DE69417817T2

DE69417817T2 - Strahlungshärtbare Bindemittelzusammensetzung für Pulverlacke

Info

Publication number: DE69417817T2
Application number: DE69417817T
Authority: DE
Inventors: Freddy Twigt; Robert Van Der Linde
Original assignee: DSM NV
Current assignee: DSM IP Assets BV
Priority date: 1993-07-30
Filing date: 1994-07-26
Publication date: 1999-12-16
Anticipated expiration: 2014-07-27
Also published as: BE1007373A3; EP0636669A3; EP0636669B1; DE69417817D1; NO942822L; DK0636669T3; US5703198A; FI943562A0; FI943562L; FI105823B; ES2131153T3; GR3030734T3; EP0636669A2; ATE178931T1; NO310932B1; NO942822D0

Description

Die Erfindung betrifft eine durch Strahlung aushärtbare Bindemittel-Zusammensetzung, welche bei der Herstellung von Pulverfarben-Formulierungen zum Aufbringen auf wärmeempfindlichen Substraten verwendet werden kann.
Wie aus dem Artikel "Overview of the powder coatings market worldwide" von G. Maggiore in Pitture e Vernice Europe 1/92, S. 15-22, hervorgeht, wird weiter nach Pulverfarben-Formulierungen gesucht, bei denen das Aushärten nur eine geringe thermische Belastung für das Substrat verursacht und daher für wärmeempfindliche Substrate, beispielsweise Holz, Kunststoff oder Konstruktionselemente, geeignet ist.
Es wurde in letzter Zeit im Vortrag "Radiation curing of powder coating" von Dr. Wittig bei der Radtech Europe 1993 Conference (2.-6. Mai 1993) festgestellt, daß durch Strahlung aushärtbare Bindemittel-Zusammensetzungen (eine Bindemittel- Zusammensetzung ist die Kombination eines Harzes mit einem Vernetzungsmittel) auch noch nicht im Handel erhältlich sind.
Spezifisch besteht seit langem die Notwendigkeit, Pulverbeschichtungen zu entwickeln, welche die gewünschte Kombination aus guter Lagerstabilität bei relativ hohen Temperaturen (wie beispielsweise ungefähr 40ºC) einerseits und einer ausreichend geringen Viskosität bei einer relativ niedrigen Aushärtungstemperatur, bei der die Aushärtung erfolgen kann (um eine gute Fließfähigkeit zu erreichen), andererseits aufweisen.
Das Ziel der Erfindung ist, eine Bindemittel-Zusammensetzung für Pulverbeschichtungen vorzusehen, die eine lange Lagerstabilität bei Temperaturen von beispielsweise ungefähr 40ºC und niedriger, eine gute Verarbeitungsfähigkeit und gutes Flußverhalten bei Temperaturen zwischen beispielsweise 80ºC und 140ºC sowie die Fähigkeit aufweisen, mit Strahlung ausgehärtet werden zu können, um Pulverfarben-Formulierungen auf wärmeempfindlichen Substraten, wie Holz, aufzubringen.
Der Begriff Holz als Substrat umfaßt eine Faserplatte, MDF (Faserplatte mittlerer Dichte) oder jedes Substrat, bei dem ein wesentlicher Anteil aus Holz besteht.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Bindemittel-Zusammensetzung umfaßt:
a) ein Polymer, das einen Unsättigungsgrad zwischen ungefähr 300 und 1800 g pro mol ungesättigte Gruppe (WPU) aufweist, mit einer Molmasse Mn zwischen ungefähr 800 und 6800 und einer Viskosität zwischen 1 dPa·s und 800 dPa·s, und
b) ein Vernetzungsmittel mit zumindest zwei funktionellen Vinylether- oder Vinylester-Gruppen pro Molekül.
Mn wird durch Gelpermeationschromatographie (GPC) bestimmt, wobei ein Polystyril-Standard verwendet wird.
Die Viskosität des Polymers wird mit einem Emila-Rheometer bei 165ºC gemessen (wie auf S. 187 von Misev, Powder Coatings, Chemistry and Technology, Wiley 1991, beschrieben).
Einige Vorteile dieser Erfindung - lange Lagerstabilität bei 40ºC, die Fähigkeit, durch Strahlung aushärtbar zu sein, und gutes Flußverhalten bei Temperaturen zwischen ungefähr 80ºC und ungefähr 140ºC - ermöglichen, daß diese Bindemittel-Zusammensetzung in Pulverfarben-Formulierungen verwendet wird, die auf wärmeempfindlichen Substraten aufgebracht werden können.
Ein Vorteil von Beschichtungen, die mit dieser Bindemittel- Zusammensetzung hergestellt und durch Strahlung ausgehärtet werden, ist, daß das beschichtete Substrat sofort gestapelt werden kann. Die übliche Lagerung von physikalisch getrockneten Beschichtungen auf Holz kann bis zu 24 Stunden dauern.
Ein weiterer Vorteil dieser Erfindung ist die gute Kaltprüffestigkeit. Eine wichtige Eigenschaft von Holz beispielsweise im Vergleich mit Metall als Beschichtungssubstrat ist, daß sich Holz als Reaktion auf Änderungen der Temperatur und relativen Feuchtigkeit verzieht, zusammenzieht und ausdehnt. Somit muß eine Pulverbeschichtung, die auf einem Holzsubstrat aufgebracht wurde, sowohl flexibel als auch hart sein. Die Kaltprüffestigkeit (gemessen gemäß ASTM-D-1211-87) ist ein Maß für diese Flexibilität, und die Beschichtung muß zumindest 100 Zyklen standhalten.
Auch die Schleifbarkeit der erhaltenen Beschichtung ist ausgezeichnet.
Andere erforderliche Eigenschaften der aus diesen Bindemittel-Zusammensetzungen hergestellten Pulverbeschichtungen, wie beispielsweise Härte (DIN 53157), Fließfähigkeit, Farbstabilität, Kratzfestigkeit (ISO 1518) und Adhäsion (DIN 53151) sind auch ausgezeichnet.
Im Polymer, das die Unsättigung in einer Menge zwischen 300 und 1800 g pro mol ungesättigte Gruppe enthält, können die ungesättigten Gruppen entweder innerhalb der Polymer-Kette oder am Ende der Kette positioniert sein.
Ungesättigte Polyester, ungesättigte Polyacrylate und/oder Mischungen hievon werden vorzugsweise als Polymer verwendet, das ungesättigte Gruppen aufweist.
Der ungesättigte Polyester hat einen Unsättigungsgrad zwischen 300 und 1800 g pro mol ungesättigte Gruppe (WPU), eine Molmasse (Mn) zwischen ungefähr 800 und ungefähr 6800 und vorzugsweise eine Viskosität zwischen 1 dPa·s und 350 dPa·s.
Der Unsättigungsgrad des ungesättigten Polyesters liegt vorzugsweise zwischen 300 und 600 g pro mol ungesättigte Gruppe. Die Molmasse (Mn) liegt vorzugsweise zwischen ungefähr 2500 und ungefähr 4500.
Der ungesättigte Polyester kann (halb)kristallin oder amorph sein. Im allgemeinen haben kristalline ungesättigte Polyester gegenüber amorphen ungesättigten Polyestern den Vorteil, daß stabile Pulverbeschichtungen mit geringerer Viskosität und besserer Fließfähigkeit leichter hergestellt werden können.
Im allgemeinen ist die Glasübergangstemperatur (Tg) des amorphen Harzes höher als 40ºC. Halbkristalline Harze haben eine Tg und einen Schmelzpunkt (Tm), und Tg ist niedriger als Tm.
Der Schmelzpunkt des (halb)kristallinen ungesättigten Polyesters liegt zwischen ungefähr 40ºC und ungefähr 180ºC, und vorzugsweise zwischen ungefähr 60ºC und ungefähr 140ºC. Der Schmelzpunkt und der Schmelzbereich werden auf S. 36, 286 und 295 von Misev, Powder Coatings, Chemistry and Technology, Wiley, 1991, erörtert.
Thermohärtende Pulverbeschichtungen, die auf ungesättigten Polyestern basieren, sind in Misev, Powder Coatings, Chemistry and Technology, S. 167-170, beschrieben.
Die Herstellung des ungesättigten Polyesters kann in einem einstufigen Verfahren erfolgen, bei dem ungesättigte polyfunktionelle Carbonsäuren und Glykole beispielsweise auf eine Temperatur zwischen ungefähr 180ºC bis ungefähr 230ºC etwa 6 Stunden bis etwa 15 Stunden lang erhitzt werden.
Die Herstellung des ungesättigten Polyesters kann auch in einem zweistufigen Verfahren erfolgen, bei dem gesättigte Glykole und gesättigte polyfunktionelle Carbonsäuren in einem ersten Schrittbeispielsweise zwischen ungefähr 230ºC und ungefähr 250ºC zwischen etwa 2 Stunden bis etwa 8 Stunden lang, verestert werden. In einem zweiten Schritt werden gesättigte oder ungesättigte Glykole und Säuren, oder Mischungen hievon, beispielsweise zwischen ungefähr 180ºC und 220ºC zwischen ungefähr 2 und ungefähr 8 Stunden lang verestert.
Im allgemeinen kann der ungesättigte Polyester aus dem Kondensat von einem oder mehreren aliphatischen oder cycloaliphatischen mono-, di-, oder polyfunktionellen Alkoholen, oder Mischungen hievon, einem oder mehreren aliphatischen, cycloaliphatischen oder aromatischen di- oder polyfunktionellen Carbonsäuren, oder Mischungen hievon, und, wenn gewünscht, einer monofunktionellen Carbonsäure oder dem entsprechenden Ester dieser monofunktionellen Carbonsäure erhalten werden.
Beispiele geeigneter Alkohole und Glykole schließen u. a. ein: Benzylalkohol, Ethylenglykol, Propylenglykol, Neopentylglykol, Butandiol, Hexandiol, Dimethylolcyclohexan, Diethylenglykol, Glycerin, Trimethylolpropan, Pentaerythrit, Dipentaerythrit oder Mischungen hievon. Anstelle eines Alkohols oder Glykols, oder gemeinsam mit einem Alkohol oder Glykol, können eine oder mehrere Epoxy-Verbindungen, wie beispielsweise Ethylenoxid, Propylenoxid, Allylglycidylether oder Mischungen hievon verwendet werden.
Beispiele geeigneter di- oder polyfunktioneller Carbonsäuren schließen ein: Maleinsäure, Fumarsäure, Itaconsäure, Citraconsäure, Malonsäure, Bernsteinsäure, Glutarsäure, Adipinsäure, Sebacinsäure, 1,4-Cyclohexandicarbonsäure, Hexahydrophthalsäure, Hexachlorendomethylentetrahydrophthalsäure, Dichlorophthalsäure, Isophthalsäure, Terephthalsäure, Trimellitsäure oder Mischungen hievon.
Fumarsäure, Maleinsäure oder eine Mischung hievon wird bevorzugt.
Die Carbonsäuren können auch in der entsprechenden Anhydrid-Form verwendet werden, so daß beispielsweise Tetrahydrophthalsäureanhydrid, Maleinsäureanhydrid, Phthalsäureanhydrid oder Mischungen hievon verwendet werden können.
Wenn gewünscht, kann der ungesättigte Polyester auch aus gesättigten oder ungesättigten monofunktionellen Carbonsäuren oder Mischungen hievon erhalten werden. Diese monofunktionellen Carbonsäuren schließen beispielsweise synthetische oder natürliche Fettsäuren mit 2 bis 36 Kohlenstoffatomen ein. Entsprechende Ester von monofunktionellen Alkoholen, wie Glycerin, werden zur Veresterung verwendet. Beispiele für geeignete monofunktionelle Carbonsäuren schließen u. a. Laurin-, Stearin-, Öl-, Linol-, Benzoe-, Acryl-, Methacrylsäure oder Mischungen hievon ein. Der ungesättigte Polyester kann auch Dicyclopentadien enthalten.
Um die Kristallisierung des Polyesters zu fördern, ist es wünschenswert, aber nicht erforderlich, daß die zur Polykondensation verwendeten Monomere eine gerade Anzahl an Kohlenstoffatomen enthalten. Die Verwendung von cyclischen Monomeren, die symmetrisch substituiert sind und hohe Symmetrie aufweisen, wie beispielsweise p-substituierten Phenylringen, fördert im allgemeinen die Kristallinität, wie Fachleuten bekannt ist. Beispielsweise können Terephthalsäure, Cyclohexandicarbonsäure, Dimethylolcyclohexan oder Mischungen hievon verwendet werden. Obwohl die Schmelzpunkte von Polyesterharzen, die auf cyclischen Monomeren mit hohen Symmetriegraden basieren, für das Aufbringen auf Holz zu hoch sind, können die Schmelzpunkte gesenkt werden, indem diese cyclischen Monomere in Kombination mit linearen Monomeren der allgemeinen Formel HOOC(CH&sub2;)nCOOH und HO(CH&sub2;)nOH, wobei n eine gerade Zahl im Bereich von 2 bis 12 ist, verwendet werden.
Monomere, die für die Förderung der Kristallinität im halbkristallinen Polyester nützlich sind, haben vorzugsweise eine gerade Anzahl an Kohlenstoffatomen, wie Fachleuten bekannt ist. Beispiele umfassen Terephthalsäure, Isophthalsäure, Adipinsäure, Cyclohexandicarbonsäure, Hexandiol, Butandiol, Neopentylglykolester von Hydroxypivalinsäure ("Esterdiol"), Dimethylolcyclohexan oder Mischungen hievon. Die Herstellung halbkristalliner Polyester wird beispielsweise in der WO-91-14 745-A beschrieben. Wenn der ungesättigte Polyester Hydroxyl-funktionalisiert ist, liegt die Hydroxylzahl des Polyesters gewöhnlich zwischen ungefähr 18 mg KOH/g Harz und ungefähr 75 mg KOH/g Harz, und vorzugsweise zwischen 25 mg KOH/g Harz und ungefähr 45 mg KOH/g Harz.
Wenn der ungesättigte Polyester Säure-funktionalisiert ist, liegt die Säurezahl gewöhnlich zwischen ungefähr 18 mg KOH/g Harz und ungefähr 75 mg KOH/g Harz, und vorzugsweise zwischen ungefähr 25 mg KOH/g Harz und ungefähr 45 mg KOH/g Harz. Geeignete Acrylat-Polymere umfassen beispielsweise Acrylat- Polymere mit mehreren Seitenketten, die ungesättigte Gruppen enthalten.
Diese Polymere können durch ein zweistufiges Verfahren erhalten werden. Im ersten Schritt wird ein Acrylat-Polymer durch ein herkömmliches Polymerisationsverfahren hergestellt, bei dem auch eine gewisse Menge an funktionellem Monomer copolymerisiert wird, um ein funktionalisiertes Acrylat-Polymer zu erhalten. Dieses funktionelle Monomer, das üblicherweise in Mengen zwischen 3 und 60 Masse-% vorhanden ist, kann beispielsweise ein Epoxy-funktionalisiertes Monomer, wie Glycidyl(meth)- acrylat; ein Säure-funktionalisiertes Monomer, wie beispielsweise (Meth)acrylsäure, ein Hydroxy-funktionalisiertes Monomer, wie beispielsweise Hydroxyethyl(meth)acrylat; oder ein Isocyanat-funktionalisiertes Monomer, wie beispielsweise TMI (Methaisopropenyl-α-α-dimethylbenzylisocyanat) sein, das von der American Cyanamid Co. erhalten werden kann.
Im zweiten Schritt zur Acrylat-Synthese wird eine Additionsreaktion durchgeführt zwischen den funktionellen Gruppen des Acrylat-Polymers, das im ersten Schritt hergestellt wird, und einer Verbindung, welche sowohl eine funktionelle Gruppe, die mit den funktionellen Gruppen reagieren kann, als auch eine ungesättigte Gruppe in der Seitenkette hat.
Für die Additionsreaktion dieses zweiten Schritts kann das funktionalisierte Acrylatharz in einem Lösungsmittel, wie beispielsweise Toluol, Xylol und/oder Butylacetat, gelöst werden. Die Verbindung mit der ungesättigten Gruppe wird bei Temperaturen zwischen beispielsweise 50ºC und 150ºC zugesetzt und danach einige Stunden lang gerührt. Der Fortschritt der Reaktion kann durch Titrationen beispielsweise von Säuregruppen oder Isocyanat-Gruppen überwacht werden. Additionsreaktionen dieses zweiten Schritts erfolgen beispielsweise zwischen einer Verbindung mit einer Säuregruppe und einem Epoxy-funktionellen Acrylat-Polymer, einer Verbindung mit einer Hydroxyl-Gruppe und einem Isocyanat-funktionalisierten Acrylat-Polymer, einer Verbindung mit einer Isocyanat-Gruppe und einem Hydroxyl-funktionalisierten Acrylat-Polymer, einer Verbindung mit einer Anhydrid- Gruppe und einem Hydroxyl-funktionalisierten Acrylat-Polymer oder einer Verbindung mit einer Epoxy-Gruppe und einem Säurefunktionalisierten Acrylat-Polymer.
Es wird bevorzugt, ein Epoxy-funktionalisiertes Acrylat- Polymer mit (Meth)acrylsäure reagieren zu lassen.
Die ungesättigte Seitenkette kann beispielsweise Methacrylatester-, Allyl-, Vinyl-, Vinylether- oder Anhydrid- Gruppen oder Mischungen hievon aufweisen. Geeignete Verbindungen, die mit dem funktionalisierten Acrylat-Copolymer reagieren gelassen werden, sind beispielsweise Methacrylsäure, Glycidylmethacrylat TMI, Allylglycidylether, Hydroxybutylvinylether, Maleinsäureanhydrid oder Mischungen hievon.
Das ungesättigte Acrylat-Polymer kann auch durch ein mehrstufiges Verfahren erhalten werden. Beispielsweise wird eine der Isocyanat-Gruppen einer Diisocyanat-Verbindung, wie beispielsweise Isophorondiisocyanat (IPDI), Hexamethylendiisocyanat (HDI) oder Methylenbiscyclohexylisocyanat (H&sub1;&sub2;MDI), mit einem Methacrylat-Monomer, das die Hydroxyl-Funktionalität aufweist, reagieren gelassen. Die erhaltene Urethan-Verbindung, die Isocyanat- und Methacrylat-Gruppen zur weiteren Reaktion enthält, kann in der Folge beispielsweise mit einem Acrylat- Copolymer, das die Hydroxyl-Funktionalität aufweist, reagieren gelassen werden. Dieses Acrylat-Copolymer kann hergestellt werden, wobei beispielsweise Hydroxyethylmethacrylat als funktionalisiertes Monomer verwendet wird.
Das Vernetzungsmittel für die durch Strahlung aushärtbare Bindemittel-Zusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise ein Oligomer oder Polymer, das Vinylether- oder Vinylester-Gruppen aufweist. Noch mehr bevorzugt wird ein Oligomer oder Polymer, das Vinylether-Gruppen aufweist, verwendet. Das Vernetzungsmittel, das Vinylether-Gruppen aufweist, besteht vorzugsweise aus einem Divinylether-funktionalisierten Urethan beispielsweise basierend auf Hexandiisocyanat und Hydroxybutyl- oder Hydroxyethylvinylether.
Geeignete difunktionelle Isocyanate, die bei der Herstellung des Vernetzungsmittels verwendet werden, schließen Isophorondiisocyanat oder Methylendiisocyanat oder Methylenbiscyclohexylisocyanat ein. Funktionalisierte Oligomere, die von diesen Diisocyanaten stammen, wie Isocyanurate, Uretdione und Biurete, können beispielsweise auch verwendet werden.
Die Herstellung von Vinylether-funktionalisierten Diurethanen kann durch das beispielsweise in der EP-505 803-A beschriebene Verfahren erfolgen.
Die Herstellung geeigneter Ester-Oligomere mit Vinylether- Endgruppen zur Verwendung als Vernetzungsmittel ist in der WO-89/10 346-A beschrieben. Eine geeignete funktionelle Vinylester-Verbindung ist beispielsweise Divinyladipat.
Das Vernetzungsmittel enthält vorzugsweise 2 bis 10 Vinyl- Gruppen.
Das Vernetzungsmittel kann eine Flüssigkeit oder ein Feststoff sein. Feste Vernetzungsmittel werden bevorzugt, weil nach Kombination des Vernetzungsmittels mit dem ungesättigten Polymer leichter eine gute Pulverstabilität erreicht wird.
Die relativen Mengen des Polymers mit ungesättigten Gruppen und Vernetzungsmittel in der Bindemittel-Zusammensetzung hängen teilweise von der Wahl des Vernetzungsmittels ab. Im allgemeinen, wenn das Vernetzungsmittel Vinylether-funktionalisiert ist, beträgt das äquivalente Verhältnis von Polymer-Unsättigung und Vernetzungsmittel-Unsättigung zwischen 1 : 2 und ungefähr 2 : 1, und vorzugsweise ungefähr 1 : 1. Im allgemeinen, wenn das Vernetzungsmittel eine Vinylester-funktionalisierte Verbindung ist, beträgt das äquivalente Verhältnis von Polymer-Unsättigung und Vernetzungsmittel-Unsättigung zwischen ungefähr 1 : 2 und ungefähr 2 : 1, und vorzugsweise ungefähr 1 : 1,3.
Die Strahlungsaushärtung erfolgt vorzugsweise über Ultraviolett (UV)- oder Elektronenstrahl (EB)-Aushärtung. Diese Techniken werden beispielsweise im Artikel "UV and EB-curing" von S. J. Bett et al. in Jocca 1990 (11), S. 446-453, beschrieben. Am meisten bevorzugt wird UV-Aushärtung angewendet.
Für die UV-Strahlungsaushärtung der Pulverfarben-Formulierung wird ein Photoinitiator mit der Bindemittel-Zusammensetzung bei einer Temperatur zwischen beispielsweise ungefähr 90ºC und ungefähr 150ºC gemischt. Das Mischen kann in einem Lösungsmittel oder in der Schmelze mit Hilfe eines Extruders erfolgen, wobei letzterer bevorzugt wird. Pigmente, Fließpromotoren, andere Additive oder Mischungen hievon können auch verwendet werden. Die Farbe kann auf das Substrat aufgebracht oder elektrostatisch aufgesprüht werden. Die Pulverfarbe kann in einen Heizschrank gestellt und kann Infrarot-Strahlung, oder einer Kombination aus beidem, ausgesetzt werden. Die aufgebrachte Pulverfarbe wird bei Temperaturen zwischen beispielsweise ungefähr 80ºC und ungefähr 140ºC geschmolzen, um eine kontinuierliche glatte Beschichtung mit einer Schichtdicke zwischen beispielsweise ungefähr 50 um und ungefähr 200 um zu bilden. Dann wird die heiße Platte unter Verwendung einer UV-Lichtquelle ausgehärtet. Ein Nacherhitzen kann auch durchgeführt werden.
Geeignete Photoinitiatoren erlauben die Initiation des Aushärtungsverfahrens durch Belichtung bei Wellenlängen zwischen ungefähr 200 nm und ungefähr 600 nm. Geeignete Photoinitiatoren haben Keton-Funktionalitäten und können aromatisch sein, wie beispielsweise Benzophenon. Darocur 1173® (Merck) ist ein geeigneter, auf Benzylketal basierender Photoinitiator, der 2-Hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-on als aktive Komponente enthält. Irgacure 184® (Ciba) ist ein Arylketon, das Hydroxycyclohexylphenylketon als aktive Komponente enthält, und ist ein geeigneter Photoinitiator. Irgacure 369® (aktive Komponente 2-Benzyl-2-dimethylamino-1-(4-morpholinophenyl)-butanon-1) ist auch geeignet. Acylphosphine, wie 2,4,6,-Trimethylbenzoyldiphenylphosphonoxid (Lucerine TPO®, BASF) kann auch verwendet werden, ebenso wie Quantacure CPTX® (Octel Chemicals), das 1-Chlor-4-propoxythioxanthon als aktive Komponente enthält. Chemische Derivate von Photoinitiatoren sind geeignet, ebenso wie Mischungen von Photoinitiatoren. Wenn die oben angeführten Photoinitiatoren, die Norrish-Typ-I- oder Norrish-Typ-II-Photoinitiatoren sind, verwendet werden, ist die zusätzliche Verwendung eines Synergisten üblich, wie Fachleuten bekannt ist.
Ein sehr wichtiger Vorteil der Strahlungsaushärtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist, daß die Fließfähigkeit der Pulverfarbe bei Aussetzen an Wärme völlig von der Aushärtungsreaktion bei Aussetzen an UV- oder Elektronenstrahlung getrennt ist, wodurch Pulverbeschichtungen hergestellt werden können, die ein ausgezeichnetes Fließverhalten aufweisen.
Durch die Verwendung der oben angeführten Erwärmungs- und Aushärtungstechniken erhält die Beschichtung eine höhere Temperatur als das Substrat, wodurch eine geringere thermische Belastung für das Substrat erhalten wird, was für Holz als Substrat äußerst wichtig ist.
Übliche Additive, wie Pigmente, Füllstoffe, Fließpromotoren, Stabilisatoren oder Mischungen hievon können verwendet werden, wie Fachleuten bekannt ist. Geeignete Pigmente schließen beispielsweise anorganische Pigmente, wie Titandioxid, Zinksulfid oder Eisen- und Chromoxid, und organische Pigmente, wie Azo-Verbindungen, ein.
Geeignete Füllstoffe schließen beispielsweise Metalloxide, Silikate, Carbonate, Sulfate oder Mischungen hievon ein, wie Fachleuten bekannt ist.
Die GB-1 360 688-A betrifft ein Beschichtungssystem, das beispielsweise ungesättigte Polyester umfaßt, und das auf Holz aufgebracht werden kann. Dieses System ist jedoch durch ionisierende Strahlung (die nicht UV-Aushärtung umfaßt) aushärtbar. Weiters betrifft dieses System kein Pulverbeschichtungssystem, da es ein Naßbeschichtungssystem betrifft, das nicht mit Pulverbeschichtungssystemen zusammenhängt.
Diese Erfindung wird durch die folgenden Versuche und Beispiele weiter erläutert, die also bloße Beispiele für die Verwendung der Erfindung gedacht sind.

Beispiele

Versuch 1; Herstellung von ungesättigtem Polyester

Ein 3 l Rundbodenkolben wurde mit einem Thermometer, einem Rührwerk und einem Destillationskopf versehen und mit 10,8 mol 1,6-Hexandiol, 5,1 mol Fumarsäure, 4,9 mol Terephthalsäure, 4,5 mmol Dibutylzinnoxid und 3,0 mmol Mono-tert.butylhydrochinon gefüllt.
Während der Zufuhr eines konstanten Stromes von Stickstoff und destilliertem Wasser wurde die Temperatur auf ungefähr 225ºC für einen Zeitraum von ungefähr 6 Stunden erhöht. Nachdem eine Säurezahl von weniger als ungefähr 12 mg KOH/g Harz detektiert wurde, wurde die Reaktionsmischung auf ungefähr 180ºC abgekühlt und im Vakuum ungefähr eine Stunde lang gepumpt.
Der erhaltene ungesättigte Polyester hatte eine Molmasse, Mn, von ungefähr 4000, einen Unsättigungsgrad (WPU) von ungefähr 450 g Polymer pro mol ungesättigte Gruppe, eine Säurezahl von ungefähr 0,8 mg KOH/g Harz, eine Viskosität von ungefähr 32 dPa·s und einen Schmelzbereich von ungefähr 40-95ºC. Letzerer wurde gemessen, wobei ein Mettler-System TA 3000 und eine Heizrate von 5ºC/min verwendet wurden.

Versuch 2; Herstellung eines Vinylether-funktionalisierten Vernetzungsmittels

Ein zylindrischer 4 l Reaktor wurde mit einem Thermometer, einem Rührwerk und einem Rückflußkondensator versehen und mit 3,3 mol 1,6-Hexandiisocyanat, 2,1 mmol Dibutylzinnlaurat und 1,980 ml Chloroform gefüllt. Während der Zufuhr eines konstanten Stromes von Stickstoff in das Gefäß wurden tropfenweise 6,6 mol 4-Hydroxybutylvinylether im Laufe von ungefähr 3 Stunden zuge setzt, während welcher Zeit die Reaktionsmischung auf ungefähr 55ºC erhitzt wurde. Nach ungefähr 8 Stunden hatte sich ein Sediment gebildet, das filtriert wurde, mit Hexan gewaschen und im Vakuum getrocknet wurde.
Das Reaktionsprodukt hatte einen Schmelzbereich von ungefähr 90-108ºC, der gemessen wurde, wobei ein Mettler-System TA 3000 und eine Heizrate von 5ºC/min verwendet wurden.

Beispiel I: Aushärten von unpigmentierter Pulverfarbe mit UV- Strahlung

Eine Mischung von 208 g Polymer mit ungesättigten Gruppen (hergestellt wie zuvor in Versuch 1 beschrieben), 92 g Vernetzungsmittel (hergestellt wie zuvor in Versuch 2 beschrieben), 12 g Irgacure 184® und 2 g eines Acrylat-Copolymers (BYK 361® von BYK Chemie) wurde in einem Kneter bei 150ºC gemischt, um eine homogene Farb-Formulierung zu ergeben.
Nach Abkühlen der Farb-Formulierung wurde die Formulierung zerkleinert und gesiebt, und der Anteil der Teilchen mit einer Teilchengröße, die kleiner als ungefähr 90 um war, wurde auf Faserplatten mittlerer Dichte (MDF) in ungefähr 60 um dicken Schichten aufgebracht, wobei eine elektrostatische Sprühvorrichtung verwendet wurde.
Die Pulverfarbe wurde dann mit Infrarotlampen 60 s lang erhitzt, und die Platten wurden ausgehärtet, indem sie UV- Strahlung (1 J/cm², gemessen mit IL 390 Licht) ausgesetzt wurden.
Die erhaltene Pulverbeschichtung wurde getestet, und die folgenden Ergebnisse wurden erhalten:
- Fließverhalten (optisch bestimmt) gut
- Aussehen (optisch bestimmt) gut
- Kratzfestigkeit (ISO 1518) gut
- Acetonbeständigkeit > 100 Doppelreibungen
- Schleifbarkeit gut
- Kaltprüffestigkeit > 100 Zyklen, wobei 1 Zyklus 1 h bei 50ºC, 1 h bei -20ºC und 1 h bei 20ºC umfaßt
- Adhäsion (DIN53151) gut
Beispiel I zeigt, daß die Bindemittel-Zusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung wirkungsvoll als Pulverfarbe auf einer Faserplatte mittlerer Dichte verwendet werden kann, wobei Pulverbeschichtungen mit vielen wünschenswerten Eigenschaften erhalten werden.

Claims

1. Durch Strahlung aushärtbare Bindemittel-Zusammensetzung für Pulverfarben-Formulierungen, welche umfaßt:

a) ein Polymer, das einen Unsättigungsgrad zwischen 300 und 1800 g pro mol ungesättigte Gruppe (WPU) aufweist, mit einer Molmasse (Mn) zwischen 800 und 6800 und einer Viskosität zwischen 1 dPa·s und 800 dPa·s und

b) ein Vernetzungsmittel, das funktionelle Vinylether- oder Vinylester-Gruppen aufweist und zumindest zwei der genannten Vinyl-Gruppen pro Molekül hat.

2. Bindemittel-Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymer ein ungesättigter Polyester und/oder ein ungesättigtes Polyacrylat ist.

3. Bindemittel-Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymer ein ungesättigter Polyester mit einem Unsättigungsgrad zwischen 300 und 1800 g pro mol ungesättigte Gruppe (WPU), einer Molmasse (Mn) zwischen 800 und 6800 und einer Viskosität zwischen 1 dPa·s und 350 dPa·s ist.

4. Bindemittel-Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Vernetzungsmittel eine Divinylether-funktionalisierte Urethan-Verbindung ist.

5. Verwendung einer Pulverfarben-Formulierung, welche eine Bindemittel-Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 zur Beschichtung von wärmeempfindlichen Substraten umfaßt.

6. Verwendung nach Anspruch 5, wobei das wärmeempfindliche Substrat Holz ist.

7. Durch UV aushärtbare Pulverfarben-Formulierung, welche auf einer Bindemittel-Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 und einem Photoinitiator basiert.

8. Pulverbeschichtung, welche durch Aushärten einer Pulverfarben-Formulierung nach Anspruch 7, eines Pigments und üblicher Additive erhalten wird.

9. Verfahren, welches das Aufbringen einer Beschichtung, die auf einer Bindemittel-Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 basiert, auf einem wärmeempfindlichen Substrat umfaßt.

10. Substrat, das gänzlich oder teilweise mit einer Pulverbeschichtung nach Anspruch 8 beschichtet ist.