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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein oxidativ trocknendes Holzpflegemittel auf Leinölbasis, insbesondere ein oxidativ trocknendes Holzpflegemittel auf Leinölbasis zur auffrischenden Pflege geölter Holzoberflächen.
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Holzoberflächen sind empfindlich gegen mechanische und chemische Einwirkung, wobei beispielsweise bereits ein Bespritzen mit Wasser als chemische Einwirkung gelten und zu hässlichen Holzveränderungen führen kann. Daher werden die Oberflächen von Holzmöbeln und Holzböden einer schützenden Behandlung unterzogen, beispielsweise durch Ölen oder Lackieren.
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Lacke bieten zwar einen recht guten und dauerhaften Schutz, enthalten aber meist unerwünschtermaßen organische Lösungsmittel, und außerdem überziehen sie die Holzoberflächen mit einer dichten Beschichtung, so dass die eigentliche exponierte Oberfläche nicht mehr eine Holzoberfläche, sondern eine Lackschicht ist.
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Eine zunehmend beliebter werdende Alternative zum Lackieren stellt das Ölen der Oberflächen dar, wobei beispielsweise Öle auf Alkydharzbasis oder Naturölbasis verwendet werden. Gegenüber Lacken werden diese Öle oft als natürlicher empfunden, da sie den Charakter des Holzes weniger verändern als Lacke, diffusionsoffener sind und das Holz gleichsam „atmen” lassen. Ein besonderer Vorteil ist auch, dass sie auf nachwachsenden Rohstoffen basieren, beispielsweise auf Leinöl, Rapsöl, Sojaöl und anderen natürlichen Ölen.
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Die Öle haben gegenüber den Lacken jedoch auch einige Nachteile, insbesondere was ihre Schutzwirkung betrifft. Öle bieten meist nur einen begrenzten Schutz gegen Abrieb, Verkratzen und Angriffe durch Chemikalien. Außerdem sind viele Holzöle auf der Basis natürlicher Rohstoffe weniger natürlich als es zunächst den Anschein hat. Sie enthalten flüchtige organische Lösungsmittel, und die oxidativ trocknenden Öle enthalten zudem typischerweise Trockenstoffe zur Beschleunigung der oxidativen Trocknung, wobei die Trockenstoffe Verbindungen potentiell gesundheitsgefährdender Schwermetalle sind. Ein völliger Verzicht auf organische Lösungsmittel und Trockenstoffe ist kaum möglich, zum Teil unter verarbeitungstechnischen Gesichtspunkten (extrem lange Trocknungszeiten), zum Teil auch bedingt durch das natürliche Bindemittel selbst. Nicht jedes Öl kann als wässrige Dispersion bereitgestellt werden, ohne Veränderungen seiner Bestandteile zu erleiden.
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Es fehlen Schutz- und Pflegeprodukte für Echtholzoberflächen, die
- – für einen guten, lang anhaltenden Schutz sorgen, d. h. die behandelten Holzoberflächen möglichst dauerhaft gegen Abrieb, Verkratzen und Angriffe durch Chemikalien schützen,
- – gut in das Holz eindringen, ohne den Holzcharakter zu verändern, sondern ihn nach Möglichkeit betonen,
- – diffusionsoffen sind,
- – einfach zu verarbeiten sind,
- – schnell trocknen, um nach der Behandlung eine rasche Benutzung des behandelten Gegenstands zu ermöglichen,
- – auf nachwachsenden Rohstoffen basieren, und
- – frei von potentiellen Schadstoffen für die Umwelt, insbesondere für Lebewesen, sind.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Holzpflegemittel bereitzustellen, das die oben genannten Anforderungen in gegenüber dem Stand der Technik verbesserter Weise erfüllt.
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Die Aufgabe wird gelöst durch das Holzpflegemittel mit den Merkmalen, wie sie im Anspruch 1 angegeben sind.
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Das erfindungsgemäße Holzpflegemittel basiert auf dem nachwachsenden Rohstoff Leinöl. Leinöl ist ein Gemisch von Glycerinestern überwiegend ungesättigter Fettsäuren, das an Luft durch Autoxidation polymerisiert bzw. vernetzt. Der Vorgang wird auch als „oxidative Trocknung” bezeichnet. Die Trocknung kann durch UV-Licht oder durch Spuren von Übergangsmetallionen beschleunigt werden. Bekannte Holzpflegeprodukte auf der Basis von Leinöl enthalten Schwermetallverbindungen als sogenannte Trockenstoffe (Sikkative) zur Beschleunigung der Autoxidation, da diese ohne geeignete Katalyse sehr langsam verläuft. Eine mit Leinöl geölte Holzoberfläche ist noch nach mehreren Tagen etwas klebrig, sofern die Trocknung nicht katalytisch beschleunigt wird.
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Es sind zahlreiche Sikkative bekannt, beispielsweise Sikkative, die ein Salz eines einzigen Metalls enthalten, Sikkative, die Gemische von Salzen mehrerer Metalle enthalten (Kombinationstrockner oder Metallmischtrockner), und Sikkative, die zusätzlich zu einem Metallsalz einen organischen Trocknungsbeschleuniger enthalten. Alle bekannten Sikkative haben gemeinsam, dass sie als katalytisch wirksames Metall mindestens ein Schwermetall enthalten, das als gesundheitlich bedenklich gilt, insbesondere die Metalle Cobalt und Mangan, aber auch Cadmium, Blei, Zirconium, Zink, etc. Gerne werden Gemische mehrerer wirksamer Metalle eingesetzt, um das Sikkativ speziell an das jeweilige Bindemittel des Pflegeprodukts anzupassen, beispielsweise ein Gemisch aus Zirconium, Cobalt, Mangan und Calcium, ein Gemisch aus Cobalt, Blei und Calcium, ein Gemisch aus Barium, Cobalt und Zink, und ein Gemisch aus Cobalt, Zink und Zirconium.
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Holzpflegeprodukte auf der Basis von Leinöl enthalten typischerweise außerdem organische Lösungsmittel, in der Regel mindestens 50%, da Leinöl die Tendenz hat, in Wasser zu verseifen. Rein wässrige Dispersionen von Leinöl, die unter Umweltgesichtspunkten erstrebenswert wären, können daher nicht hergestellt werden. Pflegeprodukte, die Leinöl in unverdünnter Form enthalten, sind schwierig und mühsam zu verarbeiten. Sie sind hochviskos, ziehen schlecht in die behandelten Oberflächen ein, und müssen zeitaufwendig trockengerieben werden.
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Es gibt jedoch Möglichkeiten, Leinöl in einer Weise zu modifizieren, dass es in wässriger Dispersion stabil ist. Eine Verseifung des Leinöls in Wasser kann beispielsweise vermieden werden, wenn in die Glycerinester Isocyanate eingeführt werden, d. h. das Leinöl „polyurethanisiert” wird. Ein geeignetes Verfahren ist beispielsweise offenbart in
EP 1 026 186 A1 , worauf diesbezüglich Bezug genommen wird. Die in
EP 1 026 186 A1 offenbarten wässrigen Dispersionen polyurethanisierter Öle sind erhältlich durch Umsetzung von trocknenden und/oder halbtrocknenden Ölen A mit niedermolekularen Hydroxyverbindungen B mit zwei oder mehr Hydroxylgruppen zu Verbindungen AB, die im Mittel mindestens eine Hydroxylguppe und mindestens einen Rest einer Fettsäure mit mindestens einer olefinischen Doppelbindung enthalten, anschließender Umsetzung der Vebindungen AB gemeinsam mit hochmolekularen Polyolen C, weiteren Verbindungen ausgewählt aus Verbindungen D mit mindestens zwei gegenüber Isocyanat reaktiven Gruppen und mindestens einer Säuregruppe und Verbindungen D' mit mindestens zwei gegenüber Isocyanat reaktiven Gruppen und einer funktionellen Gruppe, die nach Neutralisation zu einer kationischen Gruppe führt, mit mehrfunktionellen Isocyanaten E zu Präpolymeren ABCDE mit einem Massenanteil an nicht umgesetzten Isocyanatgruppen von 0,1 bis 4%, bezogen auf die Masse des Präpolymeren, gegebenenfalls Umsetzung des Präpolymeren ABCDE mit einer Verbindung F mit einer gegenüber Isocyanat reaktiven Gruppe, anschließende Neutralisation mit tertiären Aminen G, gegebenenfalls Umsetzung noch vorhandener überschüssiger Isocyanatgruppen durch Zugabe von Kettenverlängerungsmitteln H mit mindestens zwei primären oder sekundären Aminogruppen und Überführung in die wässrige Phase.
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Derartige Verbindungen sind als Bindemittel für die erfindungsgemäßen Holzpflegemittel geeignet, wobei als trocknendes Öl A bei der vorliegenden Erfindung Leinöl eingesetzt wird. Als Hydroxyverbindungen B können beispielsweise Glycerin, Trimethylolethan und Trimethylolpropan eingesetzt werden. Geeignete Polyole C sind hochmolekulare Polyether-polyole, Polyester-polyole, Polycarbonat-polyole und Polyurethan-polyole, insbesondere Polyethylenglycol und Mischpolymere mit Oxyethylen- und Oxypropylen-Bausteinen.
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Die Komponente D weist als gegenüber Isocyanat reaktive Gruppen bevorzugt Hydroxyl-, Amino- und/oder Mercapto-Gruppen auf. Außerdem enthält die Komponente D zusätzlich Säuregruppen. In diesem Fall werden als Neutralisationsmittel G tertiäre Amine verwendet, beispielsweise Triethanolamin. Alternativ zur Komponente D können auch Verbindungen D' eingesetzt werden, die neben den mindestens zwei gegenüber Isocyanat reaktiven Gruppen eine funktionelle Gruppe aufweisen, die nach Neutralisation zu einer kationischen Gruppe führt, beispielsweise tertiäre Amine mit zwei Hydroxylgruppen oder tertiäre Amine mit zwei primären oder sekundären Aminogruppen. In diesem Fall werden als Neutralisationsmittel G bevorzugt monofuktionelle Säuren oder mineralische Säuren eingesetzt.
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Als Komponente E können mehrfunktionelle aliphatische, aromatische und gemischt aromatisch-aliphatische Isocyanate verwendet werden. Bevorzugt sind aliphatische Isocyanate, beispielsweise Trimethylendiisocyanat, Tetramethylendiisocyanat, Pentamethylendiisocyanat, Hexamethylendiisocyanat, und weitere in
EP 1 026 186 aufgeführte Isocyanate.
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Geeignete Kettenabbrecher F sind alle Verbindungen mit genau einer gegenüber Isocyanat reaktiven Gruppe oder mit zwei oder mehr gegenüber Isocyanat reaktiven Gruppen, deren Reaktivität stark unterschiedlich ist. Bevorzugt sind Dialkylamine und Hydroxyamine. Geeignete Kettenverlängerer H sind beispielsweise Ethylendiamin, Diethylentriamin und Triethylentetramin.
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Eine besonders bevorzugte lösemittelfreie wässrige Dispersion von polyurethanisiertem Leinöl ist im Handel erhältlich von Alberdingk Boley (Düsseldorf, Deutschland) unter dem Handelsnamen Alberdingk LUR 3VP. Die Dispersion hat einen Feststoffgehalt von 34–36%, einen pH-Wert von 7,5–8,5, und eine Viskosität von 20–400 mPas. Das Leinöl ist mit aliphatischem Isocyanat modifiziert. Die Dispersion ist grundsätzlich ohne Trocknungsmittel verwendbar, wobei die nach der Trocknung erreichbare Pendelhärte nach König ohne Sikkativ jedoch wesentlich geringer ist als mit Sikkativ (etwa 34 s gegenüber etwa 80 s). Der Hersteller empfiehlt als Sikkativ Borchers Dry 0615VP (Borchers, Langenfeld, Deutschland), ein Mangancarboxylat, gelöst in Fettsäureester.
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Erfindungsgemäß wird ein Sikkativ mit Eisen als katalytisch wirksamem Metall eingesetzt. Eisen gilt, im Gegensatz zu den bisher verwendeten Schwermetall-Katalysatoren, als gesundheitlich unbedenklich. Eisen kann vor allem die Oxidationsstufen 0, +2, und +3 annehmen, kann aber in bestimmten Koordinationskomplexen auch in der Oxidationsstufe +1 stabilisiert werden.
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Erfindungsgemäß wurde gefunden, dass Koordinationskomplexe mit Fe+1 hervorragende Sikkative für Leinöl und modifiziertes Leinöl, insbesondere für polyurethanisiertes Leinöl, darstellen. Besonders bevorzugte Liganden sind N,N-Bis(pyridin-2-yl-methyl)-bis(pyridin-2-yl)methylamin, N, N, N', N'-tetra(pyridin-2-yl-methyl)ethylendiamin und substituierte Diazabicyclononane wie Dimethyl-9-oxy-3-methyl-2,4-di-(2-pyridyl)-7[(2-pyridinyl)methyl]-3,7-diazabicyclo[3.3.1]nonan-1,5-dicarboxylat, wobei der Ligand an Position 7 alternativ 2-Ethyl-dimethylamin und/oder an Position 9 alternativ zwei Hydroxygruppen enthalten kann. Die Komplexe enthalten auch ein Halogenatom, bevorzugt Chlor, als Ligand, d. h. es sind bevorzugt Chloro-Komplexe. Die Komplex-Kationen bilden mit Halogenidionen, bevorzugt Chloriden, salzartige Verbindungen.
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Ein für die erfindungsgemäßen Holzpflegemittel besonders gut geeigneter Autoxidationskatalystor ist erhältlich von Borchers (Borchers, Langenfeld, Deutschland) unter der Produktbezeichnung Borchi®OXY-Coat. Das Produkt enthält 1% des Komplexes Eisen(1+)-chloro[dimethyl-9,9-dihydroxy-3-methyl-2,4-di-(2-pyridylkN)-7-[(2-pyridinyl-kN)methyl]-3,7-diazabicyclo[3.3.1]nonan-1,5-dicarboxylat-kN3, kN7]-chlorid(1–), gelöst in 99% Propylenglycol. Der Eisenkomplex hat die CAS-Nummer 478945-46-9.
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Die erfindungsgemäßen oxidativ trocknenden Holzpflegemittel sind also wässrige Dispersionen, die, bedingt durch den Katalysatorzusatz, eine geringe Menge an organischem Lösungsmittel enthalten können. Der Anteil an organischem Lösungsmittel liegt jedoch unter 2%, der Rest des Dispersionsmittels ist Wasser. Bevorzugt werden die Sikkative dem polyurethenanisierten Leinöl in einer solchen Menge zugesetzt, dass der Anteil des organischen Lösungsmittels, in dem die Eisenkomplexe gelöst sind, weniger als 1% des insgesamt resultierenden Dispersionsmittels (organisches Lösungsmittel plus Wasser) ausmacht. Bei einem Festkörperanteil von beispielsweise 27 Gewichts% enthält das Holzpflegemittel daher etwa 71 bis 72% Wasser und 1 bis 2% organisches Lösungsmittel.
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Die erfindungsgemäßen Holzpflegemittel enthalten das polyurethanisierte Leinöl als Bindemittel in einer Menge von bevorzugt 15 bis 40%, besonders bevorzugt 20 bis 30%, und den Eisen(I)-Komplex als Sikkativ in einer Menge von bevorzugt 0,001 bis 0,1%, besonders bevorzugt etwa 0,01%. Die Prozentangaben sind stets Gewichtsprozent, wenn nichts anderes angegeben ist. Neben dem Bindemittel und dem Autoxidationskatalysator können die erfindungsgemäßen Holzpflegemittel die auf dem Gebiet der Holzpflegemittel üblichen Zusatzstoffe in den üblichen Mengen enthalten. Übliche Zusatzstoffe sind beispielsweise Entschäumer, Mattierungsmittel, Netzmittel, Verlaufmittel, Tenside, Wachse, Rheologiekontrollmittel und Hautverhinderungsmittel. Hautverhinderungsmittel verbessern die Lagerfähigkeit durch Blockieren des Trockenmittels. Das Dispersionsmittel ist bevorzugt ausschließlich Wasser, typischerweise im Wesentlichen Wasser, wobei „im Wesentlichen” bedeutet, dass der Autoxidationskatalysator als Lösung in einem organischen Lösungsmittel zugegeben wurde, und die wässrige Dispersion die dem Katalysatorzusatz entsprechende Menge an organischem Lösungsmittel enthält.
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Der Anteil an organischem Lösungsmittel an der Gesamtmenge von Wasser plus organischem Lösungsmittel beträgt bevorzugt unter 1%.
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Die erfindungsgemäßen Holzpflegemittel sind insbesondere geeignet zum Nachölen aller Echtholzflächen, wie Parkett, Dielen, Pflaster, Industrieparkett, UVgeöltem Parkett, Treppen, OSB-Platten, Leimholz, Arbeitsplatten, und sonstigen Möbeloberflächen. Mit besonderem Vorteil finden die erfindungsgemäßen Holzpflegemittel Anwendung bei stark beanspruchten Flächen. Wenig geeignet sind die Pflegemittel für versiegelte, beschichtete und gewachste Holzoberflächen.
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Die erfindungsgemäßen Holzpflegemittel können jedoch nicht nur zur Nachpflege, sondern auch zur Primärpflege noch unbehandelter Holzoberflächen verwendet werden, d. h. zur Initialölung.
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Ein Pflegevorgang kann folgendermaßen durchgeführt werden: Zunächst muss die zu ölende Oberfläche gereinigt werden, da eine einwandfreie Haftung und Optik des Pflegeprodukts nur auf fett-, wachs-, silicon- und staubfreien Flächen gewährleistet ist. Bei größeren Flächen wie Böden ist eine maschinelle Trockenreinigung (Einscheibenmaschine, Sauger), empfehlenswert, kleinere Flächen können auch von Hand gereinigt werden. Bevorzugt sollte der gesamte oberflächlich eingelagerte Schmutz und/oder Staub aus den Poren gelöst werden. Nicht absaugbarer Feinstaub sollte anschließend feucht abgewischt werden.
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Dann wird das Pflegemittel auf die zu ölende Fläche gegeben und sofort in überlappenden Bahnen gleichmäßig dünn verteilt. Zum Verteilen empfiehlt sich ein Wischwiesel oder ein Flachmop, bei kleineren Flächen wie beispielsweise Tischplatten oder sonstigen Möbeloberflächen kann das Verteilen auch von Hand mittels Pinseln, kleinen Rollen, Tüchern oder Pads durchgeführt werden. Die aufzutragende Menge des Pflegemittels richtet sich nach der Konzentration des Bindemittels in dem Pflegemittel und nach der Art und dem Zustand der behandelten Holzoberfläche. Stark poröse Oberflächen, insbesondere Oberflächen, bei denen der erste Auftrag einer Initialölung durchgeführt wird, verbrauchen mehr Pflegemittel aus wenig poröse, gut gepflegte Holzoberflächen, bei denen eine Nachpflege durchgeführt wird. Ein guter Richtwert für eine Nachpflege sind etwa 200 bis 250 ml Pflegemittel pro 10 m2 behandelter Fläche bei einem Bindemittelgehalt (polyurethanisiertes Leinöl) des Pflegemittels von etwa 27 Gew%.
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Der dünne Pflegemittelfilm auf der Holzoberfläche dringt im Laufe der Zeit in das Holz ein. Nach etwa zwei Stunden ist die Oberfläche physikalisch trocken (das Dispersionsmittel durch Verdunsten entfernt) und unbeschränkt begehbar. Ein Nachpflegevorgang ist zu diesem Zeitpunkt abgeschlossen. Gewünschtenfalls kann nach etwa 2 bis 24 Stunden nochmals poliert werden, um einen besonders schönen Glanz zu erhalten. Das vollständige Durchhärten, d. h. die vollständige oxidative Trocknung, des eingedrungenen Pflegemittels dauert etwa 2 bis 3 Tage, wobei jedoch während dieses Zeitraums keine besonderen Maßnahmen mehr erforderlich sind und die nachgepflegte Fläche ohne jede Einschränkung benutzbar ist. Feucht gewischt werden sollte zur Sicherheit erst etwa 2 Tage nach dem letzten Pflegemittelauftrag.
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Handelt es sich bei dem Pflegevorgang um eine Initialölung, wird das Holzpflegemittel auf die fett- und staubfreie Oberfläche bevorzugt durch Aufspachteln aufgebracht. Es werden zwei Aufträge im Abstand von 10 bis 60 Minuten, bevorzugt 10 bis 20 Minuten, durchgeführt und nach dem zweiten Auftrag etwa zwei Stunden lang trocknen lassen. Danach wird das Holzpflegemittel eingepflegt, bevorzugt mittels eines Wischwiesels oder eines Flachmops. Zum Aufspachteln hat sich ein Doppelblattspachtel bewährt. Es kann vorkommen, dass sich beim ersten Auftrag des Holzpflegemittels Holzfasern aufrichten. In diesem Fall ist es zweckmäßig, nach einer physikalischen Trocknung des Pflegemittels die Holzoberfläche vorsichtig anzuschleifen, zu reinigen und dann erst den zweiten Auftrag durchzuführen.
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Die Temperatur der zu behandelnden Oberfläche sollte möglichst im Bereich von etwa 10 bis 25°C liegen, idealerweise bei etwa 20°C. Die Umgebungstemperatur (Lufttemperatur) sollte möglichst bei etwa 10 bis 30°C liegen, idealerweise ebenfalls bei etwa 20°C.
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Durch die Verwendung der Fe(I)-Koordinationskomplexe als Sikkative für oxidativ trocknende Holzpflegemittel mit polyurethanisiertem Leinöl als Bindemittel können erfindungsgemäß sehr schnell härtende Pflegeprodukte für die Nachölung und die Initialölung im Wesentlichen aller Hölzer bereitgestellt werden. Die Pflegemittel verfilmen ohne zu kleben und sie sind nach spätestens zwei Stunden berührungstrocken, im Falle von Böden auch begehbar. Von besonderem Vorteil ist, dass die Pflegemittel im Wesentlichen rein wässrige Dispersionen sind, d. h. sie enthalten kein organisches Lösungsmittel oder nur unwesentliche Mengen an organischen Lösungsmitteln. Aus diesem Grund sowie auch deshalb, weil das Bindemittel auf dem nachwachsenden Rohstoff Leinöl basiert, sind die erfindungsgemäßen Pflegemittel sehr umweltfreundlich. Im Gegensatz zu bekannten Holzpflegemitteln, die sich durch eine schnelle oxidative Trocknung auszeichnen, enthalten die erfindungsgemäßen Pflegemittel auch keine sonstigen Schadstoffe wie beispielsweise gesundheitsgefährdende Schwermetalle. Die mit den Pflegemitteln behandelten Holzoberflächen zeichnen sich durch ein überraschend hohes Ausmaß an Abriebfestigkeit, Kratzfestigkeit und Chemikalienbeständigkeit aus. Es wird vermutet, dass dafür die Kombination aus der Modifizierung des Leinöls mit Isocyanaten, in Verbindung mit einer besonders effizienten Trocknung durch das erfindungsgemäß eingesetzte Sikkativ auf der Basis von Fe(I) verantwortlich ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1026186 A1 [0013, 0013]
- EP 1026186 [0016]
