WO2005014729A1 - Feste pigmentpräparationen und ihre dispersionen in organischen lösemitteln, verfahren zu ihrer herstellung und ihre verwendung - Google Patents

Feste pigmentpräparationen und ihre dispersionen in organischen lösemitteln, verfahren zu ihrer herstellung und ihre verwendung Download PDF

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Jan Berg
Michael Mauss
Christopher Hilger
Günter ETZRODT
Norbert Schneider
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Basf Coatings Ag
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Definitions

  • the present invention relates to new, solid, in particular powdered, pigment preparations.
  • the present invention relates to new dispersions of pigment preparations in organic solvents.
  • the present invention relates to a new process for the production of solid pigment preparations and their dispersions in organic solvents.
  • the present invention relates to the use of the new, solid, in particular powdery pigment preparations and their dispersions in organic solvents for the production of pigmented powders, in particular plastic granules and powder coatings, and of mixing systems.
  • Powder coatings and processes for their production are known, for example, from the company publications of BASF Coatings AG, “Powder coatings, for industrial applications”, January 2000, or “Coatings Partner, powder coating special”, 1/2000.
  • the powder coatings are thermoplastic powder coatings or curable powder coatings, i. H. meltable and curable precursors of thermoset plastics, which are applied in powder form to preferably metallic substrates. Powder coating systems are usually used for this purpose, as described in the company documents listed above. This shows the two basic advantages of powder coatings, the complete or extensive freedom from organic solvents and the easy return of the powder coating overspray to the coating process.
  • the powder coatings are applied in a thin layer to the substrate and melted, so that a forms a closed powder coating layer, after which the resulting coating is cooled.
  • curing takes place during or after the powder coating layer has melted.
  • the minimum temperature for the curing is preferably above the melting range of the powder coating, so that the melting and the curing are separate from one another. This has the advantage that, due to its comparatively low viscosity, the powder coating melt runs well before curing begins.
  • the production of powder coatings comprises a large number of process steps and is therefore comparatively complex.
  • the binders of the powder coatings must first be roughly ground.
  • the individual components of the powder coatings such as binders and functional components such as crosslinking agents, pigments or additives typical of powder coatings, are then mixed together and extruded on special extruders.
  • the extrudate is discharged and cooled, for example on a cooling belt.
  • the extrudate pieces are pre-broken, finely ground and sieved (with the oversize particles being fed back into the fine mill), after which the resulting powder coating is weighed and packaged.
  • Pigmented powder coatings appear as transparent when the pigment particles are ⁇ 15 nm.
  • these small primary pigment particles have a strong tendency to agglomerate.
  • the agglomerates can only be comminuted in special mills with great effort.
  • effect pigments based on flaky pigment particles In the case of effect pigments based on flaky pigment particles, a change in the particle size and shape can often be observed when incorporated into the powder coating materials. The colorations obtained are then less attractive in terms of color than the lacquers based on wet lacquers produced with these effect pigments and lack the brilliance and the typical silky sheen from the depths. Aluminum effect pigments turn gray, and optical effects can no longer be observed with mica effect pigments.
  • Color recipe calculation which is based on calibration stains of the pigments used, is used only to a very limited extent and is associated with a major error.
  • Such pigment preparations are offered, for example, by Ciba Specialty Chemicals under the Microlen ® brand. They contain the pigments dispersed in urea AI resins. Although the Microlen ⁇ pigment preparations can be processed dust-free and have a relatively constant color strength, they have the serious disadvantage that the urea-alkyd resins used are not original components of the powder coatings into which the pigment preparations are to be incorporated. Thus, carboxy-functional or hydroxy-functional polyester resins, epoxy resins or polyacrylate resins are usually used in powder coatings. There is therefore a risk that the urea alkyd resins used are incompatible with these resins and separate.
  • powder coating formulations are usually optimized for special properties that result from the requirements of the respective application. For example, for powder coatings that are to be used outdoors for coating facade elements, only recipe components that have a particularly high level are used Have weather resistance and light and UV stability. The requirement profiles resulting from the numerous uses for powder coatings can be so different that it cannot be guaranteed that the backing material of the Microlen ® pigment preparations can meet the respective requirements.
  • Solid pigment preparations in granular form which contain a pigment and at least one thermoplastic polymer are known from German patent applications DE 100 57 164 A 1 and DE 100 57 165 A 1. They are obtained by dispersing the pigment in a solution of the polymer and subsequent granulation with removal of the solvent manufactured. The granules can be formed, for example, by applying the pigment dispersion in a fluidized bed dryer to powder made of the thermoplastic polymer and thereby evaporating the solvent.
  • the pigment preparations are used for coloring plastic molding compounds and composite films; The two patent applications do not show whether they are also suitable for the production of powder coatings.
  • the known solid pigment preparations still have a certain »tinting strength reserve « in their own right, which is disadvantageously transferred to the powder coatings, plastic molding compounds and composite layer films produced with them.
  • the original dispersions of pigments in organic binder solutions can be used directly in the preparation and subsequent tinting of pigmented powder coatings, as is described in international patent applications WO 02/088261 A1 and WO 02/42384 A 1 is proposed.
  • this cannot solve the problems that result from an unsatisfactory Stability of pigment dispersions result, be eliminated.
  • the build-up of a »tinting strength reserve « in the resulting powder coatings cannot be avoided with certainty.
  • the original pigment dispersions in particular the less stable ones, naturally have a lower storage stability than the solid pigment preparations produced therefrom. Therefore, they can only be transported longer distances in exceptional cases and in many cases have to be produced immediately before use or constantly stirred during storage in order to avoid settling.
  • the object of the present invention is to provide new, solid pigment preparations which no longer have the disadvantages of the prior art, but which can be produced in a simple and very reproducible manner, in a particularly simple manner in terms of the material composition and the application properties profile of the pigmented powders to be produced hereby, in particular powder coatings and plastic granules, and to the application-related property profile of the pigmented products to be produced therefrom, in particular the pigmented coatings and plastic molded parts and foils, can be adapted - only a very slight or no "tinting strength reserve" have more so that the color can be worked out without any problems using a color formula calculation based on the calibration color of the pigments used, and - very easily redispersed in organic solvents can, the resulting pigment dispersions are particularly stable, provide opaque smears of particularly high gloss and particularly high color strength, are outstandingly suitable for the production and toning of pigmented powders, in particular powder coatings and plastic granules, and the provision of mixing systems,
  • the pigmented powders produced or re-tinted with the aid of the new, solid pigment preparations and the new pigment preparations redispersed in organic solvents are intended to provide pigmented products, in particular pigmented coatings and plastic moldings and films, which are particularly suitable have a high gloss, a particularly high hiding power and very good mechanical properties.
  • the new, solid pigment preparations and the new pigment preparations redispersed in organic solvents ie. H. the new pigment dispersions not only allow the production and / or the toning of powders, but also of liquid coating materials based on organic solvents.
  • Pigmented products in particular pigmented coatings and plastic molded parts and foils, are also said to produce pigmented liquid coating materials which have been produced or toned using the new, solid pigment preparations and the new pigment preparations redispersed in organic solvents, which have a particularly high gloss, a particularly high hiding power and very good mechanical properties.
  • pigment preparations In the following, the new, solid pigment preparations are referred to as "pigment preparations according to the invention".
  • the pigment preparations according to the invention could be produced in a simple and very reproducible manner, particularly in terms of the material composition and the application properties profile of the pigmented powders to be produced therewith, in particular the powder coatings and plastic granules, and the application properties profile of pigmented products to be produced from this, in particular the pigmented coatings and plastic molded parts and foils, could only be adjusted to a very small or no "tinting strength reserve", so that a color formulation based on a color formula calculation based on calibration colors of the pigments used , could be carried out without problems and - if at all - only with minor defects, and could be redispersed very easily in organic solvents, the result pigment dispersions - were particularly stable, provided opaque smears of particularly high gloss and particularly high color strength, were outstandingly suitable for the production and toning of pigmented powders, in particular powder coatings and plastic granules, and the provision of mixing systems, in particular mixing systems i. V.
  • the pigment preparations according to the invention and the new pigment preparations according to the invention redispersed in organic solvents produced or re-tinted, new pigmented powders, in particular the new pigmented powder coatings and the delivered new pigmented plastic granules, new pigmented products, especially new pigmented coatings and plastic molded parts and foils, which had a particularly high gloss, a particularly high hiding power and very good mechanical properties.
  • Pigment preparations ie the new pigment dispersions, not only the production and / or the toning of powders, but also of liquid coating materials based on organic solvents.
  • the pigmented, liquid coating materials produced or re-tinted with the help of the new, solid pigment preparations and the new pigment preparations redispersed in organic solvents also provided pigmented products, in particular pigmented coatings and plastic molded parts and films, which have a particularly high gloss, a particularly high covering power and had very good mechanical properties.
  • the pigment preparations according to the invention contain at least one pigment (A).
  • the number of pigments (A) present depends in particular on the intended use of the pigment preparations according to the invention and on the dispersibility of the pigments (A) used in each case. It is therefore advantageous to use only pigments (A) of comparable dispersibility for the preparation of a pigment preparation according to the invention.
  • the pigments (A) are used in the pigment preparations according to the invention in a higher concentration than corresponds to the later application (cf. also Römpp-Online 2002, “pigment preparations”).
  • the pigments (A) are preferably selected from the group consisting of organic and inorganic, transparent and opaque, color and / or effect, fluorescent, phosphorescent, electrically conductive and magnetically shielding pigments and transparent and opaque metal powders as well as organic and inorganic, transparent and opaque fillers and nanoparticles selected.
  • suitable pigments (A) are described, for example, in international patent application WO 02/088261 A1, page 13, line 28, to page 15, line 20, and page 15, line 30, to page 16, line 19; international patent application WO 02/42384 A 1, page 22, line 1, to page 23, line 23, and page 24, lines 1 to 22; German patent application DE 100 57 164 A1, page 2, paragraph [0011] to page 4, paragraph [0022]; or German patent application DE 100 57 165 A 1, page 2, paragraph [0012], to page 4, paragraph [0024];
  • the pigment preparations according to the invention contain at least one, in particular one, carrier material (B).
  • the carrier material (B) is selected from the group consisting of oligomers and polymers (cf. Römpp-Online 2002, “Oligomers” and “Polymers”), which have a glass transition temperature> 30 ° C, preferably between 30 and 200 ° C (cf. Römpp-Online 2002, "glass transition temperature”), and have a melting point or melting range below their decomposition temperature.
  • the oligomers and polymers (B) preferably do not decompose in a temperature range of at least 100 ° C. above their glass transition temperature.
  • the material composition and the chemical and physical properties of the carrier materials (B) depend primarily on their dispersibility for the pigments to be dispersed (A) and on their intended use, in particular on the material composition of the powders to be produced or toned with a pigment preparation according to the invention , especially the powder coatings and plastic granules, as well as the liquid coating materials.
  • the carrier material (B) is preferably selected such that it is a chemical, physical and application technology
  • Has property profile that is comparable and preferably identical to the property profile of at least one of the essential constituents present in the powders or liquid coating materials according to the invention based on organic solvents (conventional coating materials), in particular at least one binder.
  • the oligomeric and polymeric binders of thermoplastic or of thermal and / or actinic radiation-curable powder coating materials or conventional coating materials are used as carrier materials (B).
  • thermoplastic oligomers and polymers (B) are used if the pigment preparations in question according to the invention are used for the production or subsequent toning of thermoplastic powders, in particular thermoplastic powder coatings and plastic granules.
  • thermoplastic oligomers and polymers (B) are described, for example, in international patent application WO 02/088261 A 1, page 23, line 21, to page 27, line 20; or German patent application DE 100 57 164 A1, page 4, paragraph [0023], to page 5, paragraph [0039];
  • oligomers and polymers (B) are used which contain reactive functional groups for thermal curing and / or for curing with actinic radiation if the pigment preparations in question according to the invention are used to prepare or to tone powders curable thermally and / or with actinic radiation, serve especially powder coatings and plastic granules curable thermally and / or with actinic radiation, as well as conventional coating materials.
  • electromagnetic radiation such as near infrared (NIR), visible light, UV radiation, X-rays and gamma radiation, in particular UV radiation
  • corpuscular radiation such as electron radiation, beta radiation, proton radiation, neutron radiation or alpha radiation, in particular, are used under actinic radiation Electron radiation, understood.
  • Suitable oligomers and polymers (B) curable thermally and / or with actinic radiation are described in international patent application WO 02/42384 A1, page 27, line 17, to page 38, line 26, i. V. m. Page 18, line 27, to page 21, line 29, described in detail.
  • the content of the pigments (A) and the carrier materials (B) in the pigment preparations according to the invention can vary very widely and depends primarily on the dispersibility of the carrier materials (B) and the dispersibility of the pigments (A) as well as the intended use.
  • the pigment preparations according to the invention preferably contain, based on the pigment preparation, 1 to 85, preferably 1 to 80 and in particular 1 to 70% by weight of at least one pigment (A) and 15 to 99, preferably 20 to 99 and in particular 30 to 99% by weight .-% of at least one carrier material (B).
  • the pigment preparations according to the invention can also contain at least one functional component (D).
  • Component (D) is preferably selected from the group consisting of additives and dyes, in particular additives and dyes typical of powder coating.
  • the additives from the group consisting of crosslinking agents, UV absorbers, light stabilizers, radical scavengers, deaerating agents, slip additives, polymerization inhibitors are preferred,
  • Catalysts for crosslinking thermolabile free radical initiators, photoinitiators, thermally curable reactive diluents, reactive diluents curable with actinic radiation, adhesion promoters, leveling agents, film-forming aids, flame retardants, corrosion inhibitors, pouring aids, waxes and matting agents.
  • the additives and dyes are used in amounts such that the customary and known effective amounts result in the powders or conventional coating materials produced or toned with the aid of the pigment preparation according to the invention.
  • Patent application WO 02/42384 A 1, page 12, line 16, to page 18, line
  • the pigment preparations according to the invention can be prepared by using the pigment or pigments (A) or the pigment or pigments (A) and at least one constituent (D) in the melt of the carrier material or the carrier materials (B) or in a discontinuously operating dispersing unit the melt of the carrier material or the carrier materials (B) and at least one component (D) with a power input of 0.1 to 1.0, preferably 0.2 to 0.8 and in particular 0.2 to 0.6 kW / kg during dispersed a time of 0.5 to 5, preferably 0.75 to 4 and in particular 0.75 to 3 hours, after which the mixture (A / B) or (A / B / D) is discharged from the dispersing unit and cooled and solidifies.
  • Discontinuous dispersing units such as those used for the intensive mixing of highly viscous substances are suitable. Only such dispersing units can achieve the required output per kilogram of mixture (A / B) or (A /) for the dispersion of the pigments (A) and, if applicable, the constituents (D) in the melts (B) or (B / D). B / D). Double-armed kneaders are preferably used (cf. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Fifth Edition on CD-ROM, 1997 WILEY-VCH, Weinheim, Germany, “Mixing of Highly Viscous Media” and Römpp-Online 2002, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, New York, “Dispersing Devices”).
  • the solidified mixtures (A / B) or (A / B / D) are pulverized or granulated, which results in the pigment preparations according to the invention.
  • the grinding units customary and known in the field of the production of powder coatings or in the field of the production of plastic granules, in particular impact mills or classifier mills can be used (cf. Römpp-Online 2002, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, New York, "Mahlung”).
  • the fineness to which grinding is carried out can vary very widely and depends primarily on the intended use of the pigment preparations according to the invention and in particular on how they are processed further in detail.
  • the mean particle size of the pigment preparations according to the invention is 10 ⁇ m to 1 mm. However, smaller or larger average particle sizes can also be set if the specific intended use so requires.
  • the pigment preparations according to the invention can be used for a wide variety of purposes.
  • pigmented powders in particular pigmented powder coatings and plastic granules, in which the pigments (A) are present in the concentrations according to the application.
  • the pigment preparations according to the invention can be premixed with the other constituents of the pigmented powder in the desired proportions.
  • the resulting solid mixtures can then be melted again and homogenized, for example, in an extruder.
  • the resulting homogenized mixtures can be cooled, broken, ground and optionally sifted after they have been discharged from the extruder.
  • the resulting powders according to the invention are adjusted to different average particle sizes and particle size distributions.
  • the average particle size is preferably 1 to 200 ⁇ m, preferably 2 to 150 ⁇ m, and in particular 3 to 100 ⁇ m.
  • the mean particle size means the 50% median determined by the laser diffraction method, ie 50% of the particles have a particle diameter ⁇ the median and 50% of the particles have a particle diameter> the median.
  • Narrow particle size distributions are particularly preferably set, as described, for example, in European Patent EP 0 666 779 B1.
  • powder coatings according to the invention can, however, also be dispersed in aqueous media, resulting in powder coating dispersions or powder slurries which can be processed like conventional liquid coatings (see patent applications DE 195 40 977 A1, DE 195 18 392 A1, DE 196 17 086 A1) , DE 196 13 547 A1, DE 196 18 657 A1, DE 196 52 813 A1, DE 196 17 086 A1, DE 198 14 471 A1, DE 198 41 842 A1 or DE 198 41 408 A1) ,
  • the powder lacquers and powder slurries according to the invention have no or only a very small “tinting strength reserve” and therefore provide coatings with an excellent profile in terms of application properties in a very reproducible manner.
  • the powders according to the invention are used as plastic granules, they generally have larger particle sizes than the powder coatings and powder slurries according to the invention.
  • the average particle size is preferably 200 ⁇ m to 6 mm, in particular 500 ⁇ m to 6 mm.
  • the plastic granules according to the invention likewise have no or only a very small "tinting strength reserve" and deliver therefore in a very reproducible manner, plastic molding compounds and films with an excellent application profile.
  • the pigment preparations according to the invention can also be used for the production and subsequent tinting of pigmented, conventional coating materials, where they have the same advantages as in the production and subsequent tinting of pigmented powders.
  • the pigment preparations according to the invention and the powders according to the invention can also be used in organic solvents
  • (C) dispersed and used in this form.
  • suitable solvents (C) are from D. Stoye and W. Freitag (Editors), "Paints, Coatings and Solvents", Second, Completely Revised Edition, Wiley-VCH, Weinheim, New York, 1998, “14.9. Solvent Groups «, pages 327 to 373.
  • Organic solvents (C) are preferably used which do not have any interfering interactions with the constituents of the pigment preparations according to the invention, in particular do not damage the pigments (A), and have high dissolving power for the carrier materials (B) and, if appropriate, for the further constituents
  • the dispersion of the pigment preparations according to the invention in organic solvents (C) has no special features in terms of method , but can be carried out using the usual and known dispersing devices (cf. Römpp-Online 2002, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, New York, “dispersing devices”).
  • the resulting dispersions according to the invention preferably have a solids content of 20 to 80, preferably 20 to 75 and in particular 25 to 70% by weight. They preferably contain, based in each case on the solids of the dispersion, 1 to 85, preferably 1 to 80 and in particular 1 to 70% by weight of at least one pigment (A) and 15 to 99, preferably 20 to 99 and in particular 30 to 99% by weight .-% of at least one carrier material (B).
  • the dispersions according to the invention are outstandingly suitable for the production of pigmented powders and conventional coating materials and of mixing systems.
  • the mixing systems are also outstandingly suitable for the production and / or the subsequent tinting of pigmented powders, in particular powder coatings and plastic granules, as well as conventional coating materials.
  • the dispersions according to the invention are applied to the surface of dimensionally stable particles with partial, substantially complete or complete evaporation of the solvent or solvents (C).
  • the solvents (D) are used at temperatures below the glass transition temperature Tg or the minimum film-forming temperature of the binders (cf.Römpp Lexikon Lacke und Druckmaschine, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, New York, 1998, page 391, »Minimum film-forming temperature ( MFT) «) of the dimensionally stable particles evaporates.
  • the average particle size and the grain size distribution of the dimensionally stable particles do not change or only change slightly by the application of the dispersions according to the invention, unless such a change is intended. This can be the case, for example, if one starts from dimensionally stable particles of a comparatively small average particle size and wants to build up a powder according to the invention of a larger average particle size. This also results in new possibilities for controlling and optimizing the production and composition of the powders according to the invention.
  • dimensionally stable means that the particles agglomerate only slightly, if at all, and / or disintegrate into smaller particles under the usual and known conditions of storage and application of powders, but also essentially under the influence of shear forces keep their original shape.
  • the grain size distribution of the dimensionally stable particles can vary comparatively broadly and depends on the particular one Intended use of the powders according to the invention.
  • the average particle sizes and particle size distributions described above are preferably used.
  • the powders according to the invention are largely free of organic solvents, so that they can be poured and applied. They preferably have a residual volatile solvent content of ⁇ 15% by weight, more preferably ⁇ 10% by weight and particularly preferably ⁇ 5% by weight.
  • composition of the dimensionally stable particles can vary extremely widely. It depends primarily on whether the powders to be produced according to the invention are thermally self-crosslinking, thermally externally crosslinking, curable with actinic radiation or dual-cure curable.
  • the dimensionally stable particles are used for the production of thermally self-crosslinking powders, they contain at least one thermally self-crosslinking binder or consist of them.
  • suitable binders of this type are the thermally self-crosslinking oligomers and polymers (B) described above.
  • the dimensionally stable particles are used for the production of thermally crosslinking powders, they contain at least one thermally crosslinking binder or consist of them.
  • suitable binders of this type are the above-described thermally crosslinking oligomers and polymers (B).
  • the particles preferably also contain at least one of the functional components (D) described above, in particular at least one crosslinking agent.
  • the dimensionally stable particles are used for the production of powder curable with actinic radiation, they contain at least one binder curable with actinic radiation or consist of them.
  • suitable binders of this type are the oligomers and polymers (B) curable with actinic radiation described above.
  • the particles preferably also contain at least one of the functional components (D) described above, in particular at least one of the photoinitiators described above.
  • the dimensionally stable particles are used in the production of powders curable thermally and with actinic radiation, they contain at least one dual-cure binder or at least one thermally curable binder and at least one binder curable with actinic radiation, or they consist thereof.
  • suitable binders of this type are the dual-cure oligomers and polymers (B) described above or the thermally curable oligomers and polymers (B) and the oligomers and polymers (B) curable with actinic radiation.
  • the dimensionally stable particles preferably also contain at least one of the functional components (D) described above, in particular at least one of the photoinitiators described above and / or at least one crosslinking agent.
  • the production of the dimensionally stable particles has no special features in terms of method, but instead takes place with the aid of the methods and devices for producing powder coatings from the binders, in particular the binders (B), and, if appropriate, the functional constituents described in the aforementioned prior art
  • the dimensionally stable particles can be the preliminary stages of powder coatings or plastic granules, which are to be completed with at least one pigment (A) and, if appropriate, at least one functional component (D). So z. B. the clear transparent precursor of a color and / or effect powder coating can be coated with a dispersion according to the invention which contains at least one pigment (A).
  • they can also be finished, pigmented powders, in particular finished, pigmented powder coatings or finished, pigmented plastic granules, the color shades and / or optical effects and, if appropriate, other functional properties of which must be adjusted subsequently. Subsequent adjustment may be necessary, for example, if the finished, pigmented powder coating or the finished, pigmented plastic granulate is an incorrect batch. However, it can also be used to adapt finished, pigmented powder coatings and plastic granules, which correspond to older specifications, to new specifications without the need for a new production.
  • the quantitative ratio of dispersion according to the invention to dimensionally stable particles can vary very widely from case to case. In any case, the ratio is always adjusted in such a way that all components are present in the amounts required to set the desired profile of properties of the powders according to the invention.
  • a “universal” powder so to speak, can be the starting point of the process, the universal powder being coated with a wide variety of dispersions according to the invention, depending on the intended use of the powder according to the invention to be produced therefrom.
  • the dispersions according to the invention can be applied to the dimensionally stable particles using customary and known methods and devices which serve to coat solid particles.
  • the dispersions according to the invention it is advantageous to apply the dispersions according to the invention by spraying.
  • the dispersions are preferably sprayed into a fluidized bed containing the dimensionally stable particles.
  • Fluid bed dryers in particular spray fluid bed dryers, spray fluid bed coaters or spray fluid bed granulators, are preferably used.
  • Spray granulators with a particularly turbulent, homogeneous mixing are particularly preferred.
  • the fluidized bed dryers preferably contain conventional and known atomizing units, such as those from AH Lefebvre in "Atomization and Sprays" (1989 hpc, ISBN 0-89116-603-3). Pressure and two-fluid nozzles are preferred. Two-flow or multi-flow two-substance nozzles, such as those offered by Schlick, Lechler, Spraying Systems, Delavan or Gericke, are particularly preferred.
  • the dimensionally stable particles are fed continuously or discontinuously to the fluidized bed, in which they are coated with at least one dispersion according to the invention. If different dispersions according to the invention are used, they are preferably sprayed in at different points. If only one dispersion according to the invention is used, it can also be sprayed in at various points in order to optimize its distribution in the fluidized bed. In the case of continuous operation, care must be taken to ensure a narrow dwell time distribution.
  • the coated dimensionally stable particles i.e. the powders according to the invention discharged.
  • the coated dimensionally stable particles can be returned to the fluidized bed (circular mode), in which they are coated with the same dispersions according to the invention and / or other dispersions, in particular dispersions according to the invention. For this purpose, they can also be fed to at least one further fluidized bed dryer.
  • the powders according to the invention no longer have to be ground and / or classified in order to set the desired particle size distribution or particle size distribution.
  • the process can be controlled in such a way that thermally sensitive, catalytically active and / or highly reactive functional constituents (D) can also be incorporated into the powders according to the invention, in which there is a risk under the conditions of the customary and known processes for producing powders that they decompose or that they cause undesirable premature crosslinking reactions.
  • functional constituents (D) are catalysts for the crosslinking, crosslinking agents such as polyisocyanates or thermolabile free radical initiators.
  • the mixing system is used to produce powders, in particular powder coatings and plastic granules, and / or to subsequently adjust the material composition and / or the application properties profile of powders, in particular powder coatings and plastic granules. In particular, it serves for the subsequent adjustment of the color tone and / or the optical effect of coloring and / or effect-giving powders of different colors and / or intensity of the optical effects.
  • the mixing system comprises at least two setting modules (I) and at least one solid module (II). Preferably 3 to 50 adjustment modules (I) are used.
  • a setting module (I) each comprises a dispersion containing the components (A), (B) and (C) described above and, if appropriate, (D).
  • a wide variety of colors and / or optical effects can be set with the pigments (A), with the functional constituents (D) optionally also having a wide variety of application properties, such as, for example, the speed of curing with actinic radiation or thermal curing, the corrosion protection effect and / or the weather resistance can be adjusted.
  • the adjustment modules (I) accordingly contain different coloring and / or effect pigments (A), so that a number of basic color modules (I) result, from which a color mixing system can be built, with the help of a few basic colors a practically unlimited number of different shades and / or optical effects for the coatings produced from the powder coatings according to the invention or for the molded parts and films produced from the plastic granules according to the invention.
  • the material compositions of the powders according to the invention of different chromaticity and / or intensity of the optical effects are preferably determined with the aid of a color mixing formula system which is based on the basic color modules (I).
  • the mixing system further comprises at least one solid module (II) which contains at least one type, in particular one type, of the dimensionally stable particles described above.
  • This can be, for example, a universal powder. Which type of particles is selected depends on the intended use of the powders according to the invention produced therefrom.
  • the mixing system comprises at least one mixing unit for mixing the content of at least one setting module (I) and the content of at least one solid module (II) under defined proportions and temperatures.
  • the mixing unit is preferably a fluidized bed dryer. Examples of suitable fluidized bed dryers are those described above.
  • the mixing system offers the manufacturer of powder coatings and plastic granulates the significant advantage that they no longer have to produce a finished powder coating or plastic granulate in larger quantities for special purposes, but that they can, depending on the needs of the user, small amounts of a powder coating or one Can produce or adjust plastic granules that are precisely adapted to the respective purpose. All of this makes the production of small quantities of plastic granules or powder coatings with the help of the mixing system also economically very attractive.
  • the dispersions according to the invention and the mixing system according to the invention based thereon can also be used very well for the production and toning of conventional coating materials, the resulting advantages for the conventional coating materials according to the invention correspondingly having the same advantages as described above for the powders according to the invention.
  • powders according to the invention in particular the powder coatings according to the invention, and the conventional coating materials according to the invention can be used extremely widely because of their outstandingly reproducible, advantageous properties
  • the powder coatings and conventional coating materials of the invention can be used extremely widely because of their outstandingly reproducible, advantageous properties
  • the powder coatings and conventional coating materials of the invention can be used extremely widely because of their outstandingly reproducible, advantageous properties
  • Initial painting of vehicle bodywork including aircraft, rail vehicles, watercraft, muscle-powered vehicles and motor vehicles, inside and outside, as well as parts thereof, the painting of structures inside and outside, the painting of doors, windows, furniture and hollow glass bodies, - the coating of pipes (pipelines), industrial painting, including coil coating, container coating as well as the impregnation and / or coating of mechanical, optical and electrotechnical components; painting white goods, including household appliances, boilers and radiators; as well as the painting of flanges, fittings, wall wardrobes, bed frames, insulation boxes, fence posts, garden furniture, guardrails, street signs, shopping baskets, inserts for dishwashers, brake cylinders, laboratory equipment and chemical plants,
  • the paints, coatings, moldings and foils according to the invention also have excellent performance properties.
  • Example 1 was repeated, except that instead of 200 g of titanium dioxide in Example 2, 100 g of Hostaperm® Yellow H4G and in Example 3, 100 g of Irgalith® Blue PDS 6 (Ciba) were used as pigments (A). The resulting dispersions were stable on storage and gave high-gloss smears (see Table 1).
  • Comparative test V 1 was repeated, except that in comparison test V 2 instead of 133 g titanium dioxide and 67 g Uralac® 3495 100 g Hostaperm® yellow H4G and 100 g Uralac® 3495 and in comparison test V 3 100 g Irgalith® blue PDS 6 (Ciba ) and 100 g Uralac ® 3495 were used.
  • the grinding time in the comparative experiments V 2 and V 3 was 2.5 hours. The results of the gloss measurements on the smears can also be found in Table 1.
  • Table 1 summarizes the gloss measurements according to DIN 67530 (60 °) on swabs of a dry layer thickness of 40 ⁇ m of examples 1 to 3 and the comparative tests V 1 to V 3.
  • Example 1 and comparative test V 1, example 2 and comparative test V 2 and example 3 and comparative test V 3 can be compared directly with one another. The comparison shows that the smears of the dispersions 1 to 3 of Examples 1 to 3 were superior to the smears of the dispersions V 1 to V 3 of the comparative tests V 1 to V 3.
  • Table 1 Gloss measurements according to DIN 67530 (60 °) on swabs of a dry layer thickness of 40 ⁇ m of the dispersions of Examples 1 to 3 and the comparative tests V 1 to V 3 Example or comparison test gloss
  • Example 4 25 g of the powdered pigment preparation 2 from Example 2 and 75 g of the powdered pigment preparation 1 to Example 1 were dispersed in 150 g of acetone using a dissolver.
  • Example 5 10 g of the powdered pigment preparation 3 of Example 3 and 90 g of the powdered pigment preparation 1 of Example 1 were dispersed in 150 g of acetone using a dissolver.
  • the dispersions V 1 and V 2 of the comparison tests V 1 and V 2 were mixed together in a ratio of 3: 1.
  • the dispersions V 1 and V 3 of the comparative tests V 1 and V 3 were mixed in a ratio of 9: 1.
  • Covering smears of a dry layer thickness of 40 ⁇ m were produced from the dispersions 4, 5, V 4 and V 5.
  • the (relative) color strength equivalents (FAE) of the dispersed pigments (cf. Römpp-Online 2002, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, New York, "color strength", and DIN ISO 787, part 24) were determined using the smears.
  • Example 4 could be compared with comparative test V 4 and example 5 with comparative test V 5.
  • Example 2 was repeated for Example 6, except that 100 g of Heliogengreen L 8630 from BASF Aktiengesellschaft were used instead of 100 g of Hostaperm® Yellow H4G.
  • the powdered pigment preparation 6 resulted.
  • Comparative experiment V 6 Comparative experiment V 2 was repeated for comparative experiment V 6, except that 100 g of Hostaperm® yellow H4G were used instead of 100 g Heliogenic green L 8630 were used. The grinding time to constant gloss was three hours. The precursor of dispersion V 6 resulted.
  • the precursor was mixed together with the dispersion V 1 of the comparative test V 1 in a ratio of 1: 9. This resulted in dispersion V 6.
  • a part of freshly prepared dispersion V 6 was immediately used to produce a covering smear with a dry layer thickness of 40 ⁇ m. This smear was the reference against which to compare. Smears (dry film thickness of 40 ⁇ m) were also made after standing times of one hour, two hours and 20 hours. The colorimetric properties DE * of the smears were then determined in comparison with the reference according to DIN 6174. The results can also be found in Table 3.
  • the dispersions 7 and V 7 were sprayed separately from one another in laboratory fluid bed systems in each case over an hour each time to 2,200 g of a non-pigmented, commercially available polyester-based powder coating.
  • the product temperatures within the fluidized beds were a maximum of 35 ° C.
  • the resulting powder coatings 7 and V 7 were still dried for 30 minutes at 35 ° C and then discharged.
  • the powder coatings 7 and V 7 were applied separately from one another in powder coating systems to steel sheets with a layer thickness of 180 g / m 2 in each case.
  • the resulting powder coating layers were cured at 180 ° C for ten minutes. This resulted in the coatings 7 and V 7, the surfaces, hiding power and mechanical properties of which were measured. The results can be found in Table 4.
  • Example gloss a) impact test b) Erichsen c deepening

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Abstract

Feste Pigmentpräparationen, enthaltend (A) mindestens ein Pigment in höherer Konzentration, als es der späteren Anwendung entspricht, und (B) indestens ein Trägermaterial, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Oligomeren und Polymeren, die eine Glasübergangstemperatur > 30 °C und einen Schmelzpunkt oder Schmelzbereich unterhalb ihrer ersetzungstemperatur aufweisen, herstellbar, indem man in einem diskontinuierliche arbeitenden Dispergieraggregat das Pigment oder die Pigmente (A) oder das Pigment oder die Pigmente (A) und mindestens einen Bestandteil (D) in der Schmelze des Trägermaterials oder der Trägermaterialien (B) oder in der Schmelze des Trägermaterials oder der Trägermaterialien (B) und mindestens eines Bestandteils (D) bei einem Leistungseintrag von 0,1 bis 1,0 kW/kg während einer Zeit von 0,5 bis 5 Stunden dispergiert, wonach man die Mischung (A/B) oder (A/B/D) aus dem Dispergieraggregat austrägt und sich abkühlen und verfestigen lässt; Verfahren zu ihrer Herstellung ihre Verwendung.

Description

Feste Pigmentpräparationen und ihre Dispersionen in organischen Lösemitteln, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung
Die vorliegende Erfindung betrifft neue, feste, insbesondere pulverförmige, Pigmentpräparationen. Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung neue Dispersionen von Pigmentpräparationen in organischen Lösemitteln. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein neues Verfahren zur Herstellung von festen Pigmentpräparationen und ihren Dispersionen in organischen Lösemitteln. Nicht zuletzt betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung der neuen, festen, insbesondere pulverförmigen Pigmentpräparationen und ihrer Dispersionen in organischen Lösemitteln für die Herstellung von pigmentierten Pulvern, insbesondere von Kunststoffgranulaten und Pulverlacken, und von Mischsystemen.
Pulverlacke und Verfahren zu ihrer Herstellung sind beispielsweise aus den Firmenschriften von BASF Coatings AG, »Pulverlacke, für industrielle Anwendungen«, Januar 2000, oder »Coatings Partner, Pulverlack Spezial«, 1/2000, bekannt. Es handelt sich bei den Pulverlacken um thermoplastische Pulverlacke oder um härtbare Pulverlacke, d. h. schmelzbare und härtbare Vorstufen duromerer Kunststoffe, die in Pulverform auf vorzugsweise metallische Substrate aufgetragen werden. Üblicherweise werden hierzu Pulverbeschichtungsanlagen verwendet, wie sie in den vorstehend aufgeführten Firmenschriften beschrieben werden. Hierbei zeigen sich die beiden grundlegenden Vorteile von Pulverlacken, die völlige oder weitgehende Freiheit von organischen Lösemitteln und die leichte Rückführung des Pulverlack-Overspray in das Beschichtungsverfahren.
Unabhängig davon, welche Pulverbeschichtungsanlagen und -verfahren verwendet werden, werden die Pulverlacke in einer dünnen Schicht auf das Substrat aufgetragen und aufgeschmolzen, so dass sich eine geschlossene Pulverlackschicht bildet, wonach die resultierende Beschichtung abgekühlt wird. Bei den härtbaren Pulverlacken erfolgt die Aushärtung bei oder nach dem Aufschmelzen der Pulverlackschicht. Vorzugsweise liegt die Mindesttemperatur für die Aushärtung oberhalb des Schmelzbereichs des Pulverlacks, sodass das Aufschmelzen und die Aushärtung voneinander getrennt sind. Dies hat den Vorteil, dass die Pulverlackschmelze aufgrund ihrer vergleichsweise niedrigen Viskosität gut verläuft, bevor die Aushärtung einsetzt.
Die Herstellung der Pulverlacke umfasst sehr viele Verfahrensschritte und ist daher vergleichsweise aufwändig. So müssen zunächst die Bindemittel der Pulverlacke grob vermählen werden. Anschließend werden die Einzelkomponenten der Pulverlacke wie Bindemittel und funktionale Bestandteile wie Vernetzungsmittel, Pigmente oder pulverlacktypische Additive miteinander vermischt und auf Spezialextrudern extrudiert. Das Extrudat wird ausgetragen und beispielsweise auf einem Kühlband gekühlt. Die Extrudatstücke werden vorgebrochen, fein gemahlen und abgesiebt (wobei das Überkorn der Feinmühle erneut zugeführt wird), wonach der resultierende Pulverlack abgewogen und abgepackt wird.
Da die Pulverlackextruder keine hocheffizienten Mischaggregate oder Dispergieraggregate für schwerer dispergierbare oder "dispergierharte" Pigmente sind, liegen solche Pigmente in den Pulverlacken nicht vollständig ausdispergiert vor. Das hat zur Folge, dass die betreffenden Pulverlacke bei einem eventuellen Farbkorrekturschritt oder beim Nachtönen schon ohne die Zugabe von Korrekturpigmenten bei einem weiteren Durchgang durch einen Pulverlackextruder ihre Farbtöne ändern, weil noch nicht ausdispergierte Pigmente weiter dispergiert werden, was eine zusätzliche Farbstärkentwicklung bewirkt. Dieses außerordentlich nachteilige Phänomen wird auch als »tinting strength reserve« bezeichnet (vgl. die europäische Patentanmeldung EP 1 026 212 A 1 , Seite 2, Abs. [0004]). Insgesamt führt dieses Phänomen zu einem erhöhten Pigmentverbrauch und zu Qualitätsproblemen.
Dies ist insbesondere bei transparenten Pigmenten und Effektpigmenten der Fall.
Pigmentierte Pulverlacke erscheinen dann als transparent, wenn die Pigmentteilchen < 15 nm sind. Diese kleinen Primär-Pigmentteilchen neigen jedoch stark zur Agglomeration. Die Agglomerate können nur unter großen Aufwand in speziellen Mühlen zerkleinert werden. Bei ihrer Einarbeitung in die Pulverlacke gelingt es selbst bei Anwendung von Spezialextrudern in der Regel nicht, transparente Einfärbungen mit dispergierharten Pigmenten, wie nasschemisch hergestellte, transparente Eisenoxidpigmente, Pigmentruße oder Perylenpigmente, stippenfrei zu erzeugen.
Bei Effektpigmenten auf der Basis blättchenförmiger Pigmentteilchen ist bei der Einarbeitung in die Pulverlacke häufig eine Veränderung der Teilchengröße und -form zu beobachten. Die erhaltenen Einfärbungen sind dann coloristisch weniger attraktiv als die mit diesen Effektpigmenten erzeugten Lackierungen auf der Basis von Nasslacken und lassen die Brillanz und den typischen seidigen Glanz aus der Tiefe vermissen. Aluminiumeffektpigmente vergrauen, und bei Mica-Effektpigmenten ist kein optischer Effekte mehr zu beobachten.
Diese nachteiligen Phänomene bereiten insbesondere bei der Übertragung von Pulverlackrezepturen vom Labormaßstab, bei dem mit einem kleinen Laborextruder gearbeitet wird, in den Produktionsmaßstab, bei dem mit einem großen Produktionsextruder gearbeitet wird, große Probleme, weil unterschiedlich dimensionierte Extruder häufig unterschiedlich gut dispergieren. Aus diesen Gründen kann bei der Farbtonausarbeitung von Pulverlacken auch eine
Farbrezepturberechnung, die auf Eichfärbungen der jeweils verwendeten Pigmente basiert, nur sehr bedingt und mit einem größeren Fehler behaftet, eingesetzt werden.
Man hat versucht, diese Probleme mit Hilfe von festen Pigmentpräparationen zu lösen, worin die Pigmente in höherer Konzentration, als es der späteren Anwendung entspricht, vordispergiert vorliegen.
Solche Pigmentpräparationen werden beispielsweise von der Firma Ciba Specialty Chemicals unter der Marke Microlen ® angeboten. Sie enthalten die Pigmente in Harnstoff-AI kyd harzen eindispergiert. Zwar sind die Microlen ©-Pigmentpräparationen staubfrei verarbeitbar und weisen eine relativ konstante Farbstärke auf, sie haben aber den schwerwiegenden Nachteil, das die eingesetzten Harnstoff-Alkydharze keine originären Bestandteile der Pulverlacke, in die die Pigmentpräparationen eingearbeitet werden sollen, sind. So werden in Pulverlacken üblicherweise carboxyfunktionelle oder hydroxyfunktionelle Polyesterharze, Epoxidharze oder Polyacrylatharze eingesetzt. Es besteht daher die Gefahr, dass die eingesetzten Harnstoff-Alkydharze nicht mit diesen Harzen verträglich sind und sich entmischen. Außerdem kann es zu einer mangelhaften chemischen Anbindung des Trägermaterials der Microlen ®-Pigmentpräparationen an die Bindemittel Matrix der betreffenden Pulverlacke oder der hieraus hergestellten Pulverlackierungen kommen. Darüber hinaus sind Pulverlackrezepturen üblicherweise auf spezielle Eigenschaften hin optimiert, die sich aus den Anforderungen der jeweiligen Verwendungszwecke ergeben. So werden beispielsweise für Pulverlacke, die im Außenbereich für die Beschichtung von Fassadenelementen eingesetzt werden sollen, ausschließlich Rezeptbestandteile verwendet, die eine besonders hohe Wetterbeständigkeit und Licht- und UV-Stabilität haben. Die Anforderungsprofile, die sich aus den zahlreichen Verwendungszwecken für Pulverlacke ergeben, können so verschieden sein, dass nicht sichergestellt werden kann, dass das Trägermaterial der Microlen ®- Pigmentpräparationen den jeweiligen Anforderungen zu genügen vermag.
Die Herstellung von festen Pigmentpräparationen geht des Weiteren aus der internationalen Patentanmeldung WO 95/31507 A 1 und der europäischen Patentanmeldung EP 1 026 212 A 1 hervor. Hierin wird vorgeschlagen, wässrige Dispersion von Pigmenten und wässrige Bindemitteldispersionen miteinander zu vermischen und sprühzutrocknen. Des Weiteren wird vorgeschlagen, die resultierenden Pigmentpräparationen zusammen mit den sonstigen Bestandteilen von Pulverlacken in üblicher und bekannter Weise zu farbgebenden Pulverlacken zu verarbeiten. Das Verfahren kann aber nur schlecht oder gar nicht mit Effektpigmenten durchgeführt werden.
Die vorstehend beschriebenen Verfahren können möglicherweise die Einarbeitung von Pigmenten bei der üblichen und bekannten Herstellung von färb- und/oder effektgebenden Pulverlacken verbessern. Sie können jedoch nicht den wesentlichen Nachteil beheben, dass die Farbtöne und/oder die optischen Effekte nach wie vor von der ursprünglichen Einwaage abhängig sind und dass kein Nachtönen von färb- und/oder effektgebenden Pulverlacken, die von der vorgegebenen Spezifikation abweichen, möglich ist.
Aus den deutschen Patentanmeldungen DE 100 57 164 A 1 und DE 100 57 165 A 1 sind feste Pigmentpräparationen in Granulatform bekannt, die ein Pigment und mindestens ein thermoplastisches Polymer enthalten. Sie werden durch Dispergieren des Pigments in einer Lösung des Polymeren und anschließende Granulatbildung unter Entfernen des Lösemittels hergestellt. Die Granulatbildung kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die Pigmentdispersion in einem Wirbelschichttrockner auf Pulver aus dem thermoplastischen Polymeren appliziert wird und dabei das Lösemittel verdampft wird. Die Pigmentpräparationen werden zum Färben von Kunststoffformmassen und Verbundschichtfolien verwendet; ob sie auch für die Herstellung von Pulverlacken geeignet sind, geht aus den beiden Patentanmeldungen nicht hervor.
Die bekannten festen Pigmentpräparationen weisen für sich selbst gesehen noch immer eine gewisse »tinting strength reserve« auf, die sich in nachteiliger Weise auf die hiermit hergestellten Pulverlacke, Kunststoffformmassen und Verbundschichtfolien überträgt.
Werden die bekannten festen Pigmentpräparationen in organischen Lösemitteln redispergiert und in dieser Form für das Nachtönen von pigmentierten Pulverlacken verwendet, treten weitere Probleme auf, die sich vor allem aus einer unvollständigen Dispergierung der Pigmente bei der Herstellung der festen Pigmentpräparationen und einer unbefriedigenden Stabilität der redispergierten Pigmentpräparationen ergeben. So weisen deckende Abstriche der redispergierten Pigmentpräparationen häufig einen zu niedrigen Glanz und eine im Hinblick auf die eingesetzte Menge an Pigmenten zu geringe Farbstärke auf.
Um den Verfahrenschritt der Redispergierung von festen Pigmentpräparationen zu vermeiden, kann man bei der Herstellung und dem Nachtönen von pigmentierten Pulverlacken die ursprünglichen Dispersionen von Pigmenten in organischen Bindemittellösungen direkt verwenden, wie dies in den internationalen Patentanmeldungen WO 02/088261 A 1 und WO 02/42384 A 1 vorgeschlagen wird. Dadurch können aber nicht die Probleme, die sich aus einer unbefriedigenden Stabilität von Pigmentdispersionen ergeben, ausgeräumt werden. Außerdem kann der Aufbau einer »tinting strength reserve« in den resultierenden Pulverlacken nicht mit Sicherheit vermieden werden. Des Weiteren weisen die ursprünglichen Pigmentdispersionen, insbesondere die weniger stabilen, naturgemäß eine geringere Lagerungsstabilität als die hieraus hergestellten festen Pigmentpräparationen auf. Sie können daher nur ausnahmsweise längere Strecken transportiert werden und müssen in vielen Fällen unmittelbar vor ihrer Verwendung hergestellt oder bei ihrer Lagerung dauernd gerührt werden, um ein Absetzen zu vermeiden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, neue, feste Pigmentpräparationen bereitzustellen, die die Nachteile des Standes der Technik nicht mehr länger aufweisen, sondern die in einfacher Weise und sehr gut reproduzierbar hergestellt werden können, in besonders einfacher Weise an die stoffliche Zusammensetzung und das anwendungstechnische Eigenschaftsprofil der hiermit herzustellenden pigmentierten Pulver, insbesondere Pulverlacke und Kunststoffgranulate, sowie an das anwendungstechnische Eigenschaftsprofil der hieraus herzustellenden pigmentierten Produkte, insbesondere die pigmentierten Beschichtungen und Kunststoffformteile und -folien, angepasst werden können, - nur noch eine sehr geringe oder gar keine »tinting strength reserve« mehr aufweisen, sodass eine Farbtonausarbeitung durch eine Farbrezepturberechnung, die auf Eichfärbungen der jeweils verwendeten Pigmente basiert, problemlos durchgeführt werden kann, und - sehr leicht in organischen Lösemitteln redispergiert werden können, wobei die resultierenden Pigmentdispersionen besonders stabil sind, deckende Abstriche von besonders hohem Glanz und besonders hoher Farbstärke liefern, hervorragend für die Herstellung und das Nachtönen von pigmentierten Pulvern, insbesondere von Pulverlacken und Kunststoffgranulaten, geeignet sind und die Bereitstellung von Mischsystemen, insbesondere Mischsysteme i. V. m. Farbmischformel-Systemen, gestatten.
Die mit Hilfe der neuen, festen Pigmentpräparationen und der neuen, in organischen Lösemitteln redispergierten Pigmentpräparationen hergestellten oder nachgetönten, pigmentierten Pulver, insbesondere die pigmentierten Pulverlacke und die pigmentierten Kunststoffgranulate, sollen pigmentierte Produkte, insbesondere pigmentierte Beschichtungen und Kunststoffformteile und -folien liefern, die eine besonders hohen Glanz, ein besonders hohes Deckvermögen und sehr gute mechanische Eigenschaften aufweisen.
Darüber hinaus sollen die neuen, festen Pigmentpräparationen sowie die neuen, in organischen Lösemitteln redispergierten Pigmentpräparationen, d. h. die neuen Pigmentdispersionen, nicht nur die Herstellung und/oder das Nachtönen von Pulvern, sondern auch von flüssigen Beschichtungsstoffen auf der Basis von organischen Lösemitteln gestatten.
Auch die mit Hilfe der neuen, festen Pigmentpräparationen und der neuen, in organischen Lösemitteln redispergierten Pigmentpräparationen hergestellten oder nachgetönten, pigmentierten, flüssigen Beschichtungsstoffe sollen pigmentierte Produkte, insbesondere pigmentierte Beschichtungen und Kunststoffformteile und -folien liefern, die eine besonders hohen Glanz, ein besonders hohes Deckvermögen und sehr gute mechanische Eigenschaften aufweisen.
Dem gemäß wurden die neuen, festen Pigmentpräparationen, enthaltend
(A) mindestens ein Pigment in höherer Konzentration, als es der späteren Anwendung entspricht, und
(B) mindestens ein Trägermaterial, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Oligomeren und Polymeren, die eine Glasübergangstemperatur > 30 °C und einen Schmelzpunkt oder Schmelzbereich unterhalb ihrer Zersetzungstemperatur aufweisen,
herstellbar, indem man in einem diskontinuierlich arbeitenden Dispergieraggregat das Pigment oder die Pigmente (A) oder das Pigment oder die Pigmente (A) und mindestens einen Bestandteil (D) in der Schmelze des Trägermaterials oder der Trägermaterialien (B) oder in der Schmelze des Trägermaterials oder der Trägermaterialien (B) und mindestens eines Bestandteils (D) bei einem Leistungseintrag von 0,1 bis 1 ,0 kW/kg während einer Zeit von 0,5 bis 5 Stunden dispergiert, wonach man die Mischung (A/B) oder (A/B/D) aus dem Dispergieraggregat austrägt und sich abkühlen und verfestigen lässt.
Im Folgenden werden die neuen, festen Pigmentpräparationen als »erfindungsgemäße Pigmentpräparationen« bezeichnet.
Weitere Erfindungsgegenstände gehen aus der Beschreibung hervor.
Im Hinblick auf den Stand der Technik war es überraschend und für den Fachmann nicht vorhersehbar, dass die Aufgabe, die der vorliegenden Erfindung zugrunde lag, mit Hilfe der erfindungsgemäßen Pigmentpräparationen gelöst werden konnte.
Insbesondere war es überraschend, dass die erfindungsgemäßen Pigmentpräparationen in einfacher Weise und sehr gut reproduzierbar hergestellt werden konnten, in besonders einfacher Weise an die stoffliche Zusammensetzung und das anwendungstechnische Eigenschaftsprofil der hiermit herzustellenden pigmentierten Pulver, insbesondere der Pulverlacke und Kunststoffgranulate, sowie an das anwendungstechnische Eigenschaftsprofil der hieraus herzustellenden pigmentierten Produkte, insbesondere der pigmentierten Beschichtungen und Kunststoffformteile und -folien, angepasst werden konnten, nur noch eine sehr geringe oder gar keine »tinting strength reserve« mehr aufwiesen, sodass eine Farbtonausarbeitung durch eine Farbrezepturberechnung, die auf Eichfärbungen der jeweils verwendeten Pigmente basiert, problemlos und - wenn überhaupt - nur mit geringen Fehlern behaftet durchgeführt werden konnte, und sehr leicht in organischen Lösemitteln redispergiert werden konnten, wobei die resultierenden Pigmentdispersionen - besonders stabil waren, deckende Abstriche von besonders hohem Glanz und besonders hoher Farbstärke lieferten, hervorragend für die Herstellung und das Nachtönen von pigmentierten Pulvern, insbesondere von Pulverlacken und Kunststoffgranulaten, geeignet waren und die Bereitstellung von Mischsystemen, insbesondere von Mischsystemen i. V. m. Farbmischformel-Systemen, gestatteten.
Außerdem war es überraschend, dass auch erfindungsgemäße Pigmentpräparationen dispergierharter Pigmente (A) oder mechanisch empfindlicher blättchenförmiger Effektpigmente (A) problemlos hergestellt werden konnten.
Darüber hinaus war es überraschend, dass die mit Hilfe der erfindungsgemäßen Pigmentpräparationen und der neuen, in organischen Lösemitteln redispergierten, erfindungsgemäßen Pigmentpräparationen (nachstehend der Kürze halber »erfindungsgemäße Dispersionen« genannt) hergestellten oder nachgetönten, neuen pigmentierten Pulver, insbesondere die neuen pigmentierten Pulverlacke und die neuen pigmentierten Kunststoffgranulate, neue pigmentierte Produkte, insbesondere neue pigmentierte Beschichtungen und Kunststoffformteile und -folien, lieferten, die einen besonders hohen Glanz, ein besonders hohes Deckvermögen und sehr gute mechanische Eigenschaften aufwiesen.
Noch mehr überraschte die außerordentlich breite Anwendbarkeit der erfindungsgemäßen Pigmentpräparationen, Dispersionen, Pulver, insbesondere der Pulverlacke und Kunststoffgranulate, sowie der erfindungsgemäßen Produkte, insbesondere der Beschichtungen, Kunststoffformteile und Kunststofffolien.
Nicht zuletzt überraschte, dass die neuen, festen Pigmentpräparationen sowie die neuen, in organischen Lösemitteln redispergierten
Pigmentpräparationen, d. h. die neuen Pigmentdispersionen, nicht nur die Herstellung und/oder das Nachtönen von Pulvern, sondern auch von flüssigen Beschichtungsstoffen auf der Basis von organischen Lösemitteln gestatteten.
Auch die mit Hilfe der neuen, festen Pigmentpräparationen und der neuen, in organischen Lösemitteln redispergierten Pigmentpräparationen hergestellten oder nachgetönten, pigmentierten, flüssigen Beschichtungsstoffe lieferten pigmentierte Produkte, insbesondere pigmentierte Beschichtungen und Kunststoffformteile und -folien, die eine besonders hohen Glanz, ein besonders hohes Deckvermögen und sehr gute mechanische Eigenschaften aufwiesen.
Die erfindungsgemäßen Pigmentpräparationen enthalten mindestens ein Pigment (A). Die Anzahl der vorhandenen Pigmente (A) richtet sich insbesondere nach dem Verwendungszweck der erfindungsgemäßen Pigmentpräparationen und nach der Dispergierbarkeit der jeweils verwendeten Pigmente (A). So ist es von Vorteil, für die Herstellung einer erfindungsgemäßen Pigmentpräparation nur Pigmente (A) von vergleichbarer Dispergierbarkeit zu verwenden.
Die Pigmente (A) werden in den erfindungsgemäßen Pigmentpräparationen in höherer Konzentration verwendet, als es der späteren Anwendung entspricht (vgl. hierzu auch Römpp-Online 2002, »Pigmentpräparationen«).
Vorzugsweise werden die Pigmente (A) aus der Gruppe, bestehend aus organischen und anorganischen, transparenten und opaken, farb- und/oder effektgebenden, fluoreszierenden, phosphoreszierenden, elektrisch leitfähigen und magnetisch abschirmenden Pigmenten und transparenten und opaken Metallpulvern sowie organischen und anorganischen, transparenten und opaken Füllstoffen und Nanopartikeln ausgewählt. Beispiele geeigneter Pigmente (A) werden beispielsweise in der internationalen Patentanmeldung WO 02/088261 A 1 , Seite 13, Zeile 28, bis Seite 15, Zeile 20, und Seite 15, Zeile 30, bis Seite 16, Zeile 19; der internationalen Patentanmeldung WO 02/42384 A 1 , Seite 22, Zeile 1 , bis Seite 23, Zeile 23, und Seite 24, Zeilen 1 bis 22; der deutschen Patentanmeldung DE 100 57 164 A 1, Seite 2, Absatz [0011], bis Seite 4, Absatz [0022]; oder der deutschen Patentanmeldung DE 100 57 165 A 1, Seite 2, Absatz [0012], bis Seite 4, Absatz [0024];
im Detail beschrieben.
Außerdem enthalten die erfindungsgemäßen Pigmentpräparationen mindestens ein, insbesondere ein, Trägermaterial (B).
Das Trägermaterial (B) wird aus der Gruppe, bestehend aus Oligomeren und Polymeren (vgl. Römpp-Online 2002, »Oligomere« und »Polymeren«), die eine Glasübergangstemperatur > 30 °C, vorzugsweise zwischen 30 und 200 °C (vgl. Römpp-Online 2002, »Glasübergangstemperatur«), und einen Schmelzpunkt oder Schmelzbereich unterhalb ihrer Zersetzungstemperatur haben, ausgewählt. Bevorzugt zersetzen sich die Oligomeren und Polymeren (B) in einem Temperaturbereich von mindestens 100 °C oberhalb ihrer Glasübergangstemperatur nicht. Die stoffliche Zusammensetzung sowie die chemischen und physikalischen Eigenschaften der Trägermaterialien (B) richten sich in erster Linie nach ihrem Dispergiervermögen für die jeweils zu dispergierenden Pigmente (A) und nach ihrem Verwendungszweck, insbesondere nach der stofflichen Zusammensetzung der mit einer erfindungsgemäßen Pigmentpräparation herzustellenden oder nachzutönenden Pulver, insbesondere der Pulverlacke und Kunststoffgranulate, sowie der flüssigen Beschichtungsstoffe. Vorzugsweise wird das Trägermaterial (B) so ausgewählt, dass es ein chemisches, physikalisches und anwendungstechnisches
Eigenschaftsprofil aufweist, das mit dem Eigenschaftsprofil mindestens eines der in den erfindungsgemäßen Pulvern oder flüssigen Beschichtungsstoffen auf der Basis organischer Lösemittel (konventionelle Beschichtungsstoffe) vorliegenden wesentlichen Bestandteile, insbesondere mindestens eines Bindemittels, vergleichbar und bevorzugt identisch ist.
Insbesondere werden die oligomeren und polymeren Bindemittel von thermoplastischen oder von thermisch und/oder mit aktinischer Strahlung härtbaren Pulverlacken oder konventionellen Beschichtungsstoffen als Trägermaterialien (B) verwendet.
Insbesondere werden thermoplastische Oligomere und Polymere (B) eingesetzt, wenn die betreffenden erfindungsgemäßen Pigmentpräparationen der Herstellung oder dem Nachtönen von thermoplastischen Pulvern, insbesondere von thermoplastischen Pulverlacken und Kunststoffgranulaten, dienen.
Beispiele geeigneter thermoplastischer Oligomere und Polymere (B) werden beispielsweise in der internationalen Patentanmeldung WO 02/088261 A 1, Seite 23, Zeile 21 , bis Seite 27, Zeile 20; oder der deutschen Patentanmeldung DE 100 57 164 A 1 , Seite 4, Absatz [0023], bis Seite 5, Absatz [0039];
im Detail beschrieben.
Insbesondere werden Oligomere und Polymere (B) eingesetzt, die reaktive funktioneile Gruppen für die thermische Härtung und/oder für die Härtung mit aktinischer Strahlung enthalten, wenn die betreffenden erfindungsgemäßen Pigmentpräparationen der Herstellung oder dem Nachtönen von thermisch und/oder mit aktinischer Strahlung härtbaren Pulvern, insbesondere von thermisch und/oder mit aktinischer Strahlung härtbaren Pulverlacken und Kunststoffgranulaten, sowie konventionellen Beschichtungsstoffen dienen.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter aktinischer Strahlung elektromagnetische Strahlung, wie nahes Infrarot (NIR), sichtbares Licht, UV-Strahlung, Röntgenstrahlung und Gammastrahlung, insbesondere UV- Strahlung, und Korpuskularstrahlung, wie Elektronenstrahlung, Betastrahlung, Protonenstrahlung, Neutronenstrahlung oder Alphastrahlung, insbesondere Elektronenstrahlung, verstanden.
Beispiele geeigneter thermisch und/oder mit aktinischer Strahlung härtbarer Oligomere und Polymere (B) werden in der internationalen Patentanmeldung WO 02/42384 A 1 , Seite 27, Zeile 17, bis Seite 38, Zeile 26, i. V. m. Seite 18, Zeile 27, bis Seite 21 , Zeile 29, im Detail beschrieben.
Der Gehalt der erfindungsgemäßen Pigmentpräparationen an den Pigmenten (A) und den Trägermaterialien (B) kann sehr breit variieren und richtet sich in erster Linie nach der Dispergiervermögen der Trägermaterialien (B) und der Dispergierbarkeit der Pigmente (A) sowie nach dem vorgesehenen Verwendungszweck. Vorzugsweise enthalten die erfindungsgemäßen Pigmentpräparationen, jeweils bezogen auf die Pigmentpräparation, 1 bis 85, bevorzugt 1 bis 80 und insbesondere 1 bis 70 Gew.-% mindestens eines Pigments (A) und 15 bis 99, bevorzugt 20 bis 99 und insbesondere 30 bis 99 Gew.-% mindestens eines Trägermaterials (B).
Die erfindungsgemäßen Pigmentpräparationen können noch mindestens einen funktionalen Bestandteil (D) enthalten. Vorzugsweise wird der Bestandteil (D) aus der Gruppe, bestehend aus Additiven und Farbstoffen, insbesondere pulverlacktypischen Additiven und Farbstoffen, ausgewählt. Bevorzugt werden die Additive aus der Gruppe, bestehend aus Vernetzungsmitteln, UV-Absorbern, Lichtschutzmitteln, Radikalfängern, Entlüftungsmitteln, Slipadditiven, Polymerisationsinhibitoren,
Katalysatoren für die Vernetzung, thermolabilen radikalischen Initiatoren, Photoinitiatoren, thermisch härtbaren Reaktiverdünnern, mit aktinischer Strahlung härtbaren Reaktiwerdünnern, Haftvermittlern, Verlaufmitteln, filmbildenden Hilfsmitteln, Flammschutzmitteln, Korrosionsinhibitoren, Rieselhilfen, Wachsen und Mattierungsmitteln, ausgewählt. Die Additive und Farbstoffe werden in Mengen verwendet, dass in den mit Hilfe der erfindungsgemäßen Pigmentpräparation hergestellten oder nachgetönten Pulvern oder konventionellen Beschichtungsstoffen die üblichen und bekannten, wirksamen Mengen resultieren.
Beispiele geeigneter Additive und Farbstoffe werden in der internationalen
Patentanmeldung WO 02/42384 A 1 , Seite 12, Zeile 16, bis Seite 18, Zeile
25, Seite 23, Zeilen 25 bis 31 , und Seite 25, Zeile 1 , bis Seite 26, Zeile 21. Weitere geeignete Additive gehen aus in dem Lehrbuch »Lackadditive« von Johan Bieleman, Wiley-VCH, Weinheim, New York, 1998, im Detail hervor.
Die erfindungsgemäßen Pigmentpräparationen sind herstellbar, indem man in einem diskontinuierlich arbeitenden Dispergieraggregat das Pigment oder die Pigmente (A) oder das Pigment oder die Pigmente (A) und mindestens einen Bestandteil (D) in der Schmelze des Trägermaterials oder der Trägermaterialien (B) oder in der Schmelze des Trägermaterials oder der Trägermaterialien (B) und mindestens eines Bestandteils (D) bei einem Leistungseintrag von 0,1 bis 1 ,0, vorzugsweise 0,2 bis 0,8 und insbesondere 0,2 bis 0,6 kW/kg während einer Zeit von 0,5 bis 5, vorzugsweise 0,75 bis 4 und insbesondere 0,75 bis 3 Stunden dispergiert, wonach man die Mischung (A/B) oder (A/B/D) aus dem Dispergieraggregat austrägt und sich abkühlen und verfestigen lässt.
Geeignet sind diskontinuierlich arbeitende Dispergieraggregate, wie sie für das intensive Vermischen hochviskoser Stoffe eingesetzt werden. Nur solche Dispergieraggregate können in dem erforderlichen Zeitraum die für die Dispergierung der Pigmente (A) und gegebenenfalls der Bestandteile (D) in den Schmelzen (B) oder (B/D) notwendige Leistung pro Kilogramm Mischung (A/B) oder (A/B/D) eintragen. Bevorzugt werden doppelarmige Kneter verwendet (vgl. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Fifth Edition on CD-ROM, 1997 WILEY-VCH, Weinheim, Deutschland, »Mixing of Highly Viscous Media« und Römpp-Online 2002, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, New York, »Dispergiergeräte«).
Die verfestigten Mischungen (A/B) oder (A/B/D) werden pulverisiert oder granuliert, wodurch die erfindungsgemäßen Pigmentpräparationen resultieren. Für die Pulverisierung oder Granulierung können die auf dem Gebiet der Herstellung von Pulverlacken oder dem Gebiet der Herstellung von Kunststoffgranulaten üblichen und bekannten Mahlaggregate, insbesondere Prallmühlen oder Sichtermühlen, eingesetzt werden (vgl. Römpp-Online 2002, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, New York, »Mahlung«). Die Feinheit, auf die gemahlen wird, kann sehr breit variieren und richtet sich in erster Linie nach dem Verwendungszweck der erfindungsgemäßen Pigmentpräparationen und insbesondere danach, wie sie im Einzelnen weiterverarbeitet werden. Vorzugsweise die mittlere Teilchengröße der erfindungsgemäßen Pigmentpräparationen bei 10 μm bis 1 mm. Es können aber auch kleinere oder größere mittlere Teilchengrößen eingestellt werden, wenn der spezielle Verwendungszweck dies erfordert.
Die erfindungsgemäßen Pigmentpräparationen können den unterschiedlichsten Verwendungszwecken zugeführt werden.
Vorzugsweise werden sie für die Herstellung oder das Nachtönen von pigmentierten Pulvern, insbesondere von pigmentierten Pulverlacken und Kunststoffgranulaten, verwendet, worin die Pigmente (A) in anwendungsgemäßen Konzentrationen vorliegen. Zu diesem Zweck können die erfindungsgemäßen Pigmentpräparationen mit den übrigen Bestandteilen der pigmentierten Pulver in den gewünschten Verhältnissen vorgemischt werden. Die resultierenden festen Mischungen können anschließend wieder aufgeschmolzen und beispielsweise in einem Extruder homogenisiert werden. Die resultierenden homogenisierten Mischungen können nach dem Austragen aus dem Extruder abgekühlt, gebrochen, gemahlen und gegebenenfalls gesichtet werden.
Je nach Verwendungszweck werden die resultierenden erfindungsgemäßen Pulver auf unterschiedliche mittlere Teilchengrößen und Teilchengrößenverteilungen eingestellt. Werden die erfindungsgemäßen Pulver beispielsweise als Pulverlacke verwendet, liegt die mittlere Teilchengröße vorzugsweise bei 1 bis 200 μm, bevorzugt 2 bis 150 μm, und insbesondere bei 3 bis 100 μm. Unter mittlerer Teilchengröße wird der nach der Laserbeugungsmethode ermittelte 50%-Medianwert verstanden, d.h., 50% der Teilchen haben einen Teilchendurchmesser < dem Medianwert und 50% der Teilchen einen Teilchendurchmesser > dem Medianwert. Besonders bevorzugt werden enge Teilchengrößenverteilungen eingestellt, wie sie beispielsweise in dem europäischen Patent EP 0 666 779 B 1 beschrieben werden.
Diese erfindungsgemäßen Pulverlacke können aber auch in wässrigen Medien dispergiert werden, wodurch Pulverlackdispersionen oder Pulverslurries resultieren, die wie konventionelle Flüssiglacke verarbeitet werden können (vgl. die Patentanmeldungen DE 195 40 977 A 1 , DE 195 18 392 A 1 , DE 196 17 086 A 1 , DE 196 13 547 A 1 , DE 196 18 657 A 1 , DE 196 52 813 A 1 , DE 196 17 086 A 1 , DE 198 14 471 A 1 , DE 198 41 842 A 1 oder DE 198 41 408 A 1).
Die erfindungsgemäßen Pulverlacke und Pulverslurries weisen keine oder eine nur noch eine sehr geringe »tinting strength reserve« auf und liefern deshalb in sehr gut reproduzierbarer Weise Beschichtungen mit hervorragendem anwendungstechnischem Eigenschaftsprofil.
Werden die erfindungsgemäßen Pulver als Kunststoffgranulate verwendet, weisen sie im Allgemeinen größere Teilchengrößen auf als die erfindungsgemäßen Pulverlacke und Pulverslurries. Vorzugsweise liegt die mittlere Teilchengröße bei 200 μm bis 6 mm, insbesondere 500 μm bis 6 mm. Die erfindungsgemäßen Kunststoffgranulate weisen ebenfalls keine oder nur noch eine sehr geringe »tinting strength reserve« auf und liefern deshalb in sehr gut reproduzierbarer Weise Kunststoffformmassen und - folien mit hervorragendem anwendungstechnischem Eigenschaftsprofil.
Die erfindungsgemäßen Pigmentpräparationen können aber auch für die Herstellung und das Nachtönen von pigmentierten, konventionellen Beschichtungsstoffen verwendet werden, wobei sie die gleichen Vorteile aufweisen wie bei der Herstellung und dem Nachtönen von pigmentierten Pulvern.
Die erfindungsgemäßen Pigmentpräparationen und die erfindungsgemäßen Pulver können aber auch in organischen Lösemitteln
(C) dispergiert und in dieser Form angewandt werden. Beispiele geeigneter Lösemittel (C) sind aus D. Stoye und W. Freitag (Editors), »Paints, Coatings and Solvents«, Second, Completely Revised Edition, Wiley-VCH, Weinheim, New York, 1998, »14.9. Solvent Groups«, Seiten 327 bis 373, bekannt.
Bevorzugt werden organische Lösemittel (C) eingesetzt, die keine störenden Wechselwirkungen mit den Bestandteilen der erfindungsgemäßen Pigmentpräparationen eingehen, insbesondere die Pigmente (A) nicht schädigen, ein hohes Lösevermögens für die Trägermaterialien (B) sowie gegebenenfalls für die weiteren Bestandteile
(D) haben sowie unter praxisgerechten Trocknungsbedingungen leicht verdampfen. Der Fachmann kann daher geeignete organische Lösemittel (C) leicht anhand ihres bekannten Lösevermögens und ihrer Reaktivität auswählen. Beispiele besonders gut geeigneter organischer Lösemittel (C) werden in der deutschen Patentanmeldung DE 100 57 165 A 1 , Seite 6, Absatz [0056], beschrieben.
Die Dispergierung der erfindungsgemäßen Pigmentpräparationen in organischen Lösemitteln (C) weist keine methodischen Besonderheiten auf, sondern kann mit Hilfe der üblichen und bekannten Dispergiergeräte (vgl. Römpp-Online 2002, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, New York, »Dispergiergeräte«) durchgeführt werden.
Die resultierenden erfindungsgemäßen Dispersionen weisen vorzugsweise einen Festkörpergehalt von 20 bis 80, bevorzugt 20 bis 75 und insbesondere 25 bis 70 Gew.-% auf. Vorzugsweise enthalten sie, jeweils bezogen auf den Festkörper der Dispersion, 1 bis 85, bevorzugt 1 bis 80 und insbesondere 1 bis 70 Gew.-% mindestens eines Pigments (A) und 15 bis 99, bevorzugt 20 bis 99 und insbesondere 30 bis 99 Gew.-% mindestens eines Trägermaterials (B).
Die erfindungsgemäßen Dispersionen sind hervorragend für die Herstellung von pigmentierten Pulvern und konventionellen Beschichtungsstoffen sowie von Mischsystemen geeignet. Die Mischsysteme wiederum sind ebenfalls hervorragend für die Herstellung und/oder das Nachtönen von pigmentierten Pulvern, insbesondere von Pulverlacken und von Kunststoffgranulaten, sowie von konventionellen Beschichtungsstoffen geeignet.
Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Pulver werden die erfindungsgemäßen Dispersionen unter teilweisem, im wesentlichen vollständigem oder vollständigem Verdampfen des Lösemittels oder der Lösemittel (C) auf die Oberfläche von dimensionsstabilen Partikeln appliziert.
Hierbei kann nur eine erfindungsgemäße Dispersion appliziert werden. Es ist indes ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Pulver und des Verfahrens, dass man mindestens zwei erfindungsgemäße Dispersionen gleichzeitig oder nacheinander auf die Oberfläche der dimensionsstabilen Partikel applizieren kann. Dadurch werden die Möglichkeiten zur Variation und Steuerung der stofflichen Zusammensetzung und der Verteilung der Pigmente (A) sowie gegebenenfalls der funktionalen Bestandteile (D) in und/oder auf den dimensionsstabilen Partikeln außerordentlich erweitert.
Erfindungsgemäß ist es von Vorteil, wenn man die Lösemittel (D) bei Temperaturen unterhalb der Glastemperatur Tg oder der Mindestfilmbildetemperatur der Bindemittel (vgl. Römpp Lexikon Lacke und Druckfarben, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, New York, 1998, Seite 391 , »Mindestfilmbildetemperatur (MFT)«) der dimensionsstabilen Partikel verdampft.
Außerdem ist es erfindungsgemäß von Vorteil, wenn sich die mittlere Teilchengröße und die Korngrößenverteilung der dimensonsstabilen Partikel durch die Applikation der erfindungsgemäßen Dispersionen nicht oder nur geringfügig verändern, es sei denn, man bezweckt eine solche Änderung. Dies kann beispielsweise dann der Fall sein, wenn man von dimensionsstabilen Partikeln einer vergleichsweise geringen mittleren Teilchengröße ausgeht und ein erfindungsgemäßes Pulver einer größeren mittleren Teilchengröße aufbauen will. Auch hier resultieren neue Möglichkeiten der Steuerung und der Optimierung der Herstellung und der Zusammensetzung der erfindungsgemäßen Pulver.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bedeutet „dimensionsstabil", dass die Partikel unter den üblichen und bekannten Bedingungen der Lagerung und der Anwendung von Pulvern, wenn überhaupt, nur geringfügig agglomerieren und/oder in kleinere Teilchen zerfallen, sondern auch unter dem Einfluss von Scherkräften im wesentlichen ihre ursprünglichen Form bewahren.
Die Korngrößenverteilung der dimensionsstabilen Partikel kann vergleichsweise breit variieren und richtet sich nach dem jeweiligen Verwendungszweck der erfindungsgemäßen Pulver. Vorzugsweise werden die vorstehend beschriebenen mittleren Teilchengrößen und Teilchengrößenverteilungen angewandt.
Wegen des teilweisen, im Wesentlichen vollständigen oder vollständigen Verdampfens der Lösemittel (C) sind die erfindungsgemäßen Pulver weitgehend frei von organischen Lösemitteln, so dass sie rieselfähig und applizierbar sind. Vorzugsweise haben sie einen Restgehalt an flüchtigen Lösemitteln von < 15 Gew.-%, bevorzugt < 10 Gew.-% und besonders bevorzugt < 5 Gew.-% .
Die Zusammensetzung der dimensionsstabilen Partikel kann außerordentlich breit variieren. Sie richtet sich in erster Linie danach, ob die herzustellenden erfindungsgemäßen Pulver thermisch selbstvernetzend, thermisch fremdvernetzend, mit aktinischer Strahlung härtbar oder Dual-Cure-härtbar sind.
Dienen die dimensionsstabilen Partikel der Herstellung thermisch selbstvernetzender Pulver, enthalten sie mindestens ein thermisch selbstvernetzendes Bindemittel oder sie bestehen hieraus. Beispiele gegeigneter Bindemittel dieser Art sind die vorstehend beschriebenen, thermisch selbstvernetzenden Oligomeren und Polymeren (B).
Dienen die dimensionsstabilen Partikel der Herstellung thermisch fremdvernetzender Pulver, enthalten sie mindestens ein thermisch fremdvernetzendes Bindemittel oder sie bestehen hieraus. Beispiele gegeigneter Bindemittel dieser Art sind die vorstehend beschriebenen thermisch fremdvernetzenden Oligomeren und Polymeren (B). Vorzugsweise enthalten die Partikel noch mindestens einen der vorstehend beschriebenen funktionalen Bestandteile (D), insbesondere mindestens ein Vernetzungsmittel. Dienen die dimensionsstabilen Partikel der Herstellung mit aktinischer Strahlung härtbarer Pulver, enthalten sie mindestens ein mit aktinischer Strahlung härtbares Bindemittel oder sie bestehen hieraus. Beispiele gegeigneter Bindemittel dieser Art sind die vorstehend beschriebenen mit aktinischer Strahlung härtbaren Oligomeren und Polymeren (B). Vorzugsweise enthalten die Partikel noch mindestens einen der vorstehend beschriebenen funktionalen Bestandteile (D), insbesondere mindestens einen der vorstehend beschriebenen Photoinitiatoren.
Dienen die dimensionsstabilen Partikel der Herstellung thermisch und mit aktinischer Strahlung härtbarer Pulver, enthalten sie mindestens ein Dual- Cure-Bindemittel oder mindestens ein thermisch härtbares und mindestens ein mit aktinischer Strahlung härtbares Bindemittel oder sie bestehen hieraus. Beispiele geeigneter Bindemittel dieser Art sind die vorstehend beschriebenen Dual-Cure-Oligomeren und Polymeren (B) oder die thermisch härtbaren Oligomeren und Polymeren (B) und die mit aktinischer Strahlung härtbaren Oligomeren und Polymeren (B). Vorzugsweise enthalten die dimensionsstabilen Partikel noch mindestens einen der vorstehend beschriebenen funktionalen Bestandteile (D), insbesondere mindestens einen der vorstehend beschriebenen Photoinitiatoren und/oder mindestens ein Vernetzungsmittel.
Die Herstellung der dimensionsstabilen Partikel weist keine methodischen Besonderheiten auf, sondern erfolgt mit Hilfe der im eingangs genannten Stand der Technik beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung von Pulverlacken aus den Bindemitteln, insbesondere den Bindemitteln (B), sowie gegebenenfalls den funktionalen Bestandteilen
(D). Bei den dimensionsstabilen Partikeln kann es sich um die Vorstufen von Pulverlacken oder Kunststoffgranulaten handeln, die mit mindestens einem Pigment (A) sowie gegebenenfalls noch mindestens einen funktionalen Bestandteil (D) komplettiert werden sollen. So kann z. B. die klare transparente Vorstufe eines färb- und/oder effektgebenden Pulverlacks mit einer erfindungsgemäßen Dispersion beschichtet werden, die mindestens ein Pigment (A) enthält.
Es kann sich indes auch um fertige, pigmentierte Pulver, insbesondere fertige, pigmentierte Pulverlacke oder fertige, pigmentierte Kunststoffgranulate, handeln, deren Farbtöne und/oder optischen Effekte sowie gegebenenfalls sonstigen funktionalen Eigenschaften nachträglich eingestellt werden müssen. Die nachträgliche Einstellung kann beispielsweise notwendig werden, wenn der fertige, pigmentierte Pulverlack oder das fertige, pigmentierte Kunststoffgranulat eine Fehlcharge ist. Sie kann aber auch dazu verwendet werden, fertige, pigmentierte Pulverlacke und Kunststoffgranulate, die älteren Spezifikationen entsprechen, neuen Spezifikationen anzupassen, ohne dass eine Neuproduktion notwendig wird.
Das Mengenverhältnis von erfindungsgemäßer Dispersion zu dimensionsstabilen Partikeln kann von Fall zu Fall sehr breit variieren. Auf jeden Fall wird das Verhältnis stets so abgestimmt, dass alle Bestandteile in den erforderlichen Mengen vorliegen, um das jeweils gewünschte Eigenschaftsprofil der erfindungsgemäßen Pulver einzustellen.
Es ist der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Pulver und des Verfahrens, dass außer den Pigmenten (A) sämtliche pulverlacktypischen funktionalen Bestandteile (D) in dieser Weise appliziert werden können. Deswegen kann auch ein erfindungsgemäßer Pulverlack oder ein erfindungsgemäßes Kunststoffgranulat mit vorgegebener stofflicher Zusammensetzung nach verschiedenen Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt werden, wodurch sich neue Möglichkeiten der Verfahrensoptimierung ergeben. Gleiches gilt für die nachträgliche Einstellung der stofflichen Zusammensetzung und/oder des anwendungstechnischen Eigenschaftsprofils von fertigen, pigmentierten Pulverlacken und Kunststoffgranulaten.
Außerdem kann ein sozusagen „universelles" Pulver Ausgangspunkt des Verfahrens sein, wobei das universelle Pulver je nach Verwendungszweck des hieraus herzustellenden erfindungsgemäßen Pulvers mit den unterschiedlichsten erfindungsgemäßen Dispersionen beschichtet wird.
Die Applikation der erfindungsgemäßen Dispersionen auf die dimensionsstabile Partikel kann mit Hilfe üblicher und bekannter Verfahren und Vorrichtungen, die der Beschichtung fester Partikel dienen, durchgeführt werden.
Erfindungsgemäß ist es von Vorteil, die erfindungsgemäßen Dispersionen durch Versprühen zu applizieren. Bevorzugt werden die Dispersionen in eine Wirbelschicht, enthaltend die dimensionsstabilen Partikel, versprüht.
Für die Erzeugung der Wirbelschicht können im Grunde alle hierfür geeigneten üblichen und bekannten Verfahren und Vorrichtungen eingesetzt werden. Bevorzugt werden Wirbelschichttrockner, insbesondere Sprühwirbelschichttrockner, Sprühwirbelschichtcoater oder Sprühwirbelschichtgranulatoren, verwendet. Handelsübliche
Sprühgranulatoren mit einer besonders turbulenten, homogenen Durchmischung sind besonders bevorzugt.
Die Wirbelschichttrockner enthalten vorzugsweise übliche und bekannte Zerstäubungsaggregate, wie sie beispielsweise von A. H. Lefebvre in »Atomization and Sprays« (1989 hpc, ISBN 0-89116-603-3) beschrieben werden. Bevorzugt werden Druck- und Zweistoffdüsen. Besonders bevorzugt sind zwei- oder mehrflutige Zweistoffdüsen, wie sie von den Firmen Schlick, Lechler, Spraying Systems, Delavan oder Gericke angeboten werden.
Bei der Durchführung des Verfahrens werden die dimensionsstabilen Partikel kontinuierlich oder diskontinuierlich der Wirbelschicht zugeführt, worin sie mit mindestens einer erfindungsgemäßen Dispersion beschichtet werden. Werden stofflich unterschiedliche erfindungsgemäße Dispersionen verwendet, werden sie vorzugsweise an verschiedenen Stellen eingesprüht. Wird nur eine erfindungsgemäße Dispersion eingesetzt, kann sie ebenfalls an verschiedenen Stellen eingesprüht werden, um ihre Verteilung in der Wirbelschicht zu optimieren. Bei kontinuierlichem Betrieb ist auf eine enge Verweilzeitverteilung zu achten.
Nach der Beschichtung werden die beschichteten dimensionsstabilen Partikel, d.h. die erfindungsgemäßen Pulver, ausgetragen. Die beschichteten dimensionsstabilen Partikel können in die Wirbelschicht zurückgeführt werden (Kreisfahrweise), worin sie mit den gleichen erfindungsgemäßen Dispersionen und/oder anderen Dispersionen, insbesondere erfindungsgemäßen Dispersionen, beschichtet werden. Zu diesem Zweck können sie auch mindestens einem weiteren Wirbelschichttrockner zugeführt werden.
Es ist ein besonderer Vorteil des Verfahrens, dass nach dem Austragen aus dem Wirbelschichttrockner die erfindungsgemäßen Pulver nicht mehr gemahlen und/oder gesichtet werden müssen, um die gewünschte Teilchengrößenverteilung oder Korngrößenverteilung einzustellen. Es ergeben sich auch hier zahlreiche neuartige Möglichkeiten der Steuerung und der Optimierung des Verfahrens und der stofflichen Zusammensetzung und des anwendungstechnischen Eigenschaftsprofils der erfindungsgemäßen Pulver. Außerdem kann das Verfahren so gesteuert werden, dass auch thermisch empfindliche, katalytisch wirksame und/oder hochreaktive funktionale Bestandteile (D) mit in die erfindungsgemäßen Pulver eingearbeitet werden können, bei denen unter den Bedingungen der üblichen und bekannten Verfahren der Herstellung von Pulvern die Gefahr besteht, dass sie sich zersetzen oder dass sie unerwünschte vorzeitige Vernetzungsreaktionen hervorrufen. Beispiele solcher funktionaler Bestandteile (D) sind Katalysatoren für die Vernetzung, Vernetzungsmittel wie Polyisocyanate oder thermolabile radikalische Initiatoren.
Der wesentliche Vorteil der vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Pulver und des Verfahrens liegt aber darin, dass sie die Bereitstellung des erfindungsgemäßen Mischsystems gestatten.
Das Mischsystem dient der Herstellung von Pulvern, insbesondere von Pulverlacken und Kunststoffgranulaten, und/oder der nachträglichen Einstellung der stofflichen Zusammensetzung und/oder des anwendungstechnischen Eigenschaftprofils von Pulvern, insbesondere von Pulverlacken und Kunststoffgranulaten. Insbesondere dient es der nachträglichen Einstellung des Farbtons und/oder der optischen Effektgebung färb- und/oder effektgebender Pulver von unterschiedlicher Buntheit und/oder Intensität der optischen Effekte.
Das Mischsystem umfasst mindestens zwei Einstellmodule (I) und mindestens ein Feststoffmodul (II). Vorzugsweise werden 3 bis 50 Einstellmodule (I) eingesetzt. Ein Einstellmodul (I) umfasst jeweils eine Dispersion, enthaltend die vorstehend beschriebenen Bestandteile (A), (B) und (C) sowie ggf. (D). Mit den Pigmente (A) können die unterschiedlichsten Farbtöne und/oder optischen Effekte eingestellt werden, wobei mit den funktionalen Bestandteilen (D) gegebenenfalls zusätzlich die unterschiedlichsten anwendungstechnischen Eigenschaften, wie beispielsweise die Geschwindigkeit der Härtung mit aktinischer Strahlung oder der thermischen Härtung, die Korrosionsschutzwirkung und/oder die Witterungsbeständigkeit, eingestellt werden können.
Die Einstellmodule (I) enthalten demnach unterschiedliche färb- und/oder effektgebende Pigmente (A), so dass eine Reihe von Basisfarbmodulen (I) resultiert, aus denen ein Farbmischsystem aufgebaut werden kann, mit dessen Hilfe aus wenigen Basisfarben eine praktisch unbegrenzte Anzahl unterschiedlicher Farbtöne und/oder optischen Effekte für die aus den erfindungsgemäßen Pulverlacken hergestellten Beschichtungen oder die aus den erfindungsgemäßen Kunststoffgranulaten hergestellten Formteile und Folien realisiert werden können.
Vorzugsweise werden die stofflichen Zusammensetzungen der erfindungsgemäßen Pulver unterschiedlicher Buntheit und/oder Intensität der optischen Effekte mit Hilfe eines Farbmischformel-Systems, das auf den Basisfarbmodulen (I) beruht, ermittelt.
Das Mischsystem umfasst des Weiteren mindestens einen Feststoffmodul (II), der mindestens eine Art, insbesondere eine Art, der vorstehend beschriebenen dimensionsstabilen Partikel enthält. Dabei kann es sich beispielsweise um ein universelles Pulver handeln. Welche Art von Partikeln ausgewählt wird, richtet sich nach dem Verwendungszweck der hieraus hergestellten erfindungsgemäßen Pulver. Nicht zuletzt umfasst das Mischsystem mindestens ein Mischaggregat zum Vermischen des Inhalts mindestens eines Einstellmoduls (I) und des Inhalts mindestens eines Feststoffmoduls (II) unter definierten Mengenverhältnissen und Temperaturen. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Mischaggregat um einen Wirbelschichttrockner. Beispiele geeigneter Wirbelschichttrockner sind die vorstehend beschriebenen.
Das Mischsystem bietet für den Hersteller von Pulverlacken und Kunststoffgranulaten den wesentlichen Vorteil, dass sie für spezielle Verwendungszwecke nicht mehr länger einen fertigen Pulverlack oder ein Kunststoffgranulat in größeren Mengen herstellen müssen, sondern dass sie, dem Bedarf der Anwender entsprechend, kleine Mengen eines Pulverlacks oder eines Kunststoffgranulats, die dem jeweiligen Verwendungszweck genau angepasst sind, gezielt herstellen bzw. einstellen können. All dies macht die Herstellung von kleinen Mengen an Kunststoffgranulaten oder Pulverlacken mit Hilfe des Mischsystems auch wirtschaftlich sehr attraktiv.
Die erfindungsgemäßen Dispersionen sowie das hierauf basierende erfindungsgemäße Mischsystem können aber auch sehr gut für die Herstellung und das Nachtönen von konventionellen Beschichtungsstoffen verwendet werden, wobei sich für die resultierenden erfindungsgemäßen konventionellen Beschichtungsstoffen sinngemäß die gleichen Vorteile ergeben, wie sie vorstehend für die erfindungsgemäßen Pulver beschrieben werden.
Die erfindungsgemäßen Pulver, insbesondere die erfindungsgemäßen Pulverlacke, und die erfindungsgemäßen konventionellen Beschichtungsstoffe sind aufgrund ihrer hervorragend reproduzierbaren, vorteilhaften Eigenschaften außerordentlich breit anwendbar So können die erfindungsgemäßen Pulverlacke und konventionellen Beschichtungsstoffe der
Erstlackierung von Karosserien von Fortbewegungsmitteln, inklusive Fluggeräte, Schienenfahrzeuge, Wasserfahrzeuge, mit Muskelkraft betriebene Fahrzeuge und Kraftfahrzeuge, im Innen- und Außenbereich sowie Teilen hiervon, der Lackierung von Bauwerken im Innen- und Außenbereich, der Lackierung von Türen, Fenstern, Möbeln und Glashohlkörpern, - der Beschichtung von Röhren (Pipelines), der industriellen Lackierung, inklusive Coil Coating, Container Coating sowie der Imprägnierung und/oder Beschichtung mechanischer, optischer und elektrotechnischer Bauteile; der Lackierung von weißer Ware, inklusive Haushaltsgeräte, Heizkessel und Radiatoren; sowie der Lackierung von Flanschen, Armaturen, Wandgarderoben, Bettgestellen, Isolationskästen, Zaunpfählen, Gartenmöbeln, Leitplanken, Straßenschildern, Einkaufskörben, Einsätzen für Geschirrspüler, Bremszylindern, Laborausstattungen und Chemieanlagen,
und die pigmentierten Kunststoffgranulate der Herstellung von Formteilen und Folien dienen.
Die erfindungsgemäßen Lackierungen, Beschichtungen, Formteile und Folien weisen ebenfalls hervorragende anwendungstechnische Eigenschaften auf.
Beispiele und Vergleichsversuche
Beispiele 1 bis 3 Die Herstellung der Pigmentpräparationen 1 bis 3 und der Dispersionen 1 bis 3
Beispiel 1 :
100 g Uralac ® 3495 der Firma DSM Kunstharze (carboxylgruppenhaltiger Polyester; Trägermaterial B) wurden in einem Laborkneter (Typ HKD-T 06 D der Firma Ika) bei 150 °C aufgeschmolzen. In die resultierende Schmelze wurden 200 g Titandioxid vom Typ Rutil 2310 (Firma Kronos) (Pigment A) portionsweise eingetragen. Dabei stieg das Drehmoment des Kneters auf etwa 14 Nrn. Die resultierende Schmelze der Pigmentpräparation wurde während einer Stunde bei 140 °C geknetet (Leistungseingetrag: 0,32 kW/kg), als Schmelze ausgetragen und nach dem Erkalten mit Hilfe einer Labormühle pulverisiert, sodass eine mittlere Teilchengröße < 1 mm resultierte. 100 g der pulverisierten Pigmentpräparation wurden zusammen mit 150 g Aceton in einem Dissolver während 20 Minuten intensiv gerührt. Die resultierende Dispersion war lagerstabil und lieferte hochglänzende Abstriche (vgl. Tabelle 1).
Beispiele 2 und 3:
Beispiel 1 wurde wiederholt, nur dass an Stelle von 200 g Titandioxid bei Beispiel 2 100 g Hostaperm ® Gelb H4G und bei Beispiel 3 100 g Irgalith ® Blau PDS 6 (Ciba) als Pigmente (A) verwendet wurden. Die resultierenden Dispersionen waren lagerstabil und lieferten hochglänzende Abstriche (vgl. Tabelle 1).
Vergleichsversuche V 1 bis V 3
Die Herstellung der Dispersionen V 1 und V 3 Vergleichsversuch V 1 :
In einer Laborrührwerksmühle (Typ Dispermat ® SL der Firma Getzmann), gefüllt mit 230 g Zirconiumdioxid-Mahlkörpern eines Durchmessers von 1 bis 1 ,25 mm, wurde eine mittels Dissolver vorgemischte Dispersion aus 133 g Titandioxid vom Typ Rutil 2310, 67 g Uralac ® 3495 und 300 g Aceton eingefüllt und bei 3.000 U/min bis zur Glanzkonstanz des Abstrichs gemahlen. Die dazu erforderliche Mahldauer betrug zwei Stunden. Das Ergebnis der Glanzmessung des Abstrichs findet sich in der Tabelle 1.
Vergleichsversuche V 2 und V 3:
Vergleichsversuch V 1 wurde wiederholt, nur dass bei Vergleichsersuch V 2 an Stelle von 133 g Titandioxid und 67 g Uralac ® 3495 100 g Hostaperm ® Gelb H4G und 100 g Uralac ® 3495 und bei Vergleichsersuch V 3 100 g Irgalith ® Blau PDS 6 (Ciba) und 100 g Uralac ® 3495 verwendet wurden. Die Mahldauer lag bei den Vergleichsversuchen V 2 und V 3 bei 2,5 Stunden. Die Ergebnisse der Glanzmessungen an den Abstrichen finden sich ebenfalls in der Tabelle 1.
Die Tabelle 1 fasst die Glanzmessungen nach DIN 67530 (60 °) an Abstrichen einer Trockenschichtdicke von 40 μm der Beispiele 1 bis 3 und der Vergleichsversuche V 1 bis V 3 zusammen. Dabei können Beispiel 1 und Vergleichsversuch V 1 , Beispiel 2 und Vergleichsversuch V 2 sowie Beispiel 3 und Vergleichsversuch V 3 direkt miteinander verglichen werden. Der Vergleich zeigt, dass die Abstriche der Dispersionen 1 bis 3 der Beispiele 1 bis 3 den Abstrichen der Dispersionen V 1 bis V 3 der Vergleichsversuche V 1 bis V 3 im Glanz überlegen waren.
Tabelle 1 : Glanzmessungen nach DIN 67530 (60 °) an Abstrichen einer Trockenschichtdicke von 40 μm der Dispersionen der Beispiele 1 bis 3 und der Vergleichsversuche V 1 bis V 3 Beispiel oder Vergleichsversuch Glanz
1 88
V 1 70
2 69
V 2 33
3 68
V 3 47
Beispiele 4 und 5 und Vergleichsversuch V 4 und V 5
Die Herstellung der Dispersionen 4 und 5 der Beispiele 4 und 5 und der Dispersionen V 4 und V 5 der Vergleichsversuche V 4 und V 5
Für das Beispiel 4 wurden 25 g der pulverisierten Pigmentpräparation 2 des Beispiels 2 sowie 75 g der pulverisierten Pigmentpräparation 1 bis Beispiel 1 mit Hilfe eines Dissolvers in 150 g Aceton dispergiert.
Für das Beispiel 5 wurden 10 g der pulverisierten Pigmentpräparation 3 des Beispiels 3 sowie 90 g der pulverisierten Pigmentpräparation 1 des Beispiels 1 mit Hilfe eines Dissolvers in 150 g Aceton dispergiert.
Für den Vergleichsversuch V 4 wurden die Dispersionen V 1 und V 2 der Vergleichsversuche V 1 und V 2 im Verhältnis von 3:1 miteinander vermischt. Für den Vergleichsversuch V 5 wurden die Dispersionen V 1 und V 3 der Vergleichsversuche V 1 und V 3 im Verhältnis von 9:1 gemischt.
Von den Dispersionen 4, 5, V 4 und V 5 wurden deckende Abstriche einer Trockenschichtdicke von 40 μm hergestellt. Die (relativen) Farbstärkeäquivalente (FAE) der dispergierten Pigmente (vgl. Römpp- Online 2002, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, New York, »Farbstärke«, und DIN ISO 787, Teil 24) wurden anhand der Abstriche ermittelt. Dabei konnte Beispiel 4 mit Vergleichsversuch V 4 und Beispiel 5 mit Vergleichsversuch V 5 verglichen werden. Hierbei bildeten die Abstriche der Vergleichsversuche den jeweiligen Standard (FAE = 100), wobei die damit verglichenen Abstriche FAE-Werte < 100 (bessere Farbstärke) oder > 100 (geringere Farbstärke) aufweisen konnten.
Die Ergebnisse finden sich in der Tabelle 2. Die relativen Farbstärke FAE der Abstriche der Beispiele 4 und 5 waren < 100. Dies untermauerte, dass die gemäß den Beispielen 4 und 5 dispergierten Pigmente in signifikant geringeren Mengen dieselben coloristischen Effekte lieferten wie die gemäß den Vergleichsversuchen V 4 und V 5 dispergierten Pigmente.
Tabelle 2: Die Farbstärkeäquivalente (FAE) der gemäß den Beispielen 4 und 5 einerseits und gemäß den Vergleichsversuchen V 4 und V 5 dispergierten Pigmente
Beispiel oder Vergleichsversuch FAE
4 75 V 4 100 5 65 V 5 100
Beispiel 6 und Vergleichsversuch V 6
Die Herstellung der Dispersion 6 des Beispiels 6 und der Dispersion V 6 des Vergleichsversuch V 6
Beispiel 6:
Für das Beispiel 6 wurde Beispiel 2 wiederholt, nur dass an Stelle von 100 g Hostaperm ® Gelb H4G 100 g Heliogengrün L 8630 der Firma BASF Aktiengesellschaft verwendet wurden. Es resultierte die pulverisierte Pigmentpräparation 6.
Für die Herstellung der Dispersion 6 wurden 10 g der pulverisierten Pigmentpräparation 6 und 90 g der pulverisierten Pigmentpräparation 1 des Beispiels 1 in 150 g Aceton mit Hilfe eines Dissolvers dispergiert. Aus einem Teil der frisch hergestellten Dispersion 6 wurde sofort ein deckender Abstrich einer Trockenschichtdicke von 40 μm hergestellt. Dieser Abstrich bildete die Referenz, gegen den verglichen wurde. Des Weiteren wurden Abstriche (Trockenschichtdicke von 40 μm) nach Standzeiten von einer Stunde, zwei Stunden und 20 Stunden hergestellt. Anschließend wurden die farbmetrischen Eigenschaften DE* der Abstriche im Vergleich zur Referenz nach DIN 6174 bestimmt. Die Ergebnisse finden sich in der Tabelle 3.
Vergleichsversuch V 6: Für den Vergleichsversuch V 6 wurde der Vergleichsversuch V 2 wiederholt, nur dass an Stelle von 100 g Hostaperm ® Gelb H4G 100 g Heliogengrün L 8630 verwendet wurden. Die Mahldauer bis zur Glanzkonstanz lag bei drei Stunden. Es resultierte die Vorstufe der Dispersion V 6.
Die Vorstufe wurde zusammen mit der Dispersion V 1 des Vergleichsversuchs V 1 im Verhältnis von 1 :9 vermischt. Es resultierte die Dispersion V 6. Aus einem Teil der frisch hergestellten Dispersion V 6 wurde sofort ein deckender Abstrich einer Trockenschichtdicke von 40 μm hergestellt. Dieser Abstrich bildete die Referenz, gegen den verglichen wurde. Des Weiteren wurden Abstriche (Trockenschichtdicke von 40 μm) nach Standzeiten von einer Stunde, zwei Stunden und 20 Stunden hergestellt. Anschließend wurden die farbmetrischen Eigenschaften DE* der Abstriche im Vergleich zur Referenz nach DIN 6174 bestimmt. Die Ergebnisse finden sich ebenfalls in der Tabelle 3.
Der Vergleich der farbmetrischen Daten zeigt, dass sich in Abhängigkeit von den Standzeiten DE* der Abstriche der Dispersion V 6 erheblich stärker änderte als DE* der Abstriche der Dispersion 6. Dies untermauerte, dass die Dispersion 6 erheblich stabiler war als die Dispersion V 6.
Tabelle 3: Die farbmetrischen Eigenschaften DE* nach DIN 6174 der Abstriche der Dispersionen 6 (Beispiel 6) und V 6 (Vergleichsversuch V 6) in Abhängigkeit von deren Standzeiten
Beispiel DE* nach DIN 6174:
Vergleichs- Standzeiten der Dispersionen (h): versuch 0 1 2 20
6 Referenz 0 0,2 0,3 V 6 Referenz 0,5 0,8 Dispersion geliert
Beispiel 7 und Vergleichsversuch V 7
Die Herstellung der Pulverlacke 7 (Beispiel 7) und V 7 (Vergleichsversuch V 7) und der entsprechenden Lackierungen
Beispiel 7:
150 g der pulverisierten Pigmentpräparation 1 des Beispiels 1 und 50 g der pulverisierten Pigmentpräparation 2 des Beispiels 2 wurden zusammen mit 300 g Aceton während 20 Minuten intensiv vermischt. Anschließend wurde die Mischung mit weiteren 900 g Aceton verdünnt. Es resultierte die Dispersion 7.
Vergleichsversuch V 7:
375 g der Dispersion V 1 des Vergleichsversuchs V 1 und 125 g der Dispersion V 2 des Vergleichsversuchs V 2 wurden mittels eines Schnellrührers während 20 Minuten vermischt. Anschließend wurde die Mischung mit weiteren 900 g Aceton verdünnt. Es resultierte die Dispersion V 7.
Die Herstellung der Pulverlacke 7 (Beispiel 7) und V 7 (Vergleichsversuch V 7) sowie der entsprechenden Lackierungen:
Die Dispersionen 7 und V 7 wurden getrennt voneinander in Laborwirbelschichtanlagen jeweils innerhalb einer Stunde auf jeweils 2.200 g eines nicht pigmentierten, handelsüblichen Pulverlacks auf Polyesterbasis aufgesprüht. Die Produkttemperaturen innerhalb der Wirbelbetten lagen bei maximal 35 °C. Nach Beendigung der Aufsprühvorgänge wurden die resultierenden Pulverlacke 7 und V 7 noch während 30 Minuten bei 35 °C nachgetrocknet und anschließend ausgetragen.
Die Pulverlacke 7 und V 7 wurden getrennt voneinander in Pulverbeschichtungsanlagen auf Stahlbleche mit einer Schichtdicke von jeweils 180 g/m2 appliziert. Die resultierenden Pulverlackschichten wurden während zehn Minuten bei 180 °C gehärtet. Es resultierten die Lackierungen 7 und V 7, deren Oberflächen, Deckvermögen und mechanische Eigenschaften gemessen wurden. Die Ergebnisse finden sich in der Tabelle 4.
Der Vergleich der Ergebnisse untermauert, dass die Lackierung 7 der Lackierung V 7 im Glanz, im Deckvermögen und in den mechanischen Eigenschaften überlegen war.
Tabelle 4: Anwendungstechnische Eigenschaften der Lackierungen 7 (Beispiel 7) und V 7 (Vergleichsversuch V 7)
Beispiel Glanz a) Impact-Test b) Erichsentiefung c) Deck-
Vergleichs- vermögen d) versuch (inch/pound) (mm) (%)
6 87 40/20 < 2 100
V 6 82 20/10 8 76
a) nach DIN 67530 (60°); b) nach ASTM D 2794;
c) vgl. Römpp-Online 2002, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, New York, »Erichsentiefung«;
d) bestimmt über die Messung der relativen Farbstärke (FAE) (vgl. die Beispiele 4 und 5 und die Vergleichsversuche V 4 und V 5)

Claims

Patentansprüche
1. Feste Pigmentpräparationen, enthaltend
(A) mindestens ein Pigment in höherer Konzentration, als es der späteren Anwendung entspricht, und
(B) mindestens ein Trägermaterial, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Oligomeren und Polymeren, die eine Glasübergangstemperatur > 30 °C und einen Schmelzpunkt oder Schmelzbereich unterhalb ihrer Zersetzungstemperatur aufweisen, herstellbar, indem man in einem diskontinuierlich arbeitenden Dispergieraggregat das Pigment oder die Pigmente (A) oder das Pigment oder die Pigmente (A) und mindestens einen Bestandteil (D) in der Schmelze des Trägermaterials oder der Trägermaterialien (B) oder in der Schmelze des Trägermaterials oder der Trägermaterialien (B) und mindestens eines Bestandteils (D) bei einem Leistungseintrag von 0,1 bis 1 ,0 kW/kg während einer Zeit von 0,5 bis 5 Stunden dispergiert, wonach man die Mischung (A/B) oder (A/B/D) aus dem Dispergieraggregat austrägt und sich abkühlen und verfestigen lässt.
2. Pigmentpräparationen nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass sie pulverförmig sind.
3. Pigmentpräparationen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Dispersion in mindestens einem organischen Lösemittel (C) vorliegen. Pigmentpräparationen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Pigmente (A) aus der Gruppe, bestehend aus organischen und anorganischen, transparenten und opaken, färb- und/oder effektgebenden, fluoreszierenden, phosphoreszierenden, elektrisch leitfähigen und magnetisch abschirmenden Pigmenten und transparenten und opaken Metallpulvern sowie organischen und anorganischen, transparenten und opaken Füllstoffen und Nanopartikeln, ausgewählt werden.
Pigmentpräparationen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Oligomeren und Polymeren (B) eine Glasübergangstemperatur zwischen 30 und 200 °C haben.
6. Pigmentpräparationen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Oligomeren und Polymeren (B) sich in einem Temperaturbereich von mindestens 100 °C oberhalb ihrer Glasübergangstemperatur nicht zersetzen.
7. Pigmentpräparationen nach einem der Ansprüche 1 , 2 oder 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie, bezogen auf die Pigmentpräparationen, 1 bis 85 Gew.-% mindestens eines Pigments (A) und 15 bis 99 Gew.-% mindestens eines Trägermaterials (B) enthalten oder hieraus bestehen.
8. Pigmentpräparationen nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie, bezogen auf den Festkörper der Dispersion, 1 bis 85 Gew.-% mindestens eines Pigments (A) und 15 bis 99 Gew.-% mindestens eines Trägermaterials (B) enthalten.
9. Pigmentpräparationen nach einem der Ansprüche 3 bis 6 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Festkörpergehalt von 20 bis 80 GΘW.-% haben.
10. Pigmentpräparationen nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens einen weiteren Bestandteil (D), ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Additiven und Farbstoffen enthalten.
11. Pigmentpräparationen nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Additive aus der Gruppe, bestehend aus Vernetzungsmitteln, UV-Absorbern, Lichtschutzmitteln, Radikalfängern, Entlüftungsmitteln, Slipadditiven, Polymerisationsinhibitoren, Katalysatoren für die Vernetzung, thermolabilen radikalischen Initiatoren, Photoinitiatoren, thermisch härtbaren Reaktiverdünnern, mit aktinischer Strahlung härtbaren Reaktivverdünnern, Haftvermittlern, Verlaufmitteln, filmbildenden Hilfsmitteln, Flammschutzmitteln, Korrosionsinhibitoren, Rieselhilfen, Wachsen und Mattierungsmitteln, ausgewählt werden.
12. Pigmentpräparationen nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Dispergieraggregat ein Kneter ist.
13. Verfahren zur Hersteilung von Pigmentpräparationen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 durch Vermischen ihrer Bestandteile (A) und (B) sowie gegebenenfalls (C) und/oder (D), dadurch gekennzeichnet, dass man
(1) in einem ersten Verfahrenschritt in einem Dispergieraggregat das Pigment oder die Pigmente (A) oder das Pigment oder die Pigmente (A) und mindestens einen Bestandteil (D) in der Schmelze des Trägermaterials oder der Trägermaterialien (B) oder des Trägermaterials oder der Trägermaterialien (B) und mindestens eines Bestandteils (D) bei einem Leistungseintrag von 0,1 bis 1 kW/kg während einer Zeit von 0,5 bis 5 Stunden dispergiert, wonach man
(2) in einem zweiten Verfahrenschritt die resultierende Mischung (A/B) oder (A/B/D) aus dem Dispergieraggregat austrägt und sich abkühlen und verfestigen lässt.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass man (3) die verfestigte Mischung (A/B) oder (A/B/D) pulverisiert.
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass man (4) die verfestigte Mischung (A/B) oder (A/B/D) in mindestens einem organischen Lösemittel (C) dispergiert.
16. Verwendung der Pigmentpräparationen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 und der nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 13 bis 15 hergestellten Pigmentpräparationen für die Herstellung oder das Nachtönen von pigmentierten Pulvern und flüssigen Beschichtungsstoffen auf der Basis von organischen Lösemitteln (konventionelle Beschichtungsstoffe) sowie für die Herstellung von Mischsystemen.
17. Verwendung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischsysteme der Herstellung und/oder der nachträglichen Tönung von Pulvern und konventionellen Beschichtungsstoffen dienen.
18. Verwendung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischsysteme
(I) mindestens zwei Einstellmodule, jeweils umfassend eine Dispersion gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 oder mindestens eine Dispersion, hergestellt nach dem Verfahren gemäß Anspruch 15, und
(II) mindestens einen Feststoffmodul, umfassend pigmentierte oder nicht pigmentierte, dimensionsstabile Pulver.
19. Verwendung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Oligomeren und Polymeren (B) mit den in den Pulvern vorliegenden Bindemitteln identisch sind.
20. Verwendung nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Herstellung und/oder die nachträgliche Tönung der Pulver anhand eines Farbmischformel-Systems vorgenommen wird.
21. Verwendung nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulver Kunststoffgranulate oder Pulverlacke sind.
2. Verwendung nach einem der Ansprüche 16 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass a) die pigmentierten Pulverlacke und konventionellen Beschichtungsstoffe der
Erstlackierung von Karosserien von Fortbewegungsmitteln, inklusive Fluggeräte, Schienenfahrzeuge, Wasserfahrzeuge, mit Muskelkraft betriebene Fahrzeuge und Kraftfahrzeuge, im Innen- und Außenbereich sowie Teilen hiervon, der Lackierung von Bauwerken im Innen- und Außenbereich, der Lackierung von Türen, Fenstern, Möbeln und Glashohlkörpern, der Beschichtung von Röhren (Pipelines), der industriellen Lackierung, inklusive Coil Coating, Container Coating sowie der Imprägnierung und/oder Beschichtung mechanischer, optischer und elektrotechnischer Bauteile; der Lackierung von weißer Ware, inklusive Haushaltsgeräte, Heizkessel und Radiatoren; sowie - der Lackierung von Flanschen, Armaturen, Wandgarderoben, Bettgestellen, Isolationskästen, Zaunpfählen, Gartenmöbeln, Leitplanken, Straßenschildern, Einkaufskörben, Einsätzen für Geschirrspüler, Bremszylindern, Laborausstattungen und Chemieanlagen und b) die pigmentierten Kunststoffgranulate der Herstellung von Formteilen und Folien
dienen.
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