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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft ein Lösungsmittel als Offenzeit-/Feuchtkantenzeit-Verlängerer mit Antihaut-/Gefrier-Auftau-Stabilität und die Verwendung dieses Lösungsmittels.
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Hintergrund der Erfindung
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Lacke werden als Oberflächenbeschichtung auf vielen Materialien wie z. B. Holz, Mörtel, Zement und anderen Materialien verwendet, um das Aussehen zu verbessern und die Oberfläche vor bestimmten Bedingungen wie z. B. Feuchtigkeit, Sonnenlicht, Korrosion etc. zu schützen. Typischerweise enthält Lack eine Mischung von Pigmenten, die eine Farbe zum Überdecken der die Original-Farbe verleihen, ein Bindemittel, das die Pigmente an der Oberfläche bindet und die Oberfläche wie ein dünner Film beschichtet, ein Lösungsmittel, das ein Solut verwendet und die Pigmente und das Bindemittel auf eine zum Arbeiten geeignete Viskosität verdünnt, und ein Additiv, das üblicherweise in einer kleinen Menge zugefügt wird, um die Farbeigenschaften zu verbessern, wie z. B. Farbverteilung, Glätte, Glanz, Bindestabilität, Sonnenschutz, Feuchtevermeidung etc. Wegen der Umweltprobleme und der Einschränkungen beim Minimieren der Menge von flüchtigen organischen Verbindungen in der Farbe wurde versucht, die Lackformulierung mit der geringsten Menge von flüchtigen organischen Verbindungen einzustellen. Eine Herausforderung beim Auffinden des Lösungsmittels mit einem niedrigen Gehalt an flüchtigen organischen Verbindungen ist die Fähigkeit, die Lackeigenschaften wie bei den üblichen Lösungsmitteln beizubehalten, die in der Regel einen hohen Gehalt an flüchtigen organischen Verbindungen wie z. B. Propylenglycol aufweisen, da normalerweise ein Lösungsmittel mit einem niedrigen Gehalt an flüchtigen organischen Verbindungen immer schnell trocknet und eine schlechte Lagerungsstabilität bei hoher oder niedriger Temperatur aufweist.
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Die
US 20170158885A1 offenbart die Verwendung eines Lösungsmittels in Lacken auf Wasserbasis, umfassend ein Co-Lösungsmittel von Wasser und einen kurzkettigen wasserlöslichen Alkohol und/oder Glycole ausgewählt aus Ethylenglycol, Diethylenglycol, Triethylenglycol, Propylenglycol und Glycerin mit 1 - 30 Volumen-% des Gesamt-Lösungsmittels.
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Adeyi et al. (Journal of Health & Pollution Bd. 8, Nr. 18 - Juni 2018) offenbaren die Untersuchung von oxygenierten flüchtigen organischen Verbindungen als Gefrierschutzmittel in dekorativen Lacken auf Wasserbasis. Sie haben herausgefunden, dass Gefrierschutzmittel aus Ethylenglycol, Diethylenglycol, Triethylenglycol und Propylenglycol ausgewählt werden können, während die Durchschnittsmengen dieser Verbindungen bei 1.350 - 2.710 ppm, 1.000 - 1.980 ppm, 1.000 - 3.900 ppm bzw. 1.090 - 2.510 ppm lagen.
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Die
US 20150073080A1 offenbart eine wässrige Beschichtungszusammensetzung mit einem Gefrierschutzmittel in einer Menge von weniger als 2 Gewichts-%. Diese Verbindung kann aus Ethylenglycol, Diethylenglycol, Propylenglycol, Glycerol, 1,2,3-Trihydroxypropan, Ethanol, Methanol, 1-Methoxy-2-propanol, 2-Amino-2-methyl-1-propanol und FTS-365 ausgewählt werden. Die erhaltene wässrige Beschichtungszusammensetzung enthielt die flüchtigen organischen Verbindungen in Mengen von weniger als oder gleich 50 g/L.
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Aus den oben erwähnten Gründen zielt diese Erfindung darauf ab, das Lösungsmittel als Offenzeit-/Feuchtkantenzeit-Verlängerer mit Antihaut-/Gefrier-Auftau-Stabilität zu entwickeln, das geringe Mengen von flüchtigen organischen Verbindungen enthält und eine nicht-toxische Umgebung darstellt. Darüber hinaus soll es andere Eigenschaften des Lacks nicht beeinträchtigen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lösungsmittel als Offenzeit-/Feuchtkantenzeit-Verlängerer mit Antihaut-/Gefrier-Auftau-Stabilität, das geringe Mengen von flüchtigen organischen Verbindungen (FOVs) enthält und eine nicht-toxische Umgebung darstellt.
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In einem Aspekt umfasst das Lösungsmittel als Offenzeit-/Feuchtkantenzeit-Verlängerer mit Antihaut-/Gefrier-Auftau-Stabilität:
- a) eine organische Verbindung, ausgewählt aus mindestens einem von Glycerol oder Glycerolderivaten in einer Menge von 10 - 90 Volumen-% des Lösungsmittels; und
- b) organische Verbindungen, ausgewählt aus mindestens 2 Glycolen mit 1 - 6 Kohlenstoffatomen in einer Menge von 10 - 90 Volumen-% des Lösungsmittels.
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Figurenliste
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- 1 zeigt die Ergebnisse des 60°-Glanzmesstests gemäß einem Gefrier-Auftau-Testverfahren von Vergleichsproben A, B, C, D und erfindungsgemäßen Proben 1, 2 und 3.
- 2 zeigt die Ergebnisse des Viskositätstests gemäß einem Gefrier-Auftau-Testverfahren von Vergleichsproben A, B, C, D und erfindungsgemäßen Proben 1, 2 und 3.
- 3 zeigt die Ergebnisse des 60°-Glanzmesstests gemäß einem Hitzestabilitäts-Testverfahren von Vergleichsproben A, B, C, D und erfindungsgemäßen Proben 1, 2 und 3.
- 4 zeigt die Ergebnisse des Viskositätstests gemäß einem Hitzestabilitäts-Testverfahren von Vergleichsproben A, B, C, D und erfindungsgemäßen Proben 1, 2 und 3.
- 5 zeigt die Ergebnisse der Schmutzaufnahme von Vergleichsproben A, B, C, D und erfindungsgemäßen Proben 1, 2 und 3.
- 6 zeigt die Ergebnisse des Offenzeit-/Feuchtkantenzeit-Tests von Vergleichsproben A, B, C, D und erfindungsgemäßen Proben 1, 2 und 3.
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Beschreibung der Erfindung
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Definitionen
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Hierin verwendete technische oder wissenschaftliche Ausdrücke haben Definitionen, wie sie einer Fachperson vertraut sind, falls nicht anders angegeben.
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Jegliche Werkzeuge, Ausrüstungen, Verfahren oder Chemikalien, die hier aufgeführt werden, bedeuten Werkzeuge, Ausrüstungen, Verfahren oder Chemikalien, die üblicherweise von einer Fachperson verwendet werden, falls nicht angegeben wird, dass sie Werkzeuge, Ausrüstungen, Verfahren oder Chemikalien sind, die nur für diese Erfindung spezifisch sind.
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Die Verwendung von Singular-Substantiven oder von Singular-Pronomen mit „umfassend“ in den Ansprüchen oder der Beschreibung bedeutet „ein(e)“ und schließt auch „ein(e) oder mehrere“, „mindestens ein(e)“ und „ein(e) oder mehr als ein(e)“ ein.
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Alle offenbarten Zusammensetzungen und/oder Verfahren und alle Ansprüche in dieser Anmeldung zielen darauf ab, Ausführungsformen von jeglicher Tätigkeit, Funktion, Modifikation oder Einstellung ohne jegliches Experiment abzudecken, die signifikant von dieser Erfindung abweichen, und die zum Ziel der gleichen Nutzung erhalten werden und gemäß einer Fachperson auf diesem Gebiet zum gleichen Ergebnis führen wie die vorliegende Ausführungsform, auch wenn sie nicht spezifisch in den Ansprüchen aufgeführt sind. Daher ist ein ersetzbares oder ähnliches Ziel der vorliegenden Ausführungsform, einschließlich jeglicher kleinen Modifikation oder Einstellung, wie einer Fachperson auf diesem Gebiet vertraut, als im Geist, Schutzbereich und Konzept der in den angehängten Ansprüchen aufgeführten Erfindung verbleibend anzusehen.
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In dieser Anmeldung bezieht sich der Ausdruck „etwa“ auf jegliche Zahl, die hier erscheint oder gezeigt wird, die von jeglichem Fehler der Ausrüstung, des Verfahrens, Personals unter Verwendung der Ausrüstung, des Verfahrens variiert oder abgeleitet werden kann, einschließlich Variationen oder Varianzen, die wegen Änderungen der Reaktionsbedingungen gemäß unkontrollierbaren Parametern wie z. B. Feuchtigkeit und Temperatur auftreten.
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„Offenzeit-/Feuchtkantenzeit-Verlängerer“ bedeuten die organischen Verbindungen, die dem Latexlack auf Wasserbasis hinzugefügt werden und die die Offenzeit-/Feuchtkantenzeit verbessern können, um so die Einsatzzeit zu verlängern.
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„Antihaut-/Gefrier-Auftau-Stabilisatoren“ bedeuten die organischen Verbindungen, die dem Latexlack auf Wasserbasis hinzugefügt werden, und die die Antihaut-/Gefrier-Auftau-Stabilität verbessern können.
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„Flüchtige organische Verbindungen (FOVs)“ bedeuten flüchtige organische Verbindungen bei normalem Druck und normaler Temperatur, die die Luftverschmutzung verursachen. Ihre Hauptkomponenten sind Kohlenstoff- und Wasserstoffatome, und sie können weitere Zusammensetzungen enthalten, wie z. B. Sauerstoff, Fluorid, Chlorid, Bromid, Schwefel und Stickstoff.
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Eine Aufgabe dieser Erfindung ist es, das Lösungsmittel mit geringen Mengen von flüchtigen organischen Verbindungen, das eine nicht-toxische Umgebung darstellt, in Lacken auf Wasserbasis herzustellen, umfassend Glycerol oder Glycerolderivate und Glycole mit 1 - 6 Kohlenstoffatomen.
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Eine weitere Aufgabe dieser Erfindung ist die Verwendung des Lösungsmittels als Offenzeit-/Feuchtkantenzeit-Verlängerer mit Antihaut-/Gefrier-Auftau-Stabilität.
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Im Folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung dargestellt, ohne dass dadurch der Schutzbereich der Erfindung eingeschränkt werden soll.
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Diese Erfindung betrifft ein Lösungsmittel als Offenzeit-/Feuchtkantenzeit-Verlängerer mit Antihaut-/Gefrier-Auftau-Stabilität, das umfasst:
- a) eine organische Verbindung, ausgewählt aus mindestens einem von Glycerol oder Glycerolderivaten in einer Menge von 10 - 90 Volumen-% des Lösungsmittels; und
- b) organische Verbindungen, ausgewählt aus mindestens 2 Glycolen mit 1 - 6 Kohlenstoffatomen in einer Menge von 10 - 90 Volumen-% des Lösungsmittels.
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Bevorzugt umfasst das erfindungsgemäße Lösungsmittel die organische Verbindung gemäß a) in einer Menge von 25 - 40 Volumen-% des Lösungsmittels und die organischen Verbindungen gemäß b) in einer Menge von 60 - 75 Volumen-% des Lösungsmittels.
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In einer Ausführungsform kann die organische Verbindung gemäß a) aus Glycerol oder Glycerolderivaten wie z. B. Glycerol, Glycerolcarbonat, Glycerolester oder Glycerinsäure ausgewählt werden. Bevorzugt ist die organische Verbindung gemäß a) Glycerol.
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In einer Ausführungsform sind die organischen Verbindungen gemäß b) Glycole mit 1 - 6 Kohlenstoffatomen, die aus Ethylenglycol, Diethylenglycol, Triethylenglycol, Tetraethylenglycol, Pentaethylenglycol und Hexaethylenglycol, bevorzugt aus der Mischung von Diethylenglycol und Triethylenglycol ausgewählt werden können.
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Bevorzugt umfasst das erfindungsgemäße Lösungsmittel:
- a) Glycerol in einer Menge von 25 - 40 Volumen-% des Lösungsmittels; und
- b) Diethylenglycol in einer Menge von 5 - 20 und Triethylenglycol in einer Menge von 30 - 70 Volumen-% des Lösungsmittels.
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Am meisten bevorzugt umfassen die organischen Verbindungen gemäß b) Diethylenglycol in einer Menge von 5 - 30 und Triethylenglycol in einer Menge von 30 - 70 Volumen-% des Lösungsmittels.
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In einer Ausführungsform weist das erfindungsgemäße Lösungsmittel flüchtige organische Verbindungen (FOVs) in einer Menge von weniger als oder gleich 5 g/L gemäß der Norm ISO 11890-2 auf.
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In einer weiteren Ausführungsform umfasst eine Lackzusammensetzung Pigmente, Bindemittel, Additive, Wasser und das erfindungsgemäße Lösungsmittel. Bevorzugt liegt das Lösungsmittel in einer Menge von 0,1 bis 20 Gewichts-% vor, am meisten bevorzugt in einer Menge von 0,1 - 5 Gewichts-%.
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In einer weiteren Ausführungsform können weitere Eigenschaften des erfindungsgemäßen Lösungsmittels verbessert werden, indem Additive wie z. B. Tenside, Biocide, Weichmacher, Schmiermittel, Oberflächenmodifikatoren, Anti-Blockiermittel, Verstärkungsmittel, anorganische Füllstoffe oder Pigmente zugefügt werden.
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Die folgenden Beispiele dienen lediglich zum Demonstrieren der Ausführungsformen dieser Erfindung und schränken den Schutzbereich dieser Erfindung in keiner Weise ein.
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Herstellung des Lösungsmittels als Offenzeit-/Feuchtkantenzeit-Verlängerer mit Antihaut-/Gefrier-Auftau-Stabilität
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Die Herstellung des Lösungsmittels als Offenzeit-/Feuchtkantenzeit-Verlängerer mit Antihaut-/Gefrier-Auftau-Stabilität gemäß der vorliegenden Erfindung kann durch die folgenden Verfahren hergestellt werden.
- 1. Diethylenglycol und Triethylenglycol werden in der in Tabelle 1 gezeigten Menge unter Normalbedingungen bei Raumtemperatur gemischt und mit einer Drehzahl 100 - 350 U/min über etwa 2 - 15 Minuten gerührt.
- 2. Die aus Schritt 1 erhaltene Mischung wird mit Glycerol in der in der in Tabelle 1 gezeigten Menge unter Normalbedingungen bei Raumtemperatur oder unter Erwärmung gemischt und mit einer Drehzahl 100 - 450 U/min über etwa 5 - 60 Minuten gerührt.
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Bestimmung der Eigenschaften des Lösungsmittels als Offenzeit-/Feuchtkantenzeit-Verlängerer mit Antihaut-/Gefrier-Auftau-Stabilität in Lack auf Wasserbasis
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Die Bestimmung der Eigenschaften des Lösungsmittels als Offenzeit-/Feuchtkantenzeit-Verlängerer mit Antihaut-/Gefrier-Auftau-Stabilität in Lack auf Wasserbasis wurde durch die folgenden Verfahren durchgeführt.
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Bestimmung der Lackeigenschaften durch Gefrier-Auftau-Testverfahren bei -20 °C über 5 Tage (5 Zyklen)
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Das gemäß Schritt 1 und 2 oben in einer Menge von 5,4 - 8 g hergestellte Lösungsmittel wurde mit 192 - 194,6 g einer Lackprobe auf Wasserbasis gemischt, und dann wurde die Mischung vermengt, bis eine homogene Dispersion erhalten wurde.
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60° -Glanztest
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- i. Der aus der obigen Mischung hergestellte Lackfilm wurde auf Lackträgerpapier mit einem Drahtbeschichtungsgerät aufgetragen, bis die Dicke 100 Mikrometer erreichte. Dann wurde der Film bei Raumtemperatur über 5 Minuten trocknen gelassen und über 10 Minuten in einen Ofen bei auf 80 °C eingestellter Temperatur eingebracht.
- ii. Als der Film komplett trocken war, wurde er bei Raumtemperatur über 1 Stunde auf eine Temperatur nahe der Raumtemperatur abkühlen gelassen. Der Glanz unter 60° wurde mit einem Tri Gloss Meter gemessen.
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Viskositätstest (cP)
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- iii. Die Viskosität des aus obiger Mischung hergestellten Lacks wurde mit einem Viskometer (Brookfield Modell RVDV-III U S/N 8402662 ) mit einer Spindel Nr. 4 und der Drehzahl 20 U/min bei 25 °C gemessen.
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Der Rest der Proben aus den obigen Tests wurde für den Gefrier-Auftau-Test über 5 Zyklen (5 Tage) auf -20 °C gehalten. Der Glanzwert und die Viskosität wurden an Tag 1, Tag 3 und Tag 5 mit den obigen Verfahren gemäß i - iii getestet.
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Bestimmung der Lackeigenschaften durch Hitzestabilitäts-Testverfahren bei 50 °C über 1 Monat
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Das nach dem obigen Verfahren in einer Menge von 5,4 - 8 g hergestellte Lösungsmittel wurde mit 192 - 194,6 g einer Lackprobe auf Wasserbasis gemischt, und dann wurde die Mischung vermengt, bis eine homogene Dispersion erhalten wurde.
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60° -Glanztest
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- iv. Der aus der obigen Mischung hergestellte Lackfilm wurde auf Lackträgerpapier mit einem Drahtbeschichtungsgerät aufgetragen, bis die Dicke 100 Mikrometer erreichte. Dann wurde der Film bei Raumtemperatur über 5 Minuten trocknen gelassen und über 10 Minuten in einen Ofen bei auf 80 °C eingestellter Temperatur eingebracht.
- v. Als der Film komplett trocken war, wurde er bei Raumtemperatur über 1 Stunde auf eine Temperatur nahe der Raumtemperatur abkühlen gelassen. Der Glanz unter 60° wurde mit einem Tri Gloss Meter gemessen.
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Viskositätstest (cP)
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- vi. Die Viskosität des aus obiger Mischung hergestellten Lacks wurde mit einem Viskometer (Brookfield Modell RVDV-III U S/N 8402662 ) mit einer Spindel Nr. 4 und der Drehzahl 20 U/min bei 25 °C gemessen.
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Schmutzaufnahmetest
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- vii. Gebrannte Erde wurde bei 60 °C über 24 Stunden über eine Hälfte von mit dem aus der obigen Mischung hergestellten Lack lackiertem Papier über 1 Stunde verteilt. Dann wurde die gebrannte Erde für den Schmutzaufnahmetest entfernt.
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Offenzeit-/Feuchtkantenzeittest
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- viii. Die Offenzeit-/Feuchtkantenzeit aus der obigen Mischung des hergestelltes Lacks wurde unter Normalbedingungen bei Raumtemperatur gemäß der Norm ASTM D7488 bestimmt.
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Der Rest der Proben aus den obigen Tests wurde für den Antihaut-Test über 1 Monat bei 50 °C in dem Ofen gehalten und in der 2. Woche und der 4. Woche unter Verwendung der obigen Verfahren gemäß iv - vii getestet.
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Die erfindungsgemäßen Proben und die Vergleichsproben in Tabelle 1 wurden dem Gefrier-Auftau-Testverfahren und dem Hitzestabilitäts-Testverfahren unterworfen, wie weiter oben beschrieben. Die Ergebnisse sind
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6 gezeigt.
Tabelle 1: Zusammensetzungen der erfindungsgemäßen Proben und der Vergleichsproben
| Probe | Zusammensetz ung (Volumen-% vo n Lösungsmittel) |
| Glycerol | Diethylenglycol | Triethylenglycol |
| Erfindungsgemäße Probe 1 | 30 | 15 | 55 |
| Erfindungsgemäße Probe 2 | 30 | 10 | 60 |
| Erfindungsgemäße Probe 3 | 35 | 5 | 60 |
| Vergleichsprobe A ist Lack auf Wasserbasis ohne Lösungsmittel |
| Vergleichsprobe B ist Lack auf Wasserbasis mit Propylenglycol als Lösungsmittel |
| Vergleichsprobe C ist Lack auf Wasserbasis mit Bio-Propylenglycol als Lösungsmittel |
| Vergleichsprobe D ist Lack auf Wasserbasis mit kommerziellem Lösungsmittel (SDS-Nummer: 150000072145) als Lösungsmittel |
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1 zeigt die durch das Gefrier-Auftau-Testverfahren erhaltenen Messergebnisse des Glanztests unter 60°. Es wurde herausgefunden, dass im 5. Zyklus der Glanzwert des das Lösungsmittel verwendenden Lacks gemäß dieser Erfindung so gut war wie beim Verwenden von Propylenglycol und Bio-Propylenglycol als Lösungsmittel und besser war als bei keinem Lösungsmittel oder unter Verwendung des kommerziellen Lösungsmittels als Lösungsmittel.
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2 zeigt die durch das Gefrier-Auftau-Testverfahren erhaltenen Messergebnisse des Viskositätstests. Es wurde herausgefunden, dass im 5. Zyklus die Viskosität des das Lösungsmittel gemäß dieser Erfindung verwendenden Lacks besser war als bei keinem Lösungsmittel oder genauso gut wie bei Verwendung von Propylenglycol, Bio-Propylenglycol oder des kommerziellen Lösungsmittels als Lösungsmittel.
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3 zeigt die durch das Hitzestabilitäts-Testverfahren erhaltenen Messergebnisse des Glanztests unter 60°. Es wurde herausgefunden, dass in der 4. Woche der Glanzwert des das Lösungsmittel gemäß dieser Erfindung verwendenden Lacks besser war als oder gleich wie bei keinem Lösungsmittel und bei Verwendung von Propylenglycol, Bio-Propylenglycol als Lösungsmittel.
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4 zeigt die durch das Hitzestabilitäts-Testverfahren erhaltenen Messergebnisse des Viskositätstests. Es wurde herausgefunden, dass in der 4. Woche die Viskosität des das Lösungsmittel gemäß dieser Erfindung verwendenden Lacks besser war als bei keinem Lösungsmittel oder gleich wie bei Verwendung von Propylenglycol, Bio-Propylenglycol oder des kommerziellen Lösungsmittels als Lösungsmittel.
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5 zeigt die Testergebnisse der Schmutzaufnahme. Es wurde herausgefunden, dass der das Lösungsmittel gemäß dieser Erfindung verwendende Lack eine geringere Schmutzaufnahme aufweist als bei Verwendung von Propylenglycol, Bio-Propylenglycol oder des kommerziellen Lösungsmittels als Lösungsmittel.
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6 zeigt die Testergebnisse für die Offenzeit/Feuchtkantenzeit. Es wurde herausgefunden, dass die Offenzeit/Feuchtkantenzeit des das Lösungsmittel gemäß dieser Erfindung verwendenden Lacks länger war als bei keinem Lösungsmittel oder länger war als oder gleich bei Verwendung von Propylenglycol, Bio-Propylenglycol oder des kommerziellen Lösungsmittels als Lösungsmittel.
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Beste Art der Erfindung
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Die beste Art der Erfindung ist in der ausführlichen Beschreibung beschrieben.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- US 20170158885 A1 [0003]
- US 20150073080 A1 [0005]
- US 8402662 [0032, 0034]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Adeyi et al. (Journal of Health & Pollution Bd. 8, Nr. 18 - Juni 2018) [0004]
