DE19856148A1 - Wässriges pigmenthaltiges Beschichtungsmittel - Google Patents
Wässriges pigmenthaltiges BeschichtungsmittelInfo
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft wässrige pigmenthaltige Beschichtungsmittel mit einer Pigmentvolumenkonzentration (PVK) im Bereich von 5 bis 25, enthaltend wenigstens ein Pigment und/oder wenigstens einen Füllstoff und als filmbildende Bestandteile in dispers verteilter Form 40 bis 90 Gew.-Teile eines Colpolymers A mit einer Glasübergangstemperatur T¶G¶A im Bereich von +20 bis +70 DEG C, 10 bis 60 Gew.-Teile eines Copolymers B mit einer Glasübergangstemperatur T¶G¶B im Bereich von -30 bis +50 DEG C , wobei das Copolymer A und/oder das Copolymer B 0,1 bis 5,0 Gew.-% wenigstens einer siliziumorganischen Verbindung einpolymerisiert enthalten und sich die Glasübergangstemperaturen T¶G¶A und T¶G¶B um mindestens 5 K unterscheiden.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft wässrige pigmenthaltige Be
schichtungsmittel mit einer Pigmentvolumenkonzentration (PVK) im
Bereich von 5 bis 30, die als filmbildende Bestandteile in dis
pers verteilter Form zwei Copolymere A und B enthalten, wobei we
nigstens eines der beiden Copolymere 0,1 bis 5 Gew.-% wenigstens
einer siliziumorganischen Verbindung einpolymerisiert enthält.
Wässrige pigmentierte Beschichtungsmittel werden oft zur Verede
lung der Eigenschaften von Baumaterialien eingesetzt. Baumateria
lien sollen oft sehr gegensätzlichen, schwer vereinbaren Anforde
rungsprofilen gerecht werden, wie z. B. preisgünstige Herstel
lungsmaterialien und -verfahren, hohe Haltbarkeit, auch unter Au
ßenbewitterungsbedingungen, und hohen optischen Ansprüchen an die
Qualität der Oberflächen. Um solch vielfältigen Anforderungen ge
recht zu werden, werden solche Baumaterialien oft oberflächenbe
schichtet, wobei vorzugsweise wässrige Beschichtungsmittel einge
setzt werden, die aus Sicherheits- und Umweltgesichtspunkten
vorteilhaft sind. So können aus Mineralfasern hergestellte Bauma
terialien, die aufgrund der Hydrophilie der mineralischen Fasern
zur Wasseraufnahme und dadurch zu mangelnder Formhaltung neigen,
durch Behandlung mit Beschichtungsmitteln hydrophobiert und form
stabilisiert werden. Mineralische Formkörper, wie z. B. Betondach
steine und Faserzementplatten, zeigen durch Wechselwirkung der
hohen Alkalinität des mineralischen Bindemittels mit dem Kohlen
dioxid der Luft Korrosions- und Langzeithaltbarkeitsprobleme und
können durch Überziehen mit geeigneten Beschichtungsmitteln kon
serviert werden. Bitumenhaltige Baumaterialien, wie z. B. bitumen
haltige mineralische Formmassen und Bitumenpappen, neigen in Pro
duktion und Anwendung zum unerwünschten Verkleben und sind auch
hinsichtlich der optischen Qualität und Langzeitstabilität ihrer
Oberflächen in der Regel noch verbesserungsbedürftig.
Problematisch bei allen wässrigen Beschichtungsmitteln ist, dass
die darin als Filmbildner enthaltenen Polymere einerseits eine,
für die Verarbeitung günstige, möglichst niedrige Mindestfilmbil
dungstemperatur (MFT) sowie eine hinreichende Elastizität aufwei
sen sollen, die mit einer niedrigen Glasübergangstemperatur TG des
Polymers korreliert. Gleichzeitig ist eine hohe mechanische Be
lastbarkeit und eine hohe Blockfestigkeit der Beschichtungen ge
fordert, die mit einer hohen TG des Polymers und Sprödigkeit des
daraus gebildeten Films korreliert.
Die EP-A-0 466 409 offenbart Blends von zwei Polymeren, wobei ein
Polymer eine TG < 20°C und ein Polymer eine TG < 20°C aufweist,
als polymeres Bindemittel für seidenmatte Innenanstrichfarben.
Die Blends weisen eine wünschenswert geringe Mindestfilmbindetem
peratur bei guter Blockfestigkeit auf. Als entscheidend wird von
den Erfindern dabei angesehen, dass das weichere Polymer die kon
tinuierliche Phase des Films und das härtere Polymer die disper
gierte Phase des Films bildet, was bedeutet, dass in der Regel
das weichere Polymer mengenmäßig überwiegen muß. Dies zeigt sich
auch in den Beispielen, die als Polymere 60 bis 70 Gew.-% eines
weichen Polymers und 30 bis 40 Gew.-% eines harten Polymers ent
halten. Trotz des hohen Anteils an weichem Polymer enthalten die
Dispersionsfarben der Beispiele mehr als 7 Gew.-% organische Lö
sungsmittel.
Die DE 198 38 850.0 offenbart wässrige hochpigmentierte Beschich
tungsmassen, die als filmbildende Polymere ein Blend von wenig
stens einem Polymer, das eine Glasübergangstemperatur im Bereich
von -30 bis +10°C aufweist und wenigstens einem Polymer, das eine
Glasübergangstemperatur TG im Bereich von 15 bis 50°C aufweist,
für Dispersionsfarben, die eine Pigmentvolumenkonzentration ≧ 35
aufweisen. Die Polymere können zur Steigerung der Pigmentbinde
kraft Silizium enthaltende Monomere einpolymerisiert enthalten.
Die Dispersionsfarben der Beispiele enthalten keine Silizium ent
haltenden Monomere und weisen eine Pigmentvolumenkonzentrationen
(PVK) von 79 bzw. 84 auf.
Die Verwendung von siliziumhaltigen Monomeren in Polymerisatdis
persionen zur Verbesserung der Beschichtungseigenschaften auf mi
neralischen Substraten ist bekannt. So empfiehlt die
DE-C-2 14 857 wässrige Polymerisatdispersionen, die siliziumorga
nische Verbindungen einpolymerisiert enthalten, zur Beschichtung
von Baumaterialien, wie z. B. Beton. Die resultierenden Beschich
tungen weisen eine erhöhte Naßhaftung auf und quellen in Gegen
wart von Wasser kaum. Die JP-A-61/9463 empfiehlt ungesättigte si
liziumorganische Verbindungen einpolymerisiert enthaltende wäss
rige Polymerisatdispersionen als Grundmaterialien für Schutzüber
züge auf anorganischen Baumaterialien, wie z. B. Beton. Die er
hältlichen Beschichtungen werden als ausgezeichnet auf dem Sub
strat haftend und wasserfest beschrieben. Die DE-A-43 41 260 und
die DE-A-195 37 935 empfehlen wässrige Polymerisatdispersionen,
1 die unter anderem siliziumorganische Verbindungen einpolymeri
siert enthalten zum Verhindern von Ausblüherscheinungen auf mine
ralischen Substraten.
Die durch den Einbau siliziumhaltiger Gruppen verbesserten Ei
genschaften der Beschichtungen auf mineralischen Substraten oder
Substraten aus Glas werden allgemein auf Wechselwirkungen zwi
schen den Siliziumgruppen des Substrats und den Siliziumgruppen
des Polymers zurückgeführt.
Die Silizium enthaltenden Polymerisatdispersionen des Standes der
Technik zeigen hohe Bewitterungsstabilität und gute Haftungsei
genschaften auf mineralischen Substraten. Nachteilig ist jedoch,
dass sie sich aufgrund ihrer Sprödigkeit nur für harte, unflexi
ble Substrate aus Beton, wie z. B. Betondachsteine u. ä. eignen,
jedoch nicht für flexible Substrate geeignet sind, die hohe Ge
halte an organischen Bindemitteln aufweisen, wie z. B. bitumenhal
tige Baustoffe, oder größere Mengen an organischen Zuschlägen
enthalten, wie z. B. Faserzementerzeugnisse.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, pig
mentierte Beschichtungsmittel mit Polymerisatdispersionen als
filmbildenden Bestandteilen bereitzustellen, die die Nachteile
des Standes der Technik überwinden. Insbesondere sollen Beschich
tungsmittel bereitgestellt werden, die hohe Blockfestigkeit mit
hoher Flexibilität der Beschichtung verbinden und eine verbes
serte Haftung auch auf nichtmineralischen Substraten oder Sub
straten mit einem geringen Anteil an mineralischen Bestandteilen,
wie z. B. Bitumenpappen und Faserzementplatten, aufweisen.
Überraschend wurde nun gefunden, dass pigmentierte wässrige Be
schichtungsmittel, die zwei Copolymere A und B enthalten, wobei
wenigstens eines der beiden Copolymere 0,1 bis 5 Gew.-% einer si
liziumorganischen Verbindung einpolymerisiert enthält und sich
die Glasübergangstemperatur TG der beiden Copolymere um wenigstens
5 K unterscheiden, eine hohe Blockfestigkeit bei hinreichender
Elastizität und verbesserter Haftung, auch auf nichtmineralischen
Substraten, aufweisen und sich somit zur Beschichtung von flexi
blen Baumaterialien, wie z. B. Bitumenpappen und Faserzementplat
ten, eignen.
Die vorliegende Erfindung betrifft somit wässrige pigmenthaltige
Beschichtungsmittel mit einer Pigmentvolumenkonzentration (PVK)
im Bereich von 5 bis 30, enthaltend wenigstens ein Pigment und/
oder wenigstens einen Füllstoff und als filmbildende Bestandteile
in dispers verteilter Form 30 bis 90 Gew.-Teile eines Copoly
mers A mit einer Glasübergangstemperatur TGA im Bereich von +20
bis +70°C, 14 bis 70 Gew.-Teile eines Copolymers B mit einer Glas
übergangstemperatur TGB im Bereich von -30 bis +50°C, wobei das
Copolymer A und/oder das Copolymer B 0,1 bis 5,0 Gew.-%, bezogen
auf die Gesamtmenge aller einpolymerisierten Bausteine des jewei
ligen Copolymers, wenigstens einer siliziumorganischen Verbindung
einpolymerisiert enthalten und sich die Glasübergangstemperaturen
TGA und TGB um mindestens 5 K unterscheiden.
Vorzugsweise enthält das Copolymer A wenigstens eine siliziumor
ganische Verbindung einpolymerisiert; gegebenenfalls kann zusätz
lich auch das Copolymer B wenigstens eine siliziumorganische Ver
bindung einpolymerisiert enthalten.
Vorzugsweise liegt die Glasübergangstemperatur TGA im Bereich von
+25 bis +60°C und insbesondere im Bereich von +30 bis +50°C. Die
Glasübergangstemperatur TGB liegt vorzugsweise im Bereich von -15
bis +50°C, insbesondere im Bereich von ±0 bis +45°C und besonders
bevorzugt im Bereich von +10 bis +45°C. Dabei unterscheiden sich
die Glasübergangstemperaturen TGA und TGB vorzugsweise um minde
stens 7 K und insbesondere um mindestens 9 K. Vorzugsweise unter
scheiden sich die Glasübergangstemperaturen TGA und TGB um höch
stens 50 K, insbesondere um höchstens 45 K und besonders bevor
zugt um höchstens 30 K.
Unter der Glasübergangstemperatur TG werden hier die gemäß
ASTM D 3418-82 durch Differentialthermoanalyse (DSC) ermittelte
"mid-point temperature" und die aus der Messung des E-Moduls im
Kriechversuch als Funktion der Temperatur bestimmte Glasüber
gangstemperatur verstanden (vgl. Ullmann's Encyclopedia of Indu
strial Chemistry, 5th Edition, Volume A 21, VCH Weinheim 1992, S.
169 sowie Zosel, Farbe und Lack 82 (1976), S. 125-134, siehe auch
DIN 53765).
Nach Fox (siehe Ullmanns Enzyklopädie der technischen Chemie,
4. Auflage, Band 19, Weinheim (1980), S. 17, 18) kann man die
Glasübergangstemperatur TG der Polymers A und B abschätzen. Es
gilt für die Glasübergangstemperatur von schwach bwz. unvernetz
ten Mischpolymerisaten bei großen Molmassen in guter Näherung:
wobei X1, X2, . . ., Xn die Massenbrüche 1, 2, . . ., n und TG 1, TG 2,
. . ., TG n die Glasübergangstemperaturen der jeweils nur aus einem
der Monomeren 1, 2, . . ., n aufgebauten Polymeren in Grad Kelvin
bedeuten. Letztere sind z. B. aus Ullmann's Encyclopedia of Indu
strial Chemistry, VCH, 5.ed. Weinheim, Vol. A 21 (1992) S. 169
oder aus J. Brandrup, E. H. Immergut, Polymer Handbook 3rd ed, J.
Wiley, New York 1989 bekannt.
Besonders geeignete Beschichtungen erhält man, wenn das Beschich
tungsmittel als filmbildende Bestandteile 35 bis 80 Gew.-Teile
und besonders bevorzugt 40 bis 75 Gew.-Teile eines Copolymers A
und 20 bis 65 Gew.-Teile und besonders bevorzugt 25 bis 60 Gew.-
Teile eines Copolymers B enthält, mit der Maßgabe, dass sich die
Gesamtmenge der Copolymeren zu 100 Gew.-Teilen ergänzt. Bei
spielsweise enthalten besonders geeignete Beschichtungsmittel als
filmbildende Bestandteile etwa 75 Gew.-Teile Copolymer A und 25
Gew.-Teile Copolymer B oder 50 Gew.-Teile Copolymer A und 50
Gew.-Teile Copolymer B oder 40 Gew.-Teile Copolymer A und 60
Gew.-Teile Copolymer B.
Die in den erfindungsgemäßen Beschichtungsmitteln in dispers ver
teilter Form enthaltenen Copolymere A und B sind überwiegend oder
ausschließlich aus monoethylenisch ungesättigten Monomeren aufge
baut. Typische Monomere sind vinylaromatische Monomere, wie
Styrol, α-Methylstyrol, α-Phenylstyrol, o-Chlorstyrol oder
Vinyltoluole, Vinylester von aliphatischen C1-C18-Monocarbonsäu
ren, wie Vinylacetat, Vinylpropionat, Vinylbutyrat, Vinylvalerat,
Vinylpivalat, Vinylhexanoat, Vinyl-2-ethylhexanoat,
Vinyldecanoat, Vinyllaurat, Vinylstearat sowie im Handel befind
liche Monomere VEOVA® 5-11 (VEOVA® X ist ein Handelsname der Fa.
Shell und steht für Vinylester von α-verzweigten, aliphatischen
Carbonsäuren mit X C-Atomen, die auch als Versatic® X-Säuren be
zeichnet werden) sowie die Ester ethylenisch ungesättigter
C3-C8-Mono- oder Dicarbonsäuren, wie Acrylsäure, Methacrylsäure,
Maleinsäure und Fumarsäure mit C1-C10-, vorzugsweise
C1-C8-Alkanolen oder C5-C10-Cycloalkanolen, z. B. Methylacrylat,
Methylmethacrylat, Ethylacrylat, Ethylmethacrylat,
n-Butylacrylat, n-Butylmethacrylat, Isobutylacrylat,
Isobutylmethacrylat, tert.-Butylacrylat, tert.-Butylmethacrylat,
Hexylacrylat, Hexylmethacrylat, n-Octylacrylat,
n-Octylmethacrylat, 2-Ethylhexylacrylat, 2-Ethylhexylmethacrylat,
iso-Bornylacrylat, iso-Bornylmethacrylat, Norbornylacrylat,
Norbornylmethacrylat, 4-tert.-Butylcyclohexylacrylat,
4-tert.-Butylcyclohexylmethacrylat, Fumarsäuredimethylester,
Maleinsäuredimethylester oder Maleinsäuredi-n-butylester. Darüber
hinaus können auch α-Olefine, wie Ethylen, Propen und Isobuten
sowie Vinylchlorid oder Vinylidenchlorid als Comonomere einge
setzt werden. Geeignet sind in untergeordnetem Maße auch ethyle
nisch ungesättigte Nitrile wie Acrylnitril und Methacrylnitril.
Bevorzugt als Monomere sind vinylaromatische Monomere, vorzugs
weise Styrol, α-Methylstyrol und o-Chlorstyrol, besonders bevor
zugt Styrol, Ester der Acrylsäure mit C2-C8-Alkanolen, vorzugs
weise Ethylacrylat, n-Butylacrylat und 2-Ethylhexylacrylat,
besonders bevorzugt n-Butylacrylat, und Ester der Methacrylsäure
mit C1-C4-Alkanolen, vorzugsweise Methylmethacrylat,
Ethylmethacrylat, n-Butylmethacrylat, Isobutylmethacrylat und
tert.-Butylmethacrylat, besonders bevorzugt Methylmethacrylat.
Besonders bevorzugte Hauptmonomerkombinationen sind
Styrol/n-Butylacrylat, Styrol/2-Ethylhexylacrylat,
Methylmethacrylat/n-Butylacrylat oder
Methylmethacrylat/2-Ethylhexylacrylat.
Die die Copolymere A und B konstituierenden Monomere sind vor
zugsweise zu mindestens 80%, insbesondere zu mindestens 90% und
in vielen Fällen zu mindestens 95 Gew.-% ausgewählt unter den
vorgenannten Monomeren. Darüber hinaus können die Copolymere A
und B unabhängig voneinander 0 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 0,1
bis 5 Gew.-% und besonders bevorzugt 0,5 bis 3 Gew.-% weiterer
Monomere einpolymerisiert enthalten, die eine erhöhte Wasserlös
lichkeit aufweisen und im Folgenden als Monomere MW bezeichnet
werden. Unter erhöhter Wasserlöslichkeit versteht man eine Lös
lichkeit von wenigstens 50 g/l, vorzugsweise 80 g/l bei 25°C und
1 bar. Geeignet als Monomere MW sind z. B. monoethylenisch unge
sättigte Monomere mit einer sauren Funktionalität. Hierzu zählen
monoethylenisch ungesättigte C3-C8-Monocarbonsäuren, wie
Acrylsäure, Methacrylsäure, Crotonsäure, Vinylessigsäure,
Acrylamidoglykolsäure und Methacrylamidoglykolsäure, monoethyle
nisch ungesättigten C4-C8-Dicarbonsäuren, wie Maleinsäure,
Fumarsäure, Itaconsäure und Citraconsäure, deren Halbester mit
C1-C12-Alkanolen, wie Monomethylmaleinat und Mono-n-butylmaleinat,
ethylenisch ungesättigte Sulfonsäuren, wie Vinylsulfonsäure,
2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure,
2-Acryloxyethansulfonsäure und 2-Methacryloxyethansulfonsäure,
3-Acryloxy- und 3-Methacryloxypropansulfonsäure,
Vinylbenzolsulfonsäure und deren Salze, vorzugsweise deren Alka
limetallsalze oder deren Ammoniumsalze und insbesondere deren Na
triumsalze.
Geeignete Monomere MW sind ferner auch neutrale Monomere, wie
z. B. die Amide ethylenisch ungesättigter Monocarbonsäuren, z. B.
Acrylamid und Methacrylamid, die Hydroxyalkylester der vorgenann
ten ethylenisch ungesättigten Mono- und Dicarbonsäuren, z. B.
Hydroxyethylacrylat, Hydroxypropylacrylat, 4-Hydroxybutylacrylat,
die entsprechenden Methacrylate und wasserlösliche
N-Vinyllactame, z. B. N-Vinylpyrrolidon.
Wenigstens eines der Copolymere A und/oder B enthält 0,1 bis
5 Gew.-%, vorzugsweise 0,2 bis 2,5 Gew.-%, insbesondere 0,3 bis
1,5 Gew.-% und besonders bevorzugt 0,35 bis 1,0 Gew.-%, bezogen
auf die gesamte Monomerenmenge, wenigstens einer siliziumorgani
schen Verbindung einpolymerisiert. Das heißt, dass entweder nur
das Copolymer A oder nur das Copolymer B oder sowohl das Copoly
mer A als auch das Copolymer B wenigstens eine siliziumorganische
Verbindung in den vorstehend genannten Mengen einpolymerisiert
enthalten. Bevorzugt enthält nur eines der beiden Copolymere, A
oder B, besonders bevorzugt nur das Copolymer A, wenigstens eine
siliziumorganische Verbindung in den vorstehend genannten Mengen
bereichen einpolymerisiert. Geeignet als siliziumorganische Ver
bindungen sind monoethylenisch ungesättigte Monomere, die einen
SiR3-Rest enthalten. Insbesondere geeignet sind solche siliziumor
ganischen Verbindungen, die einen SiR1 3-Rest enthalten, der an
eine monoethylenisch ungesättigte Struktureinheit gebunden ist.
Die Reste R1 sind unabhängig voneinander ausgewählt, vorzugsweise
unter H, R2, OR3 und Cl, wobei R2 für lineare oder verzweigte
C1-C6-Alkylreste und R3 für H oder lineare oder verzweigte
C1-C6-Alkylreste steht. Insbesondere steht R1 für OR3 oder Cl.
Wenn R1 für OR3 steht, steht R3 vorzugsweise für H, lineares oder
verzweigtes C1-C4-Alkyl, wie z. B. Methyl, Ethyl, Propyl,
sec.-Propyl, Isopropyl, n-Butyl, sec.-Butyl, Isobutyl oder
tert.-Butyl. Besonders bevorzugt als R3 ist H, Methyl und Ethyl.
Besonders bevorzugt sind SiR1 3-Reste, die wenigstens eine Alkoxy
silangruppe aufweisen. Geeignet als ethylenisch ungesättigte
Struktureinheit der siliziumhaltigen Monomere sind insbesondere
Vinyl- und Allylreste, alkylsubstituierte Vinyl- und Allylreste,
wie z. B. Methallyl, und die Alkylester ethylenisch ungesättigter
C3-C8-Mono- und Dicarbonsäuren, wie z. B. die Monoester der Acryl
säure und Methacrylsäure und die Mono- und Diester der Malein
säure und Fumarsäure, mit C1-C6-Hydroxyalkylenen, wie z. B. Hydro
xymethylen, Hydroxyethylen, Hydroxypropylen und Hydroxybutylen.
Geeignet als siliziumhaltige ethylenisch ungesättigte Monomere
sind somit insbesondere Vinyltrialkoxysilane, z. B.
Vinyltrimethoxysilan und Vinyltriethoxysilan,
Alkylvinyldialkoxysilane, Vinyldialkoxysilanole, wie z. B.
Vinyldiethoxysilanol und Vinyldiethoxysilanol,
Allyltrialkoxysilane, z. B. Allyltriethoxysilan und
Allyltripropoxysilan, oder Di(Meth)acryloxyalkyltrialkoxysilane,
z. B. Acryloxyethyltrimethoxysilan, Acryloxypropyltrimethoxysilan,
Methacryloxyethyltrimethoxysilan und
Methacryloxypropyltrimethoxysilan. Besonders bevorzugt sind
Methacryloxypropyltrimethoxysilan, insbesondere
γ-Methacryloxypropyltrimethoxysilan.
Ebenfalls geeignet als einpolymerisierbare siliziumorganische
Verbindungen sind Mercaptosilane. Diese weisen in der Regel keine
ethylenisch ungesättigte Struktureinheit auf, sondern werden, wie
Molekulargewichtsregler, vorzugsweise am Ende einer Polymerisati
onskette eingebaut. Sie enthalten wenigstens eine SH-Gruppe und
einen SiR3-Rest wie bereits oben definiert. Geeignete Mercaptosi
lane sind z. B. Mercaptoalkyltrialkoxysilane, wie z. B.
Mercaptopropyltrimethoxysilan und Mercaptopropyltriethoxysilan.
Vorzugsweise sind die Copolymere A und B weitgehend unvernetzt.
Demzufolge enthalten die Copolymere A und B unabhängig voneinan
der höchstens 1 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 0,5 Gew.-%, ins
besondere weniger als 0,1 Gew.-% und ganz besonders bevorzugt
keine polyfunktionellen Monomere. Zu den polyfunktionalen Monome
ren zählen sowohl Monomere, die zwei oder mehr ethylenisch unge
sättigte Doppelbindungen aufweisen, als auch ethylenisch ungesät
tigte Verbindungen, die neben einer ethylenisch ungesättigten
Doppelbindung wenigstens eine weitere reaktive Gruppe aufweisen,
die zu einer Reaktion unter Ausbildung einer Bindung mit einer
funktionellen Gruppe im Polymer oder mit einer bi- oder polyfunk
tionellen Verbindung geeignet ist, beispielsweise eine Epoxy-,
N-Alkylol- oder eine Carbonylgruppe.
Die Copolymere A und/oder B können gegebenenfalls 0,1 bis
5 Gew.-% und vorzugsweise 0,2 bis 3 Gew.-%, bezogen auf die Ge
samtmenge der einpolymerisierten Bausteine des jeweiligen Copoly
mers, wenigstens eines ethylenisch ungesättigten Monomers mit ei
ner Acetacetoxyfunktion einpolymerisiert enthalten, wie z. B.
Acetacetoxyethylacrylat.
In den Copolymeren A und B sind die Mengen an einpolymerisierten
Bausteinen, d. h. an siliziumorganischen Verbindungen und silizi
umfreien ethylenisch ungesättigten Monomeren, unabhängig vonein
ander mit der Maßgabe auszuwählen, dass sich die Mengen in jedem
Copolymer zu 100% ergänzen.
Vorzugsweise enthalten die Copolymere A und B unabhängig vonein
ander 90 bis 100 Gew.-% zwei oder mehrere monoethylenisch unge
sättigte Monomere, ausgewählt unter vinylaromatischen Monomeren,
Estern ethylenisch ungesättigter C3-C8-Monocarbonsäuren mit
C1-C10-Alkanolen und Vinylestern aliphatischer C1-C12-Monocarbon
säuren, und 0 bis 10 Gew.-% wenigstens eines damit copolymeri
sierbaren Monomers MW mit erhöhter Wasserlöslichkeit einpolymeri
siert. Vorzugsweise ist das Monomer MW zu mindestens 0,1 Gew.-%
und insbesondere zu 0,5 bis 5 Gew.-% einpolymerisiert.
Bevorzugt sind Beschichtungsmittel, worin das Copolymer A eine
Glasübergangstemperatur TGA im Bereich von +20 bis +50°C aufweist
und 0,1 bis 2,5 Gew.-% wenigstens eines siliziumhaltigen ethyle
nisch ungesättigten Monomers und wenigstens zwei weitere, davon
verschiedene monoethylenisch ungesättigte Monomere einpolymeri
siert enthält, das Copolymer B eine Glasübergangstemperatur TGB im
Bereich von -15 bis +45°C aufweist, und sich die Glasübergangstem
peraturen TGA und TGB um mindestens 7 K unterscheiden.
Insbesondere sind solche Beschichtungsmittel bevorzugt, deren Co
polymere A wenigstens eine siliziumorganische Verbindung in den
vorstehend angegebenen Mengenbereichen und als monoethylenisch
ungesättigte Monomere 40 bis 79,9 Gew.-%, bevorzugt 45 bis
74,9 Gew.-% und besonders bevorzugt 50 bis 69,9 Gew.-% wenigstens
eines vinylaromatischen Monomers, vorzugsweise Styrol,
α-Methylstyrol und o-Chlorstyrol, besonders bevorzugt Styrol, und
20 bis 59,9 Gew.-%, bevorzugt 25 bis 54,9 Gew.-% und besonders
bevorzugt 30 bis 49,9 Gew.-% wenigstens eines Acrylesters von li
nearen und verzweigten C1-C10-Alkanolen, vorzugsweise
Ethylacrylat, n-Butylacrylat und 2-Ethylhexylacrylat, besonders
bevorzugt n-Butylacrylat, und als Monomere MW 0,1 bis 5 Gew.-%,
bevorzugt 0,5 bis 2,5 Gew.-%, wenigstens einer copolymerisierba
ren Carbonsäure, ausgewählt unter Acrylsäure, Methacrylsäure und
Itaconsäure, bevorzugt Acrylsäure, einpolymerisiert enthalten
und/oder deren Copolymere B als monoethylenisch ungesättigte Mo
nomere 20 bis 60 Gew.-%, bevorzugt 25 bis 55 Gew.-% und besonders
bevorzugt 30 bis 50 Gew.-% wenigstens eines vinylaromatischen Mo
nomers, vorzugsweise Styrol, α-Methylstyrol, und o-Chlorstyrol,
besonders bevorzugt Styrol, und 40 bis 80 Gew.-%, bevorzugt 45
bis 75 Gew.-% und besonders bevorzugt 50 bis 70 Gew.-% wenigstens
eines Acrylesters von linearen und verzweigten C1-C10-Alkanolen,
vorzugsweise Ethylacrylat, n-Butylacrylat und
2-Ethylhexylacrylat, besonders bevorzugt n-Butylacrylat, und als
Monomere MW 0 bis 5 Gew.-%, bevorzugt 0,5 bis 2,5 Gew.-%, copoly
merisierbare Carbonsäuren, ausgewählt unter Acrylsäure,
Methacrylsäure und Itaconsäure, bevorzugt Acrylsäure, einpolyme
risiert enthalten.
Ebenfalls bevorzugt sind Beschichtungsmittel wie vorstehend be
schrieben, bei denen die vinylaromatischen Monomere ganz oder we
nigstens teilweise durch Methylmethacrylat ersetzt sind.
Die Beschichtungsmittel können zur Einstellung der Filmbildeei
genschaften der Bindemittelpolymerisate, sog. Filmbildehilfsmittel
(Weichmacher) enthalten. Hierbei handelt es sich in der Regel um
mit Wasser mischbare, flüchtige Substanzen oder schwerflüchtige
Substanzen wie Ethylenglykol, Propylenglykol, Butylenglykol,
Hexylenglykol, Alkylether und -etherester von Glykolen und
Polyglykolen, z. B. Diethylenglykolmonoethylether,
Diethylenglykolmonoethyletheracetat,
Diethylenglykolmonobutylether, Hexylenglykoldiacetat,
Propylenglykolmonoethylether, -monophenylether, -monobutylether
und -monopropylether, Dipropylenglykolmonomethylether,
Dipropylenglykolmono-n-butylether,
Tripropylenglykolmono-n-butylether, und die Acetate der
vorgenannten Monoalkylether, z. B. Butoxybutylacetat, ferner
Alkylester aliphatischer Mono- und Dicarbonsäuren, z. B. Texanol®
der Eastman, oder technische Gemische von Dibutylestern der
Bernsteinsäure, Glutarsäure und Adipinsäure enthalten. Vorzugs
weise enthalten die erfindungsgemäßen Zubereitungen keine Kohlen
wasserstoffe wie Testbenzine als Weichmacher.
Filmbildehilfsmittel werden üblicherweise in einer Menge einge
setzt, dass die Zubereitung eine Mindestfilmbildetemperatur < 20°C
und vorzugsweise im Bereich von 0 bis 10°C aufweisen. Vorzugsweise
enthalten die erfindungsgemäßen Zubereitungen weniger als
5 Gew.-% und insbesondere 3 Gew.-%, bezogen auf das Polymer, als
Filmbildehilfsmittel. Sofern Verarbeitungstemperaturen oberhalb
Raumtemperatur möglich sind, können die Zubereitungen auch ohne
die vorgenannten Filmbildehilfsmittel ausgestaltet werden. Für
übliche Anwendungszwecke enthalten die erfindungsgemäßen Be
schichtungsmassen vorzugsweise 0,5 bis 2 Gew.-%, bezogen auf die
Copolymeren A und B, wenigstens eines der vorgenannten Filmbilde
hilfsmittel, insbesondere ein flüchtiges Filmbildehilfsmittel je
nach vorgesehener Applikationsart (z. B. für Do-it-yourself-Anwen
dungen) und -temperatur (z. B. niedrigen Anwendungstemperaturen).
Die Herstellung der Copolymere A und B erfolgt unabhängig vonein
ander in separaten Polymerisationsreaktionen. Als Polymerisati
onsverfahren kommt grundsätzlich jedes Verfahren der radikali
schen Polymerisation in Betracht. Zum Einsatz in den erfindungs
gemäßen Zubereitungen kann es gegebenenfalls erforderlich sein,
die bei der Polymerisation erhaltenen Copolymere A und B in eine
wässrige Dispersion zu überführen. Vorzugsweise erfolgt jedoch
die Herstellung der Copolymere A als auch der Copolymere B auf
dem Wege der radikalischen wässrigen Emulsionspolymerisation in
Gegenwart eines radikalischen Polymerisationsinitiators und we
nigstens einer oberflächenaktiven Verbindung.
Als oberflächenaktive Verbindungen für die Emulsionspolymerisa
tion kommen sowohl Schutzkolloide als auch Emulgatoren in Be
tracht. Die oberflächenaktiven Verbindungen dienen zur Stabili
sierung sowohl der zu polymerisierenden Monomeremulsion als auch
der Polymerteilchen in der fertigen Dispersion sowie in der fer
tigen Beschichtungsmasse. Die oberflächenaktiven Verbindungen
bleiben naturgemäß in der Polymerdispersion der Copolymere A und
B und können somit die anwendungstechnischen Eigenschaften der
erfindungsgemäßen Beschichtungsmassen beeinflussen.
Für die Eigenschaften der erfindungsgemäßen Beschichtungsmassen
hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Beschichtungsmas
sen, d. h. wenigstens eine der Dispersionen der Copolymere A oder B
wenigstens einen anionischen Emulgator der allgemeinen Formel I
enthalten,
worin R1 und R2 unabhängig voneinander für Wasserstoff oder einen
linearen oder verzweigten Alkylrest mit 4 bis 24 C-Atomen stehen
und nicht gleichzeitig Wasserstoff sind, und X+ und Y+ gleich oder
verschieden sind und für ein einwertiges Kation oder ein Katio
nenäquivalent stehen.
Vorzugsweise stehen X+ und Y+ in Formel I für Alkalimetallkationen
und/oder Ammoniumionen und insbesondere für ein Natriumkation. R1
und R2 stehen vorzugsweise für lineare oder verzweigte Alkylreste
mit 10 bis 18 C-Atomen oder für Wasserstoff. Die Verbindungen der
Formel I sind allgemein bekannt, z. B. aus der EP-A-469 295. Be
sonders vorteilhaft sind Verbindungen der Formel I, in denen X+
und Y+ Natrium, R1 ein verzweigter Alkylrest mit 10, 12, 14 oder
16 C-Atomen, insbesondere 12 C-Atomen, und R2 Wasserstoff oder
gleich R1 ist. Häufig werden technische Gemische verwendet, die
einen Anteil von 50 bis 90 Gew.-% des monoalkylierten Produktes
aufweisen, beispielsweise DOWFAX® 2A1 (Warenzeichen der Dow Che
mical Company).
Neben den oder anstelle der anionischen Emulgatoren der allgemei
nen Formel I können erfindungsgemäß ein oder mehrere weitere an
ionische Emulgatoren, nichtionische Emulgatoren und/oder Schutz
kolloide als oberflächenaktive Verbindungen verwendet werden.
Vorzugsweise ist eine Verbindung der allgemeinen Formel I allei
niger anionischer Emulgator. Vorzugsweise werden bei der Herstel
lung der Copolymere A und B Mischungen aus wenigstens einem anio
nischen und wenigstens einem nichtionischen Emulgator eingesetzt.
Oberflächenaktive Verbindungen werden üblicherweise in Mengen von
0,1 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 0,5 bis 5 Gew.-%, bezogen auf die
Gesamtmenge der zu polymerisierenden Monomere, verwendet. Vor
zugsweise werden als oberflächenaktive Verbindungen ausschließ
lich Emulgatoren eingesetzt, deren relative Molekulargewichte im
Unterschied zu den Schutzkolloiden üblicherweise unter 2000 lie
gen.
Geeignete Schutzkolloide sind beispielsweise Polyvinylalkohole,
Stärke- und Cellulosederivate oder Vinylpyrrolidon enthaltende
Copolymerisate. Eine ausführliche Beschreibung weiterer geeigne
ter Schutzkolloide findet sich in Houben-Weyl, Methoden der orga
nischen Chemie, Band XIV/l, Makromolekulare Stoffe, Georg-Thieme-
Verlag, Stuttgart 1961, S. 411-420.
Weitere geeignete anionische Emulgatoren sind dem Fachmann be
kannt. Bevorzugte anionische Emulgatoren sind beispielsweise Al
kali- und Ammoniumsalze von Alkylsulfaten (Alkylrest: C8-C12), von
Schwefelsäurehalbestern ethoxylierter Alkanole (EO-Grad: 2 bis
50, Alkylrest: C12 bis C18), von Alkylsulfonsäuren (Alkylrest:
C12-C18) und von Alkylarylsulfonsäuren (Alkylrest: C9 bis C18). Be
vorzugte nichtionische Emulgatoren sind aliphatische nichtioni
sche Emulgatoren, beispielsweise Ethoxylate langkettiger Alkohole
(EO-Grad: 3 bis 50, Alkylrest: C8-C36), sowie Polyethylenoxid/Po
lypropylenoxid-Blockcopolymere. Bevorzugt werden Ethoxylate lang
kettiger Alkanole (Alkylrest: C10-C22, mittlerer Ethoxylierungs
grad: 3 bis 50) und darunter besonders bevorzugt solche auf Basis
von Oxoalkoholen und nativen Alkoholen mit einem linearen oder
verzweigten C12-C18-Alkylrest und einem Ethoxilierungsgrad von 8
bis 50. Vorzugsweise enthalten die nichtionischen Emulgatoren
keine Derivate von Alkylphenolen.
Als radikalische Polymerisationsinitiatoren kommen alle diejeni
gen in Betracht, die in der Lage sind, eine radikalische wässrige
Emulsionspolymerisation auszulösen. Es kann sich dabei sowohl um
Peroxide, z. B. Alkalimetallperoxodisulfate oder Wasserstoffper
oxid als auch um Azoverbindungen handeln. Bevorzugt werden Redox
initiatorsysteme verwendet, die aus wenigstens einem organischen
Reduktionsmittel und wenigstens einem Peroxid und/oder Hydroper
oxid zusammengesetzt sind, z. B. tert.-Butylhydroperoxid mit einer
Schwefelverbindung, z. B. dem Natriumsalz der Hydroxymethansulfin
säure, Natriumsulfit, Natriumdisulfit, Natriumthiosulfat oder
Acetonbissulfit oder Wasserstoffperoxid mit Ascorbinsäure. Auch
können für diesen Zweck Redoxinitiatorsysteme verwendet werden,
die eine geringe Menge einer im Polymerisationsmedium löslichen
Metallverbindung enthalten, deren metallische Komponente in meh
reren Wertigkeitsstufen auftreten kann, z. B. Eisen(II)sulfat.
Ebenfalls bevorzugte Initiatoren sind Alkaliperoxodisulfate, wie
Natriumperoxodisulfat oder Ammoniumperoxodisulfat. Vorzugsweise
beträgt die Menge der eingesetzten radikalischen Initiatorsy
steme, bezogen auf die Gesamtmenge der zu polymerisierenden Mono
mere, 0,05 bis 2 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 bis 1 Gew.-%.
Das Molekulargewicht der Polymerisate kann durch Zugabe geringer
Mengen, in der Regel bis zu 2 Gew.-%, bezogen auf die zu polyme
risierenden Monomere, einer oder mehrerer, das Molekulargewicht
regelnder Substanzen, z. B. organische Thioverbindungen, Allylal
kohole oder Aldehyde eingestellt werden.
Die Emulsionspolymerisation kann sowohl kontinuierlich als auch
nach der Batchfahrweise, vorzugsweise nach einem halbkontinuier
lichen Verfahren erfolgen. Dabei können die zu polymerisierenden
Monomere kontinuierlich, einschließlich Stufen- oder Gradienten
fahrweise, dem Polymerisationsansatz zugeführt werden. Die Mono
meren können sowohl als Monomermischung als auch als wässrige Mo
nomeremulsion der Polymerisation zugeführt werden.
Neben der saatfreien Herstellungsweise kann zur Einstellung einer
definierten Polymerteilchengröße die Emulsionspolymerisation nach
dem Saatlatex-Verfahren oder in Gegenwart von in situ hergestell
ten Saatlatex erfolgen. Verfahren hierzu sind bekannt und können
dem Stand der Technik entnommen werden (siehe EP-B 40419 sowie
"Encyclopedia of Polymer Science and Technology", Vol. 5, John
Wiley & Sons Inc., New York 1966, S. 847).
Polymerisationsdruck und Polymerisationstemperatur sind von un
tergeordneter Bedeutung. Im Allgemeinen arbeitet man bei Tempera
turen zwischen Raumtemperatur und 120°C, vorzugsweise bei Tempera
turen von 40 bis 110°C und besonders bevorzugt zwischen 50 und
100°C.
Im Anschluss an die eigentliche Polymerisationsreaktion ist es
gegebenenfalls erforderlich, die erfindungsgemäßen, wässrigen Po
lymerisatdispersionen weitgehend frei von Geruchsträgern wie
Restmonomeren und anderen organischen flüchtigen Bestandteilen zu
gestalten. Dies kann in an sich bekannter Weise physikalisch
durch destillative Entfernung (insbesondere über Wasserdampfde
stillation) oder durch Abstreifen mit einem inerten Gas erreicht
werden. Die Absenkung der Restmonomere kann weiterhin chemisch
durch radikalische Nachpolymerisation, insbesondere unter Einwir
kung von Redoxinitiatorsystemen, wie sie z. B. in der
DE-A 44 35 423, DE-A 44 19 518 sowie in der DE-A 44 35 422 aufge
führt sind, erfolgen. Bevorzugt wird die Nachpolymerisation mit
einem Redoxinitiatorsystem aus wenigstens einem organischen Per
oxid und einem organischen Sulfit durchgeführt.
Auf diesem Wege sind wässrige Polymerdispersionen mit einem Poly
mergehalt bis zu 80 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der
Dispersion, zugänglich. Für die Herstellung der erfindungsgemäßen
Beschichtungsmassen werden aus praktischen Gründen vorzugsweise
Dispersionen mit Polymergehalten im Bereich von 30 bis 70 Gew.-%,
insbesondere 40 bis 60 Gew.-%, eingesetzt.
Vorzugsweise werden die wässrigen Dispersionen der Copolymere
nach ihrer Herstellung und vor ihrem Einsatz in den erfindungsge
mäßen Zubereitungen durch Zugabe einer Base, z. B. Ammoniak,
schwerflüchtigen Aminen, Alkalimetall- oder Erdalkalimetallhydro
xiden, Erdalkalimetalloxiden neutralisiert. Der pH-Wert der Dis
persionen liegt nach der Neutralisation vorzugsweise im Bereich
von pH 6 bis pH 9.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Beschichtungsmassen erfolgt
in bekannter Weise durch Abmischen der Komponenten in hierfür üb
lichen Mischvorrichtungen. Es hat sich bewährt, aus den Pigmen
ten, Wasser und gegebenenfalls den Hilfsmitteln eine wässrige Pa
ste oder Dispersion zu bereiten, und anschließend erst das poly
mere Bindemittel, d. h. in der Regel die wässrigen Dispersionen
der Copolymere A und B mit der Pigmentpaste bzw. Pigmentdisper
sion zu vermischen. Vorzugsweise gibt man das Polymere Bindemit
tel als eine Mischung der Dispersionen der Copolymere A und der
Copolymere B zu.
Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung be
trifft Beschichtungsmittel in Form von Schutzbeschichtungen und
Dispersionsfarben.
Die erfindungsgemäßen Beschichtungsmittel weisen vorzugsweise ei
nen Gesamtgehalt an Copolymeren A und B im Bereich von 10 bis
40 Gew.-% auf und enthalten in der Regel 15 bis 65 Gew.-% und
vorzugsweise 20 bis 55 Gew.-% nichtflüchtige Bestandteile. Hier
unter sind alle Bestandteile der Zubereitung zu verstehen, die
nicht Wasser oder Lösungsmittel sind, zumindest aber die Gesamt
menge an Bindemittel, Füllstoff, Pigment, Emulgatoren, Weichma
cher und polymere Hilfsmittel. Die Pigmentvolumenkonzentration
(wie unten stehend definiert) liegt in den erfindungsgemäßen Be
schichtungsmitteln im Bereich von 5 bis 30, vorzugsweise im Be
reich von 5 bis 25 und besonders bevorzugt im Bereich von 10 bis
20, wie z. B. 15 bis 20. Die erfindungsgemäßen Zubereitungen ent
halten somit typischerweise, bezogen auf ihr Gesamtgewicht:
- i) 15 bis 35 Gew.-% feste Bindemittelbestandteile (= Copolymere A und B)
- ii) 5 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise 5 bis 25 Gew.-% wenigstens ei nes Pigments und gegebenenfalls eines oder mehrerer, feintei lige Füllstoffe,
- iii) 0,1 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 10 Gew.-% übliche Hilfsmittel.
Die Pigmentvolumenkonzentration ist der mit 100 multiplizierte
Quotient aus der Summe von Pigmentvolumen plus Füllstoffvolumen,
I geteilt durch das Gesamtvolumen von Pigment, Füllstoff plus Bin
demittelpolymer (Copolymere A und B). Je nach Anwendungszweck und
Polymertyp wird das Bindemittelpigmentverhältnis und damit die
PVK in bekannter Weise variieren.
Typische Pigmente für die erfindungsgemäßen Beschichtungsmittel
sind anorganische Pigmente wie Titandioxid, vorzugsweise in der
Rutilform, Bariumsulfat, Zinkoxid, Zinksulfid, basisches Bleicar
bonat, Antimontrioxid, Lithopone (Zinksulfid + Bariumsulfat). Die
Zubereitungen können jedoch auch farbige Pigmente, beispielsweise
I Eisenoxide, Ruß, Graphit, luneszente Pigmente, Zinkgelb, Zink
grün, Ultramarin, Manganschwarz, Antimonschwarz, Manganviolett,
Pariser Blau oder Schweinfurter Grün enthalten. Neben den anorga
nischen Pigmenten können die erfindungsgemäßen Zubereitungen auch
organische Farbpigmente, z. B. Sepia, Gummigutt, Kasseler Braun,
Toluidinrot, Pararot, Hansagelb, Indigo, Azofarbstoffe, anthra
chinoide und indigoide Farbstoffe sowie Dioxazin, Chinacridon-,
Phthalocyanin-, Isoindolinon- und Metallkomplexpigmente enthal
ten.
Geeignete Füllstoffe sind z. B. Alumosilicate, wie Feldspäte, Si
licate, wie Kaolin, Talkum, Glimmer, Magnesit, Erdalkalicarbona
te, wie Calciumcarbonat, beispielsweise in Form von Calcit oder
Kreide, Magnesiumcarbonat, Dolomit, Erdalkalisulfate, wie Calci
umsulfat, Siliziumdioxid etc. Die Füllstoffe können als Einzel
i komponenten eingesetzt werden. In der Praxis haben sich jedoch
Füllstoffmischungen besonders bewährt, z. B. Calciumcarbonat/Kao
lin, Calciumcarbonat/Talkum.
Zu den üblichen Hilfsmitteln zählen neben den bei der Polymerisa
tion eingesetzten Emulgatoren, Netz- oder Dispergiermittel, wie
Natrium, Kalium- oder Ammoniumpolyphosphate, Alkalimetall- und
Ammoniumsalze von Polyacrylsäuren und von Polymaleinsäure, Poly
phosphonate, wie 1-Hydroxyethan-1,1-diphosphonsaures Natrium so
wie Naphthalinsulfonsäuresalze, insbesondere deren Natriumsalze,
Die Dispergiermittel werden in der Regel in einer Menge von 0,1
bis 0,6 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Dispersionsfarbe
eingesetzt.
Ferner zählen zu den Hilfsmitteln gegebenenfalls auch Verdic
kungsmittel, beispielsweise Cellulosederivate, wie Methylcellu
lose, Hydroxyethylcellulose und Carboxymethylcellulose, ferner
Casein, Gummiarabikum, Tragantgummi, Stärke, Natriumalginat, Po
lyvinylalkohol, Polyvinylpyrrolidon, Natriumpolyacrylate, wasser
lösliche Copolymerisate auf Acryl- und Methacrylsäurebasis, wie
Acrylsäure/Acrylamid- und Methacrylsäure/Acrylester-Copolymeri
sate und sog. Assoziativverdicker, beispielsweise Styrol-Malein
säureanhydrid-Polymerisate, Styrol-Acrylsäure-Butylacrylat-Terpo
lymere oder hydrophob modifizierte Polyetherurethane, wie sie
beispielsweise von N. Chen et al. in J. Coatings Techn. Vol 69,
No. 867, 1997, S. 73 und von R. D. Hester et al. J. Coatings
Technology, Vol. 69, No. 864, 1997, 109 beschrieben sind und auf
deren Offenbarung hiermit in vollem Umfang Bezug genommen wird.
Auch anorganische Verdickungsmittel, z. B. Bentonite oder Hekto
rit, können verwendet werden. Verdickungsmittel werden im Allge
meinen in Mengen von 0,1 bis 3 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 bis
1 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der wässrigen Zuberei
tung, verwendet.
Ferner zählen zu den Hilfsmitteln in der Regel auch Entschäumer,
Konservierungs- oder Hydrophobiermittel, Biozide oder weitere Be
standteile.
Die erfindungsgemäßen Zubereitungen sind stabile fluide Systeme,
die man zur Beschichtung einer Vielzahl von Substraten verwenden
kann. Geeignete Substrate sind beispielsweise Holz, Beton, Me
tall, Glas, Keramiken, Putze, Tapeten, gestrichene, grundierte
oder verwitterte Untergründe und insbesondere Holz, Plastik, Pa
piere und Pappen, ganz besonders bevorzugt sind bituminöse Sub
strate, wie z. B. Bitumenplatten, Bitumenwellplatten, Bitumenpap
pen, insbesondere Bitumenpappen. Das Aufbringen der Zubereitung
auf das zu beschichtende Substrat erfolgt in einem von der Ausge
staltung der Zubereitung abhängigen Weise. Das Aufbringen kann,
abhängig von Viskosität und Pigmentgehalt der Zubereitung sowie
dem Substrat mittels Rollen, Bürsten, Rakeln oder als Spray er
folgen.
Die erfindungsgemäßen Beschichtungsmittel werden einfach oder
mehrfach auf das zu beschichtende Substrat aufgebracht. In der
Regel wird das Beschichtungsmittel so aufgebracht, dass der troc
kene Gesamtauftrag 20 bis 400 g/m2, vorzugsweise 30 bis 350 g/m2
und besonders bevorzugt 50 bis 300 g/m2, beträgt. Das Trocknen der
erfindungsgemäß beschichteten Substrate kann in üblicher Weise,
gegebenenfalls bei Raumtemperatur oder erhöhter Temperatur durch
geführt werden. Wenn die beschichteten Substrate bei erhöhter
Temperatur getrocknet werden, werden im Allgemeinen Temperaturen
im Bereich von 30 bis 120°C und insbesondere im Bereich von 40 bis
70°C verwendet. Wenn das erfindungsgemäße Beschichtungsmittel
zwei- oder mehrfach auf das zu beschichtende Substrat aufgebracht
wird, können gegebenfalls zwischen den Aufbringungen Trocknungs
schritte, wie vorstehend beschrieben, durchgeführt werden.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch die Verwendung der
vorstehend beschriebenen Beschichtungsmittel zur Beschichtung von
Substraten, insbesondere bituminösen Substraten.
Ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren
zur Beschichtung von Substraten, insbesondere bituminösen Sub
straten, wobei man ein Beschichtungsmittel wie vorstehend be
schrieben auf das Substrat aufbringt.
Eine wässrige Emulsion des jeweiligen Monomerengemischs und 0,5 g
Natriumlaurylsulfat in 105 g Wasser wurde mit 0,5 g Natriumper
oxodisulfat als Initiator nach der Emulsionszulauffahrweise bei
90°C nach der Methode der radikalischen wässrigen Emulsionspolyme
risation polymerisiert. Die Dispersionen wiesen nach Desodorie
rung und pH-Wert Einstellung einen pH-Wert von etwa 8 und einen
Feststoffgehalt von etwa 49% auf. Zusammensetzung und physikali
sche Daten der erhaltenen Dispersionen D1 bis D6 sind in Tabelle
1 dargestellt.
Die Dispersionen der Copolymere A1 oder A2 und B1, B2 oder B4
wurden in verschiedenen Mengenverhältnissen (siehe Tabellen 2 bis
4) zu Polymerblends vermischt. Aus 481 g jedes Polymerblends
wurde ein erfindungsgemäßes Beschichtungsmittel formuliert.
Herstellung eines erfindunggemäßen Beschichtungsmittels mit einer
Pigmentvolumenkonzentration (PVK) von 19:
In einem Gefäß wurden vorgelegt:
207 Gew.-Tl. Wasser
2,5 Gew.-Tl. Konservierungsmittel
5,5 Gew.-Tl. Entschäumer
3,0 Gew.-Tl. Pigmentverteiler
1,5 Gew.-Tl. Netzmittel
2,5 Gew.-Tl. Tylose MH 6000 xp
5,4 Gew.-Tl. Ammoniak
8,3 Gew.-Tl. Lusolvan FBH
20,7 Gew.-Tl. Butylglycol
20,0 Gew.-Tl. Micro Mica W 1
160,1 Gew.-Tl. Eisenoxid schwarz
22,5 Gew.-Tl. Titandioxid
481 Gew.-Tl. Dispersionsblend
60,0 Gew.-Tl. Wasser
2,5 Gew.-Tl. Konservierungsmittel
5,5 Gew.-Tl. Entschäumer
3,0 Gew.-Tl. Pigmentverteiler
1,5 Gew.-Tl. Netzmittel
2,5 Gew.-Tl. Tylose MH 6000 xp
5,4 Gew.-Tl. Ammoniak
8,3 Gew.-Tl. Lusolvan FBH
20,7 Gew.-Tl. Butylglycol
20,0 Gew.-Tl. Micro Mica W 1
160,1 Gew.-Tl. Eisenoxid schwarz
22,5 Gew.-Tl. Titandioxid
481 Gew.-Tl. Dispersionsblend
60,0 Gew.-Tl. Wasser
Die Komponenten wurden in einem Hochgeschwindigkeitsmischer mit
einander vermischt. Die Ergebnisse der anwendungstechnischen Prü
fung sind in den Tabellen 2 bis 4 zusammengefaßt.
Die Herstellung erfolgte wie unter II beschrieben, jedoch wurden
jeweils 481 g Dispersion des Copolymers A1, B2, B3 oder B4 bzw.
481 g Polymerblend aus B1 und B4 sowie aus B1 und B3 verwendet.
Die Mischungsverhältnisse und die Ergebnisse der anwendungstech
nischen Prüfung sind in den Tabellen 2 bis 4 zusammengefaßt.
Jeweils eines der gemäß II. und III. hergestellten Beschichtungs
mittel wurde auf die Probekörper (Faserzementplatten, Bitumen
wellplatten, Fichtenholzplatten) mit einem Auftrag von ca.
200 g/m2 (nass gerechnet) aufgetragen.
Die getrockneten Probekörper legte man mit der beschichteten
Oberfläche 10 Tage auf ein 60°C warmes Wasserbad. Die Änderung des
Aussehens des auf dem Wasserbad belasteten beschichteten Probe
körpers wurde im Vergleich mit unbelasteten beschichteten Probe
körpern verglichen und die Unterschiede visuell beurteilt. Die
Ergebnisse sind in den Tabellen 2 bis 4 zusammengestellt. Hierfür
wird folgende Notenskala zugrunde gelegt:
0 = nicht vorhanden
1 = schwach erkennbar
2 = gut erkennbar
3 = auffallend
4 = stark auffallend
5 = sehr stark auffallend
1 = schwach erkennbar
2 = gut erkennbar
3 = auffallend
4 = stark auffallend
5 = sehr stark auffallend
Die Probekörper, die bereits nach 1. beurteilt sind, werden auch
für die Bestimmung der Blasenbildungsneigung verwendet. Dabei
wird die Blasenbildungsneigung visuell an sogenannten belasteten
Stellen, d. h. in Bereichen, in denen der Wasserdampf mit der Be
schichtung in direktem Kontakt stand, beurteilt. Die Ergebnisse
sind in den Tabellen 2 bis 4 zusammengestellt. Hierfür wird fol
gende Notenskala zugrunde gelegt:
0 = nicht vorhanden
1 = schwach erkennbar
2 = gut erkennbar
3 = auffallend
4 = stark auffallend
5 = sehr stark auffallend
1 = schwach erkennbar
2 = gut erkennbar
3 = auffallend
4 = stark auffallend
5 = sehr stark auffallend
Die Probekörper, die bereits nach 1. und 2. beurteilt sind, wer
den auch für die Bestimmung der Elastizität verwendet. Dazu wer
den die Probekörper einer leichten Biegung mit der Hand unterzo
gen. Durch diese Spannungsbelastung des Probekörpers wird die Be
schichtung gedehnt. Die durch das Biegen des Probekörpers be
wirkte Veränderung der Beschichtung (Risse oder abgeplatzte Stel
len) wird visuell beurteilt. Die Ergebnisse sind in den Tabellen
2 bis 4 zusammengestellt. Hierfür wird folgende Notenskala zu
grunde gelegt:
0 = nicht vorhanden
1 = schwach erkennbar
2 = gut erkennbar
3 = auffallend
4 = stark auffallend
5 = sehr stark auffallend
1 = schwach erkennbar
2 = gut erkennbar
3 = auffallend
4 = stark auffallend
5 = sehr stark auffallend
Die getrockneten Probekörper legte man mit der beschichteten
Oberfläche 7 Tage auf ein 60°C warmes Wasserbad. Die Haftung wird
mittels eines TESA-Bandes an sogenannten belasteten Stellen, d. h.
in Bereichen, in denen der Wasserdampf mit der Beschichtung in
direktem Kontakt stand, durchgeführt. Dazu wird ein ca. 10 cm
langer, ca. 3 cm breiter Streifen des TESA-Bandes mit einer Gum
mirolle unter leichtem Andrücken auf die Oberfläche des Probekör
pers aufgebracht. Nach einigen Minuten wird der Klebestreifen
durch kurzes Reissen abgeschält. Die am Klebeband eventuell haf
tenden Bestandteile und ihre Menge dient zur Beurteilung. Die Er
gebnisse sind in den Tabellen 2 bis 4 zusammengefaßt. Hierfür
wird folgende Notenskala zugrunde gelegt:
0 = nicht vorhanden
1 = schwach erkennbar
2 = gut erkennbar
3 = auffallend
4 = stark auffallend
5 = sehr stark auffallend
1 = schwach erkennbar
2 = gut erkennbar
3 = auffallend
4 = stark auffallend
5 = sehr stark auffallend
Zur Bestimmung der Blockfestigkeit wurden jeweils zwei getrock
nete Probekörper aus dem gleichen Material mit den beschichteten
Oberflächen aufeinander gelegt und bei 50°C mit einem Druck von
1 kg/cm2 12 Stunden lang belastet. Die Ergebnisse sind in den Ta
bellen 2 bis 4 zusammengefaßt. Die Beurteilung erfolgt nach fol
gender Notenskala:
0 = Blockfrei
1 = leichtes Blocken
2 = stärkeres Blocken
3 = starkes Blocken
4 = sehr starkes Blocken
5 = verblockt
1 = leichtes Blocken
2 = stärkeres Blocken
3 = starkes Blocken
4 = sehr starkes Blocken
5 = verblockt
Claims (9)
1. Wässriges pigmenthaltiges Beschichtungsmittel mit einer Pig
mentvolumenkonzentration (PVK) im Bereich von 5 bis 25, ent
haltend wenigstens ein Pigment und/oder wenigstens einen
Füllstoff und als filmbildende Bestandteile in dispers ver
teilter Form
- a) 30 bis 90 Gew.-Teile eines Copolymers A mit einer Glas übergangstemperatur TGA im Bereich von +20 bis +70°C,
- b) 10 bis 70 Gew.-Teile eines Copolymers B mit einer Glas übergangstemperatur TGB im Bereich von -30 bis +50°C,
2. Beschichtungsmittel nach Anspruch 1, wobei sich die Glasüber
gangstemperaturen TGA und TGB um höchstens 50 K unterscheiden.
3. Beschichtungsmittel nach einem der Ansprüche 1 oder 2, worin
die Copolymere A und B, bezogen auf ihr Gesamtgewicht, unab
hängig voneinander
- a) 90 bis 100 Gew.-% zwei oder mehrere monoethylenisch unge sättigte Monomere, ausgewählt unter vinylaromatischen Mo nomeren, Estern ethylenisch ungesättigter C3-C8-Monocar bonsäuren mit C1-C10-Alkanolen und Vinylestern aliphati scher C1-C12-Monocarbonsäuren, und
- b) 0 bis 10 Gew.-% wenigstens eines damit copolymerisierba ren Monomers MW mit erhöhter Wasserlöslichkeit einpolyme risiert enthalten.
4. Beschichtungsmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
worin
- a) das Copolymer A eine Glasübergangstemperatur TGA im Be reich von +20 bis +50°C aufweist und 0,1 bis 2,5 Gew.-% wenigstens einer siliziumorganischen Verbindung und we nigstens zwei monoethylenisch ungesättigte Monomere ein polymerisiert enthält,
- b) das Copolymer B eine Glasübergangstemperatur TGB im Be reich von -15 bis +45°C aufweist, und sich die Glasübergangstemperaturen TGA und TGB um minde stens 7 K unterscheiden.
5. Beschichtungsmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Copolymere A als monoethylenisch ungesättigte Mono
mere
- i. 40 bis 80 Gew.-% vinylaromatische Monomere und 19, 9 bis 60 Gew.-% Acrylester von linearen und verzweigten C2-C8- Alkanolen und
- ii. als Monomere MW 0,5 bis 3,0 Gew.-% copolymerisierbare Carbonsäuren, ausgewählt unter Acrylsäure, Methacrylsäure und Itaconsäure, einpolymerisiert enthalten.
6. Beschichtungsmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Copolymere B als monoethylenisch ungesättigte Mono
mere
- i. 20 bis 60 Gew.-% vinylaromatische Monomere und 40 bis 80 Gew.-% Acrylester von C2-C8-Alkanolen und
- ii. als Monomere MW 0 bis 3,0 Gew.-% copolymerisierbare Car bonsäuren, ausgewählt unter Acrylsäure, Methacrylsäure und Itaconsäure, einpolymerisiert enthalten.
7. Beschichtungsmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
enthaltend weniger als 5 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der
Copolymere A und B, eines oder mehrerer Filmbildehilfsmittel.
8. Verwendung eines Beschichtungsmittels gemäß mindestens einem
der Ansprüche 1 bis 7 zur Beschichtung bituminöser Substrate.
9. Verfahren zur Beschichtung bituminöser Substrate, wobei man
ein Beschichtungsmittel gemäß mindestens einem der Ansprüche
1 bis 8 auf das Substrat aufbringt.
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DE1998156148 DE19856148B4 (de) | 1998-12-04 | 1998-12-04 | Wässriges pigmenthaltiges Beschichtungsmittel, Verwendung und Verfahren zur Beschichtung bituminöser Substrate |
Applications Claiming Priority (1)
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DE19856148A1 true DE19856148A1 (de) | 2000-06-08 |
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ID=7890081
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE1998156148 Expired - Lifetime DE19856148B4 (de) | 1998-12-04 | 1998-12-04 | Wässriges pigmenthaltiges Beschichtungsmittel, Verwendung und Verfahren zur Beschichtung bituminöser Substrate |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2015193192A1 (de) * | 2014-06-18 | 2015-12-23 | Basf Se | Funktionalisierte copolymerisate und deren verwendung als bindemittel für beschichtungen |
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-
1998
- 1998-12-04 DE DE1998156148 patent/DE19856148B4/de not_active Expired - Lifetime
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WO2015193192A1 (de) * | 2014-06-18 | 2015-12-23 | Basf Se | Funktionalisierte copolymerisate und deren verwendung als bindemittel für beschichtungen |
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R071 | Expiry of right |