DE2826556A1 - Epoxyharz-pulverbeschichtungsmasse - Google Patents
Epoxyharz-pulverbeschichtungsmasseInfo
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Description
Patentanwälte
Mün-äien,
16. Juni 1978
Postanschrift / Postal Address Postfach 860109,800O München
Telefon 98 32 22
Telex: CO) 523903
FF-7417-A
E. I. DU PONT DE NEMOURS AND COMPANY Wilmington, Delaware, V.St.A.
Epoxyharz-Pulverbeschichtungsmasse
$03881/0959
FF-7417-A
Die Erfindung betrifft hitzehärtbare Pulverbeschichtungsmassen,
insbesondere Massen, welche Epoxyharze enthalten.
Vernetzbare Epoxyharz-Pulverbeschichtungsmassen und verschiedene, die Vernetzung herbeiführende Mittel sind bekannt.
Epoxypolymere enthaltende Massen und herkömmliche Vernetzungsmittel, wie Anhydride oder Amine, sind in zahlreichen
Veröffentlichungen beschrieben.
Aus der US-PS 3 882 064 sind hitzehärtbare Pulverbeschichtungsmassen
auf Basis eines mit Dicyandiamid vernetzten Epoxyharzes vom Epichlorhydrin/Bisphenol-A-Typ
bekannt. Ähnliche Pulverbeschichtungsmassen sind in den US-PSen 3 028 251 und 3 400 098 beschrieben. Mit Dicyandiamid
gehärtete Massen können wasserempfindlich sein und eignen sich daher nicht gut für Rohrüberzüge bzw. -beschichtungen.
Aus den erwähnten Patentschriften geht nicht hervor, dass die betreffenden Massen einem Haftungsverlust
unter kathodischem Schutz widerstehen.
PulverbescMchtungsmittel, welche rasch härten und widerstandsfähig
gegenüber dem Haftungsverlust sind, wenn sie einem kathodischen Schutz unterworfen werden, sind in der
Rohrindustrie besonders gefragt. Die herkömmlichen Bescfaichtungsmassen,
die bei 2000C innerhalb von weniger als 2 Min. härtbar sind, verlieren unter kathodischen
Schutzbedingungen gewöhnlich ihr Haftvermögen. Rohre werden nach ihrer Verlegung in der Erde häufig einem kathodischen
Schutz unterworfen, indem sie mit dem negativen Pol einer Gleichstromquelle verbunden werden. Es ist wichtig,
dass der Überzug unter diesen Bedingungen seine Haftfähig-
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keit nicht einbüsst.
In der US-PS 3 819 564 sind hitzehärtbare Pulverbeschichtimgsmassen
auf Basis von durch aromatische Anhydride und Hydroxypyridine härtbaren Epichlorhydrin/Bisphenol-A-Epoxyharzen
beschrieben. Diese Massen sollen innerhalb von 45 Sekunden bei 200 bis 2300C härten und besitzen eine ausreichende
Widerstandsfähigkeit gegenüber einem Haftungsverlust während des kathodischen Schutzes. Die erhaltenen Überzüge
sind jedoch weniger flexibel als solche, für deren Härtung mehr als 2 Min. erforderlich sind.
Der Einsatz von Mischungen von Epichlorhydrin/Bisphenol-A-Epoxyharzen
und Novolak-Epoxyharzen in Pulverbeschichtungsmassen
ist z.B. aus der US-PS 3 484 398, bei der ein SiO2-Füllstoff
und ein Anhydrid-Härtungsmittel verwendet werden, beschrieben. Diese entweder für Press- oder für Beschichtungszwecke
formulierten Massen sind ausschliesslich für
tJberzugszwecke vorgesehenen Massen hinsichtlich bestimmter, für Beschichtungsmassen erwünschter Eigenschaften (insbesondere
der Härtungszeit und Flexibilität) unterlegen.
Die Verwendung anderer Härtungsmittel als der üblicherweise eingesetzten Anhydride und Amine gehört ebenfalls zum Stand
der Technik. Ein speziell für die Verwendung in härtbaren Epoxyharz-Pulverbeschichtungsmassen vorgesehenes Härtungsmittel, welches vermutlich einen hydroxylhaltigen aromatischaliphatischen
Äther darstellt, ist in der technischen Broschüre "Dow Experimental Hardener XD-8062" (2. März 1975)
von Dow Chemical Company beschrieben. Einige der offenbarten Anwendungen für dieses Härtungsmittel betreffen ähnliche
Massen auf Basis von Epoxyharzen wie im Falle der vorliegenden Erfindung. Diese Massen besitzen eine brauchbare
Flexibilität und Haftfähigkeit, erfordern jedoch eine relativ
lange Härtungszeit.
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Es besteht daher immer noch Bedarf an einer Epoxyharz-Pulverbeschichtungsmasse,
welche rasch (vorzugsweise innerhalb von weniger als 2 Min.) bei technisch vertretbaren Temperaturen
härtet und ein gutes Haftvermögen, das unter kathodischem Schutz weitgehend erhalten bleibt, und eine gute
Flexibilität aufweist.
Gegenstand der Erfindung ist eine hitzehärtbare Pulverbeschichtungsmasse,
die im wesentlichen aus feinverteilten Teilchen, von welchen mindestens 90 Gew.-% eine maximale
Abmessung von nicht mehr als 150 μΐη aufweisen, besteht.
Die Teilchen sind eine Mischung aus folgenden Komponenten:
A) 9 bis 25 Gew.-Teilen eines Epoxyharzes der allgemeinen
Formel
CH2-CH CH2
— 0—CH-c—CH—CI
0—CH2--CH-CH2
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JIO
in der η genügend gross ist, um ein Harz mit
einer Gardner-Holdt-Viskosität von H-L, gemessen
bei 40%igem Polymerfeststoffgehalt in Diäthylenglykol-n-butyläther
bei 250C, und einem Epoxidäquivalentgewicht von 575 bis 700 zu
ergeben, .
B) 0,9 bis 3 Gew.-Teilen eines Epoxyharzes mit derselben allgemeinen Formel wie jener von (A), jedoch mit
einem genügend grossen Wert für n, um ein Harz mit einer Gardner-Holdt-Viskosität von K-P, gemessen wie
unter (A), und einem Epoxidäquivalentgewxcht von 660 bis 810 zu ergeben,
C) 20 bis 38 Gew.-Teilen eines Epoxy/Epoxynovolak-Harzes,
welches ein Epoxyharz der Formel von (A) modifiziert mit einem Epoxynovolakharz der nachstehenden allgemeinen
Formel darstellt:
0-CH2-CH-CH2
0-CH2-CH-CH2
0-CH2-CH-CH2
wobei η des Epoxyharzes und m des Spoxynovolakharzes
genügend grosse Werte aufweisen, um ein Epoxy/Epoxynovolak-Harz mit einer Gardner-Holdt-Viskosität
von W-Z, gemessen wie unter (A), und einem Epoxidäquivalentgewicht von 750 bis 860 zu
ergeben,
D) 0 bis 25 Gew.-Teilen eines Epoxy/Epoxynovolak-Harzes der Formel von (C), jedoch mit genügend hohen Werten
für η und m, um ein Epoxy/Epoxynovolak-Harz mi^ einer
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Gardner-Holdt-Viskosität von 0-S, gemessen wie unter
(A), und ein Epoxidäquivalentgewicht von 500 bis 575 zu ergeben, wobei die Gewichtsteile der Komponenten
(C) und (D) insgesamt mindestens ^k ausmachen,
E) 10 bis 20 Gew.-Teilen Füllstoffteilchen mit einer
maximalen Dimension von 10 μπι und
F) 18 bis 25 Gew.-Teilen eines harzartigen Härtungsmittels , im wesentlichen bestehend aus
1) 68 bis 81 Gew.-Teilen einer Verbindung der allgemeinen Formel
HO-Ar
0-CH2-CH-CH2-O-Ar
OH
OH
in der Ar
ist und
χ eine genügend hohe positive Zahl ist, um eine Verbindung mit einem Gewichtsmittel-Molekulargewicht
von 1250 bis 16OO (bestimmt durch Gelpermeationschromatographie,
bezogen auf eine aus Polystyrol-Standarc.proben mit engem Molekulargewicht
erhaltene lineare Eichkurve) zu ergeben,
2) 17 bis 30 Gew.-Teilen Bisphenol A und
3) 0,6 bis 2 Gew.-Teilen eines Alkylimidazols, dessen
Alkylrest 1 bis 4 Kohlenstoffatome aufweist.
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/ΙΛ
282Θ556
Die erf indungsgemässe Epoxyharz-Pulverbeschichttmgsmasse
weist überraschenderweise nicht die Nachteile der herkömmlichen Massen hinsichtlich der Härtungsgeschwindigkeit,
Flexibilität und Bewahrung der Haftfähigkeit auf. Die neue Masse vereinigt ferner die günstigen Eigenschaften der herkömmlichen
Beschichtungsmassen in einem unerwarteten Ausmass.
Die erf indungsgemässe Beschichtungsmasse hat eine solche PuI-verkorngrösse,
dass mindestens 90 Gew.-% der Teilchen eine maximale
Abmessung von nicht mehr als 150 um aufweisen und vorzugsweise keines der Teilchen eine maximale Abmessung von
>200 μιη besitzt. Die maximale Dimension beträgt vorzugsweise
10 bis 120 μπι, insbesondere 40 bis 100 um.
Etwa 9 bis 25 Gew.-Teile der erfindungsgemässen Pulverbeschichtungsmasse
betehen aus einem Epoxyharz vom Epichlorhydrin-Bisphenol-A-Typ mit der allgemeinen Formel:
CH2-CH-
-CH.
CH3 QH
(/ \Vc-</\>-0-CH5-CH-CH
Ι
CH-
0-CH-CH-CH2
in der η genügend gross ist, um ein Harz mit einer Gardner-Holdt-Viskosität
von H-L, gemessen bei 40%igem Polymerfeststoff gehalt in Diäthylenglykol-n-butyläther bei 25 0C, und ei-
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nem Epoxidäquivalentgewicht von 575 bis 700 zu ergeben. Das Epoxidäquivalentgewicht ist die Menge (in g) des Epoxyharzes,
welche ein Grammäquivalent (Äquivalent) Epoxid enthält.
Die erfindungsgemässe Pulverbeschichtungsmasse enthält vorzugsweise
10 bis 15 Gew.-Teile (insbesondere etwa 11 bis 12 Gew.-Teile) des vorgenannten Epoxyharzes.
Die erfindungsgemässe Masse enthält ferner etwa 0,9 bis 3 Gew.-Teile eines weiteren Epoxyharzes. Dieses Epoxyharz
hat die gleiche allgemeine Formel wie das vorgenannte Harz, weist jedoch eine Gardner-Holdt-Viskosität (gemessen wie
beim vorgenannten Harz) von K-P und ein Epoxidäquivalentgewicht von 660 bis 810 auf. Das Gewichtsverhältnis dieses
Epoxyharzes zum ersten Epoxyharz beträgt vorzugsweise etwa 0,08:1 bis 0,2:1.
Ausserdem enthält die erfindungsgemässe Masse etwa 20 bis 38 Gew.-Teile eines Epoxy/Epoxynovolak-Harzes. Dieses Harz
ist ein Epichlorhydrin-Bisphenol-A-Harz der obigen allgemeinen
Formel, welches modifiziert ist mit einem Epoxynovolak-Harz der allgemeinen Formel:
0-CH2-CH-CH2
/0S
0-CH2-CH-CH2
0-CH2-CH-CH2
in der η des Epoxyharzes und m des Epoxynovolak-Harzes genügend
hohe Werte aufweisen, um ein Epoxy/Epoxynovolak-Harz mit einer Gardner-Holdt-Viskosität von W-Z, gemessen bei
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40 % Polymerfeststoffgehalt in Diäthylenglykol-n-butyläther
bei 250C, und einem Epoxidäquivalentgewicht von
750 bis 860 zu ergeben. Der Anteil dieses Harzes beträgt vorzugsweise 22 bis 30 Gew.-Teile.
Die Epoxy/Epoxynovolak-Harze werden durch Modifizieren eines Epichlorhydrin/Bisphenol-A-Harzes mit einem Epoxynovolak-Harz
hergestellt. Die Modifizierung besteht vermutlich in einer direkten Vernetzung der beiden Harze
oder einer indirekten Vernetzung durch Umsetzung der beiden Harze mit Bisphenol-A.
Durch Verändern des Mengenverhältnisses des Epichlorhydrin/Bisphenol-A-Epoxyharzes
zum Epoxynovolak-Harz kann man die Viskosität und das Epoxidäquivalentgewicht variieren und Epoxy/Epoxynovolak-Harze unterschiedlicher
Reaktivität erzeugen.
Die erfindungsgemässe Masse kann gegebenenfalls bis zu
25 Gew.-Teile eines Epoxy/Epoxynovolak-Harzes enthalten, welches dieselbe Formel wie das vorgenannte Harz, jedoch
eine Gärdner-Holdt-Viskosität von 0-S.(gemessen wie zuvor)
und ein Epoxidäquivalentgewicht von 500 bis 575 aufweist. Der Anteil dieses Harzes beträgt vorzugsweise 20 bis 25
Gew.-Teile (insbesondere 22 bis 23 Gew.-Teile); die Gewichtsteile beider Epoxy/Epoxynovolak-Harze sollen jedoch
insgesamt mindestens 34 betragen.
Zur Erhöhung der Abriebsbeständigkeit des Überzugs und zur Unterdrückung von Schrumpfkräften, welche während der Härtung
auftreten können, enthält die erfindungsgemässe Masse
10 bis 20 Gew.-Teile an Füllstoffteilchen mit einer maximalen
Abmessung von 10 μπι. Beispiele für geeignete, herkömmliche
teilchenförmige Füllstoffe sind Siliciumdioxid, Bariumsulfat, Calciumcarbonat, Aluminiumsilikat und Glimmer.
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Bevorzugt als Füllstoffe werden Siliciumdioxid, Bariumsulfat oder Gemische davon. Ein geeigneter SiOp-Füllstoff ist
z.B. das Handelsprodukt Min-U-Sil (§) 5 von Pennsylvania
Glass Sand Company.
Wenn die Beschichtungsmasse zum Überziehen von mit Rippen versehenen Verstärkungsstäben bzw. Bewehrungseisen oder
anderen scharfkantigen Gegenständen verwendet wird, erzielt man eine gleichmässigere Kantenbedeckung, wenn man der Masse
bis zu 3 Gew.-% (bezogen auf das Gewicht der Masse) an pyrogenem SiO2 (fumed silica) zusetzt. Dieses Material ist
ein sehr feines, amorphes Siliciumdioxid, das aus SiOp-Kügelchen mit einem mittleren Durchmesser von 7 Ms 14 Millimikron
gebildet wird und eine hohe spezifische Oberfläche (200 bis 400 m /g) aufweist. Ein solches Material wird von
Cabot Corporation unter der Bezeichnung Cab-O-Sil® in den
Handel gebracht.
Die erfindungsgemässe Masse enthält 18 bis 25 Gew.-Teile eines Härtungsmittels. Dieses Mittel weist Harznatur auf
und enthält
1) 68 bis 81 Gew.-Teile einer Verbindung der allgemeinen
Formel
HO-Ar
0-CH2-CH-CH2-O-Ar
OH
OH
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x eine genügend hohe positive Zahl ist, um eine Verbindung mit einem Gewichtsmittel-Molekulargewicht
von 1250 bis 16OO (bestimmt durch Gelpermeationschromatographie (GPC), bezogen auf eine aus
Polystyrol-Standardproben mit engem Molekulargewicht erhaltene lineare Eichkurve) zu ergeben,
2) 17 bis 30 Gew.-Teile Bisphenol A und
3) 0,6 bis 2 Gew.-Teile eines Alkylimidazols, dessen Alkyl rest
1 bis 4 Kohlenstoffatome aufweist.
Der Alkylrest des Alkylimidazols ist vorzugsweise eine Methylgruppe.
Wenn ein Überzug mit höherer Flexibilität erzielt werden soll, erhöht man vorzugsweise das Durchschnittsmolekulargewicht
der Komponente 1) des Härtungsmittels innerhalb des angeführten Bereichs, wenn die Gewichtsanteile dieser Komponente
im Härtungsmittel erhöht werden.
Die erfindungsgemässe Masse kann unpigmentiert oder pigmentiert sein; sie ist gewöhnlich pigmentiert und weist
ein Pigment/Bindemittel-Verhältnis von 3:100 bis 30:100 auf. Man kann beliebige herkömmliche anorganische, organische
oder Füllstoff pigmente verwenden. Beispiele für erfindungsgemäss verwendbare Pigmente sind Metalloxide, wie Titandioxid,
Zinkoxid, Eisenoxid oder Chromoxid, Metallpulver, Metallhydroxide, Sulfide, Sulfate und andere Füllstoffpigmente
.
Die Pulverbeschichtungsmasse kann ferner Fliessregler in Mengen bis zu 1 Gew.-% (bezogen auf das Gewicht der Masse)
enthalten. Typische Fliessregler sind Polyalkylacrylate, deren Alkylrest 2 bis 8 Kohlenstoffatome aufweist. Ein für
diesen Zweck geeignetes Handelsprodukt ist ModaFlow® Von Monsanto Corporation.
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Man kann die erfindungsgemässe Pulverbeschichtungsmasse dadurch
herstellen, dass man ihre Bestandteile vermischt und das Gemisch durch eine herkömmliche Strangpresse (Extruder)
führt. Das Extrudat kann dann mit Hilfe herkömmlicher Mahlvorrichtungen zu einem Pulver zerkleinert werden. Nach dem
Mahlen wird das Pulver zur Abtrennung grosser Teilchen gesiebt. Man verwendet vorzugsweise ein Sieb, welches Teilchen
mit einer maximalen Dimension von mehr als 150 μπι aussondert;
jedoch sollen 40 bis 55 Gew.-% des Pulvers eine maximale Dimension von nicht mehr als 44 μπι besitzen.
Das auf diese Weise erzeugte Pulver besitzt eine aufgrund der verwendeten Bestandteile nicht vorhersehbare rasche
Härtbarkeit und gute Gebrauchsdauer bzw. Lagerbeständigkeit. Eine besonders bevorzugte Masse (vgl. das nachstehende Beispiel 1) härtet bei 2320C innerhalb von 90 Sekunden. Nach
4-wÖchiger Lagerung bei 400C weist das Pulver dieselbe Härtungsgeschwindigkeit
auf.
Gemäss dem Stand der Technik erhielt man bei Verwendung von
Epoxyharzen und Härtungsmitteln, die im wesentlichen den erfindungsgemäss verwendeten entsprachen, Pulverbeschichtungsmassen,
welche zur Bildung glatter, flexibler Überzüge bei technisch vertretbaren Temperaturen Härtungszeiten von
mehr als 2 Min. erforderten. Erfindungsgemäss werden die verschiedenen Bestandteile jedoch so kombiniert, dass
synergistische Wirkungen in einem Pulver auftreten, welches nicht nur innerhalb von weniger als 2 Min. härtet, sondern
auch haftfähige, flexible, glatte und gleichmässige Überzüge ergibt.
Zum Vergleich wird für eine Epoxyharz-Pulverbeschichtungsmasse
in der technischen Broschüre "Dow Experimental Hardener XD-8062" (2. März 1975), Seite 8, Tabelle III, von
Dow Chemical Company angegeben, dass für die Härtung bei 2320C 3 bis 5 Min. erforderlich sind. Die in der erwähnten
Broschüre beschriebene Masse enthält zwei Epoxy/Epoxynovolak-
Harze und ein Härtungsmittel, welche Komponenten im wesentlichen den einen Teil der erfindungsgemässen Masse ausmachenden
Komponenten entsprechen. Der aus der bekannten Masse erhaltene Überzug ist zwar haftfähig und schlagfest, erfordert
jedoch eine längere Härtungszeit und ist weniger flexibel.
Für einen weiteren Vergleich eignet sich die in der vorgenannten technischen Broschüre (a.a.O. Seite 6, Tabelle II,
Spalte 2) angeführte Epoxyharz-Pulverbeschichtungsmasse, die zwei Epoxyharze enthält, welche - mit anderen Harzen auch
in der erfindungsgemässen Masse enthalten sind. Die erwähnte bekannte Masse wird mit Hilfe eines Härtungsmittels,
das im wesentlichen dem in der erfindungsgemässen Masse enthaltenen Härtungsmittel entspricht, gehärtet. Die bekannte
Masse ergibt brauchbare Filmeigenschaften, erfordert jedoch 15 Min. für eine Härtung bei 2000C.
In der erfindungsgemässen Masse werden die genannten Epoxy- und Epoxy/Epoxynovolak-Harze derart mit einem Härtungsmittel
kombiniert, dass eine neue Pulverbeschichtungsmasse mit unerwarteten Eigenschaften erhalten wird. Die Filmeigenschaften
sind gleich gut wie oder besser als jene, welche mit den in der vorgenannten technischen Broschüre beschriebenen
Massen erzielt werden, und können bei technisch annehmbaren Temperaturen unter Härtungszeiten von weniger als 2 Min.
erzielt werden.
Aus der erfindungsgemässen Masse erhaltene Überzüge widerstehen ferner hervorragend dem Haftungsverlust unter kathodischem
Schutz. Bei einer Testmethode für diese Beständigkeit wird ein Metallblech in der nachstehend beschriebenen Weise
mit der jeweiligen Pulverbeschichtungsmasse überzogen. Dann wird ein Loch mit einem Durchmesser von 3 mm durch den Überzug
hindurch und zum Teil in das Blech hinein gebohrt. Hierauf wird ein Stück eines Kunststoff rohres mit einem Durchmesser von
1 0 cm so auf den Überzug aufgeklebt, dass ein fluiddichter Behälter
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gebildet wird, wobei sich das Loch in der Mitte der flachen Basis des Behälters befindet. Man füllt den Behälter mit
5%iger wässriger Natriumchloridlösung, führt einen Platindraht in die Lösung ein und legt eine Gleichspannung von
6 V ununterbrochen zwischen Draht und Metallblech, welches in diesem Stromkreis als Kathode fungiert, an. Nach 30 Tagen
löst man den Anschluss an die Spannungsquelle, giesst die Lösung ab und kratzt jeglichen Überzug mit gelöster
Bindung mit einem scharfen Messer ab. Der Durchmesser des verbleibenden,
überzugsfreien Kreises wird gemessen. Herkömmliche, im gewerblichen bzw. technischen Massstab verwendete Rohrüberzüge
hinterlassen bei diesem Test einen überzugsfreien Kreis mit einem Durchmesser von 20 bis 40 mm. Eine bevorzugte erfindungsgemässe
Masse hinterlässt bei diesem Test dagegen einen überzugsfreien Kreis mit einem Durchmesser von nur
11 bis 22 mm.
Die erfindungsgemässe Pulverbeschichtungsmasse kann nach
elektrostatischen Spritzmethoden oder mit Hilfe einer Wirbelschicht, welche elektrostatisch sein kann, auf ein Metallsubstrat
appliziert werden. Die bevorzugte Methode ist das elektrostatische Spritzen, wobei eine Spannung von
20 bis 100 kV an die Spritzpistole angelegt wird. Die Masse kann in einem Durchgang oder in mehreren Durchgängen so
aufgebracht werden, dass sich nach der Härtung unterschiedliche Dicken von 0,2 bis 0,5 mm (abhängig vom vorgesehenen
Endgebrauchszweck des beschichteten Gegenstandes) ergeben. Bestimmte, in die Erde zu verlegende Rohre erfordern beispielsweise
eine Überzugsdicke von etwa 0,4 mm.
Der zu beschichtende Gegenstand kann vor der Pulverapplikation gegebenenfalls auf eine beliebige Temperatur bis etwa
2700C erhitzt werden. Die Vorerhitzung des Gegenstandes ermöglicht
eine bessere Pulverabscheidung und die Bildung eines gleichmässigeren Überzugs.
- 13 309881/0958
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Nach der Pulveraufbringung erhitzt man den beschichteten Gegenstand
1 bis 2 Min. auf 200 bis 2800C, um die Pulverteilchen
zu einem im wesentlichen zusammenhängenden, gleichmassigen Überzug zu verschmelzen und zu härten. Der bevorzugte
Temperaturbereich beträgt 230 bis 2530C, wenn der
Alkylimidazolgehalt des Härtungsmittels 1 bis 1,4 Gew.-%
ausmacht. Härtungstemperaturen oberhalb 2530C ergeben zuweilen
einen spröden bzw. brüchigen Überzug. Bei einem höheren Alkylimidazolgehalt des Härtungsmittels als 1,6
Gew.-% führen Härtungstemperaturen oberhalb 2100C zuweilen
zu einem schlecht aussehenden Überzug.
Man kann die erfindungsgemässe Masse direkt auf Metalloberflächen
aufbringen; für bestimmte Endgebrauchszwecke kann man jedoch eine Grundierung (Primer) verwenden. Die
zu beschichtende Oberfläche wird vorzugsweise zuerst gereinigt, beispielsweise durch Abschleifen oder Sandstrahlen
(grit blasting).
Die nachstehenden Beispiele erläutern die Erfindung. In den Beispielen werden die Komponenten nach folgendem Nummernsystem
bezeichnet:
1) Epoxyharz der Formel:
-,-CH-CH,
in der η genügend gross ist, um ein Harz mit einer Gardner-Holdt-Viskosität
von H-L, gemessen bei 40 % Polymerfeststoffen in Diäthylenglykol-n-butyläther bei 250C, und
einem Epoxidäquivalentgewicht von 575 bis 700 zu ergeben;
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FF-7417-A
2) Epoxyharz der obigen Formel, jedoch mit einem solchen
Wert für n, dass sich eine Gardner-Holdt-Viskosität
(gemessen wie zuvor) von K-P und ein Epoxidäquivalentgewicht von 660 Ms 810 ergeben;
(gemessen wie zuvor) von K-P und ein Epoxidäquivalentgewicht von 660 Ms 810 ergeben;
3) Epoxy/Epoxynovolak-Harz, welches ein Epoxyharz mit
der Formel von (1) modifiziert mit einem Epoxynovolak-Harz der nachstehenden allgemeinen Formel ist:
der Formel von (1) modifiziert mit einem Epoxynovolak-Harz der nachstehenden allgemeinen Formel ist:
0-CH0-CH-CH0
0-CH2-CH-CH2
0-CH2-CH-CH2 ■
wobei η des Epoxyharzes und m des Epoxynovolak-Harzes ' genügend grosse Werte aufweisen, um ein Epoxy/Epoxynovolak-Harz
mit einer Gardner-Holdt-Viskosität von W-Z, gemessen wie bei (1), und ein Epoxidäquivalentgewicht von
750 bis 860 zu ergeben;
4) Epoxy/Epoxynovolak-Harz mit der Formel von (3), jedoch mit genügend hohen Werten für η und m, um eine Gardner-Holdt-Viskosität
von 0-S, gemessen wie bei (1), und
ein Epoxidäquivalentgewicht von 500 bis 575 zu ergeben;
ein Epoxidäquivalentgewicht von 500 bis 575 zu ergeben;
5) SiO2-Teilchen mit einer maximalen Abmessung von 10 μπι;
6) Härtungsmittel in Form einer Kombination von
a) 70 Gew.-Teilen eines Harzes der allgemeinen Formel ι
HO-Ar
0-CH--CH-CH O-O-I
OH
OH
OH
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FF-7417-A
worin Ar
ist und
χ etwa 3,8 ist, entsprechend einem Gewichtsmittel-Molekulargewicht
von 1312, gemessen
durch GPC, auf Basis einer aus Polystyrol-Standardproben mit enger Molekulargewichtsverteilung erhaltenen Eichkurve;
30 Gew.-Teilen Bisphenol A; und
c) 1,3 Gew.-Teil 2-Methylimidazol;
7) Titandioxidpigment;
8) rotes Eisenoxidpigment (Fe2O,); und
9) ModaFlow®.
Man vermischt die nachstehenden Komponenten:
Komponente | Gewichtsteile |
1 | 11,3 |
2 | 1,0 |
3 | 22,8 |
4 | 22,8 |
5 | 16,6 |
6 | 22,4 |
7 | 0,4 |
8 | 2,8 |
9 | 0,05 |
Das Gemisch wird in einen Schmelzextruder gegeben und bei bis 94°C extrudiert. Man zerkleinert das Extrudat zu Spänen
und mahlt diese in einer Feinzerkleinerungsmühle zu einem feinen Pulver. Dann siebt man das Pulver durch ein Sieb, wel-
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ches Teilchen mit einer maximalen Abmessung von mehr als 150 μΐη aussondert.
Das erhaltene Pulver kann 4 Wochen bei 400C ohne spürbare
Verminderung seiner Fähigkeit zur raschen Härtung oder zur Bildung eines glatten Films gelagert werden..,
Das Pulver wird auf ein 3 mm dickes, sandgestrahltes Stahlblech aufgebracht, das vor der Pulverapplikation auf
2530C erhitzt wird. Das Pulver wird mit Hilfe von elektrostatischen
Ransburg-Pulverspritzpistolen aufgebracht. In
den Spritzpistolen werden die Pulverteilchen mit Hilfe einer Spannung von 6 V aufgeladen; zur Austreibung der
Teilchen, welche jeder Spritzpistole aus einem Wirbelschicht-Vorratsbehälter
mit Hilfe eines Luftstroms zugeführt werden, wird ein Luftdruck von 4,14 bar (60 ρsi)
angewendet. Das Blech wird anschliessend 90 Sek. auf 2320C
erhitzt. Es bildet sich ein glatter, gleichmässiger, von aufgeplatzten Stellen und Auskolkungen bzw. Kraterbildungen
freier Film mit einer Dicke.von etwa 0,3 mm.
Das überzogene Stahlblech weist eine mit einem Gardner-Schlagprüfgerät
No. 16-1120 gemessene Schlagfestigkeit (Vorderseite) von 18,1 J (160 in.lbs.) auf. Wenn man das
Blech um 180° um einen kegelförmigen Dorn biegt, dessen Durchmesser sich über eine Länge von 20,32 cm (8 in.) von
3,175 mm (1/8 in.) bis 3,81 cm (1,5 in.) ändert, treten im Überzug keine sichtbaren Risse auf. Nach den in der vorstehend
beschriebenen Weise durchgeführten wiederholten Prüfungen des Haftungsverlusts unter kathodischem Schutz
weisen die kreisförmigen Überzugsbereiche, an denen der Überzug abblättert, Durchmesser von 11 bis 22 mm auf. Dies
bedeutet einen geringen Haftungsverlust.
- 17 809881/0958
Bei spiel
Man vermischt folgende Komponenten: | Gewichtsteile |
Komponente | 23,0 |
1 | 2,0 |
2 | 34,7 |
3 | 16,6 |
5 | 20,6 |
6 | 0,4 · |
7 | 2,3 |
8 | 0,1 |
9 |
Aus dem Gemisch stellt man ein Pulver gemäss Beispiel 1
her. Dieses Pulver kann ebenfalls 4 Wochen bei 4O0C ohne
spürbaren Verlust der Fähigkeit zur raschen Härtung oder zur Bildung eines glatten Films gelagert werden·.
Das Pulver wird gemäss Beispiel 1 auf ein Blech aufgebracht. Anschliessend wird das Blech zur Härtung des
Pulvers 2 Min. auf 232°C erhitzt. Wenn dieses spezielle Pulver bei höherer Temperatur gehärtet wird, kann sich
ein spröder bzw. brüchiger Film ergeben.
Das überzogene Stahlblech weist eine mit einem Gardner-Schlagprüfgerät
No. 16-1120 gemessene Schlagfestigkeit (Vorderseite) von 18,1 J (160 in.lbs.) auf. Wenn man das
Blech um 180° um einen kegelförmigen Dorn biegt, dessen Durchmesser sich über eine Länge von 20,32 cm (8 in.)
von 3,175 mm (1/8 in.) bis 3,81 cm (1,5. in.) ändert, erscheinen im Überzug keine sichtbaren Risse.
B e i s ρ i e 1
Gemäss Beispiel 1 wird ein wie in diesem Beispiel zusammen-
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gesetztes Pulver hergestellt und zur Beschichtung eines Stahlrohres mit einer Länge von 45,72 cm (1,5 ft.) und
einem Innendurchmesser von 3»81 cm (1,5 in.) verwendet.
Die Kanten des Rohres werden gleichmässig überzogen, und der Überzug an den Rohr wänden ist im wesentlichen homogen,
glatt und gleichmässig sowie frei von aufgeplatzten Stellen (Sprüngen) und Auskolkungen.
Ende der Beschreibung
- 19 809881/0958
Claims (8)
1. Pulverbeschichtungsmasse, im wesentlichen bestehend aus
feinzerteilten Teilchen, von denen mindestens 90 Gew.-%
eine maximale Dimension von nicht mehr als 150 pm aufweisen,
wobei die Teilchen ein Gemisch aus folgenden Komponenten sind:
A) 9 bis 25 Gew.-Teilen eines Epoxyharzes der allgemeinen
Formel
OH t -CHo-CH-CH2 *
- 1 - ■
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ORIGINAL INSPECTED
FF-7417-A
in der η genügend gross ist, um ein Harz mit einer Gardner-Holdt-Viskosität von H-Li gemessen
bei 40%igem Polymerfeststoffgehalt in Diäthylenglykol-n-butyläther
bei 25 °C, und einem Epoxidäquivalentgewicht von 575 bis 700 zu ergeben,
B) 0,9 bis 3 Gew.-Teilen eines Epoxyharzes mit derselben allgemeinen Formel wie jener von (A), jedoch mit
einem genügend grossen Wert für n, um ein Harz mit einer Gardner-Holdt-Viskosität von K-P, gemessen wie
unter (A), und einem Epoxidäquivalentgewicht von 660 bis 810 zu ergeben,
C) 20 bis 38 Gew.-Teilen eines Epoxy/Epoxynovolak-Harzes,
welches ein Epoxyharz der Formel von (A) modifiziert mit einem Epoxynovolakharz der nachstehenden allgemeinen
Formel darstellt:
0-CH2-CH-CH2
0-CH2-CH-CH2
0-CH2-CH-CH2
wobei η des Epoxyharzes und m des Epoxynovolakharzes
genügend grosse Werte aufweisen, um ein Epoxy/Epoxynovolak-Harz mit einer Gardner-Holdt-Viskosität
von W-Z, gemessen wie unter (A), und einem Epoxidäquivalentgewicht von 750 bis 860 zu
ergeben,
D) 0 bis 25 Gew.-Teilen eines Epoxy/Epoxynovolak-Harzes der Formel von (C), jedoch mit genügend hohen Werten
für η und m, um ein Epoxy/Epoxynovolak-Harz mit einer
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FF-7417-A
Gardner-Holdt-Viskosität von 0-S, gemessen wie unter
(A), und einem Epoxidäquivalentgewicht von 500 bis 575 zu ergeben, wobei die Gewichtsteile der Komponenten
(C) und (D) insgesamt mindestens 34 ausmachen,
E) 10 bis 20 Gew.-Teilen Füllstoffteilchen mit einer
maximalen Dimension von 10 μΐπ und
F) 18 bis 25 Gew.-Teilen eines harzartigen Härtungsmittels, im wesentlichen bestehend aus
1) 68 bis 81 Gew.-Teilen einer Verbindung der allgemeinen
Formel
HO-Ar
0-CH2-CH-CH2-O-Ar
OH
OH
in der Ar
ist und
χ eine genügend hohe positive Zahl ist, um eine Verbindung mit einem Gewichtsmittel-Molekulargewicht
von 1250 bis 1600 (bestimmt durch Gelpermeationschromatographie,
bezogen auf eine aus Polystyrol-Standardproben mit engem Molekulargewicht erhaltene . lineare Eichkurve) zu ergeben,
2) 17 bis 30 Gew.-Teilen Bisphenol A und
3) 0,6 bis 2 Gew.-Teilen eines Alkylimidazols, dessen
Alkylrest 1 bis 4 Kohlenstoffatome aufweist.
2. Pulverbeschichtungsmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass sie zusätzlich ein Pigment bei einem Pigment/
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FF-7417-A .
Bindemittel-Verhältnis von 3:100 bis 30:100 enthält.
3. Pulverbeschichtungsmasse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, dass sie zusätzlich bis zu
I Gew.-%, bezogen auf die Masse, eines Polyalkylacrylats
als Fliessregler enthält.
4. Pulverbeschichtungsmasse nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie zusätzlich bis zu
3 Gew.-96, bezogen auf die Masse, pyrogenes Siliciumdioxid
(fumed silica) enthält.
5. Pulverbeschichtungsmasse nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllstoffteilchen aus
Siliciumdioxid und/oder Bariumsulfat bestehen.
6. Pulverbeschichtungsmasse nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie
10 bis 15 Gew.-Teile der Komponente A), 22 bis 30 Gew.-Teile der Komponente C),
20 bis 25 Gew.-Teile der Komponente D) und
21 bis 25 Gew.-Teile der Komponente F) enthält.
7. Pulverbeschichtungsmasse nach Anspruch 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, dass sie
II bis 12 Gew.-Teile der Komponente A),
1 Gew.-Teil der Komponente B),
22 bis 23 Gew.-Teile der Komponente C), 22 bis 23 Gew.-Teile der Komponente D),
16 bis 17 Gew.-Teile der Komponente E) und 22 bis 23 Gew.-Teile der Komponente F)
enthält.
8. Pulverbeschichtungsmasse nach Anspruch 7, dadurch ge-
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kennzeichnet, dass die Komponente 1) des Härtungsmittels in einer Menge von 70 Gew.-Teilen vorhanden ist
und ein Molekulargewicht von 1312 aufweist, die Komponente 2) des Härtungsmittels in einer Menge von 30
Gew.-Teilen vorhanden ist und die Komponente 3) des Härtungsmittels 2-Methylimidazol ist.
008881/0958
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-
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