 10 to 350 mg KOH / g, preferably 20 to 300 mg KOH / g and a
  • Glass transition temperature T g of greater than 40 ° C, preferably from 45 to 100 ° C, prepared by homopolymerization or copolymerization of a monomer mixture.
  • the polyacrylate contains carboxylic acid groups and may be a homopolymer or a copolymer.
  • Monomers which can be used are acrylic acid and / or methacrylic acid, C 1 -C 40 -alkyl esters and / or cycloalkyl esters of methacrylic acid and / or acrylic acid,
  • Hydroxyalkyl acrylates and / or hydroxyalkyl methacrylates glycidyl methacrylate, glycidyl acrylate, 1, 2-epoxybutyl acrylate, 1, 2-epoxybutyl methacrylate, 2,3-epoxycyclopentyl acrylate, 2,3-epoxycyclopentyl methacrylate and the analogous amides, wherein also styrene and / or its derivatives may be present.
  • butyl acrylate and / or butyl methacrylate Preference is given to using butyl acrylate and / or butyl methacrylate, 2-hydroxyethyl acrylate and / or 2-hydroxyethyl methacrylate, methyl methacrylate, styrene, (meth) acrylic acid and optionally further unsaturated monomers, where at least one carboxylate group-containing monomer is used.
  • Methacrylic acid having 2 to 18 carbon atoms in the (cyclo) alkyl radical.
  • suitable or preferably suitable monomers are ethyl (meth) acrylate, n-propyl (meth) acrylate, isopropyl (meth) acrylate, n-butyl (meth) acrylate,
  • styrene vinyl toluene and ethyl styrene into consideration.
  • acrylic and methacrylic acid which are also preferably used, as well as crotonic acid, itaconic acid, fumaric acid, maleic acid and citaconic acid.
  • the polyacrylate preferably has an OH number of less than 10 mg KOH / g, an acid number of 5 to 350 mg KOH / g, preferably 20 to 300 mg KOH / g, particularly preferably from 30 to 250 mg KOH / g, a Tg of 40 to 1 10 ° C, preferably 45 to 100 ° C, an M w of 500 to 50 000 g / mol, preferably 1 000 to 30 000 g / mol, particularly preferably from 1 500 to 20 000 g / mol.
  • glycidyl ethers and glycidyl esters aliphatic epoxides, diglycidyl ethers based on bisphenol A and glycidyl methacrylates.
  • epoxides are triglycidyl isocyanurate (TGIC trade names, e.g., ARALDIT PT 810, Huntsman, TEPIC G, Nissan, Taida TGIC, Anhui Taida), mixtures of
  • Terephthalic acid diglycidyl ester and trimellitic triglycidyl ester (trade names eg ARALDIT PT 910 and PT 912, Huntsman), glycidyl ester of versatic acid (trade name eg CARDURA E10, Shell), 3,4-epoxycyclohexylmethyl-3 ', 4'-epoxycyclohexanecarboxylate (ECC) Diglycidyl ether based on bisphenol A
  • the ⁇ -hydroxyalkylamides B) can be prepared from various starting materials. The reaction of ⁇ -hydroxyalkylamines with esters of carboxylic acids is known, the latter producing the skeleton (A). Depending on the choice of the starting materials, the ⁇ -hydroxyalkylamides according to the invention can be produced in this way.
  • Carboxylic acid derivatives such. As carboxylic acids, carboxylic acid chlorides,
  • Suitable ⁇ -hydroxyalkylamines are those which have alkyl groups with at least 2 to 10 carbon atoms in the hydrocarbon skeleton.
  • the alkyl groups may be linear, branched or cyclic. Likewise, the
  • Alkyl groups with heteroatoms, preferably oxygen, nitrogen substituted may also contain functional groups, preferably carbonyl groups, carboxyl groups, amino groups, amide groups, urethane groups and may carry an additional alkyl radical on the nitrogen.
  • the ⁇ -hydroxyalkylamides are prepared from N-alkyl-1,2-alkanolamines and / or from N, N-bis-2-hydroxyalkylamines and esters of cyclohexanedicarboxylic acids.
  • R 1 is hydrogen, methyl, ethyl, propyl,
  • R is methyl
  • HHHH with R 1 is hydrogen, methyl, ethyl, propyl.
  • the following compounds are used as starting materials for the preparation of ß-hydroxyalkylamides: diethanolamine (DEA), di-isopropanolamine (DIPA), di-sec-butanolamine, N-methylethanolamine, N-methyl-isopropanolamine.
  • Suitable starting compounds for the substituent A in the ⁇ -hydroxyalkylamides according to the invention are 1, 2, 1, 3 and 1, 4-cyclohexanedicarboxylic acid derivatives, in particular
  • the starting compounds may have any desired cis / trans content.
  • the present invention particularly preferred ⁇ -hydroxyalkylamides of dialkyl-1, 4-cyclohexyldicarboxylaten, preferably from dimethyl-1, 4-cyclohexyldicarboxylat, have a trans content, based on the position of the carboxyl groups on the cyclohexyl of greater than or equal to 70 mol%, preferably greater 80 mol%, and more preferably greater than 85 mol%.
  • dialkyl-1, 4-cyclohexyldicarboxylate can be used for the preparation of the preferred ß-hydroxyalkylamides having any trans content.
  • the ⁇ -hydroxyalkylamides (I) according to the invention are present in solid form below 150 ° C., preferably below 170 ° C., particularly preferably below 180 ° C.
  • R 2 methyl, or
  • R 1 B is methyl, ethyl, propyl, or
  • R 1A is methyl, ethyl, propyl and R 1B is hydrogen
  • trans content of A is> 70 mol%; and wherein the ⁇ -hydroxyalkylamides are below 150 ° C in solid form.
  • the present invention particularly preferred ⁇ -hydroxyalkylamide of dimethyl-1, 4-cyclohexyldicarboxylate and diethanolamine with four ß-hydroxyalkylamide groups per molecule
  • trans content at the cyclohexyl ring of greater than or equal to 70 mol%, preferably greater than 80 mol% and particularly preferably greater than 85 mol%.
  • Powder coating composition is the ratio of ß-hydroxyalkylamide groups to the carboxylate groups of the polymers containing carboxylate groups preferably from 0.5 to 1.5: 1, more preferably from 0.8 to 1.2: 1.
  • the powder coating composition the customary in powder coating technology auxiliaries and additives C), such as leveling agents, for.
  • leveling agents for.
  • polysilicone or acrylates light stabilizers z. Sterically hindered amines and / or absorbers,
  • Degassing agents for example benzophenone
  • modified phenolic resins for example benzophenone
  • catalysts and / or other auxiliaries such as.
  • Fillers and pigments such. Titanium dioxide may be added in an amount of up to 50% by weight of the total composition.
  • the powder coating compositions are quantitatively composed as follows:
  • the powder coating compositions according to the invention have good storage stability at temperatures of 30 ⁇ 1 or 40 ⁇ 1 ° C. in the storage test according to DIN EN ISO 8130-8 customary for powder coatings, and are storable for> 30 days.
  • the powder coating compositions according to the invention contain:
  • At least one carboxylate-containing polyester having an acid number of 15 to 150 mg / KOH / g and a glass transition temperature of at least 40 ° C,
  • At least one ⁇ -hydroxyalkylamide according to the invention having at least two or more, preferably four ⁇ -hydroxyalkylamide groups, or else mixtures thereof having the same and / or different functionality,
  • Adjuvants e.g. Wetting, leveling or degassing agents, heat or UV stabilizers, pigments, dyes, fillers, co-crosslinkers.
  • the invention relates to a process for the preparation of a
  • Powder coating composition substantially containing
  • At least one carboxylate group-containing polymer having an acid number of 5 to 250 mg KOH / g, and a glass transition temperature T g of greater than 40 ° C, and
  • R 1 , R 2 independently of one another are identical or different radicals selected from the alkyl radical, cycloalkyl radical, aryl radical, aralkyl radical or alkenyl radical having 1 to 24 carbon atoms, which radicals may also contain heteroatoms and / or functional groups, and where R 1 is also hydrogen can and where R 2 is also
  • R 3 independently of one another identical or different radicals selected from hydrogen, alkyl radical, cycloalkyl radical, aryl radical, aralkyl radical or alkenyl radical having 1 to 24 carbon atoms, which radicals may also contain heteroatoms and / or functional groups, and where two or more radicals selected from hydrogen, alkyl radical, cycloalkyl radical, aryl radical, aralkyl radical or alkenyl radical having 1 to 24 carbon atoms, which radicals may also contain heteroatoms and / or functional groups, and where two or more
  • Substituents R 3 may be linked together to form rings
  • ⁇ -hydroxyalkylamides are below 150 ° C in solid form
  • the invention also provides a process for the preparation of a
  • Powder coating composition wherein as component B) N, N, N ', N'-tetrakis (2-hydroxyethyl) cyclohexyl-1, 4-diamide according to the formula XI IA is contained,
  • DSC differential scanning calorimetry
  • endothermic peak 2 is 1: 1 to 1: 5
  • the invention also provides a process for the preparation of a
  • Powder coating composition wherein as component B) N, N, N ', N'-tetrakis (2-hydroxyethyl) cyclohexyl-1, 4-diamide according to the formula XIIA is included
  • DSC differential scanning calorimetry
  • endothermic peak 2 is 1: 1 to 1: 5
  • the preparation of the powder coating composition of the invention is preferably carried out in the melt by coextrusion of all
  • Powder coating compositions thus consist of the matrix obtained by coextrusion of all the components.
  • Example (8) with the polyacrylate differs therefrom, since more crosslinker is needed for the increased acid number and a lower pigmentation was chosen due to the expected higher brittleness.
  • Coatings are carried out by conventional methods for powder coatings, preferably by means of an electrostatic powder coating spray device by the triboelectric or corona process or by the fluidized bed process.
  • the powder coating compositions according to the invention have a good storage stability and show after crosslinking between 150 to 220 ° C good paint properties, optically good surfaces and the described low gloss levels.
  • Polyacrylate mixture (one-shot blend) are needed.
  • At least one carboxylate group-containing polymer having an acid number of 5 to 350 mg KOH / g, and a glass transition temperature T g of greater than 40 ° C,
  • radicals independently of one another are identical or different radicals selected from the group consisting of alkyl radical, cycloalkyl radical, aryl radical, aralkyl radical or alkenyl radical having 1 to 24 carbon atoms, where the radicals can also contain heteroatoms and / or functional groups, and where R 1 can also be hydrogen, and where R 2 also be identical or different radicals selected from the group consisting of alkyl radical, cycloalkyl radical, aryl radical, aralkyl radical or alkenyl radical having 1 to 24 carbon atoms, where the radicals can also contain heteroatoms and / or functional groups, and where R 1 can also be hydrogen, and where R 2 also
  • R 3 independently of one another identical or different radicals selected from hydrogen, alkyl radical, cycloalkyl radical, aryl radical, aralkyl radical or alkenyl radical having 1 to 24 carbon atoms, which radicals may also contain heteroatoms and / or functional groups, and where two or more radicals selected from hydrogen, alkyl radical, cycloalkyl radical, aryl radical, aralkyl radical or alkenyl radical having 1 to 24 carbon atoms, which radicals may also contain heteroatoms and / or functional groups, and where two or more
  • Substituents R 3 may be linked together to form rings
  • ⁇ -hydroxyalkylamides are below 150 ° C in solid form; C) optional adjuvants and / or additives; wherein the ratio of ⁇ -hydroxyalkylamide groups to the carboxylate groups is between 0.5: 1 to 1.5: 1;
  • Very particularly preferred subject of the invention is a
  • a powder coating composition comprising the compound N, N, N ', N'-tetrakis (2-hydroxyethyl) cyclohexyl-1,4-diamide according to the formula XIIA as component B),
  • a trans content of the cyclohexyl ring of greater than or equal to 70 mol%, based on the total amount of all present isomers of N, N, N ', N'-tetrakis (2-hydroxyethyl) cyclohexyl-1,4-diamide,
  • peak 1 is in the range of 140-170 ° C with a maximum of 155-165 ° C
  • peak 2 in the range of 170-210 ° C has a maximum of 175-207 ° C
  • Particularly preferred subject of the invention is a
  • Powder coating composition wherein as component B) the ⁇ -hydroxyalkylamide N, N, N ', N'-tetrakis (2-hydroxyethyl) cyclohexyl-1, 4-diamide according to the formula XIIA is included, having a trans content of the cyclohexyl ring of greater than or equal to 70 mol%, preferably greater than 80 mol% and particularly preferably greater than 85 mol%, based on the total amount of all the isomers of ⁇ , ⁇ , ⁇ ', ⁇ '-tetrakis (2-hydroxyethyl) cyclohexyl 1, 4-diamids.
  • this ⁇ -hydroxyalkylamide according to the invention used as component B), has N, N, N ', N'-tetrakis (2-hydroxyethyl) cyclohexyl-1,4-diamide according to the formula XI IA, two endothermic peaks according to DSC analysis, ( differential scanning calorimetry): first a peak with a maximum (peak 1) of about 160 ° C and another second peak with a maximum (peak 2) at about 190 ° C, they are the illustrations for the examples.
  • the first peak is in the range of 140-170 ° C with a maximum of 155-165 ° C and the second peak is in the range of 170-210 ° C with a maximum of 175-207 ° C. More preferably, the first peak is in the range of 155-170 ° C with a maximum of 158-165 ° C and the second peak is in the range of 170-210 ° C with a maximum of 180-205 ° C.
  • the ratio of enthalphies from endothermic peak 1 (-160 ° C.) to endothermic peak 2 (-190 ° C.) can be 1: 1 to 1: 5, preferably 1: 1 to 1: 3.
  • the DSC measurements were carried out in accordance with DIN EN ISO 1 1357-1 of March 2010.
  • a heat flow differential calorimeter manufactured by Mettler-Toledo model DSC 821 was used. The samples are run once from -30 ° C to 250 ° C at 10K / min.
  • the ⁇ -hydroxyalkylamide of the formula XIIA used as component B) according to the invention is below 175 ° C., preferably below 180 ° C. and more preferably below 185 ° C., in solid form.
  • the ⁇ -hydroxyalkylamide of the formula XIIA according to the invention used as component B) with the features 1. to 4. was investigated by an X-ray structure analysis of a single crystal. Detailed information on the measurement is available in the
  • the values in the bracket indicate the measurement accuracy in plus and minus for the corresponding last digit and last two digits, respectively.
  • Very particularly preferred subject of the invention is a
  • Powder coating composition containing the compound ⁇ , ⁇ , ⁇ ', ⁇ '-tetrakis (2) hydroxyethyl) cyclohexyl-1,4-diamide according to the formula XIIA as component B),
  • a trans content of the cyclohexyl ring of greater than or equal to 70 mol%, based on the total amount of all present isomers of N, N, N ', N'-tetrakis (2-hydroxyethyl) cyclohexyl-1,4-diamide,
  • peak 1 is in the range of 140-170 ° C with a maximum of 155-165 ° C
  • peak 2 in the range of 170-210 ° C has a maximum of 175-207 ° C
  • N, N, N ', N'-tetrakis (2-hydroxyethyl) cyclohexyl-1,4-diamide used as component B) according to the formula XIIA can be obtained by various processes:
  • the N, N, N ', N'-tetrakis (2-hydroxyethyl) cyclohexyl-1,4-diamide according to the formula XIIA in an extruder, intensive kneader, intensive mixer or static Mixer, preferably in an extruder, preferably solvent-free, prepared. Temperatures of 100 to 180 ° C are used. This is followed by recrystallization in a suitable solvent, preferably water. After dissolving at
  • This can then be subsequently washed with alcohols, preferably methanol and dried.
  • alcohols preferably methanol and dried.
  • the drying takes place at temperatures of 20-90 ° C, and can also be carried out at a vacuum.
  • a further variant of the preparation is carried out as described in more detail above, characterized in that the N, N, N ', N'-tetrakis (2-hydroxyethyl) cyclohexyl-1,4-diamide according to the formula XIIA in an extruder, intensive Kneader, intensive mixer or static mixer, preferably in an extruder, preferably solvent-free, is produced. Temperatures of 100 to 180 ° C are used. Subsequently, a heat treatment at temperatures of 50 - 100 ° C, preferably at temperatures of 70 - 85 ° C. The period is more than 6 hours, preferably more than 12 hours. The heat treatment can be carried out in vacuo.
  • N, N, N ', N'-tetrakis (2-hydroxyethyl) cyclohexyl-1, 4-diamide used as component B) according to the formula XIIA can also be used as component B) according to the formula XIIA.
  • the reaction is carried out in conventional reactors. It can be used without pressure, using a reflux condenser, or under pressure with the reactor closed.
  • the synthesis is carried out in a solvent, preferably in alcohols, preferably methanol.
  • the added amount of solvent is greater than 10 wt .-%, preferably greater than 15 wt .-%, based on the total amount of all starting materials used (starting materials). In this case, under reflux, or even at lower temperatures, and higher temperatures, under pressure, can be used.
  • the preparation is carried out at temperatures of 20 to 120 ° C, preferably at 60 to 90 ° C, particularly preferably at 70 to 85 ° C.
  • N, N, N ', N'-tetrakis (2-hydroxyethyl) cyclohexyl-1, 4-diamide according to the formula XIIA can be in suitable Solvents, preferably in water or alcohols, preferably in methanol, are recrystallized.
  • N, N, N ', N'-tetrakis- (2-hydroxyethyl) cyclohexyl-1, 4-diamide according to the formula XIIA can also be carried out batchwise without solvent.
  • the reaction is carried out in conventional reactors. It can under
  • the preparation is carried out at temperatures of 20 to 140 ° C, preferably 60 to 90 ° C, more preferably at 70 to 85 ° C.
  • suitable solvents preferably in water or alcohols, preferably in methanol. You get after the
  • the concentration of all isomers of N, N, N ', N'-tetrakis- (2-hydroxyethyl) cyclohexyl-1, 4-diamide in the final product after its preparation is 75% by mass, preferably 80% by mass and more preferably 85% by mass -%.
  • the invention is also the use of a
  • DSC differential scanning calorimetry
  • endothermic peak 2 is 1: 1 to 1: 5
  • the invention is also the use of a
  • Powder coating composition as described above, wherein as component B) ⁇ , ⁇ , ⁇ ', ⁇ '-tetrakis (2-hydroxyethyl) cyclohexyl-1, 4-diamide according to the formula XIIA is included,
  • a trans content of the cyclohexyl ring of greater than or equal to 70 mol%, based on the total amount of all present isomers of N, N, N ', N'-tetrakis (2-hydroxyethyl) cyclohexyl-1,4-diamide,
  • peak 1 is in the range of 140-170 ° C with a maximum of 155-165 ° C
  • peak 2 in the range of 170-210 ° C has a maximum of 175-207 ° C
  • Titanium dioxide Kronos® 2160 (Kronos Titan GmbH, D)
  • Resiflow® PV 88 (Worlee-Chemie GmbH, D)
  • the preparation of the powder coating was firstly by mixing all components according to Table 1 and 2 at room temperature in a MIT mixer at 500 rpm for 120 seconds and then secondly by
  • the extrudate was then cooled, ground and screened to a particle size of ⁇ 100 ⁇ .
  • the powder coating thus prepared was with a
  • the electrostatic powder spray system at 60 KV on degreased steel sheets (deep-drawing St Fa Crüppel 210 x 70 x 0.8 mm) and / or aluminum sheets (Q-panel AL-36 5005 H 14/08 0.8 mm) applied and in a convection oven baked between 160 to 220 ° C.
  • the cured lacquer films had a layer thickness of about 55-65 ⁇ m.
  • the example data refer to a burn-in duration of 20 min. at 200 ° C.
  • the gloss can be maintained in low admixtures or, if desired, be shifted to higher values with increased addition or exchange. Shown here in Examples 9 to 13 using a polyester.
  • glycidyl ethers and glycidyl esters aliphatic epoxides, diglycidyl ethers based on bisphenol A and glycidyl methacrylates.
  • epoxides are triglycidyl isocyanurate (TGIC trade names, eg ARALDIT PT 810, Huntsman, TEPIC G, Nissan, Taida TGIC, Anhui Taida), mixtures of
  • Terephthalic acid diglycidyl ester and trimellitic triglycidyl ester (trade names, eg, ARALDIT PT 910 and PT 912, Huntsman), glycidyl ester of versatic acid (Trade name eg CARDURA E10, Shell), 3,4-epoxycyclohexylmethyl-3 ', 4'-epoxycyclohexanecarboxylate (ECC), diglycidyl ether based on bisphenol A
  • Such co-crosslinkers can be up to 50 wt .-% of the used
  • the DSC measurements were carried out in accordance with DIN EN ISO 1 1357-1 of March 2010.
  • a heat flow differential calorimeter manufactured by Mettler-Toledo Model: DSC 821 with serial no .: 51 16131417 was used. The samples are run once from -30 ° C to 250 ° C at 10K / min.
  • Calibrant substances including source, mass and other properties of importance for calibration
  • the powdered sample is pressed into a powder holder and in
  • the mixture is refluxed in the oil heating bath with stirring for six hours (bath temperature 80 ° C.). It starts to precipitate after about 0.5 hours of product.
  • Example 3b The product prepared in 3a is dissolved in boiling water, then slowly cooled again and after crystallization briefly washed with methanol. Table 3a This product shows the two endothermic peaks, see Figure 2, with existing matting effect in the resulting powder coatings of 29 divisions at 60 degrees, Table 3a.
  • silylation 1 ml silyl 991, 1 pyridine, 35 mg reaction product, 35 mg C-18 hydrocarbon as internal standard, heat for 30 minutes at 80 ° C in a sealed ampoule.
  • stream 1 consisted of DMCD
  • Stream 3 consisted of the catalyst, the methanolic sodium methylate solution.
  • the material flows were metered so that the molar ratio between dimethyl-1, 4-cyclohexyldicarboxylate and diethanolamine 1: 1, 95.
  • the total amount of catalyst (only sodium methylate, calculated solvent-free) based on the total formulation was 0.50 to 3.0%.
  • Stream 1 was added to the first housing at a rate of 10.0 kg / hr
  • Twin-screw extruder (ZSK 30, 32 d) fed (temperature of the stream 80 to 130 ° C).
  • Stream 3 was injected from inlet to the extruder into Stream 2 (0.5 to 2.0 kg / hr).
  • the extruder used consisted of 8 housings which could be heated and cooled separately. Housing 1 - 5: 160 ° C, housing 6 - 8: 120 - 160 ° C.
  • the housings 3, 5 and 8 were provided with a vacuum dome (100 to 600 mbar).
  • the extruder screws were equipped with conveying elements.
  • Vacuum domes were kneading blocks installed.
  • the end product was cooled down a pipe section or via an extruder and passed to a cooling belt and cooled further.
  • Example 4a recrystallized.
  • the product from Example 4a is dissolved in demineralized water under boiling and then slowly cooled and crystallized, so as to be converted back into the solid form.
  • the following is washed with methanol and dried at about 20 mbar and 50 ° C in a vacuum oven.
  • Table 4 Thus, an N, N, N ', N'-tetrakis (2-hydroxyethyl) cyclohexyl-1,4-diamide having two endothermic peaks (1st at about 160 ° C and 2nd at about 190 ° C) is obtained DSC.
  • N, N, N ', N'-tetrakis (2-hydroxyethyl) cyclohexyl-1,4-diamide not according to the invention was prepared by the DSC according to FIG. 4.
  • This product thus prepared is run on a cooling belt and collected. This material is then annealed in a drying oven at 80 ° C for 24 h under vacuum and then comminuted the product thus obtained.
  • a ⁇ -hydroxyalkylamide of the formula XIIA was prepared as in Example 3a. From this, a single crystal was grown.
  • the formula XIIA according to the invention was investigated by an X-ray structure analysis of a single crystal. Detailed information on the measurement is summarized in Appendix 1.
  • the data collection was performed in phi and omega scans. Data collection and reduction were done with Crysalis (Oxford Diffraction 2007).
  • Table a Crystal data and structural refinement data for vesta.

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Abstract

Die Erfindung betrifft bei Hitze härtende Pulverlackzusammensetzungen, welche nach Aushärtung der Beschichtung eine matte Oberfläche aufweisen sowie ein einfaches Verfahren zur ihrer Herstellung.

Description

Bei Hitze härtende Pulverlackzusammensetzungen, welche nach Aushärtung der Beschichtung zu einer matten Oberfläche führen, sowie ein einfaches Verfahren zur ihrer Herstellung Die Erfindung betrifft bei Hitze härtende Pulverlackzusammensetzungen, welche nach Aushärtung der Beschichtung eine matte Oberfläche aufweisen sowie ein einfaches Verfahren zur ihrer Herstellung.
Wärmehärtbare Pulverlacke geben bei der Applikation keine organischen
Lösungsmittel ab und besitzen deshalb gegenüber Flüssiglacken eindeutig ökologische Vorteile. Die Vernetzung in der Wärme erfolgt über Polyadditions- oder Polykondensationsreaktionen zwischen den in den Bindemitteln enthaltenen funktionellen Gruppen. Typische Bindemittelsysteme sind Epoxidharze mit Härtern auf Basis von Aminen, Amidinen, Säuren, Anhydriden; Carboxyl-Polyester oder - polyacrylate mit Härtern auf Basis von Epoxiden; Hydroxyl-Polyester oder - polyacrylate mit Vernetzern auf Basis blockierter Isocyanate; Epoxidgruppenhaltige Polyacrylate mit Dicarbonsäuren als Vernetzern, Carboxyl-Polyester oder - polyacrylate mit Vernetzern auf Basis von ß-Hydroxyalkylamiden u. a. Die verschiedenen Bindemittelsysteme unterscheiden sich neben den lacktechnischen Eigenschaften besonders in der Beständigkeit bei Außenbewitterung. Die reinen Bindemittelsysteme führen in der Regel zu hochglänzenden Oberflächen, mit einen Glanzgrad von > 80 Skalenteilen (DIN 67530/ ISO 2813, Einstrahlwinkel 60 °), wenn sie in einem sogenannten one-shot-Verfahren mit nur einem Reaktionspartner, z.B. Vernetzer und Harz, verarbeitet und zur Aushärtung gebracht werden. Beschichtungssysteme, die einem Substrat eine gleichmäßig ebene und matte Oberfläche verleihen, besitzen ein erhebliches Interesse. Die Ursache dafür ist überwiegend praktischer Art. Glänzende Flächen erfordern ein weitaus höheres Maß an Reinigung als matte Flächen. Darüber hinaus kann es aus
sicherheitstechnischen Gründen wünschenswert sein, stark reflektierende Flächen zu vermeiden. In weiten Anwendungsbereichen der Pulverlackindustrie, wie
Architektur-, Automobil- und Metallmöbelbereich etc., steigt der Bedarf an matten (10 - 30 Einheiten) und semi matten (30 - 50 Einheiten) Oberflächen gemessen als Reflektometerwerte nach DIN 67530 / ISO 2813 bei einem Einstrahlwinkel von 60°. Das einfachste Prinzip, eine matte Oberfläche zu erhalten, besteht darin, dem Pulverlack je nach Ausmaß des gewünschten Matteffektes, kleinere oder größere Mengen Füllstoffe, wie z. B. Kreide, fein verteiltes Siliziumdioxid oder Bariumsulfat, beizumischen. Diese Zusätze bewirken jedoch eine Verschlechterung der lacktechnischen Filmeigenschaften, wie Haftung, Flexibilität, Schlagfestigkeit und Chemikalienbeständigkeit.
Die Zugabe von Stoffen, die mit dem Lack unverträglich sind, wie z. B. Wachse oder Cellulosederivate, bewirken zwar eine deutliche Mattierung, aber geringfügige Änderungen während der Extrusion führen zu Schwankungen im Oberflächenglanz und einem sog.„Fade-out" in dunklen Farbtönen. Die Reproduzierbarkeit des Matteffektes ist nicht gewährleistet.
In EP 0698645 wird die Erstellung von matten Pulverbeschichtungen mittels Trockenmischung (Dry blend) von mindesten zwei separat gefertigten
Hydroxyalkylamidpulverlacken beschrieben.
In US 3,842,035 wird deshalb vorgeschlagen, matte Pulverlacküberzüge durch sogenanntes Drybiending von fertigen Pulverlacken mit genügend unterschiedlicher Reaktivität, d. h. von Pulverlacken mit sehr kurzen und sehr langen Gelierzeiten, herzustellen. Die verwendeten Bindemittel sind Acrylharze, Alkydharze und vorzugsweise Epoxidharze.
In WO-A-89/06674 wird die Herstellung seidenglänzender oder matter Oberflächen durch Drybiending, also physikalischer Mischungen von fertigen Pulverlacken, beschrieben, die aus unterschiedlichen Bindemittelsystemen zusammengesetzt sind.
In DE 2 324 696 wird ein Verfahren zur Herstellung matter Überzüge durch
Verwendung eines mit Epoxidgruppen reagierenden Spezialhärters, das Salz von cyclischen Amidinen mit bestimmten Polycarbonsäuren, vorgeschlagen. Die Vernetzung des Pulverlacks erfolgt nach diesem Verfahren mit unterschiedlicher Reaktivität bei verschiedenen Temperaturen, wodurch sich an der Oberfläche Mikrostrukturen ausbilden, die eine matte Oberfläche ausweisen. Die Anwendung dieses Verfahrens beschränkt sich jedoch auf Epoxid- und Carboxyl- Polyester/Epoxid-Pulverlacke, weshalb nach diesem Verfahren keine Überzüge mit genügender Witterungsbeständigkeit hergestellt werden können. In EP 366 608 wird ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung von Pulverlacken mit matten Oberflächen vorgeschlagen. Es betrifft Pulverlacke auf Basis von
Epoxidharzen oder Epoxidverbindungen, wie z. B. Triglycidylisocyanurat (TGIC) mit carboxylterminierten Polyesterharzen und Gemischen aus Di-, Tri- oder Tetrakis-(ß- carboxyethyl)-cyclohexanonen oder -cyclopentanonen. Der Matteffekt wird hier auf die unterschiedliche Reaktivität zwischen den aliphatischen Carboxylatgruppen des Vernetzers und den aromatischen Carboxylatgruppen des carboxylterminierten Polyesterharzes zurückgeführt.
Eine andere Patentschrift, DE 3 232 463, beschreibt Pulverlacke mit matten Oberflächen durch gemeinsame Extrusion von hydroxylterminierten
Polyesterharzen, Epoxidverbindungen, wie z. B. TGIC und speziellen reversibel blockierten Polyisocyanaten mit freien Carboxylatgruppen.
US 4,801 ,680 (EP 322 834) beschreibt einen wärmehärtbaren Pulverlack, der aus einer Teilchenmischung aus einem Carboxylatgruppen haltigen Polyester und einem ß-Hydroxyalkylamid besteht. Dieser Pulverlack führt nach der Aufbringung auf einem Träger zu glänzenden Lackoberflächen. Gemäß Beispiel 2 von US 4,801 ,680 zeigen die erhaltenen Lackoberflächen nach Durchführung eines beschleunigten Bewitterungstests und unter Einsatz von UV-Bestrahlung keine Beeinträchtigung der Lackoberfläche.
EP 520429 beschreibt eine Harzzusammensetzung aus Polyestern mit
unterschiedlichen Hydroxylzahlen. Die beschriebene Harzzusammensetzung umfasst zwingend einen im Wesentlichen ungelierten Polyester A, einen im
Wesentlichen ungelierten Polyester B, Tetramethoxymethylglycoluril als
Härtungsmittel und eine organische Sulfonsäure als Katalysator.
Über die Möglichkeiten zur Mattierung von Hydroxyalkylamidpulverlacken sind zahlreiche weitere Veröffentlichungen erschienen, z. B. R. Franiau,„Advances in ß-Hydroxyalkylamide crosslinking chemistry" ECJ, (2002) 10, p 409ff; D. Fink, U. Kubilius,„Optimising the Matting of Powder Coatings", Powder Coatings Europe 2002 and R. Guida,„A Novel Approach to Produce Reduced Gloss ß-Hydroxyl
Alkylamide Powder Coatings" Powder Coating 2002 PCI Conference; D. Beccaria et al.„Modeling Gloss Control in Polyester/ß-Hydroxyalkylamide Powder Coatings Based on SPM Structure-Property Relationship" Waterborne, High-Solids and Powder Coatings Symposium, Feb. 26-28,2003, New Orleans, LA, USA. Die Offenlegungsschrift KR 10-2009-01 1 1720 (Anmeldenummer 10-2008- 0037454), übersetzter Titel„CYCLOALKANE DICARBOXAMIDE COMPOUNDS, THEIR PREPARATION AND APPLICATION" (Siehe ebenfalls J. Korean Ind. Eng. Chem., Vol. 20, No. 2, April 2009, 195-200) offenbart insbesondere im Beispiel 1 die dort genannte Verbindung N1, N1, N4, N4-tetrakis(2-hydroxyethyl)cyclohexane- 1 ,4-dicarboxamide (formula 3). Diese Verbindung hat gemäß Fig. 2 nur einenPeak gemäß DSC-Analyse mit einem Maximumpeak bei ungefähr 190 °C. Ein cis/trans- Gehalt der Verbindung ist nicht genannt. Weiterhin werden Carboxylgruppen haltige Polyester, welche nicht genau definiert sind, sondern nur durch breite Bereiche einiger Parameter angegeben werden (Polyester nicht eindeutig charakterisiert und am Markt mit dieser Viskosität unbekannt), mit dieser Verbindung vernetzt und mit dem bekannten ß-Hydroxyalkylamide, hier im Beispiel 3 genannt als [N1,N1,N6,N6- tetrakis(2-hydroxyethyl)adipamide] ( erhältlich als VESTAGON HAA 320 oder PRIMID XL 552), also mit Härtern aus dem Stand der Technik und seit langem etablierte Marktprodukte, und die bekanntlich zu glänzenden Oberflächen der hergestellten Beschichtungen führen, verglichen. In Fig. 3 und 4 werden die Bleche dargestellt. Es wird nicht beschrieben, dass es sich um matte Überzügen handelt. Dies ist auch nicht möglich, da mit den konventionellen Härter glänzende Überzüge erhalten werden.
Für matte und semi-matte (< 50 Einheiten Glanz) Pulverlackzusammensetzungen mit
Hydroxyalkylamiden sind also Stand der Technik sogenannte Dry Blends, d. h. es bedarf der separaten Herstellung zweier Hydroxyalkylamidpulverlacke basierend auf ß-Hydroxyalkylamiden plus Harzen (Polymeren) mit unterschiedlichen Säurezahlen, die dann als Trockenmischung der Vermahlung zugeführt werden. Dies bedingt einen erheblichen Mehraufwand und führt bei Abweichung einer
Bindemittelkomponente zu Glanzabweichungen deren Korrektur erheblichen Zusatzaufwand bedeutet. Des Weiteren separieren diese Trockenmischungen auch beim Endkunden mit daraus resultierender Glanzverschiebung, wenn der Pulverlack wie üblich recycelt werden soll. Aufgabe der Erfindung war es, bei Hitze härtende Pulverlackzusammensetzung zu finden, welche nach Aushärtung der Beschichtung eine matte Oberfläche aufweisen sowie ein einfaches Verfahren zu ihrer Herstellung zu finden.
Diese Aufgabe wird durch die neuen erfindungsgemäßen ß-Hydroxyalkylamide als Vernetzer (Härter) sowie das erfindungsgemäße Verfahren gelöst.
Gegenstand der Erfindung ist eine Pulverlackzusammensetzung, im Wesentlichen enthaltend
A) mindestens ein Carboxylatgruppen haltiges Polymer mit einer Säurezahl von 5 bis 350 mg KOH/g, und einer Glasübergangstemperatur Tg von größer 40 °C, und
B) mindestens ein ß-Hydroxyalkylamid mit zwei oder drei oder vier ß- Hydroxyalkylamidgruppen pro Molekül der Formel I
R1 R1 O O R1 R1
HO- -N - -OH
R R R2 R2 R R mit
R1, R2: unabhängig voneinander gleiche oder verschiedene Reste, ausgewählt aus Alkylrest, Cycloalkylrest, Arylrest, Aralkylrest oder Alkenylrest mit 1 -24 Kohlenstoffatomen, wobei die Reste auch Heteroatome und /oder funktionelle Gruppen enthalten können,
und wobei R1 auch Wasserstoff sein kann, und wobei R2 auch sein kann; und
mit R3: unabhängig voneinander gleiche oder verschiedene Reste, ausgewählt aus Wasserstoff, Alkylrest, Cycloalkylrest, Arylrest, Aralkylrest oder Alkenylrest mit 1 -24 Kohlenstoffatomen, wobei die Reste auch Heteroatome und /oder funktionelle Gruppen enthalten können, und wobei zwei oder mehr
Substituenten R3 miteinander zu Ringen verknüpft sein können; wobei die ß-Hydroxyalkylamide unterhalb 150 °C in fester Form vorliegen; C) optional Hilfsstoffe und/oder Zusatzstoffe; wobei das Verhältnis von ß-Hydroxyalkylamidgruppen zu den
Carboxylatgruppen zwischen 0,5:1 bis 1 ,5:1 liegt. Überraschenderweise wurde gefunden, dass durch die Verwendung der neuen erfindungsgemäßen ß-Hydroxyalkylamide gemäß Formel I als Vernetzer
Beschichtungen mit matten (10 - 30 Einheiten) und semi matten (30 - 50 Einheiten) Oberflächen gemessen als Reflektometerwerte nach DIN 67530 / ISO 2813 bei einem Einstrahlwinkel von 60° erhalten werden können.
Überraschenderweise wurde gefunden, dass durch das erfindungsgemäße Verfahren, in einem sogenannten One Shot Arbeitsgang, das heißt durch gemeinsame Extrusion aller Komponenten, die erfindungsgemäße Pulverlackzusammensetzung, auf der Basis von Carboxylatgruppen haltigen Polymeren und erfindungsgemäßen ß-Hydroxyalkylamiden als Vernetzer, erhalten werden können.
Im Rahmen dieser Erfindung werden die Begriffe Vernetzer und Härter gleich bedeutend verwendet.
Es wird keine aufwendige Trockenmischung (Dryblend) von mindestens zwei Pulverlacken, die sich in der Reaktivität unterscheiden, auf Basis von ß- Hydroxyalkylamiden als Vernetzer benötigt. Des Weiteren wird auch keine
Polyestermischung oder Polyacrylatmischung von mindestens zwei Harzen mit unterschiedlicher Reaktivität benötigt.
Als Reaktionspartner für die erfindungsgemäß eingesetzten ß-Hydroxyalkylamid- Verbindungen zur Herstellung der Pulverlackzusammensetzung kommen
Carboxylatgruppen haltige Polymere A) in Frage. Als Polymere können Polymerisate, Polykondensate und Polyadditionsverbindungen eingesetzt werden. Grundsätzlich kann jedes Polymer verwendet werden, das mindestens zwei Carboxylatgruppen enthält und Glasübergangstemperatur Tg größer 40 °C aufweist. Als Carboxylatgruppen haltige Polymere sind für die erfindungsgemäßen Pulverlacken solche geeignet, die Säurezahlen von 5 - 350 mg KOH/g, bevorzugt 15 - 150 mg KOH/g, mit OH-Zahlen < 15 mg KOH/g, aufweisen. Bevorzugt weisen diese Polymere mindestens zwei endständige Carboxylatgruppen auf.
Besonders bevorzugt sind im Rahmen der Erfindung Carboxylatgruppen-haltige Polyester und/oder Polyacrylate.
Bei den Carboxylatgruppen haltigen Polyestern A) handelt es sich bevorzugt um Polyesterpolycarbonsäuren, die aus Polyolen und Polycarbonsäuren bzw. deren Derivaten hergestellt werden. Die Glasübergangstemperatur Tg dieser sauren Polyester liegt in einem Bereich von 40 bis 80 °C, vorzugsweise 40 bis 70 °C; ihre Säurezahl variiert von 5 - 250 mg KOH/g, bevorzugt von 10 bis 150 mg KOH/g, vorzugsweise 12 bis 120 mg KOH/g. Die OH-Zahlen liegen unter 15 mg KOH/g. Sie weisen ein mittleres Molekulargewicht Mw von 1000 bis 10000 g/mol bevorzugt 1 500 bis 9000g/mol, besonders bevorzugt von 2000 bis 8000 g/mol, auf. Für die Herstellung der erfindungsgemäß zu verwendenden Carboxylatgruppen haltigen Polyester werden Polycarbonsauren, wie z. B. Oxal-, Bernstein-, Adipin-, 2,2,4(2,4,4)-Trimethyladipin-, Azelain-, Sebacin-, Decandicarbon-,
Dodecandicarbon-, Fumar-, Phthal-, Isophthal-, Terephthal-, Trimellit-,
Pyromellitsäure eingesetzt. Für die sauren Polyester werden als Polyole beispielhaft folgende verwendet: Ethylenglykol, 1 ,2- und 1 ,3-Propandiol, 1 ,2-, 1 ,3-, 1 ,4- und 2,3- Butandiol, 1 ,5-Pentandiol, 3-Methyl-1 ,5-pentandiol, Neopentylglykol, 1 ,12- Dodecandiol, 2,2,4(2,4,4)-Trimethyl-1 ,6-hexandiol, Trimethylolpropan, Glycerin, Pentaerythrit, 1 ,4-Bishydroxymethylcyclohexan, Cyclohexan-1 ,4-diol,
Diethylenglykol, Triethylenglykol sowie Dipropylenglykol. Selbstverständlich können auch Hydroxylgruppen enthaltende Polyester, die nach bekannten Verfahren aus Polycarbonsäuren und Polyolen hergestellt werden, mit Polycarbonsäuren und/oder Polycarbonsäureanhydriden zu den Polyesterpolycarbonsäuren umgesetzt werden.
Die Herstellung der Carboxylatgruppen haltigen Polyesterharze erfolgt nach bekannten Verfahren durch Veresterung oder Umesterung von zwei- und/oder mehrwertigen linearen oder verzweigten, aliphatischen oder cycloaliphatischen Polyolen mit mehrwertigen, vorzugsweise zwei- oder mehrwertigen aliphatischen, cycloaliphatischen oder aromatischen Carbonsäuren oder deren Anhydriden oder deren Ester in Gegenwart eines Veresterungs- oder Umesterungskatalysators bei Temperaturen bis ca. 250 °C und gegen Ende unter vermindertem Druck.
Bevorzugte Polyole sind 2,2-Dimethyl-1 ,3-propandiol (Neopentylglykol),
Ethylenglykol, 1 ,4-Butandiol, 1 ,6-Hexandiol, 1 ,4-Dimethylolcyclohexan, 2,2-[Bis (4- hydroxycyclohexyl)]propan, Diethylenglykol, Dipropylenglykol, Glycerin,
Pentaerythritol u.a. Bevorzugt enthält die Polyol-Komponente einen hohen Anteil an Neopentylglykol zur Erlangung möglichst hoher Glasübergangstemperaturen.
Bevorzugte mehrwertige Carbonsäuren sind Terephthalsäure, Isophthalsäure, Trimellithsäure, Adipinsäure, und/oder 1 ,4-Cyclohandicarbonsäure. Die
Funktionalität der bevorzugten Carboxylatgruppen haltigen Polyesterharze wird über das Verhältnis von zwei- und mehr als zweiwertigen Carbonsäuren eingestellt.
Geeignete Carboxylatgruppen haltigen Acrylatpolymere besitzen eine Säurezahl von 10 - 350 mg KOH/g, bevorzugt 20 bis 300 mg KOH/g und eine
Glasübergangstemperatur Tg von größer 40°C, bevorzugt von 45 bis 100 °C, hergestellt durch Homopolymerisation oder Copolymerisation eines Monomerengemisches.
Das Polyacrylat enthält Carbonsäuregruppen und kann ein Homopolymer oder ein Copolymerisat sein.
Einsetzbare Monomere sind Acrylsäure und/oder Methacrylsäure, Ci-C40-Alkylester und/oder Cycloalkylester der Methacrylsäure und/oder Acrylsäure,
Hydroxyalkylacrylate und/oder Hydroxyalkylmethacrylate, Glycidylmethacrylat, Glycidylacrylat, 1 ,2-Epoxybutylacrylat, 1 ,2-Epoxybutylmethacrylat, 2,3- Epoxycyclopentylacrylat, 2,3-Epoxycyclopentylmethacrylat sowie die analogen Amide, wobei auch Styrol und/oder dessen Derivate zugegen sein können.
Bevorzugt werden Butylacrylat und/oder Butylmethacrylat, 2-Hydroxyethylacrylat und/oder 2-Hydroxyethylmethacrylat, Methylmethacrylat, Styrol, (Meth)Acrylsäure und gegebenenfalls weitere ungesättigte Monomere eingesetzt, wobei mindestens ein Carboxylatgruppen haltiges Monomer eingesetzt wird.
Weitere geeignete Monomeren sind (Cyclo)Alkylester der Acryl- oder
Methacrylsäure mit 2 bis 18 Kohlenstoffatomen im (Cyclo)Alkylrest. Beispiele geeigneter bzw. bevorzugt geeigneter Monomerer sind Ethyl(meth)acrylat, n-Propyl(meth)acrylat, lsopropyl(meth)acrylat, n-Butyl(meth)acrylat,
lsobutyl(meth)acrylat, tert.-Butyl(meth)acrylat, 2-Ethylhexyl(meth)acrylat,
Cyclohexylmethacrylat, Neopentylmethacrylat, Isobornylmethacrylat, 3,3,5- Trimethylcyclohexylmethacrylat und Stearylmethacrylat.
Als Monomere kommen z. B. Styrol, Vinyltoluol und Ethylstyrol in Betracht. Beispiele für sind Acryl- und Methacrylsäure, die auch bevorzugt eingesetzt werden, wie auch Crotonsäure, Itaconsäure, Fumarsäure, Maleinsäure und Citaconsäure.
Das Polyacrylat besitzt bevorzugt eine OH-Zahl von kleiner 10 mg KOH/g, eine Säurezahl von 5 bis 350 mg KOH/g, bevorzugt 20 bis 300 mg KOH/g, besonders bevorzugt von 30 bis 250 mg KOH/g, einen Tg von 40 bis 1 10 °C, bevorzugt 45 bis 100 °C, ein Mw von 500 bis 50 000 g/mol, bevorzugt 1 000 bis 30 000 g/mol, besonders bevorzugt von 1 500 bis 20 000 g/mol.
Als Co-Vernetzer können auch Epoxidharze eingesetzt werden. In Frage kommen dabei z. B. Glycidylether und Glycidylester, aliphatische Epoxide, Diglycidylether auf Basis Bisphenol A und Glycidylmethacrylate. Beispiele für solche Epoxide sind Triglycidylisocyanurat (TGIC Handelsnamen , z.B. ARALDIT PT 810, Huntsman; TEPIC G, Nissan; Taida TGIC, Anhui Taida), Gemische aus
Terephthalsäurediglycidylester und Trimelitsäuretriglycidylester (Handelsnamen z. B. ARALDIT PT 910 und PT 912, Huntsman), Glycidylester der Versatiesäure (Handelsname z. B. CARDURA E10, Shell), 3,4-Epoxycyclohexylmethyl-3',4'- epoxycyclohexancarboxylat (ECC), Diglycidylether auf Basis Bisphenol A
(Handelsname z. B. EPIKOTE 828, Shell) Ethylhexylglycidylether,
Butylglycidylether, Pentaerythrittetraglycidylether, (Handelsname z. B. POLYPOX R 16, UPPC AG) sowie andere Polypoxtypen mit freien Epoxygruppen. Es können auch Mischungen eingesetzt werden. Bevorzugt werden TEPIC G oder ARALDIT PT 910 und 912 eingesetzt. Derartige Co-Vernetzer können bis zu 50 Gew.-% des verwendeten Härtergemisches aus erfindungsgemäßen ß-Hydroxyalkylamid (Matthärter) und Co-Vernetzer eingesetzt werden. Überraschend wurde gefunden, dass ß-Hydroxyalkylamide mit einem
Cyclohexanring im Gerüst und wobei die ß-Hydroxyalkylamide unterhalb 150 °C in fester Form vorliegen, als Vernetzer für Carboxylgruppenhaltige Polymere in Pulverlacken nach der Aushärtung zu matten Oberflächen führen. Die ß-Hydroxyalkylamide B) können aus verschiedenen Ausgangsstoffen hergestellt werden. Bekannt ist die Umsetzung von ß-Hydroxyalkylaminen mit Estern von Carbonsäuren, wobei letztere das Grundgerüst (A) erzeugen. Je nach Auswahl der Ausgangsstoffe lassen sich so die erfindungsgemäßen ß-Hydroxyalkylamide erzeugen.
Alternative aber weniger bevorzugte Verfahren basieren auf anderen
Carbonsäurederivaten wie z. B. Carbonsäuren, Carbonsäurechloriden,
Carbonsäureanhydriden oder anderen aktivierten Carbonsäurederivaten als
Ausgangsstoffe, die mit ß-Hydroxyalkylaminen umgesetzt werden. Geeignete ß-Hydroxyalkylamine sind solche, die Alkylgruppen mit mindestens 2 bis 10 Kohlenstoffatomen im Kohlenwasserstoffgerüst aufweisen. Die Alkylgruppen können linear, verzweigt oder auch cyclisch sein. Ebenfalls können die
Alkylgruppen mit Heteroatomen, bevorzugt Sauerstoff, Stickstoff substituiert sein. Weiterhin können diese Alkylgruppen auch funktionelle Gruppen, bevorzugt Carbonylgruppen, Carboxylgruppen, Aminogruppen, Amidgruppen, Urethangruppen enthalten und einen zusätzlichen Alkylrest am Stickstoff tragen können.
Bevorzugt in dieser Erfindung werden die ß-Hydroxyalkylamide aus N-Alkyl-1 ,2- Alkanolaminen und/oder aus N,N-Bis-2-hydroxyalkylaminen und Estern von Cyclohexandicarbonsäuren hergestellt.
Besonders bevorzugt werden ß-Hydroxyalkylamine der Formeln II und/oder III eingesetzt:
Formeln II
mit
R1 gleich Wasserstoff, Methyl, Ethyl, Propyl,
R gleich Methyl;
Formeln III
R1 H H R1 H
oder DH- C C N C C OH
H H H H mit R1 gleichzeitig oder unabhängig voneinander gleich Wasserstoff, Methyl, Ethyl, Propyl.
Besonders bevorzugt werden erfindungsgemäß die folgenden Verbindungen als Ausgangsstoffe zur Herstellung der ß-Hydroxyalkylamide eingesetzt: Diethanolamin (DEA), Di-isopropropanolamin (DlPA), Di-sec-butanolamin, N-Methylethanolamin, N- Methyl-isopropanolamin.
Als Ausgangsverbindungen für den Substituenten A in den erfindungsgemäßen ß- Hydroxyalkylamiden eignen sich 1 ,2-, 1 ,3- und 1 ,4- Cyclohexandicarbonsäurederivate, insbesondere
Cyclohexandicarbonsäuredialkylester. Dabei können die Ausgangsverbindungen einen beliebigen cis/trans-Gehalt aufweisen.
Bevorzugt werden Verbindungen der Formel IV eingesetzt,
A4 A5 A6 mit R4 gleichzeitig oder unabhängig voneinander Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl. Besonders bevorzugt werden 1 ,4-substituierte Cyclohexandicarbonsäureester eingesetzt, ganz besonders bevorzugt Dimethyl-1 ,4-cyclohexyldicarboxylat.
Die erfindungsgemäß besonders bevorzugten ß-Hydroxyalkylamide aus Dialkyl-1 ,4- cyclohexyldicarboxylaten, bevorzugt aus Dimethyl-1 ,4-cyclohexyldicarboxylat, weisen einen trans-Gehalt, bezogen auf die Stellung der Carboxylgruppen am Cyclohexylring von größer gleich 70 mol-%, bevorzugt größer 80 mol-% und besonders bevorzugt von größer als 85 mol-% auf. Dabei können zur Herstellung der bevorzugten ß-Hydroxyalkylamide Dialkyl-1 ,4-cyclohexyldicarboxylate eingesetzt werden, die einen beliebigen trans-Gehalt aufweisen.
Die erfindungsgemäßen ß-Hydroxyalkylamide (I) liegen unterhalb 150 °C, bevorzugt unterhalb 170 °C, besonders bevorzugt unterhalb 180 °C, in fester Form vor.
Besonders bevorzugte erfindungsgemäße ß-Hydroxyalkylamide haben die folgenden Formeln:
H H O O H H Formel V
CH3 H O O H CH Formel VI
H CH O O CH3 H Formel VII H3C-CH2 H O O H CH2-CH3 Formel VII I
Formel IX
CH3 H O O CH3 H Formel X
H3C CH2 H O O H3C CH2 H Formel XI mit
R2: Methyl, oder
gleich Wasserstoff, und R1 B Methyl, Ethyl, Propyl, oder
R1A Methyl, Ethyl, Propyl und R1B gleich Wasserstoff; und
A: 1 ,4-disubstituierter Cyclohexanring der Formel
wobei der trans-Gehalt von A > 70 mol.-% beträgt; und wobei die ß-Hydroxyalkylamide unterhalb 150 °C in fester Form vorliegen.
Das erfindungsgemäß besonders bevorzugte ß-Hydroxyalkylamid aus Dimethyl-1 ,4- cyclohexyldicarboxylat und Diethanolamin mit vier ß-Hydroxyalkylamidgruppen pro Molekül
der Formel XII,
weist einen trans-Gehalt am Cyclohexylring von größer gleich 70 mol-%, bevorzugt größer 80 mol-% und besonders bevorzugt von größer als 85 mol-% auf. Zur Erreichung guter lacktechnischer Eigenschaften der
Pulverlackzusammensetzung liegt das Verhältnis von ß-Hydroxyalkylamidgruppen zu den Carboxylatgruppen der Carboxylatgruppenhaltigen Polymeren bevorzugt zwischen 0,5 bis 1 ,5 : 1 , besonders bevorzugt zwischen 0,8 bis 1 ,2 : 1 .
Der Pulverlackzusammensetzung können die in der Pulverlacktechnologie üblichen Hilfsstoffe und Zusatzstoffe C), wie Verlaufsmittel, z. B. Polysilicone oder Acrylate, Lichtschutzmittel z. B. sterisch gehinderte Amine und/oder Absorber,
Entgasungsmittel (z.B Benzophenon), modifizierte Phenolharze, Katalysatoren und/oder andere Hilfsmittel, wie sie z. B. in EP 669 353 beschrieben wurden, in einer Gesamtmenge von 0,1 bis 10 Gew.-% zugesetzt werden. Füllstoffe und Pigmente wie z. B. Titandioxid können in einer Menge bis zu 50 Gew.-% der Gesamtzusammensetzung zugesetzt werden.
Die Pulverlackzusammensetzungen sind mengenmäßig wie folgt zusammengesetzt:
Gew.-%
Erfindungsgemäßes ß- 0,5 bis 20
Hydroxylalkylamid (Matthärter) B)
bevorzugt 1 bis 15
Optional HAA-Härter 0 bis 10
bevorzugt 0 bis 8
Carboxylatgruppen haltige 35 bis 96
Polymere A)
bevorzugt 50 bis 80
Optional Co-Vernetzer 0 bis 5
bevorzugt 0 bis 3
Additive, Füllstoffe, Pigmente etc. 0,1 bis 50
C)
bevorzugt 5 bis 40 Die erfindungsgemäßen Pulverlackzusammensetzungen weisen bei den für Pulverlacke üblichen Lagerungstest nach DIN EN ISO 8130-8 bei Temperaturen von 30±1 bzw. 40±1 °C eine gute Lagerstabilität auf, und sind > 30 Tage lagerfähig.
In der besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind in den erfindungsgemäßen Pulverlackzusammensetzungen enthalten:
• Mindestens ein Carboxylatgruppen haltiger Polyester mit einer Säurezahl von 15 bis 150 mg/KOH/g und einer Glasumwandlungstemperatur von mindestens 40 °C,
• Mindestens ein erfindungsgemäßes ß-Hydroxylalkylamid mit mindestens zwei oder mehr, bevorzugt vier ß-Hydroxylalkylamidgruppen, oder auch Gemischen davon mit gleicher und/oder unterschiedlicher Funktionalität,
• sowie gegebenenfalls weitere, für Pulverlacke üblichen Zusatz- und
Hilfsstoffe, wie z.B. Benetzungs-, Verlaufs- oder Entgasungsmittel, Hitzeoder UV-Stabilisatoren, Pigmente, Farbstoffe, Füllstoffe, Co-Vernetzer.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer
Pulverlackzusammensetzung, im Wesentlichen enthaltend
A) mindestens ein Carboxylatgruppen haltiges Polymer mit einer Säurezahl von 5 bis 250 mg KOH/g, und einer Glasübergangstemperatur Tg von größer 40 °C, und
B) mindestens ein ß-Hydroxyalkylamid mit zwei oder drei oder vier ß- Hydroxyalkylamidgruppen pro Molekül der Formel I
R ' R ' O O R ' R '
HO- -N- N- -OH
R ' R ' R^ R2 R R '
mit
R1, R2: unabhängig voneinander gleiche oder verschiedene Reste, ausgewählt aus Alkylrest, Cycloalkylrest, Arylrest, Aralkylrest oder Alkenylrest mit 1 -24 Kohlenstoffatomen, wobei die Reste auch Heteroatome und /oder funktionelle Gruppen enthalten können, und wobei R1 auch Wasserstoff sein kann, und wobei R2 auch
sein kann; und
mit R3: unabhängig voneinander gleiche oder verschiedene Reste, ausgewählt aus Wasserstoff, Alkylrest, Cycloalkylrest, Arylrest, Aralkylrest oder Alkenylrest mit 1 -24 Kohlenstoffatomen, wobei die Reste auch Heteroatome und /oder funktionelle Gruppen enthalten können, und wobei zwei oder mehr
Substituenten R3 miteinander zu Ringen verknüpft sein können;
wobei die ß-Hydroxyalkylamide unterhalb 150 °C in fester Form vorliegen;
C) optional Hilfsstoffe und/oder Zusatzstoffe; wobei das Verhältnis von ß-Hydroxyalkylamidgruppen zu den Carboxylatgruppen zwischen 0,5 : 1 bis 1 ,5 : 1 liegt;
in der Schmelze durch gemeinsame Extrusion sämtlicher Komponenten bei Temperaturen zwischen 80 bis 150 °C.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstellung einer
Pulverlackzusammensetzung, wobei als Komponente B) N,N,N',N'-Tetrakis-(2- hydroxyethyl)cyclohexyl-1 ,4-diamid gemäß der Formel XI IA enthalten ist,
wobei dieses die folgenden Parameter aufweist:
1 . einen trans-Gehalt am Cyclohexylring von größer gleich 70 Mol-%,
bezogen auf die Gesamtmenge aller vorliegenden Isomere des
N,N,N',N'-Tetrakis-(2-hydroxyethyl)cyclohexyl-1 ,4-diamid,
und
2. zwei endotherme Peaks gemäß DSC-Analyse, (differential scanning calorimetry) aufweist, wobei Peak 1 im Bereich von 140 - 170 °C liegt mit einem Maximum von 155 - 165 °C, und Peak 2 im Bereich von 170 - 210 °C liegt mit einem Maximum von 175 - 207 °C,
und
3. das Verhältnis der Enthalphien vom endothermen Peak 1 zum
endothermen Peak 2 1 : 1 bis 1 : 5, beträgt,
und
4. das XRPD-Spektrum der pulverförmige Probe im Rontgendiffraktometer gemessen mit Cu Ka-Strahlung (1 ,541 Ä) die folgenden Peaks aufweist:
Peak-Nr. Grad 2theta
± 0,2 Grad 2theta d (Ä)
1 14,90 5,94
2 16,70 5,31
3 17,40 5,09
4 21 ,20 4,19
5 21 ,60 4,1 1 26,00 3,43
Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstellung einer
Pulverlackzusammensetzung, wobei als Komponente B) N,N,N',N'-Tetrakis-(2- hydroxyethyl)cyclohexyl-1 ,4-diamid gemäß der Formel XIIA enthalten ist
wobei diese die folgenden Parameter aufweist:
1 . einen trans-Gehalt am Cyclohexylring von größer gleich 70 Mol-%,
bezogen auf die Gesamtmenge aller vorliegenden Isomere des N,N,N',N'-Tetrakis-(2-hydroxyethyl)cyclohexyl-1 ,4-diamid,
und
2. zwei endotherme Peaks gemäß DSC-Analyse, (differential scanning calorimetry) aufweist, wobei Peak 1 im Bereich von 140 - 170 °C liegt mit einem Maximum von 155 - 165 °C, und Peak 2 im Bereich von 170 - 210 °C liegt mit einem Maximum von 175 - 207 °C,
und
3. das Verhältnis der Enthalphien vom endothermen Peak 1 zum
endothermen Peak 2 1 : 1 bis 1 : 5, beträgt,
und
4. das XRPD-Spektrum der pulverförmige Probe im Rontgendiffraktometer gemessen mit Cu Ka-Strahlung (1 ,541 Ä) die folgenden Peaks aufweist: Peak-Nr. Grad 2theta
± 0,2 Grad 2theta d (Ä)
1 14,90 5,94
2 16,70 5,31
3 17,40 5,09
4 21 ,20 4,19
5 21 ,60 4,1 1
6 26,00 3,43 5. und wobei dieses gemäß Röntgenstrukturanalyse eines Einkristalls die folgenden Parameter aufweist:
Kristall System : Orthorhombisch
Raumgruppe : Pbca
Dimensionen Einheitszelle: a = 10.06350(10) Ä oc = 90 °.
b = 1 1 .85290(10) Ä ß = 90 °. c = 14.6275(2) Ä γ = 90 °.
Volumen (Volume): 1744.79(3) Ä3
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Pulverlackzusammensetzung erfolgt vorzugsweise in der Schmelze durch gemeinsame Extrusion sämtlicher
Komponenten A) bis C) bei Temperaturen zwischen 80 bis 150 °C. Das Extrudat wird anschließend abgekühlt, gemahlen und auf eine Korngröße von < 120 μηη vorzugsweise < 100 μηη abgesiebt oder klassifiziert. Die erfindungsgemäß hergestellten wärmehärtbaren und toxikologisch einwandfreien
Pulverlackzusammensetzung bestehen somit aus durch gemeinsame Extrusion sämtlicher Komponenten erhaltener Matrix.
Zur Erzielung des erfindungsgemäßen Effekts, nämlich der Ausbildung von matten Oberflächen mit einem Glanzgrad nach DIN 67530 / ISO 2813 von < 50 bei einem Einstrahlwinkel von 60 °, können zahlreiche Carboxylatgruppe haltige Polymere, insbesondere Carboxylatgruppen terminierten Polyester oder Polyacrylate, die sich in der Funktionalität und Reaktivität unterscheiden, verwendet werden. Der gewünschte Glanz kann somit über den gewählten Bindemittelpartner (Polyester) in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Hydroxylalkylamiden in einer
beträchtlichen Bandbreite (Beispiele: 1 -7), bei sonst gleicher Formulierung, gewählt werden. Das Beispiel (8) mit dem Polyacrylat weicht hiervon ab, da für die erhöhte Säurezahl mehr Vernetzer benötigt wird und aufgrund der zu erwartenden höheren Sprödigkeit eine niedrigere Pigmentierung gewählt wurde.
Die Verwendung und die Aufbringung der Pulverlacke zur Herstellung von
Beschichtungen erfolgt nach für Pulverlacke üblichen Verfahren, bevorzugt mittels einer elektrostatischen Pulverlacksprühvorrichtung nach dem triboelektrischen oder Corona-Verfahren oder nach dem Wirbelbett-Verfahren.
Bei normalen Umgebungstemperaturen besitzen die erfindungsgemäß hergestellten Pulverlackzusammensetzungen eine gute Lagerstabilität und zeigen nach der Vernetzung zwischen 150 bis 220 °C gute lacktechnische Eigenschaften, optisch gut verlaufende Oberflächen und die beschriebenen geringen Glanzgrade.
Im Gegensatz zum Stand der Technik werden mit den erfindungsgemäßen
Pulverlackzusammensetzungen, Beschichtungen mit optisch sehr schönen gut verlaufenden (PCI -Wertungstabelle 8-10), aber matten (10-30 Einheiten) und/oder semi matten (30-50 Einheiten) Oberflächen gemessen als Reflektometerwerte nach DIN 67530 / ISO 2813 bei einem Einstrahlwinkel von 60° erhalten, bei dem weder eine Trockenmischung (Dry Blend) noch Polyestermischung noch
Polyacrylatmischung (One-Shot Blend) benötigt werden.
Über diese Variation hinaus besteht zusätzlich die Möglichkeit, den gemessen Reflektometerwert, nach DIN 67530 / ISO 2813 bei einem Einstrahlwinkel von 60°, auf höhere Werte bis zur Wiedererlangung des Hochglanzes > 80 Skalenteile im 60° Winkel zu verschieben. Dies geschieht durch partiellen Austausch des erfindungsgemäßen Matthärters B) mit einem marktüblichen ß-Hydroxylalkylamid mit zwei oder mehr als zwei ß-Hydroxylalkylamidgruppen oder Gemischen davon mit unterschiedlicher Funktionalität. Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung einer Pulverlackzusammensetzung, im Wesentlichen enthaltend
A) mindestens ein Carboxylatgruppen haltiges Polymer mit einer Säurezahl von 5 bis 350 mg KOH/g, und einer Glasübergangstemperatur Tg von größer 40°C,
und
B) mindestens ein ß-Hydroxyalkylamid mit zwei oder drei oder vier
ß-Hydroxyalkylamidgruppen pro Molekül der Formel I
R R O O R R
HO- -N- N- "OH
R R R^ R2 R R '
mit
unabhängig voneinander gleiche oder verschiedene Reste, ausgewählt aus Alkylrest, Cycloalkylrest, Arylrest, Aralkylrest oder Alkenylrest mit 1 -24 Kohlenstoffatomen, wobei die Reste auch Heteroatome und /oder funktionelle Gruppen enthalten können, und wobei R1 auch Wasserstoff sein kann, und wobei R2 auch
R R
C C OH
R R
sein kann; und
mit R3: unabhängig voneinander gleiche oder verschiedene Reste, ausgewählt aus Wasserstoff, Alkylrest, Cycloalkylrest, Arylrest, Aralkylrest oder Alkenylrest mit 1 -24 Kohlenstoffatomen, wobei die Reste auch Heteroatome und /oder funktionelle Gruppen enthalten können, und wobei zwei oder mehr
Substituenten R3 miteinander zu Ringen verknüpft sein können;
wobei die ß-Hydroxyalkylamide unterhalb 150 °C in fester Form vorliegen; C) optional Hilfsstoffe und/oder Zusatzstoffe; wobei das Verhältnis von ß-Hydroxyalkylamidgruppen zu den Carboxylatgruppen zwischen 0,5:1 bis 1 ,5:1 liegt;
zur Herstellung von Beschichtungen mit matten Oberflächen, mit einem Glanzgrad nach DIN 67530 / ISO 2813 von < 50 bei einem Einstrahlwinkel von 60.
Ganz besonders bevorzugter Gegenstand der Erfindung ist eine
Pulverlackzusammensetzung, welche die Verbindung N,N,N',N'-Tetrakis-(2- hydroxyethyl)cyclohexyl-1 ,4-diamid gemäß der Formel XIIA als Komponente B) aufweist,
wobei diese die folgenden Parameter aufweist:
1 . einen trans-Gehalt am Cyclohexylring von größer gleich 70 Mol-%, bezogen auf die Gesamtmenge aller vorliegenden Isomere des N,N,N',N'-Tetrakis-(2- hydroxyethyl)cyclohexyl-1 ,4-diamid,
und
2. zwei endotherme Peaks gemäß DSC-Analyse, (differential scanning
calorimetry) aufweist, wobei Peak 1 im Bereich von 140 - 170 °C liegt mit einem Maximum von 155 - 165 °C, und Peak 2 im Bereich von 170 - 210 °C liegt mit einem Maximum von 175 - 207 °C,
und
3. das Verhältnis der Enthalphien vom endothermen Peak 1 zum endothermen Peak 2 1 : 1 bis 1 : 5, beträgt,
und
4. das XRPD-Spektrum der pulverförmige Probe im Röntgendiffraktometer gemessen mit Cu Ka-Strahlung (1 ,541 Ä) die folgenden Peaks aufweist:
Peak-Nr. Grad 2theta
± 0,2 Grad 2theta d (Ä)
1 14,90 5,94
2 16,70 5,31
3 17,40 5,09
4 21 ,20 4,19
5 21 ,60 4,1 1
6 26,00 3,43 Beschreibung der besonders bevorzugten Komponente B):
Besonders bevorzugter Gegenstand der Erfindung ist eine
Pulverlackzusammensetzung, wobei als Komponente B) das ß-Hydroxyalkylamid N,N,N',N'-Tetrakis-(2-hydroxyethyl)cyclohexyl-1 ,4-diamid gemäß der Formel XIIA enthalten ist, mit einem trans-Gehalt am Cyclohexylring von größer gleich 70 mol-%, bevorzugt größer 80 mol-% und besonders bevorzugt von größer als 85 mol-% bezogen auf die Gesamtmenge aller vorliegenden Isomere des Ν,Ν,Ν',Ν'-Tetrakis- (2-hydroxyethyl)cyclohexyl-1 ,4-diamids. Zusätzlich weist dieses erfindungsgemäße als Komponente B) eingesetzte ß- Hydroxyalkylamid N,N,N',N'-Tetrakis-(2-hydroxyethyl)cyclohexyl-1 ,4-diamid gemäß der Formel XI IA zwei endotherme Peaks gemäß DSC-Analyse, (differential scanning calorimetry) auf: erstens einen Peak mit einem Maximum (Peak 1 ) von etwa 160 °C und einem weiteren zweiten Peak mit einem Maximum (Peak 2) bei etwa 190 °C, sie die Abbildungen zu den Beispielen. Bevorzugt liegt der erste Peak im Bereich von 140 - 170 °C mit einem Maximum von 155 - 165 °C und der zweite Peak liegt im Bereich von 170 - 210 °C mit einem Maximum von 175 - 207 °C. Besonders bevorzugt liegt der erste Peak im Bereich von 155 - 170 °C mit einem Maximum von 158 - 165 °C und der zweite Peak liegt im Bereich von 170 - 210 °C mit einem Maximum von 180 - 205 °C.
Das Verhältnis der Enthalphien vom endothermen Peak 1 (-160 °C,) zum endothermen Peak 2 (-190 °C) kann 1 : 1 bis 1 : 5, bevorzugt 1 : 1 bis 1 : 3, betragen.
Die DSC-Messungen wurden gemäß der DIN EN ISO 1 1357-1 vom März 2010 durchgeführt. Es wurde ein Wärmestrom-Differenz-Kalorimeter des Hersteller Mettler-Toledo Modell DSC 821 verwendet. Die Proben werden einmal von -30 °C bis 250 °C mit 10K/min gefahren.
Die XRPD Messungen von pulverförmigen Proben wurden in einem
Röntgendiffraktometer mit Cu Ka-Strahlung (1 ,541 Ä) durchgeführt. Gemäß der Abbildung 9 wurden die folgenden signifikanten und charakteristischen 6 Peaks des ß-Hydroxyalkylamid N,N,N',N'-Tetrakis-(2-hydroxyethyl)cyclohexyl-1 ,4-diamid gemäß der Formel XIIA gefunden:
Peak-Nr. Grad 2theta
± 0,2 Grad 2theta d (Ä)
1 14,90 5,94
2 16,70 5,31
3 17,40 5,09
4 21 ,20 4,19
5 21 ,60 4,1 1
6 26,00 3,43 Ganz besonders bevorzugt ist als Komponente B) das ß-Hydroxyalkylamid
N,N,N',N'-Tetrakis-(2-hydroxyethyl)cyclohexyl-1 ,4-diamid gemäß der Formel XIIA mit einem trans-Gehalt am Cyclohexylring von größer gleich 92 Mol-%, bevorzugt größer 94 Mol-% und besonders bevorzugt von größer als 96 Mol-%, und ganz besonders bevorzugt von größer als 98 Mol-%, bezogen auf die Gesamtmenge aller vorliegenden Isomere des N,N,N',N'-Tetrakis-(2-hydroxyethyl)cyclohexyl-1 ,4- diamids.
Das erfindungsgemäße als Komponente B) eingesetzte ß-Hydroxyalkylamid der Formel XIIA liegt unterhalb 175 °C, bevorzugt unterhalb 180 °C und besonders bevorzugt von unterhalb 185 °C, in fester Form vor. Das erfindungsgemäße als Komponente B) eingesetzte ß-Hydroxyalkylamid der Formel XIIA mit den Merkmalen 1 . bis 4. wurde durch eine Rontgenstrukturanalyse eines Einkristalls untersucht. Ausführliche Angaben zu der Messung sind im
Anhang 1 zusammengefasst. Die Rontgenstrukturanalyse eines Einkristalls ergab das folgende Ergebnis für die Struktur:
Kristall System (Crystal System): Orthorhombisch
Raumgruppe (Space group): Pbca
Dimensionen Einheitszelle (Unit cell dimensions): a = 10.06350(10) Ä α = 90 °.
b = 1 1 .85290(10) Ä ß = 90 °. c = 14.6275(2) Ä γ = 90 °. Volumen (Volume): 1744.79(3) Ä3
Die Werte in den Klammer geben die Meßgenauigkeit an jeweils in plus und minus für die entsprechende letzte Stelle bzw. letzten beiden Stellen an.
Ganz besonders bevorzugter Gegenstand der Erfindung ist eine
Pulverlackzusammensetzung, welche die Verbindung Ν,Ν,Ν',Ν'-Tetrakis (2- hydroxyethyl)cyclohexyl-1 ,4-diamid gemäß der Formel XIIA als Komponente B) aufweist,
wobei diese die folgenden Parameter aufweist:
1 . einen trans-Gehalt am Cyclohexylring von größer gleich 70 Mol-%, bezogen auf die Gesamtmenge aller vorliegenden Isomere des N,N,N',N'-Tetrakis-(2- hydroxyethyl)cyclohexyl-1 ,4-diamid,
und
2. zwei endotherme Peaks gemäß DSC-Analyse, (differential scanning
calorimetry) aufweist, wobei Peak 1 im Bereich von 140 - 170 °C liegt mit einem Maximum von 155 - 165 °C, und Peak 2 im Bereich von 170 - 210 °C liegt mit einem Maximum von 175 - 207 °C,
und
3. das Verhältnis der Enthalphien vom endothermen Peak 1 zum endothermen Peak 2 1 : 1 bis 1 : 5, beträgt,
und
4. das XRPD-Spektrum der pulverförmige Probe im Röntgendiffraktometer gemessen mit Cu Ka-Strahlung (1 ,541 Ä) die folgenden Peaks aufweist:
Peak-Nr. Grad 2theta
± 0,2 Grad 2theta d (Ä)
1 14,90 5,94
2 16,70 5,31
3 17,40 5,09
4 21 ,20 4,19
5 21 ,60 4,1 1 26,00 3,43
5. und wobei dieses gemäß Röntgenstrukturanalyse eines Einkristalls die folgenden Parameter aufweist:
Kristall System : Orthorhombisch
Raumgruppe : Pbca Dimensionen Elementarzelle: a = 10.06350(10) Ä oc = 90 °.
b = 1 1 .85290(10) Ä ß = 90 °. c = 14.6275(2) Ä γ = 90 °.
Volumen (Volume): 1744.79(3) Ä3
Herstellung
Das besonders bevorzugte als Komponente B) eingesetzte N,N,N',N'-Tetrakis-(2- hydroxyethyl)cyclohexyl-1 ,4-diamid gemäß der Formel XIIA ist durch verschiedene Verfahren erhältlich:
Zunächst wird wie weiter oben genau beschrieben, das N,N,N',N'-Tetrakis-(2- hydroxyethyl)cyclohexyl-1 ,4-diamid gemäß der Formel XIIA in einem Extruder, Intensiv-Kneter, Intensiv-Mischer oder statischen Mischer, bevorzugt in einem Extruder, bevorzugt Lösemittel frei, hergestellt. Dabei werden Temperaturen von 100 bis 180 °C angewendet. Daran anschließend erfolgt eine Umkristallisation in einem geeigneten Lösemittel, bevorzugt Wasser. Nach dem Auflösen bei
Temperaturen von 20 - 100 °C und dem Auskristallisieren wird das Ν,Ν,Ν',Ν'-
Tetrakis-(2-hydroxyethyl)cyclohexyl-1 ,4-diamid gemäß der Formel XIIA mit den oben genannten Parameter erhalten. Dieses kann dann anschließend mit Alkohohlen, bevorzugt Methanol gewaschen und getrocknet werden. Bevorzugt erfolgt die Trocknung bei Temperaturen von 20 - 90 °C, und kann auch bei Vakuum erfolgen. Eine weitere Variante der Herstellung erfolgt wie weiter oben genau beschrieben, dadurch, dass das N,N,N',N'-Tetrakis-(2-hydroxyethyl)cyclohexyl-1 ,4-diamid gemäß der Formel XIIA in einem Extruder, Intensiv-Kneter, Intensiv-Mischer oder statischen Mischer, bevorzugt in einem Extruder, bevorzugt Lösemittel frei, hergestellt wird. Dabei werden Temperaturen von 100 bis 180 °C angewendet. Anschließend erfolgt eine Temperung bei Temperaturen von 50 - 100 °C, bevorzugt bei Temperaturen von 70 - 85 °C. Der Zeitraum beträgt mehr als 6 Stunden, bevorzugt mehr als 12 Stunden. Die Temperung kann im Vakuum erfolgen.
Das besonders bevorzugte als Komponente B) eingesetzte N,N,N',N'-Tetrakis-(2- hydroxyethyl)cyclohexyl-1 ,4-diamid gemäß der Formel XIIA kann auch
diskontinuierlich im Lösemittel erfolgen, also in einem Batch-Verfahren.
Die Reaktion wird in üblichen Reaktoren durchgeführt. Dabei kann drucklos, unter Verwendung eines Rückflusskühlers, oder unter Druck bei geschlossenem Reaktor gearbeitet werden.
Die Synthese wird in einem Lösemittel, bevorzugt in Alkoholen, bevorzugt Methanol, durchgeführt. Die zugegebene Menge an Lösemittel ist größer 10 Gew.-%, bevorzugt größer 15 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge aller eingesetzten Edukte (Ausgangsstoffe). Dabei kann unter Rückfluss, oder aber auch bei niedrigeren Temperaturen, sowie höheren Temperaturen, unter Druck, gearbeitet werden.
Die Herstellung erfolgt bei Temperaturen von 20 bis 120 °C, bevorzugt bei 60 bis 90 °C, besonders bevorzugt bei 70 bis 85 °C.
Nach dem Auskristallisieren wird das N,N,N',N'-Tetrakis-(2-hydroxyethyl)cyclohexyl- 1 ,4-diamid gemäß der Formel XIIA mit den oben genannten Parameter erhalten.
Außerdem kann die Herstellung des N,N,N',N'-Tetrakis-(2-hydroxyethyl)cyclohexyl- 1 ,4-diamid gemäß der Formel XIIA in geschlossenen Apparaturen unter Druck bei Temperaturen von 60 bis 140 °C ohne Zugabe von Lösemitteln erfolgen.
Das so in einem Batch-Verfahren hergestellte N,N,N',N'-Tetrakis-(2- hydroxyethyl)cyclohexyl-1 ,4-diamid gemäß der Formel XIIA kann in geeigneten Lösemitteln, bevorzugt in Wasser oder Alkoholen, bevorzugt in Methanol, umkristallisiert werden.
Außerdem kann die Herstellung des N,N,N',N'-Tetrakis-(2-hydroxyethyl)cyclohexyl- 1 ,4-diamid gemäß der Formel XIIA auch diskontinuierlich ohne Lösemittel erfolgen. Die Reaktion wird in üblichen Reaktoren durchgeführt. Dabei kann unter
Verwendung eines Rückflusskühlers, gearbeitet werden. Bevorzugt erfolgt die Herstellung bei Temperaturen von 20 bis 140 °C, bevorzugt 60 bis 90 °C, besonders bevorzugt bei 70 bis 85 °C. Das so in einem Batch-Verfahren erhaltene ß-Hydroxyalkylamid wird dann in geeigneten Lösemitteln, bevorzugt in Wasser oder Alkoholen, bevorzugt in Methanol, umkristallisiert. Man erhält nach dem
Auskristallisieren das N,N,N',N'-Tetrakis-(2-hydroxyethyl)cyclohexyl-1 ,4-diamid gemäß der Formel XIIA mit den oben genannten Parameter.
Die Konzentration aller Isomere des N,N,N',N'-Tetrakis-(2-hydroxyethyl)cyclohexyl- 1 ,4-diamids im Endprodukt nach seiner Herstellung beträgt 75 Massen-%, bevorzugt 80 Massen-% und besonders bevorzugt 85 Massen-%.
Dieses wie hier beschriebene und charakterisierte ß-Hydroxyalkylamid Ν,Ν,Ν',Ν'- Tetrakis-(2-hydroxyethyl)cyclohexyl-1 ,4-diamid der Formel XIIA ergibt
durchgreifende Mattierungen in Pulverlacken mit einem Glanz von kleiner 50
Skalenteilen im 60° Winkel, wie in den Beispielen gezeigt werden konnte. Dieses Produkt der Formel XIIA unterscheidet sich somit eindeutig von dem offenbarten ß-Hydroxyalkylamid gemäß der Offenlegungsschrift KR 10-2009-01 1 1720 (und dem aus ß-Hydroxyalkylamid Korean Ind. Eng. Chem., Vol. 20, No. 2, April 2009, 195- 200), wie dort in Abb. 2 auf der Seite 15 belegt, welches nur einen Peak gemäß DSC-Analyse bei etwa 190 °C aufweist, und wie das Vergleichsbeispiel 4c zeigt, nicht zu Beschichtungen mit matten Oberflächen führt.
Gegenstand der Erfindung ist auch die Verwendung einer
Pulverlackzusammensetzung wie oben beschrieben, wobei als Komponente
Ν,Ν,Ν',Ν'-Tetrakis (2-hydroxyethyl)cyclohexyl-1 ,4-diamid gemäß der Formel XIIA enthalten ist,
wobei dieses die folgenden Parameter aufweist:
1 . einen trans-Gehalt am Cyclohexylring von größer gleich 70 Mol-%,
bezogen auf die Gesamtmenge aller vorliegenden Isomere des N,N,N',N'-Tetrakis-(2-hydroxyethyl)cyclohexyl-1 ,4-diamid,
und
2. zwei endotherme Peaks gemäß DSC-Analyse, (differential scanning calorimetry) aufweist, wobei Peak 1 im Bereich von 140 - 170 °C liegt mit einem Maximum von 155 - 165 °C, und Peak 2 im Bereich von 170 - 210 °C liegt mit einem Maximum von 175 - 207 °C,
und
3. das Verhältnis der Enthalphien vom endothermen Peak 1 zum
endothermen Peak 2 1 : 1 bis 1 : 5, beträgt,
und
4. das XRPD-Spektrum der pulverförmige Probe im Rontgendiffraktometer gemessen mit Cu Ka-Strahlung (1 ,541 Ä) die folgenden Peaks aufweist: Peak-Nr. Grad 2theta
± 0,2 Grad 2theta d (Ä)
1 14,90 5,94
2 16,70 5,31
3 17,40 5,09
4 21 ,20 4,19
5 21 ,60 4,1 1
6 26,00 3,43 zur Herstellung von Beschichtungen mit matten Oberflächen, mit < 50 Einheiten Glanz, gemessen als Reflekto meterwerte nach DIN 67530 / ISO 2813 bei einem Einstrahlwinkel von 60°.
Gegenstand der Erfindung ist auch die Verwendung einer
Pulverlackzusammensetzung wie oben beschrieben, wobei als Komponente B) Ν,Ν,Ν',Ν'-Tetrakis (2-hydroxyethyl)cyclohexyl-1 ,4-diamid gemäß der Formel XIIA enthalten ist,
wobei dieses die folgenden Parameter aufweist:
1 . einen trans-Gehalt am Cyclohexylring von größer gleich 70 Mol-%, bezogen auf die Gesamtmenge aller vorliegenden Isomere des N,N,N',N'-Tetrakis-(2- hydroxyethyl)cyclohexyl-1 ,4-diamid,
und
2. zwei endotherme Peaks gemäß DSC-Analyse, (differential scanning
calorimetry) aufweist, wobei Peak 1 im Bereich von 140 - 170 °C liegt mit einem Maximum von 155-165 °C , und Peak 2 im Bereich von 170-210 °C liegt mit einem Maximum von 175-207 °C,
und
3. das Verhältnis der Enthalphien vom endothermen Peak 1 zum endothermen Peak 2 1 :1 bis 1 :5, beträgt,
und
4. das XRPD-Spektrum der pulverförmige Probe im Röntgendiffraktometer
gemessen mit Cu Ka-Strahlung (1 ,541 Ä) die folgenden Peaks aufweist: Peak-Nr. Grad 2theta
± 0,2 Grad 2theta d (Ä)
1 14,90 5,94
2 16,70 5,31
3 17,40 5,09
4 21 ,20 4,19
5 21 ,60 4,1 1
6 26,00 3,43 5. und wobei dieses gemäß Röntgenstrukturanalyse eines Einkristalls die
folgenden Parameter aufweist:
Kristall System : Orthorhombisch
Raumgruppe : Pbca
Dimensionen Elementarzelle a = 10.06350(10) Ä oc = 90 °.
b = 1 1 .85290(10) Ä ß = 90 °. c = 14.6275(2) Ä γ = 90 °.
Volumen (Volume): 1744.79(3) Ä3 zur Herstellung von Beschichtungen mit matten Oberflächen mit < 50 Einheiten Glanz, gemessen als Reaktometerwerte nach DIN 67530 / ISO 2813 bei einem Einstrahlwinkel von 60°. Beispiele
Die folgenden Beispiele und die Tabellen 1 , 2 und 3 charakterisieren die
Zusammensetzung des Beschichtungssystems und die Eigenschaften der jeweiligen Beschichtung nach deren Applikation und Aushärtung. Einsatzstoffe :
1 ) ß-Hydroxyalkylamid a) ß-Hydroxyalkylamid (Matt- Härter) auf Basis von 1 .4-Cyclohexandicarbonsäure und Diethanolamin mit vier ß-Hydroxyalkylamidgruppen pro Molekül der Formel XII, weist einen trans-Gehalt am Cyclohexylring von > 90 % auf (Evonik
Degussa GmbH, D).
Analytische Werte per GC
OH-Zahl: DIN 53240
Basenzahl: DIN 53176
Schmelzbereich: DIN EN ISO 3146 b) VESTAGON® HA 320, OH-Zahl: 660-740 mg KOH/g, Smb: 1 15-130 °C, (Evonik Degussa GmbH, D) ) Carboxylatgruppenhaltige Polymere - Harze a) Amorpher Polyester:
Crylcoat® 2617-3, SZ-Zahl: 33 mg KOH/g, Tg : 61 °C, (Cytec Inc., USA)
Crylcoat® 2618-3, SZ-Zahl: 35 mg KOH/g, Tg : 61 °C, (Cytec Inc., USA)
Crylcoat® E 36988, SZ-Zahl: 30 mg KOH/g, Tg : 54 °C, (Cytec Inc., USA) Uralac® P 800, SZ-Zahl: 28 mg KOH/g, Tg : 61 °C, (DSM Resins B.V. , NL)
Uralac® P 865, SZ-Zahl: 35 mg KOH/g, Tg : 56 °C, (DSM Resins B.V. , NL)
Pulverol® 8120, SZ-Zahl: 33 mg KOH/g, Tg : 60 °C, (Neochimiki LV s.a. , GR)
Pulverol® 8123, SZ-Zahl: 33 mg KOH/g, Tg : 60 °C, (Neochimiki LV s.a. , GR) b) Polyarclat
Joncryl® 819, SZ-Zahl: 75 mg KOH/g, Tg : 57 °C, (BASF AG.,
D)
3) Co-Vernetzer
a) Triglycidylisocyanurat:
TEPIC®G , Epoxi equiv.: < 1 10 g/Eq, Smb: 90-125 °C, (Nissan
Chemical Ind. Ltd.,J)
4) Weitere Formulierungsbestandteile :
Titandioxid Kronos® 2160, (Fa. Kronos Titan GmbH, D),
Resiflow® PV 88, (Worlee-Chemie GmbH, D),
Benzoin, (Merck-Schuchard, D).
Pulverlack und Beschichtung
Die Herstellung des Pulverlacks erfolgte erstens durch Vermischung sämtlicher Komponenten gemäß Tabelle 1 und 2 bei Raumtemperatur in einem MIT-Mischer bei 500 Upm während 120 Sekunden und anschließend zweitens durch
gemeinsame Extrusion in der Schmelze bei einer Temperatur (Gehäuse) von 90 °C (ca. 130 °C Massetemperatur). Das stöchiometrische Verhältnis von Säuregruppen des Polyesters oder Polyacrylates zu OH-Gruppen der ß-Hydroxyalkylamide (Härter) betrug etwa 1 : 1 . Beim Einsatz von Co-Vernetzern wurden diese stöchiometrisch bei der Härtermenge berücksichtigt.
Das Extrudat wurde anschließend abgekühlt, gemahlen und auf eine Korngröße von <100 μηη abgesiebt. Der so hergestellte Pulverlack wurde mit einer
elektrostatischen Pulverspritzanlage bei 60 KV auf entfettete Stahlbleche (Tiefzieh- St Fa. Krüppel 210 x 70 x 0,8 mm) und/oder Aluminiumbleche (Q-panel AL-36 5005 H 14/08 0,8 mm) appliziert und in einem Umlufttrockenschrank zwischen 160 bis 220 °C eingebrannt. Die ausgehärteten Lackfilme wiesen eine Schichtdicke von etwa 55 - 65 μηη auf. Die Beispieldaten beziehen sich auf eine Einbrenndauer von 20 min. bei 200 °C.
Tabelle 1
Prüfung nach dem Verhalten mit verschiedenen Polyestern und Polyacrylat Formulierungsbeispiele mit erfindungsgemäßem ß-Hydroxyalkylamid 1 a (Matthärter) und verschiedenen Harzen
Durch Austausch des erfindungsgemäßen ß-Hydroxyalkylamids 1 a) mit einem marktüblichen ß-Hydroxylalkylamid wie z. B. dem VESTAGON HA 320 1 b), oder auch Gemischen mit anderen Handelsprodukten gleicher und/oder unterschiedlicher Funktionalität, kann der Glanz in niedrigen Beimischungen beibehalten werden oder wenn gewünscht bei erhöhtem Zusatz oder Austausch zu höheren Werten verschoben werden. Hier in Beispielen 9 bis 13 dargestellt anhand eines Polyesters.
Formulierungsbeispiele mit erfindungsgemäßem ß-Hydroxyalkylamid 1 a (Matthärter) und verschiedenen Harzen und mit handelsüblichen ß-Hydroxyalkylamid 1 b) Tabelle 2
Als Co-Vernetzer können auch Epoxidharze eingesetzt werden. In Frage kommen dabei z. B. Glycidylether und Glycidylester, aliphatische Epoxide, Diglycidylether auf Basis Bisphenol A und Glycidylmethacrylate. Beispiele für solche Epoxide sind Triglycidylisocyanurat (TGIC Handelsnamen, z. B. ARALDIT PT 810, Huntsman; TEPIC G, Nissan; Taida TGIC, Anhui Taida), Gemische aus
Terephthalsäurediglycidylester und Trimelitsäuretriglycidylester (Handelsnamen z. B. ARALDIT PT 910 und PT 912, Huntsman), Glycidylester der Versatiesäure (Handelsname z. B. CARDURA E10, Shell), 3,4-Epoxycyclohexylmethyl-3',4'- epoxycyclohexancarboxylat (ECC), Diglycidylether auf Basis Bisphenol A
(Handelsname z. B. EPIKOTE 828, Shell) Ethylhexylglycidylether,
Butylglycidylether, Pentaerythrittetraglycidylether, (Handelsname z.B. POLYPOX R 16, UPPC AG) sowie andere Polypoxtypen mit freien Epoxygruppen. Es können auch Mischungen eingesetzt werden. Bevorzugt werden TEPIC G oder ARALDIT PT 910 und 912 eingesetzt.
Derartige Co-Vernetzer können bis zu 50 Gew.-% des verwendeten
Härtergemisches aus Matthärter und Co-Vernetzer eingesetzt werden.
Formulierungsbeispiele mit erfindungsgemäßem ß-Hydroxyalkylamid 1 a (Matthärter) und Co-Vernetzer
Tabelle 3
Beispiele 3a, b; 4a, b, c, d
Die DSC-Messungen Die DSC-Messungen wurden gemäß der DIN EN ISO 1 1357-1 vom März 2010 durchgeführt.
Es wurde ein Wärmestrom-Differenz-Kalorimeter des Hersteller Mettler-Toledo Modell: DSC 821 mit der Seriennr.: 51 16131417 verwendet. Die Proben werden einmal von -30°C bis 250°C mit 10K/min gefahren.
Ausführliche Beschreibung der Meßmethode:
1 . Typ (Wärmestrom-Differenz-Kalorimeter oder leistungskompensiert.es
Kalorimeter), Modell und Hersteller des verwendeten DSC-Geräts;
2. Werkstoff, Art und Typ sowie, wenn erforderlich, Masse der verwendeten
Tiegel;
3. Art, Reinheitsgrad und Mengenstrom des verwendeten Spülgases;
4. Art des Kalibrierverfahrens und Einzelheiten zu den verwendeten
Kalibriersubstanzen, einschließlich Quelle, Masse und weiterer für die Kalibrierung bedeutender Eigenschaften;
5. Einzelheiten zur Probenahme, Probekörpervorbereitung und Konditionierung
Wärmestrom-Differenz-Kalorimeter
Hersteller: Mettler-Toledo
Modell: DSC 821
Seriennr.: 51 16131417
2: Tiegelmaterial: Reinstaluminium
Grösse: 40μΙ , ohne pin,
Mettler Best.-Nr.: ME-26763
Masse incl. Deckel: ca. 48 mg
Spülgas: Stickstoff
Reinheitsgrad: 5.0 (> 99,999 Vol.%)
Mengenstrom: 40 ml/min
4: Kalibrierverfahren: einfach
Material 1 : Indium Mettler-Calibrier-Set ME-51 1 19991
Masse: ca. 6 mg pro Einwaage
Kalibrierung von Temperatur (Onset) und Wärmestrom
Material 2: VE-Wasser
Entnahme aus dem Haussystem
Masse: ca. 1 mg pro Einwaage
Kalibrierung der Temperatur (Onset)
5: Probennahme: aus angeliefertem Probenfläschchen
Probeneinwaage: 8 bis 10 mg
Probenvorbereitung: mittels Stempel am Tiegelboden angepresst Tiegeldeckel: gelocht
Meßprogramm: -30 bis 250 °C 10K/min 1 x Beschreibung der XRPD-Messung:
Die pulverförmige Probe wird in einen Pulverhalter gepresst und im
Röntgendiffraktometer PW1800 der Firma Philips mit Cu Ka-Strahlung (1 ,541 A) unter folgenden Bedingungen gemessen:
Anregung: 40 kV, 45 mA
Messbereich: 3° < 2Θ < 40°
Step-size: 0,1 ° (2Theta)
Time per step: 20 s
Rotation: 1/4 revolution/sec
Receivingslit: coarse
Divergenzschlitz: automatic Beispiele 3a, b; 4a, b, c, d
Beispiel 3a
Im Dreihalskolben mit Rückflusskühler und Glasrührer, werden 92,24 g Dimethyl- 1 ,4-cyclohexyldicarboxylat mit 96,91 g Diethanolamin, 10,84 g 30%igem
Natriummethylat in Methanol und 52 g Methanol vorgelegt. Es entsteht eine homogene Lösung.
Der Ansatz wird im Ölheizbad sechs Stunden lang unter Rühren unter Rückfluss gekocht (Badtemperatur 80 °C). Dabei beginnt nach ca. 0,5 Stunden Produkt auszufallen.
Man lässt den Reaktionsansatz abkühlen, wobei weiteres Produkt auskristallisiert. Anschließend wird das ausgefallene Produkt durch Abfiltrieren vom Methanol getrennt und anschließend getrocknet. Die Ausbeute liegt bei über 80 % der Theorie. Tabelle 3a
Man erhält somit ein N,N,N',N'-Tetrakis-(2-hydroxyethyl)cyclohexyl-1 ,4-diamid gemäß Formel XI IA mit zwei endothermen Peaks (1 . bei etwa 160 °C und 2. bei etwa 190 °C) im DSC gemäß Abbildung 1 und dem XRPD-Spektrum gemäß Abbildung 5 und Tabelle 5. Dieses so hergestellte Produkt ergibt durchgreifende Mattierungen in Pulverlacken mit einem Glanz von kleiner 50 Skalenteilen im 60° Winkel, Tabelle 3a.
Beispiel 3b Das in 3a hergestellte Produkt wird in kochendem Wasser aufgelöst, dann langsam wieder abgekühlt und nach erfolgter Auskristallisation kurz mit Methanol nachgewaschen. Tabelle 3a Dieses Produkt zeigt die zwei endothermen Peaks siehe Abbildung 2, mit vorhandener Mattierungswirkung in den resultierenden Pulverlacken von 29 Skalenteilen im 60 Grad Winkel, Tabelle 3a.
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Tabelle 3a: Endprodukte aus diskontinuierlicher Herstellung Beispiele 3a-3b und deren Charakterisierung gemäß GC-Analyse 1
'Analytische Werte per GC
GC nach Silylierung mit Silyl 991 (BSTFA-TMCS 99 : 1 ) Firma Macherey und Nagel Best. Nr. 701 .490.150. Silylierung: 1 ml Silyl 991 , 1 Pyridin, 35 mg Reaktionsprodukt, 35 mg C-18 Kohlenwasserstoff als internem Standard, 30 Minuten bei 80°C in einer verschlossenen Ampulle erhitzen.
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46
Fortsetzung Tabelle 3a
Pulverlackdaten
OH-Zahl: DIN 53240
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47
Basenzahl: DIN 53176
Herstellungsbeispiel A
Herstellung eines eines ß-Hydroxyalkylamids der Formel XIIA aus Dimethyl-1 .4- cyclohexyldicarboxylat und Diethanolamin im Extruder
Es wurde mit drei Stoffströmen gearbeitet: Strom 1 bestand aus DMCD
Strom 2 bestand aus DEA
Strom 3 bestand aus dem Katalysator, der methanolischen Natriummethylat- Lösung.
Die Stoffströme wurden so dosiert, dass das Molverhältnis zwischen Dimethyl-1 ,4- cyclohexyldicarboxylat und Diethanolamin 1 : 1 ,95.
Die Gesamtmenge an Katalysator (nur Natriummethylat, lösemittelfrei gerechnet) bezogen auf die Gesamtrezeptur betrug 0,50 bis 3,0 %.
Strom 1 wurde mit einer Menge von 10,0 kg/h in das erste Gehäuse eines
Zweischneckenextruders (ZSK 30, 32 d) eingespeist (Temperatur des Stoffstromes 80 bis 130 °C).
Strom 2 wurde mit einer Menge von 9,9 kg/h eingespeist (Temperatur des
Stoffstromes 65 bis 145 °C).
Strom 3 wurde von Eintritt in den Extruder in Strom 2 eingedüst (0,5 bis 2,0 kg/h). Der eingesetzte Extruder bestand aus 8 Gehäusen, die separat geheizt und gekühlt werden konnten. Gehäuse 1 - 5: 160°C, Gehäuse 6 - 8: 120 - 160 °C. Die Gehäuse 3, 5 und 8 waren mit einem Vakuumdom versehen (100 bis 600 mbar).
Die Extruder-Schnecken waren mit Förderelementen bestückt. Vor den
Vakuumdomen waren Knetblöcke eingebaut.
Alle Temperaturen stellten Soll-Temperaturen dar. Die Regelung erfolgte über Elektroheizung bzw. Wasserkühlung. Der Extruderkopf wurde ebenfalls elektrisch beheizt (100 - 160 °C). Die Schneckendrehzahl betrug 300 Upm. Das Reaktionsprodukt wurde über eine Zahnradpumpe aus dem Extruder gefördert. Der Gesamtdurchsatz lag bei 20 kg/h.
Das Endprodukt wurde über eine Rohrstrecke bzw. über einen Extruder abgekühlt und auf ein Kühlband geleitet und weiter abgekühlt..
Beispiel 4a und 4b 4a
Es wird ein N,N,N',N'-Tetrakis-(2-hydroxyethyl)cyclohexyl-1 ,4-diamid mit der
Produktdaten 4a analog wie im Beispiel A beschrieben im Extruder (Werner und Pfleiderer ZSK 30, 32 d) hergestellt. Tabelle 4
4b
Dieses so wie im Beispiel 4a beschriebene und hergestellte Produkt wird
umkristallisiert. Hierzu wird das Produkt aus dem Beispiel 4a in VE-Wasser unter sieden gelöst und dann langsam abgekühlt und auskristallisiert, um so wieder in die feste Form überführt zu werden. Nachfolgend wird mit Methanol gewaschen und bei etwa 20 mbar und 50 °C im Vakuumtrockenschrank getrocknet. Tabelle 4 Man erhält somit ein N,N,N',N'-Tetrakis-(2-hydroxyethyl)cyclohexyl-1 ,4-diamid mit zwei endothermen Peaks (1 . bei etwa 160°C und 2. bei etwa 190°C) im DSC.
Dieses Produkt mit den zwei Peaks im DSC gemäß Abbildung 3 und dem XRPD- Spektrum gemäß Abbildung 7 ergibt durchgreifende Mattierungen in Pulverlacken mit einem Glanz von 30 Skalenteilen im 60° Winkel. Tabelle 4
Vergleichsbeispiel 4c
Ein nicht erfindungsgemäßes N,N,N',N'-Tetrakis-(2-hydroxyethyl)cyclohexyl-1 ,4- diamid mit dem DSC gemäß Abbildung 4 wurde hergestellt.
Dieses Produkt zeigt im DSC nur einen endothermen Peak bei etwa 190°C gemäß Abbildung 4 und ein XRPD-Spektum gemäß Abbildung 6 und Tabelle 6. Der daraus hergestellte Pulverlack zeigt keine durchgreifende Mattierung, sondern einen Glanz von 95 Skalenteilen im 60 Grad Winkel. Tabelle 4
Beispiel 4d
Es wird ein N,N,N',N'-Tetrakis-(2-hydroxyethyl)cyclohexyl-1 ,4-diamid der Formel XIIA mit der Produktdaten 4d analog wie im Beispiel 1 beschrieben im Extruder (Werner und Pfleiderer ZSK 30, 32 d) hergestellt. Tabelle 4
Dieses so hergestellte Produkt wird auf ein Kühlband gefahren und gesammelt. Dieses Material wird dann im Trockenschrank bei 80°C 24 h unter Vakuum getempert und das so erhaltene Produkt anschließend zerkleinert.
Dieses Produkt ergibt durchgreifende Mattierungen in Pulverlacken mit einem Glanz von 40 Skalenteilen im 60° Winkel. Tabelle 4
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51
Tabelle 4: Endprodukte aus kontinuierlicher Herstellung Beispiele 4a-4b und deren Charakterisierung gemäß GC-Analyse
''Analytische Werte per GC. GC nach Silylierung mit Silyl 991 (BSTFA-TMCS 99 : 1 ) Firma Macherey und Nagel Best. Nr. 701 .490.150. Silylierung: 1 ml Silyl 991 , 1 ml Pyridin, 35 mg Reaktionsprodukt, 35 mg C-18 Kohlenwasserstoff als internem Standard, 30 Minuten bei 80°C 5 in einer verschlossenen Ampulle erhitzen.
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Fortsetzung Tabelle 4
Pulverlackdaten
OH-Zahl: DIN 53240
Basenzahl: DIN 53176
Tabelle 4 Fortsetzung : Endprodukte aus Herstellung des Vergleichsbeispiele 4c und Charakterisierung gemäß GC-Analyse 1) und Pulverlack
Pulverlackdaten
Beispiel 5
Ein ß-Hydroxyalkylamid der Formel XIIA wurde wie im Beispiel 3a hergestellt. Aus diesem wurde ein Einkristall gezüchtet. Das erfindungsgemäße der Formel XIIA wurde durch eine Röntgenstrukturanalyse eines Einkristalls untersucht. Ausführliche Angaben zu der Messung sind im Anhang 1 zusammengefasst.
ANHANG 1
Einkristallröntgenstrukturanalyse
Analysenmethode: Single Crystal X-ray Structure Analysis "2012-0573602-06D"
Bericht: WHC 1 1/1 1 EKS
Probeneingang: 201 1 -02-22
Berichtsdatum: 201 1 -02-25
Fragestellung: Bestimmung der Einkristallstruktur.
Verbindung: N,N,N',N'-Tetrakis-(2-hydroxyethyl)cyclohexyl-1 ,4-diamid Formel XIIA
Kristallisation: durch den Chemiker.
Kristalldimensionen: farbloser Block, 0.50 x 0.40 x 0.40 mm3
Code: vesta
Kommentar: Die asymmetrische Einheit enthält ein halbes Molekül. Abbildung 10: Ortep-Plot (50 %) mit Nummerierungsschema.
Experimentelles
Die Bestimmung der Einkristallstruktur wurde mit einem Gerät der Firma Oxfor Diffraction durchgeführt, welches mit einem CCD-Detektor (Modell Ruby), einer konventionellen Röntgenröhre mit CuKa Strahlung, Osmic Spiegel als Monochromator und einer Tieftemperaturanalage des Typs Cryojet (T =100 K) ausgestattet war. Die Datensammlung wurde in Phi- und Omega-Scans durchgeführt. Datensammlung und Reduktion erfolgten mit Crysalis (Oxford Diffraction 2007).
Strukturlösung und Verfeinerung erfolgten mit SHELXTL (V. 6.10, Sheldrick, Universtitat Göttingen, 2000). Alle Nicht-Wasserstoffatome wurden anisotrop verfeinert. Die Wasserstoffatome wurden als reitende Gruppen verfeinert.
Tabellen
Tabelle a: Kristalldaten und Daten zur Strukturverfeinerung für vesta.
Identifikations-Code vesta
Summenformale C16 H30 N206
Formula weight 346.42
Temperatur 100 K
Wellenlänge 1.54178 Ä
Kristallsystem Orthorhombisch
Raumgruppe Pbca
Elementarzelle a = 10.06350(10) Ä =90°.
b = 11.85290(10) Ä =90°. c = 14.6275(2) Ä =90°.
Volumen 1744.79(3) Ä3
Z 4
Dichte (berechnet) 1.319 Mg/m3
Absorptionskoeffizient 0.832 mm"1
F(000) 752
Kristalldimensionen 0.50 x 0.40 x 0.40 mm3
Theta Bereich für die Datensammlung 6.05 to 65.68°.
Index-Bereich -11 <h< 10, -12<k< 14, -14<l< 17
Anzahl der gesammelten Reflexe 9191
Symmetrieunabhängige Reflexe 1482 [R(int) = 0.0345]
Completeness to theta = 65.68° 98.5 %
Absorptionskorrektur Crysalis
Verfeinerung Full-matrix least-squares on F^
Daten / restraints / Parameter 1482/0/ 111
Goodness-of-fit on 1.065
Finale R-Werte [l>2sigma(l)] R1 = 0.0316, wR2 = 0.0792
R-Werte (alle Daten) R1 = 0.0358, wR2 = 0.0817
Größte Differenzpeaks 0.199 and -0.189 e.A"3 Tabelle b: Bindungslängen [Ä] und Winkel [°] für vesta.
0(1)-C(4) 1.2478(15) N(1)-C(7) 1.4727(15) C(3)-C(1)#1 1.5291(17) 0(2)-C(6) 1.4221(15) C(1)-C(3)#1 1.5291(17) C(5)-C(6) 1.5182(16) 0(3)-C(8) 1.4205(16) C(1)-C(2) 1.5398(16) C(7)-C(8) 1.5159(17) N(1)-C(4) 1.3479(16) C(2)-C(4) 1.5189(17)
N(1)-C(5) 1.4741(15) C(2)-C(3) 1.5405(16)
C(4)-N(1)-C(5) 124.59(10) 0(1)-C(4)-N(1) 119.97(11)
C(4)-N(1)-C(7) 117.87(10) 0(1)-C(4)-C(2) 120.15(10)
C(5)-N(1)-C(7) 117.54(9) N(1)-C(4)-C(2) 119.84(10)
C(3)#1-C(1)-C(2) 110.62(10) N(1)-C(5)-C(6) 113.66(9)
C(4)-C(2)-C(1) 111.04(10) 0(2)-C(6)-C(5) 110.97(10)
C(4)-C(2)-C(3) 108.67(10) N(1)-C(7)-C(8) 113.52(10)
C(1)-C(2)-C(3) 110.09(10) 0(3)-C(8)-C(7) 113.31(10)
C(1)#1-C(3)-C(2) 111.18(10)
Symmetrieoperationen zur Erzeugung Äquivalenter Atome:
#1 -x+1,-y+1,-z
Tabelle c: Torsionswinkel [°] für vesta.
C(3)#1-C(1)-C(2)-C(4) 177.11(9) C(4)-N(1)-C(5)-C(6) 80.57(13)
C(3)#1-C(1)-C(2)-C(3) 56.72(14) C(7)-N(1)-C(5)-C(6) -99.58(12)
C(4)-C(2)-C(3)-C(1)#1 -178.85(9) N(1)-C(5)-C(6)-0(2) 61.92(13)
C(1)-C(2)-C(3)-C(1)#1 -57.04(14) C(4)-N(1)-C(7)-C(8) 86.25(13)
C(5)-N(1)-C(4)-0(1) 176.19(10) C(5)-N(1)-C(7)-C(8) -93.60(12)
C(7)-N(1)-C(4)-0(1) -3.65(16) N(1)-C(7)-C(8)-0(3) 73.97(13)
C(5)-N(1)-C(4)-C(2) -6.21(16)
C(7)-N(1)-C(4)-C(2) 173.95(10)
C(1)-C(2)-C(4)-0(1) -54.62(14)
C(3)-C(2)-C(4)-0(1) 66.61(14)
C(1)-C(2)-C(4)-N(1) 127.78(11)
C(3)-C(2)-C(4)-N(1) -110.98(12) Symmetrieoperationen zur Erzeugung Äquivalenter Atome:
#1 -x+1 ,-y+1 ,-z
Abbildung 11 :
Berechnetes Pulverdiffraktogramm basierend auf der Einkristallstrukturbestimmumg von N,N,N',N'-Tetrakis-(2-hydroxyethyl)cyclohexyl-1 ,4-diamid (Probe vesta)

Claims

Patentansprüche:
1 . Pulverlackzusammensetzung, im Wesentlichen enthaltend
A) mindestens ein Carboxylatgruppen haltiges Polymer mit einer Säurezahl von 5 bis 250 mg KOH/g, und einer Glasübergangstemperatur Tg von größer 40 °C, und
B) mindestens ein ß-Hydroxyalkylamid mit zwei oder drei oder vier ß- Hydroxyalkylamidgruppen pro Molekül der Formel I
R ' R ' O O R ' R '
HO- -N- N- -OH
R ' R ' R^ R2 R R '
mit
R1, R2: unabhängig voneinander gleiche oder verschiedene Reste, ausgewählt aus Alkylrest, Cycloalkylrest, Arylrest, Aralkylrest oder Alkenylrest mit 1 -24
Kohlenstoffatomen, wobei die Reste auch Heteroatome und /oder funktionelle Gruppen enthalten können, und wobei R1 auch Wasserstoff sein kann, und wobei R2 auch
R R
C C OH
R R
sein kann; und
A1 A2 A3 mit R3: unabhängig voneinander gleiche oder verschiedene Reste, ausgewählt aus Wasserstoff, Alkylrest, Cycloalkylrest, Arylrest, Aralkylrest oder Alkenylrest mit 1 -24 Kohlenstoffatomen, wobei die Reste auch Heteroatome und /oder funktionelle Gruppen enthalten können, und wobei zwei oder mehr Substituenten R3 miteinander zu Ringen verknüpft sein können; wobei die ß-Hydroxyalkylamide unterhalb 150 °C in fester Form vorliegen; C) optional Hilfsstoffe und/oder Zusatzstoffe; wobei das Verhältnis von ß-Hydroxyalkylamidgruppen zu den Carboxylatgruppen zwischen 0,5:1 bis 1 ,5:1 liegt.
2. Pulverlackzusammensetzung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
ß-Hydroxyalkylamine, die Alkylgruppen mit mindestens 2 bis 10 Kohlenstoffatomen im Kohlenwasserstoffgerüst aufweisen, als Ausgangsverbindungen eingesetzt werden, wobei die Alkylgruppen linear, verzweigt oder auch cyclisch sein können, und wobei die
Alkylgruppen mit Heteroatomen, bevorzugt Sauerstoff, Stickstoff substituiert sein können, diese Alkylgruppen auch funktionelle Gruppen, bevorzugt Carbonylgruppen,
Carboxylgruppen, Aminogruppen, Amidgruppen, Urethangruppen enthalten können und einen zusätzlichen Alkylrest am Stickstoff tragen können.
3. Pulverlackzusammensetzung nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
ß-Hydroxyalkylamide aus N-Alkyl-1 ,2-Alkanolaminen und/oder aus N,N-Bis-2- hydroxyalkylaminen und Estern von Cyclohexandicarbonsäuren enthalten sind.
4. Pulverlackzusammensetzung nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
ß-Hydroxyalkylamine der Formeln II und/oder III als Ausgangsverbindungen eingesetzt werden:
Formeln II
mit
R1 gleich Wasserstoff, Methyl, Ethyl, Propyl,
R gleich Methyl;
Formeln III
R1 H H R1 H
oder OH- C C N C C OH
H H H H mit R1 gleichzeitig oder unabhängig voneinander gleich Wasserstoff, Methyl, Ethyl, Propyl.
5. Pulverlackzusammensetzung nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die folgenden Verbindungen als Ausgangsstoffe zur Herstellung der ß-Hydroxyalkylamide eingesetzt werden: Diethanolamin (DEA), Di-isopropropanolamin (DIPA), Di-sec- butanolamin, N-Methylethanolamin, N-Methyl-isopropanolamin.
6. Pulverlackzusammensetzung nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
als Ausgangsverbindungen für den Substituenten A zur Herstellugn der
ß-Hydroxyalkylamide 1 ,2-substituierte, 1 ,3-substituierte und 1 ,4-substituierte
Cyclohexandicarbonsäurederivate, insbesondere Cyclohexandicarbonsäuredialkylester, eingesetzt werden.
7. Pulverlackzusammensetzung nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
Verbindungen zur Herstellung der ß-Hydroxyalkylamide der Formel IV eingesetzt werden:
A4 A5 A6
mit R4 gleichzeitig oder unabhängig voneinander Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl.
8. Pulverlackzusammensetzung nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
1 ,4-substituierte Cyclohexandicarbonsäureester als Ausgangsverbindungen eingesetzt werden, bevorzugt Dimethyl-1 ,4-cyclohexyldicarboxylat.
9. Pulverlackzusammensetzung nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die ß-Hydroxyalkylamide die folgenden Formeln aufweisen: H H O O H H
CH3 H O O H CH3
Formel VI
H CH3 O O CH3 H
Formel VII
H3C-CH2 H O O H CH2-CH3
Formel VIII Formel IX CH3 H O O CH3 H
H3C CH2 H O O H3C CH2 H mit
R2: Methyl, oder
R1A R1 B c— c— -OH
H H gleich Wasserstoff, und R1B Methyl, Ethyl, Propyl, oder
R1A Methyl, Ethyl, Propyl und R1B gleich Wasserstoff; und
A: 1 ,4-disubstituierter Cyclohexanring der Formel
wobei der trans-Gehalt von A > 70 mol.-% beträgt; und wobei die ß-Hydroxyalkylamide unterhalb 150 °C in fester Form vorliegen.
10. Pulverlackzusammensetzung nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche,
wobei ß-Hydroxyalkylamide aus Dialkyl-1 ,4-cyclohexyldicarboxylaten, bevorzugt aus Dimethyl-1 ,4-cyclohexyldicarboxylat, mit einem trans-Gehalt, bezogen auf die Stellung der Carboxylgruppen am Cyclohexylring von größer gleich 70 mol-%, bevorzugt größer 80 mol- % und besonders bevorzugt von größer als 85 mol-%, enthalten sind.
1 1 . Pulverlackzusammensetzung nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche,
wobei das ß-Hydroxyalkylamid aus Dimethyl-1 ,4-cyclohexyldicarboxylat und Diethanolamin mit vier ß-Hydroxyalkylamidgruppen pro Molekül der Formel XII,
besteht, mit einem trans-Gehalt am Cyclohexylring von größer gleich 70 mol-%, bevorzugt größer 80 mol-% und besonders bevorzugt von größer als 85 mol-%;
12. Pulverlackzusammensetzung nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die ß-Hydroxyalkylamide unterhalb 150 °C, bevorzugt unterhalb 170 °C, besonders bevorzugt unterhalb 180 °C, in fester Form vorliegen.
13. Pulverlackzusammensetzung nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
Carboxylatgruppen haltige Polyester A) mit einer Glasübergangstemperatur Tg in einem Bereich von 40 bis 80 °C, vorzugsweise 40 bis 70 °C; mit einer Säurezahl variiert von 5 - 250 mg KOH/g, bevorzugt von 10 bis 150 mg KOH/g, vorzugsweise 12 bis 120 mg KOH/g;
mit einer OH-Zahl von unter 15 mg KOH/g;
mit einem mittleren Molekulargewicht Mw von 1000 bis 10000 g/mol bevorzugt 1 500 bis 9000g/mol, besonders bevorzugt von 2000 bis 8000 g/mol;
enthalten sind.
14. Pulverlackzusammensetzung nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
Carboxylatgruppen haltige Acrylatpolymere A), welche
eine OH-Zahl von kleiner 10 mg KOH/g;
eine Säurezahl von 10 bis 350 mg KOH/g, bevorzugt 20 bis 300 mg KOH/g, besonders bevorzugt von 30 bis 250 mg KOH/g;
einen Tg von 40 bis 1 10 °C, bevorzugt 45 bis 100 °C;
ein Mw von 500 bis 50 000 g/mol, bevorzugt 1 000 bis 30 000 g/mol, besonders bevorzugt von 1 500 bis 20 000 g/mol;
aufweisen, enthalten sind.
15. Pulverlackzusammensetzung nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
Co-Vernetzer auf Basis von Epoxidharzen und/oder ß-Hydroxylalkylamide verschieden von B) enthalten sind.
16. Verfahren zur Herstellung einer Pulverlackzusammensetzung, im Wesentlichen enthaltend
A) mindestens ein Carboxylatgruppen haltiges Polymer mit einer Säurezahl von 10 bis 250 mg KOH/g, und einer Glasübergangstemperatur tg von größer 40°C, und
B) mindestens ein ß-Hydroxyalkylamid mit zwei oder drei oder vier ß- Hydroxyalkylamidgruppen pro Molekül der Formel I R R O O R R
HO- -N- N- -OH
R R R^ R2 R R '
mit
R1, R2: unabhängig voneinander gleiche oder verschiedene Reste, ausgewählt aus Alkylrest, Cycloalkylrest, Arylrest, Aralkylrest oder Alkenylrest mit 1 -24
Kohlenstoffatomen, wobei die Reste auch Heteroatome und /oder funktionelle Gruppen enthalten können, und wobei Ri auch Wasserstoff sein kann, und wobei R2 auch
sein kann; und
A1 A2 A3 mit R3: unabhängig voneinander gleiche oder verschiedene Reste, ausgewählt aus Wasserstoff, Alkylrest, Cycloalkylrest, Arylrest, Aralkylrest oder Alkenylrest mit 1 -24 Kohlenstoffatomen, wobei die Reste auch Heteroatome und /oder funktionelle Gruppen enthalten können, und wobei zwei oder mehr Substituenten R3 miteinander zu Ringen verknüpft sein können; wobei die ß-Hydroxyalkylamide unterhalb 150 °C in fester Form vorliegen; C) optional Hilfsstoffe und/oder Zusatzstoffe; wobei das Verhältnis von ß-Hydroxyalkylamidgruppen zu den Carboxylatgruppen zwischen 0,5 : 1 bis 1 ,5 : 1 liegt;
in der Schmelze durch gemeinsame Extrusion sämtlicher Komponenten bei Temperaturen zwischen 80 bis 150 °C.
17. Verwendung einer Pulverlackzusammensetzung, im Wesentlichen enthaltend
A) mindestens ein Carboxylatgruppen haltiges Polymer mit einer Säurezahl von 10 bis 250 mg KOH/g, und einer Glasübergangstemperatur tg von größer 40 °C, und
B) mindestens ein ß-Hydroxyalkylamid mit zwei oder drei oder vier ß- Hydroxyalkylamidgruppen pro Molekül der Formel I
R ' R ' O O R ' R '
HO- -N- -N- -OH
R ' R ' R^ R2 R1 R1
mit
R1, R2: unabhängig voneinander gleiche oder verschiedene Reste, ausgewählt aus Alkylrest, Cycloalkylrest, Arylrest, Aralkylrest oder Alkenylrest mit 1 -24
Kohlenstoffatomen, wobei die Reste auch Heteroatome und /oder funktionelle Gruppen enthalten können, und wobei R1 auch Wasserstoff sein kann, und wobei R auch
R R
C C OH
R R
sein kann; und
mit R3: unabhängig voneinander gleiche oder verschiedene Reste, ausgewählt aus Wasserstoff, Alkylrest, Cycloalkylrest, Arylrest, Aralkylrest oder Alkenylrest mit 1 -24
Kohlenstoffatomen, wobei die Reste auch Heteroatome und /oder funktionelle Gruppen enthalten können, und wobei zwei oder mehr Substituenten R3 miteinander zu Ringen verknüpft sein können; wobei die ß-Hydroxyalkylamide unterhalb 150 °C in fester Form vorliegen;
C) optional Hilfsstoffe und/oder Zusatzstoffe; wobei das Verhältnis von ß-Hydroxyalkylamidgruppen zu den Carboxylatgruppen zwischen 0,5:1 bis 1 ,5:1 liegt; zur Herstellung von Beschichtungen matten Oberflächen, mit einem Glanzgrad nach DIN 67530 / ISO 2813 von < 50 bei einem Einstrahlwinkel von 60.
18. Pulverlackzusammensetzung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 15,
welche N,N,N',N'-Tetrakis-(2-hydroxyethyl)cyclohexyl-1 ,4-diamid gemäß der Formel XIIA als Komponente B) aufweist,
wobei dieses die folgenden Parameter aufweist:
1 . einen trans-Gehalt am Cyclohexylring von größer gleich 70 Mol-%, bezogen auf die Gesamtmenge aller vorliegenden Isomere des N,N,N',N'-Tetrakis-(2- hydroxyethyl)cyclohexyl-1 ,4-diamid,
und
2. zwei endotherme Peaks gemäß DSC-Analyse, (differential scanning calorimetry)
aufweist, wobei Peak 1 im Bereich von 140 - 170 °C liegt mit einem Maximum von 155 - 165 °C, und Peak 2 im Bereich von 170 - 210 °C liegt mit einem Maximum von 175 - 207 °C,
und
3. das Verhältnis der Enthalphien vom endothermen Peak 1 zum endothermen Peak 2 1 : 1 bis 1 : 5, beträgt,
und
4. das XRPD-Spektrum der pulverförmige Probe im Rontgendiffraktometer gemessen mit Cu Ka-Strahlung (1 ,541 Ä) die folgenden Peaks aufweist: Peak-Nr. Grad 2theta
± 0,2 Grad 2theta d (Ä)
1 14,90 5,94
2 16,70 5,31
3 17,40 5,09
4 21 ,20 4,19
5 21 ,60 4,1 1
6 26,00 3,43
19. Pulverlackzusammensetzung nach Anspruch 18,
mit einem trans-Gehalt am Cyclohexylring von größer gleich 92 Mol-%, bevorzugt größer 94 Mol-% und besonders bevorzugt von größer als 96 Mol-%, und ganz besonders bevorzugt von größer als 98 Mol-%, bezogen auf die Gesamtmenge aller vorliegenden Isomere des N,N,N',N'-Tetrakis-(2-hydroxyethyl)cyclohexyl-1 ,4-diamids.
20. Pulverlackzusammensetzung nach Anspruch 18 oder 19,
dadurch gekennzeichnet,
dass das ß-Hydroxyalkylamid der Formel XIIA unterhalb 175 °C, bevorzugt unterhalb 180 °C und besonders bevorzugt von unterhalb 185 °C, in fester Form vorliegt.
21 . Pulverlackzusammensetzung nach mindestens einem der Ansprüche 18 bis 20,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Konzentration aller Isomere des N,N,N',N'-Tetrakis-(2-hydroxyethyl)cyclohexyl-1 ,4- diamids im Endprodukt nach seiner Herstellung beträgt 75 Massen-%, bevorzugt 80 Massen-% und besonders bevorzugt 85 Massen-%, beträgt.
22. Pulverlackzusammensetzung nach mindestens einem der Ansprüche 18 bis 21 ,
wobei das Verhältnis der Enthalphien vom endothermen Peak 1 (-160 °C,) zum
endothermen Peak 2 (-190 °C) 1 : 1 bis 1 : 3, beträgt.
23. Pulverlackzusammensetzung nach mindestens einem der Ansprüche 18 bis 22, welche N,N,N',N'-Tetrakis-(2-hydroxyethyl)cyclohexyl-1 ,4-diamid gemäß der Formel XIIA als Komponente B) aufweist
wobei diese die folgenden Parameter aufweist:
1 . einen trans-Gehalt am Cyclohexylring von größer gleich 70 Mol-%, bezogen auf die Gesamtmenge aller vorliegenden Isomere des N,N,N',N'-Tetrakis-(2- hydroxyethyl)cyclohexyl-1 ,4-diamid,
und
2. zwei endotherme Peaks gemäß DSC-Analyse, (differential scanning calorimetry) aufweist, wobei Peak 1 im Bereich von 140 - 170 °C liegt mit einem Maximum von 155 - 165 °C, und Peak 2 im Bereich von 170 - 210 °C liegt mit einem Maximum von 175 - 207 °C,
und
3. das Verhältnis der Enthalphien vom endothermen Peak 1 zum endothermen Peak 2 1 : 1 bis 1 : 5, beträgt,
und
4. das XRPD-Spektrum der pulverförmige Probe im Rontgendiffraktometer gemessen mit Cu Ka-Strahlung (1 ,541 Ä) die folgenden Peaks aufweist:
Peak-Nr. Grad 2theta
± 0,2 Grad 2theta d (Ä)
1 14,90 5,94
2 16,70 5,31
3 17,40 5,09
4 21 ,20 4,19
5 21 ,60 4,1 1
6 26,00 3,43
5. und wobei dieses gemäß Röntgenstrukturanalyse eines Einkristalls die folgenden
Parameter aufweist:
Kristall System : Orthorhombisch
Raumgruppe : Pbca
Dimensionen Einheitszelle: a = 10.06350(10) Ä oc = 90 °.
b = 1 1 .85290(10) Ä ß = 90 °.
c = 14.6275(2) Ä γ = 90 °.
Volumen (Volume): 1744.79(3) Ä3
24. Verwendung einer Pulverlackzusammensetzung nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 23, wobei als Komponente B) N,N,N',N'-Tetrakis-(2- hydroxyethyl)cyclohexyl-1 ,4-diamid gemäß der Formel XIIA enthalten ist,
wobei dieses die folgenden Parameter aufweist:
1 . einen trans-Gehalt am Cyclohexylring von größer gleich 70 Mol-%, bezogen auf die Gesamtmenge aller vorliegenden Isomere des N,N,N',N'-Tetrakis-(2- hydroxyethyl)cyclohexyl-1 ,4-diamid,
und
2. zwei endotherme Peaks gemäß DSC-Analyse, (differential scanning calorimetry) aufweist, wobei Peak 1 im Bereich von 140 - 170 °C liegt mit einem Maximum von 155 - 165 °C, und Peak 2 im Bereich von 170 - 210 °C liegt mit einem Maximum von 175 -
207 °C,
und
3. das Verhältnis der Enthalphien vom endothermen Peak 1 zum endothermen Peak 2 1 :
1 bis 1 : 5, beträgt,
und
4. das XRPD-Spektrum der pulverförmige Probe im Rontgendiffraktometer gemessen mit Cu Ka-Strahlung (1 ,541 Ä) die folgenden Peaks aufweist:
Peak-Nr. Grad 2theta
± 0,2 Grad 2theta d (Ä)
1 14,90 5,94
2 16,70 5,31
3 17,40 5,09 4 21 ,20 4,19
5 21 ,60 4,1 1
6 26,00 3,43 zur Herstellung von Beschichtungen mit matten Oberflächen mit < 50 Einheiten Glanz, gemessen als Reflektometerwerte nach DIN 67530 / ISO 2813 bei einem Einstrahlwinkel von 60°.
Verwendung einer Pulverlackbeschichtung nach Anspruch 24, wobei als Komponente B) N,N,N',N'-Tetrakis-(2-hydroxyethyl)cyclohexyl-1 ,4-diamid gemäß der Formel XIIA enthalten ist
IA wobei diese die folgenden Parameter aufweist:
1 . einen trans-Gehalt am Cyclohexylring von größer gleich 70 Mol-%, bezogen auf die Gesamtmenge aller vorliegenden Isomere des N,N,N',N'-Tetrakis-(2- hydroxyethyl)cyclohexyl-1 ,4-diamid,
und
2. zwei endotherme Peaks gemäß DSC-Analyse, (differential scanning calorimetry) aufweist, wobei Peak 1 im Bereich von 140 - 170 °C liegt mit einem Maximum von 155 - 165 °C, und Peak 2 im Bereich von 170 - 210 °C liegt mit einem Maximum von 175 - 207 °C,
und
3. das Verhältnis der Enthalphien vom endothermen Peak 1 zum endothermen Peak 2 1 : 1 bis 1 : 5, beträgt,
und
4. das XRPD-Spektrum der pulverförmige Probe im Rontgendiffraktometer gemessen mit Cu Ka-Strahlung (1 ,541 Ä) die folgenden Peaks aufweist:
Peak-Nr. Grad 2theta
± 0,2 Grad 2theta d (Ä)
1 14,90 5,94
2 16,70 5,31
3 17,40 5,09
4 21 ,20 4,19
5 21 ,60 4,1 1
6 26,00 3,43 und wobei dieses gemäß Röntgenstrukturanalyse eines Einkristalls die folgend Parameter aufweist:
Kristall System Orthorhombisch
Raumgruppe : Pbca
Dimensionen Einheitszelle a = 10.06350(10) Ä oc = 90 °.
b = 1 1 .85290(10) Ä ß = 90 °.
c = 14.6275(2) Ä γ = 90 °.
Volumen (Volume): 1744.79(3) Ä3
Verfahren zur Herstellung einer Pulverlackzusammensetzung nach Anspruch 16, wobei als Komponente B) N,N,N',N'-Tetrakis-(2-hydroxyethyl)cyclohexyl-1 ,4-diamid gemäß der Formel XI IA enthalten ist, wobei dieses die folgenden Parameter aufweist:
1 . einen trans-Gehalt am Cyclohexylring von größer gleich 70 Mol-%, bezogen auf die Gesamtmenge aller vorliegenden Isomere des N,N,N',N'-Tetrakis-(2- hydroxyethyl)cyclohexyl-1 ,4-diamid,
und
2. zwei endotherme Peaks gemäß DSC-Analyse, (differential scanning calorimetry) aufweist, wobei Peak 1 im Bereich von 140 - 170 °C liegt mit einem Maximum von 155 - 165 °C, und Peak 2 im Bereich von 170 - 210 °C liegt mit einem Maximum von 175 - 207 °C,
und
3. das Verhältnis der Enthalphien vom endothermen Peak 1 zum endothermen Peak 2 1 : 1 bis 1 : 5, beträgt,
und
4. das XRPD-Spektrum der pulverförmige Probe im Rontgendiffraktometer gemessen mit Cu Ka-Strahlung (1 ,541 Ä) die folgenden Peaks aufweist:
Peak-Nr. Grad 2theta
± 0,2 Grad 2theta d (Ä)
1 14,90 5,94
2 16,70 5,31
3 17,40 5,09
4 21 ,20 4,19
5 21 ,60 4,1 1
6 26,00 3,43 Verfahren zur Herstellung einer Pulverlackzusammensetzung nach Anspruch 16, wobei als Komponente B) N,N,N',N'-Tetrakis-(2-hydroxyethyl)cyclohexyl-1 ,4-diamid gemäß der Formel XI IA enthalten ist
wobei diese die folgenden Parameter aufweist:
1 . einen trans-Gehalt am Cyclohexylring von größer gleich 70 Mol-%, bezogen auf die Gesamtmenge aller vorliegenden Isomere des N,N,N',N'-Tetrakis-(2- hydroxyethyl)cyclohexyl-1 ,4-diamid,
und
2. zwei endotherme Peaks gemäß DSC-Analyse, (differential scanning calorimetry) aufweist, wobei Peak 1 im Bereich von 140 - 170 °C liegt mit einem Maximum von 155 - 165 °C, und Peak 2 im Bereich von 170 - 210 °C liegt mit einem Maximum von 175 - 207 °C,
und
3. das Verhältnis der Enthalphien vom endothermen Peak 1 zum endothermen Peak 2 1 : 1 bis 1 : 5, beträgt,
und
4. das XRPD-Spektrum der pulverförmige Probe im Röntgendiffraktometer gemessen mit Cu Ka-Strahlung (1 ,541 Ä) die folgenden Peaks aufweist:
Peak-Nr. Grad 2theta
± 0,2 Grad 2theta d (Ä)
1 14,90 5,94
2 16,70 5,31
3 17,40 5,09
4 21 ,20 4,19 5 21,60 4,11
6 26,00 3,43
5. und wobei dieses gemäß Röntgenstrukturanalyse eines Einkristalls die folgenden Parameter aufweist:
Kristall System : Orthorhombisch
Raumgruppe : Pbca Dimensionen Einheitszelle: a = 10.06350(10) Ä a = 90°.
b = 11.85290(10) Ä ß = 90 °.
c = 14.6275(2) Ä γ=90°.
Volumen (Volume): 1744.79(3) Ä3
EP11707677A 2010-03-11 2011-03-10 Bei hitze härtende pulverlackzusammensetzungen, welche nach aushärtung der beschichtung zu einer matten oberfläche führen, sowie ein einfaches verfahren zu ihrer herstellung Withdrawn EP2545115A1 (de)

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