WO2008014527A1 - Method for producing powder coatings containing at least one film-forming polymer component and hard material particles - Google Patents

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WO2008014527A1
WO2008014527A1 PCT/AT2007/000301 AT2007000301W WO2008014527A1 WO 2008014527 A1 WO2008014527 A1 WO 2008014527A1 AT 2007000301 W AT2007000301 W AT 2007000301W WO 2008014527 A1 WO2008014527 A1 WO 2008014527A1
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WO
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film
particles
component
forming
hard material
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PCT/AT2007/000301
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German (de)
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Inventor
Thomas Schmidt
Harald SÜSS
Gerald Hemedinger
Original Assignee
Tigerwerk Lack- U. Farbenfabrik Gmbh & Co. Kg.
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • C09D5/03Powdery paints
    • C09D5/033Powdery paints characterised by the additives
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/58Cooling; Heating; Diminishing heat transfer
    • F04D29/5806Cooling the drive system

Definitions

  • the invention relates to a process for the preparation of at least one film-forming polymer component and hard particles with a Mohs hardness> 7 as non-film-forming component containing, in the course of their production and processing equipment, especially extruder, mixer and application equipment gentle, heat and radiation curable powder coatings , I O
  • Powder coatings have found wide application in the coating of materials such as metal, glass, ceramics, etc. due to the high efficiency of the process and the favorable assessment from the perspective of environmental protection.
  • ERS ⁇ TZBLATT US 2004/0063813 A1 describes that powder coating compositions containing reactive nanoparticles have many aspects, including their wear resistance, of conventional powder coatings - these are those without the corresponding particles or those in which the nanoparticles used are unmodified and thus are not covalent Experienced binding to the binder - are superior.
  • the reactive nanoparticles are inorganic particles in the size range between 1 and 400 nm, which are equipped by chemical modification of their surface with organofunctional groups capable of producing covalent bonds to binder components of the powder coating formulation in question; those thus allow a permanent connection between the binder and the particles distributed therein.
  • liquid-coating compositions comprising inorganic particles, which are characterized in that they contain, if appropriate in addition to other hard-material particles, micro-hollow particles of materials of Mohs hardness> 5.5. Measured together, the particles have an average particle size of from 0.01 to 20 .mu.m, preferably from 0.05 to 15 .mu.m, very particularly preferably in the range from 0.25 to 10 .mu.m and especially from 0.5 to 7 .mu.m.
  • micro-hollow particles Due to the low average specific gravity of those micro-hollow particles and the low viscosity inherent in the liquid formulations, these preferentially accumulate on the surface of the coating and make it particularly hard and abrasion-resistant, while any other hard material particles also provide hardness in the underlying layers. According to the teaching of this disclosure, for reasons of transparency, it is advantageous to use particles which are substantially smaller than 0.5 ⁇ m, while in order to achieve particular hardness the particles should in many cases be significantly larger than 1 ⁇ m.
  • the coatings according to DE 102 48 799 A1 can be so wear-resistant in the case of high proportions of corresponding particles that they can be used in the Taber abrasion test in comparison to the unmodified coatings suffer only a fraction of their abrasion.
  • the said DE-A1 gives no indication as to how the disclosed strategies for the production of scratch-resistant, abrasion-resistant powder coatings can be applied, but rather implicitly excludes such transfer by pointing to the importance of the thin liquid of liquid coatings for the functioning of the process in question.
  • EP 1 245 627 A2 describes radiation-curable liquid coatings based on acrylates which are produced by the use of so-called nano / micro hybrid systems or micro hybrid systems based on nanoscale or microscale oxidic particles which act as an organic binder by an in situ reaction
  • Acrylic monomers are provided with an organosilicon sheath, having a much higher abrasion resistance compared to unmodified acrylic-based liquid coatings.
  • the obligate micro-scale particles to be used are preferably corundum with an average grain diameter of 13 ⁇ m.
  • the organosilicon coatings are those of
  • DE 44 26 831 A1 relates to radiation-cured mixtures based on acrylate oligomers, which are substantially increased in their abrasion resistance by addition of at least 1% of a combination of finely divided inorganic compounds of high hardness - corundum, silicon carbide, quartz and tungsten carbide.
  • the size of the hard material particles is between 1 and 50, preferably 5 to 20 microns.
  • a transfer to powder coatings with very heavy wear on the machines is to be expected.
  • EP 0 539 385 B1 describes processes by means of which numerous substances whose passage through the extruder is unfavorable for a great variety of reasons and therefore must be avoided, can be preserved in a durable manner on the particles of a primary fluorine-forming component. This is preferably done by working the mixture of the particles of that primary film-forming component with the particles of the additive in a high-speed mixer. As a result of the high mechanical energy introduced into the mixture, the mass increases in temperature; the additive particles are inseparably "agglomerated" with the particles of the primary film-forming component, unlike conventional blending, and in particular embodiments of the process, carefully dosed solvents can also be used for surface-solubilization (tackification) of the primary O film-forming component. n) or carefully dosed solutions or dispersions of
  • Polymers which in turn cause a partial sticking between the primary and the additive particles are used.
  • the agglomerates are initially moved while cooling and / or removal of the solvent (s) used and finally fall in free-flowing form. 5
  • EP 0 539 385 B1 refers to the advantageous use of the process for producing abrasion-resistant powder coatings which can be prepared by agglomerating abrasive constituents such as corundum (Mohs hardness 9) or metal carbides onto a primary powdery film-forming component.
  • abrasive constituents such as corundum (Mohs hardness 9) or metal carbides onto a primary powdery film-forming component.
  • the production of urea-containing powder coatings by conventional methods, in which all constituents of the formulation, ie including the hard material particles, are first dry-premixed and then extruded would lead to unacceptably high levels of wear inside the extruder.
  • EP 1 095 110 Bl relates to the reduction of the gloss level or other changes in the appearance of powder coatings. This is done according to disclosure by mixing a film-forming powder coating component, a fndusentenden or r ⁇ cht-film-forming, modifying the appearance
  • aluminum hydroxide preferably aluminum hydroxide
  • wax-coated preferably amorphous silica, or optionally the latter alone.
  • the last three substances are not more than 1 micron in size.
  • EP 1 095 110 Bl does not disclose anything with regard to the abrasion resistance according to their teachings produced coatings, nor are indications of a possible wear of equipment parts to find therein.
  • micro-scale hard particles coated with polymeric material and / or wax are added to the main component of the polymer component comprising at least one primary particulate film-forming polymer material to increase the abrasion resistance.
  • At least one primary particulate, film-forming polymer component is mixed with at least one particulate, non-film-forming component of hard material particles enveloped with polymeric material and / or wax or else joined by agglomeration.
  • a film-forming component can serve curable polymer systems.
  • a curable polymer system comprises i. a. one or more hardener component (s); Alternatively, also koremode polymers can be used. The curing of these polymers can be effected by heat and / or radiation energy (UV, electron beam).
  • Suitable binders for the thermosetting polymer systems are carboxyl-functional polyesters in a preferred manner and / or hydroxyl-functional polyesters, (meth) acrylic resins - carboxyl, hydroxyl or glycidyl-functional - or epoxide resins.
  • carboxyl-functional resins For curing carboxyl-functional resins, epoxide-functional components are frequently used. These may be either epoxy-functional resins such as condensation products of bisphenol A and epichlorohydrin, or low molecular weight compounds such as triglycidyl isocyanurate. Further potential hardeners of carboxyl-functional resins are D-hydroxyalkylamides. Isocyanate-functional hardeners can be used for the reaction of hydroxyl-functional resins, furthermore amine-formaldehyde condensates such as melamine resins, urea-formaldehyde resins or also glycoluril systems.
  • epoxy-functional resins such as condensation products of bisphenol A and epichlorohydrin
  • low molecular weight compounds such as triglycidyl isocyanurate.
  • Further potential hardeners of carboxyl-functional resins are D-hydroxyalkylamides. Isocyanate-functional hardeners can be used for the reaction
  • the hardeners suitable for reaction with (meth) acrylic resins as well as co-reactive polymers are based on the functional groups available in the acrylic resin analogously to the previously discussed polyesters.
  • For curing glycidyl-functional (meth) acrylic resins longer-chain aliphatic dicarboxylic acids, moreover also their anhydrides, can be used.
  • aniinofunctional substances come into consideration; another possibility is carboxyl-functional polymers (polyesters, [meth] acrylates).
  • radiation-curable polymers can serve unsaturated polyester resins.
  • unsaturated substances such as acrylurethanes or vinyl ether urethanes can be used.
  • the size of the particles of the film-forming component (s) is usually between 10 and 120 microns, with an average value between 15 and 75 microns.
  • the glass transition temperature (s) are usually in the range of 35 to 85 ° C, preferably from 40 to 75 ° C and particularly preferably from 45 to 70 0 C.
  • thermoplastic polymer systems can be used as film-forming component 5.
  • fluorocarbon polymers - As polyvinylidene fluoride -, plasticized polyvinyl chloride, polyethylene, ethylene-vinyl acetate copolymers and polyamides.
  • the aforementioned polymer systems may optionally contain further substances such as pigments, fillers O and additives.
  • pigments inorganic substances such as titanium dioxide, chromium (III) oxide 5 carbon black or iron oxides, furthermore organic pigments such as phthalocyanine, azo, anthraquinone, thioindigo or quinacridone pigments can be used.
  • organic pigments such as phthalocyanine, azo, anthraquinone, thioindigo or quinacridone pigments
  • fillers Barium sulfate and calcium carbonate usable.
  • leveling agents, UV and oxidation stabilizers, curing accelerators and degassing aids can be used on additives.
  • the particulate film-forming polymers used according to the invention as the primary film-forming component are widely used as powder coating.
  • Pieter Gillis de Lange, Powder Coatings - Chemistry and Technology, Vincentz Network, Hanover, 2004, provides a very detailed and up-to-date overview of the topic.
  • the hard material particles have a particle size in the range of 1 to 50 microns, preferably 5 to 30 microns.
  • the waxes and polymers which can be used according to the invention for the production of the sheath on the abovementioned hard material particles are diverse. Preference is given to using substances which, taken in finely divided form, are also used on their own as additives in powder coatings, and among these preferably semicrystalline materials.
  • the shell of the hard material particles consists of optionally amide- or PTFE-modified polyethylene and polypropylene waxes, of amide waxes or combinations thereof.
  • the wax envelopes can be applied to the particles by methods known per se; as an example, the possibility of spray-drying or spray-micronization may be mentioned.
  • the agglomerates of primary film-forming component and the wax-coated and / or polymer-coated hard material particles are prepared by known processes, such as for example, in EP 0 539 385 B1.
  • the powder coatings according to the invention in addition to their high abrasion resistance, are distinguished by the fact that they do not wear the relevant equipment more heavily during their manufacture and processing than do the masses serving as the primary film-forming component.
  • film-forming polymer component is used, but without being limited to the polymer component indicated below:
  • the cooled extrudate was crushed, ground on a classifier mill and screened with a grain upper limit of 85 microns.
  • Fine corundum of grain size F 320 coated with DEUREX® 9720 (polyethylene).
  • the wax content of the hard material component was 31.8 wt .-%.
  • Example 1 (agglomerated powder coating end product, according to the invention)
  • Example 2 Liosely mixed powder coating end product, according to the invention
  • wax-coated polyamide particles mentioned are mixed together analogously to Example 2.
  • the above powdery film-forming polymer component is used without any additive.
  • Powder coatings baked in a convection oven of the type Heraeus UT 12 at 160 0 C for 15 minutes.
  • novel powder coatings 200 kg each of the respective powder coatings were further (DDF pump 20-40 ® from. Ramseier Technologies AG spray gun EasyTronic Select ® from. ITW Gema) processed through an industrial coating line.
  • a subsequent examination showed no evidence of excessive wear, as observed when processing powder coatings containing conventional hard particles, 2x1.
  • the abrasion resistance was determined by means of Taber® Abraser 5130 from BYK-Gardner on the basis of DIN 68861 T2. As abrasive sandpaper strips of the type S-33, which were replaced after 100 revolutions against new. The weight loss of the specimens after 200 revolutions and a load of 500 g was determined.
  • powder coatings provided with polyamide particles as a non-film-forming component whether coated with wax or not, have a weight loss of the order of about 10%, compared to unmodified powder coatings (Comparative Example 3).
  • the use of wax-coated hard material particles as non-film-forming component causes weight loss of the order of 40% compared to unmodified powder coating.

Abstract

Method for the production of heat- and radiation-curable powder coatings that contain at least one film-forming polymer component and hard material particles with a Mohs hardness of > 7 as the non-film-forming component, said coatings being non-damaging to installations in the course of their production and processing, in particular extruders, mixers, or similar. According to said method, microscale hard material particles coated with polymer material and/or wax are added to the polymer component that forms the main constituent and consists of at least one primary particulate, film-forming polymer material, in order to increase abrasion resistance.

Description

Verfallren zur Herstellung von zumindest eine filmbildende Polymerkomponente und Hartstoffpartikel enthaltenden Pulverlacken Expired for the production of at least one film-forming polymer component and hard powder particles containing powder coatings
5 Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von zumindest eine filmbildende Polymerkomponente und Hartstoffpartikel mit einer Mohs-Härte > 7 als nicht- filmbildende Komponente enthaltenden, im Zuge ihrer Herstellung und Verarbeitung Anlagen, insbesondere Extruder, Mischer und Applikationsgeräte schonenden, hitze- sowie strahlungshärtbaren Pulverlacken. I O5 The invention relates to a process for the preparation of at least one film-forming polymer component and hard particles with a Mohs hardness> 7 as non-film-forming component containing, in the course of their production and processing equipment, especially extruder, mixer and application equipment gentle, heat and radiation curable powder coatings , I O
Pulverlacke haben aufgrund der hohen Wirtschaftlichkeit des Verfahrens sowie der günstigen Beurteilung aus Sicht des Umweltschutzes bei der Beschichtung von Materialien wie Metall, Glas, Keramik, etc., breite Anwendung gefunden.Powder coatings have found wide application in the coating of materials such as metal, glass, ceramics, etc. due to the high efficiency of the process and the favorable assessment from the perspective of environmental protection.
15 Eine Vielzahl verschiedener Bindemittelsysteme, Pigmente, Füllstoffe und Additive haben Pulverbeschichtungen die unterschiedlichsten Anwendungen erschlossen. Beispielsweise sind dekorative Überzüge, Korrosionsschutzsysteme, hitzeresistente Beschichtungen, wetterfeste Lackierungen an Fassaden und Fahrzeugen sowie vielfältige funktionale Überzüge im glänzenden bis matten, glatten bis strukturierten Finish heute längst Stand15 A variety of different binder systems, pigments, fillers and additives have opened up powder coatings for a wide range of applications. For example, decorative coatings, corrosion protection systems, heat-resistant coatings, weather-resistant coatings on facades and vehicles as well as diverse functional coatings in glossy to matt, smooth to textured finishes have long since stood the test
2 0 der Technik.2 0 of the technique.
Trotz ihrer wirtschaftlichen Vorzüge und ihrer Vielzahl an möglichen Einsatzgebieten sind Pulverlacken jedoch auch manche Einschränkungen, verglichen mit Nasslacken, zu eigen. Der Verzicht auf Lösemittel sowie einengende Vorgaben an die BindemittelDespite their economic advantages and their large number of possible applications powder coatings are also some limitations, compared with wet paints, too own. The absence of solvents as well as restrictive specifications of the binders
25 hinsichtlich der Glasübergangstemperatur- und Viskositätsbereiche macht es beispielsweise schwierig, besonders verschleißfeste, abriebbeständige Pulverbeschichtungen herzustellen.For example, with regard to glass transition temperature and viscosity ranges, it is difficult to produce particularly wear-resistant, abrasion-resistant powder coatings.
Da in zahlreichen Fällen das dekorative Aussehen der pulverbeschichteten Objekte eineAs in many cases, the decorative appearance of the powder-coated objects a
30 wesentliche Rolle spielt, ist es wünschenswert, dass diese ihr makelloses Aussehen möglichst unverändert beibehalten, weshalb der Erhöhung der Abriebfestigkeit von Pulverbeschichtungen schon ein lange bestehendes Anliegen ist. Daneben kann es durch Verschleiß zu funktionellen Einschränkungen kommen, da mit dem Abnehmen der Schichtdicke eines Lacküberzuges natürlich auch dessen Schutzwirkung gegenüber dem 35 Untergrund abnimmt.Although it is desirable that these retain their flawless appearance as much as possible, increasing the abrasion resistance of powder coatings has long been a concern. In addition, it can lead to functional limitations due to wear, since with the decrease in the layer thickness of a paint coating, of course, its protective effect against the substrate 35 decreases.
ERSÄTZBLATT (REGEL 26) Die US 2004/0063813 Al beschreibt, dass Pulverlackzusammensetzungen, welche reaktive Nanopartikel enthalten, in vielerlei Belangen, so auch hinsichtlich ihrer Verschleißfestigkeit, herkömmlichen Pulverlacken - das sind solche ohne die entsprechenden Partikel oder solche, bei welchen die verwendeten Nanopartikel unmodiflziert sind und somit keine kovalente Anbindung an das Bindemittel erfahren - überlegen sind. Im Sinne des vorgenannten Dokuments sind die reaktiven Nanopartikel anorganische Partikel im Größenbereich zwischen 1 und 400 nm, welche durch chemische Modifizierung ihrer Oberfläche mit organofunktionellen Gruppen ausgestattet sind, die zur Herstellung kovalenter Bindungen zu Bindemittelkomponenten der betreffenden Pulverlackformulierung in der Lage sind; jene ermöglichen somit eine dauerhafte Verbindung zwischen Bindemittel und den darin verteilten Partikern.ERSÄTZBLATT (RULE 26) US 2004/0063813 A1 describes that powder coating compositions containing reactive nanoparticles have many aspects, including their wear resistance, of conventional powder coatings - these are those without the corresponding particles or those in which the nanoparticles used are unmodified and thus are not covalent Experienced binding to the binder - are superior. Within the meaning of the aforementioned document, the reactive nanoparticles are inorganic particles in the size range between 1 and 400 nm, which are equipped by chemical modification of their surface with organofunctional groups capable of producing covalent bonds to binder components of the powder coating formulation in question; those thus allow a permanent connection between the binder and the particles distributed therein.
Es stellt sich allerdings heraus, dass bei den gemäß US 2004/0063813 Al formulierten Pulverbeschichtungen die Verbesserung der Abriebfestigkeit nicht sonderlich groß ist. So zeigt der Vergleich der Beispiele 1 (Vergleichsbeispiel) und 4 (erfϊndungsgemäß) im Taber Abrasion Test eine Verminderung der Abriebsmenge um nicht einmal 20 %. Eigene Untersuchungen zu diesem Thema führten zu ähnlichen Resultaten.It turns out, however, that in the case of the powder coatings formulated according to US 2004/0063813 A1, the improvement in abrasion resistance is not particularly great. Thus, the comparison of Examples 1 (Comparative Example) and 4 (Inventive) in the Taber Abrasion Test shows a reduction in the amount of abrasion by less than 20%. Our own investigations on this topic led to similar results.
Die DE 102 48 799 Al offenbart anorganische Partikel umfassende Flüssigbeschichtungs- Zusammensetzungen, die dadurch gekennzeichnet sind, dass sie - ggf. neben anderen Hartstoffpartikeln — Mikrohohlpartikel aus Materialien der Mohs'schen Härte > 5,5 enthalten. Die Partikel weisen — zusammen gemessen — eine durchschnittliche Partikelgröße von 0,01 bis 20 μm, vorzugsweise 0,05 bis 15 μm, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 0,25 bis 10 μm und vor allem von 0,5 bis 7 μm auf. Aufgrund des geringen durchschnittlichen spezifischen Gewichts jener Mikrohohlpartikel und der den Flüssigformulierungen inhärenten niedrigen Viskosität reichern sich diese bevorzugt an der Oberfläche der Beschichtung an und machen diese besonders hart und abriebfest, während allfällige weitere Hartstoffteilchen auch für Härte in den darunter liegenden Schichten sorgen. Nach der Lehre dieser Offenlegung ist es aus Gründen der Transparenz vorteilhaft, Partikel, die im Wesentlichen kleiner als 0,5 μm sind, einzusetzen, während zur Erzielung besonderer Härte die Partikel vielfach deutlich größer als 1 μm sein sollten.DE 102 48 799 A1 discloses liquid-coating compositions comprising inorganic particles, which are characterized in that they contain, if appropriate in addition to other hard-material particles, micro-hollow particles of materials of Mohs hardness> 5.5. Measured together, the particles have an average particle size of from 0.01 to 20 .mu.m, preferably from 0.05 to 15 .mu.m, very particularly preferably in the range from 0.25 to 10 .mu.m and especially from 0.5 to 7 .mu.m. Due to the low average specific gravity of those micro-hollow particles and the low viscosity inherent in the liquid formulations, these preferentially accumulate on the surface of the coating and make it particularly hard and abrasion-resistant, while any other hard material particles also provide hardness in the underlying layers. According to the teaching of this disclosure, for reasons of transparency, it is advantageous to use particles which are substantially smaller than 0.5 μm, while in order to achieve particular hardness the particles should in many cases be significantly larger than 1 μm.
Die Beschichtungen gemäß DE 102 48 799 Al können bei hohen Anteilen entsprechender Partikel so verschleißfest sein, dass sie beim Taber Abrasion Test im Vergleich zu den unmodifizierten Beschichtungen nur noch einen Bruchteil deren Abriebs erleiden. Allerdings gibt die genannte DE-Al keinen Hinweis, wie die geoffenbarten Strategien zur Herstellung kratzfester, abriebbeständiger Pulverbeschichtungen angewendet werden können, sondern schließt vielmehr implizit eine derartige Übertragung durch den Hinweis auf die Bedeutung der Dünnflüssigkeit von Flüssigbeschichtungen für das Funktionieren des betreffenden Verfahrens aus.The coatings according to DE 102 48 799 A1 can be so wear-resistant in the case of high proportions of corresponding particles that they can be used in the Taber abrasion test in comparison to the unmodified coatings suffer only a fraction of their abrasion. However, the said DE-A1 gives no indication as to how the disclosed strategies for the production of scratch-resistant, abrasion-resistant powder coatings can be applied, but rather implicitly excludes such transfer by pointing to the importance of the thin liquid of liquid coatings for the functioning of the process in question.
Die DE 103 00 118 Al beschreibt die Verbesserung der Abriebbeständigkeit von Beschichtungsmitteln auf der Basis flüssiger, härtbarer Polyurethanzusammensetzungen durch den Zusatz wachsgecoateter Polyamidpartikel. Aus den geoffenbarten Beispielen ergibt sich eine signifikante Verminderung des im Taber Abrasion Test abgetragenen Materialsanteils; der Materialabtrag wird bei Zusatz wachsgecoateter Polyamidpartikel um bis zu zwei Drittel reduziert.DE 103 00 118 A1 describes the improvement of the abrasion resistance of coating compositions based on liquid, curable polyurethane compositions by the addition of wax-coated polyamide particles. From the disclosed examples, there is a significant reduction in the proportion of material removed in the Taber Abrasion Test; Material removal is reduced by up to two-thirds when wax-coated polyamide particles are added.
Die EP 1 245 627 A2 beschreibt strahlungshärtbare Flüssigbeschichtungen auf der Basis von Acrylaten, welche durch die Verwendung so genannter Nano-/Mikrohybridsysteme oder Mikrohybridsysteme auf der Basis nano- bzw. mikroskaliger oxidischer Partikel, welche durch eine in situ-Reaktion im als organischem Bindemittel dienenden Acrylmonomeren mit einer siliziumorganischen Umhüllung versehen werden, eine im Vergleich zu unmodifizierten Flüssigbeschichtungen auf Acrylbasis vielfach höhere Abriebbeständigkeit aufweisen. Bei den obligat zu verwendenden mikroskaligen Partikeln handelt es sich gemäß der Offenbarung dieses Dokuments bevorzugt um Korund mit einem mittleren Korndurchmesser von 13 μm.EP 1 245 627 A2 describes radiation-curable liquid coatings based on acrylates which are produced by the use of so-called nano / micro hybrid systems or micro hybrid systems based on nanoscale or microscale oxidic particles which act as an organic binder by an in situ reaction Acrylic monomers are provided with an organosilicon sheath, having a much higher abrasion resistance compared to unmodified acrylic-based liquid coatings. According to the disclosure of this document, the obligate micro-scale particles to be used are preferably corundum with an average grain diameter of 13 μm.
5 Nach der Lehre der EP 1 245 627 A2 werden die siliziumorganischen Umhüllungen jener5 According to the teaching of EP 1 245 627 A2, the organosilicon coatings are those of
Partikel in den Acrylmonomeren als Matrix bei 60 - 700C vorgenommen, ein Temperaturbereich, mit welchem im Hinblick auf die wesentlich höheren Viskositäten und Prozesstemperaturen bei der Herstellung von Pulverlack-Bindemitteln nicht das Auslangen gefunden wird. Die vielfach höheren Viskositäten der Pulverlack-Bindemittel O führen darüber hinaus beim Standardverfahren zur Herstellung von Pulverlacken, dem bei etwa 90 - 1400C ablaufenden Extrusionsprozess, zu derart hohen Scherraten, dass die Verwendung mikroskaliger Korundpartikel oder ähnlich harter Stoffe in Pulverlackformulierungen unweigerlich zu sehr starkem Verschleiß an den wertvollen Maschinen führen würde. Die DE 44 26 831 Al betrifft strahlenhärtbaxe Mischungen auf der Basis von Acrylat- Oligomeren, welche durch Zugabe von mindestens 1% einer Kombination feinteiliger anorganischer Verbindungen hoher Härte - Korund, Siliziumcarbid, Quarz und Wolframcarbid - in ihrer Abriebfestigkeit wesentlich gesteigert werden. Die Größe der Hartstoffteilchen liegt zwischen 1 und 50, vorzugsweise 5 bis 20 μm. Auch hier ist bei einer Übertragung auf Pulverlacke mit sehr starkem Verschleiß an den Maschinen zu rechnen.Particles in the acrylic monomers as a matrix at 60 - 70 0 C made, a temperature range, with which in view of the much higher viscosities and process temperatures in the production of powder coating binders not acheived. The much higher viscosities of the powder coating binders O lead beyond the standard method for preparation of powder coatings, the at about 90 - running 140 0 C extrusion process to such high shear rates, that the use of microscale corundum or similar hard materials in powder coating formulations inevitably very strong Wear on the valuable machinery would result. DE 44 26 831 A1 relates to radiation-cured mixtures based on acrylate oligomers, which are substantially increased in their abrasion resistance by addition of at least 1% of a combination of finely divided inorganic compounds of high hardness - corundum, silicon carbide, quartz and tungsten carbide. The size of the hard material particles is between 1 and 50, preferably 5 to 20 microns. Here, too, a transfer to powder coatings with very heavy wear on the machines is to be expected.
EP 0 539 385 Bl beschreibt Verfahren, mittels welcher zahlreiche Stoffe, deren Passage durch den Extruder aus den unterschiedlichsten Gründen unvorteilhaft ist und deshalb vermieden werden muss, haltbar an die Partikel einer primären fihnbildenden Komponente agglomeriert werden können. Dies geschieht in bevorzugter Weise durch Bearbeiten der Mischung der Partikel jener primären filmbildenden Komponente mit den Partikeln des Additivs in einem Hochgeschwindigkeitsmischer. Durch die solcherart in die 5 Mischung eingebrachte hohe mechanische Energie kommt es zu einem Temperaturanstieg der Masse; dabei werden die Additiv-Partikel - anders als bei herkömmlichem Vermengen - untrennbar mit den Partikeln der primären filmbildenden Komponente verbunden („agglomeriert"); in besonderen Ausformungen des Verfahrens können auch sorgfältig zudosierte Lösungsmittel zum oberflächlichen Anlösen (Klebrigmachen) der primären O filmbildenden Komponente(n) oder sorgfältig zudosierte Lösungen oder Dispersionen vonEP 0 539 385 B1 describes processes by means of which numerous substances whose passage through the extruder is unfavorable for a great variety of reasons and therefore must be avoided, can be preserved in a durable manner on the particles of a primary fluorine-forming component. This is preferably done by working the mixture of the particles of that primary film-forming component with the particles of the additive in a high-speed mixer. As a result of the high mechanical energy introduced into the mixture, the mass increases in temperature; the additive particles are inseparably "agglomerated" with the particles of the primary film-forming component, unlike conventional blending, and in particular embodiments of the process, carefully dosed solvents can also be used for surface-solubilization (tackification) of the primary O film-forming component. n) or carefully dosed solutions or dispersions of
Polymeren, die ihrerseits ein partielles Zusammenkleben zwischen den Primär- und den Additivpartikeln bewirken, zur Anwendung kommen. Die Agglomerate werden zunächst unter Kühlen und/oder Entzug des/der eingesetzten Lösungsmittel weiter bewegt und fallen schließlich in rieselfahiger Form an. 5Polymers, which in turn cause a partial sticking between the primary and the additive particles are used. The agglomerates are initially moved while cooling and / or removal of the solvent (s) used and finally fall in free-flowing form. 5
Die EP 0 539 385 Bl verweist auf die vorteilhafte Anwendung des Verfahrens zur Herstellung von abriebbeständigen Pulverlacken, welche durch das Agglomerieren abrasiver Bestandteile wie Korund (Mohs-Härte 9) oder Metallcarbide an eine primäre pulverförmige filmbildende Komponente hergestellt werden können. Eine Fertigung O harnstoffhaltiger Pulverlacke nach herkömmlicher Methode, bei welcher alle Bestandteile der Formulierung, also einschließlich der Hartstoff-Partikel, zunächst trocken vorgemischt und anschließend extrudiert werden, würde hingegen zu unvertretbar starkem Verschleiß im Inneren des Extruders führen. Es überrascht allerdings nicht, dass bei Verwendung abrasiver Partikel und einer Verfahrensweise gemäß EP O 539 385 Bl nun anstelle des Extruders das hochtourige Mischwerkzeug starkem Verschleiß ausgesetzt ist, umso mehr, als bei diesem Verfahren jedes einzelne Hartstoff-Partikel im Zuge des Prozesses wiederholt in intensiven Kontakt 5 mit dem Schnellläufer-Rotor und der Innenwand des Mischers kommt und kommen muss, soll der Prozess zum gewünschten Ziel führen. Darüber hinaus sind natürlich auch die bei der Pulverlack-Applikation verwendeten Förder- und Sprüheinrichtungen sehr starkem Verschleiß unterworfen, befinden sich doch der Großteil der Hartstoffteilchen an der Außenseite der erzeugten Agglomerate.EP 0 539 385 B1 refers to the advantageous use of the process for producing abrasion-resistant powder coatings which can be prepared by agglomerating abrasive constituents such as corundum (Mohs hardness 9) or metal carbides onto a primary powdery film-forming component. On the other hand, the production of urea-containing powder coatings by conventional methods, in which all constituents of the formulation, ie including the hard material particles, are first dry-premixed and then extruded would lead to unacceptably high levels of wear inside the extruder. It is not surprising, however, that when using abrasive particles and a procedure according to EP 0 539 385 Bl instead of the extruder, the high-speed mixing tool is exposed to heavy wear, all the more so as in this process every single hard particles in the course of the process repeatedly in intensive Contact 5 with the high-speed rotor and the inside wall of the mixer must come and go, the process should lead to the desired goal. In addition, of course, the conveying and spraying equipment used in the powder coating application are subjected to very strong wear, since most of the hard material particles are located on the outside of the agglomerates produced.
I OI O
Die EP 1 095 110 Bl betrifft die Verminderung des Glanzgrades oder sonstige Änderungen des Erscheinungsbildes von Pulverbeschichtungen. Dies geschieht gemäß Offenbarung durch Vermischen einer filmbildenden Pulverlackkomponente, einer fihnbildenden oder rύcht-filmbildenden, das Erscheinungsbild modifizierendenEP 1 095 110 Bl relates to the reduction of the gloss level or other changes in the appearance of powder coatings. This is done according to disclosure by mixing a film-forming powder coating component, a fbildbildenden or rύcht-film-forming, modifying the appearance
15 Komponente, sowie einer weiteren Additiv-Komponente, bei welchen es sich um bestimmte Kombinationen von Aluminiumoxid (auch als DAl2O3 = Korund), Aluminiumhydroxid und mit Wachs überzogenem, vorzugsweise amorphem Siliziumdioxid, oder gegebenenfalls letzteres alleine, handelt. In bevorzugter Weise sind die drei letztgenannten Stoffe maximal 1 μm groß.15 component, and another additive component, which are certain combinations of alumina (also known as DAl 2 O 3 = corundum), aluminum hydroxide and wax-coated, preferably amorphous silica, or optionally the latter alone. Preferably, the last three substances are not more than 1 micron in size.
2020
Die EP 1 095 110 Bl offenbart nichts hinsichtlich der Abriebfestigkeit nach ihrer Lehre hergestellten Beschichtungen, ebenso wenig sind Angaben auf einen möglichen Verschleiß von Anlagenteilen darin zu finden.EP 1 095 110 Bl does not disclose anything with regard to the abrasion resistance according to their teachings produced coatings, nor are indications of a possible wear of equipment parts to find therein.
25 Es ist festzuhalten, dass nach dem Stand der Technik keine Pulverbeschichtungen bekannt sind, welche eine gegenüber herkömmlichen Pulverbeschichtungen markant höhere Abriebfestigkeit nach Taber aufweisen und welche bei ihrer Herstellung und Verarbeitung keinen Verschleiß an den berührenden Anlagenteilen verursachen, der über das Maß hinausgeht, welches für herkömmliche Pulverlacke üblich ist.It is to be noted that the state of the art does not disclose powder coatings which have a significantly higher Taber abrasion resistance compared with conventional powder coatings and which do not cause any wear on the contacting parts of the system during their manufacture and processing which goes beyond what is necessary for conventional powder coatings is common.
3030
Überraschenderweise wurde nun gefunden, dass die Erzeugung von Hartstoffteilchen mit einer Mohs-Härte > 7 enthaltenden Pulverlacken in einem Agglomerationsprozess und ihre Verarbeitung zur Herstellung abriebsfester Pulverbeschichtungen ohne Verschleißschäden an den beteiligten Anlagen unter Vermeidung der oben geschilderten Nachteile des Standes der Technik möglich ist, wenn erfindungsgemäß der einen Hauptbestangteil bildenden, aus zumindest einem primär teilchenförmigen, filmbildenden Polymermaterial bestehenden Polymerkomponente zur Steigerung der Abriebsfestigkeit mikroskalige, mit polymerem Material und/oder Wachs umhüllte Hartstofrpartikel zugesetzt werden. In unerwarteter Weise hat sich weiters gezeigt, dass die Verwendung polymer- und/oder wachsumhüllter Hartstofrpartikel auch bei bloßem losem Vermengen mit einer primären teilchenförmigen filmbildenden Polymerkomponente zu weitgehend entmischungsstabilen Pulverlack-Qualitäten führt, welche die Herstellung abriebfester Pulverbeschichtungen ermöglichen.Surprisingly, it has now been found that the production of hard material particles with a Mohs hardness> 7 containing powder coatings in an agglomeration process and their processing for producing abrasion resistant powder coatings without wear damage to the equipment involved while avoiding the above Disadvantages of the prior art is possible if, according to the invention, micro-scale hard particles coated with polymeric material and / or wax are added to the main component of the polymer component comprising at least one primary particulate film-forming polymer material to increase the abrasion resistance. Unexpectedly, it has also been found that the use of polymeric and / or wax-coated hard particles, even when merely blended with a primary particulate film-forming polymer component, results in substantially segregation-stable powder coating qualities which enable the production of abrasion resistant powder coatings.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es nach erfindungsgemäßen Ausführungsformen besonders vorteilhaft, wenn zumindest eine primär teilchenförmige, filmbildende Polymerkomponente mit mindestens einer teilchenförmigen, nicht filmbildenden Komponente aus mit polymerem Material und/oder Wachs umhüllten Hartstoffteilchen vermengt oder auch durch Agglomeration verbunden wird.For carrying out the process according to the invention, it is particularly advantageous according to embodiments of the invention if at least one primary particulate, film-forming polymer component is mixed with at least one particulate, non-film-forming component of hard material particles enveloped with polymeric material and / or wax or else joined by agglomeration.
Als filmbildende Komponente können härtbare Polymersysteme dienen. Ein härtbares Polymersystem umfasst i. a. eine oder mehrere Härterkomponente/n; alternativ können auch koreaktive Polymere zum Einsatz kommen. Die Härtung dieser Polymere kann durch Wärme- und/oder Strahlungsenergie (UV, Elektronenstrahl) bewirkt werden.As a film-forming component can serve curable polymer systems. A curable polymer system comprises i. a. one or more hardener component (s); Alternatively, also koreaktive polymers can be used. The curing of these polymers can be effected by heat and / or radiation energy (UV, electron beam).
Als Bindemittel für die hitzehärtbaren Polymersysteme kommen carboxylfunktionelle Polyester in bevorzugter Weise und/oder hydroxylfunktionelle Polyester, (Meth-) Acrylharze - carboxyl-, hydroxyl- oder glycidylfunktionell - oder auch Epoxidharze in Betracht.Suitable binders for the thermosetting polymer systems are carboxyl-functional polyesters in a preferred manner and / or hydroxyl-functional polyesters, (meth) acrylic resins - carboxyl, hydroxyl or glycidyl-functional - or epoxide resins.
Zur Härtung carboxylfunktioneller Harze werden häufig epoxidfunktionelle Komponenten verwendet. Dabei kann es sich entweder um epoxidfunktionelle Harze handeln wie beispielsweise Kondensationsprodukte aus Bisphenol A und Epichlorhydrin, oder es niedermolekulare Verbindungen wie beispielsweise Triglycidylisocyanurat. Weitere potentielle Härter carboxylfunktioneller Harze sind D-Hydroxyalkylamide. Zur Umsetzung hydroxylfunktioneller Harze können isocyanatfunktionelle Härter verwendet werden, weiters Amin-Formaldehyd-Kondensate wie Melaminharze, Harnstoff-Formaldehydharze oder auch Glycoluril-Systeme.For curing carboxyl-functional resins, epoxide-functional components are frequently used. These may be either epoxy-functional resins such as condensation products of bisphenol A and epichlorohydrin, or low molecular weight compounds such as triglycidyl isocyanurate. Further potential hardeners of carboxyl-functional resins are D-hydroxyalkylamides. Isocyanate-functional hardeners can be used for the reaction of hydroxyl-functional resins, furthermore amine-formaldehyde condensates such as melamine resins, urea-formaldehyde resins or also glycoluril systems.
Die zur Umsetzung mit (Meth-)Acrylharzen geeigneten Härter sowie co-reaktiven Polymere orientieren sich in Analogie zu den zuvor erörterten Polyestern an den im Acrylharz verfügbaren funktionellen Gruppen. Zur Härtung glycidylfunktioneller (Meth-) Acrylharze sind längerkettige aliphatische Dicarbonsäuren, darüber hinaus auch deren Anhydride, verwendbar.The hardeners suitable for reaction with (meth) acrylic resins as well as co-reactive polymers are based on the functional groups available in the acrylic resin analogously to the previously discussed polyesters. For curing glycidyl-functional (meth) acrylic resins, longer-chain aliphatic dicarboxylic acids, moreover also their anhydrides, can be used.
Zur Härtung von Epoxidharzen kommen beispielsweise aniinofunktionelle Stoffe in Betracht; eine weitere Möglichkeit stellen carboxylfunktionelle Polymere (Polyester, [Meth-]Acrylate) dar.For the curing of epoxy resins, for example, aniinofunctional substances come into consideration; another possibility is carboxyl-functional polymers (polyesters, [meth] acrylates).
Als strahlungshärtbare Polymere können ungesättigte Polyesterharze dienen. Zu ihrer Härtung sind andere ungesättigte Stoffe wie Acrylurethane oder Vinyletherurethane verwendbar.As radiation-curable polymers can serve unsaturated polyester resins. For their curing, other unsaturated substances such as acrylurethanes or vinyl ether urethanes can be used.
Die Größe der Teilchen der filmbildende(n) Komponente(n) liegt gängigerweise zwischen 10 und 120 μm, mit einem Mittelwert zwischen 15 und 75 μm. Die Glasübergangstemperatur(en) liegen üblicherweise im Bereich von 35 bis 85°C, vorzugsweise von 40 bis 75°C und besonders bevorzugt von 45 bis 700C.The size of the particles of the film-forming component (s) is usually between 10 and 120 microns, with an average value between 15 and 75 microns. The glass transition temperature (s) are usually in the range of 35 to 85 ° C, preferably from 40 to 75 ° C and particularly preferably from 45 to 70 0 C.
Alternativ können thermoplastische Polymersysteme als filmbildende Komponente 5 verwendet werden. Beispiele sind Fluorocarbon-Polymere - z. B. Polyvinylidenfluorid -, weichgemachtes Polyvinylchlorid, Polyethylen, Ethylen-Vinylacetat-Copolymere und Polyamide.Alternatively, thermoplastic polymer systems can be used as film-forming component 5. Examples are fluorocarbon polymers -. As polyvinylidene fluoride -, plasticized polyvinyl chloride, polyethylene, ethylene-vinyl acetate copolymers and polyamides.
Die vorgenannten Polymersysteme können optional weitere Stoffe wie Pigmente, Füller O und Additive enthalten.The aforementioned polymer systems may optionally contain further substances such as pigments, fillers O and additives.
Als Pigmente können anorganische Stoffe wie Titandioxid, Chrom(III)-oxid5 Ruß oder Eisenoxide, weiters organische Pigmente wie Phthalocyanin-, Azo-, Anthraquinon-, Thioindigo- oder Quinacridonpigmente verwendet werden. Als Füller sind beispielsweise Bariumsulfat und Calciumcarbonat verwendbar. An Additiven können beispielsweise Verlaufsmittel, UV- und Oxidationsstabilisatoren, Härtungsbeschleuniger und Entgasungshilfsstoffe zum Einsatz kommen.As pigments, inorganic substances such as titanium dioxide, chromium (III) oxide 5 carbon black or iron oxides, furthermore organic pigments such as phthalocyanine, azo, anthraquinone, thioindigo or quinacridone pigments can be used. For example, as fillers Barium sulfate and calcium carbonate usable. For example, leveling agents, UV and oxidation stabilizers, curing accelerators and degassing aids can be used on additives.
Die erfindungsgemäß als primäre filmbildende Komponente dienenden teilchenförmigen filmbildenden Polymeren finden verbreitet als Pulverlack Verwendung. Eine sehr detaillierte und aktuelle Übersicht zum Thema vermittelt dazu beispielsweise Pieter Gillis de Lange, Powder Coatings - Chemistry and Technology, Vincentz Network, Hannover, 2004.The particulate film-forming polymers used according to the invention as the primary film-forming component are widely used as powder coating. For example, Pieter Gillis de Lange, Powder Coatings - Chemistry and Technology, Vincentz Network, Hanover, 2004, provides a very detailed and up-to-date overview of the topic.
Es hat sich gezeigt, dass unter Verwendung von Partikeln mit einer Mohs-Härte < 7 hergestellte Pulverlacke im Taber Abrasion Test zwar Verbesserungen der Abriebbeständigkeit gegenüber unmodifizierten Pulverbeschichtungen erkennen lassen, diese Verbesserungen aber eher bescheiden ausfallen.It has been found that although powder coatings prepared using particles with a Mohs hardness <7 have demonstrated improvements in abrasion resistance over unmodified powder coatings in the Taber abrasion test, these improvements are rather modest.
Gemäß einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung werden hingegen als Hartstoffteilchen Korund, Siliziumcarbid und/oder Borcarbid eingesetzt. Erfindungsgemäß haben die Hartstoffteilchen eine Teilchengröße im Bereich von 1 bis 50 μm, vorzugsweise 5 bis 30 μm.In contrast, according to a preferred embodiment of the invention corundum, silicon carbide and / or boron carbide are used as the hard material particles. According to the invention the hard material particles have a particle size in the range of 1 to 50 microns, preferably 5 to 30 microns.
Die erfindungsgemäß für die Herstellung der Hülle an den genannten Hartstoffteilchen verwendbaren Wachse und Polymere sind vielfältig. Bevorzugt werden Stoffe verwendet, welche in feinteiliger Form auch für sich alleine genommen als Additive in Pulverlacken eingesetzt werden, und unter diesen bevorzugt teilkristalline Materialien. Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht die Hülle der Hartstoffteilchen aus gegebenenfalls Amid- oder PTFE-modifizierten Polyethylen- sowie Polypropylen- Wachsen, aus Amidwachsen oder deren Kombinationen.The waxes and polymers which can be used according to the invention for the production of the sheath on the abovementioned hard material particles are diverse. Preference is given to using substances which, taken in finely divided form, are also used on their own as additives in powder coatings, and among these preferably semicrystalline materials. According to a preferred embodiment of the invention, the shell of the hard material particles consists of optionally amide- or PTFE-modified polyethylene and polypropylene waxes, of amide waxes or combinations thereof.
Die Wachshüllen können durch an sich bekannte Verfahren auf die Teilchen aufgebracht werden; als Beispiel sei die Möglichkeit der Sprühtrocknung bzw. Sprühmikronisierung genannt.The wax envelopes can be applied to the particles by methods known per se; as an example, the possibility of spray-drying or spray-micronization may be mentioned.
Das Herstellen der Agglomerate aus primärer filmbildender Komponente und den wachs- und/oder polymerumhüllten Hartstoffteilchen erfolgt nach bekannten Verfahren, wie beispielsweise in EP 0 539 385 Bl geoffenbart. Erfindungsgemäß ist es aber auch möglich, die Komponenten lediglich lose miteinander zu vermengen, die Abriebsfestigkeit der aus solchen Mischungen herstellbaren Pulverbeschichtungen entspricht jener durch Agglomerieren gewonnenen weitgehend.The agglomerates of primary film-forming component and the wax-coated and / or polymer-coated hard material particles are prepared by known processes, such as for example, in EP 0 539 385 B1. However, according to the invention it is also possible to mix the components only loosely with one another, the abrasion resistance of the powder coatings obtainable from such mixtures corresponds to that obtained by agglomeration to a large extent.
In jedem Fall zeichnen sich die erfindungsgemäßen Pulverlacke neben ihrer hohen Abriebfestigkeit dadurch aus, dass sie bei ihrer Herstellung und Verarbeitung die betreffenden Anlagen nicht stärker verschleißen als dies die als primäre filmbildende Komponente dienenden Massen tun.In any case, the powder coatings according to the invention, in addition to their high abrasion resistance, are distinguished by the fact that they do not wear the relevant equipment more heavily during their manufacture and processing than do the masses serving as the primary film-forming component.
Die nachfolgenden Beispiele sollen die stark ausgeprägte Abriebbeständigkeit der erfindungsgemäßen Pulverbeschichtungen verdeutlichen. Dabei soll den konkreten Darstellungen keinerlei einschränkender Charakter zukommen.The following examples are intended to illustrate the pronounced abrasion resistance of the powder coatings according to the invention. At the same time, the concrete representations should not have any limiting character.
BeispieleExamples
Bei allen Beispielen kommt die nachstehende filmbildende Polymerkomponente zum Einsatz, ohne jedoch auf die nachfolgend angegebene Polymerkomponente eingeschränkt zu sein:In all examples, the following film-forming polymer component is used, but without being limited to the polymer component indicated below:
Zusammensetzungcomposition
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Die Rohstoffe wurden in einem Mischer der Type Pilot 3 der Fa. Thermo Prism 2 Minuten lang bei einer Drehzahl von 2500 min -i vorgemischt und anschließend über einen Extruder der Type Prism Twinscrew 16 mm, Schneckenlänge = 24-facher Schneckendurchmesser, extrudiert (Temperierung der Heizzonen in Richtung des Materialflusses: 100, 130 und 125 0C, Drehzahl 400 min"1). Das gekühlte Extrudat wurde gebrochen, auf einer Sichtermühle gemahlen und mit einer Kornobergrenze von 85 μm abgesiebt.The raw materials were premixed in a mixer of the type Pilot 3 from Thermo Prism for 2 minutes at a speed of 2500 min -i and then over a Extruder type Prism Twinscrew 16 mm, screw length = 24-fold screw diameter, extruded (temperature control of the heating zones in the direction of material flow: 100, 130 and 125 ° C., speed 400 min -1 ) The cooled extrudate was crushed, ground on a classifier mill and screened with a grain upper limit of 85 microns.
Hartstoffkomponente in allen erfindungsgemäßen Beispielen:Hard material component in all examples according to the invention:
Edelkorund der Korngröße F 320, überzogen mit DEUREX ® 9720 (Polyethylen). Der Wachsanteil der Hartstoffkomponente betrug 31,8 Gew.-%.Fine corundum of grain size F 320, coated with DEUREX® 9720 (polyethylene). The wax content of the hard material component was 31.8 wt .-%.
Verschleißmindernde Komponenten gemäß Stand der Technik in Vergleichsbeispielen:Wear-reducing components according to the prior art in comparative examples:
Polyamid 12 - Partikel der mittleren Korngröße ~ 20 μm, naturfarben (Vestosint 2158 nf, Fa. Degussa), sowie detto, gemäß DE 103 00 118 Al mit 4 % Wachs (mikronisiertes Fischer-Tropsch/PTFE-Wachs) gecoatet.Polyamide 12 - particles of average particle size ~ 20 microns, natural colors (Vestosint 2158 nf, Degussa), and detto, according to DE 103 00 118 Al coated with 4% wax (micronized Fischer-Tropsch / PTFE wax).
Beispiel 1 (agglomeriertes Pulverlack-Endprodukt, erfindungsgemäß)Example 1 (agglomerated powder coating end product, according to the invention)
In den Friktionsmischer einer Heiz-/Kühlmischer-Kombination TSHK/KGU in Laborausführung (10 1 Nennvolumen, Fa. Papenmeier) wurden 2430 g der obigen pulverförmigen, filmbildenden Polymerkomponente sowie 70 g der wachsumhüllten Hartstoffkomponente vorgelegt. Anschließend wurde das Mischwerkzeug in Betrieb genommen und bis zu einer maximalen Umfangsgeschwindigkeit von 27 m/sec. bewegt, und zwar so lange, bis eine Innentemperatur von 52°C erreicht war. Durch Rücknahme derIn the friction mixer of a heating / cooling mixer combination TSHK / KGU in laboratory version (10 1 nominal volume, Fa. Papenmeier), 2430 g of the above powdery, film-forming polymer component and 70 g of the wax-coated hard material component were introduced. Subsequently, the mixing tool was put into operation and up to a maximum peripheral speed of 27 m / sec. moved until it reached an internal temperature of 52 ° C. By taking back the
Drehzahl wurde diese Temperatur für 2 Minuten konstant gehalten. Anschließend wurde das Material in den nachgeschalteten Kühlmischer überführt und unter Kühlen weiter gerührt, bis die Massetemperatur 30°C unterschritt.Speed, this temperature was kept constant for 2 minutes. Subsequently, the material was transferred to the downstream cooling mixer and further stirred with cooling until the melt temperature was below 30 ° C.
Eine anschließende Untersuchung der verwendeten Heiz-/Kühlmischer-Kombination ließ keine Verschleißspuren erkennen. Beispiel 2 (lose gemischtes Pulverlack-Endprodukt, erfindungsgemäß)A subsequent examination of the heating / cooling mixer combination used showed no signs of wear. Example 2 (Loosely mixed powder coating end product, according to the invention)
972 g der obigen pulverförmigen, filmbildenden Polymerkomponente sowie 28 g der wachsumhüllten Hartstoffkomponente werden in einem Mischer der Type Pilot 3 der Fa. Thermo Prism 2 Minuten lang bei einer Drehzahl von 1500 min -1 vermischt.972 g of the above powdery, film-forming polymer component and 28 g of the wax-coated hard material component are mixed for 2 minutes at a speed of 1500 min -1 in a Pilot 3 mixer from Thermo Prism.
Eine anschließende Untersuchung des verwendeten Mischers ließ keine Verschleißspuren erkennen.A subsequent examination of the mixer used showed no signs of wear.
Vergleichsbeispiel 1Comparative Example 1
972 g der obigen pulverförmigen, filmbildenden Polymerkomponente sowie 28 g der oben972 g of the above powdery, film-forming polymer component and 28 g of the above
genannten wachsumhüllten Polyamidpartikel werden analog zu Beispiel 2 miteinander vermischt.wax-coated polyamide particles mentioned are mixed together analogously to Example 2.
Vergleichsbeispiel 2Comparative Example 2
972 g der obigen pulverförmigen, filmbildenden Polymerkomponente sowie 28 g der oben genannten nicht umhüllten Polyamidpartikel werden analog zu Beispiel 2 miteinander vermischt.972 g of the above powdery, film-forming polymer component and 28 g of the above-mentioned uncoated polyamide particles are mixed together analogously to Example 2.
Vergleichsbeispiel 3Comparative Example 3
Die obige pulverförmige, filmbildende Polymerkomponente wird ohne jeden Zusatz verwendet.The above powdery film-forming polymer component is used without any additive.
Verarbeitung:Processing:
Die Pulverlacke aus den vorgenannten Beispielen und Vergleichsbeispielen wurden mit einer Gema Easy Tronic Beschichtungsanlage auf Prüf bleche aus Aluminium, Größe 100 x 100 x 0,7 mm, appliziert, Schichtdicke ca. 100 μm. Anschließend wurden dieThe powder coatings from the above-mentioned examples and comparative examples were applied to test plates made of aluminum, size 100 × 100 × 0.7 mm, with a Gema Easy Tronic coating system, layer thickness about 100 μm. Subsequently, the
Pulverlacke in einem Umluftofen der Type Heraeus UT 12 15 Minuten lang bei 1600C eingebrannt. Zur Untersuchung des Abrasionspotenzials der erfindungsgemäßen Pulverlacke wurden weiters je 200 kg der entsprechenden Pulverlacke über eine industrielle Beschichtungsanlage (DDF Pumpe 20-40® der Fa. Ramseier Technologies AG, Sprühpistole Easytronic Select® der Fa. ITW Gema) verarbeitet. Eine anschließende Untersuchung zeigte keinerlei Hinweise auf starken Verschleiß, wie er bei Verarbeitung von Pulverlacken, die herkömmliche Hartstoffpartikel enthalten, 2x1 beobachten ist.Powder coatings baked in a convection oven of the type Heraeus UT 12 at 160 0 C for 15 minutes. To investigate the Abrasionspotenzials the novel powder coatings 200 kg each of the respective powder coatings were further (DDF pump 20-40 ® from. Ramseier Technologies AG spray gun EasyTronic Select ® from. ITW Gema) processed through an industrial coating line. A subsequent examination showed no evidence of excessive wear, as observed when processing powder coatings containing conventional hard particles, 2x1.
Prüfung der Abriebbeständigkeit:Testing the abrasion resistance:
Die Bestimmung der Abriebfestigkeit erfolgte mittels Taber® Abraser 5130 der Fa. BYK- Gardner in Anlehnung an die DIN 68861 T2. Als Schleifmittel dienten Sandpapierstreifen der Type S-33, welche nach 100 Umdrehungen gegen neue ausgetauscht wurden. Es wurde der Gewichtsverlust der Prüflinge nach 200 Umdrehungen und einer Belastung mit 500 g ermittelt.The abrasion resistance was determined by means of Taber® Abraser 5130 from BYK-Gardner on the basis of DIN 68861 T2. As abrasive sandpaper strips of the type S-33, which were replaced after 100 revolutions against new. The weight loss of the specimens after 200 revolutions and a load of 500 g was determined.
Ergebnisse:Results:
Die nachstehenden Ergebnisse stellen die jeweiligen Mittelwerte aus 3fach-Bestimmungen dar.The following results represent the respective averages of 3-fold determinations.
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Figure imgf000013_0001
Zusammenfassend kann festgehalten werden, dass Pulverlacke, welche mit Polyamidpartikeln als nicht-filmbildende Komponente, gleichgültig ob mit Wachs gecoated oder nicht, ausgestattet werden, im Vergleich zu unmodifizierten Pulverlacken (Vergleichsbeispiel 3) einen in der Größenordnung von ungefähr knapp 10% verringerten Gewichtsverlust aufweisen. Ohne wesentlichen Einfluss von der Art der eingesetzten filmbildenden Polymerkomponente bewirkt die erfindungsgemäße Verwendung von wachsumhüllten Hartstoffpartikeln als nicht-filmbildende Komponente hingegen einen in der Größenordnung von gut 40% verringerten Gewichtsverlust im Vergleich zu unmodifiziertem Pulverlack. In summary, it can be said that powder coatings provided with polyamide particles as a non-film-forming component, whether coated with wax or not, have a weight loss of the order of about 10%, compared to unmodified powder coatings (Comparative Example 3). On the other hand, without significant influence on the type of film-forming polymer component used, the use of wax-coated hard material particles as non-film-forming component causes weight loss of the order of 40% compared to unmodified powder coating.

Claims

Patentansprüche : Claims:
5 1. Verfahren zur Herstellung von zumindest eine filmbildende Polymerkomponente und Hartstoffpartikel mit einer Mohs-Härte > 7 als nicht-filmbildende Komponente enthaltenden, im Zuge ihrer Herstellung und Verarbeitung Anlagen, insbesondere Extruder, Mischer oder dgl. schonenden, hitze- sowie strahlungshärtbaren Pulverlacken, dadurch gekennzeichnet, dass der einen Hauptbestandteil bildenden, I O aus zumindest einem primär teilchenförmigen, filmbildenen Polymermaterial bestehenden Polymerkomponente zur Steigerung der Abriebfestigkeit mikroskalige, mit polymerem Material und/oder Wachs umhüllte Hartstoffteilchen zugesetzt werden.5 1. A process for the preparation of at least one film-forming polymer component and hard particles having a Mohs hardness> 7 as non-film-forming component, in the course of their production and processing equipment, especially extruders, mixers or the like. Gentle, heat and radiation curable powder coatings, characterized in that micro-scale hard material particles coated with polymeric material and / or wax are added to the polymer component comprising at least one primary particulate, film-forming polymer material forming a main component to increase the abrasion resistance.
15 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine primär teilchenförmige, filmbildene Polymerkomponente mit mindestens einer teilchenförmigen, nicht-filmbildenden Komponente aus mit polymerem Material und/oder Wachs umhüllten Hartstoffteilchen vermengt wird.2. Method according to claim 1, characterized in that at least one primary particulate, film-forming polymer component having at least one particulate, non-film-forming component is mixed with hard material particles coated with polymeric material and / or wax.
20 3. Verfahren nach Anspruch I3 dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine primär teilchenförmige, filmbildende Polymerkomponente mit mindestens einer teilchenförmigen, nicht-filmbildenden Komponente aus mit polymerem Material und/oder Wachs umhüllten Hartstoffteilchen durch Agglomeration verbunden wird. 2520 3. The method of claim I 3, characterized in that at least one primary particulate, film-forming polymer component with at least one particulate, non-film-forming component of coated with polymeric material and / or wax hard material particles is connected by agglomeration. 25
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Hartstoffteilchen Korund, Siliziumcarbid und/oder Borcarbid eingesetzt werden.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that are used as the hard particles corundum, silicon carbide and / or boron carbide.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the
30 Hartstoffteilchen eine Teilchengröße im Bereich von 1 bis 50 μm, vorzugsweise 5 bis 30 μm haben.30 hard particles have a particle size in the range of 1 to 50 microns, preferably 5 to 30 microns.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülle der Hartstoffteilchen aus gegebenenfalls Amid- oder PTFE modifizierten Polyethylen- sowie Polypropylen-Wachsen, aus Amidwachsen oder deren Kombinationen bestehen. 6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the shell of the hard material particles modified from optionally amide or PTFE Polyethylene and polypropylene waxes, consist of amide waxes or combinations thereof.
PCT/AT2007/000301 2006-08-01 2007-06-20 Method for producing powder coatings containing at least one film-forming polymer component and hard material particles WO2008014527A1 (en)

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AT0129506A AT503115B1 (en) 2006-08-01 2006-08-01 Preparing heat- and radiation-curable powder coating, useful to coat materials e.g. metal, comprises adding microscale hard material coated with polymer/wax to a polymer component consisting of a primary particulate, film-forming polymer
ATA1295/2006 2006-08-01

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