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Die
vorliegende Erfindung betrifft Mattierungsmittel für thermisch
härtbare
Systeme, insbesondere Lacke, vorzugsweise Pulverlacke, welche mindestens
ein carboxylhaltiges Polymer, beispielsweise einen carboxylterminierten
Polyester und/oder ein carboxylhaltiges (Meth)acrylatpolymer, als
Bindemittel sowie mindestens eine Epoxidgruppen enthaltende Verbindung
als Härter
bzw. Vernetzungsmittel und gegebenenfalls einen Beschleuniger für die Vernetzungsreaktion
des Härters
mit dem carboxylhaltigen Polymeren sowie an sich übliche weitere
Additive enthalten.
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Die
genannten thermisch härtbare
Systeme werden für
die Zwecke der vorliegenden Anmeldung in zwei Hauptgruppen unterteilt,
nämlich
in glycidylesterfreie Systeme, worunter in dieser Anmeldung Systeme verstanden
werden, die als Vernetzungsmittel keine Glycidylesterverbindungen
enthalten, die ein Mlolekulargewicht bis einschliesslich 1500 aufweisen,
und in thermisch härtbare
Systeme, deren Vernetzungsmittel derartige Glycidylesterverbindungen
umfassen. Die glycidylesterfreien Systeme schliessen insbesondere
die sogenannten Hybridsysteme ein, die als Vernetzungsmittel eine
polymere Epoxidverbindung, z. B. einen avancierten Bisphenoldiglycidylether
aufweisen, sowie thermisch härtbare
Systeme, die Triglycidylisocyanurat (TGIC) als Vernetzungsmittel
enthalten. Bei den thermisch härtbaren
Systemen, die als Vernetzungsmittel Glycidylesterverbindungen mit
einem Molekulargewicht bis einschliesslich 1500 enthalten, handelt
es sich z. B. um Systeme auf Basis eines Polyglycidylesters einer
aromatischen, aliphatischen oder cycloaliphatischen Polycarbonsäure als
Vernertzungsmittels, wie z. B. Araldite PT 910, eine feste Mischphase
bestehend aus einem Gewichtsteil Trimellitsäuretriglycidylester und drei
Gewichtsteilen Terephthalsäurediglycidylester.
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Mattierungsmittel
für die
genannten thermisch härtbaren
Systeme, insbesondere für
entsprechende Pulverlacke, sind bereits bekannt. Diese Mattierungsmittel
bestehen im allgemeinen aus einem natürlichen oder synthetischen
Wachs, wie beispielsweise Carnaubawachs, Schellackwachs oder Paraffinwachs.
Zusammen mit solchen Wachsen können
weiterhin Metallsalze und/oder Metallkomplexe organischer Verbindungen, vorzugsweise
von Magnesium, Kalzium, Aluminium oder Zink verwendet werden, wobei
bevorzugt Zink-2-Benzthiazolthiolat (Zink-Mercaptobenzthiazol) eingesetzt
wird. Solche Mattierungsmittel sind z.B. in der
EP 0 165 207 beschrieben. Mit einem
derartigen Mattierungsmittel, welches beispielsweise etwa 10–15% Zink-2-Benzthiazolthiolat
und etwa 90–85%
Polyethylenwachs enthält,
kann z. B. der Glanz von Pulverlacken, enthaltend ein glycidylesterfreies
thermisch härtbares
System, wie es oben beschrieben wurde, je nach Zuschlagsmenge bis
zu einem Glanz-Index von 30–100
ohne Beeinträchtigung
der mechanischen Eigenschaften reduziert werden.
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Die
Verwendung dieser stark wachshaltigen Mattierungsmittel ist jedoch
meist nicht erwünscht,
besonders in höheren
Konzentrationen, da in der Regel Oberflächen mit einem unerwünschten
Schleiereffekt erhalten werden. Überdies
ist die Verwendung mattierender Wachse im allgemeinen auf helle
Farben beschränkt. Die
Anwesenheit von Wachs auf der Oberfläche verursacht zudem häufig massive
Adhäsionsprobleme
(z.B. bei Fensterrahmen), so dass weiteres Material auf einer ersten
Materialschicht nicht genügend
klebt und diese daher nicht weiter beschichtet werden kann.
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Weiterhin
ist die Wirkung der herkömmlichen
Mattierungsmittel bei thermisch härtbaren Systemen auf Basis
von Glycidylesterverbindungen niederen Molekulargewichts als Vernetzungsmittel
bezüglich
Glanzreduktion und der mechanischen Eigenschaften nicht zufriedenstellend.
So kann der Glanz solcher Systeme im allgemeinen nur bis zu einem
Index von 70–100
ohne Beeinträchtigung
der mechanischen Eigenschaften reduziert werden. Tiefere Glanzwerte
könnten
bei Zugabe höherer
Mengen des Mattierungsmittels zwar erreicht werden, jedoch werden
die mechanischen Eigenschaften des gehärteten Materials, z. B. einer
entsprechenden Lackbeschichtung, dadurch negativ beeinflusst.
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Überraschenderweise
wurde nun aber gefunden, dass auf die Verwendung von Wachsen zur
Mattierung von gehärtetem
Material auf Basis der oben beschriebenen thermisch härtbaren
Systeme weitgehend oder so gar gänzlich
verzichtet werden kann, wenn die oben erwähnten an sich bekannten mattierend
wirkenden Metallsalze und/oder Metallkomplexe (Komponente a) zusammen
mit einem Polymerisationsprodukt, vorzugsweise eines Molekulargewichts
grösser
als 1500, insbesondere grösser
als 2000 (Mn = Zahlenmittel; GPC, mit Polystyroleichung; Komponente
b) verwendet werden, wobei die Monomere, auf denen das Polymerisationsprodukt
basiert, Epoxidgruppen enthaltende Monomere umfassen, der Epoxidgehalt
des genannten Polymerisationsprodukts mindestens 0,1, vorzugsweise
0,1 bis 8, besonders bevorzugt 1 bis 8 Äquivalente Epoxidgruppen pro
Kilogramm beträgt,
und insgesamt das Verhältnis
der Epoxidäquivalente
der Komponente (b) zu Metalläquivalenten
der Komponente (a) 0,2 bis 120 beträgt.
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Weiterhin
wurde gefunden, dass derartige Mattierungsmittel eine vergleichbare
Glanzreduktion auch bei thermisch härtbaren Systemen zeigen, die
als Vernetzungsmittel Glycidylesterverbindungen mit einem Molekulargewicht
bis einschliesslich 1500 enthalten, wobei, unabhängig von der Zuschlagsmenge
des Mattierungsmittels, gehärtete
Materialien, beispielsweise entsprechende Lackbeschichtungen, mit
guten mechanischen Eigenschaften erhalten werden, wenn die Komponente
(b) des Mattierungsmittels in einer Menge in dem mittel enthalten
ist, dass ein Überschuss
an Epoxidäquivalente
in Bezug auf die Metalläquivalente
der Komponente (a) vorhanden ist, und vorzugsweise ein Polymerisationsprodukt
umfasst, dessen Epoxidgehalt mindestens 1,5, vorzugsweise 1,5 bis
8 Äquivalente
Epoxidgruppen pro Kilogramm beträgt,
sowie ein Verhältnis
der Epoxidäquivalente
der Komponente (b) zu Metalläquivalenten
der Komponente (a) von mindestens 3,0, bevorzugt von mindestens
3,5 eingehalten wird. Zunehmende Mengen dieses neuartigen Mattierungsmittels bewirken
insbesondere keinen Verlust der mechanischen Eigenschaften des damit
mattierten gehärteten
Materials.
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Die
erfindungsgemässen
Mattierungsmittel müssen
zudem kein Wachs oder im Vergleich zu bekannten wachshaltigen Mattierungsmitteln
eine wesentlich reduzierte Menge Wachs enthalten, wobei aber überraschenderweise
eine bessere Mattierungseffizienz trotz reduziertem Wachsanteil
erhalten wird.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft daher ein Mattierungsmittel in Form
einer festen mattierend wirkenden Mischung für die Herstellung von matten
Oberflächen,
wie dies im weiteren beschrieben und in den Ansprüchen definiert
ist.
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Insbesondere
betrifft die vorliegende Erfindung ein Mattierungsmittel für thermisch
härtbare
Systeme, welche mindestens ein carboxylhaltiges Polymer als Bindemittel
sowie mindestens eine Epoxidgruppen enthaltende Verbindung als Härter bzw.
Vernetzungsmittel enthalten, z. B. für entsprechende Pulverlacke,
das dadurch gekennzeichnet ist, dass das Mattierungsmittel mindestens
die folgenden Bestandteile enthält:
- (a) ein Metallsalz oder einen Metallkomplex
einer organischen Verbindung, wobei das Metall aus der Gruppe Magnesium,
Kalzium, Strontium, Barium, Zink, Aluminium, Zinn und Antimon ausgewählt ist,
sowie
- (b) ein Polymerisationsprodukt von Monomeren, wobei die Monomere
Epoxidgruppen enthaltende Monomere umfassen und der Epoxidgehalt
des Polymerisationsprodukts mindestens 0,1, vorzugsweise 0,1 bis 8,
besonders bevorzugt 1 bis 8 Äquivalente
Epoxidgruppen pro Kilogramm beträgt,
und
insgesamt das Verhältnis
der Epoxidäquivalente
der Komponente (b) zu Metall-äquivalenten
der Komponente (a) 0,2 bis 120, vorzugsweise 0,4 bis 30 beträgt.
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Die
Erfindung umfasst weiterhin eine spezielle Ausführungsform des genannten Mattierungsmittels, die
sich besonders vorteilhaft auch als Mattierungsmittel für thermisch
härtbare
Systeme eignet, die als Vernetzungmittel Glycidylesterverbindungen
mit einem Molekulargewicht bis einschliesslich 1500 enthalten. Dieses
spezielle Mattierungsmittel ist dadurch gekennzeichnet, dass die
Komponente (b) ein Polymerisationsprodukt von Monomeren darstellt,
das einen Epoxidgehalt von mindestens 1,5, vorzugsweise von 1,5
bis 8 Äquivalenten
Epoxidgruppen pro Kilogramm aufweist, und dass insgesamt das Verhältnis der
Epoxidäquivalente der
Komponente (b) zu Metalläquivalenten
der Komponente (a) mindestens 3, vorzugsweise mindestens 3,5 beträgt.
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Erfindungsgemässe Mattierungsmittel,
bei denen die Komponente (b) ein Polymerisationsprodukt von Monomeren
darstellt, das einen Epoxidgehalt von 0,1 bis 1,5 (ausschliesslich) Äquivalenten
Epoxidgruppen pro Kilogramm aufweist, und/oder bei denen insgesamt
das Verhältnis
der Epoxidäquivalente
der Komponente (b) zu Metalläquivalenten
der Komponente (a) 0,1 bis 3 (ausschliesslich) beträgt, sind
somit im allgemeinen nicht für
thermisch härtbare
Systeme vorteilhaft, deren Vernetzungsmittel aus Glycidylestern
mit einem Molekulargewicht bis einschliesslich 1500 besteht oder
einen überwiegenden
Anteil solcher Glycidylester umfasst.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ausserdem die Verwendung der erfindungsgemässen Mattierungsmittel
für die
entsprechenden thermisch härtbaren
Systemen, insbesondere in entsprechenden Lacken, vorzugsweise Pulverlacken.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft insbesondere die Verwendung des erfindungsgemässen Mattierungsmittels
in Pulverlacken, welche mindestens ein carboxylhaltiges Polymer,
vorzugsweise einen carboxylterminierten Polyester oder ein carboxylhaltiges
(Meth)acrylatpolymer, als Bindemittel sowie mindestens eine Epoxidgruppen
enthaltende Verbindung oder ein Gemisch einer Epoxidgruppen enthaltenden
Verbindung und einer Hydroxyalkylamidverbindung als Härter bzw.
Vernetzungsmittel und gegebenenfalls einen Beschleuniger für die Vernetzungsreaktion
des Härters
mit dem carboxylhaltigen Polymeren sowie an sich übliche weitere
Additive enthalten, sowie gehärtetes
Material, z. B. eine Pulverlackbeschichtung, das in Gegenwart eines
erfindungsgemässen
Mattierungsmittels gehärtet
wurde.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft weiterhin entsprechende thermisch
härtbare
Systeme, bzw. thermisch härtbare
Zusammensetzungen, insbesondere Lacke, vorzugsweise Pulverlacke,
welche ein erfindungsgemässes
Mattierungsmittel enthalten.
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Als
Metallsalze und Metallkomplexe einer organischen Verbindung, das
heisst als Bestandteil der Komponente (a), kommen vorzugsweise Salze
und Komplexe von Magnesium, Kalzium, Aluminium oder Zink, vorzugsweise
von Zink, in Frage. Besonders bevorzugt ist das Metall hierbei zweiwertig
oder mehr als zweiwertig, z. B. zwei- bis fünfwertig.
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Den
organischen Teil dieser Metallsalze und Metallkomplexe bilden vorzugsweise
(C6-C32)-Carbonsäuren, insbesondere
Mono- und Dicarbonsäuren,
oder Derivate solcher Säuren,
vorzugsweise (C6-C22)-Monocarbonsäuren oder
Derivate solche Säuren,
(C6-C13)-Alkyl-Phenole oder (C6-C13)-Alkyl-Naphthole,
wobei der Ausdruck (C6-C13)-Alkyl
auf die Summe der Kohlenstoffatome mehrerer Alkylsubstitueten hinweisen
kann, (C5-C12)-1,3-Diketone
sowie schwefelhaltige organische Reste. Bevorzugt sind schwefelhaltige
organische Reste.
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Bei
den Monocarbonsäuren
handelt es sich vorzugsweise um natürliche Fettsäuren; die
gesättigt,
einfach oder mehrfach ungesättigt
und/oder substituiert sein können.
Als gesättigte
Fettsäuren
kommen beispielsweise Caprylsäure,
Caprinsäure,
Laurinsäure,
Myristinsäure,
Palmitinsäure
und insbesondere Stearinsäure
in Frage. Als ungesättigte
Säuren
kommen z.B. Palmitoleinsäure
(9-Hexadecensäure),
Oelsäure
(9-Octadecensäure),
Linolsäure
(9,12-Octadecadiensäure) und
Linolensäure
(9,12,15-Octadecatriensäure)
in Frage. Substituierte Fettsäuren
können
durch Alkyl-, Cycloalkyl-, Hydroxy- und/oder Ketogruppen substituiert
sein.
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Als
Fettsäurederivate
eignen sich z.B. Dimere und Oligomere, insbesondere von ungesättigten
Fettsäuren,
d.h. Verbindungen, welche zwei oder mehr Carboxylgruppen pro Molekül enthalten.
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Die
(C6-C13)-Alkyl-Phenole
und (C6-C13)-Alkyl-Naphthole
können
im Ring z.B. durch eine oder mehrere (C1-C3)-Alkylgruppen, durch eine oder mehrere
fluorierte (C1-C3)-Alkylgruppen, durch
ein oder mehrere Halogenatome oder durch eine oder mehrere Nitrogruppen
substituiert sein. Als (C5-C12)-1,3-Diketon
kann beispielsweise Acetylaceton verwendet werden.
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Als
schwefelhaltige Verbindungen sind Thiole, Thiophenole, Disulfide
und Derivate von Thioharnstoff bzw. von Thiocarbaminsäure bevorzugt.
Beispiele für
schwefelhaltige Verbindungen sind N,N-Dimethyldithiocarbaminsäure, Bis(N,N-dimethylthiocarbamoyl)disulfid,
Dibenzyldisulfid, N,N'-Diisopropylthioharnstoff, 2-Benzthiazolyl-N,N-diethylthiocarbamoylsulfid,
2-Benzthiazolthiol (2-Mercaptobenzthiazol), tert.-Dodecylmercaptan
(Gemisch aus 2,4,4,6,6-Pentamethylheptan-thiol und 2,2,4,6,6-Pentamethylheptan-thiol)
und Pentachlorthiophenol.
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Bevorzugte
Metallverbindungen der Komponente (a) sind Aluminium- oder Magnesiumstearat,
Aluminium- oder Zink-Acetylacetonat, Zink-Methacrylat oder Zink-Arachinat,
Zink-Pentachlorthiophenolat
oder Zink-2-Benzthiazolthiolat (Zink-Mercaptobenzthiazol). Besonders
bevorzugt ist Zink-2-Benzthiazolthiolat.
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Polymerisationsprodukte
der Komponente (b) sind insbesondere Glycidyl(meth)acrylathomopolymere und
Glycidyl(meth)acrylatcopolymere, gegebenenfalls mit unterschiedlichen
Molekülmassen
und/oder auf Basis unterschiedlicher Comonomeren, oder ein Gemisch
solcher Verbindungen. Verschiedene derartige Polymere und Copolymere
sind bereits bekannt und z.B. in
EP
0 480 120 ,
EP 0 551
064 ,
US 5 648 117 ,
US 4 051 194 ,
US 4 499 239 beschrieben. Beispiele
solcher Polymere sind unter anderem die Almatex Serie von Mitsui Toatsu
Chemical Inc. (Almatex PD 6100, PD 6200, PD 6300, PD 7110, PD 7210,
PD 7310, PD 7690), die Fine-Clad Serie von Reichold Chemicals Inc.
(Fine-Clad A-257, A-254,
A-253, A-249-A, A-244-A, A-229-30-A) oder Finedic A-229 und Finedic
A-244 von Dainippon Ink and Chemicals Inc. Bevorzugt umfasst die
Komponente (b) eines oder mehrere Glycidylestergruppen und gegebenenfalls
Glycidylethergruppen enthaltende Polymere mit einem durchschnittlichen
Molekulargewicht (Mn = Zahlenmittel aus GPC-Messung mit Polystyroleichung)
von 1000 bis 30000, insbesondere Polyglycidylesterpolymere und -copolymere,
wie Polyglycidyl(meth)acrylatpolymere, Polyglycidyl(meth)acrylatcopolymere
mit Vinyl- und/oder
weiteren (Meth)acrylsäurederivaten
als Comonomere. Insbesondere bevorzugt sind Polyglycidyl(meth)acrylatpolymere
oder Polyglycidyl(meth)acrylatcopolymere mit durchschnittlichen
Molekulargewichten (Mn) im Bereich von 1000 bis 30000, vorzugsweise
von 2000 bis 15000, z. B. von 5000 bis 12000. Dabei können auch
zwei oder mehrere ver schiedenen glycidylhaltige Polymere und/oder
Copolymere wie die oben genannten zusammen verwendet werden.
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Epoxidgruppen
enthaltende Verbindungen der Komponente (b) sind analogerweise zu
den oben genannten Glycidylverbindungen auch die entsprechenden β-Methylglycidylverbindungen,
wie beispielsweise β-Methylglycidyl(meth)acrylathomo-
und -copolymere mit unterschiedlichen Molekülmassen und auf Basis unterschiedlicher
Comonomeren. Solche β-Methylglycidyl(meth)acrylatverbindungen
sind an sich bekannt und beispielsweise im US-Patent 4 051 194 oder
im US-Patent 3 989 767 beschrieben.
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Erfindungsgemäss haben
die Polymere der Komponente (b) ein relativ niedriges durchschnittliches Molekulargewicht,
so dass deren Schmelzviskositäten
in einem Bereich liegen, der für
die Pulverlackanwendung geeignet ist. Im Normalfall heisst das,
dass die durchschnittlichen Molekulargewichte (Mn) vorzugsweise im
Bereich von 1000 bis 30000, insbesondere von 2000 bis 15000 liegen,
z. B. im Bereich von 5000 bis 12000. Dabei liegt die Glasübergangstemperatur
(Tg; bestimmt mit DSC bei einer Heizrate von 5°C/min) vorzugsweise im Bereich
von 20°C
bis 120°C,
insbesondere von 40°C
bis 100°C.
Die Einstellung der gewünschten
durchschnittlichen Molgewichte kann durch die in der Polymerchemie üblichen
Methoden erreicht werden, beispielsweise durch Variation der Initiatormenge,
Variation der Polymerisationstemperatur oder durch Zugabe von Polymerisationsreglern
bzw. Kettenübertragungsmitteln.
Zur Herstellung sind die üblichen
Methoden der Polymerchemie geeignet, wie z.B. eine Polymerisation
in Lösung,
gegebenenfalls gefolgt von einer Fällung, eine Fällungspolymerisation,
eine Polymerisation in Substanz bei erhöhter Temperatur, eine Suspensionspolymerisation
oder Emulsionspolymerisation mit anschliessender Isolierung des
festen Polymerisationsprodukts, beispielsweise durch Sprühtrocknung
oder Koagulation.
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Polyglycidylester
und -ether können
auch mittels Umsetzung von Alkylepihalohydrinen mit Polycarbonsäuren oder
Polyolen, wie z.B. in
EP 0 750
025 oder
US 5,844,048 beschrieben,
oder mittels bekannter Graftingreaktionen gemäss CA 1,290,482, J. of Polymer
Science: Part A: Polymer Chemistry, Vol. 37, 105–112 (1999) oder J. of Applied
Polymer Science, Vol. 67, 1957–1963,
1998, hergestellt werden.
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Das
erfindungsgemässe
Mattierungsmittel kann gegebenenfalls zusätzlich (c) ein natürliches
oder synthetisches Wachs oder eine wachsartige Substanz enthaften.
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Wachse
und wachsartige Substanzen, wie sie gegebenenfalls als zusätzliche
Komponente (c) der erfindungsgemässen
Mattierungsmittel zum Einsatz kommen können, sind ebenfalls an sich
bekannt. Es kann sich hierbei z. B. um Wachse und/oder wachsartige
Substanzen natürlichen,
wie z. B. pflanzlichen, tierischen oder mineralischen Ursprungs
oder um Wachse und wachsartige Substanzen synthetischen Ursprungs
handeln. Die Wachse und wachsartigen Substanzen haben vorzugsweise
einen Schmelzpunkt von mindestens 50°C, insbesondere von mindestens
80°C.
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Natürliche Wachse
sind beispielsweise Montanwachs, Carnaubawachs, Bienenwachs, Schellackwachs,
Paraffinwachs, Ceresin oder Japanwachs.
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Synthetische
Wachse sind vorzugsweise Reaktionsprodukte von langkettigen (C14-C36)-Alkaholen, vorzugsweise
von (C16-C22)-Alkoholen,
wie z.B. Umsetzungsprodukte von Cetylalkohol und/oder Palmitylalkohol,
mit Säuren,
wie Stearinsäure,
Palmitinsäure
und/oder Myristinsäure,
ferner Glyceride, Glykolester oder Polyethylenglykolester von Fettsäuren, wie
z.B. von Stearinsäure,
synthetisches Bienenwachs, aliphatische Aminwachse, erhalten z.B.
durch Reaktion von hydriertem Rizinusöl mit Monoethanolamin, sowie
hochmolekulare aliphatische Amide. Besonders bevorzugt sind Polyamidwachse,
fluorierte Polyolefinwachse, Fettsäureesterwachse, Bienenwachs
und insbesondere unsubstituierte Polyolefinwachse.
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Das
Verhältnis
der Epoxidäquivalente
der Komponente (b) zu den Metalläquivalenten
der Komponente (a) liegt vorzugsweise im Bereich von 0,4 bis 30,
wenn das Mattierungsmittel für
glycidylesterfreie thermisch härtbare
Systeme im Sinne dieser Anmeldung eingesetzt werden soll, und bei
3,5 bis 30, besonders bevorzugt im Bereich von 4 bis 20, wenn es
zur Mattierung thermisch härtbarer
Systeme gedacht ist, die Glycidylesterverbindungen als Vernetzungsmittel
enthalten, die ein Molekulargewicht von maximal 1500 aufweisen.
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Verwendet
man die Komponente (c), so beträgt
ihr Gewichtsanteil vorzugsweise 5, insbesondere 10 bis maximal 30
Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Summe der Komponenten (a), (b)
und (c). Ein Zusatz der Wachskomponente (c) hat hierbei im allgemeinen überraschenderweise
einen zusätzlichen
Effekt, dass nämlich
das mattierte Material im ausgehärteten
Zustand noch bessere mechanische Eigenschaften zeigt, als wenn es
das Wachs nicht enthalten würde.
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Die
erfindungsgemässen
Mattierungsmittel können
ausserdem weitere übliche
Zusatzstoffe in den für die
jeweilige Anwendung üblichen
Mengen enthalten, vorzugsweise Füllstoffe,
Lichtschutzmittel, Farbstoffe, Pigmente, Entgasungsmittel, Haftmittel,
Thixotropiermittel und Verlaufsmittel.
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Die
beschriebenen, erfindungsgemässen
Mattierungsmittel finden Verwendung in thermisch härtbaren Systemen
bzw. Zusammensetzungen, insbesondere in Lacken, vorzugsweise in
Pulverlacken, welche mindestens ein carboxylhaltiges Polymer, insbesondere
einen carboxylterminierten Polyester und/oder ein carboxylhaltiges
Acrylharz als Bindemittel, sowie eine oder mehrere Epoxidgruppen
enthaltende Verbindung oder ein Gemisch einer Epoxidgruppen enthaltenden
Verbindung und einer Hydroxyalkylamidverbindung als Härter bzw.
Vernetzungsmittel und gegebenenfalls einen Beschleuniger (Katalysator)
für die
Beschleunigung der Vernetzungsreaktion enthalten, wie dies bereits
oben beschrieben ist.
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Für die Verwendung
des erfindungsgemässen
Mattierungsmittels können
deren Komponenten (a) und (b) sowie die gegebenenfalls zusätzlich anwesende
Komponente (c), vermischt oder unvermischt, dem härtbaren
System bzw. der härtbaren
Zusammensetzung zugegeben werden. Die in dieser Weise erhaltene
Mischung kann dann unter üblichen
Bedingungen zur fertigen mattierten Mischung, beispielsweise zum
Pulverlack, verarbeitet werden. Es ist aber auch möglich, die
Komponenten (a) und (b), gegebenenfalls zusammen mit der Komponente
(c), zunächst
separat zu einem homogenen Mattierungsgemisch zu verarbeiten, beispielsweise
indem man sie zusammen auf eine Temperatur von vorzugsweise maximal
120°C, insbesondere von
80 bis 100°C,
erwärmt
und aufschmilzt, beispielsweise in einem Extruder oder in einem
Rührkessel,
und das erhaltene homogene Gemisch (Extrudat) zerkleinert, vorzugsweise
bis zu einer mittlere Korngrösse
im Bereich von 0,015 μm
bis 1000 μm,
insbesondere von 5 μm
bis 500 μm.
Das so erhaltene Mattierungsmittel wird dann zu der härtbaren
Zusammensetzung zugegeben. Ebenso ist es auch möglich, jede der drei Komponenten
(a), (b) oder (c) separat der härtbaren
Formulierung zuzugeben.
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Bei
der Entwicklung eines erfindungsgemäss mattierten härtbaren
(Lack-)Systems, das bezüglich
seiner Zusammensetzung optimiert ist, geht man zweckmässig so
vor, dass man das härtbare
System zunächst ohne
Zusatz des erfindungsgemässen
Mattierungsmittels, optimiert. Zu dem optimierten System kann man
danach das erfindungsgemässe
Mattierungsmittel zusetzen. Nach der Härtung erhält man derart ein gehärtetes System,
z.B. in Form einer dünnen
Schicht mit mattierter Oberfläche,
bei dem die übrigen
physikalischen oder mechanischen Eigenschaften des gehärteten Systems
nicht oder nur geringfügig
beeinflusst werden.
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Das
erfindungsgemässe
Mattierungsmittel setzt man vorzugsweise in einer Menge von bis
zu 20 Gew.-%, insbesondere in einer Menge von 1 bis 10 Gew.-% zu,
berechnet auf das Gesamtgewicht von Bindemitteln und Härter in
der härtbaren
Zusammensetzung. In diese Berechnung werden die Komponenten (a),
(b) und (c) des Mattierungsmittels einbezogen, jedoch nicht die
allfällig
verwendeten Additive, wie z. B. Pigmente etc.
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Als
Bindermittel für
erfindungsgemässe
thermisch härtbare
Systeme geeignete, Carboxylgruppen enthaltende Polyesterpolymere
weisen bevorzugt eine Säurezahl
(angegeben in mg KOH/g Polyester) von 10 bis 100, insbesondere von
10 bis 35, und ein Molekulargewicht (Zahlenmittel Mn) von 1'500 bis 10'000 auf. Das Verhältnis Mw
(Gewichtsmittel des Molekulargewichts) zu Mn liegt bei diesen Polyestern
im allgemeinen zwischen 2 und 10. Die Polyester sind zweckmässigerweise
bei Raumtemperatur fest und haben bevorzugt eine Glasübergangstemperatur
von 35 bis 120°C,
vorzugsweise von 40 bis 80°C.
Sie sind vorzugsweise Kondensationsprodukte von Polyolen mit Dicarbonsäuren und
gegebenenfalls polyfunktionellen Carbonsäuren oder den entsprechenden
Carbonsäureanhydriden.
Geeignete Polyole sind beispielsweise Ethylenglycol, Diethylenglycol,
die Propylenglycole, Butylenglycole, 1,3-Butandiol, 1,4-Butandiol,
Neopentylglycol, Isopentylglycol, 1,6-Hexandiol, Glycerin, Hexantriol,
Trimethylolethan, Trimethylolpropan, Erythrit, Pentaerythrit, Cyclohexandiol
oder 1,4-Dimethylolcyclohexan. Als Dicarbonsäuren geeignet sind z.B. Isophthalsäure, Terephthalsäure, Phthalsäure, Methylphthalsäuren, Tetrahydrophthalsäure, Hexahydrophthalsäure Methyltetrahydrophthalsäuren, z.B.
4-Methyltetrahydrophthalsäure,
Cyclohexandicarbonsäuren,
Bernsteinsäure,
Glutarsäure,
Adipinsäure,
Pimelinsäure,
Suberinsäure,
Azelainsäure,
Sebacinsäure,
Dodecandicarbonsäure,
Fumarsäure,
Maleinsäure
oder 4,4'-Diphenyldicarbonsäure. Geeignete
Tricarbonsäuren
sind z.B. aliphatische Tricarbonsäuren bzw. deren Anhydride,
wie 1,2,3-Propantricarbonsäure
(Tricarballylsäure),
aromatische Tricarbonsäuren,
wie Trimesinsäure,
Trimellitsäure
(Benzol-1,2,4-tricarbonsäure) und
Hemimellitsäure
(Benzol-1,2,3-tricarbonsäure),
oder cycloaliphatische Tricarbonsäuren, wie 6-Methyl-cyclohex-4-en-1,2,3-tricarbonsäure. Geeignete
Tetracarbonsäuren
sind z.B. Pyromellitsäure
bzw. Pyromellitsäureanhydrid
oder Benzophenon-3,3',4,4'-tetracarbonsäure bzw.
Benzophenon-3,3',4,4'-tetracarbonsäureanhydrid.
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Häufig basieren
kommerziell verfügbare
Polyester auf Neopentylglycol und/oder Trimethylolpropan als wesentliche
alkoholische Bestandteile sowie auf Adipinsäure und/oder Terephthalsäure und/oder
Isophthalsäure
und/oder Trimellitsäure
als wesentliche Säurekomponenten.
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Als
carboxylhaltiges (Meth)acrylatpolymer enthalten die thermisch härtbaren
Systeme für
den Einsatz der erfindungsgemässen
Mattierungsmittel ivorzugsweise ein Acrylatpolymer oder ein Methacrylatpolymer,
bevorzugt ein Copolymer von einem oder mehreren Acrylsäure- und/oder
Methacrylsäureestern,
bevorzugt den entsprechenden Alkylestern mit 1 bis 18, insbesondere
mit 1.5 bis 8 Kohlenstoffatomen in der Alkylgruppe, mit Acrylsäure und/oder
Methacrylsäure
und gegebenenfalls weiteren ethylenisch ungesättigten Comonomeren, z.B. Styrol,
und weist z.B. ein Molekulargewicht (Zahlenmittel Mn aus GPC-Messung mit Polystyroleichung) von
500 bis 30'000,
bevorzugt von 1'000
bis 10'000 auf.
Es enthält
weiterhin vorzugsweise 0,2 bis 6 Äquivalente freie Carboxylgruppen.
Die Glasübergangstemperatur
dieser Acrylatpolymere und Methacrylatpolymere liegt vorzugsweise über 20°C und bevorzugt
im Bereich von 30°C
bis 100°C.
Beispiele für
geeignete Acrylsäure-
und Methacrylsäureestermonomere
sind Ethylacrylat, Butylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat, sowie insbesondere
(C1-C4)-Alkylmethacrylate,
wie Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat oder Butylmethacrylat. Acrylat-
und Methacrylatderivate, die Silangruppen enthalten, können ebenfalls
eingesetzt werden. Als ethylenisch ungesättigte Comonomere kommen beispielsweise
Acryl- oder Methacrylnitrile sowie Vinylverbindungen in Frage. Bevorzugte
Comonomere sind Vinylaromaten, insbesondere Styrol. Die oben genannten
Polymere können
in bekannter Weise hergestellt werden, z.B. durch Polymerisation
der in geeigneten organischen Lösungsmitteln, insbesondere
in Toluol oder in Gemischen aus 1-Methoxy-2-propanol, 1-Methoxy-2-propylacetat und
Methylisobutylketon (beispielsweise im Gewichtsverhältnis von
70/20/10), gelösten
Monomeren in Gegenwart eines geeigneten Initiators, wie z.B. Dicumylperoxid,
und eines Kettenübertragungsreagenzes,
wie Thioglycolsäure. Sie
können
auch in Masse polymerisiert werden.
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Neben
dem oben beschriebenen Bindemittel enthält das härtbare System mindestens eine
vernetzend wirkende Epoxidverbindung (Härter). Bevorzugt sind vernetzend
wirkende Epoxidverbindungen, welche mindestens zwei 1,2-Epoxidgruppen
im Molekül
enthalten und auch als Polyepoxidverbindung(en) bezeichnet werden
können.
Unter den Begriff Epoxidverbindungen sollen für die Zwecke der vorliegenden
Anmeldung auch epoxydierte Oele fallen, wobei es sich beispielsweise
um die Epoxidierungsprodukte von Sojaöl, Leinöl, Perillaöl, Tungöl, Oiticiaöl, Safloröl, Mohnöl, Hanföl, Baumwollsamenöl, Sonnenblumenöl, Rapsöl, higholeic Triglyceride,
Triglyceride aus Euphorbia-Gewächsen,
Erdnussöl,
Olivenöl,
Olivenkernöl,
Mandelöl,
Kapoköl, Haselnussöl, Aprikosenkernöl, Bucheckernöl, Lupinenöl, Maisöl, Sesamöl, Traubenkernöl, Lallemantiaöl, Ricinusöl, Heringöl, Sardinenöl, Menhadenöl, Walöl, Tallöl und davon
abgeleitete Derivate handeln kann, die dem Fachmann bekannt sind.
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In
der Regel kann aus den bekannten Epoxidverbindungen eine für den jeweiligen
Zweck geeignete Auswahl getroffen werden.
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Bei
den vernetzend wirkenden Epoxidverbindungen kann es sich z. B. um
polymere Epoxidverbindungen, beispielsweise um avancierte Epoxidharze
handeln, wie die Umsetzungsprodukte von phenolischen Di- und Polyglycidylethern
mit einem stöchiometrischen
Unterschuss mindestens einer Verbindung, die zwei mit Epoxidgruppen
reaktive funktionelle Gruppen aufweist, z. B. phenolische Hydroxylgruppen
oder Carboxylgruppen. Häufig
wird z. B. ein Bisphenoldiglycidyletherderivat mit einem Bisphenolderivat
avanciert, beispielsweise Bisphenol-A-diglycidylether mit Bisphenol
A. Vorzugsweise sind in derartigen härtbaren Gemischen, insbesondere
wenn es sich um Lackzusammensetzungen, z. B. Pulverlacke, handelt,
das Carboxylgruppen enthaltende Bindemittel und das polymere Epoxidharz
insgesamt in einem der Gewichtsverhältnisse 70 ± 5 zu 30 ± 5 , 60 ± 5 zu 40 ± 5 , 50 ± 5 zu 50 ± 5 , 40 ± 5 zu 60 ± 5 oder 30 ± 5 zu
70 ± 5
, enthalten (70/30-; 60/40-, 50/50-Hybridsysteme etc.).
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Weiterhin
können
für die
vorliegende Erfindung auch Glycidylverbindungen relativ niedrigen
Molekulargewichts als Epoxidhärter
verwendet werden. Ein bekanntes Beispiel dieser Härter stellt
Triglycidylisocyanurat (TGIC) dar.
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Andere
als Vernetzungsmittel oder härter
geeignete Glycidylverbindungen relativ niedrigen Molekulargewichts
sind beispielsweise in der EP-A-0 297 030, EP-A-0 356 391, EP-A-0
462 053, EP-A-0 506 617 und EP-A-0 536 085 beschrieben. Die geeigneten
Glycidylverbindungen umfassen Verbindungen, die unsubstituierte
Glycidylgruppen und/oder mit Methylgruppen substituierte Glycidylgruppen
aufweisen. Die Glycidylverbindungen haben zweckmässigerweise ein Molekulargewicht
von maximal 1500, vorzugsweise von 200 bis 1200, insbesondere von
200 bis 1000 und können
fest oder flüssig
sein. Ihr Epoxidgehalt beträgt
vorzugsweise mindestens drei Äquivalente
pro Kilogramm der Verbindung, vorzugsweise mindestens vier Äquivalente
pro Kilogramm und insbesondere mindestens fünf Äquivalente pro Kilogramm. Bevorzugt
sind Glycidylverbindungen, die Glycidylether- und/oder Glycidylestergruppen aufweisen.
Eine Glycidylverbindung kann dabei auch beide Arten von Glycidylgruppen
enthalten, wie z.B. 4-Glycidyloxy-benzoesäureglycidylester.
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Bevorzugt
sind Polyglycidylester mit zwei bis vier Glycidylestergruppen, insbesondere
Diglycidylester und/oder Triglycidylester und deren Gemische.
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Die
bevorzugten Diglycidylester leiten sich vorzugsweise von aromatischen,
araliphatischen, cycloaliphatischen, heterocyclischen, heterocyclisch-aliphatischen
oder heterocyclischaromatischen Dicarbonsäuren mit 6 bis 20, insbesondere
6 bis 12 Ringkohlenstoffatomen oder von aliphatischen Dicarbonsäuren mit
2 bis 10 Kohlenstoffatomen ab. Verbindungen dieses Typs sind allgemein
bekannt und z.B. auch im U.S. Patent US-A-3,859,314 oder in der
DE-A-31 26 411 beschrieben. Beispiele für geeignete Dicarbonsäuren sind
Phthalsäure,
Isophthalsäure,
Terephthalsäure,
2,5-Dimethylphthalsäure,
5-tert.-Butyl-isophthalsäure,
Naphtalin-2,6-dicarbonsäure,
Naphtalin-1,8-dicarbonsäure,
Naphtalin-2,3-dicarbonsäure,
Diphenylether-4,4'-dicarbonsäure, Diphenyl-2,2'-dicarbonsäure, Tetrachlorphthalsäure, 2,5-Dichlorphthalsäure, ortho-,
metha- oder para-Phenylendiessigsäure, Oxalsäure, Malonsäure, Bernsteinsäure, Adipinsäure, 2,2,4-Trimethyladipinsäure, 2,4,4-Trimethyladipinsäure, Sebazinsäure, Azelainsäure, Fumarsäure, Maleinsäure und
die durch Anlagerung von Acrylnitril oder Acrylsäureester an Verbindungen mit
aktivierbaren Wasserstoffatomen, wie Ketone, Stickstoffverbindungen,
Diole oder Dithiole, erhaltbaren Dicarbonsäuren, Tetrahydrophthalsäure, Methyltetrahydrophthalsäure, Hexahydrophthalsäure, Methylhexahydrophthalsäure, Endomethylen-hexahydrophthalsäure, Hexahydroterephthalsäure, insbesondere
trans- Hexahydroterephthalsäure,
Hexahydroisophthalsäure, Thiophen-2,5-dicarbonsäure, Furan-2,5-dicarbonsäure, Furan-3,4-dicarbonsäure, Pyrazin-3,4-dicarbonsäure, unsubstituiertes
oder in 5-Stellung alkylsubstituiertes 1,3-Bis-(carboxyethyl)hydantoin,
1,1-Methylen-bis-[3-(p-glycidyloxycarbonylbenzyl)-5,5-dimethylhydantoin]
sowie andere einen oder mehrere Hydantoinringe enthaltende Dicarbonsäureester
und N,N'-Bis-(p-glycidyloxycarbonylbenzoyl)-isophorondiamin.
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Besonders
bevorzugt Diglycidylester sind Terephthalsäurediglycidylester, Isophthalsäurediglycidylester,
1,4-Hexahydrophthalsäurediglycidylester
sowie Oxalsäurediglycidylester,
Adipinsäurediglycidylester,
Sebazinsäurediglycidylester,
Azelainsäurediglycidylester
und Bernsteinsäurediglycidylester.
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Besonders
bevorzugte Glycidylester mit mindestens drei Glycidylgruppen pro
Molekül
sind z. B Trimellitsäuretriglycidylester,
Trimesinsäuretriglycidylester
und Pyromellitsäuretetraglycidylester.
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Weitere
bevorzugte Glycidylverbindungen und deren Kombinationen sind beispielsweise
in P.-G. Gottis, J.-A. Cotting, FATIPEC Congress (1996), 23rd (Vol.B), B216-B231 (ISSN:0430-222), "Solid solutions of
glycidyl compounds as TGIC alternatives in polyester powder coatings" beschrieben. Ganz
besonders bevorzugt als Härter
ist ein Gemisch einer Diglycidylverbindung und einer Triglycidylverbindung,
wie beispielsweise ein Gemisch von Terephthalsäurediglycidylester und Trimellitsäuretriglycidylester
oder ein Gemisch der entsprechenden teilweise oder vollständig hydrierten
Derivate der genannten Ester, wobei diese Verbindungen vorzugsweise
im Gewichtsverhältnis
von Diglycidylverbindung zu Triglycidylverbindung von 10:1 bis 1:10,
und vorzugsweise etwa 3 : 1 bis 1:1 eingesetzt werden.
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Die
Glycidylverbindungen können
auch mit Verbindungen gemischt sein, welche Cyclocarbonatgruppen
enthalten. Bevorzugt ist insbesondere eine Kombinationen von tris(2-oxo-1,3-dioxolanyl-4-methyl)isocyanurat
mit dem genannten Gemisch einer Diglycidylverbindung und einer Triglycidylverbindung.
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Hydroxyalkylamide,
insbesondere β-Hydroxyalkylamide,
können
erfindungsgemäss
im Gemisch mit Epoxidverbindungen als Härter eingesetzt werden. Hierbei
liegt das Hydroxyalkylamid zweckmässigerweise im Vergleich zu
den Epoxidverbindungen im Unterschuss vor, z. B. in einem Anteil
von weniger als 50, bevorzugt von weniger als 30 Gewichtsprozent,
bezogen auf den gesamten Härter
der erfindungsgemässen
härtbaren
Zusammensetzung. Die Verwendung von Hydroxyalkylamide als Härter bzw.
Vernetzungsmittel in Pulverlacken auf der Basis von carboxylhaltigen
Polymeren, vorzugsweise carboxylterminierten Polyestern und/oder carboxylhaltigen
(Meth)acrylatpolymeren ist an sich bekannt. Geeignete Hydroxyalkylamide
sind beispielsweise im US-Patent 4 801 680 oder im US-Patent 5,847,057
beschrieben. Bevorzugt sind beispielsweise die Verbindungen Bis(N,N'-di(β-Hydroxyethyl)adipamid
und Bis(N,N'-di(β-Hydroxypropyl)adipamid.
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Es
kann zweckmässig
sein, einen Beschleuniger zuzusetzen, welcher die Vernetzungsreaktion
des Härters
mit carboxylhaltigen Polymeren katalysiert wenn der Beschleuniger
den Mattierungseffekt nicht negativ beeinflusst. Als Beschleuniger
für die
Vernetzung von Epoxidverbindungen mit den carboxylhaltigen Bindemittelpolymeren
sind z. B. übliche
phosphorhaltige Beschleuniger geeignet oder deren Masterbatch, wie
z. B. Ethyltriphenylphosphoniumbromid. Bestimmte Beschleuniger,
z. B, manche stickstoffhaltigen Verbindungen, können allerdings einen negativen
Effekt auf die Mattierung der härtbaren
Zusammensetzung ausüben.
In diesem Zusammenhang sollte sich der Fachmann vor Augen halten,
dass manche kommerziell vertriebene carboxylgruppenhaltige Bindemittel
und Epoxidverbindungen bereits einen Anteil an Beschleunigerverbindungen enthalten
und daher für
die Zwecke der vorliegenden Erfindung weniger geeignet sein können, wenn
es sich um einen ungeeigneten Typ von Beschleuniger handelt. Das
Bindemittel oder der Härter
sollten in diesem Fall gegen entsprechende nichtbeschleunigte Komponenten
ausgetauscht werden sollten. Der Beschleuniger bzw. Katalysator
oder ein Katalysatorgemisch wird zweckmässigerweise in einer Menge
von etwa 0,01 bis 2, insbesondere von 0,05 bis 1 Gewichtsprozent
aktiver Beschleuniger, berechnet auf das Gesamtgewicht der härtbaren
Zusammensetzung zugesetzt. Der Zusatz eines Beschleunigers ist vorwiegend
eine Frage der Systemoptimierung, was für den Fachmann problemlos ist.
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Besonders
bevorzugte ist ein erfindungsgemässes
Mattierungsmittel in Form einer festen mattierend wirkenden Mischung,
welches für
die Mattierung der genannten thermisch härtbare Systeme, insbesondere
für die
Herstellung von matten Pulverlackoberflächen, geeignet ist und weiches
dadurch gekennzeichnet ist, dass dieses Mattierungsmittel mindestens
die folgenden Bestandteile enthält:
- (a) ein Zinksalz oder einen Zinkkomplex einer
organischen Verbindung, vorzugsweise ein Zinksalz von Mercaptobenzothiazol,
sowie
- (b) ein Polymerisationsprodukt von Monomeren, wobei die Monomere
Epoxidgruppen enthaltende Monomere umfassen und der Epoxidgehalt
des Polymerisationsprodukts 0,1 bis 8, vorzugsweise 1 bis 8 Äquivalente
Epoxidgruppen pro Kilogramm beträgt,
vorzugsweise ein entsprechendes Glycidyl(meth)acrylatpolymer oder
-copolymer mit einem Molekulargewicht (Mn) vorzugsweise im Bereich
von 2000 bis 15000 und
- (c) gegebenenfalls ein Polyolefinwachs, vorzugsweise ein Polyethylenwachs
mit einem Schmelzbereich von 50°C,
insbesondere von 90°C,
bis 120°C
(gemessen mit DSC bei einer Aufheizrate von 5°C/min), wobei insgesamt das
Verhältnis
der Epoxidäquivalente
der Komponente (b) zu Metall-äquivalenten
der Komponente (a) 0,2 bis 120, vorzugsweise 0,4 bis 30 beträgt.
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Soll
dieses Mattierungsmittel mit den Komponenten (a), (b) und gegebenenfalls
(c) speziell zur Mattierung thermisch härtbarer Systeme eingesetzt
werden, die als Vernetzungsmittel Glycidylesterverbindungen mit einem
Maximalmolekulargewicht von 1500 enthalten, ist es zweckmässig, wenn
seine Komponente (b) ein Polymerisationsprodukt von Monomeren umfassend
Epoxidgruppen enthaltende Monomere darstellt, dessen Epoxidgehalt
1,5 bis 8 Äquivalente
Epoxidgruppen pro Kilogramm beträgt,
vorzugsweise ein entsprechendes Glycidyl(meth)acrylatpolymer oder
-copolymer mit einem Molekulargewicht (Mn) vorzugsweise im Bereich
von 2000 bis 15000 und wobei insgesamt das Verhältnis der Epoxidäquivalente
der Komponente (b) zu Metall-äquivalenten
der Komponente (a) 3,5 bis 30 beträgt.
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Die
härtbaren
Zusammensetzungen, welche ein erfindungsgemässes Mattierungsmittel enthalten, können selbstverständlich weitere übliche Zusatzstoffe
enthalten, wie beispielsweise Füllstoffe,
vorzugsweise Kieselsäure,
Talk, Glimmer und/oder Kreide, insbesondere Aerosil, Lichtschutzmittel,
Farbstoffe, Pigmente, z.B. Titandioxid, Entgasungsmittel, z.B. Benzoin,
Haftmittel, Thixotropiermittel und/oder Verlaufsmittel. Die erfindungsgemässen härtbaren
Zusammensetzungen können
auch ein geeignetes inertes Lösungsmittel
oder Lösungsmittelgemisch
enthalten, z.B. ein Xylol, Butylacetat, Isobutanol, 1-Methoxy-2-propanol, 1-Methoxy-2-propylacetat
oder Methylisobutylketon (MIBK).
-
Die
härtbaren
Zusammensetzungen, welche ein erfindungsgemässes Mattierungsmittel enthalten, können auf
den für
härtbare
Epoxidharzzusammensetzungen üblichen
Gebieten der Technik eingesetzt werden, insbesondere für Lacke,
vorzugsweise für
Pulverlacke. Die Zusammensetzungen können auf jede übliche weise
hergestellt werden.
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Entsprechende
Pulverlacke können
z. B. durch einfaches Mischen der Bestandteile, z.B. in einer Kugelmühle, hergestellt
werden. Eine andere und mehr bevorzugte Möglichkeit besteht darin, dass
man die Bestandteile zusammen aufschmilzt, vermischt und homogenisiert,
vorzugsweise in einem Extruder, wie z.B. einem Buss-Kokneter, die
Masse abkühlt
und zerkleinert. Die Pulverlackmischungen weisen vorzugsweise eine mittlere
Partikelgrösse
im Bereich von 0,015μm
bis 500 μm,
insbesondere von 5μm
bis 100 μm,
auf.
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Die
erfindungsgemässen
thermisch härtbaren
Systeme bzw. Zusammensetzungen, z. B. entsprechende Beschichtungen,
wie (Pulver)lackbeschichtungen, werden je nach Applikation in an
sich bekannter Weise auf den zu beschichtenden Gegenstand aufgebracht
und bei einer Temperatur von mindestens 100°C, vorzugsweise 150°C bis 250°C, gehärtet. Für die Härtung sind
im allgemeinen etwa 5 bis 60 Minuten erforderlich. Zur Beschichtung
geeignet sind alle Materialien, die bei den zur Härtung erforderlichen
Temperaturen stabil sind, insbesondere Metalle und Keramik. Insbesondere
bei Verwendung von Polyestern, die zu 50 Gew.-%, insbesondere zu
90 Gew.-% und mehr, aus Neopentandiol und aromatischen oder cycloaliphatischen
Dicarbonsäuren,
insbesondere Terephthalsäure,
als Baueinheiten bestehen und z.B. als Crylcoat®-Typen
(UCB) oder unter Bezeichnungen wie Uralac® (DSM),
Alftalat® (Vianova)
oder Grilesta® (EMS)
im Handel sind, werden witterungsstabile, für Aussenanstriche geeignete
und besonders flexible Beschichtungen erhalten, was sowohl für plötzliche
als auch für
andauernde mechanische Belastung zutrifft.
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Beispiele
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Allgemeine Bemerkungen
zu den Beispielen 1 bis 3
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Die
radikalische Polymerisation von monomeren Glycidylmethacrylat (GMA)
wird mit α,α'-Azo-isobutyronitril
(AIBN) als Polymerisationsinitiator und, in Beispiel 1 zusätzlich mit
Allylglycidylether durchgeführt. Durch
die Wahl der Initiatormenge, gegebenenfalls der Menge Allylglycidylether
, und der Polymerisationstemperatur erreicht man das gewünschte relativ
niedrige Molekulargewicht (Mw resp. Mn). Bei dem hier verwendeten
Polymerisationsverfahren wird eine Hauptmenge der Monomermischung
(90%), die gesamte Initiatormenge und eine Teilmenge des Lösungsmittels
innerhalb von 2 Stunden zu einer Vorlage im Reaktor, bestehend aus
der restlichen Monomermischung (10%) und dem Rest des Lösungsmittels,
zudosiert. Dies erlaubt eine gute Kontrolle der Polymerisationsexothermie
und trägt
zur reproduzierbaren Einstellung des Molekulargewichts bei. Natürlich sind
viele Varianten der Reaktionsführung
möglich,
wobei der Fachmann leicht die geeigneten Bedingungen bestimmen kann.
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Beispiel 1
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Herstellung eines Glycidylmethacrylats
(GMA)-Homopolymeren mit tiefem Mn unter Verwendung von Allylglycidylether
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Die
Poiymerisationsapparatur besteht aus einem beheizbaren 3000 ml Doppelmantelreaktor
ausgerüstet
mit Rührer,
Rückflusskühler, Thermometer,
Stickstoff-Inertisierung, Dosiervorlage und Dosierpumpe (Schlauchquetschpumpe "Masterflex"). Eine Monomermischung
bestehend aus 1300.5 g Methacrylsäure-glycidylester und 144.5
g Allylglycidylether wird hergestellt. Der Reaktor wird mit 144.5
g dieser Monomermischung und 867.0 g Methoxypropylacetat (MPA, Lösungsmittel)
beschickt. Die Dosiervorlage wird mit der restlichen Monomermischung
(1300.5 g), 96.5 g MPA und 72.25 g AIBN gefüllt, wobei das AIBN homogen
gelöst ist.
Man inertisiert die gesamte Apparatur (inklusive Dosiervorlage)
mit Stickstoff, heizt den Reaktor auf 100°C Innentemperatur (Manteltemperatur
105°C) und
beginnt dann mit der Zudosierung. Die Dosiergeschwindigkeit wird
so gewählt,
dass die Dosierzeit etwa 2 Stunden beträgt. Die Rührgeschwindigkeit beträgt 100 U/min.
Nach der Dosierung wird noch während
2 Stunden bei 100°C
unter Stickstoff nachpolymerisiert. Die viskose Lösung wird
in Hexan gefällt
und das Lösungsmittel
abdekantiert. Den schmierigen Rückstand
löst man
in Aceton und fällt
in Wasser. Der Fällungsrückstand
wird nochmals aus Aceton/Wasser umgefällt. Das feste Polymer wird abfiltriert
und im Vakuum getrocknet. Es verbleiben 1200.0 g pulverförmiges,
farbloses Polymer, das folgende analytische Daten aufweist:
Tg (mit DSC gemessen): 31 °C
GPC (Polystyroleichung):
Mw = 7147; Mn = 2986
Epoxidgehalt, titrimetrisch: 6.44 Äquivalente/kg
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Beispiel 2
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Herstellung eines GMA-Homopolymeren
mit tiefem Mn ohne Allylglycidylether
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Die
Polymerisationsapparatur besteht aus einem 1 Liter-Planschliffkolben
versehen mit einem Ankerrührer
mit Rührmotor,
Rückflusskühler, Thermofühler, Stickstoff-Inertisierung,
zwei Dosiervorlagen und zwei Dosierpumpen (Schlauchquetschpumpe "Masterflex"). Der Planschliffkolben
wird mit einer Lösung
von 24 g Methacrylsäure-glycidylester
(GMA) in 144g 1-Methoxy-2-propanol (MP) beschickt. Eine Lösung von
12g AIBN in 240g MP wird vorbereitet, filtriert und zur ersten Dosiervorlage
zugegeben. Die zweite Dosiervorlage wird mit 216g GMA gefüllt. Man
inertisiert die gesamte Apparatur (inklusive Dosiervorlagen) mit
Stickstoff, heizt den Reaktionskolben auf 100°C Innentemperatur (Manteltemperatur:
105°C).
Bei Erreichen von 80°C
Innentemperatur beginnt man unter Rühren mit der Zudosierung der
AIBN-Lösung
und von GMA aus beiden Dosiervorlagen mit je einer Dosiergeschwindigkeit
von 2 ml/min. Die gesamte Reaktionszeit beträgt 4 Stunden. Die viskose Lösung wird
in 5 Liter deionisiertem Wasser, welches auf 5 °C gekühlt wurde, gefällt, abfiltriert
und mit 1 Liter deionisiertem Wasser nachgewaschen. Das feste Polymer
wird im Vakuum bei 35°C
getrocknet. Es verbleiben 233 g pulverförmiges, farbloses Polymer,
das folgende analytische Daten aufweist:
Tg (mit
DSC gemessen): 60°C
GPC
(Polystyroleichung): Mw = 10000; Mn = 3423
Epoxidgehalt, titrimetrisch:
6.98 Äquivalente/kg
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Beispiel 3
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Herstellung eines GMA-Homopolymeren
mit tiefem Mn ohne Allylglycidylether
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Der
analog zu Beispiel 2 ausgerüstete
Planschliffkolben wird mit einer Lösung von 15 g Methacrylsäure-glycidylester
(GMA) in 100g 1-Methoxy-2-propanol (MP) beschickt. Eine Lösung von
9g AIBN in 10g Propylenglykol-monomethylether-acetat wird vorbereitet,
filtriert und zur ersten Dosiervorlage zugegeben. Die zweite Dosiervorlage
wird mit 135g GMA gefüllt.
Man inertisiert die gesamte Apparatur (inklusive Dosiervorlagen)
mit Stickstoff, heizt den Reaktionskolben auf 110°C Innentemperatur
(Manteltemperatur: 115°C).
Bei Erreichen von 90°C
Innentemperatur beginnt man unter Rühren mit der Zudosierung der
AIBN-Lösung
und von GMA aus beiden Dosiervorlagen mit je einer Dosiergeschwindigkeit
von 3 ml/min. Die gesamte Reaktionszeit beträgt 3 Stunden. Die viskose Lösung wird
in 3.5 Liter deionisiertem Wasser, welches auf 5 °C gekühlt wurde,
gefällt, abfiltriert
und mit 0.8 Liter deionisiertem Wasser nachgewaschen. Das feste
Polymer wird im Vakuum bei 35°C getrocknet.
Es verbleiben 146 g pulverförmiges,
farbloses Polymer, das folgende analytische Daten aufweist:
Tg (mit DSC gemessen): 46°C
GPC (Polystyroleichung):
Mw = 5830; Mn = 2862
Epoxidgehalt, titrimetrisch: 6.81 Äquivalente
/kg
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Beispiel 4
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Herstellung einer Mischung
aus Vestowax H2, Zinksalz von Mercaptobenzothiazol und GMA-Homopolymer aus Beispiel
1
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70g
GMA-Homopolymer aus Beispiel 1, 13g Mercaptobenzothiazol Zinksalz
und 28g Vestowax H2® werden innig gemischt
und bei 80°C
in einem Zweischneckenextruder (Prism TSE 16 PC) homogenisiert (einmalige
Extrusion). Das abgekühlte
Extrudat wird gebrochen und dann gemahlen (Retsch ZM 1000 Ultrazentrifugalmühle). Das
erhaltene feine Pulver wird durch einen Standard Sieb mit Maschenweite < 100 μm gesiebt.
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Beispiel 5
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Herstellung einer Mischung
aus Vestowax H2, Zinksalz von Mercaptobenzothiazol und GMA-Homopolymer aus Beispiel
2
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Gemäss dem in
Beispiel 4 angegebenen Verfahren homogenisiert man 70g GMA-Homopolymer aus Beispiel
2,13g Mercaptobenzothiazol Zinksalz und 28g Vestowax.
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Beispiel 6
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Herstellung
einer wachsfreien Mischung aus GMA-Copolymer und Zinksalz von Mercaptobenzothiazol
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Gemäss dem in Beispiel 4 angegebenen
Verfahren homogenisiert man 86.6g GMA-300TM (Estron
Chemical) und 13.4 g Mercaptobenzothiazol Zinksalz.
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Die
in den Tabellen 1, 3, 5, 7, 9 und 11 angegebenen Stoffe werden jeweils
in den angegebenen Mengen vermischt und bei 90°C in einem Zweischneckenextruder
(Prism TSE 16 PC) homogenisiert. Das abgekühlte Extrudat wird gebrochen
und dann gemahlen (Retsch ZM 1000 Ultrazentrifugalmühle). Das
erhaltene feine Pulver wird durch einen Standard Sieb mit Maschenweite < 100 μm gesiebt.
Die Gelierzeit wird gemäss ISO-Norm
8130 gemessen. Der Pulverlack wird elektrostatisch auf Prüfbleche
(Q-Panel) aufgesprüht.
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Einbrennbedingungen,
Schichtdicken und Resultate sind in den Tabellen 2, 4, 6, 8, 10
und 12 angegeben.
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Beispiel 7
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Applikation der in den
Beispielen 4 und 5 hergestellten Mattierungsmittel
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Tabelle 1 (Ref. = Vergleichsbeispiel)
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Thermisch
härtbares
System enthaltend einen carboxylterminierten Polyester sowie Diglycidyltherephthalat
(DGT) und Trimellitsäuretriglycidylester
(TML) (DGT : TML = 3 : 1). Anwendung der Mischungen aus den Beispielen
4 und 5 (Beispiele A, B und C). Wachsgehalt der Mischungen: 25 Gew.-%.
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Tabelle
3 (Glycicylesterfreies thermisch härtbares System auf Basis von
TGIC)
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Beispiel 8
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Tabelle 5
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Wachsfreie
semi-matte Formulierungen enthaltend einen carboxylterminierten
Polyester sowie Diglycidyltherephthalat (DGT) und Trimellitsäuretriglycidylester
(TML) (Gewichtsverhältnis
DGT : TML = 3 : 1).
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Beispiel 9
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Tabelle 7
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Semi-matte
Formulierungen enthaltend einen carboxylterminierten Polyester sowie
Diglycidyltherephthalat (DGT) und Trimellitsäuretriglycidylester (TML) (Gewichtsverhältnis DGT
: TML = 3 : 1). Anwendung der Mischung aus Beispiel 6. Langsame
Polyester werden beschleunigt und, je nach TiO2 Typ,
werden kleine Wachsmengen verwendet.
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Beispiel 10
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Tabelle 9
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Formulierungen
enthaltend einen carboxylterminierten Polyester sowie Diglycidyltherephthalat
(DGT) und Trimellitsäuretriglycidylester
(TML) (DGT : TML = 3 : 1) kombiniert mit Primid XL 552. Anwendung
der Mischung aus Beispiel 6.
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Beispiel 11
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Tabelle 11
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Glycidylesterfreie
thermisch härtbare
Systeme enthaltend einen carboxylterminierten Polyester sowie polymere
Epoxidharze (50/50-Hybridsystem). Anwendung der Mischung aus Beispiel
6.
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