專利名稱：熱敏基材上的粉末涂層的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明勁
備具有改進(jìn)性能的粉末涂層的方法，
相關(guān)技術(shù)描述
已發(fā)展多種低溫可固化粉末涂料用于熱敏基材如木頭、纖維板和塑 料。使用催化劑降低固化溫度和/或固化時(shí)間受到粉末配方制作期間擠壓 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(dǎo) 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(tài)反應(yīng) 對(duì)粉末配方的存儲(chǔ)穩(wěn)定性可能具有負(fù)面影響。"潛"催化劑已被開發(fā)用于 克服傳統(tǒng)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(xué)修飾封閉的催化劑，并因此于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中公開了用于環(huán)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(luò)合物形式的潛催化劑或催 化劑，用于低溫可固化的產(chǎn)生具有良好固化性能和存儲(chǔ)穩(wěn)定性的涂料的 粉末配方。EP-A 1348742公開了含有包嚢催化劑的涂料粉末，其提供穩(wěn) 定單組分組合物。
解決傳統(tǒng)催化劑局限性的另 一種可能性是使用"包合(inclusion)"催 化劑。這種催化劑基于在所謂"主體"分子晶^^各內(nèi)包含所謂的"客體"分子 的絡(luò)合物。通過例如，提高溫度來打破晶格，釋放出客體分子并能夠?qū)?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)?？腕w分子可以為，例如胺類。含包合催化劑的 粉末涂料配方提供單組分穩(wěn)定性，加速固化并在較低溫下固化。
然而，這些技術(shù)解決方案通常難以控制或不夠有效，并且它們?nèi)狈?特殊的涂料性能。 發(fā)明概述
本發(fā)明涉及用于制備基材上的粉末涂層的方法，其包括以下步驟 a)向基材表面施涂粉末涂料組合物，其包含40 90wt。/。的至少一種環(huán)氧當(dāng)量為1000 ~ 5000的環(huán)氧樹脂，10 ~ 60wt。/o的至少一種 交聯(lián)(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(guī)用于粉末涂料技術(shù)的添加劑、顏料 和/或填料的成分，所述重量百分比基于粉末涂料組合物的重 量，
b) 在升溫條件下將粉末涂料組合物粒子熔化、熔融并流淌至熔化 的涂料，并且
c) 固化該熔化的涂料。
本發(fā)明方法使得提供單組分穩(wěn)定粉末涂料成為可能，其形成光滑甚 至精細(xì)質(zhì)地的涂層。獲得了改進(jìn)的涂覆性能，諸如優(yōu)異的流動(dòng)，消除了 后固化邊緣開裂以及涂層具有高的不透明性、硬度和柔韌性。由于其低 溫固化，本發(fā)明方法用于涂覆熱敏基材特別有用并且還適用于在超低焙 烤烘干條件下使用。
發(fā)明詳述
本領(lǐng)域普通技術(shù)人員通過閱讀以下詳細(xì)描述將更容易理解本發(fā)明 的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。還應(yīng)理解為了清楚起見以上以及下面的單獨(dú)實(shí)施方案范 圍中描述的那些本發(fā)明的可靠特點(diǎn)也可以在單個(gè)實(shí)施方案中綜合提供。 反之，為簡(jiǎn)潔起見在單一實(shí)施方案范圍中描述的本發(fā)明的各種特點(diǎn)也可 以單獨(dú)地或以任何亞綜合的形式進(jìn)行提供。此外，提及的單數(shù)形式也可 以包括復(fù)數(shù)形式(例如，"一，，可以指一個(gè)，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(qǐng)中規(guī)定各種范圍所用的數(shù)值，以近似 值給出，盡管在所述范圍內(nèi)給出了最小值和最大值。以這種方式，使用 所述范圍以上和以下的輕微變化可以獲得與使用該范圍內(nèi)的數(shù)值基本 相同的結(jié)果。同樣，公開的這些范圍意在為包括最小值和最大值之間的 每一個(gè)值的連續(xù)范圍。
文中提及的所有專利、專利申請(qǐng)以及出版物在此全文引入作為參考。
在根據(jù)本發(fā)明方法的步驟a)中，將基于上面提及數(shù)量和種類的環(huán) 氧樹脂、交聯(lián)劑以及催化劑的粉末涂料組合物，以本領(lǐng)域技術(shù)人員已知 的技術(shù)施涂到基材表面。本發(fā)明方法的步驟a)之后，在升溫下使粉末涂料組合物的粒子熔 化、熔融并流淌。這可以通過，例如紅外輻射、紅外輻射結(jié)合熱空氣對(duì) 流，或熱空氣對(duì)流來實(shí)現(xiàn)。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(zhǎng)范圍為0.76pm-lmm,而近紅外輻射使用的波 長(zhǎng)范圍為0.76~1.2nm。例如，作為基材表面溫度測(cè)量的熔融溫度可為 60~120°C，并且其取決于粉末涂料組合物的種類。
步驟b)之后，固化熔融粉末涂料。這可以通過將施涂的并熔化的 粉末涂料層暴露于熱能中來實(shí)現(xiàn)。所述涂料層可以，例如暴露于對(duì)流和 /或輻射加熱至溫度為例如60~ 150°C，以基材表面溫度測(cè)量，其取決于 粉末涂料組合物的種類。另外，在該固化步驟中可以采用本領(lǐng)域技術(shù)人 員已知的超低焙烤烘干條件。
在用高能輻射輻射前、期間和/或之后暴露于熱能中也是可能的。
如果將本發(fā)明的組合物連同不飽和樹脂以及任選的光敏引發(fā)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(fā)明粉末涂料組合物的 一種固化方法，其中所施涂的組合物可以通 過，例如諸如紫外(UV)輻射之類的高能輻射和技術(shù)人員已知的熱固 化方法二者來固化。
根據(jù)本發(fā)明可用的粉末涂料組合物包含40~90wt%，優(yōu)選45 ~ 80wt。/o的一種或多種環(huán)氧樹脂，其選自由表氯醇與雙酚如雙酚A制備的 反應(yīng)產(chǎn)物、環(huán)氧-線型酚醛樹脂、官能化樹脂如(甲基)丙烯酸環(huán)氧化物 或環(huán)氧聚酯。
所述初t脂的環(huán)氧當(dāng)量為1000- 5000,優(yōu)選1200- 2000。 可通過高能輻射自由基聚合固化的環(huán)氧粘合劑的實(shí)例包括基于，例
如，不飽和環(huán)氧化物、不飽和(曱基)丙烯酸環(huán)氧化物、不飽和環(huán)氧聚
酯的那些。
(甲基)丙烯酸分別意于指丙烯酸和/或甲基丙烯酸。 所迷環(huán)氧樹脂還可以是至少 一種本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的含可交聯(lián)
官能基團(tuán)的自交聯(lián)樹脂。
所迷交聯(lián)劑可以包括本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的適用于環(huán)氧樹脂的常
規(guī)的固化劑。實(shí)例為胺類、多元胺類、酰胺類、二氰基二酰胺、酚類、
羧酸類、酐類以及羧端基的聚酯類。
所用交聯(lián)劑的數(shù)量為粉末組合物的10 ~ 60wt%,優(yōu)選20 ~ 50wt%。本發(fā)明的粉末涂料組合物包含0.1 ~ 15wt。/。的基于粉末涂料組合物 重量的至少一種包合催化劑。優(yōu)選的含量為粉末涂料組合物的1~ 10wt%。
合逸的包合催化劑為，例如TEP與脂環(huán)族、脂肪族和芳族咪唑類和 胺類的復(fù)合物，如TEP與乙基甲基咪唑類、曱基咪唑類、芐基曱基咪唑 類、氨基丙烷類的復(fù)合物。優(yōu)選使用TEP與脂族和脂環(huán)族咪唑類復(fù)合物。
粉末涂料組合物可以包含粉末涂料技術(shù)中常規(guī)的成分，如本領(lǐng)域技 術(shù)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(dòng)控制劑、消光劑、填料(增量劑)、 光引發(fā)劑、催化劑、染料。也可以向粉末涂料組合物中加入具有抗微生 物活性的化合物。
粉末涂料組合物可以包含光引發(fā)劑以引發(fā)自由基聚合。適合的光引 發(fā)劑包括，例如吸收波長(zhǎng)為190~600nm的那些。用于自由基固化體系 的光引發(fā)劑的實(shí)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(jī)磷化合物，如?；趸ⅰＯ鄬?duì)于 樹脂固體和光引發(fā)劑總量，所用光引發(fā)劑的量為，例如0~7\￥1%?？梢?單獨(dú)或組合使用光引發(fā)劑。
粉末涂料組合物可以包含著色或未著色的粉末涂料試劑用于生產(chǎn) 任何期望的單層涂覆或多層涂覆的涂料層。該組合物可包含透明的、賦 予色彩和/或賦予特殊效應(yīng)的顏料和/或增量劑。適合的賦予色彩的顏料 是任何有機(jī)或無機(jī)特性的常規(guī)的涂料顏料。無機(jī)或有機(jī)賦予色彩的顏料 的實(shí)例為二氧化鈦、微米級(jí)的二氧化鈦、炭黑、偶氮顏料以及酞菁顏料。 賦予特殊效應(yīng)的顏料實(shí)例為，例如由鋁、銅或其它金屬制得的金屬顏料， 干涉色顏料如金屬氧化物包覆的金屬顏料和涂覆云母?？捎迷隽縿┑膶?shí) 例為二氧化硅、硅酸鋁、石危酸鋇以及碳酸鈣。
以本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的常規(guī)量使用所述成分，例如基于粉末涂料 組合物的總重，關(guān)于顏料和/或填料的量為0~40wt%,優(yōu)選0 35wt0/。， 以及關(guān)于添加劑的量為0.01 ~5%，優(yōu)選1 ~3wt%。
粉末涂料組合物還可以進(jìn)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(duì) 于總樹脂固體為，例如0 ~ 10wt%。
通過在粉末涂料工業(yè)所用的常規(guī)制造技術(shù)制備粉末涂料組合物。例如，在粉末涂料組合物中所用的成分可以共混到一起，例如通過干混混 合法，并且可以將它們加熱到熔融混合物的溫度，然后擠出所述混合物。
所用擠出溫度范圍為例如100~ 13(TC是可能的。然后在冷鑄鐵軋輥冷卻 擠出的材料，將之打碎并然后研磨成細(xì)粉，其可以分級(jí)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 波霧化方法來制備粉末涂料組合物。
此外，根據(jù)本發(fā)明的粉末涂料基料的專門組分，如包合催化劑、添 加劑、顏料、填料，通過使用沖擊熔融的"粘合"方法可以與在擠出和研 磨后的成品粉末涂料粒子一起加工。為此目的，所述專門組分可以與粉 末涂料粒子混合。共混期間，處理單獨(dú)的粉末涂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(zhuǎn)變溫度 Tg例如50 60。C的溫度來完成。該混合物冷卻后，可以通過篩分過程 來達(dá)到所得粒子的期望粒度。
可以通過靜電噴涂、熱或火焰噴涂，或流化床涂覆方法來施涂本發(fā) 明的粉末涂料組合物，所有這些方法對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員是已知的。
本發(fā)明的粉末涂覆方法適用于涂覆金屬基材例如大的金屬物體，和 /或非金屬基材如單層涂層或多層膜構(gòu)造的一個(gè)涂層。
所述粉末涂覆方法特別適用于涂覆熱敏基材如木頭、纖維板如中等 密度纖維(MDF)板、纖維增強(qiáng)塑料件、紙、卡紙板、塑料。
在施涂粉末涂料前可以預(yù)調(diào)理所述基材。為增加基材表面的導(dǎo)電性 并因此促進(jìn)成功的粉末沉積而實(shí)施預(yù)調(diào)理。通過本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的 各種方式可以實(shí)現(xiàn)預(yù)調(diào)理，例如通過預(yù)熱所述基材。氣體通用于各種加 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 涂底漆，其密封表面并提供所需的導(dǎo)電性?？蒛V固化的底漆也是適用 的。
權(quán)利要求
1. 在基材上制備粉末涂層的方法，其包括以下步驟a)向基材表面施涂粉末涂料組合物，其包含40～90wt％的至少一種環(huán)氧當(dāng)量為1000～5000的環(huán)氧樹脂，10～60wt％的至少一種交聯(lián)(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(guī)用于粉末涂料技術(shù)的添加劑、顏料、填料和其任何混合物的成分，所述重量百分比基于粉末涂料組合物的重量，b)在升溫條件下將粉末涂料組合物粒子熔化、熔融并流淌成為熔化的涂料，并且c)固化該熔化的涂料。
2. 權(quán)利要求1的方法，其中所述基材為熱敏基材。
3. 權(quán)利要求1的方法，其中所述粉末涂料組合物的環(huán)氧樹脂的環(huán)氧 當(dāng)量為1200 ~ 2000。
4. 權(quán)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(huán) 族咪唑類的復(fù)合物。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法制備的涂覆基材。
全文摘要
一種在基材上的粉末涂層的制備方法，其包括步驟a)向基材表面施涂粉末涂料組合物，其包含40～90wt％的至少一種環(huán)氧當(dāng)量為1000～5000的環(huán)氧樹脂，10～60wt％的至少一種交聯(lián)(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(guī)用于粉末涂料技術(shù)的添加劑、顏料和/或填料的成分，所述重量百分比基于粉末涂料組合物的重量；b)在升溫條件下將粉末涂料組合物粒子熔化、熔融并流淌至熔化的涂料；并且c)固化該熔化的涂料。本發(fā)明提供了導(dǎo)致單組分穩(wěn)定粉末涂料的涂料，其形成光滑甚至精細(xì)質(zhì)地的涂層并且具有改進(jìn)的流動(dòng)性且消除了后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(hào)C08G59/68GK101415743SQ200780012402
公開日2009年4月22日 申請(qǐng)日期2007年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月30日
發(fā)明者M·L·霍利戴, M·?？? S·P·霍布斯 申請(qǐng)人:納幕爾杜邦公司