DE2361671A1 - Epoxidharz-zusammensetzung - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE .

Ing. HANS PUCHERT '.... - .-..-■.<:■■.-..,■.-,.-.,.

Dipl.-Phys. REINFRIED Frhr. ν. SCHQRLEMER \ '

3506 HE,LSA/KASSEL ■ MARIENQRUND 3 ^ _t\ 23 6^671

TJ Robert Michael Barron, Southampton, England.

Epox idhar z-Zusammens e t ζ ung

Die Erfindung betrifft eine auf Wassergrundlage hergestellte Epoxidharz-Zusammensetzung sowie ein Verfahren zur Herstellung derselben,, '

Die bekannten auf Wasser basierenden, von organischen Lösungsmitteln freien Epox idharz-Zusammensetzungen, die. als Klebstoffe und Anstrichmittel verwendet werden, werden dadurch hergestellt, daß ein oberflächenaktives, flüssiges, lösungsmittelfreies Polyamid- oder Polyamin-Härtemittel mit Wasser vermischt und in die sich ergebende Dispersion oder Lösung ein flüssiges, lösungsmittelfreies Epoxidharz eingerührt wird«. Die auf diese Weise hergestellten Mischungen besitzen den Nachteil, daß sie eine steife und dicke Konsistenz besitzen, so daß mit ihnen keine zufriedenstellenden, glatten Überzüge erhalten werden können, wenn sie mit einem Pinsel auf eine Unterlage aufgebracht werden sollen, Derartige .Zusammensetzungen, die außerdem teuer sind, müssen daher durch Spritzen oder Rollen aufgebracht werden»

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die genannten Nachteile zu vermeiden» Sie ist gekennzeichnet durch ein Verfahren zum Herstellen einer streichfähigen Epoxidharz-Zusammensetzung, bei dem ein flüssiges, lösungsmittelfreies Epoxidharz mit einer wässrigen Lösung oder Dispersion aus einem weiteren Polymer und einem oberflächenaktiven, flüssie.nrPolyamid^ öder Polyamin-Härtemittel für das Epoxidharz

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_ ρ —

vermischt wird, Überraschenderweise wurde nämlich gefunden* daß dann, wenn vor oder nach der Dispergierung des Epoxidharzes in der Mischung aus Härtemittel und Wasser eine wässrige Lösung oder Dispersion eines weiteren Polymers mit dem, Härtemittel vermischt wird, eine Zusammensetzung erhalten werden kann, die eine weiche Konsistenz besitzt und daher wie eine rtormale Farbe mit dem Pinsel aufgetragen werden kann.

Der Grund dafür, daß die Zugabe eines weiteren Polymers die Streichfähigkeit der Dispersion verbessert, ist noch nicht genau bekannt. Bei der Untersuchung einer großen Anzahl von ' Polymeren hat sich Jedoch ergeben, daß alle Polymere die Herstellung von weichen Dispersionen ermöglichen und die Streichfähigkeit im Vergleich zu auf Wassergrundlage hergestellten, kein weiteres Polymer enthaltenden Zusammensetzungen verbessern.

Die erfindungs ge mäßen Zusammensetzungen besitzen eine relativ geringe Topfzeit. Zur Herstellung eines Produktes mit erhöhter Lagerungsbeständigkeit wird daher eine Packung vorgeschlagen, in welcher das Epoxidharz und das Härtemittel getrennt voneinander gehalten sind»

Gemäß einem weiteren MerkmaX der Erfindung ist eine zur Durchführung des erfindungsgemäßeη Verfahrens geeignete lagerbeständige Epoxidharz-Zusammensetzung gekennzeichnet durch ein flüssiges, lösungsmittelfreies, härtbares Epoxidharz und eine von dieser getrennte wässrige Dispersion oder Lösung eines oberflächenaktiven, flüssigen Polyamid- oder Polyamin-Härtemittels für das Epoxidharz, wobei im' Härtemittel ein weiteres Polymer dispergiert oder gelöst ist.

Die erfindungsgemäße Zusammensetzung kann in zwei fest verschlossenen Kunststoffbeutein oder -tüten aufbewahrt werden, die jeweils nur einen Bestandteil der Zusammensetzung enthalten» Die Zusammensetzung wird dann in einer gemeinsamen-

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Packung auf ,den Markt- gebracht-, -weiche die beiden-Kunst-. -._: ν Stoffbeutel enthalte Die Packung kann· aus: einem-Eimer, oder ■-; irgendeinem, anderen Behälter".bestehen, der= groß genug· isty um den gesamten Inhalt beider Beutel-aufzunehmen und ein Verrühren, des Gemisches, ohne Überlaufen zu ermöglichen.

Be im Gebrauch wird der Epoxid-Bestandteil ·des e inen Beutels in der vorher in den Eimer gegebenen Lösung oder Dispersion" aus dem Härtemittel und dem weiteren Polymer verrührt. Das Epoxidharz und.das.Härtemittel werden vorzugsweise derart ausgewählt, daß die Zusammensetzung kalthärtend ist. Für · ' den-Fall, daß das-weitere Polymer mit-dem'Epoxidharz reagiert, kann zur Vervollständigung der Reaktion eine Erwärmung erforderlich sein_o Die erfindungsgemäße Zusammensetzung kann für Fahrzeuganstriche^ Oberflächenübej?züge und Kleb- oder Dichtungsmittel verwendet werden, sie behält - wenigstens zu einem gewissen Anteil - die Eigenschaften der Epoxidharze wie gute Adhäsion, Neutralität, Härte, Flexibilität und Beständigkeit gegen Witterungseinflüsse und extreme Temperaturen beio = -,.-.·· . -

Für den Fall, daß das weitere Polymer im Vergleich zum Epoxidharz relativ billig ist-,. bietet eine Verdünnung des Epoxidharzes mit dem weiteren Polymer die Möglichkeit, die Kosten der Zusammensetzung im Vergleich zu einer Zusammensetzung mit reinem Epoxidharz zu_: senken, '

Die Eigenschaften des weiteren und im Einzelfall verwendeten Polymers spiegeln sich in der endgültigen Zusammensetzung wieder. Durch Wahl eines Polymers mit besonders erwünschten Eigenschaften können. Zusammensetzungenverhalten werden, in denen wenigstens einige der bekannten vorteilhaften Eigenschaften der Epoxidharze mit denen des weiteren Polymers vereinigt sind,, . , . . ' ■'"-

Obwohl erfindungsgemäß Jede Polymerlösung oder -dispersion angewendet werden, kann, können die im Handel erhältliehen

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Polymerdispersionen grob in Gruppen eingeteilt werden, wo-bei alle Polymere einer Gruppe zu Zusammensetzungen führen, die bei ihrer erfindungsgemäßen Anwendung im allgemeinen ähnliche Eigenschaften haben. , ■ -

Eine Gruppe von geeigneten und oft verwendeten Polymeren sind die kommerziell erhältlichen wässrigen Dispersionen derjenigen Thermoplaste, die sich bezüglich der Epoxidharze inert verhalten. Als Beispiele seien Emulsionen von Polyvinylchlorid (PVO), Polyäthylen, Acrylharzen, Polystyrol und Äthylen/Vinylacetat-Copolymeren sowie Acrylnitril/Butadien-Styrol (ABS)- und Styrol/Acrylnitril-Copolymeren genannt·

Die genannten Dispersionen sind im Vergleich zu Epoxidharzen billig und können zur Herstellung von billigen Epoxidharzanstrichmitteln verwendet werden· Diese Anstrichmittel können wie die üblichen Emulsionsanstrichmittel für den Hausgebrauch leicht aufgebracht werden und besitzen auf ebenen feuchten Oberflächen und "grünem" Beton eine außerordentlich gute Adhäsion. Diese Eigenschaften machen sie für Gebäudeanstrichfarben auf Beton oder anderen Gebäudewänden besonders geeignet.

Eine weitere Gruppe enthält Dispersionen von Thermoplasten, die mit Epoxidharzen reagieren und insbesondere mit dem Epoxidharz reagierende Seiten- oder Endgruppen im Molekül besitzen. Die reagierenden Gruppen sind beispielsweise Gruppen mit einem aktiven Wasserstoff, z_eB. Säuren, Amine, Amide oder Alkohole« Es kann notwendig sein, diesen Zusammensetzungen bekannte Härtebeschleuniger wie z.B. Triphenylphosphit, Phenol oder Dimethylaminomethylphenol zuzugeben, um die Raktion dieser Gruppen mit den Epoxidgruppen zu beschleunigen· Beispiele für reagierende Thermoplaste sind wässrige Dispersionen aus einem reagierenden Acrylharz,, Gehärtete Überzüge aus derartigen Zusammensetzungen besitzen eine größere Beständigkeit gegenüber Chemikalien und Lösungs-

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mitteln als Zusammensetzungen mit den oben erwähnten nichtreagierenden Polymeren, sind jedoch weniger wirtschaftlich, weil die reaktiven Harze teurer sind«

Eine weitere Gruppe von geeigneten Polymerdispersionen iwird von solchen natürlichen oder synthetischen Gummilatices gebildet, die bezüglich den Epoxidharzen inert sind· Beispiele hierfür sind natürlicher Gummilatex, Mtrilkautschuk, Polybutadienkautschuk, Isopren/lTitrilkautsehuk-Gopolymer, Polychloropren, Butylkautschuk, Polysulphidkautsehuk und Styrol/Butadien-Copolymer-Latices« Diese Dispersionen ergeben gehärtete Überzüge, die flexibel und elastisch und · daher für wasserdichte Dichtungsmembranen geeignet sind, während die Zusammensetzungen selbst eine gute Adhäsion auf einer Vielzahl von Unterlagen aufweisen und daher als Klebstoffe geeignet sind»

Noch eine andere Gruppe von Polymerdispersionen enthält ' solche Gummilatices, die mit Epoxidharz reagieren. Ein Beispiel hierfür ist.carboxylierter Styrol/Butadien-Copolymer-Latex. Diese reagierenden Gummis führen zu flexiblen Überzügen, die eine bessere Beständigkeit gegenüber Lösungsmitteln als Überzüge aufweisen, welche bei Verwendung von nicht reagierenden Gummis erhalten werden.

Abgesehen von den oben genannten Gruppen von Polymeren können zahlreiche weitere Polymere mit bemerkenswerten und erwünschten Eigenschaften verwendet werden. Als Beispiele seien die Dispersionen Von Polyvinylfluorid, Polytetrafluoräthylen (P_o ToF₀E.), Polyurethane, Silicongummis, Fluorkohlenstoffe, Silicone und Boranpolymere genannt. Die mit diesen erhaltenen Filme zeigen einerseits die charakteristischen Eigenschaften der weiteren Polymere., während sie andererseits die Härte und Zähigkeit der Epoxidharze aufweisen« Wenn beispielsweise F.T«,F.E„-Dispersionen verwendet werden, dann kann ein nicht klebender harter Anstrich erhalten werden_o Mischungen verschiedener Polymere können ebenfalls

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verwendet werden. Weiterhin eignen sich wässrige Lösungen ,von Polymeren, z.B. wässrige Lösungen von wasserlöslichen Melamin/Formaldehyd-Harzen mit geringem Molekulargewicht.

Eine Anzahl von geeigneten Polymeren sowie die erreichbaren Eigenschaften der mit diesen hergestellten Zusammensetzungen werden weiter unten anhand von Ausführuagsbe!spielen näher erläutert.

Vorzugsweise werden flüssige Epoxidharze mit einem Epoxid-Äquivalentgewicht von .100 bis 250 und einer Viskosität von 5 bis 100 Poise bei 25° G verwendet· Als Beispiele äeien GX251» 250 und 278 der Ciba-Geigy Ltd. und Epikote 815 und 828 der Shell Chemicals Ltd. genannt. Diese Harze sind in Wasser unlöslich oder weitgehend unlöslich. Sie von den Herstellern erhältlichen Epoxidharze können ein reagierendes Verdünnungsmittel oder einen Weichmacher enthalten, um die Viskosität klein zu halten·

Bevorzugte Härtemittel sind flüssige Polyamide oder Polyamine mit freien Amingruppen, mit Aminwerten von 300 bis 700 mg KOH/g, mit einer Viskosität von 5 bis 100 Poise bei 25° 0 und mit einem spezifischen Gewicht von 0,90 bis 1,10 bei 25° C. Beispiele für geeignete Polyamide sind das Genamid 2000 der General Mills Inc., das Versamid 115 der Cray Valley Products Ltd. und die Casamide 185 und 162 der Thomas Swan & Oo Ltd., während ein Beispiel für die Polyamine das Synolide 960 der Cray Valley Products Ltd. ist. .

Die allgemeine Formel für bevorzugte Polyamid-Härtemittel ist MH₂-(B'-NH-B"-NH. CO. E. CONH)_n-.

E, R¹ und R" sind gewöhnlich aliphatisch^ Kohlenstoff ketten, wobei R eine lange aliphat is ehe Kette mit 10 bis 40 Kohlenstoffatomen ist, während B¹ und R" eine kurze Kette mit 1 bis 9 Kohlenstoffatomen bedeuten und η normalerweise zwischen 2 und 6 liegt·

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Die allgemeine Formel für bevorzugte Polyamine ist . :,

• .". H(HH₂)_a,

worin H einen längkettigen Fettsäurerest mit 10 bis 4-0 , Kohlenstoffatomen bedeutet und η gewöhnlich zwischen 2 und 6 liegt. / .

Die bevorzugten Polyamide und Polyamine sind vollständig oder nahezu vollständig in Wasser lösliche

Bei der Herstellung der Zusammensetzung bzw. der Packung für die Zusammensetzung wird das Härtemittel vorzugsweise mit Wasser vermischt, bis es so weit wie möglich gelöst ist· Die iösung kann etwas trübe sein, was zeigt, daß das Härtemittel nicht vollständig gelöst ist. Anschließend wird unter Rührung die Lösung oder Dispersion des weiteren Polymers in die Härtemittellösung gegeben, bis eine homogene Dispersion vorliegt. Diese Dispersion bildet den einen Bestandteil der erfindungsgemäßen Packung» Wird eine Zusammensetzung * für den sofortigen Gebrauch benötigt, dann kann das Epoxidharz sofort in die Dispersion oder Lösung des Härtemittels eingerührt werden, und zwar vor oder nach Zugabe der Lösung bzw..Dispersion des weiteren Polymers; Die oben beschriebene Verfahrensweise, das Härtemittel mit Wasser zu verdünnen, wird bevorzugt, weil hierdurch die Gefahr von Koagulationen in der Dispersion des weiteren Polymers verringert wird«, In Fällen, in denen das Polymer nicht zu empfindlich ist, kann die Dispersion des weiteren Polymers auch direkt mit dem unverdünnten flüssigen Härtemittel vermischt werden.

Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Epoxidharz ohne Anwendung von Wärme durch das Härtemittel - gehärtete Bei Zusammensetzungen, bei denen das weitere Polymer mit dem Epoxidharz reagiert, kann jedoch eine Erwärnnrag erforderlich sein, um die Reaktion des weiteren mit dem Epoxidharz zu vollenden · .

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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Härtemittel in Form eines .Polyamid- oder Poly.amin-Epoxidharz-Additionsproduktes bzw» -Adduktes angewendet, das durch Reaktion eines Überschusses an Polyamid oder Polyamin mit einem Epoxidharz erhalten wird, das dasselbe oder ein anderes Epoxidharz sein kann, welches als Hauptepoxidharz in der Zusammensetzung verwendet wird·

Bin derartiges Addukt kann, wenn es in Wasser gelost oder direkt mit der Dispersion oder Lösung des weiteren Polymers vermischt wird, die Emulgierungseigenschaften im Vergleich zum ursprünglichen Härtemittel wesentlich verbessern und die Dispergierung des Epoxidharzes in der Zusammensetzung erleichtern, so daß am Ende eine stabilere und weichere Dispersion erhalten wird.

Grenzflächenaktive Mittel, Emulgierungsmittel oder Schutz*· kolloide für die Dispersion des weiteren Polymers können zwar ebenfalls zugegeben werden, sind im allgemeinen jedoch nicht erforderlich«, In manchen Fällen ist der PiIm, der sich beim Aufbringen der fertigen Zusammensetzung auf eine Unter« lage ergibt, wegen der Unverträglichkeit des weiteren Polymers mit dem Epoxidharz etwas trüb» Dies kann dadurch vermieden werden, daß ein Weichmacher zugegeben wird, der sowohl das weitere Polymer als auch das Epoxidharz weichmachte Wenn beispielsweise Polystyrol als weiteres Polymer verwendet wird, kann Dirnethylphthalat als Weichmacher zugegeben werden*

Im allgemeinen dispergiert das Epoxidharz schneller in alkalischen.Mischungen, Vorausgesetzt, daß die Emulsion des weiteren Polymers alkalisch oder nicht zu sauer ist, bewirken die alkalischen Härtemittel einen ausreichend alkalischen pH-Wert für eine weiche endgültige Dispersion*, In Ausnahmefällen kann es notwendig sein, eine saure Substanz der Mischung aus dem weiteren Polymer und dem Härtemittel zuzusetzen, um eine weiche Dispersion zu erhalten· Wenn

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beispielsweise ein besonderer PVO-Latex verwendet wird, dann erhält man eine weichere endgültige Dispersion durch Zugabe von Eisessigsäure zu dem Ansatz von Latex und Härtemittel»

Der gesamte Festkörpergehalt aller Bestandteile beträgt vorzugsweise 15 bis 70 Gewichtsprozente In der erfindungsgemäßen ,Packung kann der Festkörpergehalt aller vorhandenen Materialien größer als 70 % sein und es kann erforderlich sein, vor oder nach dem Einrühren des Epoxidharzes in die Mischung aus Härtemittel und weiterem Polymer Wasser zuzugeben*

Wenn eine pigmentierte Zusammensetzung erforderlich ist, dann können entweder dem Bestandteil Härtemittel/weiteres Polymer oder dem Epoxidharz-Bestandteil Pigmente beigegeben werden,,

Nachfolgend werden einige Ausführungsbeispiele beschrieben^ Die Beispiele 3 his 14 betreffen Zusammensetzungen, die erfindungsgemäß in 3?orm von Packungen ,hergestellt werden können,, Das Beispiel 1 bezieht sich auf ein Vergleichsbeispiel, während das Beispiel 2 die Herstellung eines Polyamid/Epoxid-Additionsproduktes für die Verwendung als Härtemittel zeigt. Die in den Beispielen angegebenen Mengen bedeuten Gewichtsteile bzw«, Gewichtsprozente» - .

Beispiel 1 : Vergleichsbeispiel

Ein auf Wasser basierendes Epoxidmaterial wird durch Verwendung eines in Wasser dispergierbaren Polyamids in bekannter Weise wie folgt hergestellt:

Casamid 185	68
Wasser	180
GY 278	100,

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wobei letzteres nach gutem Vermischen und Rühren der anderen Bestandteile zugegeben wird» Die fertige Mischung hat eine Haltbarkeit von 2 bis 4 Stunden, was von der Temperatur abhängt, und führt zu brauchbaren Überzügen auf vielen Unterlagen«, Die Mischung kann jedoch kaum mit einem Pinsel aufgebracht werden, sondern wird aufgespritzt, wenn ein glatter Überzug erhalten werden soll.

Beispiel 2 : Polyamid-Epoxidharz-Addukt

Einen etwas besseren Überzug enthält man durch Verwendung des Polyamids in der Form eines durch Vorreaktion erhaltenen Additionsproduktes:

a) Herstellung des emulgierenden Härtemittels:

Casamid 185 90 Gewichtsteile . GY278 10 ■ " .

Die beiden Bestandteile werden miteinander vermischt und einige Tage lang bei 20° C stehen gelassen, um in dieser Zeit durch Reaktion des Epoxidharzes GY278 mit Casamid 185 das Polyamid-Epoxid-Additionsprodukt herzustellen. Alternativ kann das Additionsprodukt in etwa vier Stunden erhalten werden, wenn die Mischung auf 60° C erwärmt wird. Das erhaltene Material besitzt bessere Emuigierungseige ns chaften und führt zu einer stabileren endgültigen Dispersion als das ursprüngliche Casamid .185·

b) Auf Wassergrundlage hergestlltes Epoxidharzsystem: ...

Produkt gemäß a) 8 Gewichtsteile

Wasser 18 "

GY278 10 " ,

wobei die Zugabe des letzteren erst nach gutem Vermischen und Rühren der beiden anderen Bestandteile unter Rührung erfolgt. Eine manuell vorgenommene Rührung reicht aus,, um

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das Epoxidharz GY2?8 in der Mischung aus Wasser und Addukt zu emulgieren. Die erhaltene Emulsion ist weicher und kann ebenfalls als Überzug verwendet werden, doch reichen ihre fließeigenschaft en noch nicht aus, um sie wie eine gewöhnliche Farbe mit einem Pinsel aufzustreichen_e . '

In den folgenden Beispielen ist angenommen, daß die angegebenen Substanzen in der Reihenfolge miteinander vermischt werden, in der sie aufgeführt sind. Zur Vorbereitung von Packungen zwecks Verwendung derselben beim Herstellen der. Epoxidharz-Zusammensetzungen kann die Dispersion oder Lösung des weiteren Polymers mit der Lösung,oder Dispersion des Härtemittels vermischt werden, "während der das Epoxidharz enthaltende Bestandteil in einem Behälter aufbewahrt werden kann, der von dem das Härtemittel enthaltenden Behälter getrennt ist. Beispielsweise dienen hierbei versiegelte Kunststoffbeutel oder -tüten zur Aufnahme der verschiedenen Bestandteile. Alternativ kann das Epoxidharz auch mit der Lösung oder Dispersion des Härtemittels vermischt werden, bevor das weitere Polymer zugegeben wird.

Beispiel 5 : Billige Epoxid-Farbe

Produkt gemäß Beispiel 2a) 30 Dimethylphthalat 23,75

Pigmente 17,5

Polystyrolemulsion (50 %) 122*

Wasser 152'

Epikote 815 38,5,

wobei Epikote 815 zuletzt zugegeben wird» Der Gesamtantell der festen Bestandteile beträgt 44 %„

Die Zusammensetzung kann durch bloßes Zusammenrühren der genannten Bestandteile erhalten werden, nachdem zuvor die Polystyrol-Emulsion mit dem Wasser vermischt worden ist·· Die erhaltene Farbe kann auf die meisten trockenen oder

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feuchten Oberflächen aufgestrichen oder aufgespritzt werden- und trocknet in etwa zwei Stunden» Der Überzug bzw, Film ist in 24 Stunden bei 40° C oder in drei bis fünf Tagen bei 20° C vollständig gehärtet· Die . Topfzeit der Farbe beträgt etwa zwei Stunden bei 20° C« Der gehärtete Überzug ist zäh, hart und vollständig wasserdicht. Außerdem ist er beständig gegenüber den meisten verdünnten Säuren und Laugen und besitzt ausgezeichnete Wetterbeständigkeit, insbesondere in pigmentierter Forme Der farbige Überzug behält die meisten Eigenschaften einer nicht modifizierten Epoxidfarbe mit der Ausnahme bei, daß seine Beständigkeit gegenüber Lösungsmitteln aufgrund der Gegenwart des thermoplastischen Polystyrols und des Dimethylphthalat begrenzt ist» Die Materialkosten der Farbe sind jedoch weit geringer als die einer 100 %igen Epoxidfarbe« Es kann jede Menge an Polystyrol-Emulsion verwendet werden, doch gibt die obige Zusammensetzung das wirtschaftlich günstigste System an, das trotzdem viele Eigenschaften der Epoxidharze beibehält. Die Farbe ist insbesondere auf Beton brauchbar und führt zu einem wirtschaftlichen, schützenden dekorativen Überzug. Bei Versuchen entsprechend den Bestimmungen der Statens Provningsanstalt (State Testing Institute), Stockholm, mit Bezug auf die Durchlässigkeit des getrockneten, auf Beton aufgebrachten Überzugs gegenüber Wasserdampf (Testverfahren 01-0-67 bei einem Gewicht des getrockneten, auf Beton aufgestrichenen Überzugs von 150 g/m ) läßt die Farbe nur 0,05 g/nr Wasser bei 72 % und 0,04 g/m² bei 31 % relativer Feuchtigkeit durch. Infolgedessen liegt die erfindungsgemäße Farbe erheblich unter dem von der schwedischen Regierung bei der Anwendung wasserdichter Farben auf Beton geforderten Maximum von 0,09 g/m² an durchgelassenem Wasserdampf„

Beispiel 4

Vinamul 7715

(Vinyl Products Ltd, Polystyrol-Emulsion enthaltend 15 % Dimethylphthalat) 150. Verrühren Wasser uck Vorgemisc

yp) 150 Verrühren -

Wasser uck Vorgemisch

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Produkt gemäß^Beispiel· 2a) 3Oj _Verriinren Dimethylphthalat 10' vorgemlsch 2.

Die beiden Vorgemische werden miteinander verrührt und die erhaltene Mischung ist der Härtemittel-Bestandteil des Farbsystems. Der Epoxidharz-Bestandteil wird wie folgt hergestellt: . ■

Epikote 815 38,5 Gewichtsteile

Pigmente ) Vermählen·

(z.B. Titandioxid) 17,5 "

Wenn die Farbe für den Gebrauch benötigt wird, dann wird der Epoxidharz-Bestandteil in den Härtemittel-Bestandteil gerührto

Die gemäß Beispiel 4 hergestellten Farben werden in zwei Schichten mit einem. Pinsel auf eine Unterlage aufgebracht, wobei die erste Schicht vor dem Aufbringen der zweiten Schicht vier Stunden lang getrocknet wird. Die Schichten werden dann 14 Tage lang bei Zimmertemperatur härten gelassen. Anschließend wird der Überzug den Standardtests unterworfen, wobei die folgenden Ergebnisse erhalten werden:

1) Widerstand gegenüber künstlicher Bewitterung gemäß B.S. 3900, Teil F3 von 1966: .- ■ ~~~ . ~ .-

Nach 2000 Stunden werden weder Kreiden oder Rißbildungen, noch Haarrisse, Erweichungen oder sonstige Veränderungen beobachtete "

2) Durchlässigkeit von flüssigem Wasser gemäß B.S-... 473 (Betonsteine): " ■' -

2 · —8
Ergebnis: 16 mis/cm-/see. χ 10 „-Dies bedeutet, daß der Farbüberzug als undurchlässig gegenüber flüssigem Wasser bezeichnet werden kann. .

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3) Durchlässigkeit gegenüber Wasserdampf gemäß B_nS. 2972 von Qj '

P
Ergebnis: 9,1 g/m /Tag, Der Überzug ist unter normalen Bedingungen undurchlässig gegenüber Wasserdampf.

4) Adhäsion vor und nach beschleunigter Bewitterung;

Bs zeigt sich, daß nach 2000 Stunden beschleunigter Bewitterung die Adhäsion immer noch besser als die Kohäsionskraft der Asbest/Zement-Unterlage ist.

5) Adhäsion an feuchten Oberflächen; .

Die Farbe besitzt eine ausgezeichnete Adhäsion auf einer feuchten Asbest/Zement-Unterlage. Die AdhäsionsVerluste treten immer in der Unterlage, nicht Jedoch in der Grenzfläche auf.

6) Beständigkeit gegenüber Alkalien aus der Unterlage;

Die Beständigkeit ist ausgezeichnet und der Überzug bleibt auch-an frisch hergestelltem Beton oder neu errichteten Wänden haften, obwohl hierbei die Feuchtigkeit Alkalien aus dem Zement heraus in Berührung mit dem Überzug bringen kann.

7) Beständigkeit gegenüber ständigem Rostfraß; ■

Die Beständigkeit ist gut und der Rost kann durch bloßes Abreiben mit Seife und Wasser entfernt werden.

8) Schlagfestigkeit;

Die Schlagfestigkeit ist ausgezeichnet, wenn der Überzug auf Beton von normaler Dichte aufgebracht wird.

9) Farbechtheit bei Belichtung gemäß B.So 2782, Teil 5« Verfahren 4Q7B;

Die Farbechtheit ist ausgezeichnet.

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10) Beständigkeit gegenüber Flammenausbreltung gemäß BoS, 4-76, Teil 7 von 1971, Absatz 2»

Die Beständigkeit ist ausgezeichnet und entspricht einer Oberfläche gemäß Klasse 1,

Die VerSuchsergebnisse zeigen, daß der Überzug als Gebäudefarbe oder Betonanstrich sehr geeignet ist. Wenn Sand oder andere Füllmittel in die Zusammensetzung des Überzugs gegeben werden, kann ein plastischer Überzug erhalten werden.

Beispiel 5

Dieses Beispiel ist ähnlich den Beispielen 3 und 4- mit der Ausnahme, daß eine Acrylharz-Emulsion verwendet wird, die Seiten- und/oder Endgruppen in der Molekülkette besitzt, die mit den Epoxidharzen reagieren. Die erhaltenen Färb-, überzüge haben gegenüber denen nach den Beispielen 3 und kleine bessere Beständigkeit gegenüber Chemikalien und Lösungsmitteln, sind jedoch nicht so wirtschaftliche

Beagierende Acryl-Emulslon
mit bis zu 50 % Anteil an

Feststoffen 150 Gew.teileN _Vö¥,„»_iW'

Wasser . 10 bis 50 " ' Verrühren

' Vorgemisch

Additionsprodukt gemäß
Beispiel 2a 30 "

flüssiges Epoxidharz 38,5 "

Pigmente · bis 17,5 " - Phenol 0,01 " .

Praktisch jedes Acryl führt zu einem geeigneten Überzug, wenn es' in der obigen Weise angewendet wird.

Bei den folgenden Beispielen können die Bestandteile in beliebiger Reihenfolge zugegeben werden, doch führt die ^e-

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weils angegebene Reihenfolge zu den weichesten Mischungen_o Alle Mischungen haben eine von der naturgemäß vorhandenen Reaktivität des Epoxidsystems abhängige Topfzeit . Testüberzüge wurden auf verschiedenen Unterlagen einschließlich Stahl, Holz und Beton aufgetragen und bei den Umgebungstemperaturen trocknen gelassen (d_oh_e Wasserentzug). Eine volle Härtung wurde bei 20° G im allgemeinen nach 3 bis 10 Tagen in Abhängigkeit vom speziellen Beispiel erreicht» Alle Mischungen können während der Anwendung mit Wasser verdünnt werden,, und Wasser wird auch zur Reinigung der Pinsel, Spritzpistolen usw. verwendet. Alle Überzüge sind jedoch nach der Härtung selbst dann vollkommen wasserbeständig, wenn sie sogleich auf eine feuchte Unterlage aufgebracht werden. Das nachfolgend erwähnte Additionsprodukt entspricht dem des Beispiels 2a) «

Beispiel 6

A. Verwendung einer Polystyrol-Emulsion

Additionsprodukt 62,3ν

Dimethylphthalat 20,0<)νVorgemisch

Wasser 340,0')'

Polystyrol-Emulsion (42,5 % Poly- )

styrol, 7,5 % Dibutylphthalat) 300,0

DER 321 (flüssiges Epoxidharz ' von Dow Chemicals Inc. mit einem Epoxid-lquivalent von 182 bis

188, einer Viskosität von 500

bis 700 cps bei 25° 0, enthaltend

ein reaktives Verdünnungsmittel) 100,0.

Die Zusammensetzung besitzt eine nutzbare Topfzeit von etwa zwei Stunden bei 20° C und kann mit einem Pinsel, einer Spritzpistole oder einer Rolle aufgebracht werden. Der gehärtete Überzug ist praktisch klar und sehr hart und besitzt eine ausgezeichnete Adhäsion auf den meisten Unterlagen, selbst wenn diese feucht sind«

4 09-825/10 52.

Ein ähnlich nützlicher Anstrich ergibt sich mit einem reinen Polyamin anstelle des Ädditionsproduktes.

Be Synolide 960 (in Wasser dispergierhares Polyaminharz mit einem Aminwert von 350 bis 380 mg XOH/g, einer. Viskosität von 1,0 bis 3,0 Stokes bei 25 C

und einem spezifischen Gewicht ,

von 0,9^) ⁶⁸»²

Polystyrol-Emulsion (42,5 % y

Polystyrol, 7,5 % Dibutylphtha- ^y lat) . 396,0

Epoxidharz DER 321 100,0.

Die Mischung ist weniger glatt im Vergleich zum Beispiel 6A, doch erscheint der erhaltene Überzug identisch.

Sie Produkte gemäß Beispielen 6A und 6B.sind ausgezeichnete Gebäudeanstrichfarbene

Beispiel 7

Verwendung von Polyvinylchlorid als zweites Polymer

Additionsprodukt . 66,2)

Wasser 150,0 ν ·

Eisessigsäure " 3,7

Polyvinylpyrrolidon (30 %) als ) ) Vorgemisch

Schutzkolloid 15,0 ν PoVoC , homopolymerer Latex (50. %)300:_t0y

Dimethylphthalat 200^

Epoxidharz DER 321 . 100,0. .

Die Mischung besitzt eine nutzbare Topfzeit von mehr als drei Stunden bei 20° C und führt schließlich zu einem klaren, harten Überzug mit ausgezeichneter Adhäsion und einem guten allgemeinen Widerstand gegenüber Chemikalien,;

INSPECTED

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Beispiel 8

A. Verwendung von Polyäthylenvinylaeetat-Emulsion

Additionsprodukt 80, CK

Wasser 18O,O\ v_oreremiacii^!

IVA-rCopolymer-Emulsion J ^v°rgemisch

mit 50 % festen Bestand- \ teilen .. 560,0

Epoxidharz DER 321 ■ 100,0.

Die Mischung besitzt eine Topfzeit von etwa drei Stunden und ergibt einen harten Überzug mit ausgezeichneter Adhäsion auf verschiedenen Unterlagen. Diese besondere Mischung führt außerdem zu Überzügen mit sehr großem Glanz, selbst wenn sie mit dem Pinsel aufgebracht wird, so daß sie eine Farbe für einen weiteren allgemein nützlichen Zweck darstellte Die folgenden Beispiele Bo und C. zeigen, daß der Anteil an Polymer-Emulsion in derselben Grundmischung über einen weiten Bereich variiert werden kann.

B. Additionsprodukt 80,0

Wasser 180,0

Ä" VA-Emulsion (50 %) 144-0,0

Epoxidharz 100,0. ■

Das Verhältnis des Epoxid'systems zum Polyäthylenvinylaeetat beträgt hierbei 1 ·Λ. Die erhaltenen Überzüge weisen die Eigenschaften eines gehärteten A'VA-Überzugs sowie eine wesentlich verbesserte Wasserbeständigkeit auf.

0· Additionsprodukt . 80,0 Wasser 180,0

ÄVA-Emulsion (50 %) 36,0

Epoxidharz 100,0.

Das Verhältnis des Epoxidharzes zum Polyäthylenvinylaeetat beträgt in diesem Fall 10 : 1. Das erhaltene Material ist

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ähnlich dem unmodifizierten Epoxidsystem gemäß Beispiel 1 oder 2b, doch ist die Streichfähigkeit der Mischung wesentlich "besser*

Beispiel 9 ·

Verwendung von Gummilatex

Additionsprodukt 80,Ck

Z^at?.^e*< „ _r . -.1300,0^ _vorg_emisch

Natürlicher Gummi- Y

latex (60 % feste Be- ^J

standteile) 500,0

Epoxidharz DIR 321 100,0

Der erhaltene Überzug ist sehr elastisch und kann sich vor dem Einreißen um etwa 100 % dehnen. Die Adhäsion ist auf den meisten Unterlagen ziemlich gut« Wenn die Mischung einer üblichen Mischung aus Sand und Zement beigegeben und dabei der Wassergehalt geeignet eingestellt wird, dann erhält man einen verbesserten Mörtel bzw. Beton, der eine höhere Zug- und Schlagfestigkeit und eine geringere Wasserdurchlässigkeit als ein unmodifizierter Standardbeton oder -mörtel aufweist· Soll frischer Mörtel oder Beton an altem Beton anhaften,, dann sollte in der Mischung ein Teil dieses Epoxid-Polymer-Gemisches enthalten sein.

Beispiel 10

Verwendung von Fitrilkautsch.uk

Additionsprodukt 80,0 ' Wasser . 90,0

Nitrilkautschuklatex (4-0 % feste Bestandteile) 90,0

Epoxidharz DER 321 100,0

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Die Mischung, ist sehr thixotrop, während die endgültigen Überzüge sehr elastisch sind und eine gute Adhäsion auf porösen Unterlagen besitzen. Von glatten Unterlagen wie Metallen kann der Überzug nach dem Härten leicht abgezogen werden,. Dies legt die Verwendung dieses Materials als zeitweiliger Schutzüberzug oder Kokonschicht auf Gegenständen nahe, die einen zeitweiligen Schutz oder eine Art "Einmottung¹¹ erfordern. Bei derartigen Gegenständen könnte es sich sowohl um große mechanische Geräte und Fahrzeuge als auch um chirurgische Instrumente handeln, die nach der Sterilisation zeitweise geschützt werden müssen und erst kurz vor dem Gebrauch vom Überzug befreit werden»

Beispiel 11

Additionsprodukt 80,Ck

Wasser 240,0^;) Vorgemisch

Isopren/Nitril-Latex )

(60 %) 300,0

Epoxidharz DER 321 100,0

Die Mischung besitzt eine Beständigkeit von etwa zwei Stunden und führt zu Überzügen, die sehr flexibel sind, eine gute Adhäsion auf den meisten Unterlagen aufweisen und außerdem hart und transparent sind_o Der chemische Widerstand der Überzüge ist gut und die Zusammensetzung kann insbesondere für flexible, ölbeständige Schichten verwendet werden«

Beispiel 12

Verwendung von Poly(Styrol/Butadien)-Latex

Additionsproduk^t 80,0>.

Wasser * 275,0^;) Vorgemisch

Poly/Styrol-Butadien)- )

Latex (65 %) ■ -* ■· 265,0

Epoxidharz DER 321 · 100,0

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. - 21 -■-.-■■

Die erhaltenen Überzüge sind weich und klar und besitzen eine gute Adhäsion, sind jedoch wenig beständig gegenüber Lösungsmitteln und Chemikalien^ ' ■

Beispiel 13 '

Verwendung einer chemisch reaktiven Polymer-Emulsion

Additionsprodukt ' 80,Ck

^{Wasser 49}°»° Y Voreemisch

Carboxylierter SBR-Latex , .J ^vorSemiscn

(Styrol/Bütadien-Gummi- ^J . Latex, 51 #) 550,0

Epoxidharz DER 321 100,0 „

Im Gegensatz zu den Überzügen nach Beispiel 12 sind diese Überzüge äußerst hart und trotzdem flexibel und besitzen eine ausgezeichnete Adhäsion auf allen Unterlagen. Sie besitzen außerdem eine gute Beständigkeit gegenüber Lösungs- " mitteln, was zeigt, daß das SBR-Gummi mit dem Epoxidharzsystem aufgrund der Carboxyl-Gruppen in den Kautschukmolekülen chemisch reagiert hat«. Die Härtungsbedingungen sind entsprechend denen bei den Beispielen 10 und 11 48 Stunden ■bei 35° Co '

Beispiel 14-

Verwendung einer exotischen zweiten Polymer-Emulsion

Additionsprodukt . 80,0\ -

^Wasser 240,0^;\ vorcremisch Pölytetrafluoräthylen- -<^{} vor}6^emlscJ1

Dispersion (60 % feste. ''-

Bestandteile) ' 300,0

Epoxidharz DER 321 100,0 _o

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Die Topfzeit beträgt zwei Stunden bei 20° C. Die aufgestrichenen Überzüge härten schließlich zu harten,undürchsichti'gen, glänzenden Schichten mit guter Adhäsion und mittlerer Flexibilität» Die Überzüge fühlen sich wächsern an und besitzen viele der bemerkenswerten Eigenschaften des Polytetrafluoräthylens wie beispielsweise einen geringen Reibungskoeffizienten und nicht klebende Eigenschaften.

Alle gummi- bzw. kautschukhalt igen und auch viele Thermoplast-Emulsionen enthaltende Mischungen sind ausgezeichnete Klebmittel auf einer. Vielzahl von Unterlagen, wobei der einzige Nachteil darin besteht, daß alles im Klebstoff befindliche Wasser entweichen muß, bevor die abschließende Härtung stattfindet» Gummihaltige Mischungen besitzen die Eigenschaften von Anpreßklebstoffen, bei denen die beiden Kleber aufgetragen und getrocknet werden, bevor man sie zusammenbringt, um die Härtung stattfinden zu lassen. Die Verwendung von klebrigen Polymer-Emulsionen verbessert die Verwendbarkeit dieser Mischungen als Kontaktkleber noch.

Weiterhin können die Epoxid-Kautschuk-Mischungen auch für flexible Dichtungen und wasserdichte Membranen oder als Bedachungsmaterial verwendet werden. Bedachungsmembranen können aus Jeder Farbe hergestellt werden, was bei den üblichen Bitumenmaterialien nicht möglich ist. Die beiden genannten Anwendungsmöglichkeiten sind insbesondere für die Bauindustrie und den Hoch- und Tiefbau von Bedeutung,

Viele der genannten Mischungen werden zum Beschichten, Leimen und Abdichten bei allen Arten von Unterlagen wie Papier und Textilien oder auch als Bindematerial für nicht gewebte Materialien und Filze verwendet. Weiterhin können sie als laminare Klebmittel für Textilien, Papier, Folien und dergleichen eingesetzt werden. Eine weitere interessante Anwen-

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dungsmögliclikeit ergibt sich, in Verbindung mit Klebtinten,' die mittels Masken oder Druckwalzen in Punktmu'stern oder dergleichen auf Textilien aufgebracht werden» damit diese nach dem Wegtrocknen des Wassers unter Anwendung von Wärme; und geringem Druck auf andere Textilien aufgeschichtet werden können» . · .

Im Bedarfsfall kann auch eine andere Polymer-Emulsion oder Polymer-Dispersion mit dem in Wasser dispergierten Epoxid- ■ system vermischt werden, um eine feinere Anpassung bzw» Steuerung der erwünschten endgültigen Eigenschaften zu ermöglichen«, · '

Der Umstand, daß alle diese Mischungen auf der Grundlage von Wasser-hergestellt sind, bedeutet, daß die meisten von ihnen auch durch galvanische Verfahren aufgebracht werden könneno Es ist zu erwarten, daß viele brauchbare Überzüge speziell für diese Anwendungsmethode entwickelt werden. Die Leitfähigkeitseigeiigchafrten der Mischungen brauchen lediglich den erforderlichen Verhältnissen angepaßt werden.

Bei allen beschriebenen Zusammensetzungen hängt das Endergebnis von der Menge an eingebrachtem Polymer und auch davon ab, ob das Polymer mit. dem Epoxidharz reagiert oder nicht» Eine Reaktion zwischen dem Epoxidharz und irgendeinem reaktiven Polymer kann durch Zugabe von Kreuzbindungen bzw_o Vernetzungen bildenden Mitteln oder von Katalysatoren wie beispielsweise organischen oder metallischen Peroxiden, Metalloxiden oder dergleichen gefördert werden. Dies gilt insbesondere, wenn die Überzüge bei der Umgebungstemperatur härten sollen» Der Bereich der neuen Farb-. Anstrich- und Klebstoffsysteme, die sich aus den beschriebenen Polymer/Epoxid-Mi-' schlingen ableiten lassen, ist sehr groß.

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Claims (2)

1. Patentansprüche

   Verfahren zum Herstellen einer aufstreichbaren Epoxidharz-Zusammensetzung, dadurch gekennzeichnet, daß ein flüssiges, lösungsmittelfreies Epoxidharz und eine wässrige Lösung oder Dispersion eines weiteren Polymers mit einer wässrigen Lösung oder Dispersion eines oberflächenaktiven, flüssigen für das Epoxidharz geeigneten Polyamid- oder Polyamin-Härtemittels vermischt werden,,
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösung oder Dispersion des weiteren Polymers mit dem Härtemittel vermischt wird, bevor das Epoxidharz zugegeben wird«,

   3β Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Härtemittel ein Polyamid- oder Polyamin-Epoxid-Addukt verwendet und dieses durch Reaktion eines Überschusses eines oberflächenaktiven, flüssigen, lösungsmittelfreien Polyamids oder Polyamine mit einem Epoxidharz hergestellt wird»

   4-e Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß als weiteres Polymer ein Thermoplast verwendet wird.

   Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4-, dadurch gekennzeichnet, daß ein in Yvasser im wesentlichen unlösliches Epoxidharz verwendet wird₀

   6* Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß das Thermoplast gegenüber dem Epoxidharz inert ist«

   7ο Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als weiteres Polymer ein natürlicher oder synthetischer Kautschuk verwendet wird.

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   Verfahren nach einem der Ansprüche 1 "bis 7, dadurch ge-. kennzeichnet·, daß ein Epoxidharz mit einem Epoxid-Äqüivalentgewicht von 100 bis 250 und mit einer Viskosität von 5 bis 100 Poise bei 25° C verwendet wird,

   9« Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Härtemittel ein flüssiges Polyamid verwendet wird, ' '

   1Oo Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Polyamid mit einem Aminwert von 500 bis 700 mg KOH/g, mit einer Viskosität von 5 bis 100 Poise bei 25 ⁰O und mit einem spezifischen Gewicht von 0,90 bis 1,10 bei 25° C verwendet wird. .

   ο Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet ,daß Substanzen verwendet werden, deren Gesamtanteil an festen Bestandteilen zwischen 15 bis 70 Gewichtsprozent liegt,, ■

   12o Lagerfähige Epoxidharz-Zusammensetzung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis. 11, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein flüssiges, lösungsmittelfreies, härtbares Epoxidharz und eine von diesem getrennte wässrige Dispersion oder Lösung eines oberflächenaktiven, flüssigen, für das Epoxidharz geeigneten Polyamid:- oder Polyamin-Härtemittels enthält, in der ein weiteres Polymer dispergiert öder gelöst ist.

   13·' Zusammensetzung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine Packung mit. zwei Behältern, wobei der eine Behälter den Epoxid-Bestandteil und der andere Behälter separat den Härtemittel-Bestandteil enthält ο

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