熱敏基材上的粉末塗層的製備方法
2023-10-07 23:05:29 1
專利名稱：熱敏基材上的粉末塗層的製備方法
技術領域：
本發明勁
備具有改進性能的粉末塗層的方法，
相關技術描述
已發展多種低溫可固化粉末塗料用於熱敏基材如木頭、纖維板和塑 料。使用催化劑降低固化溫度和/或固化時間受到粉末配方製作期間擠壓 溫度和粉末配方固化溫度間差異小的限制，所述二者溫度差異小可能導 致擠壓過程期間的凝膠化。此外，催化劑和粉末配方樹脂間的固態反應 對粉末配方的存儲穩定性可能具有負面影響。"潛"催化劑已被開發用於 克服傳統催化劑的局限性。潛催化劑是被如蠟、聚合物和微凝膠包嚢的 或通過某些化學修飾封閉的催化劑，並因此於粉末配方加工和存僻期間 無催化活性，但在低溫固化條件下是活性的。
在U.S.3,819,560中公開了用於環氧粘合劑體系的潛催化劑，如咪 唑。EP-A 326230和EP-A 504732描述了以絡合物形式的潛催化劑或催 化劑，用於低溫可固化的產生具有良好固化性能和存儲穩定性的塗料的 粉末配方。EP-A 1348742公開了含有包嚢催化劑的塗料粉末，其提供穩 定單組分組合物。
解決傳統催化劑局限性的另 一種可能性是使用"包合(inclusion)"催 化劑。這種催化劑基於在所謂"主體"分子晶^^各內包含所謂的"客體"分子 的絡合物。通過例如，提高溫度來打破晶格，釋放出客體分子並能夠實 施其例如催化劑的功能。主體分子為，例如鞋基苯基乙烷衍生物，如四 羥基苯基乙烷(TEP)。客體分子可以為，例如胺類。含包合催化劑的 粉末塗料配方提供單組分穩定性，加速固化並在較低溫下固化。
然而，這些技術解決方案通常難以控制或不夠有效，並且它們缺乏 特殊的塗料性能。 發明概述
本發明涉及用於製備基材上的粉末塗層的方法，其包括以下步驟 a)向基材表面施塗粉末塗料組合物，其包含40 90wt。/。的至少一種環氧當量為1000 ~ 5000的環氧樹脂，10 ~ 60wt。/o的至少一種 交聯(固化)劑，0.1 ~ 15wt。/。的至少一種包合催化劑和0.01 ~ 40wt。/。的至少一種選自常規用於粉末塗料技術的添加劑、顏料 和/或填料的成分，所述重量百分比基於粉末塗料組合物的重 量，
b) 在升溫條件下將粉末塗料組合物粒子熔化、熔融並流淌至熔化 的塗料，並且
c) 固化該熔化的塗料。
本發明方法使得提供單組分穩定粉末塗料成為可能，其形成光滑甚 至精細質地的塗層。獲得了改進的塗覆性能，諸如優異的流動，消除了 後固化邊緣開裂以及塗層具有高的不透明性、硬度和柔韌性。由於其低 溫固化，本發明方法用於塗覆熱敏基材特別有用並且還適用於在超低焙 烤烘乾條件下使用。
發明詳述
本領域普通技術人員通過閱讀以下詳細描述將更容易理解本發明 的特點和優點。還應理解為了清楚起見以上以及下面的單獨實施方案範 圍中描述的那些本發明的可靠特點也可以在單個實施方案中綜合提供。 反之，為簡潔起見在單一實施方案範圍中描述的本發明的各種特點也可 以單獨地或以任何亞綜合的形式進行提供。此外，提及的單數形式也可 以包括複數形式(例如，"一，，可以指一個，或一種或多種)，除非在上 下文中另外特別指出。
除非另外清晰指明，在本申請中規定各種範圍所用的數值，以近似 值給出，儘管在所述範圍內給出了最小值和最大值。以這種方式，使用 所述範圍以上和以下的輕微變化可以獲得與使用該範圍內的數值基本 相同的結果。同樣，公開的這些範圍意在為包括最小值和最大值之間的 每一個值的連續範圍。
文中提及的所有專利、專利申請以及出版物在此全文引入作為參考。
在根據本發明方法的步驟a)中，將基於上面提及數量和種類的環 氧樹脂、交聯劑以及催化劑的粉末塗料組合物，以本領域技術人員已知 的技術施塗到基材表面。本發明方法的步驟a)之後，在升溫下使粉末塗料組合物的粒子熔 化、熔融並流淌。這可以通過，例如紅外輻射、紅外輻射結合熱空氣對 流，或熱空氣對流來實現。紅外輻射還包括近紅外輻射(NIR)。典型 的紅外輻射使用的波長範圍為0.76pm-lmm,而近紅外輻射使用的波 長範圍為0.76~1.2nm。例如，作為基材表面溫度測量的熔融溫度可為 60~120°C，並且其取決於粉末塗料組合物的種類。
步驟b)之後，固化熔融粉末塗料。這可以通過將施塗的並熔化的 粉末塗料層暴露於熱能中來實現。所述塗料層可以，例如暴露於對流和 /或輻射加熱至溫度為例如60~ 150°C，以基材表面溫度測量，其取決於 粉末塗料組合物的種類。另外，在該固化步驟中可以採用本領域技術人 員已知的超低焙烤烘乾條件。
在用高能輻射輻射前、期間和/或之後暴露於熱能中也是可能的。
如果將本發明的組合物連同不飽和樹脂以及任選的光敏引發劑或
與含不飽和樹脂的粉末一起使用，還可以使用雙重固化。雙重固化是指 本發明粉末塗料組合物的 一種固化方法，其中所施塗的組合物可以通 過，例如諸如紫外(UV)輻射之類的高能輻射和技術人員已知的熱固 化方法二者來固化。
根據本發明可用的粉末塗料組合物包含40~90wt%，優選45 ~ 80wt。/o的一種或多種環氧樹脂，其選自由表氯醇與雙酚如雙酚A製備的 反應產物、環氧-線型酚醛樹脂、官能化樹脂如(甲基)丙烯酸環氧化物 或環氧聚酯。
所述初t脂的環氧當量為1000- 5000,優選1200- 2000。 可通過高能輻射自由基聚合固化的環氧粘合劑的實例包括基於，例
如，不飽和環氧化物、不飽和(曱基)丙烯酸環氧化物、不飽和環氧聚
酯的那些。
(甲基)丙烯酸分別意於指丙烯酸和/或甲基丙烯酸。 所迷環氧樹脂還可以是至少 一種本領域技術人員已知的含可交聯
官能基團的自交聯樹脂。
所迷交聯劑可以包括本領域技術人員已知的適用於環氧樹脂的常
規的固化劑。實例為胺類、多元胺類、醯胺類、二氰基二醯胺、酚類、
羧酸類、酐類以及羧端基的聚酯類。
所用交聯劑的數量為粉末組合物的10 ~ 60wt%,優選20 ~ 50wt%。本發明的粉末塗料組合物包含0.1 ~ 15wt。/。的基於粉末塗料組合物 重量的至少一種包合催化劑。優選的含量為粉末塗料組合物的1~ 10wt%。
合逸的包合催化劑為，例如TEP與脂環族、脂肪族和芳族咪唑類和 胺類的複合物，如TEP與乙基甲基咪唑類、曱基咪唑類、苄基曱基咪唑 類、氨基丙烷類的複合物。優選使用TEP與脂族和脂環族咪唑類複合物。
粉末塗料組合物可以包含粉末塗料技術中常規的成分，如本領域技 術人員已知的添加劑、顏料和/或填料作為其它組分。
添加劑例如為，脫氣輔助劑、流動控制劑、消光劑、填料(增量劑)、 光引發劑、催化劑、染料。也可以向粉末塗料組合物中加入具有抗微生 物活性的化合物。
粉末塗料組合物可以包含光引發劑以引發自由基聚合。適合的光引 發劑包括，例如吸收波長為190~600nm的那些。用於自由基固化體系 的光引發劑的實例為苯偶姻和衍生物、苯乙酮和衍生物、二苯曱酮和衍 生物、p塞噸酮和衍生物、蒽醌、有機磷化合物，如醯基氧化膦。相對於 樹脂固體和光引發劑總量，所用光引發劑的量為，例如0~7\￥1%。可以 單獨或組合使用光引發劑。
粉末塗料組合物可以包含著色或未著色的粉末塗料試劑用於生產 任何期望的單層塗覆或多層塗覆的塗料層。該組合物可包含透明的、賦 予色彩和/或賦予特殊效應的顏料和/或增量劑。適合的賦予色彩的顏料 是任何有機或無機特性的常規的塗料顏料。無機或有機賦予色彩的顏料 的實例為二氧化鈦、微米級的二氧化鈦、炭黑、偶氮顏料以及酞菁顏料。 賦予特殊效應的顏料實例為，例如由鋁、銅或其它金屬製得的金屬顏料， 幹涉色顏料如金屬氧化物包覆的金屬顏料和塗覆雲母。可用增量劑的實 例為二氧化矽、矽酸鋁、石危酸鋇以及碳酸鈣。
以本領域技術人員已知的常規量使用所述成分，例如基於粉末塗料 組合物的總重，關於顏料和/或填料的量為0~40wt%,優選0 35wt0/。， 以及關於添加劑的量為0.01 ~5%，優選1 ~3wt%。
粉末塗料組合物還可以進一步包含粘合劑樹脂，如例如另外的熱固 性樹脂，如聚酯、(甲基)丙烯酸系和/或氨基甲酸乙酯樹脂，其量相對 於總樹脂固體為，例如0 ~ 10wt%。
通過在粉末塗料工業所用的常規製造技術製備粉末塗料組合物。例如，在粉末塗料組合物中所用的成分可以共混到一起，例如通過幹混混 合法，並且可以將它們加熱到熔融混合物的溫度，然後擠出所述混合物。
所用擠出溫度範圍為例如100~ 13(TC是可能的。然後在冷鑄鐵軋輥冷卻 擠出的材料，將之打碎並然後研磨成細粉，其可以分級至所需粒度，例 如至20~200pm的平均粒度。
還可以通過從超臨界溶液噴霧、NAD"非水性分散體"方法或超聲駐 波霧化方法來製備粉末塗料組合物。
此外，根據本發明的粉末塗料基料的專門組分，如包合催化劑、添 加劑、顏料、填料，通過使用衝擊熔融的"粘合"方法可以與在擠出和研 磨後的成品粉末塗料粒子一起加工。為此目的，所述專門組分可以與粉 末塗料粒子混合。共混期間，處理單獨的粉末塗料粒子以軟化其表面使
子表面的軟化可以通過熱處理粒子至諸如該組合物的玻璃化轉變溫度 Tg例如50 60。C的溫度來完成。該混合物冷卻後，可以通過篩分過程 來達到所得粒子的期望粒度。
可以通過靜電噴塗、熱或火焰噴塗，或流化床塗覆方法來施塗本發 明的粉末塗料組合物，所有這些方法對於本領域技術人員是已知的。
本發明的粉末塗覆方法適用於塗覆金屬基材例如大的金屬物體，和 /或非金屬基材如單層塗層或多層膜構造的一個塗層。
所述粉末塗覆方法特別適用於塗覆熱敏基材如木頭、纖維板如中等 密度纖維(MDF)板、纖維增強塑料件、紙、卡紙板、塑料。
在施塗粉末塗料前可以預調理所述基材。為增加基材表面的導電性 並因此促進成功的粉末沉積而實施預調理。通過本領域技術人員已知的 各種方式可以實現預調理，例如通過預熱所述基材。氣體通用於各種加 熱步驟中，但其它方法如微波、IR或NIR也是已知的。同樣，可以施 塗底漆，其密封表面並提供所需的導電性。可UV固化的底漆也是適用 的。
權利要求
1. 在基材上製備粉末塗層的方法，其包括以下步驟a)向基材表面施塗粉末塗料組合物，其包含40～90wt％的至少一種環氧當量為1000～5000的環氧樹脂，10～60wt％的至少一種交聯(固化)劑，0.1～15wt％的至少一種包合催化劑和0.01～40wt％的至少一種選自常規用於粉末塗料技術的添加劑、顏料、填料和其任何混合物的成分，所述重量百分比基於粉末塗料組合物的重量，b)在升溫條件下將粉末塗料組合物粒子熔化、熔融並流淌成為熔化的塗料，並且c)固化該熔化的塗料。
2. 權利要求1的方法，其中所述基材為熱敏基材。
3. 權利要求1的方法，其中所述粉末塗料組合物的環氧樹脂的環氧 當量為1200 ~ 2000。
4. 權利要求1的方法，其中所述包合催化劑包括TEP與脂族和脂環 族咪唑類的複合物。
5. 根據權利要求1的方法製備的塗覆基材。
全文摘要
一種在基材上的粉末塗層的製備方法，其包括步驟a)向基材表面施塗粉末塗料組合物，其包含40～90wt％的至少一種環氧當量為1000～5000的環氧樹脂，10～60wt％的至少一種交聯(固化)劑，0.1～15wt％的至少一種包合催化劑和0.01～40wt％的至少一種選自常規用於粉末塗料技術的添加劑、顏料和/或填料的成分，所述重量百分比基於粉末塗料組合物的重量；b)在升溫條件下將粉末塗料組合物粒子熔化、熔融並流淌至熔化的塗料；並且c)固化該熔化的塗料。本發明提供了導致單組分穩定粉末塗料的塗料，其形成光滑甚至精細質地的塗層並且具有改進的流動性且消除了後固化邊緣開裂以及具有高的不透明性、硬度和柔韌性。
文檔編號C08G59/68GK101415743SQ200780012402
公開日2009年4月22日 申請日期2007年3月20日 優先權日2006年3月30日
發明者M·L·霍利戴, M·埃克, S·P·霍布斯 申請人:納幕爾杜邦公司