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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die Offenbarung stellt Farbzusammensetzungen bereit, die Isoxazolidin-Derivate umfassen, die arm an flüchtigen organischen Verbindungen (VOCs) sind. Diese Zusammensetzungen haben verlängerte Offenzeiten und sind sowohl für wasserbasierte als auch für organische, lösungsmittelbasierte Formulierungen geeignet.
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Beschreibung der zusammenhängenden Technik
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Als Alternative zu umweltschädlichen, lösungsmittelbasierten VOC-Farben wurden als Reaktion auf Umweltbestimmungen, die den VOC-Gehalt in Farbzusammensetzungen regeln, wässrige Farben entwickelt, die arm an flüchtigen organischen Verbindungen (VOCs) sind. Eine der Herausforderungen bei der Formulierung von wasserbasierten Farbformulierungen ist das Erreichen eines akzeptablen Gleichgewichts von Eigenschaften im Vergleich zu den traditionellen lösungsmittelbasierten Farben, und zwar sowohl während des Auftrags als auch beim abschließenden Film. Insbesondere trocknen die VOC-armen, wässrigen Farben schneller, sie haben eine kürzere Offenzeit und schlechtere Fließ- und Verlaufseigenschaften. Die Offenzeit gibt die Zeitspanne an, in der Farbe auf einer Oberfläche nach dem Auftrag nachbearbeitet werden kann, und sie beträgt für wasserbasierte Formulierungen bis zu 10 Minuten. Offenhaltungsprobleme schließen ohne diesbezügliche Einschränkung die Hautbildung bei offengelassenen Farben ein, sowie die Unmöglichkeit des Verdünnens oder Mischens beim Pinseln und Rollen und die Ungleichmäßigkeit besprühter Oberflächen. Diese Probleme sind weiter verschärft bei Bedingungen schnellen Trocknens, wie z. B. bei geringer Feuchte und hoher Temperatur.
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Einige Versuche zur Verlängerung der Offenhaltungszeit von Gebäudebeschichtungen schlossen das Hinzufügen vernetzbarer Oligomere oder Emulsionspolymere zur Farbformulierung ein. Propylen- und Ethylenglykole werden ebenfalls verwendet, um die Offenzeit und die Bearbeitungszeit zu verbessern, und sie werden gemeinhin als VOCs betrachtet. Es besteht jedoch weiterhin Bedarf an wasserlöslichen Extender-Lösungen für die Offenzeit bei VOC-armen, wässrigen Farben.
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Die
US 2010/0 286 096 A1 beschreibt ein Verfahren zur Verringerung oder Hemmung der Erhöhung der Konzentration von Mikroben in einer Flüssigkeit auf Wasserbasis. Die
US 5 037 867 A beschreibt substituierte Isoxazolidine enthaltende stabilisierte Zusammensetzungen.
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Das Dokument ALI S, S. A. et al.: „The isoxazolidines: the effects of steric factor and hydrophobic chain length on the corrosion inhibition of mild steel in acidic medium", CORROSION SCIENCE, OXFORD, GB, Vol. 47, No. 11, 1. November 2005 (2005-11-01), Seiten 2659-2678, ISSN: 0010-938X beschreibt gravimetrische und elektrochemische Testverfahren von Isoxazolidinen mit unterschiedlichem Grad an sterischer Umgebung und hydrophober Kettenlänge auf die Korrosionsinhibierung von Baustahl.
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Die
US 5 561 178 A beschreibt eine Additionspolymerzusammensetzung, die Isoxazolidinverbindungen enthält.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die Erfindung stellt eine Farbzusammensetzungen gemäß Anspruch 1 bereit, die eine neue Klasse von Isoxazolidin-Derivaten umfassen, die die Offenzeit der Formulierungen im Vergleich zu Formulierungen verlängern, welche die Isoxazolidin-Derivate nicht enthalten. Somit stellt ein Aspekt der Offenbarung eine Farbzusammensetzung bereit, die ein Lösungsmittel umfasst sowie mindestens ein Bindemittel und mindestens eine Verbindung der folgenden Formel I:
oder ein Salz davon, wobei
- R1 Folgendes ist: C1-C30-Alkyl, C2-C30-Alkenyl, C2-C30-Alkinyl, C1-C20-Hydroxyalkyl oder C1-C20-Haloalkyl, wobei jedes davon unabhängig wahlfrei mit einem oder mehreren R4 substituiert wird;
- R2 und R3 unabhängig Wasserstoff, C1-C12-Alkyl, C1-C12-Alkenyl oder C1-C12-Alkinyl sind, wobei jedes davon wahlfrei mit einem oder mehreren aus R5 substituiert wird;
- wobei jedes R4 und R5 unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Halogen, -Si(C1-C6-Alkyl)3, Cycloalkyl, Aryl, Heteroaryl und Heterocyclyl;
wobei die Verbindung von 0,1 Gew.-% bis 10 Gew.-% vorliegt.
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Unter einem anderen Aspekt stellt die Offenbarung ein Verfahren zur Herstellung einer wasserbasierten Farbformulierung gemäß Anspruch 8 bereit, wobei das Verfahren die Verwendung einer effektiven Menge einer Verbindung der folgenden Formel I als Neutralisationsmittel umfasst:
oder eines akzeptablen Salzes davon, wobei
- R1 Folgendes ist: C1-C30-Alkyl, C2-C30-Alkenyl, C2-C30-Alkinyl, C1-C20-Hydroxyalkyl oder C1-C20-Haloalkyl, wobei jedes davon unabhängig wahlfrei mit einem oder mehreren R4 substituiert wird;
- R2 und R3 unabhängig Wasserstoff, C1-C12-Alkyl, C1-C12-Alkenyl oder C1-C12-Alkinyl sind, wobei jedes davon wahlfrei mit einem oder mehreren aus R5 substituiert wird;
- wobei jedes R4 und R5 unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Halogen, -Si(C1-C6-Alkyl)3, Cycloalkyl, Aryl, Heteroaryl und Heterocyclyl;
- wobei 0,1 Gew.-% bis 10 Gew.-% des Neutralisationsmittels bezogen auf die gesamte Farbzusammensetzung verwendet werden.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Bevor die offenbarten Verfahren und Materialien beschrieben werden, versteht es sich, dass die hierin beschriebenen Aspekte nicht auf spezifische Ausführungsformen oder Konfigurationen beschränkt sind und daher selbstverständlich variieren können. Es versteht sich auch, dass die hierin verwendete Terminologie nur zum Zweck der Beschreibung besonderer Aspekte dient und, unbeschadet spezifischer Definitionen hierin, nicht eingrenzend sein soll.
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Angesichts der vorliegenden Offenbarung können die hierin beschriebenen Verfahren und Wirkstoffe von Fachleuten auf diesem Gebiet zur Anpassung an den erwünschten Bedarf konfiguriert werden. Allgemein stellen die offenbarten Materialien und Verfahren Verbesserungen bei Farbzusammensetzungen bereit, und zwar insbesondere bei wasserbasierten Farbzusammensetzungen. Beispielsweise erweitern die Farbzusammensetzungen der Offenbarung (d. h. die Zusammensetzungen, die eine oder mehrere der Verbindungen der Formel I umfassen) unter einem bestimmten Aspekt die Offenzeit der Zusammensetzung im Vergleich zu Formulierungen, welche die Verbindungen der Formel I nicht enthalten.
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Allgemein ist mit „Offenzeit“ das Zeitintervall gemeint, in dem frisch aufgetragene Farbe ohne das Auftreten von fehlender Gleichmäßigkeit mit anschließend aufgetragener Farbe vermischt werden kann. Insbesondere ist Offenzeit die Zeit, in der Unregelmäßigkeiten einer frisch aufgetragenen Beschichtung repariert werden können, während der Zeitraum, in dem eine Beschichtung über einem vorhandenen Farbfilm aufgetragen werden kann, ohne Schlieren zu hinterlassen, die Bearbeitungszeit ist. Es gibt zahlreiche Verfahren zum Charakterisieren von Offenzeit und Bearbeitungszeit. Eines der gebräuchlichsten Verfahren erfordert, dass ein Farbfilm auf einer versiegelten Tafel mit einer Reihe von „X“-Markierungen im Zentrum des Drawdown Charts aufgetragen wird. Nach festen Zeiträumen wird die Farbe hin und zurück über den Film gepinselt. Der Zeitpunkt, ab dem die Kante des Auftrags nicht mehr in den Farbkörper eingearbeitet werden kann, wird als Bearbeitungszeit bezeichnet, während die Zeit, zu dem das „X“ beginnt, durch die Farbe zu erscheinen, die Offenzeit ist. Diese Verfahren sind in Beispiel 2 näher beschrieben.
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Besonders zweckmäßige Verbindungen der Formel I, die in den Farbzusammensetzungen und/oder Verfahren der Offenbarung verwendet werden können, sind solche, bei denen R1 Folgendes ist: C1-C30-Alkyl, C2-C30-Alkenyl, C2-C30-Alkinyl oder C1-C20-Haloalkyl; und wobei jedes davon unabhängig wahlfrei mit einem oder mehreren R4 substituiert wird. Andere Ausführungsformen stellen Verbindungen der Formel I bereit, wobei R1 Folgendes ist: C1-C30-Alkyl, C2-C30-Alkenyl oder C2-C30-Alkinyl, wobei jedes unabhängig wahlfrei mit einem oder mehreren R4 substituiert wird. Bei bestimmten Ausführungsformen sind die Verbindungen der Formel I solche, bei denen R1 Folgendes ist: C3-C30-Alkyl, C3-C30-Alkenyl oder C3-C30-Alkinyl, wobei jedes unabhängig wahlfrei mit einem oder mehreren R4 substituiert wird. Bei anderen Ausführungsformen ist R1 der Verbindungen der Formel I C3-C30-Alkyl. Bei einer weiteren Ausführungsform ist R1 wiederum C3-C30-Alkyl, wahlfrei substituiert mit einem oder mehreren R4.
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Bestimmte Ausführungsformen der Farbzusammensetzungen und/oder Verfahren der Offenbarung schließen solche ein, bei denen R1 Folgendes ist: C3-C30-Alkyl, C3-C30-Alkenyl oder C3-C30-Alkinyl. Andere Ausführungsformen schließen solche ein, bei denen R1 wiederum C3-C30-Alkyl ist.
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Ausführungsformen der Farbzusammensetzungen und/oder Verfahren der Offenbarung schließen solche ein, bei denen R1 Decyl ist.
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Besonders zweckmäßige Verbindungen der Formel I, sowie alle vorerwähnten Ausführungsformen, die in den Farbzusammensetzungen und/oder Verfahren der Offenbarung verwendet werden können, sind solche, bei denen R2 und R3 unabhängig Wasserstoff oder C1-C12-Alkyl sind, wobei jedes wahlfrei mit einem oder mehreren R5 substituiert wird. Bestimmte Ausführungsformen der Farbzusammensetzungen und/oder Verfahren der Offenbarung schließen solche ein, bei denen R2 und R3 unabhängig C1-C12-Alkyl sind. Beispielsweise stellt eine Ausführungsform Verbindungen bereit, bei denen R2 und R3 unabhängig Methyl sind. Weitere bestimmte Ausführungsformen der Farbzusammensetzungen und/oder Verfahren der Offenbarung schließen solche ein, bei denen entweder R2 oder R3 Wasserstoff ist, und das jeweils andere C1-C12-Alkyl ist. Beispielsweise stellt eine Ausführungsform Verbindungen bereit, bei denen R2 Wasserstoff ist und R3 wiederum C1-C6-Alkyl ist.
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Bei einer Ausführungsform der Farbzusammensetzungen und/oder Verfahren der Offenbarung ist die Verbindung der Formel I Folgendes:
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Die hierin beschriebenen Verbindungen der Formel I können, z. B. in Abhängigkeit von den gewünschten Endeigenschaften der Farbzusammensetzung, mit unterschiedlichem Inhalt bereitgestellt sein. Es liegt eine Verbindung der Formel I entsprechend der Beschreibung hierin mit 0,1 Gew.-% bis 10 Gew.-% der Farbzusammensetzung vor. Bei bestimmten Ausführungsformen liegt eine Verbindung der Formel I entsprechend der Beschreibung hierin mit von etwa 0,1 bis etwa 7 Gew.-% vor, oder von etwa 0,1 bis etwa 5 Gew.-%, oder von etwa 0,1 bis etwa 4 Gew.-%, oder von etwa 0,1 bis etwa 3 Gew.-%, oder von etwa 0,1 bis etwa 2 Gew.-%, oder von etwa 0,1 bis etwa 1,5 Gew.-%, oder von etwa 0,1 bis etwa 1 Gew.-%, oder von etwa 0,2 bis etwa 5 Gew.-%, oder von etwa 0,25 bis etwa 5 Gew.-%, oder von etwa 0,25 bis etwa 4 Gew.-%, oder von etwa 0,25 bis etwa 3 Gew.-%, oder von etwa 0,25 bis etwa 2 Gew.-%, oder von etwa 0,25 bis etwa 1,5 Gew.-%, oder von etwa 0,25 bis etwa 1 Gew.-%, oder von etwa 0,5 bis etwa 5 Gew.-%, oder von etwa 0,5 bis etwa 4 Gew.-%, oder von etwa 0,5 bis etwa 3 Gew.-%, oder von etwa 0,5 bis etwa 2 Gew.-%, oder von etwa 0,5 bis etwa 1,5 Gew.-%, oder von etwa 0,5 bis etwa 1 Gew.-%, oder mit etwa 0,3 Gew.-%, oder mit etwa 0,4 Gew.-%, oder mit etwa 0,5 Gew.-%, oder mit etwa 0,6 Gew.-%, oder mit etwa 0,7 Gew.-%, oder mit etwa 0,8 Gew.-%, oder mit etwa 0,9 Gew.-%, oder mit etwa 1 Gew.-%, oder mit etwa 1,1 Gew.-%, oder mit etwa 1,2 Gew.-%, oder mit etwa 1,3 Gew.-%, oder mit etwa 1,4 Gew.-%, oder mit etwa 1,5 Gew.-%, oder mit etwa 2 Gew.-%, oder mit etwa 2,5 Gew.-%, oder mit etwa 3 Gew.-%. Bei einer Ausführungsform liegt eine Verbindung der Formel I entsprechend der Beschreibung hierin mit von etwa 0,5 Gew.-% bis etwa 1,5 Gew.-% der Farbzusammensetzung vor.
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Besonders zweckmäßige Ausführungsformen der Farbzusammensetzungen der Offenbarung sind solche, bei denen das Lösungsmittel Wasser ist. Bei weiteren zweckmäßigen Ausführungsformen ist das Lösungsmittel ein Zusatzlösungsmittel aus Wasser und einem anderen kurzkettigen, wasserlöslichen Alkohol und/oder Glykol, wie z. B. Ethylenglykol, Diethylenglykol, Propylenglykol und Glycerin. Der kurzkettige, wasserlösliche Alkohol und/oder das Glykol können basierend auf dem Volumen des Lösungsmittels in der Menge von etwa 1 bis etwa 30 Vol.-%, oder von etwa 10 bis etwa 30 Vol.-%, oder von etwa 10 bis etwa 20 Vol.-%, oder von etwa 1 bis etwa 10 Vol.-% vorliegen.
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Bei einer Ausführungsform kann das Lösungsmittel der Farbzusammensetzung der Offenbarung, z. B. in Abhängigkeit von den gewünschten Endeigenschaften der Farbzusammensetzung, mit unterschiedlichem Inhalt bereitgestellt sein. Beispielsweise liegt bei bestimmten Ausführungsformen ein Lösungsmittel entsprechend der Beschreibung hierin mit von etwa 10 Gew.-% bis etwa 80 Gew.-% der Farbzusammensetzung vor. Bei bestimmten Ausführungsformen liegt ein Lösungsmittel entsprechend der Beschreibung hierin mit von etwa 20 bis etwa 80 Gew.-% vor, oder von etwa 30 bis etwa 80 Gew.-%, oder von etwa 40 bis etwa 80 Gew.-%, oder von etwa 20 bis etwa 70 Gew.-%, oder von etwa 30 bis etwa 70 Gew.-%, oder von etwa 40 bis etwa 70 Gew.-%, oder von etwa 20 bis etwa 60 Gew.-%, oder von etwa 30 bis etwa 60 Gew.-%, oder von etwa 40 bis etwa 60 Gew.-%, oder von etwa 45 bis etwa 60 Gew.-%, oder von etwa 45 bis etwa 55 Gew.-%, oder von etwa 50 bis etwa 55 Gew.-%, oder von etwa 10 bis etwa 70 Gew.-%, oder von etwa 10 bis etwa 60 Gew.-%, oder von etwa 10 bis etwa 55 Gew.-%, oder von etwa 10 bis etwa 50 Gew.-%, oder von etwa 45 bis etwa 65 Gew.-%, oder von etwa 45 bis etwa 70 Gew.-%, oder von etwa 45 bis etwa 75 Gew.-%, oder von etwa 45 bis etwa 80 Gew.-%, oder mit etwa 45 Gew.-%, oder mit etwa 50 Gew.-%, oder mit etwa 55 Gew.-%, oder mit etwa 60 Gew.-%. Bei einer Ausführungsform liegt eine Verbindung der Formel I entsprechend der Beschreibung hierin mit von etwa 50 Gew.-% bis etwa 55 Gew.-% der Farbzusammensetzung vor.
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Besondere Ausführungsformen der Farbzusammensetzungen der Offenbarung umfassen ferner einen oder mehrere Neutralisationspuffer. Geeignete Neutralisationspuffer schließen ohne diesbezügliche Einschränkung organische oder anorganische Neutralisatoren ein.
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Neutralisationspuffer schließen auch ohne diesbezügliche Einschränkung bestimmte Basen ein. Geeignete Basen schließen anorganische und organische Basen ein. Geeignete anorganische Basen schließen den vollständigen Bereich der Hydroxid-, Carbonat-, Bicarbonat- und Acetatbasen von Alkali oder Alkalimetallen ein. Geeignete organische Basen schliessen primäre/sekundäre/tertiäre Amine, Diamine und Triamine ein. Beispielhafte basische Puffer schließen ohne diesbezügliche Einschränkung Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid und Ammoniumhydroxid ein.
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Besondere Ausführungsformen der Farbzusammensetzungen der Offenbarung umfassen ferner ein oder mehrere Verdicker, Pigmente, Lichtstabilisatoren, Tenside, Antischaummittel, Feuchthaltemittel und Biozide.
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In der Farbzusammensetzung der vorliegenden Offenbarung eingeschlossene Verdicker umfassen normalerweise die wässrige Emulsion als Reaktionsprodukt eines ungesättigten Carbonsäuremonomers, z. B. Methacrylsäure; ein vom Carbonsäuremonomer unterschiedliches, monoethylenisch ungesättigtes Monomer, z. B. Ethylacrylat; ein Makromonomer, das einen hydrophoben Teil und einen alkoxylierten Teil umfasst und mit den anderen Monomeren polymerisierbar ist; und ein Monomer mit latent vernetzender Funktionalität. Geeignete Verdicker schließen UCAR 146 und UCAR Polyphobe TR115, Acrysol RM 500, Acrysol DR-1, Acrysol DR-73, Acrysol ASE 60 HEC und HEUR/ HIRE-SOL (Klassen 80, 85, 500, 370, 180, 200, 1800 und 2000) ein.
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Die Verdicker können in Abhängigkeit von der gewünschten gleichmäßigen Viskosität unterschiedlich sein. Die Auswahl der geeigneten Verdicker und der für die Farbzusammensetzung der vorliegenden Offenbarung zu verwendenden Menge liegen im Rahmen der Fähigkeiten von Fachleuten auf diesem Gebiet bei üblichen Erprobungen und Versuchen.
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Ein oder mehrere Pigmente können in der Farbzusammensetzung eingeschlossen sein. Pigmentierung stellt Farbe und Opazität bereit und kann zu anderen Eigenschaften der Farbzusammensetzung beitragen. Beispielsweise können Partikelgröße und Form des Pigments, leichte Benetzbarkeit oder Eigenschaften mit Bezug auf spezifische Dichte zur Viskosität und zu den Auftragseigenschaften der Nassfarbzusammensetzung und schließlich der Eigenschaften der getrockneten Farbbeschichtungen beitragen. Die Wahl des Pigments kann eine Auswirkung auf die Wahl anderer Bestandteile, wie z. B. Verdicker, haben, und Fachleute bestimmen die korrekte Auswahl des Pigments und der zu verwendenden Menge unter Einsatz von üblichen Erprobungen und Versuchen.
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Farbpigmente können organische oder anorganische Verbindungen und natürlich oder synthetisch sein, und sie können einzeln oder in Kombination verwendet werden. Titandioxid ist ein übliches weißes Pigment mit hohem Brechungsindex und ausgezeichneter Deckkraft (der Fähigkeit, Farbe undurchsichtig zu machen). Es wird häufig mit farbigen sowohl organischen als auch anorganischen Pigmenten verwendet. Geeignete Titandioxide sind erhältlich als TI-PURE® (DuPont Company, Wilmington, US-Bundesstaat Delaware), TIONA® (Millennium Chemicals, Maryland), TRONOX® (Tronox Incorporated, Oklahoma), TIONA® TR-90 und TRONOX® CR-826. Eisenoxide reichen in der Farbe von Gelb und Rot zu Braun und Schwarz. Azo-Pigmente sind eine übliche Klasse organischer Farbpigmente. Als „Extender“-Pigmente bezeichnete Pigmente können in Verbindung mit anderen Pigmenten verwendet werden. Die Verwendung von Extender-Pigmenten reduziert Schrumpfspannungen im Farbfilm und erhöht den Volumengehalt des Pigments bei relativ niedrigen Kosten. Extender-Pigmente schließen solche ein, die auf Carbonaten, Silicaten, Sulfaten, Baryten und Glimmer basieren. Die Verwendung von Extender-Pigmenten unterstützt die Viskosität und Strömungskontrolle und verstärkt die Trockenfilmstärke.
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Das in den Farbzusammensetzungen zweckmäßige Tensid kann ein nichtionisches oder anionisches Tensid sein. Beispiele geeigneter Tenside schließen ohne diesbezügliche Einschränkung Folgendes ein: Natriumlaurylsulfat, Natriumdodecylbenzolsulfonat, Dioctylsulfosuccinat, Natriumpolyoxyethylen-laurylethersulfat, Natriumdodecyl-diphenyloxiddisulfonat und andere Diphenylsulfonat-Derivate und Natriumsalz von tert-Octylphenoxyethoxypoly-ethoxyethylsulfat, Sorbitanmonolaurat, Polyoxyethylen-80-sorbitanlaurat, Polyoxyethylen-40-sorbitolseptaoleat, Polyoxyethylen-alkylphenol-Tenside und N,N-bis-carboxyethyllauramin. Geeignete Tenside schließen ohne diesbezügliche Einschränkung ebenfalls folgende handelsüblichen Tenside ein: Orotan 1124, Orotan 1288, Orotan 731 DP, Orotan 850, Aerosol TR-70S, Lecithin, EFKA 6220, Igepal CO 430, Igepal CO 530, lineare Alkohol-Ehoxylate (L-12-3 und L-24-4), Lutensol XP40, Lutensol XP50, Pluronic L64, Tergitol 15-S-3, Tergitol 15-S-5, Tetronic 901, Tetronic 90R4, Triton X-207, Dextrol OC-50, Disperbyk, Nekal 25L, Pluronic 17R4, Pluronic L44, Pluronic L64, Pluronic F68, Pluronic 25R4, APE dodoxynol-6 (RC-520), Tamol 1124, Tamol 731, Tamol 681, Tamol 165, Triton CF-10, Surfactol 365, Surfynol CT-121, Tergitol® TMN-6, Tergitol® 15-S-5, Tergitol® 15-S-20 und Tergitol® 15-S-30 und DOWFAX™.
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Besondere Ausführungsformen der Farbzusammensetzungen der Offenbarung sind solche, bei denen das Bindemittel Homopolymere und Copolymere von Acryl- und Methacrylsäuren und Ester davon umfasst, sowie Copolymere von Acryl- und Methacrylsäuren und Ester davon mit Styrol, Vinylmonomeren und Ethylen; Vinylacetat-Ethylen-Copolymeren, Polyvinylalkohol, Polyurethane, Epoxidpolymere, epoxid-modifizierte Acrylpolymere und Mischungen aus zwei oder mehr der vorerwähnten Polymere. Bei einer Ausführungsform ist/sind das/die Bindemittel Acrylpolymer, Vinyl/Acryl-Copolymere, styrolisiertes Acrylpolymer und Vinylacetat/Ethylen-Copolymere. Das Bindemittel der Offenbarung liegt in der Farbzusammensetzung in einer wirksamen Menge vor, um die Pigmentpartikel beim Trocknen in einen kohäsiven Farbfilm zusammenzubinden.
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Definitionen
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Die folgenden verwendeten Begriffe und Ausdrücke haben die angegebenen Bedeutungen.
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In dieser Spezifikation bedeuten, sofern der Kontext nichts Anderes erfordert, die Wörter „umfassen“ und „einschließen“ und Variationen (z. B. „umfasst“, „umfassend“, „schließt ein“, „einschließlich“), dass der Einschluss einer angegebenen Komponente, eines Merkmals, Elements oder Schritts oder einer Gruppe von Komponenten, Merkmalen, Elementen oder Schritten impliziert ist, aber nicht der Ausschluss von anderen Ganzzahlen oder Schritten oder Gruppen von Ganzzahlen oder Schritten.
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Die in der Spezifikation und den beigefügten Patentansprüchen verwendeten Singularformen „ein“, „eine“, „eines“ und „der/die/das“ schließen Pluralrelate ein, sofern der Kontext nicht klar etwas Anderes vorschreibt.
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Bereiche können hierin ausgedrückt sein als von „etwa“ einem bestimmten Wert und/oder bis „etwa“ einem anderen bestimmten Wert. Wenn ein derartiger Bereich ausgedrückt wird, ist ein anderer Aspekt einschließlich von dem einen bestimmten Wert und/oder bis zum anderen bestimmten Wert. Wenn auf ähnliche Weise Werte über die Verwendung des vorgestellten „etwa“ als Näherungswerte ausgedrückt sind, versteht es sich, dass der bestimmte Wert einen weiteren Aspekt bildet. Es versteht sich weiter, dass die Endpunkte jedes der Bereiche beide in Bezug auf den jeweils anderen Endpunkt und unabhängig vom jeweils anderen Endpunkt signifikant sind.
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Falls nicht anders angegeben, sind sämtliche Prozentgehalte, Verhältnisse und Proportionen hierin als Gew.-% angegeben. Sofern nicht Gegenteiliges angegeben ist, basiert ein Gewichtsprozent (Gew.-%, auch wt %) einer Komponente auf dem Gesamtgewicht einer Formulierung oder Zusammensetzung, bei der die Komponente eingeschlossen ist (z. B. auf der Gesamtmenge der Farbzusammensetzung). Alle Mol-%-Werte basieren auf den Molen des Wirkstoffs.
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Der hierin verwendete Begriff „Alkenyl“ bedeutet eine gerade oder verzweigte Kohlenwasserstoffkette mit, sofern nichts Anderes angegeben ist, 2 bis 20 Kohlenstoffatomen und mit mindestens einer Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung. Repräsentative Beispiele von Alkenyl schließen ohne diesbezügliche Einschränkung Folgendes ein: Ethenyl, 2-Propenyl, 2-Methyl-2-Propenyl, 3-Butenyl, 4-Pentenyl, 5-Hexenyl, 2-Heptenyl, 2-Methyl-1-heptenyl, 3-Decenyl und 3,7-Dimethylocta-2,6-dienyl und 2-Propyl-2-heptenyl. Der Begriff „Alkenylen“ bezieht sich auf eine zweiwertige Alkenylgruppe, wobei für Alkenyl die hierin wiedergegebene Definition gilt.
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Der hierin verwendete Begriff „Alkoxy“ bezeichnet eine Alkylgruppe entsprechend der hierin wiedergegebenen Definition, über ein Sauerstoffatom angehängt an den verwandten Molekularteil. Repräsentative Beispiele für Alkoxy schließen ohne diesbezügliche Einschränkung Folgendes ein: Methoxy, Ethoxy, Propoxy, 2-Propoxy, Butoxy, tert-Butoxy, Pentyloxy und Hexyloxy.
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Der hierin verwendete Begriff „Alkyl“ bedeutet eine gerade oder verzweigte Kohlenwasserstoffkette mit, sofern nichts Anderes angegeben ist, 1 bis 20 Kohlenstoffatomen. Repräsentative Beispiele für Alkyl schließen ohne diesbezügliche Einschränkung Folgendes ein: Methyl, Ethyl, n-Propyl, Iso-propyl, n-Butyl, sec-Butyl, Iso-butyl, tert-Butyl, n-Pentyl, Isopentyl, Neopentyl, n-Hexyl, 3-Methylhexyl, 2,2-Dimethylpentyl, 2,3-Dimethylpentyl, n-Heptyl, n-Octyl, n-Nonyl und n-Decyl. Der Begriff „Alkylen“ bezieht sich auf eine zweiwertige Alkylgruppe, wobei für Alkyl die hierin wiedergegebene Definition gilt.
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Der hierin verwendete Begriff „Alkinyl“ bedeutet eine gerade oder verzweigte Kohlenwasserstoffkette mit, sofern nichts Anderes angegeben ist, 2 bis 10 Kohlenstoffatomen und mit mindestens einer Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung. Repräsentative Beispiele für Alkinyl schließen ohne diesbezügliche Einschränkung Folgendes ein: Acetylenyl, 1-Propinyl, 2-Propinyl, 3-Butinyl, 2-Pentinyl und 1-Butinyl. Der Begriff „Alkinylen“ bezieht sich auf eine zweiwertige Alkinylgruppe, wobei für Alkinyl die hierin wiedergegebene Definition gilt.
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Der hierin verwendete Begriff „Aryl“ bezeichnet ein Phenyl (d. h. ein monocyclisches Aryl) oder ein bicyclisches Ringsystem, das mindestens einen Phenylring enthält, oder einen aromatischen bicyclischen Ring, der nur Kohlenstoffatome im aromatischen bicyclischen Ringsystem enthält, oder ein polycyclisches Ringsystem, das mindestens einen Phenylring enthält. Das bicyclische Aryl kann Azulenyl, Naphthyl oder ein mit einem Cycloalkyl, einem Cycloalkenyl oder einem Heterocyclyl verschmolzenes Phenyl sein. Das bicyclische oder polycyclische Aryl ist durch ein Kohlenstoffatom, das im Phenylteil des bicyclischen oder polycyclischen Systems enthalten ist, oder durch ein Kohlenstoffatom mit dem Napthyl-, Azulenyl-, Anthracen- oder Pyrenring an den verwandten Molekularteil angebunden.
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Der hierin verwendete Begriff „Cycloalkyl“ bezeichnet ein monocyclisches oder bicyclisches Cycloalkyl-Ringsystem. Monocyclische Ringsysteme sind von 3 bis 10 Kohlenstoffatome enthaltende, cyclische Kohlenwasserstoffgruppen, wobei derartige Gruppen gesättigt oder ungesättigt, aber nicht aromatisch, sein können. Bei bestimmten Ausführungsformen sind Cycloalkylgruppen vollständig gesättigt. Beispiele monocyclischer Cycloalkyle schließen Cyclopropyl, Cyclobutyl, Cyclopentyl, Cyclopentenyl, Cyclohexyl, Cyclohexenyl, Cycloheptyl und Cyclooctyl ein. Repräsentative Beispiele für bicyclische Ringsysteme schließen ohne diesbezügliche Einschränkung Folgendes ein: Bicyclo[3.1.1]heptan, Bicyclo[2.2.1]heptan, Bicyclo[2.2.2]octan, Bicyclo[3.2.2]nonan, Bicyclo[3.3.1]nonan und Bicyclo[4.2.1]nonan.
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Der hierin verwendete Begriff „Halogen“ bezeichnet -Cl, -Br, -I oder -F.
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Die Begriffe „Haloalkyl“, „Haloalkenyl“ und „Haloalkoxy“ bezeichnen jeweils eine Alkyl-, Alkenyl- oder Alkoxy-Gruppe, die mit einem oder mehreren Halogenatomen substituiert ist.
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Der hierin verwendete Begriff „Heteroaryl“ bezeichnet ein monocyclisches Heteroaryl- oder ein bicyclisches oder polycyclisches Ringsystem, das mindestens einen heteroaromatischen Ring enthält. Das monocyclische Heteroaryl kann ein 5- oder 6-gliedriger Ring sein. Der 5-gliedrige Ring besteht aus zwei Doppelbindungen und einem, zwei, drei oder vier Stickstoffatomen und wahlfrei einem Sauerstoff- oder Schwefelatom. Der 6-gliedrige Ring besteht aus drei Doppelbindungen und einem, zwei, drei oder vier Stickstoffatomen. Das 5- oder 6-gliedrige Heteroaryl ist durch ein beliebiges Kohlenstoffatom oder durch ein beliebiges Stickstoffatom, die im Heteroaryl enthalten sind, mit dem verwandten Molekularteil verbunden. Das bicyclische oder polycyclische Heteroaryl besteht aus einem mit einem Phenyl, einem Cycloalkyl, einem Cycloalkenyl, einem Heterocyclyl oder einem Heteroaryl verschmolzenen Heteroaryl. Repräsentative Beispiele für Heteroaryl schließen ohne diesbezügliche Einschränkung Folgendes ein: Furyl, Imidazolyl, Isoxazolyl, Isothiazolyl, Oxadiazolyl, Oxazolyl, Pyridinyl, Pyridazinyl, Pyrimidinyl, Pyrazinyl, Pyrazolyl, Pyrrolyl, Tetrazolyl, Thiadiazolyl, Thiazolyl, Thienyl, Triazolyl, Triazinyl, Benzimidazolyl, Benzofuranyl, Benzothienyl, Benzoxadiazolyl, Benzoxathiadiazolyl, Benzothiazolyl, Cinnolinyl, 5,6-Dihydroquinolin-2-yl, 5,6-Dihydroisoquinolin-1-yl, Furopyridinyl, Indazolyl, Indolyl, Isoquinolinyl, Naphthyridinyl, Quinolinyl oder Purinyl.
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Der hierin verwendete Begriff „Heterocyclyl“ bezeichnet einen monocyclischen Heterocyclus oder einen bicyclischen Heterocyclus. Der monocyclische Heterocyclus ist ein 5-, 6- oder 7-gliedriger Ring, der mindestens ein Heteroatom enthält, das unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus O, N und S, wobei der Ring gesättigt oder ungesättigt ist, aber nicht aromatisch. Der 5-gliedrige Ring kann Null oder eine Doppelbindung enthalten und ein, zwei oder drei Heteroatome, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus O, N und S. Der 6- oder 7-gliedrige Ring enthält null, eine oder zwei Doppelbindungen und ein, zwei oder drei Heteroatome, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus O, N und S. Der bicyclische Heterocyclus ist ein monocyclischer Heterocyclus, der mit entweder einem Phenyl, einem monocyclischen Cycloalkyl, einem monocyclischen Cycloalkenyl, einem monocyclischen Heterocyclus oder einem monocyclischen Heteroaryl verschmolzen ist. Repräsentative Beispiele für Heterocyclus schließen ohne diesbezügliche Einschränkung Folgendes ein: Aziridinyl, Diazepanyl, 1,3-Dioxanyl, 1,3-Dioxolanyl, 1,3-Dithiolanyl, 1,3-Dithianyl, Imidazolinyl, Imidazolidinyl, Isothiazolinyl, Isothiazolidinyl, Isoxazolinyl, Isoxazolidinyl, Maleimidyl, Morpholinyl, Oxadiazolinyl, Oxadiazolidinyl, Oxazolinyl, Oxazolidinyl, Piperazinyl, Piperidinyl, Pyranyl, Pyrazolinyl, Pyrazolidinyl, Pyrrolinyl, Pyrrolidinyl, Tetrahydrofuranyl, Tetrahydrothienyl, Thiadiazolinyl, Thiadiazolidinyl, Thiazolinyl, Thiazolidinyl, Thiomorpholinyl, 1,1-Dioxidothiomorpholinyl (Thiomorpholinsulfon), Thiopyranyl, Trithianyl, 2,3-Dihydrobenzofuran-2-yl und Indolinyl.
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Der hierin verwendete Wortlaut „ein oder mehrere“ Substituenten bezieht sich auf eine Anzahl von Substituenten, die gleich von einem bis zur maximal möglichen Höchstzahl von Substituenten ist, basierend auf der Anzahl verfügbarer Bindungsstellen, sofern die oben erwähnten Bedingungen der Stabilität und chemischen Machbarkeit erfüllt sind. Sofern nichts Anderes angegeben ist, kann eine wahlfrei substituierte Gruppe an jeder substituierbaren Position der Gruppe einen Substituenten haben, und die Substituenten können entweder gleiche oder unterschiedliche Substituenten sein. Der hierin verwendete Begriff „unabhängig ausgewählt“ bedeutet, dass der gleiche Wert oder unterschiedliche Werte für mehrere Vorkommen einer gegebenen Variablen in einer einzelnen Verbindung ausgewählt werden können.
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„Optional“ oder „wahlfrei“ bedeutet, dass das anschließend beschriebene Ereignis oder der Umstand eintreten kann oder nicht, und dass die Beschreibung Fälle einschließt, in denen das Ereignis oder der Umstand eintritt, sowie Fälle, in denen dies nicht so ist. Für Fachleute auf diesem Gebiet ist es selbstverständlich, dass bezüglich beliebiger Moleküle, die einen oder mehrere wahlfreie Substituenten enthaltend beschrieben sind, nur sterisch praktikable und/oder synthetisch machbare Verbindungen eingeschlossen sein sollen. „Wahlfrei substituiert“ bezeichnet, sofern nicht anders angegeben, alle anschließenden Modifizierer in einem Begriff.
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Der hierin verwendete Begriff „Polymer“ ist synonym zu „Copolymer“, „Heteropolymer“ und „Alternierendes Copolymer“ und bedeutet ein großes Molekül (Makromolekül), das aus einer sich wiederholenden Reihe von einer oder mehreren alternierenden, monomeren Spezies zusammengesetzt ist. Diese Untereinheiten sind normalerweise durch kovalente chemische Bindungen verbunden.
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Der hierin verwendete Begriff „substituiert“ bedeutet, dass ein Wasserstoffradikal des bezeichneten Anteils durch das Radikal eines angegebenen Substituenten ersetzt wird, sofern die Substitution eine stabile oder chemisch machbare Verbindung ergibt. Bei Verwendung mit Bezug auf ein angegebenes Atom bedeutet der Begriff „substituierbar“, dass an das Atom ein Wasserstoffradikal angebunden ist, das mit dem Radikal eines geeigneten Substituenten ersetzt werden kann.
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Beispiele
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Die Verfahren der Offenbarung sind durch die folgenden Beispiele weiter veranschaulicht, wobei diese nicht als den Grundgedanken oder Schutzumfang der Offenbarung auf die darin verwendeten spezifischen Verfahren einschränkend ausgelegt werden sollen.
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Beispiel 1
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Verbindung 1, 5-Decyl-2-isopropylisoxazolidin, wurde im Wesentlichen gemäß den Prozeduren hergestellt, die offenbart sind in S.A. Ali et al. (Corrosion Science 47 (2005) 2659-2678.) und A. M. El-Shareefa et al. (Oriental Journal of Chemistry 21 (2005) 1-8).
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Beispiel 2
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Drei Farbzusammensetzungen wurden wie in Tabelle 1 gezeigt hergestellt, wobei Verbindung 1 nachträglich bei 0, 0,5 und 1,0 Gew.-% hinzugefügt wurde.
Tabelle 1
Bestandteil | Zusammensetzung Gew.-% |
Formulierung 1 | Formulierung 2 | Formulierung 3 |
Wasser | 17 | 17 | 17 |
Kathon LXE | 0,1 | 0,1 | 0,1 |
ROZONE 2000 | 0,3 | 0,3 | 0,3 |
Tego Foamex | 0,02 | 0,02 | 0,02 |
HEC | 0,5 | 0,5 | 0,5 |
Orotan 731 A | 0,6 | 0,6 | 0,6 |
AMP95 | 0,1 | 0,1 | 0,1 |
Tergitol 15S40 | 0,2 | 0,2 | 0,2 |
TiO2 R 706 | 18,00 | 18,00 | 18,00 |
Calcite MF | 4,00 | 4,00 | 4,00 |
Omyacarb | 3 | 3 | 3 |
ACRYSOL RM 5000 | 1 | 1 | 1 |
AMP95 | 0,1 | 0,1 | 0,1 |
Wasser | 16,16 | 16,16 | 16,16 |
Tego Foamex | 0,02 | 0,02 | 0,02 |
Wasser | 1,9 | 1,9 | 1,9 |
ROPAQUE ULTRA E | 7,00 | 7,00 | 7,00 |
Emulsion SF 018 | 30,00 | 30,00 | 30,00 |
Gesamt | 100 | 100 | 100 |
| Verbindung 1 nachträglich hinzugefügt (Gew.-%) |
0 | 0,5 | 1 |
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Die Formulierungen wurden anschließend einem Offenzeit-Test unterzogen. Zunächst erfolgten die Farbaufträge mit 75 µm Dicke auf einer Glasscheibe, und gleichmäßig beabstandete „X“-Markierungen wurden auf dem Auftrag angebracht. Die Farbformulierung wurde senkrecht zum Drawdown Chart aufgetragen, wobei über die „X“-Markierung auf dem ursprünglichen Auftrag gepinselt wurde. Senkrechte Abschnitte werden nach 3, 5, 10, 15, 20 und 25 Minuten nach dem Aufbringen der „X“-Markierungen wiederholt. Die Offenzeit der Farbe wurde als die bis zum Sichtbarwerden der „X“-Markierungen verstrichene Zeit registriert. Formulierung 1, die keine Verbindung 1 enthielt, ergab eine Offenzeit von 10 Minuten (d. h. die Zeit, nach der die X-Markierungen sichtbar wurden). Sowohl Formulierung 2 (0,5 Gew.-% von 1) als auch Formulierung 3 (1 Gew.-% von 1) ergaben eine Offenzeit von 15 Minuten.
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Zum Abschätzen der Auswirkung des Hinzufügens von Verbindung 1 auf die Farbeigenschaften wurden auch Weiße, Opazität und Glanz gemessen. Farbaufträge erfolgten mit 150 µm Dicke. Opazität und Weiße wurden unter Verwendung der Einrichtung von Sheen Micromatch Plus gemessen. Der Glanz wurde unter Verwendung des Tri-Glossmaster von Sheen gemessen. Die Ergebnisse zu Opazität und Glanz sind in Tabelle 2 wiedergegeben:
Tabelle 2
Bezugsprobe | Testprobe | Opazität, % (Ref.) | Opazität, % (Probe) | Glanz 20°, 60°, 85° (Ref.) | Glanz 20°, 60°, 85° (Probe) |
Formulierung 1 | Formulierung 2 (0,5 Gew.-% von 1) | 95,45 | 94,69 | 1,8; 10,7; 23,0 | 2,1; 14,2; 30,0 |
Formulierung 1 | Formulierung 3 (1 Gew.-% von 1) | 94,92 | 94,75 | 1,8; 11,1; 24,3 | 1,9; 12,6; 25,3 |
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Zur Bewertung der Weiße wurde die Farbdifferenz wie folgt berechnet:
wobei ΔL, Δa und Δb die Differenzen zwischen der Testprobe (der Farbformulierung mit hinzugefügter Verbindung 1) und der Bezugsreferenz (der Farbformulierung ohne hinzugefügte Verbindung 1) bezüglich der L-, a- und b-Werte des CIE-Farbraums sind.
Tabelle 3
Bezugsprobe | Testprobe | L (Ref.) | L (Probe) | A (Ref.) | A (Probe) | B (Ref.) | B (Probe) | ΔE |
Formulierung 1 | Formulierung 2 (0,5 Gew.-% von 1) | 95,99 | 95,77 | -0,87 | -0,87 | 1,25 | 1,36 | 0,25 |
Formulierung 1 | Formulierung 3 (1 Gew.-% von 1) | 95,56 | 95,21 | -0,83 | -0,88 | 1,27 | 1,55 | 0,45 |
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Beispiel 3
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Zusätzliche Formulierungen, wobei KOH als Neutralisator verwendet wurde, sind in Tabelle 4 wiedergegeben. Verbindung 1 wurde nachträglich bei 0 und 1,0 Gew.-% hinzugefügt:
Tabelle 4
Bestandteil | Zusammensetzung Gew.-% |
Formulierung 4 | Formulierung 5 |
Wasser | 17 | 16 |
Kathon LXE | 0,1 | 0,1 |
ROZONE 2000 | 0,3 | 0,3 |
Tego Foamex | 0,02 | 0,02 |
HEC | 0,5 | 0,5 |
Orotan 731 A | 0,6 | 0,6 |
KOH 10 % | 0,1 | 0,1 |
Tergitol 15S40 | 0,2 | 0,2 |
TiO2 R 706 | 18,00 | 18,00 |
Talkum 10 µm | 4,00 | 4,00 |
Omyacarb | 3 | 3 |
ACRYSOL RM 5000 | 1 | 1 |
Wasser | 16,26 | 16,26 |
Tego Foamex | 0,02 | 0,02 |
Wasser | 1,9 | 1,9 |
ROPAQUE ULTRA E | 7,00 | 7,00 |
Emulsion SF 018 | 30,00 | 30,00 |
Gesamt | 100 | 100 |
| Verbindung 1 nachträglich hinzugefügt (Gew.-%) |
0 | 1 |
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Die Offenzeit der Farbe wurde entsprechend der Offenbarung in Beispiel 2 gemessen. Formulierung 4, die keine Verbindung 1 enthielt, ergab eine Offenzeit von 10 Minuten (d. h. die Zeit, nach der die X-Markierungen sichtbar wurden). Formulierung 4 (die 1 Gew.-% von Verbindung 1 enthielt) ergab eine Offenzeit von 15 Minuten.
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Es versteht sich, dass die hierin beschriebenen Beispiele und Ausführungsformen nur der Veranschaulichung dienen, und dass verschiedene diesbezügliche Modifikationen oder Abänderungen für Fachleute auf diesem Gebiet ersichtlich sind, wobei diese vom Grundgedanken und Geltungsbereich dieser Anmeldung und dem Schutzumfang der beigefügten Patentansprüche umfasst sein sollen. Alle hierin zitierten Veröffentlichungen, Patente und Patentanmeldungen werden hiermit durch Verweis für alle Zwecke hierin übernommen.