DE2148457C3 - Verwendung von polymeren Bindemitteln in wäßriger Dispersion zur Herstellung von Bautenbeschichtungsmitteln - Google Patents

Verwendung von polymeren Bindemitteln in wäßriger Dispersion zur Herstellung von Bautenbeschichtungsmitteln

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DE2148457C3 DE19712148457 DE2148457A DE2148457C3 DE 2148457 C3 DE2148457 C3 DE 2148457C3 DE 19712148457 DE19712148457 DE 19712148457 DE 2148457 A DE2148457 A DE 2148457A DE 2148457 C3 DE2148457 C3 DE 2148457C3
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    • C09D143/04—Homopolymers or copolymers of monomers containing silicon

Description

Dispersionsfarben und kunststoffgebundene Putze haben meistens eine gute Haftung auf den verschiedensten Untergründen wie z. B. Holz, Beton, Putz oder Zementasbest Auch auf Glas und Keramik ist die Haftung in den meisten Fällen ausreichend, wenn der Untergrund und -Jas Beschichtungsmaterial trocken sind. Nach Durchfeuchtung der Beschichtungen sinkt die Haftung jedoch sehr stark ab. Dies zeigt sich insbesondere bei Beschichtungen, die auf Glas, Keramik und glasierten Untergründen ausgebracht sind und einer Unterwasserlagerung oder langer anhaltenden Beregnung ausgesetzt wurden. Die Beschichtungen lösen sich dann entweder von selbst ab oder sich durch geringste Kräfte vom Untergrund abziehbar. Die verschlechterte Naßhaftung tritt auch bei Untergründen wie Beton, P\\l7- und Zementasbest auf. Derartige Untergründe sind jedoch meistens rauh, so daß sich die verschlechterte Naßhaftung nicht so gravierend auswirkt.
Weiterhin ist bekannt, daß mit wäßrigen Polymerisatdispersionen als Bindemittel hergestellte Kunststoffputze bei Durchfeuchten im Regen oder in der Zone aufsteigender Feuchtigkeit durch Wasseraufnahme quellen und weich werden. Dadurch wird ihre Widerstandsfestigkeit gegen mechanische Beanspruchung, z. B. durch Hagel, Steinschlag oder mutwillige Angriffe geringer.
(n der GB-PS 9 98 221 werden Bautenbeschichtungsmittel beschrieben, die aus wäßriger Lösung angewandt werden. Diese zeigen den entscheidenden Nachteil, daß sie der Belastung bei Schlagregen nicht standhalten.
Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung von polymeren Bindemitteln in wäßriger Dispersion, bestehend aus Polymerisaten von Vinylestern, Acrylestern oder Butadien-Styrol-Copolymeren, die Silanolgruppen einpolymerisiert enthalten, zur Herstellung von BautenbescliioSitungsmitteln.
Überraschenderweise ergibt der Einsatz der silanolgruppenhaitigen Polymerdispersionen eine stark verbesserte Naßhaftung der Beschichtungsmittel. Dies ist insbesondere bei Untergründen aus Glas, Keramik und glasiertem Material von entscheidender Bedeutung. Außerdem zeigt sich, daß die ßeschichtungsmaterialien in Anwesenheit von Wasser kaum quellen und nur eine geringfügige Erweichung eintritt. Ein weiterer Vorteil μ ist. daß nur aufgrund der sehr guten Haftungseigenschaften der erfindungsgemäß zu verwendenden Beschichtungsmittel geschäumte Glasbausteine beschichtet werden können. Bisher war der Einsatz dieser feuerfesten Baumaterialien aus ästhetischen Gründen ^ begrenzt, da übliche Beschichtungsmittel ungenügende Haftung aufwiesen und somit keine den ästhetischen Ansprüchen genügende Beschichtung möglich war.
Im allgemeinen werden die erfindungsgemäß eingesetzten polymeren Bindemittel durch Polymerisation der Monomeren und gegebenenfalls öllöslicher Comonomerer in wäßrigen Dispersionen in Gegenwart von ungesättigten hydrolisierbaren organischen Siliciumverbindungen hergestellt Dabei kommen übliche Emulgatoren und/oder Schutzkolloide und wasserlösliche radikalbildende Katalisatoren und gegebenenfalls wasserlösliche Monomere sowie mehrfach olefinsich ungesättigte Monomere zum Einsatz.
Als Monomere kommen Vinylester mit geradkettigen und verzweigten Carbonsäuren mit 2 bis 18 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise 3 bis 12 Kohlenstoffatomen, wie z. B. Vinylacetat, Vinylpropionat, Vinylbutyrat, Vinylpivalat, Vinyl-2-äthylhexoat, Vinylisononat, Vinylstearat, Vinyllaurat, Vinylversatat in Frage. 1Js können auch Gemische verschiedener Vinylester verwendet werden. Neben den Vinylestern können auch weitere olefinisch ungesättigte Monomere bis zu 7OGew.-°/o vorzugsweise bis zu 50Gew.-% copoiymerisiert werden, z. B. Vinylhalogenide beispielsweise Vinylchlorid, Vinylidenchlorid, Vinylfluorid, Vinylidenfluorid: Olefine vorzugsweise mit 2—4 Kohlenstoffatomen wie z. B. Äthylen, Propylen, Isobutylen; Mono- und Diester von ungesättigten Carbonsäuren, wie z. B. (Methacrylsäureester von Alkoholen mit 1 — 18 Kohlenstoffatomen, Crotonsäureester, Mono- bzw. Diester von Maleinsäure, Fumarsäure, Itaconsäure, mit Alkoholen mit 1 — 18 Kohlenstoffatomen. Vorzugsweise wird Äthylen bei einem Druck von 1 —100 atm copoiymerisiert Es können auch Terpolymere wie z. B. Vinylacetat — Vinylchlorid — Vinyllaurat — Terpolymere verwendet werden.
Als Acrylester kommen Ester von Alkoholen mit 1 — 18 Kohlenstoffatomen, wie z.B. Acrylsäureäthylester, Acrylsäurepropylester, Acrylsäurebutylester, Acrylsäurehexylester, in Frage. Auch Copolymerisate mit den obengenannten Comonomeren sind verwendbar.
Die Copolymerisate aus Butadien und Styrol enthalten bis zu 40 Gew.-% Butadien.
Die einpolymerisierten organischen Siliziumverbindungen werden als Verbindungen der allgemeinen Formel
OR2
R-Si-OR2'
OR2"
worin R ein in ω-Stellung olefinisch ungesättigter Rest. R2, R2'. R2" gleiche oder verschiedene primäre oder sekundäre gegebenenfalls mit Alkoxygruppen substituierte Alkylreste oder Alcylreste oder maximal zwei Reste Wasserstoff bedeuten können, eingesetzt. Diese Siliziumverbindungen werden während der Polymerisation zudosiert und hydrolisieren zu hydroxygruppenhaltigen Siliziumverbindungen (Silanolgruppen) die im Polymeren enthalten sind.
Als hydrolisierbare ungesättigte organische Siliziumverbindungen kommen hauptsächlich Verbindungen in Frage, deren Rest Ri ein (»-ungesättigtes Alkenyl mit 1 —IO Kohlenstoffatomen vorzugsweise 2—4 Kohlenstoffatomen oder ein (»-ungesättigter Carbonsäureester von Carbonsäuren mit bis zu 4 Kohlenstoffatomen und Alkoholen bis zu 6 Kohlenstoffatomen ist. Als Reste R2,
Ra', Rj" kommen primäre und sekundäre Alkylreste mit bis zu 10 Kohlenstoffatomen vorzugsweise bis zu 4 Kohlenstoffatomen oder mit Alkoxygruppen, vorzugsweise bis zu 3 Kohlenstoffatomen, substituierte Alkylreste oder Acylreste mit bis zu 6 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise bis zu 3 Kohlenstoffatomen in Frage. Beispiele solcher Verbindungen sind
Vinyltrimethoxysilan,VinyItriäthoxysilan,
Vinyldiäthoxysilanol, Vinylä thoxysilandiol,
AllyItriäthoxysiIan,VmyItripropoxysilan,
Vinyl triisopropoxysiIan,VinyltributoxysiIan,
Vinyltriacetoxysilan.Trimethylglykol-vinylsilan,
y-Methacryloxypropyl-trimethylglykoIsilan,
y-Acryloxypropyl-triäthoxysilan,
y-Methacryloxypropyl-trimethoxysilan.
Die so hergestellten Dispersionen enthalten 0,1 bis 5 Gew.-%, vorzugsweise 0,3—3 Gew.-%, bezogen auf Polymeres, an Silanolgruppcn und können als solche eingesetzt werden. Es können auch entsprechende in Wasser redispergierte Pulver zu Herstellung der Bautenbeschichtungsmittel verwendet werden.
Unter Bautenbeschichtungsmitte' werden erfindungsgemäß alle Mittel verstanden, die in der Bauindustrie eingesetzt werden um Bauten zu schützen, zu verschönern, abzudichten usw. Insbesondere werden die silanolgruppenhaltigen Polymeren als polymere Bindemittel für die Herstellung von Anstrichmitteln auf Dispersionsbasis und Kunststoffputzen verwendet.
Anstrichmittel auf Dispersionsbasis bestehen meistenteils aus
a) 5 bis 35 Gewichtsprozent silanolguppenhaltigem Polyvinylester, Polyacrylester oder Butadien-Styrot-CopoJymerem,
b) 5 bis 35 Gewichtsprozent Wasser,
c) 5 bis 55 Gewichtsprozent Füllstoff,
d) 5 bis 30 Gewichtsprozent Pigmente.
Beispiele für einsetzbare Füllstoffe sind Quarzmehl, feiner Quarzsand, Kaolin, hochdisperse Kieselsäure, Feldspat, Schwerspat, Leichtspat, Kaliumcarbonat, Kreide, Dolomit und Talkum.
Als Pigmente seien beispielsweise Titandioxyd, Zinkoxyd, Zinksulfid genannt.
Den Dispersionsfarben können gegebenenfalls Netzmittel in Mengen von 0,2—0,6 Gew.-%, bezogen auf Füllstoffe, zugesetzt werden. An Netzmittel kommen anionische und nicht ionische in Frage. Meistenteils werden Polyphosphate, wie z. B. Natriumhexametaphosphat, Naphthalinsulfonate, Ammonium- und Natriumpolyacrylsäuresalze, eingesetzt.
Weitere Hilfsmittel sind Verdickungsmittel. Organische Verdickungsmittel werden in Mengen von 0,01 — I Gew.-°/o, bezogen auf Gesamtanstrichmittel eingesetzt. Beispiele solcher Verdickungsmittel sind Cellulosederivate, Alginate, Stärke und Stärkederivate, sowie Polyacrylsäure. Anorganische Verdickungsmittel werden in Mengen von 0,05—2Gew.-%, bezogen auf Gesamtdispersionsfarbe, verwendet, vorzugsweise kommen Bentonite oder Hektorit in Frage.
Oftmals werden den Dispersionsfarben zur Konservierung auch Fungizide zugesetzt. Diese kommen in Mengen von 0,01—2Gew.-%, bezogen auf Gesamtdispersionsfarbe, zum Einsatz. Beispiele solcher Fungizide sind Phenol- und Krcsolderivate, quecksilber- und zinnorganische Verbindungen.
Es können auch Antischaummittel wie z, B, Siliconöle, Alkohole und Kohlenwasserstoffe, in Mengen von 0,1 bis 0,5 Gewichtsprozent, bezogen auf Gesamtdispersionsfarbe; Lösungs- und Verfilmungshilfsmittel, wie z, B. Glycolacetat und mehrwertige Alkohole in Mengen von 0,1 bis 5 Gewichtsprozent, bezogen auf Gesamtdispersion; Gefrierschutzmittel wie z.B. Methanol und Glycol in Mengen von 1 bis 5 Gewichtsprozent, bezogen auf Gesamtdispersionsfarbe, und Farbstoffe, wie organisehe Bindpigmente, zugesetzt werden.
Kunststoffputze bestehen aus polymeren Bindemitteln, groben Füllstoffen und Wasser. Die Mengenverhältnisse der einzelnen Bestandteile können sehr weitgehend, je nach Verwendungszweck schwanken.
An polymeren Bindemitteln sind mindestens 6 Gew.-°/o enthalten. Die Menge von Füllstoff und Harz zusammen beträgt höchstens 90 Gew.-%. Der Rest besteht aus Wasser.
Als grobkörnige Füllstoffe sind sämtliche körnige materialien, die eine genügende Witterungsbeständigkeit aufweisen, einsetzbar. Beispiele solcher Materialien sind Kunststoffkörner, Quarzteile und Steinmaterialien. Ihre Körnung liegt oftmals zwischen 0,2 und 5 mm. In manchen Fällen werden auch größere Körner eingesetzt.
Als Hilfsmittel kommen gegebenenfalls Netzmittel, Gefrierschutzmittel, Fungizide und Farbstoffe in Frage. Dabei können beispielsweise die obenerwähnten Verbindungen eingesetzt werden.
Die Herstellung der Bautenbeschichtungsmittel erfolgt nach den allgemein bekannten Verfahren, wobei durch gründliches Mischen der einzelnen Bestandteile homogene Massen hergestellt werden. Die erfindungsgemäß verwendeten Dispersionen verhalten sich bei der Herstellung der Bautenbeschichtungsmittel wie entsprechende Dispersionen ohne Silanolgruppen, so daß erprobte Rezepturen durch den Zusatz der erfindungsgemäß zu verwendenden Dispersionen licht geändert werden müssen.
Beispiel 1
Naßhaftung von Dispersionsfarben
Zur Prüfung der Naßhaftung wurde folgendes Verfahren angewendet: Glasplatten mit einer Breite von 4 cm und einer Länge von 15 cm wurden mit der zu prüfenden Dispersionsfarbe mit einer Naßfilmdicke von 300 μ beschichtet, ein Glasfasergewebe mit den Ausmessungen 4 χ 17 cm so aufgelegt und eingewalzt, daß 2 cm an der Schmalseite der Glasplatte überstanden und das Gewebe erneut mit der zu prüfenden Dispersionsfarbe mit einer Naßfilmdicke von 200 μ beschichtet.
Nach einer Trocknungszeit von 7 Tagen in Normklima (22°C/50% relative Luftfeuchtigkeit) wurde ein Teil der Glasplatten in Wasser eingelegt und 7 Tage unter Wasser belassen. Die Prüfung auf Haftfestigkeit erfolgte durch Einspannen des beschichteten Glasgewebes und
W) der Glasplatte in ein ZugprUfgerät und Abschälen des beschichteten Glasgewebes in einem Winkel von 180°. Die Schälfestigkeit wurde an jeweils 5 Prüfkörpern gemessen und der Mittelwert gebildet. Die zu prüfenden Dispersionsfarben wiesen eine Pigmentvolumenkon-
6i zentration von 35 bzw. 45 bzw. 52,5% auf, wie sie für Außendispersionsfarben üblich sind. Zur Herstellung der Dispersionsfarben fanden folgende getrennte Anteigungen Verwendung:
a) Pigmentanteigung aus Tabellen 1,52 kg Titandioxid Rutil,
2,70 kg Bariumsulfat, Korngröße bis maximal 5 μ jCunststolT- und Dispersion
650 ml einer 1°/oigen Lösung von Natriumhexa- 5 metaphospiiat
b) Dispersionsmischung: Die Dispersionsmischung bestand aus 100 g der zu prüfenden Kunststoff-Dispersion (50 Gew.-°/oig), 20 g einer 2°/oigen Lösung einer hochviskosen Hydroxyäthylcellulose io in Wasser und 1 g Entschäumer (Mischung aus höheren Alkoholen und Kohlenwasserstoffen). Die A. Mengenverhältnisse von Pigmentanteigung und Dispersionsmischung bei der einzelnen geprüften Pigmentvolumenkonzentration kann der Tabelle I 15 entnommen werden. B
Pigmentvqlumenkonzentration
Schäirestigkeit auf Glas nach 7 Tagen Lageruns unter Wasser
(kg/4 cm) Mittelwert
Schälfestigkeit auf Zementasbest nach 7 Tagen Lagerung unter Wasser (kg/4 cm) Mittelwert
Tabelle I
Pigtnentvolumenkonzentration
a) Pigmentanteigung
(g)
384
439
464
b) Dispersionsmischung
(g)
403 300 239
20
25
In Ergänzung zu den Versuchen mit Glas fanden die 30 gleichen Versuche auch auf fluatierten Zementasbestplatten gleicher Größe statt. Bei trockener Lagerung und Prüfung auf Schälfestigk> erfolgte der Bruch im Film, bei nasser Lagerung und Prüfung auf Schälfestigkeit erfolgte die Trennung an der Grenzfläche Film zu 35 Unterlage.
Als Kunststoffdispersionen wurden verwendet (50 Gew.-% Festgehalt):
A: Copolymerisat aus 40
82 Gew.-% Vinylacetat und
18 Gew.-°/o Äthylen;
B: Copolymerisat aus
82 Gew.-% Vinylacetat und
18 Gew.-% Äthylen + 45
1,? 5 Gew.-% Vinylsilanol;
(entstanden durch Hydrolyse von Triäthoxyvinylsi-
lan bei der Polymerisation);
C: Copolymerisat aus
50 Gew.-% Styrol + 50
50 Gew.-% Acrylsäurebutylester;
D: Copolymerisat aus
50 Gew.-% Styrol+
50 Gew.-% Acrylsäurebutylester +
1 Gew.-% Vinylsilanol 55
(entstanden aus Trimethylglykolvinylsilan); E; Terpolymerisat aus
25 Gew.-% Vinylchlorid,
25 Gew.-% Vinyllaurat und
50 Gew.-% Vinylacetat; 6o
F: Terpolymerisat aus
25 Gew.-% Vinylchlorid.
25 Gew.-% Vinyllaurat und
50 Gew.-% Vinylacetat +
1,5 Gew.% Vinylsilanol 65
(entstanden aus Triäthoxyvinylsilan).
Die Ergebnisse sind in Tabelle Il enthalten.
35 unter 0,1 1,3
45 unter 0,1 1,25
52,5 unter 0,1 1,0
35 unter 1,8 2,1
45 unter 2,1 2,0
52,5 unter 2,1 2,1
35 unter C } 1,75
45 unter Ο,ί 1,80
52,5 unter 0,1 1,75
35 unter 1,6 2,1
45 unter 1,7 2,3
52,5 unter 1,6 2,2
35 unter 0,1 1,6
45 unter 0,1 1,4
52,5 unter 0,1 1,3
35 unter 1,7 2,0
45 unter 1,9 2,1
52,5 unter 1,8 2,1
Beispiel 2 Erweichung von Kunststoffputzen
Es wurde ein Kunststoffputz nach folgender Rezeptur hergestellt:
150 kg Glimmer der Korngröße 100—500 μ 30 kg Dolomit der Korngröße ca. 30 μ
30 kg Titandioxid Rutil
150 kg Bariumsulfat, Korngröße bis maximal 10μ
100 kg Quarzmehl, Korngröße bis ca. 80 μ 140 kg Quarzsand, Korngröße 0,1 —0,4 mm 140 kg Quarzsand, Korngröße 0,2—0,6 mm 50 kg runder Quarzsand 13—2mm0 0,1 kg Natriumhexametaphosphat 2,5 kg quecksilberorganisches Fungizid 2,5 kg Entschäumer (Mischung aus höheren Alkoholen und Kohlenwasserstoffen)
31 kg einer 3%igen Methylcelluloselösung
(150OcP)
170 kg Kun Ustoff-Dispersion
Dieser Putz wurde auf fluatlerte Äsbestzementplatten mit der Traufei aufgetragen und geglättet. Die Schichtdicke betrug ca. 2—3 mm. Die Platten wurden 7 Tage bei Normklima (22°C/50% relative Luftfeuchtigkeit) ausgehärtet und dann unter Wasser gelagert. Die Prüfung auf Weichwerden erfolge in Anlehnung an DIN 53 153 mit dem Eindringprüfkörper nach Buchholz, wobei jedoch nicht die Umrechnung nach DIN
vorgenommen wurde, sondern lediglich die Eindringlänge des Prüfkörpers in mm ausgemessen wurde. Es wurden die gleichen Kunststoff-Dispersionen wie in
Beispiel I verwendet. Die Prüfung auf Weichwerden erfolgte nach 5, 24, 48, 72 und 96 Stunden. Die Ergebnisse sind in Tabelle IM enthalten.
Tabelle III Weichwerden von KunststolTputz Eindringlänge in mm des Prüfkörpers
Kunststoff- vor der nach
dispersion Wasser- 5 h 24 h 48 h
lagerung Wasserlagerung
72 h 96 h
Λ 0.5 4 6 8 9 10
B 0,5 2 2 3 4 4
C 0 2 4 4 4 4
D 0 0 0 I 0 η
E 0 3 7 9 10 10
F 0 I 5 S 5 4
Beispiel i
Ein geschäumter Glasbaustein wurde mit einem Kunststoffputz der Rezeptur nach Beispiel 2 beschichtet. Nach einer Trockenzeit von 7 Tagen bei Normklima (22cC/50%) wurden die kunststoffgebundenen Putze, die die Kunststoffdispersionen nach Beispiel 1 enthielten, auf ihre Haftung geprüft. Ein Teil der Glasbausteine wurde nach der Aushärtung 7 Tage unter Wasser gelagert. Rs zeigte sich, daß alle kunststoffgebundenen Putze, die die erfindungsgcmäß zu verwendenden Dispersionen als Bindemittel enthielten, sich nicht von den Glasbausteinen abziehen ließen, während alle Kunsts'offputze. die die unmodifizierten Dispersionen als Bindemittel enthielten, sich ohne Kraftaufwand vom Untergrund abschälen ließen. Auch bei den trocken gelagerten Steinen wurde ein Unterschied in der Haftfestigkeit festgestellt.

Claims (1)

  1. Patentanspruch:
    Verwendung von polymeren Bindemitteln in wäßriger Dispersion, bestehend aus Polymerisaten von Vinylestern, Acrylestern oder Butadien-Styrol-Copolymeren, die Silanolgruppen einpolymerisiert enthalten, zur Herstellung von Bautenbeschichlungsmitteln.
DE19712148457 1971-09-28 1971-09-28 Verwendung von polymeren Bindemitteln in wäßriger Dispersion zur Herstellung von Bautenbeschichtungsmitteln Expired DE2148457C3 (de)

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