FI104325B - Kuumakovettuva jauhemainen päällystekoostumus - Google Patents

Description

104325

Kuumakovettuva jauhemainen päällystekoostumus - Termosättande pulver-formig bestrykningskomposition 5 Esillä oleva keksintö kohdistuu kuumakovettuvaan jauhemaiseen päällystekoostu-mukseen. Esillä oleva keksintö kohdistuu erityisesti jauhemaisiin päällystekoostu-muksiin, joissa on parantuneet optiset ominaisuudet, kuten vähentynyt nystypinta ja parantunut kuvan erottuvuus (DOI).

10 Alalla tiedetään, että jauhemaiset päällystekoostumukset ovat käyttökelpoisia maalattaessa metallisubstraatteja. Tällaiset päällystekoostumukset ovat erittäin haluttuja, koska niiden käyttö vähentää suuresti orgaanisia liuottimia nestemäisistä maaleista tai voi jopa eliminoida ne. Kun jauhemaiset päällystekoostumukset kovetetaan kuumentamalla, vähän, jos ollenkaan, haihtuvia materiaaleja irtoaa ympäristöön. Tämä 15 on merkittävä etu verrattuna nestemäisiin maaleihin, joissa orgaaninen liuotin haihtuu ilmakehään, kun maali kovetetaan kuumentamalla.

Ulkoisen kestävyyden takia tekniikan tason mukainen jauhemainen päällystekoostumus formuloitiin karboksyylihapporyhmän sisältävästä polyesteristä tai akryylipo-20 lymeeristä, dikarboksyylihapporyhmän sisältävästä materiaalista ja beeta-hydroksi-alkyyliamidikovetusaineesta. Näiden jauhemaisten päällystekoostumusten ja kove-tusaineiden sanottiin olevan vakaita ja omaavan hyvät fysikaaliset ominaisuudet. Samaten tiedetään hyvin, että jauhemaisen päällysteen kovetusmekanismi on jauhemaisten päällystekoostumusten tärkeä aspekti. Esimerkiksi US-patentissa 25 4 801 680 selostetaan kuumakovettuvaa jauhemaista päällystekoostumusta, joka : ’·· käsittää difunktionaalisen karboksyylihapporyhmän sisältävän polyesterin ja beeta- • · · hydroksialkyyliamidikovetusaineen, US-patentissa 4 889 890 selostetaan koostu- i \: mus, joka käsittää karboksyylihapporyhmän sisältävän polymeerin, epoksiryhmän :T: sisältävän materiaalin, jossa on enemmän kuin yksi epoksiryhmän sisältävä mate- 30 riaali molekyyliä kohti, ja beeta-hydroksialkyyliamidin. US-patentissa 4 417 022 selostetaan päällystekoostumus, jonka osoitetaan olevan nestemäisenä substraateille . ·; . levitettävä ja joka koostuu oleellisesti kovettuvasta kalvon muodostavasta polyon si- • · · sältävästä komponentista ja orgaanisesta reagoivasta laimentimesta, joka kykenee yhdistymään kemiallisesti kovettuvaan kalvon muodostavaan komponenttiin. JP-pa-35 tentissä 01034471 selostetaan nopeasti kuivuva akryyliemulsiopäällyste, joka sisäl-: . ·. tää akrylaattiesteriin perustuvan polymeerin, parafiinin ja kookosrasvahappodietano- : liamiinikuivumisapuaineen, joka on käyttökelpoinen autohuopasisäpäällysteenä.

2 104325

Tekniikan tason mukaisissa jauhemaisissa päällystekoostumuksissa ei ole aina hyviä optisia ominaisuuksia, kuten kiilto, nystypinta ja kuvan erottuvuus (DOI). Esillä oleva keksintö yrittää saada aikaan jauhemaisen päällystekoostumuksen, jossa on parantuneet optiset ominaisuudet, kuten kiilto, nystypinta ja kuvan erottuvuus 5 (DOI).

Esillä olevan keksinnön mukaisesti saadaan aikaan kuumakovettuva jauhemainen päällystekoostumus, joka käsittää karboksyylihapporyhmän sisältävän polymeerin, beeta-hydroksialkyyliamidikovetusaineen ja rasvahappohydroksialkyyliamidiryh-10 män sisältävän materiaalin, jolloin polymeeri on polyesteri tai akryylipolymeeri ja mainitulla kovetusaineella on rakennekaava: ( S) (8 \ HO-CH-CHo-N-C- --A-- -C-N-CH2-CH-0H1 V A, \ ) m \ k k J" 15 jossa Ri on H tai Ci-Cs-alkyyli; R2 on H, Ct-Cs-alkyyli tai HO-CH-CH2-

Ri 20 jossa Ri on kuten edellä kuvattiin, A on kemiallinen sidos tai orgaaninen radikaali, joka on johdettu tyydytetystä, tyydyttämättömästä tai aromaattisesta hiilivedystä I' mukaan lukien substituoidut hiilivetyradikaalit ja joka sisältää 2-20 hiiliatomia, m ;;' ‘ on 1-2, n on 0-2 ja m+n on vähintään 2.

: ’·· 25 « · · ♦ · ]·· ·* Keksinnöllä aikaansaatu kovetusjärjestelmä tarjoaa parantuneet optiset ominaisuudet : *.* verrattuna tekniikan tason mukaisiin jäijestelmiin säilyttäen samalla muut halutut • · · : fyysiset ominaisuudet. Keksinnön mukaan kovetusmekanismi perustuu happoryh- män sisältävään polyesteriin tai akryylipolymeeriin, beeta-hydroksialkyyliamidiko-30 vetusaineeseen ja rasvahappohydroksialkyyliamidiiyhmän sisältävään materiaaliin, : * ·*: joka parantaa yllättäen optisia ominaisuuksia, kuten hilseily.

Rasvahappohydroksialkyyliamidiryhmän sisältävää materiaalia on edullisesti noin ·; · ‘ 0,1 % - noin 15%, edullisesti noin 2 % - noin 10 %, laskettuna polymeerin painosta : 35 ja se valitaan ryhmästä, joka koostuu lauramidi-dietanoliamiinista, asetamidi-dieta- :' ·, · noliamiinista, kapramidi-dietanoliamiinista, ja stearamidi-dietanoliamiinista.

3 104325

Rasvahappohydroksialkyyliamidin sisältävä materiaali on edullisesti lauramidi-dietanoliamiini, asetamidi-dietanoliamiini tai stearamidi-dietanoliamiini.

Polymeeri on edullisesti joko karboksyylihapporyhmän sisältävä polyesteri, joka on 5 muodostettu kondensaatioreagoittamalla joko alifaattiset polyolit tai sykloalifaattiset polyolit joko alifaattisten tai aromaattisten polykarboksyylihappojen ja anhydridien kanssa, polyesterin Tg:n ollessa noin 30 °C - noin 85 °C ja happoluvun noin 20 -noin 80, tai karboksyylihapporyhmän sisältävä akryylipolymeeri, jolloin akryyli-polymeerin Tg on noin 35 °C - noin 100 °C, edullisemmin noin 45 °C - noin 70 °C.

10

Beeta-hydroksialkyyliamidin ekvivalenttinen suhde karboksyylihappoekvivalenttei-hin on edullisesti noin 0,6:1 - noin 6:1.

Esillä olevaan keksintöön liittyvät edut ovat ne, että keksinnön mukaisilla jau-15 hemaisilla päällystekoostumuksilla on parantuneet optiset ominaisuudet, kuten kiilto, nystypinta ja kuvan erottuvuus (DOI). Tämän keksinnön mukaiset jauhemaiset koostumukset sopivat käytettäväksi yleisissä teollisuuspäällysteissä, koneiden ja laitteiden päällystyksessä, esimerkiksi metallin päällysteinä, kuten kannuissa, laitteissa, autonosissa ja niiden kaltaisissa. Lisäksi jauhemaisia päällystekoostumuksia 20 voidaan käyttää kalvoissa, kuiduissa, maaleissa, lakoissa, vernissoissa, saumattomissa lattian päällysteissä, tiivisteissä ja kyllästysaineissa.

Näin ollen esillä olevan keksinnön mukaisesti saadaan kuumakovettuva jauhemainen päällystekoostumus. Eräässä suoritusmuodossa koostumus käsittää polymeerin, 25 kuten karboksyylihapporyhmän käsittävän polyesterin, beeta-hydroksialkyyliamidi- : '·· kovetusaineen ja rasvahappohydroksialkyyliamidiryhmän sisältävän materiaalin pa- » · · rantuneita optisia ja ulkonäköominaisuuksia varten. Vaihtoehtoisessa suoritusmuo-dossa jauhemainen päällystekoostumus voi sisältää myös karboksyylihapporyhmän sisältävän polyesterin, epoksifunktionaalisen kovetusaineen, kuten triglysidyyli-30 isosyanuraatin (TGIC) tai TGIC:n ja hydroksialkyyliamidikovetusaineen seoksen ja rasvahappohydroksialkyyliamidia sisältävän materiaalin. Eräässä toisessa suoritus-muodossa jauhemainen koostumus voi sisältää happofunktionaalisen akryylin, epoksifunktionaalisen kovetusaineen, kuten triglysidyyli-isosyanuraatin (TGIC) tai TGIC:n ja hydroksialkyyliamidikovetusaineen seokset ja rasvahappohydroksial-35 kyyliamidiiyhmän sisältävän materiaalin. Täten esillä olevan keksinnön mukaiset : jauhemaiset päällystekoostumukset käsittävät useiden materiaalien perinpohjaisen ] ·' | seoksen. Keksinnön mukaisessa jauhemaisessa koostumuksessa on kuitenkin kolme oleellista aineosaa, nimittäin polymeeri, kuten karboksyylihapporyhmän sisäsältävä 4 104325 polyesteri tai akryylipolymeeri, beeta-hydroksialkyyliamidikovetusaine ja rasvahap-pohydroksialkyyliamidimateriaali. Rasvahappohydroksialkyyliamidimateriaalin lisääminen parantaa optisia ominaisuuksia, kuten kiiltoa, nystypintaa ja DOI:ta.

5 Karboksyylihapporyhmän sisältäviin polyestereihin, joita voidaan käyttää, kuuluvat ne, jotka perustuvat alifaattisten polyolien mukaan lukien sykloalifaattiset polyolit kondensaatioreaktioon alifaattisten ja/tai aromaattisten polykarboksyylihappojen ja anhydridien kanssa. Esimerkit sopivista alifaattisista polyoleista käsittävät 1,2-etaanidiolin, 1,3-propaanidiolin, 1,4-butaanidiolin, 1,6-heksaanidiolin, neopentyyli-10 glykolin, sykloheksaani-dimetanolin, trimetyylipropaanin ja niiden kaltaiset. Sopivat polykarboksyylihapot ja anhydridit käsittävät meripihkahapon, adipiinihapon, atse-laiinihapon, sebasiinihapon, tereftaalihapon, isoftaalihapon, tetrahydroftaalihapon, heksahydroftaalihapon, trimelliittihapon ja tällaisten happojen anhydridit.

15 Polyoli ja happo tai anhydridi reagoitetaan yhdessä happoylimäärän kanssa alkoholin päällä polyesterin muodostamiseksi, jossa on vapaita karboksyyliryhmiä. Karboksyylihapporyhmän sisältävän polyesterin happoluku on edullisesti noin 20 - noin 80, edullisemmin noin 20 - noin 50 ja se on kiinteää huoneenlämpötilassa. Polyesterille on lisäksi tunnusomaista, että sen Tg on noin 30 °C - noin 85 °C, edullisesti 20 noin 40 °C - noin 75 °C.

Polymeerin Tg on polymeerin kovuuden ja sulavirtauksen mitta. Mitä korkeampi

Tg, sitä pienempi sulavirtaus ja sitä kovempi päällyste. Tg on kuvattu Principles of ; · ·; Polymer Chemistry (953), Cornell University Press. Tg voidaan mitata kulloinkin tai ; 25 se voidaan laskea siten kuin Fox on kuvannut, Bull. Amer. Physics Soc., 1, 3, sivu : ’·* 123 (1956). Tg, siten kuin sitä käytetään tässä, tarkoittaa kulloinkin mitattuja arvoja.

• · ·

Polymeerin Tg:n mittaamiseen voidaan käyttää differentiaalipyyhkäisykalorimetria j v (DSC) (kuumennusnopeus 10 °C minuutissa, Tg otettuna ensimmäisessä sisään- :T: virtauspisteessä).

30

Jos polyesterin Tg on alle 30 °C, polymeerillä ja jauhemaisella päällystekoostumuk-sella mukaan lukien tällainen polymeeri voi olla taipumusta olla tahmea ja vaikea • « · käsitellä. Jos Tg on yli 85 °C, polyesterin sulavirtaus on alhainen ja päällysteen ui-ν'.: konäkö voi olla huono.

O 35 : Esillä olevan keksinnön mukaisten jauhemaisten päällystekoostumusten toinen : oleellinen aineosa on beeta-hydroksialkyyliamidi. Beeta-hydroksialkyyliamidi on happofunktionaalisen polyesterin kovetusaine. Beeta-hydroksialkyyliamidi voi aut- 5 104325 taa saamaan aikaan ristikytkypolymeeriverkoston, joka on kova, kestävä, korroosiota kestävä ja liuottimia kestävä. Uskotaan, että beeta-hydroksialkyyliamidit kovettavat päällysteen esteröintireaktiolla karboksin sisältävän polyesterin kanssa muodostaen moninkertaisia esterikytkentöjä. Beeta-hydroksialkyyliamidin hydroksyylifunktio-5 naalisuuden tulee olla keskiarvoon perustuen vähintään kaksi, edullisesti yli kaksi (2) ja edullisemmin yli kahdesta (2) neljään (4) optimaalisen kovetusreaktion saamiseksi.

Beeta-hydroksialkyyliamidi voidaan valmistaa reagoittamalla karboksyylihappojen 10 alempi alkyyliesteri tai esterien seos beeta-hydroksialkyyliamidin kanssa lämpötiloissa, jotka ovat alueella ympäristön lämpötilasta noin 200 °C:een riippuen reagoivien aineiden valinnasta ja katalyytin läsnäolosta tai puuttumisesta. Sopivat katalyytit käsittävät emäskatalyytit, kuten natriummetoksidin, kaliummetoksidin, nat-riumbutoksidin, natriumhydroksidin, kaliumhydroksidin ja niiden kaltaiset, joita on 15 läsnä määrinä noin 0,1 - noin 1 paino-% laskettuna alkyyliesterin painosta. Jauhemaisen päällystekoostumuksen tehokkaimman kovettumisen saamiseksi beeta-hydroksialkyyliamidin (hydroksiekvivalentit) ekvivalenttisuhde karboksia sisältään polyesteriin (karboksyylihappoekvivalentit) on edullisesti noin 0,6-1,6:1, edullisemmin 0,8-1,3:1. Alueen 0,6-1,6:1 ulkopuolella olevat suhteet ovat tavallisesti ei-toivottuja 20 huonon kovettuvuuden takia.

Esillä olevan keksinnön mukaisen jauhemaisen päällystekoostumuksen kolmas oleellinen elementti on rasvahapporyhmän sisältävä materiaali. Rasvahapporyhmän sisältävä materiaali valitaan ryhmästä, joka koostuu lauramidi-dietanoliamiinista, 25 asetamidi-dietanoliamiinista, kapramidi-dietanoliamiinista, stearamidi-dietanoliamii-: ’·* nista tai muusta alkanoliamiinista ja niiden kaltaisista. Rasvahappomateriaalia on noin 0,1 paino-%-noin 15-paino-% laskettuna polyesterihartsin painosta, edulli-sesti noin 2-10 %. Rasvahappomateriaalin on havaittu yllättäen parantavan optisia ominaisuuksia, kuten kiiltoa, nystypintaa ja DOI:ta.

30

Esillä olevan keksinnön vaihtoehtoisessa suoritusmuodossa happoryhmän sisältävää akryylistä polymeeriä käytetään polyesteripolymeerin asemasta. Karboksyylihappo-ryhmän sisältävän akryylin happoluku on noin 20 - noin 80, edullisesti noin 20 -noin 50 ja se on kiinteää huoneen lämpötilassa. Akryylille on lisäksi luon- 35 teenomaista Tg noin 35 °C - noin 100 °C, edullisesti noin 45 °C - noin 70 °C. Kun : käytetään karboksyylihapporyhmän sisältävää akryylipolymeeriä, rasva- .·! happomateriaalia käytetään konsentraatiossa noin 0,1 paino-% - noin 15 paino-% laskettuna akryylihartsin painosta, edullisesti noin 2 - noin 10 prosenttia. Valmistet- 6 104325 taessa happoryhmän sisältävä akryylinen polymeeri sekoitetaan erilaisia monomee-rejä yhteen ja ne reagoitetaan konventionaalisilla vapailla radikaaleilla aloitetuilla polymerointimenetelmillä. Vapaisiin radikaali-initiaattoreihin, joita voidaan käyttää, kuuluvat bentsoyyliperoksidi, tertiaaributyyli-hydroperoksidi, ditertiaaributyyliper-5 oksidi, atsobis(2-metyylipropionitriili) jne. Voidaan käyttää myös ketjunsiirtoainei-ta, kuten merkaptopropionihappoa.

Karboksyylihapporyhmän sisältävä akryylipolymeeri voidaan muodostaa reagoitta-malla polymeroituva alfa, beeta-etyleenisesti tyydyttämätön karboksyylihappo yh-10 den tai useamman toisen polymeroituvan alfa, beeta-etyleenisesti tyydyttämättömän monomeerin, esim. alfa, beeta-etyleenisesti tyydyttämättömän karboksyylihapon esterin, ja optionaalisesti vinyyli-aromaattisten monomeerien kanssa.

Esimerkkejä karboksyylihapporyhmän sisältävistä monomeereistä, joita voidaan 15 käyttää, ovat akryylihappo ja metakryylihappo, jotka ovat edullisia, samoin kuin krotonihappo, itakonihappo, fumaarihappo, omenahappo, sitrakonihappo ja niiden kaltaiset samoin kuin tyydyttämättömien dikarboksyylihappojen monoalkyyliesterit. Happoryhmän sisältävä monomeeri on edullisesti läsnä polymeerissä määrinä noin 6 - noin 25 paino-%, edullisemmin noin 8 - noin 18 paino-%, edullisimmin noin 20 10 - noin 14 paino-% laskettuna monomeerien kokonaispainosta. Määrät alle noin kuusi painoprosenttia voivat aiheuttaa heikon liuotinkestävyyden ja heikon mekaanisen lujuuden päällysteessä.

; ; Alfa, beeta-etyleenisesti tyydyttämättömien karboksyylihappojen estereitä käytetään : : : 25 myös akryylipolymeerin muodostamiseen. Tällaiset esterit ovat edullisesti akryyli- : *** hapon tai metakryylihapon Ci-C2o-alkyyliestereitä ja käsittävät metyyliakrylaatin, • · · etyyliakrylaatin, butyyliakrylaatin, 2-etyyliheksyyliakrylaatin, dodekyyliakrylaatin, : metyylimetakrylaatin, etyylimetakrylaatin, butyylimetakrylaatin, 2-etyyliheksyyli- :T: metakrylaatin ja niiden kaltaiset. Näitä estereitä on edullisesti läsnä määrinä noin 5- 30 70, edullisemmin noin 10-50 paino-% laskettuna monomeerien kokonaispainosta.

Alfa, beeta-etyleenisesti tyydyttämättömien happojen esterit ovat edullisemmin Ci-C2-alkyyliesterien ja C4-C2o-alkyyliesterien seos, kuten metyylimetakrylaatin ja • · · butyylimetakrylaatin seos.

35 Esimerkkejä vinyyli-aromaattisista yhdisteistä ovat monofunktionaaliset vinyyli- : .·. aromaattiset yhdisteet, kuten styreeni, joka on edullinen, ja alkyylisubstituoidut sty- ,·’ ; reenit, kuten alfametyylistyreeni, ja substituoitu styreeni, kuten klooristyreeni.

• · ·

Vinyyli-aromaattinen monomeeri voi olla läsnä koostumuksessa määrinä noin 0 - 7 104325 noin 94 paino-%, edullisesti noin 35 - noin 70 paino-% laskettuna monomeerien kokonaispainosta. Suuremmat vinyyli-aromaattisen monomeerin määrät voivat aiheuttaa alhaisemman UV-kestokyvyn, kun taas pienemmät määrät voivat aiheuttaa heikomman pesuainekestävyyden.

5

Alfa, beeta-etyleenisesti tyydyttämättömien happojen esterien ja optionaalisten vinyyli-aromaattisten yhdisteiden lisäksi voidaan käyttää muita etyleenisesti tyydyttämättömiä kopolymeroituvia monomeerejä. Esimerkit käsittävät nitriilit, kuten ak-ryylinitriilin, vinyylihalogenidit ja vinylideenihalogenidit, kuten vinyylikloridin ja 10 vinylideenikloridin, ja vinyyliesterit, kuten vinyyliasetaatin. Näitä lisämonomeerejä voi olla läsnä määrinä noin 0 - noin 40 paino-%, edullisesti noin 0 - noin 30 pai-no-% laskettuna monomeerien kokonaispainosta.

Polymerointi suoritetaan edullisesti liuoksessa käyttäen liuotinta, johon monomeerit 15 liukenevat, kuten tolueenia tai ksyleeniä. Polymeroinnin päätyttyä reaktioseos haihdutetaan esimerkiksi asettamalla se tyhjön alaiseksi orgaanisen liuottimen poistamiseksi ja polymeerin talteenottamiseksi kiinteänä materiaalina. Vaihtoehtoisesti polymeeri voidaan saostaa ja kuivata sen jälkeen. Tavallisesti haihdutettu polymeeri sisältää alle 1 paino-% materiaaleja, jotka haihtuvat lämpötiloissa, joita käytetään 20 päällysteiden kovettamiseen.

Happoryhmän sisältävä polymeeri voi olla myös akryylipolymeeri, joka on valmis-. tettu emulsiopolymeroinnilla, suspensiopolymeroinnilla, möhkälepolymeroinnilla tai !1'; näiden sopivilla yhdistelmillä, kuten US-patentissa 4 727 111 kuvataan. Nämä tek- 25 nilkat ovat alalla hyvin tunnettuja.

* · • · · :; Beeta-hydroksialkyyliamidit voidaan merkitä rakenteellisesti seuraavasti: • · · • * · « · ( 1° \ / H \

Iho-ch-ch2-n-c-J—a—1-c-n-ch2-ch-ohI

\ Rl r2 / m \ R2 Rj / n • · · • t t 3o • · · * \ ’ jossa Ri on H tai Ci-C5-alkyyli; R2 on H, CrC5-alkyyli tai 4 I | 4 1« HO-CH-CHs- : 35 Rj • · · • I « • « 104325 8 jossa Ri on kuten edellä kuvattiin, A on sidos, yksiarvoinen tai moniarvoinen orgaaninen radikaali, joka on johdettu tyydytetystä, tyydyttämättömästä tai aromaattisesta hiilivedystä mukaan lukien substituoidut hiilivetyradikaalit, jotka sisältävät Ι-ΙΟ hiiliatomia, m on 1 -2, n on 0-2 ja m+n on vähintään 2, edullisesti yli 2, tavalli-5 sesti alueella noin 2-4. A on edullisesti alkyleeniradikaali --(CH2)X-, jossa x on 2-12, edullisesti 4-10.

Jauhemainen päällystekoostumus voi sisältää lisäksi polykarboksyylihapporyhmän sisältävän materiaalin, joka on valittu ryhmästä, johon kuuluvat C4-C2o-alifaattiset 10 polykarboksyylihapot, polymeeriset polyanhydridit, alhaisen molekyylipainon polyesterit, joiden happoekvivalenttipaino on noin 150 - noin 600, ja niiden seokset. Alifaattisiin polykarboksyylihappoihin, joita voidaan käyttää, kuuluvat dikarbok-syylihapot, kuten adipiinihappo, korkkihappo, atselaiinihappo, sebasiinihappo ja dodekaanidiohappo. Alifaattinen dikarboksyylihappo sisältää edullisesti parillisen 15 määrän hiiliä.

Päällystekoostumus voi sisältää myös muita tiettyjä lisäaineita, joita sisällytetään tavallisesti jauhemaisiin päällystekoostumuksiin, kuten pigmenttejä, virtauksensäätö-aineita, räiskymistä estäviä aineita, jauheen virtauksen apuaineita ja keveitä stabi-20 lointiaineita. Esimerkiksi sopivan värin saamiseksi jauhemaiseen päällystekoostu-mukseen voidaan päällystekoostumukseen sisällyttää pigmenttiä tavallisesti määrinä noin 1 - noin 50 paino-% laskettuna jauhemaisen päällystekoostumuksen kokonais-. painosta. Pigmentit, jotka sopivat jauhemaisiin päällystekoostumuksiin, voivat olla ;"; orgaanisia tai epäorgaanisia ja ne käsittävät piidioksidikromioranssin, titaanidioksi- i i 4 : 25 din, ultramariinin sinisen, ftaalisyaniinisinisen, ftaalisyaniinivihreän, hiilimustan, 104325 9 noin 0,05 - noin 5 paino-% laskettuna jauhemaisen päällystekoostumuksen kokonaispainosta. Räiskymisen estoaineita voidaan lisätä koostumukseen sen mahdollistamiseksi, että mikä tahansa läsnä oleva haihtuva materiaali virtaa ulos kalvosta paistamisen aikana. Bentsoiini on erittäin edullinen kaasunpoistoaine ja käytettäessä 5 sitä on läsnä määrinä noin 0,5 - noin 3 paino-% laskettuna jauhemaisen päällyste-koostumuksen kokonaispainosta. Jauhemaiset päällystekoostumukset voivat sisältää myös edullisesti UV:tä absorboivia aineita, kuten TINUVIN®, jota on saatavissa kaupallisesti ja joka on Ciba-Ceigy Companyn rekisteröity tavaramerkki. Jos TINUVIN® käytetään, sitä on tavallisesti läsnä määrinä noin 0,5 - noin 6 paino-% 10 laskettuna jauhemaisen päällystekoostumuksen kokonaispainosta.

Jauhemainen päällystekoostumus voi sisältää lisäksi sumuavaa piidioksidia tai sen kaltaista jauheen virtauksen apuaineena jauheen paakkuuntumisen estämiseksi varastoinnin aikana. Esimerkki sumuavasta piidioksista on Cabot Corporationin tava-15 ramerkillä CAB-O-SIL® myymä. Jauheen virtauksen apuainetta, jos sitä käytetään, on tavallisesti läsnä määrinä noin 0,1 - noin 0,5 paino-% laskettuna jauhemaisen päällystekoostumuksen kokonaispainosta. Jauheen virtauksen apuainetta lisätään tavallisesti partikkelimaiseen jauhemaiseen päällystekoostumukseen partikkelimaisen seoksen valmistaminen jälkeen.

20

Kuumakovettuvat jauhemaiset päällystekoostumukset valmistetaan sulasekoittamalla päällystekoostumuksen aineosat. Tämä voidaan suorittaa sekoittamalla ensin suuren leikkausvoiman tai voimakkuuden kuivasekoittajassa, esim. Henschell-sekoittajassa, • ja sulasekoittamalla seos suulakepuristimessa, esimerkiksi Wemer-Pfleiderer ZK-30 : 25 -kaksoisruuvipuristimessa, lämpötilassa noin 80 °C - noin 130 °C. Sitten suulake- * puriste jäähdytetään ja jauhetaan jauheeksi. Jauhemainen päällystekoostumus voi- • · ♦ *... daan levittää suoraan metallille, kuten teräkselle tai alumiinille, lasille, muoville tai j;·; kuiduilla vahvistetuille muovisubstraateille.

• · • · • · · *·' ' 30 Jauheen levittäminen voi olla sähköstaattista (koronapurkaus tai hankaussähkö) su- muttamista tai käyttämällä leijukerrosta. Sähköstaattinen sumuttaminen on edullista.

• · · · Jauhemainen päällystekoostumus voidaan levittää yhdessä vaiheessa tai useissa vai- : ’ i ’: heissä, jotta kovettamisen jälkeen saadaan kalvon paksuus noin 0,00127-0,0127 cm.

.<*·. Korkealaatuisen pintakäsittelyn saamiseksi kohtalaisilla kustannuksilla on jauhe- 35 päällysteen paksuus edullisesti noin 0,003047 cm - noin 0,01016 cm, edullisesti •; · noin 0,003556 cm - noin 0,00762 cm.

• ♦ ♦ • ♦ 10 104325 Päällystettävä substraatti voidaan optionaalisesti esikuumentaa ennen jauheen levittämistä jauheen yhtäläisemmän kerrostumisen edistämiseksi. Jauheen levittämisen jälkeen substraattia voidaan paistaa tyypillisesti noin 149 °C - noin 204 °C noin 5 -noin 60 minuuttia, edullisesti noin 20 - noin 40 minuuttia.

5

Seuraavat esimerkit esittävät erilaisten hydroksialkyyliamidikovetusaineiden, kar-boksyylihappofimktionaalisten polyesteripolymeerien, karboksyylihappo-funktio-naalisten akryylipolymeerien, jotka on käsitelty rasvahappohydroksialkyyliamidilla, valmistamista ja joita käytetään valmistettaessa tämän keksinnön mukaisia kuuma-10 kovettuvia jauhemaisia päällystekoostumuksia kiillon, nystypinnan ja DOI.n parantamiseksi.

Esillä olevaa keksintöä kuvataan nyt vain esimerkin avulla.

15 Seuraavissa esimerkeissä viitataan seuraaviin koemenetelmiin.

(1) 20° ja 60° kiilto mitattiin Gardner Instrument Companyn kiiltomittareilla.

(2) Nystypinta arvioitiin visuaalisesti kovetuspaneeleista ja se arvioitiin läsnäole-20 van pinnan karkeuden asteen mukaan.

(3) Kuvan erottuvuuus mitattiin käyttäen laitetta, joka heijastaa puoliympyrän muotoisia kooltaan vaihtelevia kuvia paneelin pinnalle. Selvästi paneelissa näkyvien kuvien koko määrää annetun DOI-arvon.

i':': 25 |·[ ’ Esimerkki 1: Polyesterijauhepäällysteen valmistaminen (Valkoinen pigmentoitu) • · · • · ·

Pigmentoitu jauhemainen päällystekoostumus, joka sisältää beeta-hydroksialkyyli- • · e • amidiristikytkyainetta, karboksyylihappoa sisältävää polyesteriä ja erilaisia rasva- ’·’ * 30 happohydroksialkyyliamidin tasoja. Vertailun vuoksi annetaan samanlainen järjes telmä, jossa ei ole rasvahappohydroksialkyyliamidia. Kaikki arvot ovat kokonaisfor- • · « '· muloinnin prosentteja.

4 1« • · 4 I I • I 4 104325 11

Aineosa Näyte

A B C D

Karboksyylihapporyhmän sisältävä 5 polyesteri1 55,81 55,83 55,37 54,24

Hydroksialkyyliamidi 2,94 2,30 1,66

Modaflow IIP 0,75 0,76 0,76 0,76

Lauramidi-dietanoliamiini (rasvahappo- hydroksialkyyliamidi) -- 1,12 2,21 5,00 10 Bentsoiini 0,50 0,49 0,50 0,50

Titaanidioksidi 40,00 39,50 39,50 39,50

Huomautukset. Polyesteri, jonka happoluku on noin 34 ja joka on saatavissa Griles-ta V76-12:na EMS-American Grilonista; 2Modaflow III on akryylikopolymeeri pii-15 dioksidikantoaineessa ja on saatavissa Monsanto Companystä.

Formuloinnin aineosia esisekoitettiin Henschelin suuren voimakkuuden sekoittimes-sa 1800 rpm:ssä yksi (1) minuutti, mitä seurasi suulakepuristaminen Werner ja Pfleiderer ZSK-30 -suulakepuristimessa 110 °C:ssa. Suulakepuristeet jäähdytettiin 20 sitten, murskattiin, jauhettiin Mikropul-vasaramyllyssä, seulottiin 140 meshin seulan läpi ja sumutettiin sähköstaattisesti Bonderite 1000 -substraateille Voltstatic-ruiskul-la. Jauhemaisten päällysteiden kovettamista suoritettiin paineilmauunissa 180 °C:ssa 20 minuuttia. Näiden päällysteiden mekaaniset ja optiset ominaisuudet on esitetty taulukossa 1. Näytteissä, jotka sisälsivät rasvahappohydroksialkyyliamidia, oli pa-25 rantunut kiilto, DOI ja nystypinta.

* · · · • ·

Taulukko 1 % Rasvahappoa1 Kiilto \.I Näyte Hydroksialkyyliamidi 20/60 DOI2 Nystypinta3 ; 30 A (verrokki) 0 70/92 40 4 0: B 2 78/91 30 6 :T: C 4 81/93 60 5-6 D 100 87/94 70 7-8 Y.:‘ 35 ;· Huomautukset: Prosentti perustuu polyesterihartsiin; 2DOI-asteikko on 0-100 100 . - ollessa paras; 3Nystypinta-asteikko on 0-10 10 ollessa paras.

12 104325

Esimerkki 2: Polyesterijauhepäällysteen valmistaminen (Valkoinen pigmentoitu)

Pigmentoitu jauhemainen päällystekoostumus, joka sisältää beeta-hydroksialkyyli-amidiristikytkyainetta, karboksyylihappoa sisältävää polyesteriä ja vaihtoehtoista 5 rasvahappohydroksialkyyliamidia. Vertailim vuoksi annetaan samanlainen jäijestel-mä, jossa ei ole rasvahappohydroksialkyyliamidia. Kaikki arvot ovat kokonaisfor-muloinnin prosentteja.

Aineosa Näyte

10 AB

Karboksyylihapporyhmän sisältävä polyesteri1 55,81 56,15

Hydroksialkyyliamidi 2,94 1,41

Modaflow IIP 0,75 0,76 15 Asetamidi-dietanoliamiini (rasvahappohydroksialkyyliamidi) -- 1,68

Bentsoiini 0,50 0,50

Titaanidioksidi 40,00 39,49

Huomautukset. Polyesteri, jonka happoluku on noin 34 ja joka on saatavissa Griles-20 ta V76-12:na EMS-American Grilonista; 2Modaflow III on akryylikopolymeeri pii-dioksidikantoaineessa ja on saatavissa Monsanto Companystä.

Formuloinnin aineosia esisekoitettiin Henschelin suuren voimakkuuden sekoittimes- sa 1800 rpm:ssä yksi (1) minuutti, mitä seurasi suulakepuristaminen Werner ja :·’ 25 Pfleiderer ZSK-30 -suulakepuristimessa 110 °C:ssa. Suulakepuristeet jäähdytettiin • · · \..t sitten, murskattiin, jauhettiin Mikropul-vasaramyllyssä, seulottiin 140 meshin seulan läpi ja sumutettiin sähköstaattisesti Bonderite 1000 -substraateille Voltstatic-ruiskul-•#t;’ la. Jauhemaisten päällysteiden kovettamista suoritettiin paineilmauunissa 180 °C:ssa

• I I

*·' * 20 minuuttia. Näiden päällysteiden mekaaniset ja optiset ominaisuudet on esitetty 30 taulukossa 2. Näytteissä, jotka sisälsivät rasvahappohydroksialkyyliamidia, oli pa- • · · :: : rantunut DOI ja nystypinta.

Taulukko 2 13 104325 % Rasvahappoa1 Kiilto Näyte Hydroksialkyyliamidi 20/60 DOI2 Nystypinta3 5 A (verrokki) 0 70/92 40 4 B 3 72/91 30 4-5

Huomautukset: 1 Prosentti perustuu polyesterihartsiin; 2DOI-asteikko on 0-100 100 10 ollessa paras; Nystypinta-asteikko on 0-10 10 ollessa paras.

Esimerkki 3: Polyesterijauhepäällysteen valmistaminen (Valkoinen pigmentoitu)

Valkoinen pigmentoitu jauhemainen päällystekoostumus, joka sisältää beeta-15 hydroksialkyyliamidiristikytkyainetta, karboksyylihappoa sisältävää polyesteriä ja vaihtoehtoista rasvahappohydroksialkyyliamidia. Vertailun vuoksi annetaan samanlainen järjestelmä, jossa ei ole rasvahappohydroksialkyyliamidia. Kaikki arvot ovat kokonaisformuloinnin prosentteja. Formuloinnin aineosia esisekoitettiin Henschelin suuren voimakkuuden sekoittimessa 1800 rpmissä yksi (1) minuutti, mitä seurasi 20 suulakepuristaminen Werner ja Pfleiderer ZSK-30 -suulakepuristimessa 110 °C:ssa. Suulakepuristeet jäähdytettiin sitten, murskattiin, jauhettiin Mikropul-vasara-myllyssä, seulottiin 140 meshin seulan läpi ja sumutettiin sähköstaattisesti Bonderite 1000 -substraateille Voltstatic-ruiskulla. Jauhemaisten päällysteiden kovettamista suoritettiin paineilmauunissa 180 °C:ssa 20 minuuttia. Näiden päällysteiden me-25 kaanisetja optiset ominaisuudet on esitetty taulukossa 3.

» » 1 1 • · .···. Aineosa Näyte a b • ·

Karboksyylihapporyhmän *·’ 30 sisältävä polyesteri1 55,81 55,36

Hydroksialkyyliamidi 2,94 2,22 :X: ModaflowIIP 0,75 0,76

Stearamidi-dietanoliamiini (rasvahappohydroksialkyyliamidi) — 1,66 ,··, 35 Bentsoiini 0,50 0,50

Titaanidioksidi 40,00 39,50 · · Μ 104325 14

Huomautukset. 'Polyesteri, jonka happoluku on noin 34 ja joka on saatavissa Griles-ta V76-12:na EMS-American Grilonista; 2Modaflow III on akryylikopolymeeri pii-dioksidikantoaineessa ja on saatavissa Monsanto Companystä.

5 Taulukko 3 % Rasvahappoa1 Kiilto Näyte Hydroksialkyyliamidi 20/60 DOI2 Nystypinta3 10 A (verrokki) 0 70/92 40 4 B 3 72/92 40 5,5

Huomautukset: 'Prosentti perustuu polyesterihartsiin; 2DOI-asteikko on 0-100 100 ollessa paras; 3Nystypinta-asteikko on 0-10 10 ollessa paras.

15 Näytteissä, jotka sisältävät rasvahappohydroksialkyyliamidia, on parantunut kiiltoja nystypinta.

Esimerkki 4: Polyesterijauhepäällysteen valmistaminen 20

Pigmentoitu jauhemainen päällystekoostumus, joka sisältää beeta-hydroksialkyyli-amidiristikytkyainetta, karboksyylihappoa sisältävää polyesteriä, jota käytetään tyypillisesti epoksi/polyesterihybridijärjestelmissä, ja/tai rasvahappohydroksialkyy- • ·: · liamidia. Vertailun vuoksi annetaan samanlainen järjestelmä, jossa ei ole rasvahap- : ·' 25 pohydroksialkyyliamidia. Kaikki arvot ovat kokonaisformuloinnin prosentteja.

• · · « • ♦ • · • ♦ · [···. Aineosa Näyte

!:*:* ABC

• · Λ « · · *·* * 30 Karboksyylihapporyhmän sisältävä polyesteri 54,75 54,75 52,09

Hydroksialkyyliamidi 4,39 3,06 0- Modaflow IIP 0,75 0,75 0,75

Lauramidi-dietanoliamiini (rasvahappohydroksialkyyliamidi) — 1,64 6,66 35 Bentsoiini 0,50 0,50 0,50

Titaanidioksidi 40,00 40,00 40,00 104325 15

Huomautukset. 'Polyesteri, jonka happoluku on noin 50 ja joka on saatavissa Cryl-coat 2680:nä UCB Chemicalista; 2Modaflow III on akryylikopolymeeri piidioksidi-kantoaineessa ja on saatavissa Monsanto Companystä.

5 Formuloinnin aineosia esisekoitettiin Henschelin suuren voimakkuuden sekoittimes-sa 1800 rpm:ssä 1 minuutti, mitä seurasi suulakepuristaminen Werner ja Pfleiderer ZSK-30 -suulakepuristimessa 110 °C:ssa. Suulakepuristeet jäähdytettiin sitten, murskattiin, jauhettiin Mikropul-vasaramyllyssä, seulottiin 140 meshin seulan läpi ja sumutettiin sähköstaattisesti Bonderite 1000 -substraateille Voltstatic-ruiskulla. 10 Jauhemaisten päällysteiden kovettamista suoritettiin paineilmauunissa 180 °C:ssa 20 minuuttia. Näiden päällysteiden mekaaniset ja optiset ominaisuudet on esitetty taulukossa 4.

Taulukko 4 15 Näyte 20 % kiilto 60 % kiilto DOI Nystypinta A 56 84 30 4 B 64 84 45 5 20 C1

Huomautukset: 'Näytettä C ei voitu sumuttaa sähköstaattisesti johtuen jauheen liiallisesta sintrautumisesta (tukkeutuminen) seisotettaessa seulomisen ja jauhamisen • i jälkeen huoneenlämpötilassa.

25 Näytteissä, jotka sisältävät rasvahappohydroksialkyyliamidia, on parantunut kiilto, ’···. DOI ja nystypinta.

• ♦ • « · • · · • · ♦ • · *..: Esimerkki 5: Akryylij auhepäällysteen valmistaminen : 30

Pigmentoitu jauhemainen päällystekoostumus, joka sisältää beeta-hydroksialkyyli-: amidiristikytkyainetta, karboksyylihappoa sisältävää akryylipolymeeriä ja hydroksi- alkyyliamidia. Vertailun vuoksi annetaan samanlainen järjestelmä, jossa ei ole ras-vahappohydroksialkyyliamidia. Kaikki arvot ovat kokonaisformuloinnin prosentteja.

Ϊ:; 35 4 « < · · ,6 104325

Aineosa Näyte

A B

Karboksyylihapporyhmän sisältävä akryylihartsi 53,49 51,48 5 Hydroksialkyyliamidi 5,85 2,80

Virtauksen apuaine 0,60 0,56

Lauramidi-dietanoliamiini (rasvahappohydroksi-alkyyliamidi) — 4,93

Bentsoiini 0,49 0,47 10 Titaanidioksidi 39,56 39,77

Taulukko 5 Näyte 20 % kiilto 60 % kiilto DOI Nystypinta 15 A (verrokki) 57 90 20 2,5 B 68 89 40 5 Näytteissä, jotka sisälsivät rasvahappohydroksialkyyliamidia, oli parantunut kiilto, 20 DOI ja nystypinta.

• · • I · I I t • · • · • · · • · · • ♦ · • *

»M

• I I

• · ·

Ml

• I I

• · · l I I 1

Claims (4)

1. Kuumakovettuva jauhemainen päällystekoostumus, tunnettu siitä, että se käsittää karboksyylihapporyhmän sisältävän polymeerin, 5 beeta-hydroksialkyyliamidikovetusaineen, ja rasvahappohydroksialkyyliamidiiyhmän sisältävän materiaalin, jolloin polymeeri on polyesteri tai akryylipolymeeri ja mainitulla kovetusaineella on rakennekaava: / «\ (» \ 10. k k /» V k k /» jossa Ri on H tai Ci-C5-alkyyli; R2 on H, Ci-Cs-alkyyli tai HO-CH-CH2-

15 I Ri jossa Ri on kuten edellä kuvattiin, A on kemiallinen sidos tai orgaaninen radikaali, joka on johdettu tyydytetystä, tyydyttämättömästä tai aromaattisesta hiilivedystä 20 mukaan lukien substituoidut hiilivetyradikaalit ja joka sisältää 2-20 hiiliatomia, m on 1-2, n on 0-2 ja m+n on vähintään 2.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen koostumus, tunnettu siitä, että rasvahappo- •\ hydroksialkyyliamidiryhmän sisältävää materiaalia on noin 0,1% - noin 15%, • I I 25 edullisesti noin 2 % - noin 10 %, laskettuna polymeerin painosta ja se on valittu 1. ryhmästä, joka koostuu lauramidi-dietanoliamiinista, asetamidi-dietanoliamiinista, • · · \ [ kapramidi-dietanoliamiinista, stearamidi-dietanoliamiinista, rasvahappohydroksial- *·* ’ kyyliamidiryhmän sisältävä materiaali on edullisesti lauramidi-dietanoliamiini, aset- amidi-dietanoliamiini tai stearamidi-dietanoliamiini. • · · • · ·

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen koostumus, tunnettu siitä, että poly meeri on joko karboksyylihapporyhmän sisältävä polyesteri, joka on muodostettu . . i kondensaatioreagoittamalla joko alifaattiset polyolit tai sykloalifaattiset polyolit jo- • I ko alifaattisten tai aromaattisten polykarboksyylihappojen ja anhydridien kanssa, i.i · polyesterin Tg:n ollessa noin 30 °C - noin 85 °C ja happoluvun noin 20 - noin 80, 104325 tai karboksyylihapporyhmän sisältävä akryylipolymeeri, jolloin akiyylipolymeerin Tg on noin 35 °C - noin 100 °C, edullisemmin noin 45 °C - noin 70 °C.

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen koostumus, tunnettu siitä, että 5 beeta-hydroksialkyyliamidin ekvivalentti suhde karboksyylihappoekvivalentteihin on noin 0,6:1 - noin 6:1.