NL1005097C2

NL1005097C2 - Kleurstofconcentraat en werkwijze ter bereiding daarvan.

Info

Publication number: NL1005097C2
Application number: NL1005097A
Authority: NL
Inventors: Marten Theodoor Ubbink; Ferdinand Noordegraaf; Hendrikus Johannes Wi Wolbrink
Original assignee: Holland Colours Nv
Priority date: 1997-01-27
Filing date: 1997-01-27
Publication date: 1998-07-29

Description

Korte aanduiding: Kleurstofconcentraat en werkwijze ter bereiding daarvan.

De uitvinding heeft betrekking op een kleurstofconcentraat voor het inkleuren van een poederbekledingspreparaat.

Opgemerkt wordt dat poederverven of -lakken verftypen zijn die door wervelsinteren of electrostatisch spuiten worden 5 opgebracht. Daarna moffelt men het aldus beklede produkt, waardoor het als een dunne laag opgebrachte poeder wordt omgezet in een homogene film.

De poederverf wordt daartoe door de verf fabrikant gevormd door een pigment of kleurstof te mengen met een thermohardend 10 laksysteem (bestaande uit een hars en een hardingsmiddel) en additieven en/of vulstoffen. Vervolgens wordt het verkregen mengsel homogeen opgesmolten in een extrusie-inrichting en geëxtrudeerd. Het extrudaat wordt daarna zo snel mogelijk afgekoeld tot kamertemperatuur en fijngemalen ter verkrijging 15 van een poeder dat als poederverf kan worden toegepast.

De voor het mengen met het laksysteem toe te passen hoeveelheid pigment of kleurstof varieert uiteraard afhankelijk van de kleurkracht van het pigment of de kleurstof en bedraagt gewoonlijk slechts ongeveer 1 gew.%.

20 Afhankelijk van de uiteindelijke toepassing bestaan er ruwweg vijf verschillende harssystemen, namelijk die, welke zijn gebaseerd op 1) epoxy, 2) epoxy/polyester (de zogenoemde hybridesystemen), 3) polyester/TGIC (triglycidy1isocyanuraat) of HAA (tetra-/i-hydroxyalkylamide) (als verknopingsmiddel) , 25 4) polyurethaan en 5) acrylaten. De epoxy/polyester systemen dienen vooral als bekleding van algemene industriële apparatuur en inrichtingen voor opstelling binnen, terwijl de polyester/TGIC of HAA systemen voornamelijk voor toepassing buiten worden gebruikt. In feite zijn op polyester gebaseerde harssystemen 30 tamelijk universeel toepasbaar.

Veelal is het vereist dat de na moffelen verkregen laklaag hoogglanzend is. Door autofabrikanten wordt in dat verband bijvoorbeeld geëist dat de laklaag slechts een achteruitgang in glanswaarde van 50% mag bezitten na een periode van vier 35 jaar blootstellen aan zonlicht in Florida. Onder andere bleken 100509? - 2 - polyester poederbekledingssystemen goed aan deze eis te voldoen.

Uiteraard moeten de aan het harssysteem toegevoegde materialen, zoals pigment en andere additieven en/of vulstoffen geen nadelig effect bezitten op de glanswaarde van de uitein-5 delijke laklaag.

Daarnaast is het gewenst dat het kleurstofconcentraat dat wordt toegepast voor het inkleuren van het poederbekledings-preparaat gemakkelijk hanteerbaar is, dat wil zeggen niet stuift, en zodanig kan worden gevormd dat geen speciale maatregelen 10 nodig zijn ter voorkoming van een belasting van het milieu.

Op verrassende wijze is nu gevonden dat een combinatie van kleurstof en een bepaalde wasachtige verbinding aan bovenstaande eisen voldoet.

De uitvinding heeft derhalve betrekking op een kleurstof-15 concentraat voor het inkleuren van een poederbekledingspreparaat op basis van een thermohardend, harssysteem, dat hierdoor wordt gekenmerkt dat het kleurstofconcentraat bestaat uit een innig mengsel van poedervormige kleurstofdeeltjes en een bij verhoogde temperatuur met het genoemde harssysteem verdraagbare wasachtige 20 verbinding met een vervloeiïngspunt van tenminste 40 °C.

Opgemerkt wordt dat onder vervloeiïngspunt in de onderhavige aanvrage het smeltpunt of het verwekingspunt van de betreffende verbinding wordt verstaan, dat wil zeggen de temperatuur waarbij de vaste fase verdwijnt en overgaat in een 25 vloeiende fase.

Voorts wordt opgemerkt dat de deeltjesgrootte van de in het kleurstofconcentraat aanwezige poedervormige kleurstofdeelt jes niet binnen nauwe grenzen beperkt is. Dit omdat het concentraat, als geheel, door de verffabrikant ter bereiding 30 van de uiteindelijke poederverf wordt onderworpen aan mengen maalbewerkingen. Gewoonlijk bezitten de daarbij toegepaste kleurstofconcentraatdeeltjes een grootte in het traject van 10-100 μτη.

Ten aanzien van de concentratie van de kleurstof deelt jes 3 5 in het onderhavige kleurstof concentraat wordt eveneens opgemerkt dat deze binnen ruime grenzen kan variëren, en bijvoorbeeld van 30% tot 70%, bij voorkeur 50% tot 60% kan bedragen. Gevonden 1005097 - 3 - werd namelijk dat zelfs bij tamelijk lage kleurstofconcentraties, en derhalve tamelijk hoge concentraties van de wasachtige verbinding, uiteindelijk poederbekledingen kunnen worden verkregen die een uitstekende glanswaarde bezitten en niet mat 5 worden.

Bij voorkeur bestaat het harssysteem in het preparaat volgens de uitvinding uit een al dan niet gecarboxyleerde polyesterhars, een epoxyhars, een epoxy/polyesterhars, een polyurethaanhars of een acrylaathars.

10 Bij voorkeur zijn de kleurstofdeeltjes in het onderhavige kleurstofconcentraat pigmentdeeltjes, meer in het bijzonder organische pigmentdeeltjes, zoals ftaloblauw en ftalogroen. Anorganische pigmenten kunnen uiteraard ook worden toegepast, voorbeelden daarvan zijn loodchromaat en ijzeroxyde.

15 Opgemerkt wordt voorts dat op verrassende wijze werd gevonden dat de aanwezigheid van een wasachtige verbinding als component van het kleurstofconcentraat, bij toepassing daarvan voor de bereiding van een poederbekledingspreparaat geen mattering van de gevormde bekleding tot gevolg heeft, mits de 20 wasachtige verbinding verdraagbaar is met het genoemde harsysteem.

Bij voorkeur is de wasachtige verbinding een wasalcohol, een amidewas, een thermoplastisch polymeer, of een mengsel daarvan is.

25 Opgemerkt wordt dat het op zichzelf uit US 3,844,310 bekend is om met vetzuuramide beklede pigmenten toe te passen voor het inkleuren van een thermoplastisch of thermohardend materiaal. Hoewel wordt gesteld (zie kolom 8, regels 52-53 van US 3,844,810) dat elk thermoplastisch materiaal geschikt is 3 0 om te worden ingekleurd met een dergelijke pigmentsamenstelling, bevat deze publikatie geen enkele aanwijzing dat dergelijke pigmentsamenstellingen ook geschikt zouden zijn voor het inkleuren van een poederbekledingspreparaat dat bijvoorbeeld is gebaseerd op een thermohardende, al dan niet gecarboxy leerde, 35 polyesterhars. Door Aanvraagster werd namelijk gevonden dat wanneer de wasachtige verbinding niet verdraagbaar is met het toegepaste harssysteem, de na opspuiten en moffelen verkregen 1005097 - 4 - bekledingslaag niet glanzend is, doch een mat uiterlijk bezit.

Voorts wordt opgemerkt dat wasalcoholen hogere primaire mono-alcoholen zijn met een lineaire keten van een even aantal koolstof atomen (meestal Cl4 tot C,J .

5 Voor toepassing in het kleurstofconcentraat volgens de uitvinding is een alifatische monohydroxy alcohol met 14 tot 50 koolstofatomen geschikt gebleken. Bijzonder doelmatig zijn cetylalcohol en stearylalcohol. Bij voorkeur past men een mengsel van deze beide alcoholen toe.

10 In dit verband wordt erop gewezen dat de toepassing als smeer- of glijmiddel van esters van Cu-Cr, alcoholen met vetzuren met 8-24 koolstof atomen, en van esters van hydroxystear inezuur met bijvoorbeeld ethyleenglycol en glycerol, bekend is uit de Europese octrooiaanvrage No. 0 266 676.

15 Hoewel wordt gesteld dat deze bekende middelen met kunststoffen verdraagbaar zijn, werd door Aanvraagster gevonden dat bij toepassing van een kleurstofconcentraat op basis van bijvoorbeeld glycerolmonostearaat in een poederbekledingssamen-stelling, tijdens het moffelen ter verkrijging van een bekleed 20 voorwerp, het glycerolmonostearaat naar het oppervlak migreerde en aldus een mat oppervlak gaf. Wasalcoholen bleken dit effect niet te bezitten. Vooralsnog wordt dit effect toegeschreven aan de aanwezigheid van een vrije hydroxygroep aan de korte alkylketen, in casu de glycerolgroep.

25 Als amidewas bevat het kleurstofconcentraat volgens de uitvinding bij voorkeur een amide met een in hoofdzaak lineaire, al dan niet verzadigde molecuulstructuur. Geschikte voorbeelden daarvan zijn ethyleenbisstearylamide en ethyleenbisoleylamide.

Bij voorkeur past men als thermoplastisch polymeer in 30 het kleurstofconcentraat volgens de uitvinding polycaprolactan of een etheen-vinylacetaatcopolymeer toe. Opgemerkt wordt dat het op zichzelf bekend is om polycaprolacton toe te passen als weekmaker voor thermoplasten. De toepassing in een kleurstof concentraat dat dient voor het inkleuren van een thermohardend 3 5 harssysteem, ligt dan ook zeker niet voor de hand. Desalniettemin is door Aanvraagster gevonden dat de poederbekleding, gevormd onder toepassing van polycaprolacton, na opspuiten op een 1005097 - 5 - substraat en moffelen daarvan, een uitstekende glanswaarde bezat. Bovendien bezat de aldus verkregen laag geen zichtbare defecten.

De uitvinding heeft voorts betrekking op een werkwijze ter bereiding van een kleurstofconcentraat voor het inkleuren 5 van een poederbekledingspreparaat op basis van een thermohardend harssysteem, dat hierdoor gekenmerkt wordt, dat men bij gewone temperatuur en druk, een bij verhoogde temperatuur met het genoemde harssysteem verdraagbare wasachtige verbinding met een vervloeiïngspunt van tenminste 40 °C, mengt met poedervormige 10 kleurstofdeeltjes, het verkregen mengsel kneedt, en het aldus verkregen kneedsel granuleert of maalt ter verkrijging van een kleurstofconcentraat.

Doelmatig past men als harssysteem een al dan niet gecarboxyleerde polyesterhars, een epoxyhars, een epoxy/polyes-15 terhars, een polyurethaanhars of een acrylaathars toe.

Bij voorkeur past men als wasachtige verbinding een wasalcohol, een amidewas, een thermoplastisch polymeer, of een mengsel daarvan toe. Dergelijke wassen maken het niet alleen mogelijk dat stofvrij kan worden gewerkt, doch ook dat een uitstekende 20 "bevochtiging" van de kleurstofdeeltjes wordt verkregen, wat leidt tot een betere benutting van de inherent aanwezige kleurkracht, terwijl bovendien een verbeterde glans en vloeiing van de uiteindelijke bekleding kan worden verkregen. Het onderhavige kleurstof concentraat maakt het voorts mogelijk dat 25 op eenvoudige wijze kleurwisselingen snel en efficiënt kunnen worden uitgevoerd in poederbekledingspreparaten.

Bij voorkeur is de in de werkwijze volgens de uitvinding toegepaste wasachtige verbinding een wasalcohol, een amidewas, en/of een thermoplastisch polymeer. Als wasalcohol past men 30 in het bijzonder cetylalcohol, stearylalcohol, of een mengsel daarvan toe, waarbij dit mengsel in praktijkproeven zeer gunstige resultaten bleek te verschaffen. Als amidewas past men bij voorkeur ethyleenbisstearylamide of ethyleenbisoleylamide toe, terwijl men als thermoplastisch polymeer bij voorkeur 35 polycaprolacton of een etheen-vinylacetaat copolymeer toepast.

De uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand van de volgende voorbeelden.

1005097 - 6 -

VOORBEELD I

Bereiding van een kleurstofconcentraat met ftaloblauw.

Men mengde 40 kg stearylwasalcohol, een mengsel bestaande uit cetylalcohol en stearylalcohol, met 60 kg poedervormig 5 ftaloblauw, en kneedde dit mengsel in een kneder tot een consistente samenstelling werd verkregen. De aldus verkregen samenstelling werd vervolgens gegranuleerd tot deeltjes met een grootte van ongeveer 0,2 tot 4 mm.

VOORBEELD II

10 Bereiding van een kleurstofconcentraat met ftalogroen.

Door op dezelfde wijze te werk te gaan als in Voorbeeld I, uitgaande van 40 kg ethyleenbisoleylamide en 40 kg ftalogroen, verkreeg men granulaten met een grootte tot ongeveer 4 mm. VOORBEELD III

15 Het in Voorbeeld I bereide gegranuleerde kleurstof concen traat werd toegepast voor de vervaardiging van een poederbekle-dingsformulering. De poederbekledingsformulering werd gevormd uit een mengsel van :

Gecarboxyleerde polyesterhars 20 (Uralac P 3400, handelsmerk van DSM)........... 250 g

Hardingsmiddel TGIC*........................... 18,8 g

Vloeimiddel (Modaflow Powder III, Monsanto Co.) 4 g

Benzoïne (ontgassingsmiddel)................... 2 g

Titaandioxyde.................................. 62,5 g 25 Vulstof (blanc fixe, BaSOJ.................... 62,5 g

Kleurstofconcentraat volgens Voorbeeld I....... 10 g TGIC = triglycidylisocyanuraat, door Ciba Geigy Ltd. in de handel gebracht onder de aanduiding Araldite PT 810.

Het verkregen mengsel werd geëxtrudeerd, gegranuleerd 30 en gemalen tot een fijnheid van de poederdeeltjes kleiner dan 9 0 /xm.

Het aldus verkregen poeder werd tot een dikte van ongeveer 45 μπι gespoten op een stalen plaatje, dat daarna 15 min werd gebakken in een op 200 °C gehouden oven.

35 Het aldus verkregen plaatje bezat een bekleding met een uitstekende oppervlakteglans.

VOORBEELD IV

1005097 - 7 -

Men herhaalde Voorbeeld III, doch verving het kleurstof-concentraat volgens voorbeeld I, door een uit ftaloblauw en glycerolmonostearaat gevormd concentraat. Het na bakken verkregen plaatje bezat echter een vlekkerig uiterlijk, doordat de 5 glycerolmonostearaat naar het oppervlak was gemigreerd.

Herhaling van deze proef met (al dan niet geoxydeerde) PE-wassen of cetyl/stearyladipaat gaf soortgelijke, slechte resultaten.

VOORBEELD V

10 Men herhaalde Voorbeeld III, doch verving het kleurstof- concentraat volgens Voorbeeld I door een equivalente hoeveelheid van het kleurstof concentraat volgens Voorbeeld II. Het resultaat was gelijkwaardig aan dat van Voorbeeld III.

VOORBEELD VI

15 De verdraagzaamheid van wasachtige verbindingen met een poederbekledingspreparaat op basis van een polyesterhars werd getest door een stalen plaatje, te bekleden met een poederbekledingspreparaat dat stearinezuur, olearaide, glycerol monostearaat of ethyleenbisoleamide als wasachtige verbinding bevatte.

20 Vervolgens werden de aldus beklede plaatjes bekleed met een alkydverf.

Na uitharding van de alkydlaag, werd de hechting getest met behulp van de zogenoemde ruitjesproef (beschreven in DIN 53151 en ASTM D3002; ook wel bekend als de "cross-cut" test) .

25 Daarbij bleek de hechting duidelijk slechter geworden door gebruik van oleamide of glycerol monostearaat; de glans van de uitgeharde laag was uitstekend. De hechting bij toepassing van ethyleenbisoleamide was echter uitstekend.

VOORBEELD VII

3 0 Het in Voorbeeld I bereide gegranuleerde kleurstofconcen- traaat werd toegepast voor de vervaardiging van een poederbekle-dingsformulering op basis van polyurethaan. De poederbekledings-formulering werd gevormd uit een mengsel van: carboxy1-eindstandige polyesterhars 35 (Urulac P 5504, handelsmerk van DSM)............ 480 g isocyanaat (Vestagon B 153 O, Hüls AG).......... 120 g vloeimiddel (Modaflow Powder III, Monsanto Co.). 9 g 1005097 - 8 - benzoïne (ontgassingsmiddel).................... 4,5 g titaandioxyde (titaanwit TR 92)................. 140 g vulstof (blanc fixe, BaSOJ..................... 140 g

De aldus verkregen formulering werd behandeld overeenkom-5 stig de in Voorbeeld III beschreven procedure ter vorming van een bekleding op een stalen plaatje. De na uitharden verkregen bekleding bezat een uitstekende oppervlakteglans.

VOORBEELD VIII

Hoe in Voorbeeld I bereide gegranuleerde kleurstofconcen-10 traat werd toegepast voor de vervaardiging van een poederbekle-dingsformulering op basis van een hybridesysteem. De poederbekle-dingsformulering werd gevormd uit een mengsel van: epoxyhars (Araldite GF 7004, Ciba-Geigy)....... 540 g polyesterhars (Uralac P 5127, DSM)............. 540 g 15 vloeimiddel (Byk 360 P, Byk)................... 16 g benzoïne (ontgassingsmiddel)................... 8 g titaandioxyde (titaanwit, TR 92)............... 250 g blanc fixe (vulstof, BaSO,).................... 250 g

Analoog aan de in Voorbeeld I beschreven procedure werd 20 op een stalen plaatje een bekleding gevormd. De na uitharden verkregen bekleding bezat een uitstekende oppervlakteglans. VOORBEELD IX

Het in Voorbeeld I bereide gegranuleerde kleurstof concentraat werd toegepast voor de vervaardiging van een poederbekle-25 dingsformulering op basis van een epoxysysteem. De poederbekle-dingsformulering werd gevormd uit een mengsel van: epoxyhars (Epikote 2057, Shell)................. 500 g epoxyhars (Epikote 147, Shell).................. 21 g vloeimiddel (Modaflow, powder III, Monsanto Co.) 3 g 30 benzoïne (ontgassingsmiddel).................... 2 g titaandioxyde (titaanwit, TR 92)................ 125 g blanc fixe micro (vulstof, BaS04)............... 125 g

Analoog aan de in Voorbeeld I beschreven procedure werd op een stalen plaatje een bekleding gevormd. De na uitharden 35 verkregen bekleding bezat een uitstekende oppervlaktegrens.

1005097

Claims

1. Kleurstofconcentraat voor het inkleuren van een poederbekledingspreparaat op basis van een thermohardend, 5 harssysteem, met het kenmerk, dat het kleurstofconcentraat bestaat uit een innig mengsel van poedervormige kleurstofdeeltjes en een bij verhoogde temperatuur met het harssysteem verdraagbare wasachtige verbinding met een vervloeiïngspunt van tenminste 40 °C.

2. Kleurstofconcentraat volgens conclusie l, met het kenmerk, dat het harssysteem bestaat uit een al dan niet gecarboxyleerde polyesterhars, een epoxyhars, een epoxy/polyesterhars, een polyurethaanhars of een acrylaathars.

3. Kleurstofconcentraat volgens conclusie 1 of 2, met het 15 kenmerk, dat de kleurstofdeeltjes pigmentdeeltjes zijn, bij voorkeur organische pigmentdeeltjes.

4. Kleurstofconcentraat volgens conclusie 1, 2 of 3, met het kenmerk, dat de wasachtige verbinding een wasalcohol of een amidewas, een thermoplastisch polymeer, of een mengsel 20 daarvan is.

5. Kleurstofconcentraat volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de wasalcohol een alifatische monohydroxy alcohol met 14-50 koolstof atomen is, in het bijzonder cetylalcohol of stearylalco-hol, bij voorkeur een mengsel daarvan.

6. Kleurstofconcentraat volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de amidewas een amide met een in hoofdzaak lineaire, al dan niet verzadigde molecuulstruktuur is.

7. Kleurstofconcentraat volgens conclusie 4 of 6, met het kenmerk, dat de amidewas bestaat uit ethyleenbisstearylamide 30 of ethyleenbisoleylamide.

8. Kleurstofconcentraat volgens een of meer der conclusies 1 tot 4, met het kenmerk, dat het thermoplastische polymeer polycaprolacton of een etheen-viny1-acetaatcopolymeer is.

9. Werkwijze ter bereiding van een kleurstofconcentraat 35 voor het inkleuren van een poederbekledingspreparaat op basis van een thermohardend harssysteem, met het kenmerk, dat men, bij gewone temperatuur en druk, een bij verhoogde temperatuur 1005097 - 10 - met het genoemde harssysteem verdraagbare wasachtige verbinding met een vervloeiïngspunt van tenminste 40 °C, mengt met poedervormige kleurstofdeeltjes, het verkregen mengsel kneedt, en het aldus verkregen kneedsel granuleert of maalt ter 5 verkrijging van een kleurstofconcentraat.

10. Werkwijze volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat men als harssysteem een al dan niet gecarboxyleerde polyesterhars, een epoxyhars, een epoxy/polyester hars, een polyurethanhars of een acrylaathars toepast.

11. Werkwijze volgens conclusie 9 of 10, met het kenmerk, dat men als wasachtige verbinding een wasalcohol, een amidewas, en/of een thermoplastisch polymeer toepast.

12. Werkwijze volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat men als wasalcohol cetylalcohol, stearylalcohol of een mengsel 15 daarvan toepast, en men als amidewas, ethyleenbisstea-rylamide of ethyleenbisoleylamide toepast.

13. Werkwijze volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat men als thermoplastisch polymeer polycaprolacton of een etheen-vinylacetaatcopolymeer toepast. 1005097 SAMENWERKINGSVERDRAG (PCT) RAPPORT BETREFFENDE NIEUWHEIDSONDERZOEK VAN INTERNATIONAAL TYPE IOENTIFIKATIE VAN DE NATIONALE AANVRAGE Kenmerk ven de aanvrager of van de gemachtigde __965148/TK/kdu___ Nederlandse aanvrage nr. Indieningtdatum 1005097 27 januari 1997 Ingeroepen voorrangsdatum Aanvrager (Naam) HOLLAND COLOURS B.V. Datum ven net verzoek voor een onderzoek ven internationaal type Door de Imtantie voor Internationaal Onderzoek (ISA) aan net verzoek voor een onderzoek van internationaal type toegekend nr. SN 28807 NL I. CLASSIFICATIE VAN HET ONDERWERP (bij toepassing van verschillende classificaties,alle classificatiesymbolen opgeven) Volgent de Internationale elaaificatit (IPC) Int.Cl.6: C 08 J 3/22, C 09 D 5/03 II. ONDERZOCHTE GEBIEDEN VAN DE TECHNIEK _ Onderzochte minimum documentatie _Oacificatietytteem_|_Pacificatie» y moolen Int.Cl.6: C 08 J, C 09 D Onoerzochte andere documentatie aan de minimum documentatie voor zover dergelijke documenten m de onderzochte 9eD«eden zijn oogenomen Ml. [^] GEEN ONDERZOEK MOGELIJK VOOR BEPAALDE CONCLUSIES (opmerk.ngen op aanvullingsblad) ,,j !V· 1 1 GEBREK AAN EENHEID VAN UITVINDING (opmerkingen pp aanvullingsblad) | form »CT/IS A/201 (*) 07.1979