DE3545616C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum speziellen Ausrüsten von nicht-metalllischen Trägermaterialien und insbesondere das Schützen von wärmeempfindlichen nicht-metallischen Trägermaterialien gegen durch Einstrahlung von Sonnenenergie ausgelöste Temperaturanstiege.

Nicht-metallische, wärmeempfindliche Oberflächen, wie Hausfassadenverkleidungen aus Polyvinylchlorid, absorbieren Sonnenenergie durch Bestrahlung durch die Sonne, was nach längeren Zeiten zu einem Abbau des Polymeren führt. Dieser Effekt ist besonders ausgeprägt, wenn das Polyvinylchlorid in dunklen Farben, wie braun pigmentiert ist. Der erwähnte Abbau kann zu einem teilweisen oder vollständigen Verlust des strukturellen Aufbaus (structural integrity), einem Dunkelwerden oder Verfärben des Produktes, einem Verlust der Flexibilität oder Elastizität, Verlust der Form, ver­ ursacht durch Erweichung oder irgendeine Kombination dieser Effekte, führen.

Diesen Schwierigkeiten begegnete man üblicherweise da­ durch, daß man ein extrudiertes Verbundsystem ausbildete, welches so ausgebildet wird, daß eine koextrudierte Schutzschicht einer Preßmasse auf der äußeren Oberfläche des Konstruktionselementes aus Polyvinylchlorid aufge­ bracht ist. Die schützende Preßmasse wurde mit Infrarotstrahlung reflektierenden Pigmenten pigmen­ tiert, welche dazu dienen, die Wärmeabsorption zu redu­ zieren und daher den Temperaturanstieg im Konstruktions­ teil aus PVC zu reduzieren. Beispiele dieser vom Fachmann anerkannten Art, wärmeempfindliche Baumaterialien zu schützen, werden in der GB-PS-14 44 563 und GB-PS 15 72 728 beschrieben. Ebenso beispielhaft ist die US-PS 44 24 292, welche sich auf eine verbesserte Vinylpolymerzusammen­ setzung bezieht und eine wirksame Menge eines Infrarot­ strahlung absorbierenden Schwarzpigments, hergestellt aus einer Mischung aus Chromoxid und Eisenoxid, enthält. Diese Patentschrift offenbart sowohl das oben beschriebene Ver­ bundsystem als auch übliche formgepreßte oder spritzge­ gossene Teile, welche die Pigmente in der Polyvinylchlorid Mischung enthalten.

Aus DE-OS 27 19 170 ist es bekannt, PVC-Schichten gegen Zerstörung durch Sonnenlichteinstrahlung durch Deckschichten aus Polymethyl­ methacrylat und/oder deren Copolymerisation zu schützen. Die Deck­ schicht wird mit Zusätzen annähernd UV-undurchlässig ausgebildet, und es sind IR-Strahlung reflektierende Pigmente und/oder Farbstoffe vorhanden, so daß auftretende IR-Strahlung reflektiert wird.

Die zuvor beschriebenen, vom Fachmann anerkannten Ver­ fahren haben eine Reihe von Nachteilen, darunter auch die Tatsache, daß die Farbauswahl extrem begrenzt ist. Daher besteht ein Bedarf an einem wirksameren Verfahren zum Re­ duzieren des Aufheizens von wärmeempfindlichen Ober­ flächen, insbesondere solchen, welche dunkel pigmentiert sind, bei ausgedehnter Einstrahlung von Infrarot- und Ultraviolett-Licht.

Aufgabe der Erfindung ist es, die zuvor beschriebenen Nachteile von nicht-metallischen Materialien zu beseitigen.

Die Aufgabe dieser Erfindung wird gelöst durch ein Ver­ fahren gemäß Patentanspruch 1.

In den Unteransprüchen sind bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben.

Das speziell ausgewählte filmbildende Polymer liefert einen beständigen Film. Abhängig von der besonderen Auswahl des Polymeren kann die Haltbarkeit für Verwendung im Inneren von Gebäuden oder Verwendung im Freien ausge­ legt werden. Unter Haltbarkeit im Außenbereich wird z. B. verstanden, daß der Film seine Unversehrtheit und sein Aussehen beibehält und keine Vergilbung oder schwere Kreidung bei längerem Verbleiben im Freien aufweist. Darüber hinaus ist der Film hart und widersteht dem Abrieb. Erfindungsgemäß zu verwendende Filmbildner sind Alkydharze, hydroxy-funktionelle Alkydharze, öl­ freie Polyesterpolyole und Polyurethanpolyole verschie­ dener Typen, wie z. B. Poly(esterurethan)polyole.

Die hier geeigneten Alkydharze sind Polyester von Polyhy­ droxyalkoholen und Polycarbonsäuren, chemisch verbunden mit verschiedenen trocknenden, halb trocknenden und nicht trocknenden Ölen oder Fettsäuren in unterschiedlichen Mengen. So werden z. B. die Alkydharze hergestellt aus Polycarbonsäuren, wie Phthalsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Isophthalsäure, Bernsteinsäure, Adipinsäure, Azelainsäure, Sebazinsäure als auch aus Anhydriden von solchen Säuren, soweit diese existieren. Die mehrwertigen Alkohole, welche mit den Polykarbonsäuren umgesetzt werden, schließen Glycerin, Trimethylolethan, Trimethylolpropan, Pentaerythrit, Sorbit, Mannit, Ethylenglykol, Diethylenglykol und 2,3-Butylenglykol ein.

Die Alkydharze werden hergestellt durch Reaktion der Poly­ karbonsäure und des mehrwertigen Alkohols zusammen mit einem trocknenden, halb trocknenden oder nicht trocknenden Öl oder Fettsäure in von den gewünschten Eigenschaften ab­ hängigen Mengenanteilen. Die Öle oder Fettsäuren werden durch Veresterung während der Herstellung in das Harzmole­ kül eingebaut und werden damit ein innerer Bestandteil des Polymeren. Das Öl oder die Fettsäure kann vollständig ge­ sättigt oder überwiegend ungesättigt sein. Die vollständig gesättigten Öle oder Säuren neigen dazu, dem Alkydharz einen weichmachenden Effekt zu verleihen, wohingegen die überwiegend ungesättigten Öle dazu neigen, zu vernetzen und durch rasche Trocknung mit Oxidation zähere Alkydharze zu geben. Geeignete Öle schließen ein Kokosnußöl, Fischöl, Leinöl, Holzöl (tung oil), Rizinusöl, Baumwollsaatöl, Safranöl oder Sojaöl. Fettsäuren können abgeleitet sein von den genannten Ölen oder von Tallöl. Unterschiedliche Mengenverhältnisse an Polykarbonsäure, mehrwertigem Alkohol, Öl oder Fettsäure werden eingesetzt, um Alkydharze mit unterschiedlichen Eigenschaften zu erhalten. Hydroxy-funktionelle Alkyde sind hier auch brauchbar.

Ölfreie Polyesterpolyole können gleichfalls als filmbil­ dende Komponente dieser Erfindung verwendet werden. Solche Polyesterpolyole können hergestellt werden durch Polyver­ esterung einer organischen Polykarbonsäure oder ihres An­ hydrids mit organischen Polyolen und/oder einem Epoxid. Üblicherweise sind die Polykarbonsäuren und Polyole ali­ phatische oder aromatische zweibasische Säuren und Diole.

Die Diole, welche üblicherweise zur Herstellung des Poly­ esters eingesetzt werden, schließen ein Alkylenglykole, wie Ethylenglykol, Neopentylglykol und andere Glykole, wie hydriertes Bisphenol A, Cyclohexandiol, Cyclohexandi­ methanol, Caprolactondiol, z. B. das Reaktionsprodukt aus Epsilon-Caprolacton und Ethylenglykol, hydroxy-funktionelle Bisphenole, Polyetherglykole, wie z. B. Poly(oxytetramethy­ len)glykol und ähnliche. Polyole höherer Funktionalität können auch verwendet werden. Die Beispiele schließen ein Trimethylolpropan, Trimethylolethan, Pentaerythrit und ähnliche sowie Polyole mit höherem Molekulargewicht, wie sie durch Oxyalkylierung von Polyolen mit niederem Mole­ kulargewicht zugänglich sind.

Die Säurekomponente des Polyesters besteht hauptsächlich aus Monomeren, Karbonsäuren oder Anhydriden mit 2 bis 18 Kohlenstoffatomen/Molekül. Unter den zweckmäßigen Säuren sind Phthalsäure, Isophthalsäure, Terephthalsäure, Tetrahydrophthalsäure, Hexahydrophthalsäure, Adipinsäure, Azelainsäure, Sebazinsäure, Maleinsäure, Glutarsäure, Het-Säure, Tetrachlorphthalsäure, Decansäure, Dodecansäure und andere Dicarbonsäuren verschiedener Typen. Der Polyester kann geringere Anteile an einbasischen Säuren wie Benzoesäure, Stearinsäure, Essigsäure, Hydroxystearinsäure und Ölsäure enthalten. Ebenso kann man höhere Polycarbonsäuren wie Trimellitsäure und Tricarballylsäure verwenden. Soweit es die oben genannten Säuren betrifft, ist selbstverständlich, daß Anhydride derjenigen Säuren, welche Anhydride bilden können, anstelle der Säure verwendet werden. Ebenso können niedere Alkylester der Säuren, wie Dimethylglutarat und Dimethyl­ terephthalat verwendet werden.

Außer Polyesterpolyolen, hergestellt aus mehrbasischen Säuren und Polyolen, können auch Polyester vom Polylacton- Typ verwendet werden. Diese Produkte werden hergestellt durch die Reaktion eines Lactons, wie Epsilon-Caprolacton und einem Polyol.

Zusätzlich können Hydroxylgruppen enthaltende Acrylpolymere oder Acrylpolyole als Polyolkomponente eingesetzt werden. Unter den Acrylpolymeren sind Mischpolymere von Hydroxylgruppen enthaltenden Vinylmonomeren, wie Hydroxyalkyl-acrylat und -methacrylat mit 2-6 Kohlenstoff­ atomen in der Alkylgruppe und anderen ethylenisch unge­ sättigten copolymerisierbaren Verbindungen, wie Alkyl­ acrylaten und Alkylmethacrylaten. Beispiele von geeigneten Hydroxyalkyl-acrylaten und -methacrylaten sind Acrylsäure- und Methacrylsäure-ester von Ethylenglykol und Propylen­ glykol. Ebenso brauchbar sind Hydroxygruppen enthaltende Ester und/oder Amide von ungesättigten Säuren, wie Malein­ säure, Fumarsäure, Itakonsäure und Ähnlichen. Beispiele von geeigneten Alkyl-acrylaten und -methacrylaten sind Laurylmethacrylat, 2-Ethylhexyl- und n-Butylacrylat.

Außer den Acrylaten und Methacrylaten sind andere copoly­ merisierbare Monomere geeignet, die mit dem Hydroxyalkyl­ acrylaten und Hydroxyalkylmethacrylaten copolymerisiert werden können, ethylenisch ungesättigte Verbindungen wie monoolefinische und diolefinische Kohlenwasserstoffe, halo­ genierte monoolefinische und diolefinische Kohlenwasser­ stoffe, ungesättigte Ester von organischen und anor­ ganischen Säuren, Amide und Ester von ungesättigten Säuren, Nitrilen und ungesättigte Säuren und ähnliche Verbindungen. Beispiele von solchen Monomeren schließen ein Styrol, 1,3-Butadien, Acrylamid, Acrylnitril, alpha-Methylstyrol, alpha-Methylchlorstyrol, Vinylbutyrat, Vinylacetat, Allyl­ chlorid, Divinylbenzol, Diallylitaconat, Triallylcyanurat und Mischungen davon. Üblicherweise werden diese ethyle­ nisch ungesättigten Verbindungen in Mischung mit den oben genannten Acrylaten und Methacrylaten verwendet.

Außer den oben genannten polymeren Polyolen, können auch Polyurethanpolyole verwendet werden. Diese Polyole können hergestellt werden durch Reaktion irgendeines der oben genannten Polyole mit einer geringen Menge eines Polyisocyantes (OH/NCO Äquivalentverhältnis größer als 1 : 1), so daß freie Hydroxylgruppen in dem Produkt enthalten sind. Zusätzlich zu den oben genannten Polyolen mit hohem Molekulargewicht können Mischungen von Polyolen mit hohem Molekulargewicht und niederem Molekulargewicht verwendet werden. Unter den Polyolen mit niedrigem Mole­ kulargewicht sind Diole und Triole wie aliphatische Poly­ ole einschließlich Alkylenpolyole mit 2-18 Kohlenstoff­ atomen. Beispiele schließen ein Ethylenglycol, 1,4-Butan­ diol, 1,6-Hexandiol; cycloaliphatische Polyole wie 1,2-Hexandiol; und Cyclohexandimethanol. Beispiele von Triolen schließen ein Trimethylolpropan und Trimethylol­ ethan. Ebenso verwendbar sind Polyole mit Etherbindungen wie Diethylenglycol und Triethylenglycol. Ebenso Säure­ gruppen enthaltende Polyole wie Dimethylolpropionsäure können verwendet werden.

Das organische Isocyanat, welches zur Herstellung der Poly­ urethanpolyole verwendet wird, kann ein aliphatisches oder ein aromatisches Isocyanat oder eine Mischung der beiden sein. Aliphatische Isocyanate sind bevorzugt, da gefunden wurde, daß diese eine bessere Farb­ stabilität in der erzeugten Beschichtung aufweisen.

Ferner werden Diisocyanate bevorzugt, obgleich höhere Polyisocyanate und Monoisocyanate an Stelle oder in Ver­ bindung mit Diisocyanaten verwendet werden können. Soweit Polyisocyanate mit höherer Funktionalität verwendet werden, können einige reaktive Verbindungen, z. B. Alkohole und Amine eingesetzt werden, um die Funktionalität des Poly­ isocyanates zu reduzieren. Ebenso können einige monofunk­ tionelle Isocyanate anwesend sein. Beispiele von geeigneten höheren Polyisocyanaten sind 1,2,4-Benzoltriisocyanat und Polymethylenpolyphenylisocyanat. Beispiele von geeigneten Monoisocyanaten sind Butylisocyanat, Cyclohexylisocyanat, Phenylisocyanat und Tolylisocyanat. Beispiele von ge­ eigneten aromatischen Diisocyanaten sind 4,4′-Diphenyl­ methandiisocyanat, 1,3-Phenylendiisocyanat, 1,4-Phenylen­ diisocyanat und Toluylendiisocyanat. Beispiele von ge­ eigneten aliphatischen Diisocyanaten sind geradkettige aliphatische Diisocyanate wie 1,4-Tetramethylendiisocyanat und 1,6-Hexamethylendiisocyanat. Ebenso können cyclo­ aliphatische Diisocyanate verwendet werden. Diese sind besonders bevorzugt, weil sie dem Produkt Farbstabilität und Härte verleihen. Beispiele schließen ein 1,4-Cyclo­ hexyldiisocyanat, alpha, alpha-Xylylendiisocyanat und 4,4′-Methylen-bis-(cyclohexylisocyanat).

Zusätzlich zu den oben beschriebenen Materialien können Organosilicium-modifizierte Versionen dieser Materialien eingesetzt werden, soweit diese hergestellt werden können.

In den Ausführungsformen, in welchen der Filmbildner eine aktive Wasserstofffunktionalität enthält, ist üblicher­ weise auch ein Härtungsmittel zugegen, das geeignet ist den genannten Filmbildner zu härten, z. B. Aminoplast- oder Isocyanat-Härtungsmittel einschließlich blockierte Iso­ cyanate. Diese werden nachfolgend ausführlich beschrieben. Aminoplast-Kondensate werden erhalten durch Reaktion von Formaldehyd mit einem Amin oder einem Amid. Die am meisten üblichen Amine oder Amide sind Melamin, Harnstoff oder Benzoguanamin, diese werden bevorzugt. Jedoch können auch Kondensate mit anderen Aminen oder Amiden verwendet werden, z. B. Aldehydkondensate von Diazinen, Triazolen, Guanidinen, Guanaminen und alkyl- sowie aryl-disubstitu­ ierten Derivaten von solchen Verbindungen einschließlich alkyl- und aryl-substituierten Harnstoffen und alkyl- und aryl-substituierten Melaminen und Benzoguanaminen. Einige Beispiele solcher Verbindungen sind N,N-Dimethylharnstoff, N-Phenylharnstoff, Dicyandiamid, Formoguanamin, Acetogu­ anamin, 6-Methyl-2,4-Diamino-1,3,5-Triazin, 3,5-Diamino­ triazol, Triaminopyrimidin, 2,4,6-Triethylamino-1,3,5- Triazin und ähnliche.

Obgleich der am meisten verwendete Aldehyd Formaldehyd ist, können auch andere Aldehyde wie Acetaldehyd, Croton­ aldehyd, Benzaldehyd und Furfurol verwendet werden.

Der Aminoplast enthält Methylol- oder ähnliche Alkylol- Gruppen, wobei bevorzugt wenigstens ein Teil dieser Alky­ lolgruppen durch Reaktion mit einem Alkohol verethert ist, um ein in organischen Lösungsmitteln lösliches Harz zu erhalten. Zu diesem Zweck kann irgendein einwertiger Alkohol verwendet werden einschließlich solchen Alkoholen wie Methanol, Ethanol, Butanol und Hexanol.

Vorzugsweise sind die verwendeten Aminoplaste Melamin-, Harnstoff- oder Benzoguanamin-Formaldehyd-Kondensate, welche mit einem Alkohol mit 1-4 Kohlenstoffatomen wie Methanol, Ethanol, Butanol oder Mischungen davon verehtert sind.

Polyisocyanate und blockierte Polyisocyanate können auch als Härtungsmittel eingesetzt werden. Beispiele von ge­ eigneten Polyisocyanaten schließen ein monomere Polyiso­ cyanate wie Toluylen-diisocyanat und 4,4′-Methylen-bis- cyclohexylisocyanat), Isophorondiisocyanat und NCO-Prä­ polymeren wie Reaktionsprodukte von monomeren Polyiso­ cyanaten wie den oben erwähnten mit einem Polyester eines Polyetherpolyols. Besonders bevorzugte Isocyanate sind das Isocyanat von Isophoron und das Biuret von 1,6- Hexamethylendiisocyanat. Das Polyisocyanat kann ggfs. blockiert sein. Beispiele von geeigneten Blockierungsmitteln sind solche Materialien, welche bei erhöhter Temperatur die Blockierung aufheben, wie niedere aliphatische Alkohole wie Methanol, Oxime wie Methylethylketonoxim und Lactame wie Caprolactam. Blockierte Isocyanate können verwendet werden, um stabile Einkomponentensysteme zu bilden.

Polyfunktionelle Isocyanate mit freien Isocyanat-Gruppen können verwendet werden, um bei Raumtemperatur härtbare Zweikomponentensysteme zu bilden. In diesen Systemen werden der Polyester und das Isocyanat-Härtungsmittel direkt vor ihrer Anwendung gemischt.

Die in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Mischungszusammensetzung enthält ein Infrarotstrahlung reflektierendes Pigment. Das Pigment ist in einer wirk­ samen Menge anwesend; dies bedeutet in einer solchen Menge, daß das beschichtete Trägermaterial in der Lage ist, mindestens 45% der Energie der einfallenden Infra­ rotstrahlung zu reflektieren. Das Pigment wird so ausge­ wählt, daß die Beschichtungszusammensetzung einen CIELAB L*-Wert von bis zu 70 aufweist. Üblicherweise ist das Pigment in einer Menge im Bereich von 10-60 Gew.-%, bezogen auf die Harzfeststoffe, enthalten.

Das Reflexionsvermögen für Infrarotstrahlung (solare Strahlungsenergie in der reflektierten Strahlung) kann gemessen werden unter Verwendung eines handelsüblichen UV/sichtbaren bis nahen Infrarotspectrophotometer, das mit einer integrierenden Einrichtung versehen ist. Das Spectrophotometer kann zu Datensammlung und -analyse an einen Rechner angeschlossen werden. Die Probe wird in direkten Kontakt mit der integrierenden sphärischen Apertur angeordnet. Die Probe wird auch durch eine Lichtfalle abgeschirmt, welche so beschaffen ist, daß sie weniger als 1% Reflexionsvermögen bei allen Wellen­ längen hat. Das Spectrophotometer wird für den ausgewähl­ ten Bereich unter Verwendung von gleichen Paaren von Eichstandards geeicht. Der Eichstandard für Reflexions­ messungen ist ein Aluminiumspiegel, und die Bereiche für nahes Infrarot- und UV-/sichtbares Licht sind 2100 Nanometer bis 800 Nanometer; 770 Nanometer bis 400 Nanometer bzw. 400 Nanometer bis 300 Nanometer. Die durchgelassene Sonnenenergie wird über einen Bereich von 2100 Nanometer bis 300 Nanometer integriert, wobei eine Standard-Sonnenenergie-Verteilungskurve einer Luftmasse 2 auf Seehöhe verwendet wird. Zwischen 2100 Nanometer und 800 Nanometer werden in 50 Nanometer-Intervallen und zwischen 770 Nanometer und 300 Nanometer in 10 Nanometer- Intervallen Meßdaten gesammelt. Die erhaltenen Werte für das Reflexionsvermögen schließen die spiegelnde Kompo­ nente ein und sind absolut; sie sind berichtigt für die absolute Reflexionsstärke des Eichstandards.

Das CIE-System zur Definition des Farbabstands wurde 1931 durch die internationale Beleuchtungskommission standardi­ siert und wird nun als das CIE-trichromatisches colori­ metrisches Koordinatensystem bezeichnet.

Die CIE-L*-a*-b*-Werte mit der offiziellen Abkürzung CIELAB sind ein Weg, Farbabstände auf der Basis einer hell-dunkel-Koordinate (L*) einer rot-grün-Koordinate (a*) und einer gelb-blau-Koordinate (b*) zu definieren. Die Beschreibung des auf dem CIE-System basierenden Farbab­ stands ist ein sehr komplexer Gegenstand, welcher zum Zwecke der vorliegenden Erfindung nicht notwendig ist. Eine ausführliche Diskussion findet sich in Fred W. Billmeyer, Jr., und Max Saltzman, Principles of Color Technology, 2nd edition, John Wiley and Sons, Seiten 25- 110.

Zum Zwecke der vorliegenden Erfindung ist der CIELAB-L*- Werte von größter Wichtigkeit. Ein wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung ist, daß die Beschichtungszusammen­ setzung einen CIELAB-L*-Wert von bis zu 70 aufweist. Hierunter wird verstanden, daß die Beschichtungszusammen­ setzung dunkelfarbig ist. Ein CIELAB-L*-Wert von größer 70 bedeutet, daß die Beschichtungszusammensetzung hellfarbig ist.

Der CIELAB-L*-Wert als auch die a*- und b*-Werte werden aus Messungen des spektralen Reflexionsvermögens mathematisch bestimmt, üblicherweise mittels eines Computers. Dieses Verfahren ist den Fachleuten wohl bekannt. Das spektrale Reflexionsvermögen (der sichtbare Anteil des Spektrums von 700 Nanometer bis 400 Nanometer) kann unter Verwendung eines handelsüblichen Xenon-Blitz-Spectrophotometers mit einer sphärischen Geometrie für diffuse Bestrahlung und solche unter einem Winkel von 8° gemessen werden. Das Spectrophotometer wird üblicherweise zur Datensammlung und Analyse an einen Rechner angeschlossen. Die Probe wird in direkten Kon­ takt mit der integrierenden Einrichtung des Spectrophoto­ meters gebracht. Das Spectrophotometer wird unter Verwen­ dung einer üblichen weißen Referenzplatte geeicht. Die Referenzplatte ist eine weiße Keramikplatte, welche gegen gepreßtes BaSO₄ standardi­ siert wurde. Die resultierenden Werte für das Reflexions­ vermögen sind durch dauerhafte Eingabe in einem Speicher gespeichert. Die tägliche Eichung schließt das Messen der weißen Referenzplatte und Vergleichen der erhaltenen Werte für das Reflexionsvermögen mit den gespeicherten Werten derselben ein. Korrekturfaktoren werden für den bestimmten Tag bestimmt, und alle folgenden Messungen wer­ den mit diesen Faktoren abgeglichen. Zwischen 700 Nano­ meter und 400 Nanometer werden Daten in 20-Nanometer-Ab­ ständen aufgenommen. Die erhaltenen Werte für das Reflex­ ionsvermögen schließen die spiegelnde Komponente ein. Die angeglichenen Werte für das Reflexionsvermögen der Proben werden integriert über einen Bereich von 700 Nanometer bis 400 Nanometer unter Verwendung der gewichteten ordinaten Methode für eine spezifische Beleuchtungsquelle. Die vom Computer erhaltenen Werte sind bekannt als die Tristimuluswerte X, Y und Z, und es sind diese Werte, welche zur Berechnung der CIE-L*-, a*- und b*-Werte dienen. Diese Werte werden gleichfalls mittels des Com­ puters erhalten, jedoch werden die folgenden Formeln ange­ führt, um die Art und Weise der Berechnung zu zeigen.

L*=116 (Y/YN) ^1/3-16
a*=500 [(X/XN) ^1/3-(Y/YN) ^1/3]
b*=200 [(Y/YN) ^1/3-(Z/ZN)

Xn, Yn und Zn sind die Tristimuluswerte für die weiße Referenzplatte.

Beispiele von geeigneten Infrarotstrahlung reflektierenden Pigmenten enthält die folgende Liste. Mischungen von Infrarotstrahlung reflektierenden Pigmenten können eben­ falls verwendet werden, sofern dies erwünscht ist.

Kristallviolettbenzoatpigment
Methylviolettbenzoatpigment
Violette Pigmentfarbe
Victoria-reinblau-BO-Benzoat-Pigment
Blaue Pigmentfarbe
Dianisidin-blau-Pigmentfarbe
Peacock-blau-Pigment
Indigoblau
Phthalogrün
Chromoxid, hell und dunkel
Hydriertes Chromoxid, hell und dunkel
Bismarck-braun-Benzoat-Pigment
Benzidin-gelb-Pigmentfarbe
Meteor-gelb-Buff
Hansa-gelb-G-Pigmentfarbe
Echtlichtgelb-3B-Pigment
Tartrazin-gelb-Pigmentfarbe
Helio-echt-gelb-6GL
Chromgelb, primrose
Chromgelb, hell und mittel
Benzidin-orange-Pigmentfarbe
Dianisidin-orange-Pigmentfarbe
Dinitroanilin-orange-Pigmentfarbe
Hansa-orange-Pigmentfarbe
Persisch-orange-Pigmentfarbe
Indanthren-Brilliant-orange-GRA
Chromorange, hell, mittel und dunkel
Mineralorange
Fuchsinbenzoat-Pigment
Rhodamin-B-Benzoat-Pigment
Safranin-Benzoat-Pigment
Anisidin-rot-Pigmentfarbe
Dichloroanilin-rot-Pigmentfarbe
Nitroanisidin-kastanienbraun-Prigmentfarbe
Permanent-rot-F₄R
Toluidin-kastanienbraun-Pigmentfarbe
Vulcan-echtrot-BA
kastanienbraune Pigmentfarbe
Phloxin-Pigmentfarbe
Alizarin-kastanienbraun-Pigment
handelsübliche rote Pigmentfarbe
Tierisch Carmin
Kadmiumrot, hell, mittel und dunkel
Rotes Eisenoxid, hell
Schwarze Pigmentfarbe
Lithopone
handelsübliches Schwarzpigment
Titandioxid

Außer dauerhaft zu sein, kann die Beschichtungszusammen­ setzung der vorliegenden Erfindung auch flexibel sein. Unter flexibel ist zu verstehen, daß, wenn sie auf ein unbeschichtetes Hart-Polyvinylchlorid-Trägermaterial mit einer Schlagbiegefestigkeit von mindestens etwa 0,567 kg · mm/mm des Trägermaterials bei -17,7°C und 1,362 kg · mm des Trägermaterials bei +25,5°C, bestimmt gemäß ASTM D-2794-82, aufgebracht und gehärtet wird, das beschichtete Trägermaterial eine Schlagbiege­ festigkeit von mindestens etwa 0,567 kg · mm/mm des Trägermaterials bei -17,7°C und 1,362 kg · mm/mm des Träger­ materials bei +25,5°C, bestimmt gemäß ASTM D-2794-82 aufweist.

Die zuvor genannte ASTM kann man zusammenfassend wie folgt beschreiben. Die zu testende Beschichtungszusammensetzung bringt man auf eine geeignete Hart-Polyvinylchlorid-Platte auf und härtet sie. Nach dem Härten läßt man ein Standard­ gewicht aus einem Abstand herabfallen, wobei es auf den Druckkörper aufschlägt und die Beschichtung und das Trägermaterial deformiert. Der Eindruck kann entweder eine Ein- oder Ausbeulung sein. Durch stufenweises Vergrößern des Abstandes, aus welchem das Gewicht herabfällt, kann man den Punkt bestimmen, bei welchem üblicherweise Zer­ störung auftritt. Filme versagen üblicherweise durch Riß­ bildung, welche man auf Polyvinylchlorid besser sichtbar machen kann, wenn man z. B. eine Lupe verwendet oder einen Nadellochdetektor. Unter Schlagbiegefestigkeit versteht man hier die Anzahl von kg · m, welche er­ forderlich ist, um Rißbildung in der deformierten Be­ schichtung zu erzeugen. Die Schlagbiegefestigkeit kann mit geeigneten kommerziell erhältlichen Schlagprüfgeräten bestimmt werden.

Es ist verständlich, daß es im Handel vielfältige Hart- Polyvinylchlorid-Materialien gibt, wobei jedes etwas unterschiedlich formuliert ist, und zwar aufgrund der be­ sonderen Auswahl der Additive, welche der einzelne Lieferant einsetzt. Unabhängig von der Lieferquelle gilt jedoch, daß, sofern das unbeschichtete Trägermaterial den oben genannten Spezifikationen für die Schlagbiegefestig­ keit von der Beschichtung gemäß dem Verfahren dieser Er­ findung entspricht, es auch diesen Schlagbiegefestigkeits­ spezifikationen entsprechen sollte, wenn es nachfolgend beschichtet wurde.

Der durch Absorption von Sonnenenergie verursachte Wärme­ aufbau in Baumaterialien für den Außenbereich aus Hart- Polyvinylchlorid läßt sich aufgrund von Daten vorhersagen, welche im Labor durch experimentelle Bestimmung des Tempe­ ratursanstiegs über die Umgebungstemperatur unter einer Ultraviolett-Wärmelampe, relativ zu schwarz, erhalten wur­ den. Der höchste Wärmeaufbau, 41°C, tritt in einem mit Ruß pigmentierten Polyvinylchlorid auf. Dies wird experi­ mentell in Arizona bei 45°C bei senkrechtem Einfall der Sonne an einem wolkenlosen Tag ohne Wind gemessen, wobei die Rückseite der Probe gut isoliert ist. Der Vorteil des beanspruchten Verfahrens besteht darin, daß hierdurch die Wärmeabsorption und Wärmeaufbau von wärmeempfindlichen Oberflächen wie Polyvinylchloridfassaden reduziert wird. Das beschichtete Trägermaterial der vorliegenden Erfindung welches mit einer Beschichtungszusammensetzung, enthaltende Infrarotstrahlung reflektierende Pigmente, beschichtet ist, zeichnet sich durch eine reduzierte Absorption von Ultraviolettlicht aus, was zu einem geringeren Oberflächen­ temperaturanstieg führt und zu einer geringeren Wärmeab­ sorption durch das wärmeempfindliche Baumaterial/Träger­ material. Daher wird der polymere Abbau des Trägermaterials mit seiner hieraus resultierenden schädlichen Wirkung auf die physikalischen Eigenschaften minimiert. Das Verfahren ist besonders vorteilhaft, da nun auch wärmeempfindliche Oberflächen in dunklen Farben wie braun zugänglich gemacht werden können, wobei gleichzeitig eine zu weiß vergleich­ bare Wärmeabsorption und Wärmeaufbau erzielt werden. Früher waren dunkel gefärbte wärmeempfindliche Oberflächen wegen des übermäßigen Wärmeaufbaus und dem darauf resul­ tierenden schädlichen Effekt auf die physikalischen Eigen­ schaften nachteilig.

Die Erfindung wird an Hand von Beispielen noch näher er­ läutert.

Beispiel 1

Nachstehend wird eine dunkelbraune Beschichtungszusammen­ setzung zur Verwendung im Verfahren der vorliegenden Er­ findung beschrieben.

Komponente A
Ausgangsstoffe
Gewichtsteile
Gesättigtes Polyesterpolyol¹
182,40
Polyesterpolyol²	130,00
Dispergierhilfsmittel³	3,74
Siliconlösung⁴	3,74
Netzmittel⁵	5,65
Ultraviolett Absorber⁶	5,65
Ultraviolett Absorber⁷	5,65
Xylol	102,57
Monomethylether von Propylenglycolacetat	266,38
Braunpigment⁸	88,00
Grünpigment⁹	1,13
Weißpigment¹⁰	54,56
Gelbpigment¹¹	20,87
Talk	169,17

Man gibt die obigen Komponenten zusammen und mahlt bis zu einer 6,0-Hegmann-Körnung und gibt dann die folgenden Komponenten zu.

Magnesiumsilikat

24,17

Komponente B
Ausgangsstoffe
Gewichtsteile
Xylol
114,65
Monomethylether von Propylenglycolacetat	297,59
handelsübl. Polyfunktionelles aliphatisches Isocyanat	161,04
handelsübl. Polyfunktionelles aliphatisches Isocyanat	280,28
Dibutylzindiacetat	2,63

• (1) Dieses gesättigte Polyesterpolyol wurde hergestellt aus 2 Mol PCP 0301, einem handelsüblichen Lactonpolyol und 1 Mol Azelainsäure in Gegenwart eines sauren Katalysators. Es hatte ein durchschnittliches Hydroxylequivalentgewicht von 220- 260, einen Säurewert von weniger als 1 und lag als 98%iger Feststoff in Cyclohexan vor.
• (2) handelsübliches Polytetramethylenetherglycol mit einem Molekulargewicht von 1000
• (3) auf Basis eines Wachses
• (4) handelsübliche Siliconlösung
• (5) Netzmittel auf Basis eines Silicons
• (6) sterisch gehinderter Amin-Ultraviolett-Stabilisator
• (7) substituierter Benzotriazol-Ultraviolett- Stabilisator
• (8) Mangan-Antimon-Titan-Buff Rutile wird auch als 10364 Braunpigment bezeichnet.
• (9) Im Handel erhältliches Phthalo-grün-Pigment.
• (10) Im Handel erhältliches Titandioxid.
• (11) Im Handel erhältliches gelbes Pigment.

Die Mischungszusammensetzung wurde hergestellt durch Ver­ einigen der Komponenten A und B in einem 1 : 1 Volumenver­ hältnis und Rühren. Die folgenden Trägermaterialien wurden getestet.

• (a) Vergleich: Ein hartes, dunkelbraunes Polyvinylchlorid (PVC)-Trägermaterial, hergestellt durch Auflaminieren einer 0,1016 mm dicken Polyvinylchloridfolie auf eine 1,016 mm dicke Grundfolie aus grauem Polyvinylchlorid. Dieses Trägermaterial wurde nicht mit der Beschichtungszusammensetzung beschichtet. Die dunkelbraune Farbe dieses unbeschichteten Laminats war genau die gleiche wie die dunkelbraune Farbe der Be­ schichtungszusammensetzung von Beispiel I, welche zur Beschichtung von (b), (c) und (d) eingesetzt wurde.
• (b) Ein hartes, dunkelbraunes Polyvinylchlorid-Laminat wie unter (a) beschrieben, das mit einer Beschichtungszu­ sammensetzung des Beispiels I beschichtet wurde,
• (c) Ein hartes, graues Polyvinylchlorid-Trägermaterial, das mit der Beschichtungszusammensetzung gemäß Bei­ spiel I beschichtet wurde,
• (d) Ein hartes, weißes Polyvinylchlorid-Trägermaterial, welches mit der Beschichtungszusammensetzung gemäß Beispiel I beschichtet wurde,
• (e) Ein hartes, weißes Polyvinylchlorid-Trägermaterial. Dieses Trägermaterial wurde mit keiner Beschichtungs­ zusammensetzung beschichtet.

Die Testproben (b), (c) und (d) wurden hergestellt durch Aufsprühen der Beschichtungszusammensetzung auf das Trägermaterial und Einbrennen des desselben über 20 Minu­ ten bei 54,5°C. Die Proben wurden gemäß der nachfolgenden allgemein anerkannten Methode auf den maxi­ malen vertikalen Temperaturanstieg gegenüber der Umge­ bungstemperatur untersucht.

Die Apparatur zur Messung des Temperaturanstiegs über die umgebende Lufttemperatur bestand aus einer Holzkiste (53,3±2,5 cm×33,0±2,5 cm×29,2±2,5 cm), welche oben geöffnet war und ausgekleidet mit 2,54 cm einer weißen, harten Wärmeisolation aus wasserhaltigem Caliumsilikat; eine 250 Watt weiße Infrarotwärmelampe; Eisen-konstanten Thermoelement; und ein digital anzeigendes Temperaturmeßgerät. Das Thermoele­ ment wurde durch den Boden der Kiste gesteckt, so daß es beständig in der gleichen Lage fixiert war. Die Lampe wur­ de senkrecht zum Thermoelement installiert. Der Abstand vom Boden der Kiste zur unteren Oberfläche der Lampe war 39,4 mm. Die zu untersuchende Probe wurde auf den Boden der Kiste gelegt, so daß sein Mittelpunkt das Thermoele­ ment berührte. Die Apparatur wurde an einem von Zugluft freien Ort aufgestellt, um widersprechende Ergebnisse zu vermeiden.

Die getesteten Proben hatten eine glatte Oberfläche und Abmessungen von 7,62×7,62×0,00762 cm. Der Schwarzvergleich hatte 0,41% Ruß ohne andere Pigmente. Die schwarze Vergleichsprobe wurde hergestellt durch Beschichtung eines dunkelbraunen Trägermaterials, wie oben unter (a) beschrieben, mit einer scharzen Be­ schichtungszusammensetzung. Die maximale Temperatur der Probe wurde abgelesen, wenn die Temperatur nicht mehr weiter anstieg. Die maximale Temperatur des Schwarzver­ gleichs wurde innerhalb von 2 Stunden der anderen Tempe­ raturanstiegsmessungen gemessen. Die umgebende Lufttempe­ ratur wurde außerhalb der Kiste gemessen und betrug 24°C. Der Temperaturanstieg über die Umgebungstempe­ ratur (T) für den Schwarzvergleich war 63°C. Der vor­ hergesagte Wärmeaufbau (T _B) des Schwarzvergleichs war 63°C.

Der Temperaturanstieg über die Umgebungstemperatur (T) ist gleich der maximalen Temperatur der Probe (Tm), wie sie vom Digitalmeßgerät abgelesen wird minus der Umgebungs­ temperatur (Ta). Der vorhergesagte Wärmeaufbau (T _B) gleicht dem Temperaturanstieg über die Umgebungstemperatur (T) der Probe, geteilt durch den Temperaturanstieg über die Umgebungstemperatur für einen Schwarzvergleich, multi­ pliziert mit 41°C, welches der Wärmeaufbau der schwarzen Vergleichsprobe ist, wie er in der Sonne in Arizona bei 45°C bei senkrechtem Sonneneinfall an einem wolkenlosen Tag ohne Wind und bei guter Isolation der Rückseite der Probe bestimmt wurde.

Nachstehende Ergebnisse wurden erhalten.

Die Ergebnisse zeigen, daß die gemäß dem Verfahren der be­ anspruchten Erfindung beschichteten Proben, bezogen auf die Vergleichsprobe, einen wesentlich reduzierten Wärmeaufbau aufweisen. Der Wärmeaufbau der Proben der vorliegenden Erfindung sind eher vergleichbar mit dem Wärmeaufbau eines unbeschichteten weißen Polyvinylchlorid-Trägermaterials.

Claims (7)

1. Verfahren zum Reduzieren des durch Einstrahlung von Sonnenlicht ausgelösten Temperaturanstiegs von nichtmetallischen Trägermaterialien mit Hilfe einer Be­ schichtungszusammensetzung, enthaltend ein filmbildendes Polymer und eine wirksame Menge eines dunklen, Infrarotstrahlung reflektierenden Pigments, dadurch gekennzeichnet, daß das filmbildende Polymer ein Alkydharz, Hydroxy-funktionelles Alkydharz, Polyesterpolyol, Polyurethanpolyol und/oder Polyhdroxyalkyl-Acrylat und/oder Hydroxyalkylmethacrylat und/oder ein Copolymerisat davon ist, und die Be­ schichtungszusammensetzung einen CIELAB-L*-Wert von bis zu 70 aufweist und von einem hiermit beschichteten Trägermaterial mindestens 45% der einfallen­ den Energie der Infrarotstrahlung reflektiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als nichtmetallisches Trägermaterial ein wärmeempfindliches polymeres Trä­ germaterial eingesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtungszusammensetzung zusätzlich ein Härtungsmittel enthält, das geeignet ist, das filmbildende Polymere zu härten.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als filmbildendes Polymere ein Polyesterurethanpolyol eingesetzt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Infrarotstrahlung reflektierende Pigment in einer Menge von 10 bis 60 Gew.-%, bezogen auf Harzfeststoffe, in der Beschichtungszusammensetzung ein­ gesetzt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als wärmeempfindliches Trägermaterial Hart-Polyvinylchlorid eingesetzt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Beschichtungszusammensetzung eingesetzt wird, die so flexibel ist, daß, wenn sie auf ein unbeschichtetes Hart-Polyvinylchlorid-Trägermaterial mit einer Schlagbiegefestigkeit von mindestens 0,567 kg · mm pro mm des Trägermaterials bei -17,8°C und 1,362 kg · mm pro mm des Trägermaterials bei 25,6°C, be­ stimmt gemäß ASTM D-2794-82, aufgebracht und gehärtet wird, das beschich­ tete Trägermaterial eine Schlagbiegefestigkeit von mindestens 0,567 kg · mm pro mm des Trägermaterials bei -17,8°C und 1,362 kg · mm pro mm des Trägerma­ terials bei 25,6°C, bestimmt gemäß ASTM D-2794-82, aufweist.