DE2517112A1 - Belagzusammensetzungen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Belagzusammensetzungen und insbesondere auf Anstrichzusammensetzungen auf der Basis eines mit Wasser unmischbaren Verdünnungsmittels.

Die Entwicklung von geeigneten in Wasser dlspergierbaren Polymeren für die Verwendung in Anstrichfarben hat zu einer ausgeweiteten Verwendung von Anstrichfarben auf Wasserbasis geführt. Anstrichfarben auf der Basis von mit Wasser unmischbaren Verdünnungsmitteln, wie z.B. Lack-

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benzin, besitzen jedoch gewisse Vorteile, wie z.B. die Wasserbeständigkeit und Dauerhaftigkeit des fertigen Belags. Jedoch müssen Aufbringvorrichtungen, wie z.B. Bürsten, die mit herkömmlichen Anstrichfarben auf der Basis einer mit Wasser unmischbaren Flüssigkeit verwendet werden, mit Lösungsmitteln gereinigt werden, die teuer und giftig sein und Verunreinigungen verursachen können.

Lösungen von vielen filmbildenden Bindemitteln in mit Wasser unmischbaren Flüssigkeiten, wie z.B. Lackbenzin, können in Wasser in Gegenwart eines geeigneten oberflächenaktiven Mittels emulgiert werden, so daß die Emulsionsteilchen auch nach einer beträchtlichen Verdünnung mit Wasser stabil dispergiert bleiben. Wenn ein herkömmliches Pigment .gemeinsam mit Lösungen von solchen Bindemitteln verwendet wird, dann kann eine weitgehend stabile Emulsion hergestellt werden, wenn eine hohe Konzentration der dispersen Phase vorliegt. Die Verdünnung der Emulsion mit Wasser hat jedoch normalerweise die Ausfällung des Pigments zur Folge. Es wurde nunmehr gefunden, daß die Stabilität einer mit Wasser verdünnten Emulsion einer pigmentierten Anstrichfarbe auf der Basis eines mit Wasser unmischbaren Verdünnungsmittels verbessert wird, wenn das Pigment sauer ist, und daß eine Anstrichfarbe, die ein saures Pigment enthält, leicht von einer Bürste oder einer anderen Aufbringvorrichtung entfernt werden kann, wenn die Anstrichfarbe auch ein geeignetes oberflächenaktives Mittel enthält.

Gegenstand der Erfindung ist also eine Anstrichfarbenzusammensetzung, die mit Hilfe von Wasser von einer Aufbringvorrichtung entfernt werden kann. Sie besteht (a) aus einer Lösung eines in Wasser unlöslichen filmbildenden Bindemittels in einem mit Wasser unmischbaren Verdünnungsmittel, (b) einem sauren

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Pigment mit einem O-Zetaootential bei einem pH von weniger als 3,5, wie hier definiert, und (c) einer Type eines oberflächenaktiven Mittels, die dazu fähig ist, mit (a) in Wasser eine stabile Emulsion zu bilden.

Das saure Pigment zeichnet sich dadur-h aus, daß es ein O-Zetapotential bei einem pH von weniger als 3,5 und vorzugsweise ein O-Zetapotential bei einem pH von weniger als 3,0 aufweist. Die Messung des O-Zetapotentials von Pigmenten ist von Parfitt im Journal of the Oil and Colour Chemists Association (1971) auf den Seiten 356 - 362 abgehandelt. Die Natur der Oberfläche des sauren Pigments ist charakterisiert durch die Form der grafischen Darstellung der elektrophoretischen Mobilität gegen den pH, wobei das Pigment in einem geeigneten Medium dispergiert ist, wie es von Parfitt in Croatica Chemica Acta Jl£, (1973) auf den Seiten l89 - 194 abgehandelt wird.

Saure Pigmente mit den obigen Charakteristiken werden normalerweise dadurch hergestellt, daß man ein herkömmliches Pigment, wie z.B. Rutil- oder Anatas-Titandioxyd, beschichtet. In dieser Beschreibung umfaßt der Ausdruck "Pigment" auch Streckmittel und Füllstoffe. Beispiele hierfür sind schwarzes, gelbes, rotes oder braunes Eisenoxyd, Chromoxydgrün, Phthalocyaninblau, Phthalocyaningrün, Rotblei, Kobaltblau, Graphit, pflanzlicher Ruß, mineralischer Ruß, metallisches Aluminium, metallisches Blei, metallisches Zink, weißes Bleisulfat, weißes Bleicarbonat und Zinkoxyd. Beispiele für Streckpigmente und Streckfüllstoffe sind Bariumsulfat, Kalziumsulfat, Kalziumcarbonat, Magnesiumcarbonat, Kalziumsilicat, Magnesiums!Iicat und Siliziumdioxyd. Ein im Handel erhältliches Titandioxydpigment ist Tioxide RXL, das von der Tloxide International

NuIl-Zetapotential

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vertrieben wird.

Ein saures Pigment kann beispielsweise dadurch hergestellt werden, daß man ein herkömmliches Pigment mit einem Alkylsilicat oder mit Siliziumtetrachlorid behandelt und diese Materialien hydrolysiert, um Silziumdioxyd auf der Pigmentoberfläche abzuscheiden, oder daß man Lösungen von Natriumoder Kaliumsilicat ansäuert.

Geeignete filmbildende Bindemittel, die in mit Wasser unmischbaren Verdünnungsmitteln löslich sind, sind solche Bindemittel, die üblicherweise in Anstrichfarben verwendet werden, wie z.B. Alkyde, die mit trocknenden oder nicht-trocknenden ölen modifiziert sein können und auch Urethan- oder Polyamidgruppierungen enthalten können, Epoxyester, Polyester und Vinylharze. Bevorzugte, mit Wasser unmischbare Verdünnungsmittel sind die aliphatischen Kohlenwasserstoffe, wie z.B. Lackbenzin, wie sie üblicherweise bei der Formulierung von Anstrichfarben mit Alkydharzen verwendet werden. Andere geeignete Verdünnungsmittel sind aromatische Kohlenwasserstoffe, Ester und Ketone.

Zwar sollte das oberflächenaktive Mittel von solcher Art sein, daß es zur Bildung einer stabilen wäßrigen Emulsion der Lösung des filmbildenden Bindemittels in dem mit Wasser unmischbaren Verdünnungsmittel fähig 1st, aber die Anstrichfarbe enthält vorzugsweise einen Anteil eines oberflächenaktiven Mittels, der nicht ausreicht, die gesamte Lösung des filmbildenden Bindemittels zu emulgieren. So wird es bevorzugt, weiteres oberflächenaktives Mittel in dem Wasser zu verwenden, das zur Emulgierung der Lösung des Bindemittels während der Reinigung einer Aufbringvorrichtung verwendet wird. Zwar muß ein gewisser Anteil an oberflächenaktivem Mittel in der Anstrichfarbe vorhanden sein, um sicherzustellen, daß

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zumindest ein Teil des oberflächenaktiven Mittels innigmit der Lösung- des Bindemittels verknüpft wird, aber ein Überschuß an oberflächenaktivem Kittel ist unerwünscht, da er unerwünschte Charakteristiken ergeben kann, wie z.B. eine übermäßige Wasserempfindlichkeit des aus der Anstrichfarbe hergestellten trockenen Films. Vorzugsweise sind in der Anstrichfarbe 0,25 bis 20 Gew.-ί oberflächenaktives Mittel (c), bezogen auf das Gewicht der Bindemittellösung (a), vorhanden.

Es kann eine große Reihe von oberflächenaktiven Mitteln verwendet werden, vorausgesetzt, daß sie eine Komponente, die durch Wasser solvatisiert wird, und eine weitere Komponente, die durch die mit Wasser unmischbare Flüssigkeit solvatisiert wird, enthalten. Geeignete oberflächenaktive Mittel sind solche, die üblicherweise für Industrie- oder Haushaltszwecke verwendet werden. Beispiele hierfür sind nicht-ionische Materialien, wie z.B. die Kondensate von Polyäthylenoxyd und Alkylphenolen, und ionische Materialien, wie z.B. Natriumdodecylbenzolsulfonat. Andere geeignete oberflächenaktive Mittel sind diejenipen, in denen die aktiven Komponenten beides einfache Polymerteile sind, wie z.B. Poly(12-hydroxystearinsäure) vom Molekulargewicht 1800, welche mit einem Polyäthylenglycol vom Molekulargewicht l800 verestert worden ist. Komplexere polymere oberflächenaktive Mittel können ebenfalls verwendet werden, vorausgesetzt, daß sie die nötigen Komponenten enthalten.

Die erfindungsgemäßen Anstrichfarbenzusammensetzunpen werden durch herkömmliche Verfahren hergestellt, wobei das oberflächenaktive Mittel nach Zweckmäßigkeit einverleibt wird, beispielsweise unmittelbar nach der Herstellung einer Pigmentmahlgrundlage.

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Die Erfindung· wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert, worin die Teile und Prozentangaben in Gewicht ausgedrückt sind:

BEISPIEL 1

144 Teile eines für Pigmente geeigneten Rutil-Titandioxyds mit einer modifizierten Oberfläche, die S% Siliziumdioxyd, ¹IJ Aluminiumoxyd und 0,25$ Zinkoxyd, bezogen auf das Pigmentgewicht, enthielt, und mit einem O-Zetapotential von weniger als 3j5» 37 Teile einer 70?igen Lösung eines Langölalkyds, das sich von Leinöl, Glycerin, Pentaerythrit und Phthalsäureanhydrid ableitete, in Lackbenzin und 38 Teile Lackbenzin wurden in eine Mahlgrundlage verarbeitet. 239 Teile einer 70/Sigen Lösung des obigen Langölalkyds in Lackbenzin, 14 Teile des Esters von Poly(12-hydroxystearinsaure) (Molekulargewicht 1800) und Polyäthylenglycol (Molekulargewicht 1800) und geeignete Blei- und Kobalttrockner wurden dem Gemisch zugegeben und gut darin verteilt, um eine Anstrichfarbe herzustellen.

Die Leichtigkeit der Emulgierung der Anstrichfarbe wurde wie folgt getestet:

Eine Anstreichbürste, bei der der Borstenstand eine Breite von 10 cm aufwies, wurde mit Anstrichfarbe gefüllt und auf einer Oberfläche ausgestrichen. Das Verfahren wurde mehrere Male wiederholt, um sicherzustellen, daß die Anstrichfarbe sorgfältig in das Innere und bis zum Brett der Bürste eingearbeitet wurde. Die Bürste wurde 30 min trocknen gelassen und dann 15 min in warmes Wasser (40 bis 45°C) eingetaucht, das 3,3 g Natriumdodecylbenzolsulfonat in 500 ml Wasser enthielt. Die Bürste wurde heftig in der Detergenzlösung bewegt.

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Die Bürste wurde dann nochmals in der gleichen Wenre Detergenzlösung der gleichen Konzentration durchgearbeitet, und jede Anstrichfarbe, die auf den äußeren Borsten haften blieb, wurde durch Reiben mit einer kleinen Bürste entfernt. Die Bürste wurde nochmals in Wasser u.iter Verwendung von Seife gewaschen. Nach dem Spülen wurde die Sauberkeit der Bürste dadurch bestimmt, daß die Menge an sichtbarer Farbe, die auf der Bürste und auf dem Bürstenbrett zurückblieb, visuell ermittelt wurde.

Die Bürste war praktisch frei von Bindemittel und Pigment.

Eine Anstrichfarbe wurde in ähnlicher Weise wie oben hergestellt, wobei jedoch das Rutil-Titandioxyd einen pH von mehr als 3,5 beim O-Zetapotential aufwies und in der Anstrichfarbe kein oberflächenaktives Mittel vorhanden war. Nach dem Emulgierungstest war die Bürste nach wie vor mit Pigmentrückstand verunreinigt.

Wenn das Langölalkyd durch Urethan- bzw. thixotrope Alkydbinder ersetzt wurde, dann war der Effekt des oben definierten sauren Pigments hinsichtlich der Emulgierung der Anstrichfarbe sogar noch ausgeprägter.

BEISPIEL 2

Zwei Anstrichfarben (a) und (b), die den saures Pigment enthaltenden von Beispiel 1 ähnlich waren, wurden hergestellt. Jedoch wurde der Ester von Poly(12-hydroxystearinsäure) und Poly(äthylenglycol) weggelassen und in (a) durch ein handelsübliches Kondensat aus 9 Mol Äthylenoxyd und Nonylphenol und in (b) durch ein handelsübliches Natriumdodecylbenzolsulfonat ersetzt. Beide oberflächenaktive Mittel wurden in einer Menge

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von A Gew.-?, bezogen auf das Gewicht der Binderlösung, verwendet.

Beide Anstrichfarben (a) und (b) verhielten sich beim Bürstenwaschtest von Beispiel 1 zufriedenstellend.

PATENTANSPRÜCHE:

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Claims (6)

PATENTANSPRÜCHE

1. Anstrichfarbenzusammensetzung, dadurch gekennzeichnet, daß sie folgendes enthält:

(a) eine Lösung eines in Wasser unlöslichen filmbildenden Bindemittels in einem mit Wasser unmischbaren Verdünnungsmittel,

(b) ein saures Pigment mit einem O-Zetapotential bei einem pH von weniger als 3,5» und

(c) ein oberflächenaktives Mittel, das zur Bildung einer stabilen Emulsion von (a) in Wasser fähig ist.

2. Anstrichfarbenzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das saure Pigment ein O-Zetapotential bei einem pH von weniger als 3>0 aufweist.

3· Anstrichfarbenzusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß 0,25 bis 20 Gew.-? (c), bezogen auf das Gewicht von (a) vorliegen.

4. Anstrichfarbenzusammensetzunp nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Menge oberflächenaktives Mittel vorliegt, die für eine Emulgierung der Gesamtmenge von (a) unzureichend ist.

5. Anstrichfarbenzusammensetzung nach einem der Ansprüche

1 bis ¹J, dadurch gekennzeichnet, daß das filmbildende Binde· mittel ein Alkydharz umfaßt.

6. Anstrichfarbenzusammensetzung nach einem der Ansprüche

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1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Wasser unmischbare Flüssigkeit aliphatischen Kohlenwasserstoff umfaßt.

PATENT ANWKLTB

Dt-INQ. H. FlNCKE, O)PL-INC. K. t-OHE MfL4NO. S. STAWK

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