DE19923212A1

DE19923212A1 - Elektrisch leitfähiges Anstrichstoffsystem

Info

Publication number: DE19923212A1
Application number: DE1999123212
Authority: DE
Inventors: Norbert Eckardt; Martin Helmstedt; Christian Nuernberger; Andrea Riede
Original assignee: Nuernberger & Kittler GmbH
Current assignee: NUERNBERGER, CHRISTIAN, DIPL.-CHEM., 04425 TAUCHA,
Priority date: 1999-05-20
Filing date: 1999-05-20
Publication date: 2000-11-23

Abstract

Die Erfindung betrifft ein elektrisch leitfähiges Anstrichstoffsystem, das auf beliebige Putz- und Betonuntergründe von Gebäudewänden aufgebracht werden kann und vielfältige Anwendungen ermöglicht, wie zum Beispiel die Ableitung von elektrostatischen Aufladungen, die elektrische Flächenheizung und die Abschirmung von elektromagnetischen Feldern. DOLLAR A Es soll ein Anstrichstoffsystem aufgezeigt werden, das keine organischen Lösungsmittel und sonstigen Giftstoffe enthält, also den modernen Anforderungen des Umweltschutzes entspricht. Es soll mit dem Fachman geläufigen Arbeitstechniken und Gerätschaften ohne erhöhten Schwierigkeitsgrad und gesundheitliche Belastung auftragbar sein. DOLLAR A Das Anstrichstoffsystem besteht aus einer sauer reagierenden Grundierung und einem leitfähigen Polymeranstrich sowie gegebenenfalls einer Metallfolie und einer dekorativen Deckschicht.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisch leitfähiges Anstrichstoffsystem unter Verwendung wässriger Dispersionen elektrisch leitfähiger Polymere, das auf beliebige Putz- und Betonuntergründe von Gebäudewänden aufgebracht werden kann und vielfältige Anwendungen ermöglicht, wie zum Beispiel die Ableitung von elektrostatischen Aufladungen, die elektrische Flächenheizung und die Abschirmung von elektro magnetischen Feldern.

Zur Herstellung elektrisch leitfähiger Oberflächen auf Gebäudewänden sind ver schiedenartige Beschichtungen bekannt. So werden Tapeten mit Halbleitern, wie Graphit o. ä., ausgerüstet. Die Abschirmung von Wänden, Wandungen und in elektrischen Leitungen zur Konditionierung von Fahrgasträumen und Wohn- und Arbeitsbereichen mit einer elektrisch leitfähigen Farbe auf Graphitbasis oder einer Spachtelmasse gleicher Zusammensetzung wird in DE 195 22 810 beschrieben. In der DE 29 70 6997 wird eine Beschichtung aus einer ferromagnetischen Metallschicht vorgeschlagen. Ebenso sind mit Aluminiumfolie beschichtete Tapeten bekannt, die insbesondere zur Abschirmung von Räumen verwendet werden. Allen Beschichtungen ist gemeinsam, daß besonders an stark strukturierten Flächen eine durchgängig leitfähige Schicht nur schwer zu erhalten ist. Die Verarbeitung solcher Tapeten ist sehr aufwendig und setzt ein hohes Maß an fachlichem Können und Erfahrung voraus.

Für kleinflächige Anwendungen werden Lacke (Fa. Zipperling, Kessler & Co. GmbH & Co.) verwendet, die allerdings nicht für die Behandlung von Wandflächen geeignet sind. Die in den Lacken enthaltenen organischen Lösungsmittel sind häufig toxisch und führen zu Einschränkungen bei der Verwendung. Die Verarbeitung dieser Lacke ist aufgrund ihrer Zusammensetzung nur speziell ausgerüsteten und ausgebildeten Fachleuten zuzumuten. Dem normalen Malerbetrieb bzw. dem handwerklich begabten Laien sind sie verwehrt. Deshalb sind sie bisher nur als Korrosionsschutzanstrich für Stahl oder für die Behandlung von Innenflächen der Gehäuse für elektronische Geräte bekannt geworden.

Weiterhin sind Produkte bekannt, die leitfähige Polymere, wie z. B. Polyanilin, enthalten. Vom Festkörper ausgehend dieses hinreichend fein in Wasser zu dispergieren führt allerdings zu Produkten mit einem relativ niedrigen Festkörperanteil. Die durch das Dispergieren von festen leitfähigen Polymeren erzielten Produkte haben sich auch deshalb als ungeeignet erwiesen, weil bei der niedrigeren erzielbaren Konzentration der wirksamen Polymersubstanzen die Ausbildung von durchgängigen haltbaren Filmen, insbesondere auf rauhen Oberflächen, nicht ermöglicht werden konnte. Um eine geschlossene, elektrisch leitfähige Schicht zu erhalten, sind die Verarbeitungshinweise genau einzuhalten. Insbesondere bei großflächiger Anwendung setzt das ein exaktes Arbeiten des Fachmannes voraus.

Es werden verschiedene Anwendungen beschrieben. So können auch Behälter oder Formteile aus Wellpappen mit Hilfe einer elektrisch leitfähigen Ausrüstung abgeschirmt werden, die aus einer Dispersion elektrisch leitfähiger Polymere in organischen Lösungsmitteln besteht (GM G 94 03 975.5).

Leitfähige Polymere, wie Polypyrrole, können auch auf die Partikel von Dispersionen anderer Polymere ("Bindemittel") durch Polymerisation (EP 0 589 529) oder aus Lösung aufgebracht werden (EP 0 017 717, EP 0 758 671). Im letzteren Fall müssen sehr wesentliche Anteile organischer Lösungsmittel im Ansatz verbleiben, auch um primär die nötige Menge an leitfähiger Substanz zu dispergieren. Diese Dispersionen sind zusätzlich allesamt gekennzeichnet durch komplizierte Herstellungs- und Ver arbeitungsmethoden. Das trifft auch auf die Herstellung von Filmen leitfähiger Polymere durch elektrolytische Polymerisation zu (EP 0 386 234) oder von Polymerblends aus leitfähigen und bindenden Polymeren (EP 0 528 178).

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Anstrichstoffsystem zur Herstellung von elektrisch leitfähigen Wand- und Deckenbeschichtungen aufzuzeigen, das ins besondere auch auf normalen Putz- und Betonuntergründen anzuwenden ist und hierbei keine organischen Lösungsmittel und sonstigen Giftstoffen enthält, also den modernen Anforderungen des Umweltschutzes entspricht. Im Vergleich zu anderen Anstrichsystemen soll es mit dem Fachmann geläufigen Arbeitstechniken und Gerätschaften ohne erhöhten Schwierigkeitsgrad und gesundheitliche Belastung auftragbar sein. Es soll die Ableitung von elektrostatischen Aufladungen von Gebäudewänden, die Ausstattung von Räumen mit elektrischen Heizungen sowie die elektromagnetische Abschirmung von Räumen ermöglichen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch das im Anspruch 1 dargestellte Anstrichstoff system gelöst. Die weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen werden in den Ansprüchen 2 bis 20 ausgeführt. Wesentliches Merkmal des Anstrichstoffsystems ist deren Schichtaufbau bestehend aus einer sauer reagierenden Grundierung und einem leitfähigen Polymeranstrich sowie in Abhängigkeit von dem Einsatzzweck gegebenen falls einer Metallfolie und einer dekorativen Deckschicht.

Der leitfähige Polymeranstrich besteht aus einem Gemisch einer monomerfreien, stabilisierten Polymerdispersion und einem Polysaccharid. Als Polymer wird vorzugs weise Polyanilin eingesetzt, das in Gegenwart wasserlöslicher Polymere durch Dispersionspolymerisation hergestellt wird. Von besonderem Vorteil ist, daß dieses Polymer umweltverträglich, das heißt frei von organischen Lösungsmitteln ist. Je nach Bedarf und Einsatzzweck können über einen weiten Bereich verschiedene Konzen trationen des leitfähigen Polymers eingestellt werden. Durch Zugabe von Verdickern und Filmbildnern wird die leitfähige Dispersion verarbeitungsfähig gemacht, um mit herkömmlichen Spritz- oder Streichverfahren aufgetragen zu werden. Es wurde gefunden, daß man die leitfähige Form des Polyanilins nur dann erhält, wenn man den leitfähigen Anstrich auf einen sauren oder chemisch inerten Untergrund aufträgt. Alkalische Untergründe sind mit einer Grundierung zu behandeln. Auf die Grundierung und die Polymeranstrichschicht kann nach entsprechender Trockenzeit eine Metallfolie mit einem ebenfalls leitfähigen Klebstoff aufgebracht werden. Zur Verhinderung der elektrostatischen Aufladung wird die Metallfolie an eine als Potentialausgleich ausgebildete Erdung angeschlossen. Dadurch ist es möglich, der Verschmutzung der Fläche durch elektrostatisch aufgeladene Staubteilchen erfolgreich zu begegnen. Gleichzeitig wird durch die so beschriebene Erdung die Ausbildung eines Faraday schen Käfigs erreicht, wenn der gesamte Raum auf diese Weise bearbeitet wird. Dies wiederum führt zur zuverlässigen Abschirmung von äußeren elektromagnetischen Feldern.

Die Verwendung des Anstrichstoffsystems als Heizung erreicht man durch Anschluß an zwei gegenüberliegende, auf die leitfähige Fläche aufgeklebte Metallfolienstreifen an eine Niederspannungsquelle. Ein besonderer Vorteil des Anstrichsystems besteht darin, daß durch Wahl der Konzentration des leitfähigen Polymeren bzw. durch Einstellen der Filmdicke der elektrische Widerstand des Anstrichs variieren werden kann.

Das erfindungsgemäße Anstrichstoffsystem wird an drei Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Beispiel 1

10 kg einer mit 1,1 kg SiO₂ stabilisierten Polyanilindispersion (Gehalt an Polyanilin von 510 g) wird in einem Dissolver mit 85 g Solvitose bis zur vollständigen Homogenisie rung gerührt. Bei ausgeschaltetem Rührwerk läßt man die so erhaltene Dispersion 60 min reifen. Nach Zugabe von 20 g TPnB wird weitere 10 min lang gerührt. Damit ist der elektrisch leitfähige Polymeranstrich verwendungsfähig.

Es werden 30 m² einer mit Kalk-Zement-Mörtel verputzten Innenwand mit einer aus 2,5 kg Vinylacetat-Ethylen-Copolymerisat, 1,2 kg Kaolinmehl (mittlerer Korndurchmesser: 2 µm) und 20 g Mineralöl-Entschäumer sowie 30 g Netzmittel (Natriumpolyacrylat) und 2,0 kg Wasser durch intensives Rühren hergestellten Grundierung durch intensives Einwalzen mit der Streichwalze flächendeckend behandelt. Die so grundierte Fläche kann nach 4 Stunden Trocknungszeit mit dem erfindungsgemäß hergestellten, elektrisch leitfähigen Anstrichstoff mit einer Malerbürste oder dem Streichroller zweimal behandelt werden. Zwischen beiden Anstrichen wird eine Zwischentrocknungszeit von mindestens 4 Stunden eingehalten. Auf einen 2 cm breiten Streifen wird mittels elektrisch leitfähigem Anstrichstoff die mit einer Anschlußlasche versehene Alumini umfolie geklebt. Die Anschlußlasche wird nunmehr kabelmäßig mit einem Erdanschluß verbunden und die Fläche ist nun vollständig geerdet. Die so bearbeitete Wandfläche wird jetzt nach herkömmlicher Weise mit Papiertapete tapeziert.

Beispiel 2

10 kg einer mit 0,5 kg Polyvinylpyrrolidon stabilisierten Polyanilindispersion (Polyanilin gehalt 480 g) wird in einem Dissolver mit 102 g Methylhydroxypropylcellulose bis zur vollständigen Homogenisierung gerührt. Bei ausgeschaltetem Rührwerk läßt man die so erhaltene Dispersion 75 min reifen. Nach Zugabe von 30 g TPnB wird weitere 10 min lang gerührt. Damit ist der elektrisch leitfähige Polymeranstrich verwendungsfähig. Jetzt werden 30 m² einer Betonwand mit einer aus 2,5 kg Vinylacetat-Ethylen- Copolymerisat, 1,2 kg Kaolinmehl (mittlerer Korndurchmesser: 2 µm) und 20 g Mineralöl-Entschäumer sowie 30 g Netzmittel (Natrium-Polyacrylat) und 2,0 kg Wasser durch intensives Rühren hergestellten Grundierung durch intensives Einwalzen mit der Streichwalze flächendeckend behandelt. Die so grundierte Fläche kann nach mind. 4 Stunden Trocknungszeit mit dem erfindungsgemäß hergestellten, elektrisch leitfähigen Anstrichstoff mit einer Malerbürste oder dem Streichroller zweimal behandelt werden. Zwischen beiden Anstrichen wird eine Zwischentrocknungszeit von mind. 4 Stunden eingehalten.

Auf einen 2 cm breiten Streifen wird mittels elektrisch leitfähigem Anstrichstoff die mit einer Anschlußlasche versehene Aluminiumfolie geklebt. Die Anschlußlasche wird dann über ein Kabel mit einem Erdanschluß verbunden und ist nunmehr vollständig geerdet. Die so bearbeitete Wandfläche wird in bekannter Art und Weise mit Papiertapete tapeziert.

Beispiel 3

10 kg einer mit 400 g Hydroxypropylcellulose stabilisierten Polyanilindispersion mit einem Polyanilingehalt von 540 g wird in einem Dissolver mit 160 g Methylcellulose bis zur vollständigen Homogenisierung gerührt. Bei ausgeschaltetem Rührwerk läßt man die so erhaltene Dispersion 60 min reifen. Nach Zugabe von 20 g TPnB wird weitere 10 min lang gerührt. Damit ist der elektrisch leitfähige Polymeranstrich verwendungs fähig.

Es werden 20 m² einer Holzfläche zweimal mit dem erfindungsgemäß hergestellten Anstrichstoff behandelt. Zwischen beiden Anstrichen wird eine Zwischentrocknungszeit von 2 Stunden eingehalten.

Auf einen 2 cm breiten Streifen wird mittels elektrisch leitfähigem Anstrichstoff die mit einer Anschlußlasche versehene Aluminiumfolie geklebt. Die Anschlußlasche wird über ein Kabel mit einem Erdanschluß verbunden und ist nunmehr vollständig geerdet. Die so bearbeitete Holzfläche wird in an sich bekannter Art und Weise mit Papiertapete tapeziert.

Claims

1. Elektrisch leitfähiges Anstrichstoffsystem, insbesondere zur Herstellung elektrisch leitfähiger Beschichtungen auf Putz- und Betonflächen, Holz- und Gipskarton, dadurch gekennzeichnet, daß das Anstrichstoffsystem aus einer sauer reagierenden Grundierung und einem leitfähigen Polymeranstrich sowie gegebenenfalls einer Metallfolie und einer dekorativen Deckschicht besteht.

2. Anstrichstoffsystem, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem sauren oder chemisch inerten Untergrund der leitfähige Polymeranstrich direkt auf den Untergrund aufgetragen ist.

3. Anstrichstoffsystem nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die saure Grundierung aus einer wäßrigen Mischung von 10-80% Vinylacetat- Ethylen-Copolymerisat-Dispersion, 0-30% Kaolin und 2% Additiven wie Netzmittel und Entschäumer besteht.

4. Anstrichstoffsystem nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der leitfähige Polymeranstrich aus einem Gemisch einer monomerfreien, stabilisier ten Polymerdispersion und einem Polysaccharid besteht.

5. Anstrichstoffsystem nach Anspruch 1, 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß als dispergiertes Polymeres Polyanilin zum Einsatz kommt.

6. Anstrichstoffsystem nach Anspruch 1, 2, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Polysaccharid modifizierte Stärke oder Cellulose zum Einsatz kommt.

7. Anstrichstoffsystem nach Anspruch 1, 2, 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Dispersionsstabilisator eine wäßrige Dispersion von kolloidalem SiO₂ und/oder Polyvinylpyrrolidon oder Hydroxypropylcellulose zum Einsatz kommt.

8. Anstrichstoffsystem nach Anspruch 1, 2, 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine durch Dispersionspolymerisation von Anilinhydrochlorid in Anwesenheit der wasserlöslichen Stabilisatoren gewonnene wäßrige Dispersion zum Einsatz kommt.

9. Anstrichstoffsystem nach Anspruch 1, 2, 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Oxidationsmittel Ammoniumperoxodisulfat zum Einsatz kommt.

10. Anstrichstoffsystem nach Anspruch 1, 2, 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit modifizierter Maisstärke und einem Filmbildner verrührte Dispersion zum Einsatz kommt.

11. Anstrichstoffsystem nach Anspruch 1, 2, 4 bis 6, 10, dadurch gekennzeichnet, daß als modifizierte Maisstärke Solvitose C5-HV zum Einsatz kommt.

12. Anstrichstoffsystem nach Anspruch 1, 2, 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Cellulosederivate Methylcellulose oder Methylhydroxypropylcellulose oder Hydroxyethylcellulose zum Einsatz kommen.

13. Anstrichstoffsystem nach Anspruch 1, 2, 4 bis 6, 10, dadurch gekennzeichnet, daß als Filmbildner Tripropylenglycol-n-butyläther (TPnB) zum Einsatz kommt.

14. Anstrichstoffsystem nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der leitfähige Polymeranstrich aus einer wäßrigen Dispersion aus 0,5-20% Polyanilin, 0,3-7% Dispersionsstabilisator, 0,1-1, 2% Solvitose C5-HV sowie 0,1-2,0% TPnB besteht.

15. Anstrichstoffsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf den leitfähigen Polymeranstrich eine Metallfolie, vorzugsweise aus Kupfer oder Aluminium bestehend, geklebt ist.

16. Anstrichstoffsystem nach Anspruch 1 und 15, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung von elektrostatischen Aufladungen die Metallfolie geerdet ist.

17. Anstrichstoffsystem nach Anspruch 1, 15 und 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallfolie zur Nutzung als Heizung mit einer Niederspannungsquelle verbunden ist.

18. Anstrichstoffsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dekorative Deckschicht aus einer Farb- oder Tapetenschicht besteht.

19. Anstrichstoffsystem nach Anspruch 1 und 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Farbschicht aus einem Acrylatdispersionsfarben-Anstrich besteht.