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Title:
THERMOSETTING COATING POWDERS CONTAINING EXTENDER RESINS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2004/072198
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to crosslinked coating powder compositions containing a) at least one crosslinkable polymer, b) at least one crosslinking agent that is compatible therewith, c) other optional additives. Said crosslinked coating powder compositions are characterized in that d) at least one extender resin from the group comprising vinyl acetate homopolymers and vinyl acetate copolymers is contained.

Inventors:
REINTHALER ERNST (DE)
TANGELDER ROBERT (NL)
Application Number:
PCT/EP2004/001326
Publication Date:
August 26, 2004
Filing Date:
February 12, 2004
Export Citation:
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Assignee:
WACKER POLYMER SYSTEMS GMBH (DE)
REINTHALER ERNST (DE)
TANGELDER ROBERT (NL)
International Classes:
C09D5/03; C09D163/00; C09D167/00; C09D175/04; C08L31/04; (IPC1-7): C09D163/00; C09D5/03; C09D133/08; C09D167/00
Domestic Patent References:
WO1993009188A11993-05-13
Foreign References:
EP0856567A21998-08-05
US4552920A1985-11-12
GB1104274A1968-02-21
EP1229062A12002-08-07
US4312902A1982-01-26
EP0751192A11997-01-02
US3943082A1976-03-09
US4009224A1977-02-22
Attorney, Agent or Firm:
Schuderer, Michael c/o Wacker-Chemie GmbH (Hanns-Seidel-Platz 4, München, DE)
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Claims:
Patentansprüche :
1. Vernetzende PulverlackZusammensetzungen enthaltend a) mindestens ein vernetzbares Polymer, b) mindestens einen dazu kompatiblen Vernetzer, c) gegebenenfalls weitere Zusatzstoffe, dadurch gekennzeichnet, dass d) mindestens ein Extenderharz aus der Gruppe umfassend VinylacetatHomoundCoPolymerisate enthalten ist.
2. Vernetzende PulverlackZusammensetzungen nach Anspruch 1 enthaltend als Polymer a) ein vernetzbares Polymer aus der Gruppe umfassend Epoxidharze, funktionelle Polyester, Co polymerisate von Acrylsäureestern von Alkoholen mit 1 bis 18 CAtomen, welche noch glycidyl, hydroxyloder carbo xylfunktionelle Comonomere enthalten.
3. Vernetzende PulverlackZusammensetzungen nach Anspruch 1 oder 2 mit einem zum Polymer a) kompatiblen Vernetzer b) aus der Gruppe umfassend Vernetzer mit mindestens zwei Carboxylgruppen, betaHydroxyalkylamide, Polyisocyanate, blockierte Polyisocyanate, glycidylund epoxidfunktionel le Vernetzer.
4. Vernetzende PulverlackZusammensetzungen nach Anspruch 1 bis 3, welche einen carboxylfunktionellen Polyester a) und ein Epoxidharz b) enthalten.
5. Vernetzende PulverlackZusammensetzungen nach Anspruch 1 bis 4, mit einem Extenderharz d) aus der Gruppe umfassend VinylacetatHomopolymerisate und Copolymerisate von Vinyl acetat mit carboxyl, hydroxylund epoxidfunktionellen Monomereinheiten.
6. Vernetzende PulverlackZusammensetzungen nach Anspruch 1 bis 5, mit einem Extenderharz d) aus der Gruppe umfassend Copolymerisate von Vinylacetat mit 0.1 bis 40 Gew.% funk tionellen Monomereinheiten, bezogen auf das Gesamtgewicht des VinylacetatCopolymerisats.
7. Vernetzende PulverlackZusammensetzungen nach Anspruch 1 bis 6, mit einem Extenderharz d) aus der Gruppe umfassend Copolymerisate von Vinylacetat mit ethylenisch ungesättig te Monound Dicarbonsäuren oder deren Anhydriden, Copolymerisate von Vinylacetat mit hydroxylfunktionellen Monomeren aus der Gruppe Methacrylsäureund Acrylsäure hydroxyalkylester, sowie Vinylalkohol, Copolymerisate von Vinylacetat mit epoxylfunktionellen Mo nomeren aus der Gruppe Glycidylacrylat, Glycidylmethacry lat, Allylglycidether, Vinylglycidether, Vinylcyclohexeno xid, Limonenoxid, Myrcenoxid und Caryophyllenoxid.
8. Vernetzende PulverlackZusammensetzungen nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das gewichtsmittlere Molekulargewicht Mw der Extenderharze d) zwischen 10,000 und 400,000 beträgt.
9. Vernetzende PulverlackZusammensetzungen nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an Exten derharz d) in der PulverlackZusammensetzung von 2 bis 30 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponente a), b) und d), beträgt.
10. Verwendung der vernetzenden PulverlackZusammensetzungen nach Anspruch 1 bis 9 zur Automobillackierung, für die La ckierung von Bauwerken im Innenund Aussenbereich, für die Lackierung von Türen, Fenstern und Möbeln, für die in dustrielle Lackierung, inklusive Coil Coating, Container Coating und die Imprägnierung sowie Beschichtung elektro nischer Bauteile, sowie die Lackierung von Metallteilen.
Description:
Extenderharze enthaltende Thermoset-Pulverlacke Die Erfindung betrifft vernetzende Pulverlack-Zusammensetzun- gen (Thermoset-Pulverlacke), welche Vinylacetat-Homo-und-Co- Polymerisaten als Extenderharze enthalten.

Pulverlacke werden zur Beschichtung diverser Substrate, vor allem Metall, in untergeordnetem Maße aber auch von Holzwerk- stoffen und Kunststoffen eingesetzt. Am häufigsten findet man vernetzende Pulverlacksysteme, sogenannte Thermoset-Pulver- lacke, die prinzipiell aus einem vernetzungsfähigen Polymeren und dem entsprechenden Vernetzer aufgebaut sind. Weitere Be- standteile von Pulverlack-Zusammensetzungen sind Pigmente, Füllstoffe und Additive wie Fließhilfsmittel und Entgasungs- hilfen.

Als vernetzbare Polymere findet man Epoxidharze, beispielswei- se auf der Basis von Bisphenol-A-, Bisphenol-F-, Epoxy- Novolac-Harzen, sowie carboxyl-und hydroxylfunktionelle line- are Polyesterharze, und glycidyl-hydroxyl-oder carboxyl- funktionelle Acrylatharze. Denn größten Markt haben die soge- nannten Epoxy-Polyester-Hybrid-Pulverlacke inne, die Kombina- tionen aus COOH-Polyester und Epoxidharz darstellen, bei denen ein separater Vernetzer nicht mehr nötig ist, da die beiden Harzkomponenten bereits zueinander reaktionsfähig sind.

Die Pulverlacke werden bevorzugt mit Hilfe elektrostischer Be- schichtungsverfahren auf das Substrat aufgebracht und dann bei höherer Temperatur, üblicherweise von 120°C bis 220°C, für 5 bis 30 Minuten eingebrannt. Beim Einbrennvorgang schmilzt der Pulverlack auf dem beschichteten Substrat auf, bildet eine gleichmäßige Filmschicht und vernetzt. Die Harzkomponenten. in Pulverlacksystemen sind im Vergleich zu thermoplasischen An- wendungen relativ niedermolekular, um ein gutes Aufschmelzen und vor allem einen guten Verlauf und Filmbildung des Pulver- lacks durch niedrige Schmelzviskosität während des Einbrenn- vorgangs zu erreichen. Die gewünschten Endeigenschaften bezüg-

lich mechanischer, thermischer und Beständigkeitseigenschaften erzielt erst der ausvernetzte und somit hochmolekulare Pulver- lack.

Die Glas-bzw. Schmelztemperatur von Pulverlackharzen liegt idealerweise nicht unter 50°C, um die nötige Blockbeständig- keit bei Lagerung des Pulverlacks zu gewährleiten und nicht über 70°C, um ein gutes Aufschmelzen und Verlaufen während des Einbrennvorgangs zu erreichen. Nachteilig bei den herkömmli- chen Pulverlack-Zusammensetzungen ist der relativ hohe Preis der darin enthaltenen vernetzbaren Polymeren.

Es bestand daher die Aufgabe, Pulverlack-Zusammensetzungen zur Verfügung zu stellen, welche so modifiziert sind, dass sich deren Preis reduziert, ohne dass zu befürchten ist, dass hier- durch die thermischen, mechanischen und Beständigkeitseigen- schaften des Pulverlacks zu stark beinträchtigt werden.

Gegenstand der Erfindung sind vernetzende Pulverlack- Zusammensetzungen enthaltend a) mindestens ein vernetzbares Polymer, b) mindestens einen dazu kompatiblen Vernetzer, c) gegebenenfalls weitere Zusatzstoffe, dadurch gekennzeichnet, dass d) mindestens ein Extenderharz aus der Gruppe umfassend Vinyl- acetat-Homo-und-Co-Polymerisate enthalten ist.

Geeignete vernetzbare Polymere a) sind Epoxidharze, vorzugs- weise Bisphenol-A-Harze, Bisphenol-F-Harze, Epoxy-Novolac- Harze, Pentaerythritpolyglycidylether, Polyglycerolpolyglyci- dylether, Triglycidylisocyanurat. Geeignet sind auch funktio- nelle Polyester, vorzugsweise carboxyl-und hydroxyl-funktio- nelle, lineare Polyester. Geeignet sind auch Copolymerisate von Acrylsäureestern von Alkoholem mit 1 bis 18 C-Atomen, wel- che noch glycidyl-, hydroxyl-oder carboxyl-funktionelle Como- nomere enthalten. Dies sind im Handel erhältliche und für Pul- verlacke übliche Basisharze.

Dazu kompatible Vernetzer b) sind dem Fachmann bekannt und im Handel für das entsprechende Basisharz a) erhältlich. Welches Vernetzungsmittel b) im einzelnen eingesetzt wird, richtet sich nach den komplementär reaktiven funktionellen Gruppen des Basisharzes a).

Für Epoxidharze üblich sind Vernetzer mit mindestens zwei Car- boxylgruppen, beispielsweise lineare aliphatische Dicarbonsäu- ren wie Dodecandisäure.

Für carboxylfunktionelle Polyester werden vorzugsweise beta- Hydroxyalkylamide (Primide) wie N, N, N', N-Tetrakis-(2-hydroxy- ethyl) -adipamid oder N, N, N', N'-Tetrakis- (2-hydroxypropyl)- adipamid als Vernetzer eingesetzt.

Vernetzer für hydroxyfunktionelle Polyester sind beispielswei- se Polyisocyanate oder blockierte Polyisocyanate.

Carboxylfunktionelle Polyacrylate werden im allgemeinen mit glycidylfunktionellen oder isocyanatfunktionellen Vernetzern eingesetzt.

Hydroxyfunktionelle Polyacrylate werden im allgemeinen mit Polyisocyanaten, blockierten Polyisocyanaten oder den genann- ten Primiden als Vernetzer eingesetzt.

Carboxylfunktionelle Polyacrylate werden im allgemeinen mit epoxidfunktionellen Vernetzern oder den genannten Primiden als Vernetzer eingesetzt.

Besonders bevorzugt werden die sogenannten Hybrid-Pulverlacke, welche einen carboxylfunktionellen Polyester a) und ein Epo- xidharz b) als Vernetzer enthalten.

Für Pulverlack-Zusammensetzungen übliche Zusatzstoffe c) sind beispielsweise Pigmente, Füllstoffe, Fließhilfsmittel und Ent- gasungshilfen.

Geeignete Extenderharze d) sind Vinylacetat-Homopolymerisate und Copolymerisate von Vinylacetat mit carboxyl-, hydroxyl- und epoxidfunktionellen Monomereinheiten. Vorzugsweise enthal- ten die Copolymerisate 0.1 bis 40 Gew.-%, besonders bevorzugt

4 bis 20 Gew.-% funktionelle Monomereinheiten, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Vinylacetat-Copolymerisats.

Zur Herstellung der Copolymerisate von Vinylacetat mit carbo- xylfunktionellen Monomereinheiten werden vorzugsweise ethyle- nisch ungesättigte Mono-und Dicarbonsäuren bzw. deren An- hydride eingesetzt. Besonders bevorzugt sind Acrylsäure, Me- thacrylsäure, Crotonsäure und Maleinsäureanhydrid ; am meisten bevorzugt Acrylsäure und Crotonsäure.

Hydroxylfunktionelle Monomereinheiten werden durch Copolymeri- sation von Vinylacetat mit Methacrylsäure-und Acrylsäure- hydroxyalkylester, beispielsweise Hydroxyethyl-, Hydroxypro- pyl-oder Hydroxybutyl-Acrylat oder-Methacrylat erhalten. Ge- eignete hydroxyfunktionelle Vinylacetat-Copolymerisate sind auch Vinylacetat-Vinylalkohol-Copolymerisate, welche in be- kannter Weise durch teilweise Verseifung von Vinylacetat- Homopolymerisaten erhalten werden.

Epoxidfunktionelle Vinylacetat-Copolymere werden durch Copoly- merisation von Vinylacetat mit Epoxidgruppen enthaltenden Co- monomeren erhalten. Geeignete Epoxidgruppen enthaltende Como- nomere sind Glycidylacrylat, Glycidylmethacrylat, Allylglyci- dether, Vinylglycidether, Vinylcyclohexenoxid, Limonenoxid, Myrcenoxid, Caryophyllenoxid. Bevorzugt werden Glycidylacry- lat, Glycidylmethacrylat, Allylglycidether, Vinylglycidether.

Das gewichtsmittlere Molekulargewicht Mw der Extenderharze d) beträgt zwischen 10000 und 400000, vorzugsweise 50000 bis 150000. Der K-Wert nach DIN 53726 (in 1 Gew.-%-iger Lösung in Aceton) beträgt vorzugsweise 20 bis 65, vorzugsweise 30 bis 50. Die Glastemperatur Tg der Extenderharze, gemessen mittels Differential Scanning Calorimetrie (DSC) beträgt vorzugsweise 33°C bis 45°C.

Im allgemeinen beträgt der Anteil an Extenderharz d) in der Pulverlack-Zusammensetzung 2 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise 5 bis 20 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponen-

te a), b) und d). Bei Einsatz von carboxylfunktionellen Exten- derharzen sollte die Carboxyl-Funktionalität der Extenderkom- ponente d) bei der Gesamtfunktionalität des säurefunktionellen Anteils des Pulverlack-Basisharze aus den Komponenten a) und b) berücksichtigt werden.

Der Einsatz von schwach funktionellen Extenderharzen b), bei- spielsweise mit einem Gehalt an carboxylfunktionellen Monomer- einheiten von 0. 1 bis 2.0 Gew.-%, kann je nach Basisrezeptur Vorteile gegenüber nichtfunktionellem Extenderharz bringen, indem eine gleichbleibende Haftung auf metallischen Subtraten auch bei höheren Extendermengen (bis 30 Gew.-%) erzielt werden kann. Extenderharze mit einem Gehalt an funktionellen Monomer- einheiten von mehr als 4 Gew. -% werden bevorzugt in Systemen eingesetzt werden, bei denen neben den mechanischen und Haf- tungseigenschaften des Eigenschaften des Pulverlacks auch be- stimmte Beständigkeitswerte gegenüber Bewitterung und Chemika- lien nicht reduziert werden dürfen. Die Domäne von Extender- harzen b) mit höherem Anteil an funktionellen Comonomereinhei- ten sind somit vor allem Pulverlacke die für den gänzlichen oder teilweisen Ausseneinsatz vorgesehen sind, wie etwa Poly- ester-Pulverlacke. Bei Hybrid-Pulverlacken für den Innenein- satz, bei denen Aussenbewitterungseigenschaften keine Rolle spielen, kann man bereits mit nichtfunktionellen oder nur ge- ring funktionalisierten Extenderharzen b) eine gute Performan- ce der Pulverlacke erzielen, die den Anforderungen des Einsatzgebiets genügt.

Die Herstellung der Vinylacetat-Homo-und-Co-Polymerisate er- folgt mittels dem Fachmann bekannter Verfahren, vorzugsweise nach dem Emulsions-oder Suspensionspolymerisationsverfahren.

Die Herstellung der Pulverlacke kann auf den gängigen Anlagen der Pulverlackindustrie, mittels Mischen der genannten Kompo- nenten erfolgen. Prozess-Modifikationen sind üblicherweise nicht nötig. Dasselbe gilt für die Applikation der mit Exten- derharz d) modifizierten Pulverlack-Zusammensetzungen, sie werden auf den bei Pulverlackverarbeitern gängigen Anlagen

durch die bekannten Verfahren der Applikation mittels elektro- statischer Beschichtungsverfahren auf den in der Regel metal- lischen Subtraten appliziert und dann bei höherer Temperatur, üblicherweise 140°C bis 220°C, bevorzugt 160°C bis 200°C, 5 bis 30 Minuten eingebrannt, wobei der Pulverlack aufschmilzt, zu einem Film verläuft und vernetzt. Die Einbrenntemperatur und Zeit hängt von der Reaktivität und dem Aufschmelzverhalten des vernetzenden Basispolymere des Pulverlacks ab und wird vom Extenderharz d) nicht wesentlich beeinflusst. Änderungen in den Betriebsparametern der Beschichtungsanlagen sind deshalb in der Regel nicht erforderlich.

Die erfindungsgemäßen Pulverlack-Zusammensetzungen eignen sich für die Verwendung zur Automobillackierung, für die Lackierung von Bauwerken im Innen-und Aussenbereich, für die Lackierung von Türen, Fenstern und Möbeln, für die industrielle Lackie- rung, inklusive Coil Coating, Container Coating und die Im- prägnierung sowie Beschichtung elektronischer Bauteile, sowie die Lackierung von Metallteilen.

Der Einsatz von Vinylacetat-Homo-und-Co-Polymerisaten in Thermoset-Pulverlacken war bisher nicht bekannt. Es war zu be- fürchten, dass die mechanischen und Beständigkeitseigenschaf- ten des Pulverlacks dadurch zu stark beinträchtigt werden, da nicht-vernetzende Polymerkomponenten die Eigenschaften des Pulverlacks exorbitant beinträchtigen könnten. Ein Versuch, dieses Manko durch eine hochmolekulare Komponente auszuglei- chen, sollte die Viskosität des Pulverlacks deutlich erhöhen und somit den Verlauf des Lacks beinträchtigen. Ausserdem war zu befürchten, dass aufgrund des niedrigen Glaspunkts Tg der Vinylacetat-Polymere, der mit 33°C bis 45°C weit unter dem üb- licher Pulverlack-Harze liegt, die Lagerfähigkeit, sprich Blockbeständigkiet der so modifizierten Pulverlacks deutlich beeinträchtigt wird. Der Einsatz von Polymeren mit einer Tg von deutlich unter 45°C in Pulverlacken ist nach Fachmeinung eigentlich prohibitiv.

Es konnte überraschenderweise gefunden werden, dass der Ein- satz genannter Extenderharze in Pulverlacken maßgebliche Ei- genschaften der Pulverlacke wie beispielsweise Haftung auf dem Substrat, Aufschmelzverhalten und Verlauf, Glanz, Glätte der Beschichtung, Härte, Elastizität, Schlagfestigkeit und Bestän- digkeit im Einsatzbereich nicht oder nicht maßgeblich bein- trächtigen. Überraschenderweise wurde auch gefunden, dass trotz der vergleichsweise tiefen Glastemperatur der eingesetz- ten Extenderharze, die normalerweise prohibitiv für einen Ein- satz in Pulverlacken ist, keinerlei Beeinträchtigung der La- gerfähigkeit des Pulverlacks durch Blockneigung festgestellt werden konnte. Durch den Einsatz der zumeist preisgünstigeren Extenderharze kann somit die Harzbasis von Pulverlackes ver- billigt werden, ohne hierbei an der Qualität des Lacks signi- fikant Abstriche machen zu müssen. Die bedeutet einen deutli- chen Fortschritt bezüglich der wirtschaftlichen Einsatzmög- lichkeiten von Pulverlacken.

Beispiele : Es wurden folgende Extenderharze getestet : Tabelle 1 : Extenderharz Polymer-Comonomer-Molekular-K-Wert Tg basis anteil gewicht Mw [°C] Extender 1 PVAc-12, 000 20 33 Extender 2 PVAc 23, 000 26 34 Extender 3 PVAc---50, 000 33 39 Extender 4 PVAc---90, 000 43 42 Extender 5 PVAc --- 130, 000 51 43 Extender 6 PVAc --- 290, 000 63 44 Extender 7 VAc-CS-Copo 5 Gew.-% CS 60,000 30 45 Extender 8 VAc-CS-Copo 1 Gew.-% CS 60,000 35 40 Extender 9 VAc-CS-Copo 1 Gew. % CS 170, 000 50 43 Extender 10 VAc-CS-Copo 3 Gew.-% CS 40,000 31 41

PVAc = Polyvinylacetat ; VAc-CS-Copo = Vinylacetat-Crotonsäure- Copolymer Die verwendeten Vinylacetat-Homopolymeren unterscheiden sich im Molekulargewicht MG (MG = 12,000-290, 000). Als Beispiel für Extenderharze auf Basis von Vinylacetat-Copolymeren dien- ten Copolymere des Vinylacetat mit Crotonsäure mit unterschie- dlichen Anteilen an Crotonsäure (1 bis 5 Gew.-%) und ebenfalls verschieden hohem Molekulargewicht (40,000-170, 000).

Tabelle 2 : Hybrid-Pulverlack modifiziert mit nichtfunktionellem Extender Rezeptur OH 1H 2H 3H 4H 5H 6H 7H 8H 9H ICH 11H 12H 13H 14H 15H Polyester 61. 5 58.5 55. 4 58. 5 55. 4 58. 5 55. 4 49. 2 58. 5 55. 4 49. 2 58. 5 55. 4 49. 2 58. 5 55.4 Epoxid 38. 5 36. 5 34.6 36.5 34.6 36. 5 34. 6 30. 8 36. 5 34. 6 30. 8 36. 5 34. 6 30. 8 36.5 34. 6 Extender 1 5 10 Extender 2 5 10 Extender 3 5 10 20 Extender 4 5 10 20 Extender 5 5 10 20 Extender 6 5 10 Additiv 1. 7 1.7 1.7 1.7 1.7 1.7 1.7 1. 7 1. 7 1.7 1.7 1.7 1.7 1.7 1.7 1.7 Benzoin 0. 6 0.6 0. 6 0. 6 0.6 0. 6 0. 6 0. 6 0. 6 0. 6 0. 6 0. 6 0. 6 0. 6 0. 6 0. 6 Titanoxid 66 66 66 66 66 66 66 66 66 66 66 66 66 66 66 66

Tabelle 3 : Hybrid-Pulverlack modifiziert mit funktionellem Extender Rezeptur OH 16H 17H 18H 19H 20H 21H 22H 23H 24H 25H 26H 27H Polyester 61. 5 57.1 57.6 43.6 58.2 54.8 48.1 58.2 54. 8 48 57. 6 53.6 45.7 Epoxid 38.5 37.9 37. 4 36.4 36.8 35.2 31. 9 36. 8 35.2 32 37.4 36.4 34.3 Extender 7 5 10 20 Extender 8 5 10 20 Extender 9 5 10 20 Extender 10 5 10 20 Additiv 1.7 1. 7 1.7 1.7 1. 7 1.7 1.7 1. 7 1. 7 1.7 1.7 1.7 1.7 Benzoin 0. 6 0.6 0.6 0.6 0.6 0. 6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 Titanoxid 66 66 66 66 66 66 66 66 66 66 66 66 66

Basisharze und Additive (Herstellerangaben) : Polyester = Crylcoat 380 (UCB Chemicals), COOH-funktioneller Polyester Epoxid = Araldite 7444 (Vanico), Epoxidharz, Additiv = Resiflow PV5 (Worlee), Oberfächenadditiv Titanoxid = Kronos 2310 (Kronos), Weißpigment.

Tabelle 4 : Polyester-Pulverlack modifiziert mit nichtfunktionellem Exten- der

Rezeptur 0P 1P 2P 3P 4P 5P 6P 7P 8P 9P 10P 11P 12 Polyester 95.3 90.5 90.5 90.5 90.5 85.7 76.2 90.5 85.7 76.2 90.5 85.7 76.2 Vernetzer 4. 7 4.5 4.5 4. 5 4. 5 4. 3 3. 8 4. 5 4.3 3.8 4.5 4.3 3.8 Extender 1 5 Extender 2 5 Extender 3 5 Extender 4 5 10 20 Extender 5 5 10 20 Extender 6 5 10 20 Additiv 1. 35 1. 35 1. 35 1. 35 1.35 1.35 1. 35 1. 35 1.35 1.35 1.35 1.35 1.35 Benzoin 0. 35 0. 35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0. 35 0.35 0.35 0.35 0. 35 Titanoxid 68 68 68 68 68 68 68 68 68 68 68 68 68 Tabelle 5 : Polyester-Pulverlack modifiziert mit funktionellem Extender

Rezeptur OP 13P 14P 15P 16P 17P 18P 19P 20P 21P 22P 23P 24P Polyester 95. 3 90. 2 85. 2 75. 2 90. 5 85. 6 76.0 90.4 85.6 80.0 90. 3 85. 4 75. 6 Vernetzer 4.7 4.8 4.8 4.8 4.5 4.4 4.0 4.6 4.4 4.0 4.7 4.6 4.4 Extender 7 5 10 20 Extender 8 5 10 20 Extender 9 5 10 20 Extender 10 5 10 20 Additiv 1.35 1.35 1.35 1.35 1.35 1.35 1.35 1.35 1.35 1.35 1.35 1.35 1.35 Benzoin 0. 35 0.35 0.35 0. 35 0.35 0. 35 0. 35 0. 35 0.35 0.35 0. 35 0.35 0.35 Titanoxid 68 68 68 68 68 68 68 68 68 68 68 68 68

Basisharze und Additive (Herstellerangaben) : Polyester = Crylcoat 7617 (UCB Chemicals), COOH-funktioneller Polyester Vernetzer = Primid XL-552 (Ems), Hydroxyalkylamid-Vernetzer, Additiv = Resiflow PV588 (Worlee), Oberfächenadditiv Titanoxid = Kronos 2160 (Kronos), Weißpigment.

Prüfung : Tabelle 6 : Prüfmethoden Nr Prüfungen Einheit Methode Pulveranalytik : 1 Feinanteil <8µm % 2 Fluidisierbarkeit mm ISO 8130-5 3 Rieselfähigkeit s ASTM 3451 4 Blockstabilität d ISO 8130-8 Vernetzungsprüfung : 5 Viskosität Pa*s Platte/Kegel Beschichtungsprüfung : 6 Glanzmessung 60° % ASTM D 523 7 Farbabstand zu Referenz E DIN 6174 8 Lackverlauf 1-4 Benotung 9 Fehlstellen 1-4 Benotung 10 Pendelhärte llm DIN EN ISO 1522 11 Haftung 1-4 EN ISO 2409 12 ErichsenTiefung mm EN ISO 1520 13 Gardner Reverse Impact cm ASTM D 2794 14 T-bend mm Knickversuch Chemikalienbeständigkeit h DIN 68861-1 15 10 %-ige NaOH 16 10 %-ige HCI 17 Aceton 18 Benzin 19 Xylol 20 Haushaltsreiniger 21 Uberbrennstabilität 30'/230°C 1-4 30'/230°C 22 Salzsprühbeständigkeit h DIN 50021

Die Prüfungen 1 bis 5 wurden mit den pulverförmigen Rezepturen aus den Tabellen 2 bis 5 durchgeführt.

Für die Prüfungen 6 bis 21 wurden die Rezepturen jeweils auf ein Alublech mit den Abmessungen 190 mm x 105 mm x 0.7 mm auf- getragen und für 20 Minuten bei 200°C Lufttemperatur einge- brannt, wobei Schichtdicken von 60 um bis 80 um resultierten.

Für die Prüfung 22 wurden die Rezepturen jeweils auf ein Alu- blech mit den Abmessungen 190 mm x 105 mm x 0.7 mm aufgetragen und für 20 Minuten bei 200°C Lufttemperatur eingebrannt, wobei Schichtdicken von 60 um bis 80 um resultierten.

Die Prüfergebnisse sin in den Tabellen jeweils relativ zu ei- ner unmodifizierten Referenzpulverlack-Rezeptur,"OH"oder "OR", dargestellt.

Es bedeuten im Vergleich zur Referenz"OH"oder"OP" (ohne Ex- tenderharz) : ++ Verbesserung um mindestens 10 % oder höher, + Verbesserung um mindestens 5 %, 0 keine signifikante Änderung oder Veränderung kleiner 5 - Verschlechterung um mindestens 5 %, -- Verschlechterung um mindestens 10 % oder höher.

Die Ergebnis der Anwendungsbeispiele, dargestellt in Tabelle 7 bis 10 zeigen die Wirkung der Extender auf Basis von nicht- funktionellen Polyvinylacetaten und COOH-funktionellen Vinyl- acetat-Copolymeren in den Pulverlack-Rezepturen.

Es zeigt sich, dass die Einsetzbarkeit der nichtfunktionellen Extender-Polymeren in der beispielhaft getesteten Hybrid- Rezeptur vor allem vom Molekulargewicht der Extender abhängt.

Die besten Ergebnisse erhält man im bevorzugten Molekularge- wichtsbereich von 50,000 bis 150,000. Die limitierende Eigen- schaft ist hierbei die Schlagfestigkeit der Beschichtung, ge- messen als sogenannter Reverse Impact, der möglichst durch den Extender nicht beinträchtigt werden soll.

Setzt man in der beispielhaften Hybrid-Rezeptur COOH-funkti- onelle Extender ein, kann die Extendermenge durchaus bis zu 20 Gew.-% erhöht werden. Schon eine relativ geringe Carboxylfunk- tionalität reicht hierfür aus (Extender 8 mit 1 Gew.-% Croton- säure). Carboxyfunktionelle Extender vernetzen in der Rezeptur mit und werden somit besser in die Polymermatrix eingebunden.

Polyester-Pulverlacke gehen vor allem in den Ausseneinsatz.

Neben den bei Hybrid-Pulverlacken maßgeblichen Eigenschaften, die vor allem in den Inneneinsatz gehen, ist die Witterungsbe- ständigkeit eine maßgebliche Eigenschaft dieser Lacke. Diese Eigenschaft wirkt sich limitierend auf den Einsatz von Exten- dern aus. Bevorzugt werden daher für diese Anwendung funktio- nelle Polyvinylacetat-Extender. So zeigte Extender 7 mit 5 Gew.-% Crotonsäure die beste Performance im beispielhaft ge- testeten Polyester-Pulverlacksystem.

Die Versuche zeigen, dass sowohl für Innen-als auch Aussenan- wendungen für Pulverlacke der Einsatz von Polyvinylacetat- basierenden Extenderharzen vorteilhaft möglich ist. Der Vor- teil liegt hier vor allem in der Wirtschaftlichkeit der Syste- me. Die Extenderharze scheinen sich aufgrund ihrer elastifi- zierenden Wirkung im Rohpulverlack auch positiv in Richtung einer gewünschten Reduzierung des Feinanteils bei der Vermah- lung des Pulverlacks auszuwirken. Mit allen getestetenen Re- zepturen konnte dieser Effekt gesehen werden. Auch dies spricht unter wirtschaftlichen Aspekten für einen Einsatz von Polyvinylacetat-Extenderharzen, da jede Reduzierung von Fein- ateil in Pulverlacken die Ausbeute und Verbeitungssicherheit dieser Lacke erhöht.

Überraschenderweise gab es mit den Polyvinylacetat-basierenden Extenderharzen keinerlei Kombatibilitätsprobleme in den getes- teten Pulverlacken, was somit eine umfangreiche Anwendung die- ser Extenderharze unter wirtschaftlichen Aspekten ermöglicht.

Tabelle 7 : Testergebnisse Hybrid-Pulverlack/nichtfunktioneller Extender Rezeptur OH IH 2H 3H 4H 5H 6H 7H 8H 9H 10H 11H 12H 13H 14H 15H 16H Extender 1 5 10 Extender 2 S 10 Extender 3 5 10 20 Extender 4 5 10 20 Extender 5 _ 5 10 15 20 Extender 6 5 10 Prüfung-Nr 1 0 ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ 2 0 0 0 0 0 0 0 - 0 0 0 0 0 0 0 0 0 3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 5 0 + + + + 0 0 0 0 0 - 0 - -- -- 0 -- 6 0 0 0 0 0 0 0 - 0 - 0 - - -- 0 - 7 0 0 0 0 0 0 0 - 0 0 0 0 0 0 - 0 0 8 0 + _ 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 9 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 10 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 11 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 12 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 13 0 0 - 0 - 0 - -- 0 0 -- 0 0 -- -- 0 -- 14 0 0 0 0 0 0 0-0 0 0 0 0 0 0 15 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 16 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 17 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 18 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 19 0 0 0 0 0 0 0 0 0 20 0 0 0 0 0 0 o 21 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 22 0 0 0 0 0

Tabelle 8 : Testergebnisse Hybrid-Pulverlack/funktioneller Extender Rezeptur OH 17H 18H 19H 20H 21H 22H 23H 24H 25H 26H 27H 28H Extender 7 5 10 20 Extender 8 5 10 20 Extender 9 5 10 20 Extender 10 5 10 20 Prüfung-Nr 1 0 ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 4 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 5 0 0 0 0 ++ ++ ++ ++ ++ 0 ++ ++ ++ 6 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 7 0 0 0 -- 0 0 0 0 0 0 0 0 - 8 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 9 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 10 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 11 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 12 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 13 0 + + - + + 0 + + - + 0 0 14 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 15 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 16 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 17 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 18 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 19 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 20 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 21 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 22 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Tabelle 9 : Testergebnisse Polyester-Pulverlack/nichtfunktioneller Exten- der Rezeptur 0P 1P 2P 3P 4P 5P 6P 7P 8P 9P 10P 11P 12 Extender 1 5 Extender 2 5 Extender 3 Extender 4 5 10 20 Extender 5 5 10 20 Extender 6 5 10 20 Prüfung-Nr 1 0 ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 4 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 6 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 7 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 8 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 9 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 10 0 0 0 0 0 0 - 0 0 - 0 0 - 11 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 12 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 13 0 -- -- -- 0 0 -- 0 0 -- 0 0 -- 14 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 15 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 16 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 17 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 18 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 19 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 20 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 21 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 22 0 0 0 0 0 0 0 - 0 0 - 0 0 -

Tabelle 10 : Testergebnisse Polyester-Pulverlack/funktioneller Extender Rezeptur OP 13P 14P 15P 16P 17P 18P 19P 20P 21P 22P 23P 24P Extender 7 5 10 20 Extender 8 5 10 20 Extender 9 5 10 20 Extender 10 5 10 20 Prüfung-Nr- 1 0 ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 4 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 5 0 0 0-0 0 0 0-0 0 0 6 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 7 0 0 - -- 0 0 0 0 0 0 0 0 0 8 0 0 0 0 0 0 0 0 0 - 0 0 0 9 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 10 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 11 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 12 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 13 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 14 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 15 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 16 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 17 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 18 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 19 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 20 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 21 0 0 0 - 0 0 - 0 0 - 0 0 - 22 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0