CZ284319B6

CZ284319B6 - Práškové nátěrové prostředky tvrditelné teplem

Info

Publication number: CZ284319B6
Application number: CZ93211A
Authority: CZ
Inventors: Richard Foster Merritt; La Cuesta Sheppard Aurelia De; Kurt Arthur Wood
Original assignee: Rohm And Haas Company
Priority date: 1992-07-27
Filing date: 1993-02-16
Publication date: 1998-10-14
Also published as: CA2089126C; HUT66442A; TW217418B; PL297824A1; MX9300866A; FI930754A0; PL173104B1; LV10467A; MY108921A; SK12893A3; US5216090A; HU9300416D0; DE69311222D1; EP0582363B1; ES2105100T3; KR100225267B1; CZ21193A3; NZ245913A; CN1081699A; CA2089126A1

Abstract

Je popsán práškový nátěrový prostředek vytvrditelný teplem, který má zlepšené optické vlastnosti, jako je například kráterkovitost, lesk a jasnost odrazu (DOI), který obsahuje reagovatelnou směs polyesteru, který obsahuje karboxylovou skupinu, nebo akrylového polymeru, který obsahuje karboxylovou skupinu, materiálu, který obsahuje skupinu hydroxyalkylamidu mastné kyseliny a beta-hydroxyalkylamidového vytvrzovacího činidla.ŕ

Description

Oblast techniky

Vynález se týká termosetové práškové povlakové směsi, tj. nátěrových prostředků tvrditelných teplem. Tyto prostředky mají zlepšené optické vlastnosti, jako je například menší výskyt povrchových vad a lepší odrazová jasnost.

Dosavadní stav techniky

Z odborné literatury je známo, že práškové nátěrové prostředky jsou užitečné při natírání kovových předmětů. Takové nátěrové prostředky jsou mimořádně žádoucí, neboť jejich 15 používání značně snižuje obsah organických rozpouštědel v kapalných barvách nebo dokonce eliminuje používání těchto organických rozpouštědel v kapalných barvách. Když se práškové nátěrové prostředky vytvrzují teplem, neodchází do okolí žádný těkavý materiál, nebo jen velmi malé množství těkavého materiálu. To je významná výhoda proti kapalným barvám, u nichž organické rozpouštědlo těká do atmosféry, když se nátěr teplem vytvrzuje.

Pro vnější trvanlivost byly práškové nátěrové prostředky podle dosud známé odborné literatury formulovány spolu s polyesterem, obsahujícím karboxylovou skupinu, nebo s akrylovým polymerem, obsahujícím karboxylovou skupinu, s materiálem, obsahujícím dikarboxylovou skupinu, a s beta-hydroxyalkylamidovým vytvrzovacím činidlem. Bylo uvedeno, že tyto 25 práškové nátěrové prostředky a vytvrzovací systémy jsou stabilní a mají dobré fyzikální vlastnosti. Je rovněž velmi dobře známo, že mechanismus vytvrzování práškového nátěru je důležitým aspektem práškových nátěrových prostředků. Například USA patent číslo 4 801 680 popisuje práškový nátěrový prostředek tvrditelný teplem, který obsahuje polyester, obsahující difunkční karboxylovou skupinu a beta-hydroxyalkylamidové vytvrzovací činidlo. USA patent 30 číslo 4 889 890 popisuje prostředek, který obsahuje polymer, obsahující karboxylovou skupinu, materiál obsahující epoxyskupinu, která má více než jednu epoxyskupinu na molekulu, a betahydroxyalkylamid. USA patent číslo 4 417 022 popisuje nátěrový prostředek, o němž se uvádí, že je ho možné aplikovat jako kapalinu na substráty, sestávající z v podstatě vytvrzovatelné složky, tvořící film a obsahující polyol, a organického reaktivního ředidla, které je schopno se 35 chemicky zkombinovat s vytvrzovatelnou složkou, tvořící film. Japonský patent číslo

JP 01034471 popisuje nátěr rychleschnoucí alkylové emulze, který obsahuje polymer odvozený od akrylátového esteru, parafínový vosk a sušicí pomocný prostředek amidu diethanolaminu s kokosovou mastnou kyselinou, který je užitečný jako vnitřní nátěr plstě automobilu.

Práškové nátěrové prostředky podle dosud známé odborné literatury nemají vždy dobré optické vlastnosti, jako je například lesk, kráterkovitost a jasnost odrazu (DOI). Tento vynález se snaží získat práškový nátěrový prostředek, který má zlepšené optické vlastnosti, jako je například lesk, kráterkovitost a jasnost odrazu (DOI).

Podstata vynálezu

Předmětem vynálezu je termosetová prášková povlaková směs, tj. práškový nátěrový prostředek tvrditelný teplem. Podstata vynálezu spočívá v tom, že termosetová prášková povlaková směs 50 obsahuje

a) polymer s karboxylovými skupinami, jímž je polyester nebo akrylový polymer,

b) β-hydroxyalkylamidové vytvrzovací činidlo, obsahující β-hydroxyalkylamid obecného vzorce

O II HO-CH-CHz-N-C1 1 Ri Rz	--A--	O -Í-N-CH2-CH-OH / 1 Rz Ri
	m

v němž

A značí chemickou vazbu nebo monovalentní nebo polyvalentní organickou skupinu, odvozenou od nasyceného nebo nenasyceného aromatického uhlovodíku, obsahujícího uhlovodíkové skupiny se 2 až 20 atomy uhlíku,

Ri je vodík nebo (Ci.s)alkyl,

R₂ značí vodík nebo (Cpíjalkyl nebo skupinu obecného vzorce

HO-CH-CHrRi v němž R! má shora uvedený význam, m je 1 až 2, n je 0 až 2 a m+n je nejméně 2, v množství 2 až 10% hmotnostních, vztaženo na polymer, a

c) hydroxyalkylamid mastné kyseliny v hmotnostním poměru 0,6: 1 až 1,6 : 1, vztaženo na polymer.

Povlaková směs podle vynálezu obsahuje hydroxyalkylamid mastné kyseliny, vybraný ze skupiny, zahrnující lauramid diethanolaminu, acetamid diethanolaminu, kapramid diethanolamidu a stearamid diethanolaminu.

Povlaková směs podle vynálezu obsahuje polymer, znamenající buď

a) polyester, obsahující karboxylovou skupinu, který se vytvoří kondenzační reakci buď alifatických polyolů nebo cykloalifatických polyolů s buď alifatickými nebo aromatickými polykarboxylovými kyselinami a anhydridy, přičemž tento polyester má Tg 30 až 85 °C a číslo kyselosti 20 až 80, nebo

b) akrylový polymer, obsahující karboxylovou skupinu, přičemž tento akrylový polymer má Tg 35 až 100 °C, s výhodou 45 až 70 °C.

Povlaková směs podle vynálezu obsahuje β-hydroxyalkylamidové vytvrzovací činidlo a polymer, obsahující karboxylovou skupinu, u nichž je poměr ekvivalentů β-hydroxyalkylamidu k ekvivalentu karboxylové skupiny 0,6 : 1 až 6 : 1.

-2CZ 284319 B6

Výhody podle tohoto vynálezu spočívají v tom, že práškové nátěrové prostředky podle tohoto vynálezu mají zlepšené optické vlastnosti, jako je například lesk, kráterkovitost a jasnost odrazu (DOI). Práškové nátěry podle tohoto vynálezu jsou vhodné pro použití v obecně používaných průmyslových nátěrech, ve strojírenství a v nátěrech zařízení, zvláště jako nátěry kovových předmětů, jako jsou například plechovky, nářadí, části automobilu a podobně. Práškové nátěrové prostředky se dále mohou používat u filmů, vláken, barev, laků, fermeží, bezešvých podlahovin, tmelů a impregnačních materiálů.

Podle tohoto vynálezu se tedy připravuje práškový nátěrový prostředek tvrditelný teplem.

V jednom uspořádání prostředek obsahuje polymer, jako je například polyester, který obsahuje karboxylovou skupinu, beta-hydroxyalkylamidové vytvrzovací činidlo a materiál, který obsahuje skupinu hydroxalkylamidu mastné kyseliny pro zlepšení optických a vzhledových vlastností.

V jiném uspořádání může práškový nátěrový prostředek obsahovat také polyester, který obsahuje karboxylovou skupinu, vytvrzovací činidlo s epoxidovou funkcí, jako je například triglycidyl— izokyanurát (TGIC) nebo směsi TGIC, hydroxyalkylamidového vytvrzovacího činidla, a materiál, který obsahuje skupinu hydroxyalkylamidu mastné kyseliny. V ještě jiném uspořádání může práškový nátěrový prostředek obsahovat akrylový polymer s kyselinovou funkcí, vytvrzovací činidlo s epoxidovou funkcí, jako je například triglycidyl-izokyanurát (TGIC) nebo směsi TGIC s hydroxyalkylamidovým vytvrzovacím činidlem, a materiál, který obsahuje skupinu hydroxyalkylamidu mastné kyseliny. Práškové nátěrové prostředky podle tohoto vynálezu tedy obsahují směs několika materiálů. V práškovém nátěrovém prostředku podle tohoto vynálezu však existují tři podstatné složky, jmenovitě polymer, jako je například polyester nebo akrylový polymer, které obsahují karboxylovou skupinu, beta-hydroxyalkylamidové vytvrzovací činidlo a materiál hydroxyalkylamidu mastné kyseliny. Přidání materiálu hydroxyalkylaidu mastné kyseliny zlepšuje optické vlastnosti prostředku, jak je například lesk, kráterkovitost a DOI.

Mezi polyestery, které obsahují karboxylovou skupinu, které se mohou používat podle tohoto vynálezu, patří ty, které jsou odvozeny od kondenzačních reakcí alifatických poiyolů včetně cykloalifatických poiyolů s alifatickými a/nebo aromatickými polykarboxylovými kyselinami a anhydridy. Mezi příklady vhodných alifatických poiyolů patří 1,2-ethandioI, 1,3-propandiol, 1,4-butandiol, 1,6-hexandiol, neopentylglykol, cyklohexandimethanol, trumethylolpropan a podobné. Mezi vhodné polykarboxylové kyseliny a anhydridy patří kyselina jantarová, kyselina adipová, kyselina azelaová (kyselina nonandiová), kyselina izoftalová, kyselina tetrahydroftalová, kyselina hexahydroftalová, kyselina trimellitová a anhydridy těchto kyselin.

Polyol a kyselina nebo anhydrid se nechají spolu zreagovat v nadbytku kyseliny, takže se vytvoří polyester, který má volné karboxylové skupiny. Polyester, který obsahuje karboxylovou skupinu, má s výhodou číslo kyselosti od asi 20 do asi 80, výhodněji od asi 20 do asi 50. S výhodou je tento polyester za teploty místnosti pevný. Polyester je dále charakteristický tím, že má Tg od asi 30 °C do asi 85 °C, s výhodou od asi 40 °C do asi 75 °C.

Hodnota Tg polymeru je mírou tvrdosti a tavitelnosti polymeru. Čím vyšší je Tg, tím nižší je tavitelnost a tvrdost nátěru. Veličina Tg je popsána v „Principles of Polymer Chemistry“ (1953), Comell University Press. Hodnotu Tg lze skutečně změřit nebo ji lze vypočítat postupem popsaným Foxem: Bull. Amer. Physics Soc., I, 3, strana 123 (156). Pojem Tg, jak je používán v tomto spisu, se týká skutečně naměřených hodnot. Pro měření Tg polymeru se může používat diferenciální skanovací kalorimetrie (DSC) (rychlost zahřívání 10 °C za minutu, přičemž hodnota Tg byla stanovena v prvním počátku roztávání).

Jestliže Tg polyesteru je pod 30 °C, polymer a práškový nátěrový prostředek, obsahující takový polymer, má tendenci být lepivý a obtížně se s ním pracuje. Jestliže Tg je nad hodnotou 85 °C, tavitelnost polyesteru je nízká a nátěr může mít špatný vzhled.

-3CZ 284319 B6

Druhou podstatnou složkou v práškových nátěrových prostředcích podle tohoto vynálezu je beta-hydroxylalkylamid. Beta-hydroxyalkylamid je vytvrzovací činidlo pro polyester s kyselou funkcí. Beta-hydroxylakylamid může poskytovat zesíťovanou polymemí síť, která je tvrdá, trvanlivá, odolná proti korozi a odolná proti rozpouštědlům. Předpokládá se, že beta5 hydroxyalkylamidy vytvrzují nátěr esterifikační reakcí s polyesterem, který obsahuje karboxylové funkce. Vytvoří se tím násobné esterové vazby. Aby se získala optimální vytvrzující odpověď, měl by být počet hydroxylových funkcí v beta-hydroxyalkylamidu v průměru alespoň dvě, s výhodou větší než dvě (2), výhodněji větší než dvě (2) až do čtyř (4).

Beta-hydroxyalkylamid se může připravovat tak, že se nechá reagovat nižší alkylester nebo směs esterů karboxylových kyselin s beta-hydroxyalkylamidem za teploty v rozmezí od teploty místnosti do asi 200 °C, podle toho, jaká se používají reakční činidla a podle přítomnosti nebo nepřítomnosti katalyzátoru. Mezi vhodné katalyzátory patří bázické katalyzátory, jako je například methoxid sodný, methoxid draselný, butoxid sodný, butoxid draselný, hydroxid sodný, 15 hydroxid draselný a podobné. Katalyzátoiy se používají v množství asi 0,1 až asi 1 hmotnostní procenta, vztaženo na hmotnost alkylesteru. Pro dosažení nej účinnějšího vytvrzení práškového nátěrového prostředku je výhodné, aby poměr ekvivalentů beta-hydroxyalkylamidu (hydroxylové ekvivalenty) k polyesteru, který obsahuje karboxylové skupiny (ekvivalenty karboxylové kyseliny), byl od asi 0,6 do 1,6: 1, výhodněji od 0,8 do 1,3 : 1. Poměry mimo rozmezí 0,6 až 20 1,6 : 1 jsou obecně nežádoucí, protože dochází ke špatnému vytvrzování.

Třetím podstatným prvkem práškového nátěrového prostředku podle tohoto vynálezu je materiál, který obsahuje skupinu mastné kyseliny. Materiál, který obsahuje skupinu mastné kyseliny, se vybere ze skupiny, která sestává z lauramidu diethanolaminu, acetamidu diethanolaminu, 25 kapramidu diethanolaminu, stearamidu diethanolaminu nebo jiných alkanolaminů a podobně.

Obsah materiálu mastné kyseliny je od asi 0,1 do asi 15 hmotnostních procent, vztaženo na hmotnost polyesterové pryskyřice, s výhodou od asi dvou procent do asi deseti procent. Neočekávaně bylo zjištěno, že materiál mastné kyseliny zlepšuje optické vlastnosti, jako je například lesk, kráterkovitost a DOI.

V jiném uspořádání podle tohoto vynálezu se místo polyesterového polymeru používá akrylový polymer, který obsahuje karboxylovou skupinu. Akrylový polymer, který obsahuje karboxylovou skupinu, má s výhodou číslo kyselosti od asi 20 do asi 80, výhodněji od asi 20 do asi 50. Tento materiál bude za teploty místnosti pevný. Akrylový polymer je dále charakterizován tím, že má 35 hodnotu Tg od asi 35 °C do asi 100 °C, výhodněji od asi 45 °C do asi 70 °C. Jestliže se používá akrylový polymer, který obsahuje karboxylovou skupinu, používá se materiál mastné kyseliny v koncentraci od asi 0,1 hmotnostního procenta do asi 15 hmotnostních procent, vztaženo na hmotnost akrylové pryskyřice, s výhodou od asi dvou do asi deseti procent. Při přípravě akrylového polymeru, který obsahuje karboxylovou skupinu, používá se materiál mastné 40 kyseliny v koncentraci od asi 0,1 hmotnostního procenta do asi 15 hmotnostních procent, vztaženo na hmotnost akrylové pryskyřice, s výhodou od asi dvou do asi deseti procent. Při přípravě akrylového polymeru, který obsahuje karboxylovou skupinu, se spolu smíchají různé monomery a nechají se reagovat konvenčními polymeračními postupy, iniciovanými volnými radikály. Mezi iniciátory volných radikálů, které se mohou používat, patří benzoylperoxid, terč. 45 butylperoxid, diterc. butylperoxid, azobis(2-methylpropionitril) a tak dále. Mohou se také používat činidla, přenášející řetězce, jako je například merkaptopropionová kyselina.

Akrylový polymer, který obsahuje karboxylovou skupinu, se může vytvořit reakcí polymerovatelné alfa, beta-ethylenicky nenasycené karboxylové kyseliny sjedním nebo i více jinými 50 polymerovatelnými alfa, beta-ethylenicky nenasycenými monomery, např. estery alfa, betaethylenicky nenasycených kyselin a popřípadě s vinylovými aromatickými monomery.

Mezi příklady monomerů, které obsahují skupinu karboxylové kyseliny, které se mohou používat, patří akrylová kyselina a methakrylová kyselina, které jsou výhodnými příklady, stejně

-4CZ 284319 B6 tak jako kyselina krotonová, kyselina itakonová, kyselina fumurová, kyselina maleinová, kyselina citrakonová a podobné kyseliny, a také monoalkylestery nenasycených dikarboxylových kyselin. Monomer, který obsahuje karboxylovou skupinu, je s výhodou přítomen v polymeru v množstvích od asi 6 do asi 25 hmotnostních procent, výhodněji od asi 8 do asi 18 hmotnostních procent, výhodněji od asi 10 do asi 14 hmotnostních procent, vztaženo na celkovou hmotnost monomerů. Množství menší než asi šest hmotnostních procent mohou vést ke špatné odolnosti vůči rozpouštědlům a ke špatné mechanické pevnosti nátěrů.

K. přípravě akrylového polymeru se používá také estery beta-ethylenicky nenasycených karboxylových kyselin. Takovými estery jsou s výhodou alkylestery (s jedním až dvaceti atomy uhlíku) kyseliny akrylové nebo kyseliny methakrylové. Patří sem methylester kyseliny akrylové, ethylester kyseliny akrylové, butylester kyseliny akrylové, 2-ethylhexyIester kyseliny akrylové, dodecylester kyseliny akrylové, methylester kyseliny methakrylové, ethylester kyseliny methakrylové, butylester kyseliny methakrylové, 2-ethylhexylester kyseliny methakrylové a podobné. Tyto estery jsou s výhodou přítomny v množstvích asi 5 až 70, výhodněji od asi 10 do 50 hmotnostních procent, vztaženo na celkovou hmotnost monomerů. Estery alfa, betaethylenicky nenasycených kyselin jsou směsi alkylesterů s jedním až dvěma atomy uhlíku a alkylesterů se čtyřmi až dvaceti atomy uhlíku, jako je například směs methylesteru kyseliny methakrylové a butylesteru kyseliny methakrylové.

Příklady vinylových aromatických sloučenin jsou monofunkční vinylové aromatické sloučeniny, jako je například styren, který je výhodnou sloučeninou, a alkylovou skupinou substituované styreny, jako je například alfa-methylstyren, a substituované styreny, jako je například chlorstyren. Vinylový aromatický monomer může být v prostředku přítomen v množstvích od 0 do asi 94 hmotnostních procent, s výhodou od asi 35 do asi 70 hmotnostních procent, vztaženo na celkovou hmotnost monomerů. Větší množství vinylového aromatického monomeru mohou mít za důsledek nižší odolnost vůči ultrafialovému světlu, zatímco nižší množství mohou vést k horší odolnosti na smáčecí činidla (detergenty).

Vedle esterů alfa, beta-ethylenicky nenasycených kyselin a popřípadě vinylových aromatických sloučenin se mohou používat jiné ethylenicky nenasycené kopolymerovatelné monomery. Mezi příklady takových látek patří nitrily, jako je například acetonitril, vinylhalogenidy a vinylidenhalogenidy, jako je například vinylchlorid a vinylidenchlorid, a vinylestery, jako je například vinylacetát. Tyto další monomery mohou být přítomny v množstvích od 0 do asi 40 hmotnostních procent, s výhodou od asi 0 do asi 30 hmotnostních procent, vztaženo na celkovou hmotnost monomerů.

Polymerace se s výhodou provádí v roztoku v rozpouštědlech, v nichž jsou monomery rozpustné, jako je například toluen nebo xylen. Po ukončení polymerace se reakční směs zbaví těkavých složek, například tak, že se umístí do vakua, aby se tak odstranilo organické rozpouštědlo. Izoluje se tak polymer jako pevná látka. Nebo se polymer může také vysrážet a následně vysušit. Obvykle bude polymer, který je zbaven těkavých složek, obsahovat méně než jedno hmotnostní procento materiálů, které těkají za teplot, použitých pro vytvrzování nátěrů.

Polymerem, který obsahuje karboxylovou skupinu, může být také akrylový polymer, připravený emulzní polymerací, suspenzní polymerací, polymerací ve velkém nebo jejich vhodnými kombinacemi, jak je to uvedeno v USA patentu číslo 4 727 111. Tyto techniky jsou velmi dobře známy odborníkům.

Výhodnými beta-hydroxylalkylamidovými materiály je sloučenina obecného vzorce

-5CZ 284319 B6

O O li II

H0-CH-CH₂-N-C—A—C-N-CH₂-CH-0H I Ί II R1 ^r2 ^R2 ^R1 m

v němž R, znamená atom vodíku nebo alkylovou skupinu s jedním až pěti atomy uhlíku, R? znamená atom vodíku nebo alkylovou skupinu s jedním až 5 atomy uhlíku nebo skupinu obecného vzorce

HO-CH-CH₂Ri v němž R] znamená jak shora popsáno a A znamená chemickou vazbu nebo monovalentní nebo polyvalentní organickou skupinu, odvozenou od nasyceného, nenasyceného nebo aromatického uhlovodíku, včetně substituovaných uhlovodíkových skupin se dvěma až dvaceti atomy uhlíku, m znamená číslo jedna nebo dva, n znamená číslo nula nebo dva a m+n znamená nejméně číslo dva, s výhodou více než dva, obvykle v rozmezí od dvou až do čtyř včetně. A s výhodou znamená alkylenovou skupinu -(CH₂)x- kde x znamená číslo od 2 do 12, s výhodou od 4 do 10.

Práškový nátěrový prostředek může dále obsahovat materiál, který obsahuje skupinu polykarboxylové kyseliny, který je vybrán ze skupiny, sestávající z alifatických polykarboxylových kyselin se čtyřmi až dvaceti atomy uhlíku, polymemích polyanhydridů, polyesterů s nízkou molekulovou hmotou, které mají hodnotu ekvivalentu kyselosti od asi 150 do asi 600 a jejich směsi.

Mezi alifatické polykarboxylové kyseliny, které se mohou používat, patří dikarboxylové kyseliny, jako je například kyselina adipová, kyselina korková (kyselina oktandionová), kyselina azelaová (kyselina nonandiová), kyselina sebaková (kyselina dekandiová) a kyselina dodekandiová. Alifatické dikarboxylové kyseliny s výhodou obsahují sudý počet atomů uhlíku.

Nátěrový prostředek může obsahovat také jisté jiné přísady, které jsou typicky obsaženy v práškových nátěrových prostředcích, jako jsou například pigmenty, činidla pro řízení toku, činidla, která zabraňují vzniku puchýřků, činidla způsobující tekutost prachů a stabilizátory proti účinkům světla. Například, jestliže se mají získat práškové nátěrové prostředky o vhodné barvě, do nátěrového prostředku se zahrne pigment, typicky v množství asi jednoho až asi 50 hmotnostních procent, vztaženo na celkovou hmotnost práškového nátěrového prostředku. Pigmenty, které jsou vhodné pro práškové nátěrové prostředky, mohou být organické nebo anorganické látky. Patří sem bázický chroman křemičitoolovnatý, oxid titaničitý, ultramarínová modř, ftalocyaninová modř, ftalocyaninová zeleň, uhlíková čerň, železitá čerň, chromová zeleň, feritová žluť a červeň „quinto“.

Jako činidlo pro řízení toku jsou vhodnými činidla akrylové polymery nebo kopolymery, jako je například polylaurylester kyseliny akrylové, poylbutylester kyseliny akrylové, poly(2-ethylhexyl)ester kyseliny akrylové, poly(kopolymer ethylesteru kyseliny akrylové a 2-ethylexylesteru kyseliny akrylové), polylaurylester kyseliny metharkylové, polyizodecylester kyseliny methakrylové a podobné sloučeniny, a fluorované polymery, jako jsou například estery polyethylenglykolu nebo polypropylenglykolu s fluorovanými mastnými kyselinami, např. ester poíyethylenglykolu s molekulovými hmotami nad 1 000, například polydimethylsiloxan nebo poly(methyl

-6CZ 284319 B6 fenyl)siloxan. Činidla pro řízení toku mohou pomáhat při snižování povrchového napětí během zahřívání prášku a při odstraňování vzniku kráterů. Jestliže se používá, pak je činidlo pro řízení toku přítomno v množství od asi 0,05 do asi 5 hmotnostních procent, vztaženo na celkovou hmotnost práškového nátěrového prostředku. K prostředkům se mohou přidávat činidla, která zabraňují tvorbě puchýřků, čímž se umožní, aby jakýkoliv těkavý materiál, který je v prostředku přítomen, unikl z filmu během vypékání. Velice výhodným odplyňovacím činidlem je benzoin. Jestliže se používá, pak je přítomen v množství v rozsahu od asi 0,5 do asi 3 hmotnostních procent, vztaženo na celkovou hmotnost práškového nátěrového prostředku. Práškové nátěrové prostředky mohou také s výhodou obsahovat činidla absorbující ultrafialové světlo, jako je například TINUVIN^(R), který je komerčně dostupný a je registrován pod obchodní značkou CibaGeigy Company. TINUVIN je složením směs 2-(2H-benzotriazol-2-yl)-4-methylfenolu, 2(2H-benzotriazol-2-yl)-p-kresolu a 2-(2'-hydroxy-5'-methylfenyl)benzotriazolu, jako molekulová hmotnost je 225,25 a t.t. 131 až 133 °C. Používá se v prostředcích podle vynálezu v množství 0,5 až 6 % hmotnostních, vztaženo na celkovou hmotnost práškového nátěrového prostředku.

Práškový nátěrový prostředek může dále obsahovat křemenný prach nebo podobný materiál jako přísadu, způsobující tekutost prachu. Snižuje se tím spékání prachu během skladování. Příkladem křemenného prachu je CAB-O-SIL^(R), což je obchodní značka výrobku, který prodává Cabot Corporation. Jestliže se používá, pak je tato přísada přítomna obvykle v množství od asi 0,1 do asi 0,5 hmotnostních procent, vztaženo na celkovou hmotnost práškového nátěrového prostředku. Přísada způsobující tekutost prachu se obvykle přidává k pevnému práškovému nátěrovému prostředku po přípravě směsi.

Práškové nátěrové prostředky tvrditelné teplem se připravují tak, že se roztaví směs složek nátěrového prostředku. To se provede tak, že se vše nejdříve smíchá v suchém mísiči s vysokým střihem nebo vysokou intenzitou míchání, např. v Henschellově mísiči. Potom se namíchaná smě taví ve vytlačovacím lisu, například ve vytlačovacím lisu s dvojitým šnekem Wemer-Pfleiderer ZK-30 při teplotě od asi 80 °C do asi 130 °C. Výtlaček se pak ochladí a rozpráškuje se na prach. Práškový nátěrový prostředek se pak aplikuje přímo na kov, jako je například ocel nebo hliník, sklo, umělou hmotu nebo na vláknem vyztužené předměty z umělých hmot.

Aplikace prášku se může provádět elektrostatickým (koránovým výbojem nebo triboelektricky) rozprašováním nebo použitím fluidní vrstvy. Výhodné je elektrostatické rozprašování. Práškový nátěrový prostředek se může aplikovat jednou nebo několikrát. Tím se po vytvrzení získá film o tloušťce 0,00127 cm až 0,0127 cm. Pro získání konečné povrchové úpravy za rozumnou cenu se s výhodou používá práškový nátěr v tloušťce od asi 0,003048 cm do asi 0,01016 cm, s výhodou od asi 0,003556 cm do asi 0,00762 cm.

Předmět, který se má natřít, se před aplikací může popřípadě předehřát, aby se tak podpořilo vytvoření jednotnějšího práškového nátěru. Po aplikaci prášku se práškem potažený předmět může vypékat, typicky při teplotě od přibližně 149 °C do asi 204 °C po dobu asi pěti až šedesáti minut, s výhodou asi dvacet až asi čtyřicet minut.

Následující příklady ukazují přípravu různých hydroxyalkylamidových vytvrzovacích činidel, polyesterových polymerů, které nesou karboxylovou funkci, akrylových polymerů, které mají karboxylovou funkci, které byly nechány zreagovat s hydroxyalkylamidy mastných kyselin, které se používají při přípravě práškových nátěrových prostředků tvrditelných teplem podle tohoto vynálezu, čímž se neočekávaně zlepší lesk, kráterkovitost a DOI.

Tento vynález bude v další části spisu popsán pomocí příkladů.

-7 CZ 284319 B6

Příklady provedení vynálezu

V příkladech, které následují, bude odkazováno na následující postupy testů:

(1) 20° a 60° lesk byl měřen měřičem lesku, který vyrobila Gardner Instrument Company.

(2) Kráterkovitost byla posuzována vizuálně na vytvrzených panelech a byla vyhodnocována podle stupně existující drsnosti povrchu.

(3) Jasnost odrazu byla měřena použitím přístroje, který odráží polokruhové odrazy nebo různé tvary na panelovém povrchu. Tvar odrazů jasně viditelný na panelu určuje citovanou hodnotu DOI.

Příklad 1

Příprava polyesterového práškového nátěru (bíle pigmentovaného)

Pigmentovaný práškový nátěrový prostředek, obsahující beta-hydroxyalkylamidové zesíťovací činidlo, polyester, který obsahuje karboxylovou kyselinu, a různá množství hydroxyalkylamidu mastných kyselin. Pro srovnání je uveden také podobný systém bez hydroxyalkylamidu mastných kyselin. Všechny hodnoty jsou procenta z celkového prostředku.

složka	A	vzorek	D
B	C
polyester, který obsahuje
karboxylovou skupinu¹	58,81	55,83	55,37	54,24
hydroxyalkylamid	2,94	2,30	1,66	-
Modaflow III²	0,75	0,76	0,76	0,76
lauramid diethanolaminu	-	1,12	2,21	5,00
(hydroxyalkylamid mastné kyseliny)
benzoin	0,50	0,49	0,50	0,50
oxid titaničitý	40,00	39,50	39,50	39,50

Poznámky: ¹ polyester s číslem kyselosti asi 34, který je dostupný jako Grilesta V76-12 od firmy EMS-American Grilon;

² Modaflow III je akrylový kopolymer na nosiči, který je oxid křemičitý. Tento produkt je dostupný od Monsanto Company.

Složky prostředku se předem míchají v Henschelově vysokointenzivním mísiči při 1800 otáčkách za minutu po dobu jedné (1) minuty. Následuje vytlačovaní na vytlačovacím lisu Werner and Pfleiderer ZSK-30 při teplotě 110 °C. Výtlačný se pak ochladí, rozdrtí, rozemelou v kladivovém mlýnu Mikropul, prošijí se sítem o velikosti od 0,105 mm a elektrostaticky se rozstříkají na substrát Bonderite 1000 elektrostatickou tryskou. Vytvrzování práškových nátěrů se provádí v peci s nuceným oběhem vzduchu při teplotě 180°C po dobu dvaceti minut. Mechanické a optické vlastnosti těchto nátěrů jsou uvedeny v tabulce 1. Vzorky, které obsahují hydroxyalkylamid mastné kyseliny, vykazovaly zlepšený lesk, DOI a kráterkovitost.

-8CZ 284319 B6

Tabulka 1

vzorek	procento hydroxyalkylamidu mastné kyseliny¹	lesk 20/60	DOI²	kráterkovitost³
A (kontrola)	0	70/92	40	4
B	2	78/91	30	6
C	4	81/93	60	5 až 6
D	100	87/94	70	7 až 8

Poznámky:

Procento je vztaženo na polyesterovou pryskyřici. ² Stupnice DOI je od 0 do 100 s tím, že 100 znamená nejlepší hodnocení. ³ Stupnice kráterkovitosti je od 0 do 10 s tím, že nejlepší hodnocení je 10.

Příklad 2

Příprava polyesterového práškového nátěru (bíle pigmentovaný)

Pigmentovaný práškový nátěrový prostředek, obsahující beta-hydroxyalkylamidové zesíťovací činidlo, polyester, který obsahuje karboxylovou kyselinu, a její hydroxyalkaylamid mastných kyselin. Pro srovnání je uveden také podobný systém bez hydroxyalkylamidu mastných kyselin. Všechny hodnoty jsou procenta z celkového prostředku.

složka vzorek

A B polyester, který obsahuje

karboxylovou skupinu	55,81	56,15
hydroxyalkylamid	2,94	1,41
Modaflow III²	0,75	0,76
acetamid diethanolaminu	—	1,68
(hydroxyalkylamid mastné kyseliny
benzoin	0,50	0,50
oxid titaničitý	40,00	39,49

² Modaflow III je akrylový kopolymer na nosiči, kterým je oxid křemičitý. Tento produkt je dostupný od Monsanto Company.)

Složky prostředku se předem míchají v Henschelově vysokointenzivním mísiči při 1800 otáčkách za minutu po dobu jedné (1) minuty. Následuje vytlačovaní na vytlačovacím lisu Werner and Pfleiderer ZSK-30 při teplotě 110 °C. Výtlačky se pak ochladí, rozdrtí, rozemelou v kladivovém mlýnu Mikropul, prošijí se sítem o velikosti od 0,105 mm a elektrostaticky se rozstříkají na substrát Bonderite 1000 elektrostatickou tryskou. Vytvrzování práškových nátěrů se provádí v peci s nuceným oběhem vzduchu při teplotě 180 °C po dobu dvaceti minut. Mechanické a optické vlastnosti těchto nátěrů jsou uvedeny v tabulce 2. Vzorky, které obsahují hydroxyalkylamid mastné kyseliny, vykazovaly zlepšený DOI a zlepšenou kráterkovitost.

-9CZ 284319 B6

Tabulka 2

vzorek	procento hydroxyalkylamidu mastné kyseliny¹	lek 20/60	DOI²	kráterkovitost
A (kontrola)	0	70/92	40	4
B	3	72/91	60	4 až 5

Poznámky: ¹ Procento je vztaženo na polyesterovou pryskyřici.² Stupnice DOI je od 0 do 100 stím, že 100 znamená nej lepší hodnocení. ³ Stupnice kráterkovitosti je od 0 do 10 s tím, že nej lepší hodnocení je 10.

Příklad 3

Příprava polyesterového práškového nátěru (bílé pigmentovaný)

Bílý pigmentovaný práškový nátěrový prostředek, obsahující beta-hydroxyalkylamidové zesíťovací činidlo, polyester, který obsahuje karboxylovou kyselinu, a jiný hydroxyalkaylamid mastné kyseliny. Pro srovnání je uveden také podobný systém bez hydroxyalkylamidu mastných kyselin. Všechny hodnoty jsou procenta z celkového prostředku. Složky prostředku se předem míchají v Henschelově vysokointenzivním mísiči při 1800 otáčkách za minutu po dobu jedné (1) minuty. Následuje vytlačovaní na vytlačovacím lisu Werner od Pfleiderer ZSK.-30 při teplotě 110°C. Výtlačky se pak ochladí, rozdrtí, rozemelou v kladivovém mlýnu Mikropul, prošijí se sítem o velikosti ok 0,105 mm a elektrostaticky se rozstříkají na substrát Bonderite 1000 elektrostatickou tryskou. Vytvrzování práškových nátěrů se provádí v peci s nuceným oběhem vzduchu při teplotě 180 °C po dobu dvaceti minut. Mechanické a optické vlastnosti těchto nátěrů jsou uvedeny v tabulce 3.

složka vzorek

A B polyester, který obsahuje

karboxylovou skupinu¹	55,81	55,36
hydroxyalkylamid	2,94	2,22
Modaflow III²	0,75	0,76
stearamid diethanolaminu	-	1,66
(hydroxyalkylamid mastné kyseliny)
benzoin	0,50	0,50
oxid titaničitý	40,00	39,50

Poznámky:

polyester s číslem kyselosti asi 34, který je dostupný jako Grilesta V76-12 od firmy EMS-American Grilon; ² Modaflow III je akrylový kopolymer na nosiči, kterým je oxid křemičitý. Tento produkt je dostupný od Monsanto Company.

- 10CZ 284319 B6

Tabulka 3

vzorek	procento hydroxyalkylamidu amidu mastné kyseliny¹	lesk 20/60	DOI²	kráterkovitost³
A (kontrola)	0	70/92	40	4
B	3	75/92	40	5,5

Poznámky: ¹ Procento je vztaženo na polyesterovou pryskyřici.

² Stupnice DOI je od 0 do 100 s tím, že 100 znamená nejlepší hodnocení.

³ Stupnice kráterkovitosti je od 0 do 10 s tím, že nejlepší hodnocení je 10.

Vzorky, které obsahují hydroxyalkylamid mastné kyseliny, vykazovaly zlepšený lesk a zlepšenou kráterkovitost.

Příklad 4

Příprava polyesterového práškového nátěru

Pigmentovaný práškový nátěrový prostředek, obsahující beta-hydroxyalkylamidové zesíťovací činidlo, polyester, který obsahuje karboxylovou kyselinu, typicky používaný pro hybridní systémy epoxy/polyester, a hydroxyalkaylamid mastné kyseliny. Pro srovnání je uveden také podobný systém bez hydroxyalkylaidu mastných kyselin. Všechny hodnoty jsou procenta z celkového prostředku.

složka vzorek

	A	B	C
polyester, který obsahuje karboxylovou skupinu¹	54,75	54,75	52,09
hydroxyalkylamid	4,39	3,06	-
Modaflow III²	0,75	0,75	0,75
lauramid diethanolaminu	-	1,64	6,66
(hydroxyalkylamid mastné kyseliny) benzoin	0,50	0,49	0,50
oxid titaničitý	40,00	40,00	40,00

Poznámky:

polyester s číslem kyselosti asi 34, který je dostupný jako Grilesta V76-12 od firmy EMS-American Grilon;² Modaflow III je akrylový kopolymer, který je na nosiči oxid křemičitý. Tento produkt je dostupný od Monsanto Company.

Složky prostředku se předem míchají v Henschelově vysoko intenzivním mísiči při 1800 otáčkách za minutu po dobu jedné (1) minuty. Následuje vytlačovaní na vytlačovacím lisu Werner and Pfleiderer ZSK-30 při teplotě 110 °C. Výtlačky se pak ochladí, rozdrtí, rozemelou v kladivovém mlýnu Mikropul, prošijí se sítem o velikosti od 0,105 mm a elektrostaticky se rozstříkají na substráty Bonderite 1000 elektrostatickou tryskou. Vytvrzování práškových nátěrů se provádí v peci s nuceným oběhem vzduchu při teplotě 180 °C po dobu dvaceti minut. Mechanické a optické vlastnosti těchto nátěrů jsou uvedeny v tabulce 4.

- 11 CZ 284319 Β6

Tabulka 4

vzorek	20% lek	60% lesk	DOI	kráterkovitost
A	56	84	30	4
B	64	84	45	5
C*	—	—	—	—

Poznámka: ¹

Vzorek C nemohl být elektrostaticky rozstříkán vzhledem k tomu, že docházelo k silnému spékání (blokování) prášku stáním za teploty místnosti po prosetí a po rozemletí.

Vzorky, které obsahují hydroxyalkylamid mastné kyseliny, vykazovaly zlepšený lesk, DOI a kráterkovitost.

Příklad 5

Příprava akrylového práškového nátěru

Pigmentovaný práškový nátěrový prostředek, obsahující beta-hydroxyalkylamidové zesíťovací činidlo, akrylový polymer, který obsahuje karboxylovou kyselinu, a hydroxyalkaylamid. Pro srovnání je uveden také podobný systém bez hydroxyalkylamidu mastných kyselin. Všechny hodnoty jsou procenta z celkového prostředku.

složka vzorek

	A	B
polyester, který obsahuje
karboxylovou skupinu¹	53,49	51,48
hydroxyalkylamid	5,85	2,80
pomocné činidlo pro řízení toku	0,60	0,56
lauramid diethanolaminu	-	4,93
(hydroxyalkylamid mstné kyseliny)
benzoin	0,49	0,47
oxid titaničitý	36,56	39,77

Tabulka 5 vzorek

20% lesk

60% lesk DOI kráterkovitost

A (kontrola) 57

B 68

20

40

2,5

- 12CZ 284319 B6

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims

1. Termosetová prášková povlaková směs, vyznačující se tím, že obsahuje

--A v němž

Ri je vodík nebo (Ci.jjalkyl,

R₂ značí vodík nebo (C].₅)alkyl nebo skupinu obecného vzorce

HO-CH-CH₂Ri v němž Ri má shora uvedený význam, m je 1 až 2, n je 0 až 2 a m+n je nejméně 2, v množství 2 až 10 % hmotnostních, vztaženo na polymer, a

c) hydroxyalkylamid mastné kyseliny v hmotnostním poměru 0,6: 1 a 1,6: 1, vztaženo na polymer.

2. Povlaková směs podle nároku 1, vyznačující se tím, že obsahuje hydroxyalkylamid mastné kyseliny, vybraný ze skupiny, zahrnující lauramid diethanolaminu, acetamid diethanolaminu, kapramid diethanolamidu a stearamid diethanolaminu.

3. Povlaková směs podle nároků 1 a 2, vyznačující se tím, že obsahuje jako polymer buď

- 13CZ 284319 B6

a) polyester, obsahující karboxylovou skupinu, který se vytvoří kondenzační reakcí buď alifatických polyolů nebo cykloalifatických polyolů s buď alifatickými nebo aromatickými polykarboxylovými kyselinami a anhydridy, přičemž tento polyester má Tg 30 až 85 °C a číslo kyselosti 20 až 80, nebo

4. Povlaková směs podle některého z předchozích nároků 1 až3, vyznačující se tím, že obsahuje β-hydroxyalkylamidové vytvrzovací činidlo a polymer, obsahující karboxylovou skupinu, u nichž je poměr ekvivalentů β-hydroxyalkylamidu k ekvivalentu karboxylové skupiny 0,6 : 1 až 6 : 1.