NL8802585A

NL8802585A - Uithardingskatalysator voor toepassing in poedercoatings.

Info

Publication number: NL8802585A
Application number: NL8802585A
Authority: NL
Original assignee: Stamicarbon
Priority date: 1988-10-20
Filing date: 1988-10-20
Publication date: 1990-05-16
Also published as: EP0371522A1

Description

UITHARDINGSKATALYSATOR VOOR TOEPASSING IN POEDERCOATINGS

De uitvinding betreft een uithardingskatalysator voor toepassing in poedercoatings, waarbij de katalysator gebaseerd is op een. aan de aromatische ring gesubstitueerd benzotriazool.

Een werkwijze voor de reactie van een epoxyhars en een polyester in aanwezigheid van een dergelijke katalysator is bekend uit EP-B-125906 waarin het benzotriazool aan de aromatische ring eventueel is gesubstitueerd met een waterstofatoom of een alkytgroep met 1-4 koolstofatomen.

Een nadeel van de katalysatoren volgens EP-B-125906 is dat zij resulteren in poedercoatings met onvoldoende slagvastheid.

De uitvinding heeft tot doel een uithardingskatalysator voor de toepassing in poedercoatings te verschaffen die genoemd nadeel niet vertoont.

De uitvinding wordt gekenmerkt doordat het gesubstitueerde benzotriazool aan de aromatische ring is gesubstitueerd met een di-, tri- of tetraalkylgroep met 1-7, bij voorkeur 1-3, koolstofatomen per alkylgroep.

Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding is het gesubstitueerde benzotriazool 5,6-dimethylbenzotriazool en/of 4,5-dimethylbenzotr iazool.

Volgens een verdere voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding is het gesubstitueerde benzotriazool 5,6-dimethylbenzotriazool.

De substituenten aan het benzotriazool kunnen bijvoorbeeld ook samen een of meer ringen vormen.

De katalysator volgens de uitvinding wordt bij voorkeur toegepast in hoeveelheden tussen 0,01 gew.% en 2,0 gew.% t.o.v. de polyesterhars, bij voorkeur in hoeveelheden tussen 0,1 en 1,0 gew.% t.o.v. de polyesterhars.

Poedercoatings hebben in het afgelopen decennium belangrijk aan populariteit gewonnen door de milieuvriendelijkheid, gemakkelijke toepasbaarheid en de goede kwaliteit van deze coatings. Coatingssyste-men op basis van polyesters nemen hierbij een belangrijke plaats in. Hierbij kan bijvoorbeeld onderscheid gemaakt worden tussen een aantal systemen. Een van die systemen bestaat bijvoorbeeld uit een zure polyester en trisglycidylisocyanuraat (TGIC) in de verhouding 93:7 en wordt toegepast indien een goede buitenbestendigheid vereist wordt (gevelbe-plating, tuinmeubelen, fietsen). Een ander systeem bestaat uit een zure polyester in combinatie met een epoxyhars op basis van bisfenol-A, en is o.a. vanwege verkleuring bij buitenbelichting OJV), slechts geschikt voor binnentoepassing (koelkasten). De uitharding vindt in deze beide systemen plaats door reactie van de car-boxylgroepen van de polyester met de epoxidegroepen van de tweede component. Dit gebeurt bij hoge temperatuur (180-200«C) en meestal o.i.v. katalysatoren.

De katalysator volgens de uitvinding is bij voorkeur geschikt voor toepassing in poedercoatings op basis van zuurgetermineerde polyesterharsen en epoxyverbindingen. De zuurgetermineerde polyesterharsen worden bij een temperatuur van ongeveer 120bC-130hC, via bijvoorbeeld extrusie gemengd met een polyfunctioneel epoxide, pigmenten en andere additieven en zij worden na elektrostatisch te zijn verspoten uitgehard bij temperaturen tussen 160hc en 200hC onder invloed van een katalysator. Tijdens het uithardingsproces smelt het poeder dat vervolgens moet uitvloeien tot een gladde, gesloten coatingfilm voordat de uithardingsreaktie goed op gang komt. De katalysator dient een snelle uitharding te garanderen doch moet bij de menging van de polyester en de epoxyverbinding inaktief zijn. Nadat de polyester bereid is bij temperaturen van ca. 25Qoc en vervolgens wordt afgekoeld tot 190nc-200nc wordt de uithardingskatalysator volgens de uitvinding toegevoegd. De katalysator volgens de uitvinding kan echter ook tijdens het mengen van de polyester en de epoxyverbinding worden toegevoegd. De eisen die aan een dergelijke katalysator gesteld worden, te weten geen reaktie bij temperaturen tot 12Qnc-13Qnc, maar wel een snelle reaktie bij temperaturen boven 160t*C, betekenen dat er een zeer grote temperatuursafhankelijkheid dient te zijn.

Geschikte polyesters kunnen via gebruikelijke bereidingsmethoden worden verkregen uit in hoofdzaak aromatische polycarbonzuren, zoals ftaalzuur, isoftaalzuur, tereftaalzuur, pyro-mellietzuur, trimellietzuur, 3,6-dichloorftaalzuur, tetrachloorf-taalzuur, respectievelijk, voor zover verkrijgbaar, de anhydriden, zuurchloriden of lagere alkylesters daarvan. Veelal bestaat de carbon-zuurcomponent voor ten minste uit 50 gew.%, bij voorkeur ten minste 70 mol-% isoftaalzuur en/of tereftaalzuur.

Verder kunnen vooral alifatische diolen, zoals ethyleengly-col, propaan-1,2-diol, propaan-1,3-diol, butaan-1,2-diol, butaan-1,4-diol, butaan-1,3-diol, 2,2-dimethylpropaandiol-1,3 (= neopentylglycol), hexaan-2,5-diol, hexaan-1,6-diol, 2,2-[bis-(4-hy-droxycyclohexyl)]-propaan, 1,4-dimethylolcyclohexaan, diethyleengly-col, dipropyleenglycol en 2,2-bis-C4-(2-hydroxylethoxy)3-fenylpropaan en kleinere hoeveelheden polyolen, . 'als glycerol, hexaantriol, pen-taerytritol, sorbitol, trimethylol-e .,,aan, trimethylolpropaan en tris-(2-hydroxy)-isocyanuraat worden gebruikt. Ook kunnen in plaats van diolen re^;:. polyolen epoxyverbindingen toegepast worden. Bij voorkeur bevat de alcoholcomponent ten minste 50 mol % neopentylglycol en/of propyleenglycol.

Als polycarbonzuren kunnen daarnaast cycloalifatische en/of acyclische polycarbonzuren, zoals bijvoorbeeld tetrahydroftaalzuur, hexahydroëndomethyleentetrahydroftaalzuur, azela’inezuur, sebacinezuur, decaandicarbonzuur, dimeervetzuur, adipinezuur, barnsteenzuur, male’inezuur, in hoeveelheden tot ten hoogste 30 mol-%, bij voorkeur tot maximaal 20 mol procent van het totaal aan carbonzuren worden toegepast. Ook hydroxycarbonzuren en/of eventueel lactonen kunnen worden toegepast, b.v. 12-hydroxystearinezuur, epsilon-caprolacton, hydroxy-pivalinezure ester van neopentylglycol. In ondergeschikte hoeveelheden kunnen ook monocarbonzuren, zoals benzoëzuur, tert.-butylbenzoëzuur, hexahydrobenzoëzuur en verzadigde alifatische monocarbonzuren bij de bereiding worden toegevoegd.

De polyesters worden, via op zichzelf bekende methoden, door veresteren of omesteren, eventueel in aanwezigheid van gebruikelijke katalysatoren zoals bijvoorbeeld dibutyltinoxide of tetrabutyl-titanaat bereid, waarbij door een geschikte keuze van de bereidingsccndities en van de COOH/OH-verhouding eindprodukten worden verkregen waarvan het zuurgetal tussen 5 en 150 ligt.

Als epoxyverhinding kunnen bijvoorbeeld trialycidyliso-cyanuraat of een verwante heterocyclische triepoxyverbinding zoals methyl-gesubstitueerd triglycidylisocyanuraat of 1,2,4-triglycidyl-triazolidine -3,5-dion of diglycidyltereftalaat of diglycidylhexa-hydrotereftalaat of een epoxyhars op basis van bisfenol A en epi-chloorhydrine worden toegepast. De hoeveelheid epoxyverbinding die in het bindmiddel met de polyesterhars wordt toegepast is afhankelijk van het zuurgetal en van het epoxy-equivalent-gewicht van de epoxyverbinding waarmee de polyester wordt gecombineerd, en ligt in het algemeen tussen 0,8 en 1,2-equivalent epoxy per equivalent carboxyl.

De katalysator volgens de uitvindingen kan ook worden toegepast in poedercoatingssystemen op basis van bijvoorbeeld acrylaten, epoxyverbindingen, oxazolines, oxazolidonen of polyurethanen.

De katalysator volgens de uitvinding kan, naast de toepassing in poedercoatingsystemen, ook worden toegepast in vloeibare coatingsystemen op basis van zuurgetermineerde polyesters en epoxyver-bindingen, acrylaten of oxazolidonen.

Uiteraard kunnen aan de coatingsystemen alle gebruikelijke additieven zoals bijvoorbeeld pigmenten, vulstoffen, vloeimiddelen en stabilisatoren worden toegevoegd. Geschikte pigmenten zijn bijvoorbeeld anorganische pigmenten zoals titaandioxide, zinksulfide, ijzeroxide en chroomoxide en organische pigmenten zoals azoverbindingen. Geschikte vulstoffen zijn bijvoorbeeld metaaloxiden, silicanen, carbonaten en sulfaten.

De uitvinding wordt aan de hand van de hierna volgende voorbeelden nader toegelicht, echter zonder daartoe beperkt te zijn.

Voorbeeld I

420 gewichtsdelen van een carbonzuur getermineerde polyester (Uralac P 3500™; DSM Resins B.V.) met een zuurgetal van 30 mg KOH/gram werden in een extruder (Werner and Pfleiderer, ZSK 30) bij 120nc gemengd met 180 gewichtsdelen vaste epoxyhars (Araldite 6T 7004™, Ciba Geigy) met een epoxy-equivalent van 725, met 400 delen titaandioxide pigment (CL 310™, Kronos), met 9 gewichtsdelen vloeimiddel (Resiflow PV-5, Worlée), met 4,5 gewichtsdelen benzoine en 0,68 gewichtsdelen 5,6-dimethylbenzotriazool. Hex extrudaat werd na afkoeling verkleind, verpulverd en gezeefd tot een deeltjesgrootte van 90 ym. Het verkregen poeder werd elektrostatisch aangebracht op Borr derplaten in een laagdikte (na uitharding) van 50-60ym. Vervolgens werden de poederverven bij 200«C gedurende 20 minuten uitgehard.

Vergelijkend Voorbeeld A

Voorbeeld I werd herhaald met als verschil dat als katalysator 0,55 gewichtsdelen benzotriazool, in plaats van 0,68 gewichtsdelen 5.6- dimethylbenzotriazool, werden toegevoegd.

Vergelijkend Voorbeeld B

Voorbeeld I werd herhaald met als verschil dat als katalysator 0,64 gewichtsdelen tolyltriazool, in plaats van 0,68 gewichtsdelen 5.6- dimethylbenzotriazool, werden toegevoegd.

Voorbeeld II

Voorbeeld I werd herhaald met als verschil dat in plaats van 0,68 gewichtsdelen 5,6-dimethylbenzotriazool 2,1 gewichtsdelen 5.6- dimethylbenzotriazool werden toegevoegd. De poederverven werden gedurende 10 minuten bij 200nc uitgehard.

Vergelijkend Voorbeeld C

Vergelijkend voorbeeld A werd herhaald met als verschil dat 2,1 gewichtsdelen benzotriazool, in plaats van 0,55 gewichtsdelen benzotriazool, werden toegevoegd. De poederverven werden gedurende 10 minuten uij 200«C uitgehard.

Vergelijkend Voorbeeld D

Vergelijkend Voorbeeld C werd herhaald met als verschil dat, in plaats van 0,64 geuichtsdelen tolyltriazool 2,1 gewichtsdelen tolyltriazool, werden toegevoegd. De poederverven werden gedurende 10 minuten bij 200nc uitgehard.

Voorbeeld III

Van de coatings verkregen volgens Voorbeelden I-II en Vergelijkende Voorbeelden A-D werden de slagdeformatie (reverse impact, ASTM-D-2794-69> en de glans volgens Gardner (hoek 20n en 60n, ASTM-D-523-67) bepaald terwijl het oppervlak visueel werd beoordeeld.

De resultaten zijn in Tabel I en II opgenomen.

TABEL I

waarbij: 1) G = goed 2) 0 = onvoldoende 3) 1= zeer goed

TABEL II

waarbij: 1) G = goed 2) 0 = onvoldoende 4) 2 = goed

Claims

1. Uithardingskatalysator, die gebaseerd is op een aan de aromatische ring gesubstitueerd benzotriazool, voor toepassing in poedercoatings, met het kenmerk, dat het gesubstitueerde benzotriazool aan de aromatische ring is gesubstitueerd met een di-, tri- of tetraalkylgroep met 1-7 koolstofatomen per alkylgroep.

2. Katalysator volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het gesubstitueerde benzotriazool aan de aromatische ring is gesubstitueerd met een di-, tri of tetralkylgroep met 1-3 koolstofatomen per alkylgroep.

3. Katalysator volgens een der conclusies 1-2, met het kenmerk, dat het gesubstitueerde benzotriazool 5,6-dimethylbenzotriazool en/of 4,5-dimethylbenzotriazool is.

4. Katalysator volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat het gesubstitueerde benzotriazool 5,6-dimethylbenzotriazool is.

5. Werkwijze voor de bereiding van poedercoatings waarbij als uithar-dingskatalysator een aan de aromatische ring gesubstitueerd benzotriazool wordt toegepast, met het kenmerk, dat het gesubstitueerde benzotriazool aan de aromatische ring is gesubstitueerd met een di-, tri-, of tetraalkylgroep met 1-7 koolstofatomen per alkylgroep.

6. Werkwijze volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat het gesubstitueerde benzotriazool aan de aromatische ring is gesubstitueerd met een di-, tri- of tetraalkylgroep met 1-3 koolstofatomen per alkylgroep.

7. Werkwijze volgens een der conclusies 5-6, met het kenmerk, dat het gesubstitueerde benzotriazool 5,6 dimethyl-benzotriazool en/of 4,5 dimethylbenzotriazool is.

8. Werkwijze volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat het gesubstitueerde benzotriazool 5,6 dimethylbenzotriazool is.

9. Geheel of gedeeltelijk bekleed substraat, met het kenmerk, dat men als bekledingsmateriaal een poedercoating verkregen volgens een der conclusies 5-8 toepast.

10. Toepassing van een gesubstitueerd benzotriazool, dat aan de aromatische ring is gesubstitueerd met een di-, tri- of tetraalkylgroep met 1-7 koolstofatomen per alkylgroep, als uithardingskatalysator in poedercoatings.

11. Toepassing van een gesubstitueerd benzotriazool, dat aan de aromatische ring is gesubstitueerd met een di-, tri- of tetralkygroep met 1-3 koolstofatomen per alkytgroep, als katalysator in poeder-coatings.

12. Uithardingskatalysator, werkwijze, geheel of gedeeltelijk bekleed substraat en toepassing zoals in hoofdzaak is beschreven en/of in de voorbeelden nader is toegelicht.