-
Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung eines biologisch abbaubaren Dispergiermittels in Bauanstrichen, speziell in Dispersionsfarben, Dispersionsputzen, Organo-Silikatfarben und Silikonharzfarben, pigmentierten Pasten, sowie Pigmentslurries und Pigmentpräparationen, mit und ohne Bindemittel.
-
Stand der Technik:
-
Bauanstriche müssen eine Doppelfunktion ausfüllen. Sie müssen sowohl für eine ästhetische Farbgebung sorgen, aber auch für den Schutz der damit behandelten Flächen in Innen- und Außenbereich. Im Außenbereich müssen sie gegen Feuchtigkeit, Sonneneinstrahlung oder mechanische und chemische Angriffe schützen. Anstrichfarben sind wässrige Systeme bzw. komplexe Mischungen, die im Wesentlichen die folgenden Bestandteile enthalten:
Wasser, Bindemittel, Pigmente, Füllstoffe, Dispergier- und Netzmittel, Verdicker, Entschäumer, Konservierungsmittel/Biozide, Lösemittel/Filmbildungsmittel. Manchmal können bis zu 20 Bestandteile enthalten sein.
-
Die oben erwähnten Bauanstriche, die komplexe Formulierungen sind, können ohne Einsatz von Dispergiermitteln sich nicht in homogener Form stabil halten. Dispergiert werden vor allem die festen Bestandteile wie Pigmente und mineralische und/oder anorganische Farben und Farbzubereitungen und Füllstoffe. Farbige Dispersionen z. b. für Anstriche für Wände und Fassaden enthalten Farbpigmente, die ohne Dispergiermittel sich absetzen würden, und somit beim Auftrag durch diese Inhomogenität unbrauchbar werden.
-
Es ist bekannt, daß Dispersionsfarben, vor allem in Innenräumen von Wohnungen besonders häufig umweltproblematische und gesundheitsgefährdende Bestandteile enthalten. Ein Bestandteil ist unter anderem organische Lösemittel, die deshalb zunehmend eliminiert werden mussten und es wurden Dispersionsfarben auf Wasserbasis entwickelt. In diesen wasserbasierenden Farben sind einige Inhaltsstoffe, die dispergiert werden müssen z. B. die Pigmente und andere Feststoffbestandteile, Füllstoffe, aber auch die Bestandteile organischer Natur, die sich miteinander nicht ohne Weiteres mischen und die Dispersionen entmischen und deshalb instabil werden und in der Handhabung negativ sind.
-
Die Dispergiermittel sollten neben der Dispergierung der Feststoffe wie Pigmente und Füllstoffe, auch eine Netzmittelwirkung ausüben, d. h. sie sollten die Pigmente im flüssigen Dispergiermedium benetzen. Sie dienen auch dazu die Pigmentagglomerate aufzubrechen und schließlich stabilisieren sie sterisch und elektrostatisch die beim Scherprozess entstehenden Primärpartikel.
-
In den bekannten Dispergiermitteln zählen die verknüpften Polyphosphate- oder Oligophosphate mit einer Kettenlänge von meist 2 bis 6, die zudem Komplexe mit Erdalkali und schwereren Ionen bilden und dadurch dem negativen Einfluss der Wasserhärte entgegen wirken können.
-
Das Calciumbindungsvermögen solcher Polyphosphate steigt mit zunehmender Kettenlänge. Die Wirkung und Stabilität dieser Verbindungen nimmt ab einer Kettenlänge von ca. 6 stetig ab. Außerdem sind sie temperaturempfindlich und können zu Monophosphaten bei hohen Dispergiertemperaturen hydrolysieren.
-
Ferner können die entstehenden Phosphate mit Calcium zu Calciumphosphaten sich umsetzen und störende Kristalle bilden und damit die Farben beineinträchtigen.
-
Die zweite wichtigste Gruppe der Dispergiermittel stellen die Polycarboxylate, die Homo- oder Copolymere aus Acrylsäure, Methacrylsäure und Maleinsäure oder Copolymere mit hydrophoben Styrolen bzw. Olefinen dar. Die Gruppe der Polycarboxylate ist gegenüber den Polyphosphaten im Allgemeinen lagerstabiler und die damit dispergierten Dispersionslacke – und Farben entwickeln mehr Glanz und Farbbrillianz. Günstig sind dabei die Produkte mit einer MG Verteilung von 2000 bis 20000. Sie sind jedoch als Produkte auf Erdölbasis wesentlich teurer. Eine Kombination der beiden Produktgruppen ergibt oft Synergieeffekte.
-
Die bisher eingesetzten Dispergiermittel, Polyphosphate, aber auch Polyacrylate, Polymaleinate und Polyphosphonate funktionieren zwar gut, jedoch in der Bewertung ihrer Umweltfreundlichkeit schneiden sie häufig sehr schlecht ab. Oft sind sie biologisch nicht oder nur sehr schlecht abbaubar oder reichern sich in der Umwelt an.
-
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung war daher, ein wirksames und günstiges Dispergiermittel anzubieten, die die oben erwähnten Nachteile nicht aufweist, jedoch mit einer besonders nachhaltigen Umweltverträglichkeit und biologischen Abbauarbeit ausgestattet ist.
-
Diese Aufgabe konnte durch die Verwendung von Polyasparignsöure bzw. ihren Natrium und oder Kaliumsalzen gelöst werden. Obwohl im Stand der Technik Polymaleinsäure als Dispergiermittel bekannt ist, ist die Polyasparignsäure, im Folgenden nur PAS bezeichnet, bisher nicht erwähnt worden. Obwohl die PAS selbst allgemein zu den Polycarboxylaten gehört, ist ihre Verwendung in der Farbdispergierung bisher nicht bekannt und stellt eine besondere Auswahl aus den Polycarboxylate dar.
-
Die besondere Eignung und Einsatzprüfung der Dispergiermittel wird durch folgende Tests nachgewiesen:
- 1. Bestimmung der Menge, die zur Dispergierung benötigt wird und der Lagerstabilität durch Viskositätsmessung
- 2. Nassscheuerfestigkeit oder Abriebbeständigkeit nach DIN EN 13300. Dabei wird der durch den Scheuerprozess hervorgerufene Schichtdickenverlust bestimmt. Es ist ein Maß für den Widerstand gegen mechanische Abnutzung.
-
Das erfindungsgemäße Dispergiermittel kann folgenden bekannten Bautendispersionen zugesetzt werden. Dazu zählt man: Dispersionsfarben, Dispersionsputzen, Organo-Silikatfarben und Silikonharzfarben, pigmentierten Pasten, sowie Pigmentslurries und Pigmentpräparationen, mit und ohne Bindemittel.
-
Dispersionsfarben sind Farben, deren Bindemittel eine wässrige Polymerdispersion ist, Putze sind in der Regel mineralische Putze, man spricht auch von Feinmörtel: sie sind pastenförmige Gemische aus Wasser, mineralischen Füllstoffen und Bindemitteln (Kalk, Zement, Gips) und werden auf Wand und Deckflächen als glättender und abdichtender Überzug aufgetragen. Nach Auftrag und Aushärtung können diese Putzflächen mit Anstrichen auch farbig-dekorativ gestaltet werden. Pigmentierte Pasten, Pigmentslurries und Präparationen gehören auch zu den Putzen.
-
Silikatfarben sind Anstrichfarben, welche Kaliwasserglas als Bindemittel enthalten. Sie sind sehr gut lagerbeständig und wasserdampfdurchlässig. Organo-Silikatfarben enthalten bis zu 5% organische Bestandteile.
-
In den nachfolgenden Beispielen werden Rezepturen vorgestellt, welche die Eignung und Überlegenheit der erfindungsgemäß verwendeten PAS bzw. PAS Salze belegen.
-
Beispiel 1:
-
In diesem Beispiel wurde ein in Pulverform vorliegende Polyasparignsöure Natriumsalz (PAS-Na) eingesetzt. Daraus wurde eine 45%ige wässrige Lösung hergestellt und direkt mit einem bekannten Dispergiermittel auf Polyacrylatbasis/Lopon 890/in Bezug auf die Lagerstabilität und Scheuerbeständigkeit verglichen.
-
Als Maßstab dient das mit dem Mittel des Standes der Technik, Lopon 890, bereits erreichte Qualitätsniveau.
-
Die Lagerstabilität wurde anhand der Viskositätsänderung mittels eines Brookfield Viskosimeters bestimmt. Das Ziel war es, eine möglichst konstante Viskosität über den gesamten Prüfzeitraum zu erhalten. Dazu wurden die Proben im Trockenschrank bei 50°C gelagert. Die Prüfung erfolgte zu Beginn der Testphase und wurde danach alle 4 Wochen lang jede Woche wiederholt.
-
Die Abriebbeständigkeit wurde nach der DIN EN 13300 bestimmt. Hierbei wurde durch den Scheuerprozess hervorgerufenen Schichtdickenverlust bestimmt. Auch dazu wurden die Proben zuvor 4 Wochen lang bei Raumtemperatur gelagert.
-
Ergebnisse:
-
Das erfindungsgemäß verwendete Dispergiermittel PAS-Natriumsalz und das Mittel Lopon 890 zeigten beide eine gute Lagerstabilität in Abhängigkeit von eingesetzten Bindemitteln Mowilith, Acronal oder Alberdingk. Diese Produkte werden in der Legende zur Tabelle 1 erklärt.
-
Die Scheuerbeständigkeit war jedoch in Vergleich mit Lopon 890 mit dem erfindungsgemäß hergestellten Dispersionsfarbe wesentlich besser, auch natürlich etwas unterschiedlich in Abhängigkeit vom verwendeten Bindemittel in der Rezeptur:
| Bindemittel | Lopon 890 | PAS-Na |
| Mowilith: | 69 μm | 54 μm |
| Alberdingk | 93 μm | 53 μm |
| Acronal | 78 μm | 43 μm |
Tabelle 1: Lopon 890 Erfindung Lopon 890 Erfindung Lopon 890 Erfindung
| Wasser | 279,0 | 279,0 | 279,0 | 279,0 | 279,0 | 279,0 |
| Tylose | 2,5 | 2,5 | 2,5 | 2,5 | 2,5 | 2,5 |
| NaOH (10%) | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 |
| Acrylat Dispergiermittel | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 |
| Lopon E 81 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 |
| Omyacarb 10 GU | 200,0 | 200,0 | 200,0 | 200,0 | 200,0 | 200,0 |
| Kronos 2160 | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 |
| Mowilith 6119 | 110 | 110 | | | | |
| Alberdingk AS 6002 | | | 120 | 120 | | |
| Acronal 290 D | | | | | 110 | 110 |
| Socal P2 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 |
| Finntalc M 15 | 65 | 65 | 65 | 65 | 65 | 65 |
| Omyacorb 2 GU | 220 | 220 | 220 | 220 | 220 | 220 |
| Acticide MBS | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| Borchigel N 75 L (50%) | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 |
| Lopon E 81 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 |
-
Die verwendeten Produktbezeichnungen und ihre Hersteller:
-
-
- Tylose H6000 YP2
- Hydroxyethylcellulose, Warenzeichen der Firma Shin Etsu
- Lopon E 81
- mineralölfreier Entschäumer der Firma BK Giulini GmbH
- Omyacarb 10 GU
- CaCO3, Warenzeichen der Firma Omya GmbH
- Kronos 2160
- Titandioxid der Firma Kronos Titan
- Mowilith 6119
- Dispersion aus einem Styrol und Acrylsäureester Warenzeichen der Firma Celanese
- Alberdingk AS 6002
- Copolymerdispersion aus Styrol und Acrylsäureestern, Warenzeichen der Firma Alberdingk-Boley
- Acronal 290 D
- Copolymerdispersion aus Styrol und Acrylsäureestern, Warenzeichen der Firma BASF
- Socal P2
- CaCO3, Warenzeichen der Firma Solvay
- Finntalc M 15
- Talkum, Warenzeichen der Firma Silbermann
- Omyacarb 2 GU
- CaCO3, Warenzeichen der Firma Omya GmbH
- Acticide MBS
- Biozid auf Basis Isothiazolid, Warenzeichen der Firma Thor Chemie GmbH
- Borchigel N 75 L
- Verdicker auf Polyurethanbasis, Warenzeichen de Firma Borchers
- Lopon 890
- Natrium-Polyacrylat, Warenzeichen der Firma BK Giulini GmbH
- Lopon 895
- Kalium-Polyacrylat, Warenzeichen der Firma BK Giulini GmbH
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- DIN EN 13300 [0013]
- DIN EN 13300 [0021]