DE112012002248T5 - Grüne Filmbildnerzusammensetzung - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung ist auf Zusammensetzungen von grünen Filmbildner gerichtet, welche Monoester umfasst, die aus der direkten oder indirekten Veresterung von Pflanzenölfettsäuren und Fuselölalkoholen erhalten wurden. Die in der vorliegenden Erfindung verwendeten Fettsäuren haben 6 bis 22 Kohlenstoffatome und können entweder gesättigt oder ungesättigt sein.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung ist auf Zusammensetzungen von grünen Filmbildnern gerichtet, welche Monoester umfasst, die aus der direkten oder indirekten Veresterung von Pflanzenölfettsäuren und Fuselölalkoholen erhalten worden sind. Die in der vorliegenden Erfindung verwendeten Fettsäuren haben 6 bis 22 Kohlenstoffatome und können entweder gesättigt oder ungesättigt sein.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Filmbildungshilfsmittel werden im Allgemeinen in Farben, Lacken und Klebstoffen auf Wasserbasis verwendet. Filmbildungshilfsmittel fungieren als ein Lösungsmittel und/oder einen Weichmacher für die polymere Phase von Farben, Lacken und Klebstoffformulierungen, wobei sie deren Tg verringern und die Bildung von kontinuierlichen und homogenen Filmen bei verschiedenen Temperaturen und Feuchtigkeitsbedingungen begünstigen. Filmbildungshilfsmittel müssen in der Gegenwart von Wasser stabil sein und mit den Bestandteilen, die in Farben, Lacken und Klebstoffformulierungen vorhanden sind, kompatibel sein. Insbesondere können Filmbildungshilfsmittel Polymerpartikel, die in Farben, Lacken und Klebstoffformulierungen vorhanden sind, nicht destabilisieren. Filmbildungshilfsmittel sollten weiterhin ausreichend flüchtig sein, um während des Trocknens der Filme entfernt zu werden, bevorzugt nach der Wasserverdampfung.
  • Das Weichmachervermögen eines Filmbildungshilfsmittels, d. h. seine Fähigkeit zur Verringerung der Tg eines Polymers, hängt von den Löslichkeitsparametern des Filmbildners und des Polymers ab. Für gewöhnlich sind wasserunlösliche Filmbildungshilfsmittel, welche Löslichkeitsparameter aufweisen, die mit denen des weich zu machenden Polymers kompatibel sind, wirksamer in der Reduzierung der MFT als wasserlösliche Filmbildungshilfsmittel.
  • Gegenwärtig gibt es ein wachsendes Bedürfnis für Filmbildungshilfsmittel, welche die Umweltgesetzgebung erfüllen, die die Emission von flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) in die Atmosphäre kontrolliert. Gemäß der europäischen Richtlinie 2004/42/CE werden Filmbildungshilfsmittel mit einem Siedepunkt von weniger als 250°C als flüchtige organische Verbindungen betrachtet. Weitere Merkmale von Filmbildungshilfsmittel, die für die Hersteller von Farben, Klebstoffen und Lacken sowie für den Endverbraucher wertvoll sind, sind: schwacher Geruch, HAP-frei, Filmbildner gewonnen aus erneuerbaren Ausgangsmaterialien mit einem hohen Vegetalisierungsindex (vegetalization index) und niedriger CO2-Emission während des Herstellungsverfahrens.
  • Mehrere Moleküle mit Alkohol- und/oder Esterfunktionalität werden als Filmbildungshilfsmittel verwendet. Butylglycol (Dow and Oxiteno), 2,2,4-Trimethyl-1,3-pentandiolmonoisobutyrat (Texanol von Eastman Kodak), Monoethylenglycolphenylether (Dow, Oxiteno) sind die am häufigsten als Filmbildner verwendeten Moleküle. Auf Grund seines Siedepunktes von 169° bis 173°C wird Ethylglycol von der europäischen Gesetzgebung als VOC betrachtet. Texanol, welches einen Siedepunkt von ungefähr 254°C hat, wird von der europäischen Gesetzgebung nicht als ein VOC betrachtet. Texanol wird jedoch nicht aus erneuerbaren Ausgangsmaterialien gewonnen.
  • Die Patentliteratur zieht jedoch nur einige Berichte in Erwägung, welche die Verwendung von Estern, die aus Fuselölen gewonnen werden, als Filmbildungshilfsmittel und/oder Weichmacher erwähnen.
  • US Patentanmeldung US 2009/0198002 A1 von Rhodia INC, mit dem Titel „Low VOC Coalescing Agents” beschreibt die Verwendung von Diestern von Adipin-, Glutar- und Bernsteinsäuren und Alkoholen, umfassend eine Kohlenwasserstoffkette mit 4 bis 8 Kohlenstoffen, beinhaltend Alkohole aus Fuselöl. Diester, die aus Glycolethern und Disäuren erhalten worden sind, sind ebenso in der Erfindung umfasst.
  • Basierend auf dem vorstehend genannten Patentbeispiel bemerkt man, dass die Verwendung von Estern, die aus Fuselöl gewonnen werden ( US 2009/0198002 A1 ), wenig erforscht worden ist. Zusätzlich sind die Moleküle, die von Rhodia in der Anmeldung US 2009/0198002 A1 beschrieben werden, Diester von Disäuren und Fuselöl. Dem gemäß ist es ersichtlich, dass Monoester von Pflanzenölfettsäuren und Fuselölalkoholen bis jetzt noch nicht erforscht worden sind.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung von grünen Filmbildnern, die aus einer Veresterungsreaktion von Fuselölalkoholen und Pflanzenölfettsäuren erhalten worden sind. Die in der vorliegenden Erfindung verwendeten Fettsäuren haben 6 bis 22 Kohlenstoffatome und können gesättigt oder ungesättigt sein.
  • Insbesondere stellt die vorliegende Erfindung eine Zusammensetzung von grünen Filmbildnern zur Verfügung, welche Monoester erhalten aus der direkten oder indirekten Veresterung von Pflanzenölfettsäuren und Fuselölalkoholen umfasst.
  • Ausführliche Beschreibung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung beschreibt die Verwendung von Film bildungshilfsmitteln und/oder Weichmachern umfassend Monoester von Fuselölalkoholen und Pflanzenölfettsäuren.
  • In der vorliegenden Erfindung beziehen sich die Begriffe „Filmbildungshilfsmittel” und „Filmbildner” auf Lösungsmittel, die in der Lage sind, die MFT (Mindestfilmbildungstemperatur) zu reduzieren, d. h., als ein Weichmacher für die polymere Phase zu fungieren.
  • Die Filmbildungshilfsmittel, die in der vorliegenden Erfindung aufgelistet sind, können in den Formulierungen von Farben, Klebstoffen und Lacken verwendet werden, die Latices oder Polymerdispersionen enthalten.
  • Bevorzugt werden die Latizes ausgewählt aus: Styrol-Butylacrylat, Styrol-Butylacrylat-Acrylsäure, Styrol-Butylacrylat-Methacrylsäure, Styrol-Butadien, Styrol-Butadien-Acrylsäure, Styrol-Butadien-Methacrylsäure, Acrylnitril-Butadien, Acrylnitril-Butadien-Acrylsäure, Acrylnitril-Butadien-Methacrylsäure, Polyacrylate, Polyacrylate-Acrylsäure, Polyacrylate-Methacrylsäure, Polyacrylate-Carbonsäuren ganz allgemein und Polyvinylacetat.
  • Die hierin erwähnten Filmbildungshilfsmittel können auch in Bauwerken, Fassadenanstrichen, Industriefarben, Originallackierungen, Umlackierungen von Fahrzeugen (automotive repaints), Farben und Lacken für Gehäuse im allgemeinen verwendet werden.
  • Bevorzugt ist die Konzentration der Fuselölmonoester und Pflanzenölfettsäuren in Formulierungen der Farben, Klebstoffe und Lacken und Latices im Bereich zwischen 0,1 und 50% bezogen auf den Polymergehalt, der in den Formulierungen oder Latices vorhanden ist.
  • Diese Filmbildungshilfsmittel sind besonders geeignet für polymere Dispersionen in Wasser und Formulierungen, die diese Dispersionen enthalten.
  • Filmbildungshilfsmittel der vorliegenden Erfindung sind Monoester, die aus Fuselölen gewonnen werden, mit einem Siedepunkt von höher als 250°C.
  • Die Fähigkeit der Filmbildungshilfsmittel zum Weichmachen von Polymerpartikeln, d. h. zur Verringerung des nassen Tg von Polymeren, wurde mittels MFT-Assays von Latexfilmen, welche 2 Massen-% der Filmbildungshilfsmittel umfassen, kontrolliert.
  • Der Nassabrieb-Widerstand der Filmbildungshilfsmittel enthaltenden Farbfilme wurde mittels Tests zur Auswaschbarkeit kontrolliert.
  • Bevorzugt haben in der Zusammensetzung in Übereinstimmung mit der Erfindung die Alkohole, welche aus Fuselölen gewonnen werden, 4 bis 5 Kohlenstoffatome.
  • Bevorzugt sind die grünen Filmbildner in der Zusammensetzung in Übereinstimmung mit der Erfindung aus erneuerbaren Ausgangsmaterialien gewonnen.
  • Die Erfindung wird nun mittels der folgenden Beispiele beschrieben, welche lediglich beispielhaft sind und nicht zur Einschränkung des Schutzumfangs der Erfindung verwendet werden sollen.
  • Beispiel 1 - Wirkung von unterschiedlichen Filmbildungshilfsmitteln auf MFT von Styrol-Acryl-Latex-Filmen.
  • 1 stellt MFT-Ergebnisse eines Styrol-Acryl-Latex dar, MFT von ungefähr 18°C, umfassend 2 Massen-% eines erfindungsgemäßen Fuselölesters, Butylglycol, Phenylglycol und Texanol.
  • MFT-Ergebnisse legen nahe, dass der aus Fuselöl gewonnene Ester eine größere Fähigkeit zum Weichmachen von Polymerpartikeln aufweist als die weiteren untersuchten Filmbildungshilfsmittel.
  • Beispiel 2 - Siedepunkt und flüchtiger Anteil von Filmbildungshilfsmitteln.
  • Siedepunkte der Filmbildungshilfsmittel von 1 sind in Tabelle 1 wiedergegeben. Gemäß Tabelle 1 hat der Fuselölester einen höheren Siedepunkt als die verbleibenden Filmbildungshilfsmittel aus 1. Der Siedepunkt des Fuselölesters wird nicht als ein VOC in der europäischen Richtlinie 2004/42/CE betrachtet. Tabelle 1 - Siedepunkt des aus Fuselöl gewonnen Esters, Texanol und Phenylglycol
    Moleküle Siedepunkt (°C)
    aus Fuselöl gewonnener Ester 260
    Texanol 254
    Phenylglycol 240–250
  • Beispiel 3 - Ergebnisse des Nassabriebwiderstands von Farbfilmen umfassend verschiedene Filmbildungshilfsmittel.
  • Auswaschbarkeitsergebnisse, die für die in Tabelle 2 beschriebenen deckenden Farben, enthaltend den grünen Filmbildner, Phenylglycol und Texanol, erhalten worden sind, sind in 2 dargestellt.
    Posten Komponenten Masse (g)
    1 Trinkwasser 20,00
    2 Natriumnitrit 0,05
    3 Natriumtetrapyrophosphat 0,02
    4 Hydroxyethylcellulose 0,25
    5 Monoethanolamin 0,05
    6 Ultrasperse PA 44 0,35
    7 Ultrol L 10 0,35
    8 Entschäumer 0,10
    9 Bakterizid 0,15
    10 Fungizid 0,15
    11 Titandioxid 15,00
    12 Kaolin 4,00
    13 natürliches Calciumcarbonat 5,00
    14 ausgefälltes Calciumcarbonat 8,00
    15 Agalmatolit 4,00
    16 Styrol-Acryl-Latex (MFT ca. 18°C) 20,00
    17 Entschäumer 0,15
    18 Filmbildungshilfsmittel (beschrieben in Tabelle 3) 1,20
    19 MEA 0,15
    20 Primal RM-5 1,20
    21 Primal TT 935 0,40
    22 Trinkwasser 19,43
    Gesamtmasse der Farbe mit Filmbildungshilfsmittel 100,00
  • Die Ergebnisse der Auswaschbarkeit legen nahe, dass deckende Farbfilme, enthaltend den erfindungsgemäßen grünen Filmbildner, ein aus Fuselöl gewonnener Ester, widerstandsfähiger gegenüber Nassabrieb sind als deckende Farbfilme enthaltend Texanol und Phenylglycol.

Claims (9)

  1. Zusammensetzung aus grünen Filmbildnern, dadurch gekennzeichnet, dass sie Monoester umfasst, die aus der direkten oder indirekten Veresterung von Pflanzenölfettsäuren und Fuselölalkoholen erhalten worden sind.
  2. Zusammensetzung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fettsäuren 6 bis 22 Kohlenstoffatome aufweisen und entweder gesättigt oder ungesättigt sein können.
  3. Zusammensetzung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fuselölalkohole bevorzugt 4 bis 5 Kohlenstoffatome aufweisen.
  4. Zusammensetzung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Monoester bevorzugt einen Siedepunkt von höher als 250°C haben.
  5. Zusammensetzung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die grünen Filmbildner bevorzugt aus erneuerbaren Ausgangsmaterialien gewonnen werden.
  6. Zusammensetzung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die grünen Filmbildner in Formulierungen von Farben, Klebstoffen und Lacken, welche Latices oder Polymerdispersionen enthalten, verwendet werden.
  7. Zusammensetzung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Latices ausgewählt sind aus: Styrol-Butylacrylat, Styrol-Butylacrylat-Acrylsäure, Styrol-Butylacrylat-Methacrylsäure, Styrol-Butadien, Styrol-Butadien-Acrylsäure, Styrol-Butadien-Methacrylsäure, Acrylnitril-Butadien, Acrylnitril-Butadien-Acrylsäure, Acrylnitril-Butadien-Methacrylsäure, Polyacrylate, Polyacrylate-Acrylsäure, Polyacrylate-Methacrylsäure, Polyacrylate-Carbonsäuren ganz allgemein und Polyvinylacetat.
  8. Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie in Bauwerken, Fassadenanstrichen, Industriefarben, Originallackierungen, Umlackierungen von Fahrzeugen, Farben und Lacke für Gehäuse im allgemeinen verwendet werden können.
  9. Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Konzentration der von Fuselöl und Pflanzenfettsäuren abstammenden Monoester in Formulierungen von Farben, Klebstoffen und Lacken und Latices im Bereich von 0,1 bis 50% bezogen auf den Polymergehalt, der in den Formulierungen oder Latices vorhanden ist, liegen kann.
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