DE1913923A1 - Waermehaertbares pulverfoermiges Bindemittel fuer Formkoerper,insbesondere fuer Pulverbeschichtung - Google Patents

Description

CHEMISCHE WERKE ALBERT, Wiesbaden-Biebrich» Albertstraße 10 -

Patentanmeldung

Wärmehärtbares pulverförmiges Bindemittel für Formkörper, insbesondere für Pulverbeschichtung

An die für eine Pulverbeschiohtung geeigneten Harze werden besondere Anforderungen hinsichtlich ihrer physikalischen Eigenschaften gestellt. Sie müssen z.B. einen so hohen Schmelzpunkt haben, daß sie nach der Vermahlung ein freifließendes Pulver bilden. Das Pulver darf nicht zu Verklebungen oder zur Verklumpung neigen; es muß also unter normalen Bedingungen bei der Lagerung stabil bleiben. Nach dem Aufsprühen wird es durch Erwärmen verflüssigt und ausgehärtet. Dabei muß ein so guter Pluß erzielt werden, daß auch bei Anwesenheit von Pigmenten eine gute, störungsfreie Oberfläche erzeugt wird. Pur diesen Zweck sind z.B. Epoxyd-Harter-KombInationen geeignet. Ferner ist bekannt, Mischungen von Polyesterharzen mit Dianhydrid, z.B. Pyromellitsäuredianhydrid, zur Pulverbeschichtung einzusetzen.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein wärmehärtbares pulverförmiges*Bindemittel, und zwar ein Zwel-Komponenten-System für Formkörper,z.B. dünne Formkörper wie eie durch Pulverbeschiohtung erzeugt werden. Die eine Komponente (A) ist ein hydroxyIgruppenhaltiger Terephthalsäureester, die zweite (B) ein Ester ra.it Carboxylgruppen. .

komponenten ,stellen fUr sich feste Harze dar, di· Ο0985Ο/2Ϊ3Ϊ

auch nach dem Vermischen bei Zimmertemperatur nicht flüssig werden oder zusammenbacken. Der Schmelzpunkt liegt über 50^#C und 1st zweckmäßig nicht höher als 150*C Beide Komponenten ergeben für sich nach dem Vermählen frei fließende Pulver, die auch nach dem Vermischen gut lagerbestundig sind.

Das Gemisch A + B kann nach Zusatz von Pigmenten sowohl durch Wirbelsintern als auch durch elektrostatisches Versprühen aufgebracht und der beschichtete Werkstoff bei z.B. 150 bis 300*C, vorzugsweise bei 180 bis 250^eC, eingebrannt werden. Es bilden sich dabei außerordentlich widerstandsfähige Beschichtungen mit guter Oberfläche und hoher Elastizität.

Das Gemisch A + B kann auch zu Formkörpern verarbeitet werden, z.B.unter Druck und Wärme in Gegenwart von organischen Füllstoffen ,wie Holzmehl.

Der Vorteil der Verwendung von zwei Komponenten liegt darin, daß Jede für sich sehr niedrigviskos eingestellt werden kann. Ein Polyester, der Hydroxylgruppen und Carboxylgruppen im selben Molekül enthalten würde, wäre wesentlich höherviskos und ergäbe nach dem Auftragen Beschichtungen von schlechterer Oberflächenbeschaffenheit.

Die hydroxylgruppenhaltige Komponente A wird vorteilhaft durch Umesterung eines Polyäthylenterephthalats beliebigen Moleiculargewlchts - oder eines Terephthalsäureester mit einwertigen Alkoholen - mit mehrwertigen Alkoholen wie Glycerin, Trimethyloläthan^propan, Pentaerythrit oder dergleichen oder Gemischen derselben hergestellt, z.B. durch Erhitzen auf I80 bis 270*C. Sie hat zwickmäßig eine Hydroxylzahl van I50 bis 450, 80fern eich mit zweiwertigen Alkoholen eine ausreichend© Iff öro&y !zahl

009 8 5 0 /2131 g^ original

von ζ. B. 150 erreichen läßt - beispielsweise durch ganz starken Abbau des Polyesters - können derartige Alkohole auch für sich oder in Kombination mit mindestens dreiwertigen verwendet werden. Als zweiwertige Alkohole kommen dann die weiter unten genannten in Betracht. Als Ausgangsmaterial kann vorteilhaft das bei der Herstellung von Pasern oder Folien anfallende Abfallmaterial eingesetzt werden.

Das gleiche Ausgangsmaterial kann auch für die Gewinnung der Komponente B benutzt werden. Es ist zweckmäßig, in diesem Fall zweiwertige Alkohole wie Propandiole, Butandiole, Dimethylolcyclohexan, Neopentylglykol, (2,2-Dimethylpropandiol-l,3>, Diäthylenglykol, Trläthylenglykol, Dihydroxydibutylather, hydriertes Bisphenol, Hthoxyliertes und propoxyliertes Bisphenol oder entsprechend modifiziertes Bisphenol, partiell verätherte, mindestens dreiwertige Alkohole, die neben den Kthergruppen noch zwei freie Hydroxylgruppen enthalten, wie der Dlmethyläther des Pentaerythrits oder entsprechende Alkyläther mit Alkylgruppen bis zu 6 C-Atomen der oben genannten mehrwertigen Alkohole oder dergleichen einzusetzen; Jedoch sind auch höherwert ige Alkohole verwendbar, z.B. die oben genannten. Die freien Hydroxylgruppen werden anschließend mit Anhydriden von Polycarbonsäuren wie o-Phthalsäure, Trimellitsäure, ryromellltsäure, CyclopentandicarboneHure, Cyclopentantetracarbonsäure, Benzophenontetracarbonsäure oder Diels-Alder-Adukkten dee Maleinsäureanhydrids oder anderen α,ß-ungesättigten Dicarbonsäuren usw. umgesetzt. Die Menge des Anhydrids wird dabei zweckmäßig so bemessen, daß 80 %_t vorzugsweise praktisch alle freien Hydroxylgruppen des Polyathylenterephthalats umgenetzt werden. Zweckmäßig beträgt die säurezahl dann 150 bis 350. Durch den Einsatz von längerkettigen zweiwertigen Alkoholen oder zweiwertigen Alkoholen, die Kthergruppen enthalten, kann die Elast izität

0098 50/2 131 g^oBfGWAU

de· Bindemittel« reguliert werden. Gegebenenfall· können dl· Umeeterungen duroh Zutäte von Katalysatoren wie Zinkohlorld, Kobaltaalten von Halbeatern zweiwertiger Sturen und dergleichen beaohleunlgt werden.

Die Pigmente bzw. andere füllstoffe können den Komponenten A und/oder B während oder naoh deren Herstellung zugeeetst werden. Daβ Venilaohen wird am betten durch Vermählen oder durch Verschmelzen im Kneter vorgenommen. Ee können euch Komponenten A und B alt verschiedenen Füllstoffen vermischt» werden. Im praktischen Gebrauch sollten etwa solche Mengen A und B zusammengegeben werden, daQ der Gehalt an freien Carboxylgruppen zu dem der freien Hydroxylgruppen zwischen 0,75 t 1 und 1 ι 0,8, vorzugsweise zwischen 0,9 ι 1 und 1 t 0,9 liegt. Zweckmäßig sollte die Hydroxylzahl von A etwas höher sein als die Säurezahl von B. .

Mit Hilfe der erfindungegeaMen Pulvernlsohungen lassen sieh vorzugsweise Überzüge mit Schichtdicken von 50 bis 200 μ erzielen) diese gewährleleten Insbesondere auch einen guten Kantenschutz« Diese z.B.elektrostatisch oder duroh Wirbelsintern aufgetragenen und wflr*egeha*rtet*n Überzüge atehen den in konventioneller Welse aus Lösungen hingestellten Lackechlohten In keiner Welse nach, insbesondere wird ein guter Korrosionsschutz erzielt.

DU Herstellung der erf lndungegeaäflen Bindemittel bzw. der Ihnen zugrunde liegenden Komponenten wird duroh die folgenden Beispiele belegtt

Komponente A

A 1) 9000 g Polyethylenterephthalat und 2010 g Trimethylolpropan werden unter Einleiten von einem Inerten das als Schutzgas auf 250*C erhitzt. Das bei der Umesterung

00 98 50/2131

BAD

freiwerdende Kthylenglykol wird in einer Vorlage aufgefangen. Die Menge des Destillats betrügt nach ca. 3 1/2 Stunden 350 g. Danach läflt man den Kolbeninhalt auf l6o*C abkühlen und legt Wasserstrahlvakuura an. Die Temperatur steigert man wieder auf 230*C und hält sie» bis 500 g Destillat abdestilliert sind. Im Anschluß daran zieht man das Harz ab.

Die OH-Zahl des Harzes beträgt 260, das SchmelzIntervall liegt bei 70/77*0.

A 2) 3000 g Polyethylenterephthalat und 1380 g Qlyfcerin werden auf 250* C erhitzt. Nach 3 1/2 Stunden legt man Wasserstrahlvakuum an und senkt die Temperatur auf 230*C. Nach einer weiteren Stunde im Vakuum zieht man das Harz ab. Das Harz hat folgend· Kennzahlen: Hydroxylzahl 300, SchmelzIntervall 68/73·C.

A 3) 1200 g Trimethyloläthan und 2000 g Polyethylenterephthalat werden auf 250*0 erhitzt. Nach 4 Stunden sind 250 g Destillat überdestilliert, im AnSChIuA daran legt man Wasserstrahlvakuum an und senkt dl· Temperatur auf 230·C. Nach 30 Minuten xUht man das Harz ab* Kennzahlen des Produktest OH-Zahl 380$ 3OhMl 1 Intervall . 66/7**0.

Komponente }$>

B 1) In d«r gleichen Apparatur, dl· xur Herst·1lung der Komponente A dient, werden 2000 g Polyethylenterephthalat UfMI 1060 g DUthylenglyltol In Qeftnwart Yen 5 g Xobaltbutylphthalt auf 250* Ö «rhitxt. *·ηη 350 g Destillat Uberdeet ill itrt sind, IMt »an da β Reaktion·- gemisch auf 170*C abklöiltn und verletzt mit 1920 g Tri^llitsÄureanhydrid. Di· Temperatur hllt «an nun

. 6.

009850/2131 "»" °™^elNAL

30 Minuten bei l6o*C. Im Anschluß daran zieht man das Harz ab. Kennzahlen des Produktes: SKurezahl 200, Schmelzintervall 65 bie 75^#C

B 2) 2000 g Polyethylenterephthalat und lMOg Dlmethylolcyclohexan werden in Gegenwart von 5 g Kobaltbutylphthalat auf 250*C erhitzt. Nach 2 Stunden sind 250 g Destillat Überdestilliert. Man IKSt auf 200*C abkühlen und gibt 1920 g Trimellitsäureanhydrid zu. Man erhitzt das Reaktlonsgemlsch auf 28o*C und hält die Temperatur 15 Minuten. Danach zieht man das ^Harz ab. Das Harz hat folgende Kennzahlem SMurezahl 107, SchmelzIntervall 89/96*0.

B 3) 2000 g Poly !ethylenterephthalat und 10*0 g 2,2-Dlmethylpropandlol-1,3 werden in Gegenwart von 5 g Kobaltbutylphthalat auf 250*C erhitzt. Nach 2 Stunden Bind 250 g Destillat Uberdestilllert. Wn lKßt auf 200*C abkühlen und gibt I920 g TrlmelllthsKureanhydrld zu. Man bringt das Reaktlonsgemlsch auf 180*C und hXlt 30 Minuten bei dieser Temperatur. I« AnschluS daran zieht man das Harz ab. Die SKurezahl betrügt 208, das Schmelaintervall 86/94·C.

B 4) 2000 g Polyethylenterephthalat, 1200 g hydriertes Bisphenol und 1500 s eines polymerIsierttn Kthylenglykols «1t einem Molgewloht ton *%m 300 werden in Gegenwart von 3 · Kobaltbutylphthalat auf 250⁹C erhitzt. Nach 2 Stunden sind 11 g Destillat überdeetllllert. Han IiBt auf 200*C abkühlen und gibt 1920 g Trimellitsäureanhydrid xu. Nach 30 Minuten bei 18O*C zieht Mn das Harz ab*' Kennzahle» de« Produktes! Slurexahl 150, Schwellintervall

B 5) *00 g Polylthylenterephthalat, 268 g Trimethylolpropan

BAD ORIGINAL

009850/2131

werden 2 Stunden auf 250'C erhitzt. In dle«er Zelt destillieren 60 β Destillat über. Man läflt nun auf 200*C abkühlen und gibt 592 g Phthalsäureanhydrid zu. Die Temperatur wird nun 1/2 Stunde bei 200*C gehalten. Im Anschluß daran wird das Hart abgezogen. Et hat folgende Kennzahlem SMurezahl 160, Sehmelzintervall

B 6) 4oo g Polyethylenterephthalat und 268 g 1,2,6-Heitantrlol werden 2 Stunden bei 250⁹C gehalten. Nach dieser Zelt sind 75 g Deatlllat Uberdestilllert, Man läflt nun auf 200*C abkühlen und gibt 592 g Phthalsäureanhydrid zu. Nach 30 Minuten bei 200*C zieht man das Harz ab. Die Kennzahlen sind wie folgtι SMurezahl 133, Schmelzintervall 4R/52*C.

Beispiele der fertigen Mischungen Beispiel It

300 g der Komponente A 1 werden mit 300 g der Komponente B In Gegenwart von 300 g Titandloxyd In einen Kneter homogen vermischt. Aus dieser Harzmischung wird durch Vermählen ein Pulver hergestellt, welches durch elektrostatisches Versprühen auf Blech aufgetragen wird. Das beschichtete Blech wird dann 15 Minuten bei 220*C erhitzt. Man erhalt einen glatten, gut vernetzten überzug, der sich durch gute ElastIzItKt und gute Beständigkeit auszeichnet.

Beispiel Zx

400 g der Komponente A 2 und 300 g der KoapJnente B 3 werden In einer Kugelmühle pulverisiert. Das erhaltene Pulver wird elektrostatisch auf Blech aufgetragen und 15 Minuten bei 220*C erhitzt. Der erhaltene Überzug zeichnet sich durch gute Elastizität sowie gute Vernetzung aus.

-R-009850/2131

Beispiel 3;

500 g der Komponente A 1 werden in der Schmelze mit 150 g Titandioxyd versetzt. Ebenso versetzt man 3°0 S ^⁰*¹ Komponente B 4 in der Schmelze mit I50 Teilen Titandioxyd. Nach dem Vermählen und Mischen beider Komponenten erhält man ein Pulver, welches elektrostatisch oder im Wirbelsinterverfahren auf Metall aufgebracht wird. Das beschichtete Metall wird dann 15 Minuten auf 220*C erhitzt. Man erhält einen überzug, der sich durch guten Kantenschutz sowie gute Elastizität bei guter Vernetzung auszeichnet.

Beispiel 4?

150 g der Komponente A 1 werden in einem Kneter mit I50 g der Komponente B 3 in Gegenwart von 150 g Titandioxyd gut homogenisiert. Die erhaltene Mischung wird anschließend durch Vermählen pulverisiert. Trägt man das Pulver elektrostatisch auf Blech auf und brennt 15 Minuten bei 220"C ein, so erhält man einen glatten, gut vernetzten überzug mit hervorragender Beständigkeit.

Beispiel 5t

Auf die gleiche Art wie Im Betspiel 4 kann man sämtliche Komponenten A 1 bis A 3 mit B 1. bis B 6 vermischen. Ebenso kann man verschiedene Farbpigmenfce einmischen. Man erhält Jeweils Filmiiberzüge ähnlicher Qualität.

Beispiel 6

Eine Mischung aus 100 g der Komponente A, 100 g der Komponente B, 500 g Asbestmehl und S g Zlnkstearat wird auf einem Walzwerk bei einer Temperatur von IiO^-C zu einem Pell verarbeitet. Von diesem Fell wird eine Probe 20 Minuten bei 220⁴C und bei einem Druck von 200 atü zu einem Formkörper von 6 ble 8 cm Durchmesser und einer Wandstärke von 2 bis 3 mm verpreßt.

009850/2131

Claims (1)

1. Patentansprüche

   Wärmehärtbares pulverförmiges Bindemittel aus Terephthalsäurepolyester für die Herstellung von Formkörpern, insbesondere für die Pulverbeschichtung, dadurch gekennzeichnet, daß das Pulver ein Gemisch eines freie Hydroxylgruppen enthaltenden Terephtta lsäurepolyesters und eines freie Carboxylgruppen enthaltenden Terephthalsäurepolyesters ist, das bei 150 bis 300*C, vorzugsweise lOO bis 250*C, gehärtet wird.

   2. Bindemittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der freie Hydroxylgruppen enthaltende Polyester ein Umesterungsprodukt eines hochmolekularen Terephthalsäurepolyesters mit einem mehrwertigen Alkohol ist und eine Hydroxylzahl von 150 bis 450 besitzt.

   3. Bindemittel naoh Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der freie Carboxylgruppen enthaltende Polyester ein Umeetzungsprodukt eines Anhydrids einer mehrwertigen Carbonsäure und eines Umesterungsprodukts eines hochmolekularen Terephthalsäurepolyesters mit einem mehrwertigen Alkohol oder Ätheralkohol ist und eine Säurezahl von I50 bis 350 besitzt.

   4. Bindemittel nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Terephthalsäurepolyester zumindest teilweise Umsetzungeprodukte von Abfällen der Faser- und/oder Folienfabrikation sind.

   5. Verwendung des Bindemittels nach Ansprüchen 1 bla 4, zur Pulverbeschiohtung naoh dom elektrostatischen Verfahren.

   18. März 1969

   009850/2131