DE3918980A1 - Ueberzugsmittel fuer die beschichtung von holz - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft Überzugsmittel für die Beschichtung
von Holz, die
- A) Bindemittel, ausgewählt aus der Gruppe
- a) mittel- bis langöliger Alkydharze auf der Basis trocknender Fettsäuren und/oder trocknender Öle, aliphatischer Di- und/oder Polycarbonsäuren und aliphatischen Di- und/oder Polyole oder
- b) wasserverdünnbarer, physikalisch trocknender Acrylatharze,
- B) ggf. Lösemittel
- C) ggf. Pigmente - ausgenommen metallische Pigmente - sowie ggf. Füll- und Hilfsstoffe und
- D) ein Lichtschutzmittel
enthalten.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist außerdem ein
Verfahren zum Beschichten von Holz, bei dem die obengenannten
Überzugsmittel eingesetzt werden sowie die
Verwendung dieser Überzugsmittel.
Insbesondere wenn zum Schutz von Holz lasierende und farblose
Beschichtungen angewandt werden, besteht die Gefahr, daß
energiereiche kurzwellige Strahlung Abbaureaktionen im Lackfilm
und auch in der darunterliegenden Holzoberfläche bewirkt.
Es resultiert eine Zerstörung des Lignins im Holz sowie
ein Ablösen des farblosen Lackfilms.
Um derartigen Schäden vorzubeugen, sollte der Lackfilm im
trockenen Zustand möglichst wenig kurzwellige UV-Strahlung an
die Holzoberfläche lassen. Eine mögliche Schutzmaßnahme ist es,
die Überzugsmittel mit sogenannten UV-Absorbern zu versehen,
die die schädliche UV-Strahlung im Lackfilm auf ungefährliche
Weise umwandeln und somit nicht auf die Holzoberfläche gelangen
lassen. So werden z. B. gemäß der Lehre der EP-A-2 37 749
Holzlacken auf Alkydharz-Basis lösliche Oxalsäurediamid-Derivate
als Lichtschutzmittel zugesetzt. Neben dem hohen Preis
dieser Lichtschutzmittel ist besonders die mit der Zeit abnehmende
Stabilität der resultierenden Beschichtung unter
Witterungseinflüssen nachteilig.
Eine andere bekannte Schutzmaßnahme gegen die schädliche Wirkung
der UV-Strahlung ist die UV-Abschirmung (UV-Screen). Der
Grundgedanke bei dieser Methode ist der, das Eindringen der
UV-Strahlung in die Schicht dadurch zu verhindern, daß die
Schicht für UV-Licht undurchlässig gemacht wird.
Nach dieser Methode schützende Holzlacke sind beispielsweise
aus der EP-B-1 62 260 bekannt. Die UV-Abschirmung der Holzlacke
wird hier durch Zusatz von transparenten ultraviolett-
absorbierenden Eisenoxidpigmenten erzielt. Diese Eisenoxidpigmente
weisen aber den entscheidenden Nachteil von
farbgebenden und deckenden Eigenschaften auf, so daß sie zur
Herstellung farbloser und lasierender Überzugsmittel nicht
geeignet sind.
Weiterhin ist es aus der US-PS 47 53 829 bekannt, Metallplättchenpigmente
enthaltenden Beschichtungsmitteln, insbesondere
für die Automobillackierung, 1,1 bis 10,5 Gew.-%
transparente Titandioxidpigmente zuzusetzen. Die so erhaltenen
Beschichtungsmittel weisen eine sehr hohe Farbigkeit und
Opaleszenz auf. Gerade diese Eigenschaften sollten Holzlacke
aber nicht haben, da trotz schützender Lackschicht die Eigenfarbe
und Maserung des Holzes erkennbar bleiben soll.
Der vorliegenden Erfindung lag somit die Aufgabe zugrunde,
lufttrocknende Überzugsmittel für lasierende und farblose
Holzbeschichtungen zur Verfügung zu stellen, die auch bei
langfristiger Beanspruchung von mehreren Jahren zu witterungs-
und UV-stabilen Überzügen führen. Dabei sollten die
Überzugsmittel leicht und preisgünstig herstellbar sein. Weiterhin
sollten Klarlacke eine möglichst geringe gelbliche Eigenfarbe
aufweisen.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird überraschenderweise
durch ein Überzugsmittel für die Beschichtung von
Holz gelöst, das
- A) Bindemittel, ausgewählt aus der Gruppe
- a) mittel- bis langöliger Alkydharze auf der Basis trocknender Fettsäuren und/oder trocknender Öle aliphatischer Di- und/oder Polycarbonsäuren und aliphatischer Di- und/oder Polyole oder
- b) wasserverdünnbarer, physikalisch trocknender Acrylatharze,
- B) ggf. Lösemittel
- C) ggf. Pigmente - ausgenommen metallische Pigmente - sowie ggf. Füll- und Hilfsstoffe und
- D) ein Lichtschutzmittel
enthält und das dadurch gekennzeichnet ist, daß als Lichtschutzmittel
eine Kombination aus
- I) 0,2 bis 4,0 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung aus den Komponenten A bis D, transparentes Titandioxid oder transparentes Bariumsulfat oder einer Mischung aus 1 Gewichtsteil transparentem Titandioxid und 1 Gewichtsteil transparentem Bariumsulfat und
- II) 0,2 bis 6,0 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung aus den Komponenten A bis D, transparentes Siliciumdioxid
eingesetzt wird, wobei die Mengen der Komponenten I und II so
gewählt werden, daß das Verhältnis aus der Menge an eingesetztem
transparentem Titandioxid oder transparentem Bariumsulfat
oder einer Mischung aus 1 Gewichtsteil transparentem
Titandioxid und 1 Gewichtsteil transparentem Bariumsulfat und
der Menge an eingesetztem transparentem Siliciumdioxid
zwischen 1 : 1 und 1 : 10 beträgt.
Es war überraschend und nicht vorhersehbar, daß bei der
großen Zahl bekannter Lichtschutzmittel gerade durch den Einsatz
einer Kombination aus transparentem Titandioxid oder
transparentem Bariumsulfat oder einer 1 : 1-Mischung aus
transparentem Titandioxid und transparentem Bariumsulfat und
transparentem Siliciumdioxid als Lichtschutzmittel Holzlacke
zur Verfügung gestellt werden konnten, die zu Überzügen
führen, die auch bei langfristiger Beanspruchung von 2 Jahren
eine hohe Witterungs- und UV-Stabilität aufweisen. Dies ist
um so überraschender, da transparentes Siliciumdioxid üblicherweise
als Mattierungsmittel in Überzugsmitteln eingesetzt
wird und wenn es als alleiniges transparentes Pigment
eingesetzt wird, keine UV-Stabilisierung bewirkt, in Kombination
mit transparentem Titandioxid oder transparentem Bariumsulfat
oder einer 1 : 1-Mischung aus transparentem Titandioxid
und transparentem Bariumsulfat aber eine zusätzliche
UV-Stabilisierung bewirkt.
Ein weiterer Vorteil dieser erfindungsgemäßen Überzugsmittel
besteht darin, daß die Eigenfärbung von Alkydharzmaterialien
und Acrylatdispersionen vermindert wird. Schließlich werden
durch die erfindungsgemäßen Überzugsmittel helle Hölzer
aufgehellt.
Als Bindemittel in den erfindungsgemäßen Überzugsmitteln einsetzbar
sind mittel- bis langölige Alkydharze, d. h. einer Öllänge
von 40 bis 70%, bevorzugt sind die in der EP-A-2 37 749
beschriebenen Alkydharze. Sie sind erhältlich aus
- 1) 50 bis 70 Gew.-% natürlicher, linolsäurereichen, trocknenden Ölen und/oder deren Fettsäuren,
- 2) 15 bis 30 Gew.-% gesättigten cycloaliphatischen Di- und/oder Polycarbonsäuren und
- 3) 15 bis 25 Gew.-% aliphatischer Di- und/oder Polyolen, wobei die Summe von 1, 2 und 3 stets 100 Gew.-% beträgt.
Als Komponente 1 geeignete Fettsäuren aus natürlichen, linolsäurereichen,
trocknenden Ölen bzw. geeignete Öle sind Sojaölfettsäure,
Sonnenblumenölfettsäure, Tallölfettsäure, Saflorölfettsäure
und die entsprechenden Öle. Es können sowohl
die Fettsäuren als auch deren Glyceride eingesetzt werden.
Bis zu 10 Gew.-% der Fettsäuren der Komponente 1 können ersetzt
sein durch gesättigte, aliphatische oder cycloaliphatische
oder durch aromatische Monocarbonsäuren. Zu nennen
sind dabei Pivalinsäure, Laurinsäure, Stearinsäure, Cyclopentancarbonsäure,
Cyclohexancarbonsäure und Benzoesäure.
Vorteilhaft ist es, wenn die trocknenden Fettsäuren bzw. die
trocknenden Öle der Komponente 1 konjugierte Doppelbindungen
aufweisen. Als Ölkomponente mit einer konjugierten Doppelbindung
ist 9,11-Linolsäure, also die Rizinensäure, zu nennen.
Beispiele für geeignete gesättigte cycloaliphatische Di- oder
Polycarbonsäuren (Komponente 2) sind
Cyclopentan-1,2-dicarbonsäure,
Cyclopentan-1,3-dicarbonsäure, Hexahydrophthalsäure,
Cyclohexan-1,3-dicarbonsäure, Methylcyclohexan-1,2-dicarbonsäure,
Endomethylencyclohexan-1,2-dicarbonsäure, Endoisopropylidencyclohexan-
1,2-dicarbonsäure, Cyclohexan-1,2,4-tricarbonsäure
und Cyclohexan-1,2,4,5-tetracarbonsäure.
Bevorzugt ist hierbei die Cyclohexan-1,2-dicarbonsäure, also Hexahydrophthalsäure.
Es ist möglich, bis zu 20 Gewichts-% der gesättigten cycloaliphatischen
Di- oder Polycarbonsäuren durch gesättigte,
offenkettige, aliphatische Di- und/oder Polycarbonsäuren zu
ersetzen. Zu nennen sind hierbei Adipinsäure, Acelainsäure,
Sebacinsäure, 2,2,4-Trimethyladipinsäure, 1,2,3-Propantricarbonsäure,
1,1,3-Propantricarbonsäure und 1,3,3,5-Pentantetracarbonsäure.
Bis zu 10 Gew.-% der Komponente 2 können auch durch aromatische
Di- und/oder Polycarbonsäuren ersetzt werden.
Die gesättigten cycloaliphatischen Di- oder Polycarbonsäuren
der Komponente 2 können vollständig oder nur zum Teil ersetzt
werden durch aliphatische Di- und/oder Polyisocyanate, wie
z. B. Hexamethylen-1,6-diisocyanat, Isophorondiisocyanat und
Tetramethylendiisocyanat. Die Isocyanate können zu Präpolymeren
mit höherer Molmasse verknüpft sein. Zu nennen sind hierbei
ein aus 3 Molekülen Hexamethylendiisocyanat gebildetes
Biuret sowie die Trimeren des Hexamethylendiisocyanates.
Beispiele für geeignete Di- oder Polyole (Komponente 3) sind
Ethylenglykol, Propylenglykol, 2,2-Dimethyl-1,3-propandiol,
1,6-Hexandiol, Trimethylolethan, Trimethylolpropan, Ditrimethylolpropan,
Glycerin, Pentaerythrit, Dipentaerythrit,
Tripentaerythrit, 1,4-Dimethylolcyclohexan, 1,3-Dimethylolcyclohexan,
1,2-Cyclohexandiol und 1,4-Cyclohexandiol.
Die Umsetzung der Komponenten 1 bis 3 zu den Alkydharzen erfolgt
in bekannter Weise (vgl. z. B. EP-A-2 37 749) in der
Schmelze oder in organischen Lösungsmitteln, ggf. in Anwesenheit
von geeigneten Katalysatoren, bei Temperaturen von 200
bis 260°C.
Außer diesen bevorzugt eingesetzten Alkydharzen sind aber als
Bindemittel in den erfindungsgemäßen Überzugsmitteln auch
alle anderen bekannten mittel- bis langöligen Alkydharze einsetzbar.
Der Gehalt an trocknenden Ölen und/oder deren Fettsäuren
in den Alkydharzen beträgt i. a. 40 bis 70 Gew.-%, bezogen
auf das Alkydharz.
Als Bindemittel in den erfindungsgemäßen Überzugsmitteln für
die Beschichtung von Holz einsetzbar sind außerdem wasserverdünnbare,
physikalisch trocknende Acrylatharze. Derartige
Acrylatharze sind bekannt und werden hergestellt durch Copolymerisation
geeigneter Monomerer. Durch die Auswahl der eingesetzten
Monomeren können gezielt die mechanischen Eigenschaften
des gehärteten Lackfilms gesteuert werden.
Beispiele für geeignete Monomere zum Aufbau der wasserverdünnbaren
bzw. wasserdispergierbaren Acrylatharze sind Alkyl(meth)acrylate,
wie z. B. Methyl(meth)acrylat, Ethyl(meth)acrylat,
Propyl(meth)acrylat, Butyl(meth)acrylat, Isopropyl(meth)acrylat,
Isobutyl(meth)acrylat, Pentyl(meth)acrylat,
Isoamyl(meth)acrylat, Hexyl(meth)acrylat, Cyclohexyl(meth)acrylat,
Octyl- und Isooctyl(meth)acrylat; Hydroxialkyl(meth)acrylate,
wie z. B. Hydroxiethyl(meth)acrylat, Hydroxipropyl
(meth)acrylat, Hydroxibutyl(meth)acrylat, Hydroxiamyl(meth)acrylat,
Hydroxihexyl(meth)acrylat, Hydroxioctyl(meth)acrylat,
Trimethylolpropanmono(meth)acrylat, Pentaerythritmono(meth)acrylat
und deren Ester mit Fettsäuren, Diester der
Fumarsäure, Itaconsäure, Maleinsäure mit 4 bis 8 Kohlenstoffatomen
in der Alkoholkomponente; vinylaromatische Verbindungen,
wie z. B. Styrol, Vinyltoluole, a-Methylstyrole, Chlorstyrole,
o-, m- und p-Methylstyrol, 2,5-Dimethylstyrol,
p-Methoxistyrol, p-tert.-Butylstyrol, Vinylphenol, Vinylester
von Alkanmonocarbonsäuren mit 2 bis 5 C-Atomen, wie Vinylacetat
und Vinylpropionat, (Meth)Acrylamide sowie weitere, ethylenisch
ungesättigte Verbindungen, wie z. B. (Meth)Acrylsäure,
(Meth)Acrylnitril und N-Methoximethyl(meth)acrylsäureamid.
Zur Herstellung der Polyacrylatdispersionen werden entweder
die Monomeren in Form einer wäßrigen Emulsion zur Polymerisation
gebracht, so daß nach erfolgter Polymerisation das Polymerisat
in feiner, stabiler Verteilung dispergiert vorliegt
oder es wird zunächst ein Polymerisat in einer organischen
Phase polymerisiert und dann in eine wäßrige Phase überführt
(Sekundärdispersion).
Als erfindungswesentlichen Bestandteil enthalten die Überzugsmittel
eine Kombination aus 0,2 bis 4,0 Gew.-%, bevorzugt
0,5 bis 1,5 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Gesamtrezeptur,
transparentes Titandioxid oder transparentes Bariumsulfat
oder eine 1 : 1-Mischung aus transparentem Titandioxid und
transparentem Bariumsulfat und 0,2 bis 6,0 Gew.-%, bevorzugt
0,5 bis 4,0 Gew.-%, und ganz besonders bevorzugt 0,5 bis
2,0 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtrezeptur, transparentes Siliciumdioxid.
Unter Gesamtrezeptur wird dabei das Überzugsmittel
aus Bindemittel, Lösemittel, Pigmenten und allen weiteren
Bestandteilen einschließlich aller Hilfsstoffe verstanden.
Die Menge an transparentem Titandioxid oder transparentem
Bariumsulfat oder einer 1 : 1-Mischung aus transparentem
Titandioxid und transparentem Bariumsulfat (Komponente I) und
transparentem Siliciumdioxid (Komponente II) wird dabei so
gewählt, daß das Verhältnis aus der Menge an eingesetztem
transparentem Titandioxid oder transparentem Bariumsulfat
oder der 1 : 1-Mischung aus transparentem Bariumsulfat und
transparentem Titandioxid und der Menge an eingesetztem transparentem
Siliciumdioxid zwischen 1 : 1 und 1 : 10, bevorzugt
1 : 1 bis 1 : 4 beträgt.
Die in dem erfindungsgemäßen Überzugsmittel eingesetzten
transparenten Titandioxid-Pigmente haben typischerweise eine
Teilchengröße zwischen 10 und 50 nm, bevorzugt zwischen 30
und 50 nm, und ganz besonders bevorzugt 40 nm.
Besonders bevorzugt eingesetzt werden die handelsüblichen
transparenten Titandioxide mit Rutilstruktur der Firma
Teikoku Kako Co. Ltd. in Osaka, Japan. Selbstverständlich
sind aber auch alle übrigen transparenten Titandioxid-Pigmente
der oben angegebenen Teilchengröße einsetzbar. Diese Titandioxid-
Pigmente können nach einer Vielzahl bekannter Methoden
hergestellt werden, wie beispielsweise in der
US-PS 47 53 829, Spalte 6, Zeile 54 bis Spalte 7, Zeile 6 beschrieben.
Das in dem erfindungsgemäßen Überzugsmittel statt des transparenten
Titandioxids oder zusammen mit dem transparenten
Titandioxid als 1 : 1-Mischung eingesetzte transparente Bariumsulfat
hat typischerweise eine Teilchengröße zwischen
5 und 50 nm, bevorzugt zwischen 20 und 50 nm und ganz besonders
bevorzugt 40 nm.
Besonders bevorzugt eingesetzt werden die handelsüblichen
transparenten Bariumsulfate der Firma Sachtleben.
Selbstverständlich sind aber auch alle übrigen transparenten
Bariumsulfate der oben angegebenen Teilchengröße einsetzbar.
Das in Kombination mit dem transparenten Titandioxid und/oder
Bariumsulfat eingesetzte transparente Siliciumdioxid hat typischerweise
eine Sekundärteilchengröße zwischen 0,7 und
10 µm, bevorzugt zwischen 1 und 7 µm.
Besonders bevorzugt eingesetzt werden handelsübliche, oberflächenbehandelte
Kieselsäuren, die üblicherweise als Mattierungsmittel
eingesetzt werden. Beispiele hierfür sind das
Handelsprodukt OK 412 der Firma Degussa sowie das Handelsprodukt
Syloid ED 5 der Firma Graec.
Durch die Zugabe dieser oberflächenbehandelten Kieselsäure in
hohen Mengen, d. h. von mehr als 4 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung,
kann selbstverständlich auch in den erfindungsgemäßen
Überzugsmitteln der Glanzgrad der resultierenden
Beschichtung eingestellt werden. Eine Verbesserung der
UV-Schutzwirkung der resultierenden Beschichtung wird
allerdings nur bei Zugabe geringer Mengen bis etwa 2 Gew.-%
von transparentem Siliciumdioxid beobachtet, während der Zusatz
hoher Mengen an transparentem Siliciumdioxid keine weitere
Verbesserung der UV-Schutzwirkung hervorruft.
Es muß darauf hingewiesen werden, daß selbstverständlich auch
eine langfristige UV-Schutzwirkung der Überzugsmittel erzielt
wird, wenn nur transparentes Titandioxid allein, d. h. ohne
Zusatz von transparentem Siliciumdioxid, in den oben angegebenen
Mengen eingesetzt wird. Aber die erfindungsgemäße Kombination
von transparentem Titandioxid und transparentem Siliciumdioxid
zeigt eine gegenüber Titandioxid verbesserte
UV-Schutzwirkung. Dies ist um so überraschender, wenn man berücksichtigt,
daß der Zusatz von transparentem Siliciumdioxid
allein keine UV-Schutzwirkung bewirkt.
Das erfindungsgemäße Überzugsmittel kann gegebenenfalls noch
Lösungsmittel, Pigmente, Füllstoffe, Hilfsstoffe und Trockenstoffe
enthalten.
Neben Wasser im Falle der Acrylatdispersionen können die erfindungsgemäßen
Überzugsmittel auch organische Lösungsmittel,
wie z. B. aromatische Kohlenwasserstoffe, wie z. B. Xylol, Toluol,
Solvent Naphtha®, Schwerbenzol, verschiedene Solvesso®-
Typen, verschiedene Shellsol®-Typen sowie aliphatische
und cycloaliphatische Kohlenwasserstoffe, wie z. B.
verschiedene Benzine, beispielsweise Testbenzin, welches einen
Aromatenanteil von 19 bis 20 Gew.-% aufweist, Mineralterpentinöl,
Tetralin und Dekalin enthalten.
Als geeignete Pigmente kommen sowohl natürliche als auch synthetische
Pigmente, wie z. B. Ruß und transparente Eisenoxidpigmente
in Frage. Den günstigsten Mengenanteil an zugesetztem
Pigment kann der Fachmann leicht ermitteln. Bei der
Auswahl der Art und Menge der Pigmente ist aber darauf zu
achten, daß sie zur Herstellung von Lasuren geeignet sind.
Enthalten die erfindungsgemäßen Überzugsmittel als Bindemittel
lufttrocknende Alkydharze, so ist der Zusatz eines
Trockenstoffes erforderlich.
Beispiele für geeignete Trockenstoffe sind Metallsalze
(cyclo) aliphatischer, natürlicher oder synthetischer Säuren,
wie zum Beispiel Linolsäure, Napthensäure oder 2-Ethylhexansäure,
wobei als geeignete Metalle Kobalt, Mangan, Blei, Zirkon,
Calcium und Zink zu nennen sind. Selbstverständlich können
auch Mischungen von Sikkativen verwendet werden. Bezogen
auf den Metallanteil werden die Trockenstoffe in einem Anteil
von 0,001 bis etwa 3 Gewichts-%, bezogen auf den Bindemittelfestkörper,
verwendet.
Weiterhin kann das erfindungsgemäße Überzugsmittel Füllstoffe,
wie z. B. Siliciumdioxid sowie Hilfs- und Zusatzstoffe,
wie z. B. oberflächenaktive Substanzen, Dispergierhilfsmittel,
Mattierungsmittel in üblichen Mengen, bevorzugt
1 bis 4 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung enthalten.
Ein für Holzlacke bekanntermaßen häufig eingesetzter Zusatzstoff
ist Wachs, da der Zusatz von Wachs die Feuchtigkeitsbeständigkeit
der resultierenden Beschichtung erhöht. Eingesetzt
werden Paraffinwachse, wie z. B. Polyethylen- und Polypropylenwachse,
mit einem Schmelzpunkt im Bereich von 80 bis
140°C in Mengen von 1 bis 5 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung.
Die erfindungsgemäßen Überzugsmittel können durch Spritzen,
Fluten, Tauchen oder Streichen auf die Holzoberfläche aufgebracht
werden, wobei der Film anschließend bei Umgebungstemperatur
zu einem festhaftenden Überzug gehärtet wird.
Je nach Einsatzzweck des beschichteten Holzes ist es auch
möglich, mehrere verschiedene Holzlacke zu applizieren, wobei
jeder Holzlack die erfindungsgemäße Kombination aus transparentem
Titandioxid (TiO₂) und/oder transparentem Bariumsulfat
(BaSO₄) und transparentem Siliciumdioxid (SiO₂) enthält.
So können z. B. bei maßhaltigem Holz (z. B. für Fensterrahmen)
zunächst ein TiO₂- und/oder BaSO₄/SiO₂-haltiges
Außenholzschutzmittel und danach bekannte filmbildende Überzugsmittel,
die ebenfalls die erfindungsgemäße Kombination
aus transparentem TiO₂ und/oder BaSO₄ und SiO₂ enthalten,
appliziert werden.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zum Beschichten
von Holz, bei dem ein Überzugsmittel auf die Holzoberfläche
aufgebracht wird, das
- A) Bindemittel, ausgewählt aus der Gruppe
- a) mittel- bis langöliger Alkydharze auf der Basis trocknender Fettsäuren und/oder trocknender Öle aliphatischer Di- und/oder Polycarbonsäuren und aliphatischer Di- und/oder Polyole oder
- b) wasserverdünnbarer, physikalisch trocknender Acrylatharze,
- B) ggf. Lösemittel
- C) ggf. Pigmente - ausgenommen metallische Pigmente - sowie ggf. Füll- und Hilfsstoffe und
- D) ein Lichtschutzmittel
enthält, dadurch gekennzeichnet, daß als Lichtschutzmittel
eine Kombination aus
- I) 0,2 bis 4,0 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung aus den Komponenten A bis D, transparentes Titandioxid oder transparentes Bariumsulfat oder einer Mischung aus 1 Gewichtsteil transparentem Titandioxid und 1 Gewichtsteil transparentem Bariumsulfat und
- II) 0,2 bis 6,0 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung aus den Komponenten A bis D, transparentes Siliciumdioxid
eingesetzt wird, wobei die Mengen der Komponenten I und II so
gewählt werden, daß das Verhältnis aus der Menge an eingesetztem
transparentem Titandioxid oder transparentem Bariumsulfat
oder einer Mischung aus 1 Gewichtsteil transparentem
Titandioxid und 1 Gewichtsteil transparentem Bariumsulfat und
der Menge an eingesetztem transparentem Siliciumdioxid
zwischen 1 : 1 und 1 : 10 beträgt.
Zur näheren Beschreibung der in dem erfindungsgemäßen Verfahren
eingesetzten Überzugsmittel wird auf die Seiten 5 bis 12
dieser Beschreibung verwiesen.
Die erfindungsgemäßen Überzugsmittel eignen sich insbesondere
als Klarlack und als lasierende Beschichtungsmittel für die
Beschichtung von Holz. Sie weisen eine überraschend gute
Witterungs- und Lichtbeständigkeit auf und bieten einen Langzeitschutz
(d. h. für die Dauer von mindestens 2 Jahren) des
Holzes vor schädlichen UV-Strahlen.
Die Erfindung wird in den folgenden Beispielen näher erläutert.
Alle Angaben über Teile und Prozentsätze sind Gewichtsangaben,
falls nicht ausdrücklich etwas anderes festgestellt
wird.
Aus folgenden Komponenten wird nach bekannten Methoden (vgl.
z. B. Glasurit-Handbuch Teil 1, Abschnitt 7.1-7.4) ein farbloser
Holzlack hergestellt:
59,7 Tle | |
einer 57%igen Lösung eines langöligen Tallölalkydharzes in Benzin | |
1,9 Tle | Polyethylenwachs mit einem Schmelzpunkt von ca. 107°C |
2,0 Tle | 10%ige Lösung eines Magnesiumschichtsilikats in Solventnaphtha® |
3,0 Tle | oberflächenbehandelte Kieselsäure mit einer Sekundärteilchengröße von 1-7 µm (transparentes Siliciumdioxid) |
0,5 Tle | transparentes Titandioxid mit einer Teilchengröße von 40 nm (Annahme eines kugelförmigen Teilchens) |
1,0 Tle | 50%ige Lösung von Methylethylketoxim in Schwerbenzin |
1,0 Tle | Calcium-Naphthenat, gelöst in Testbenzin (4% Ca) |
0,3 Tle | Cobaltoctoat, gelöst in Testbenzin (6% Co) |
5,0 Tle | Zirkonoctoat, gelöst in Testbenzin (6% Zr) |
6,0 Tle | Xylol |
19,6 Tle | eines Gemisches aus paraffinischen, naphthenischen und aromatischen Kohlenwasserstoffen mit |
9-11 C-Atomen | |
100,0 Tle |
Von diesem Holzlack und einem analog aufgebauten Holzlack,
der aber kein transparentes Titandioxid und keine oberflächenbehandelte
Kieselsäure enthielt, wurde die UV-Absorption
mit dem UV-Meßgerät 554 der Firma Perkin Elmer gemessen.
Ein Vergleich beider Werte ergab eine UV-Undurchlässigkeitsverbesserung
von 30%. Die Undurchlässigkeitsverbesserung ist
dabei definiert als das Verhältnis der gemessenen UV-Absorption
des Holzlackes ohne TiO₂/SiO₂-Zusatz und der gemessenen
UV-Absorption des Holzlackes mit TiO₂/SiO₂-Zusatz.
Dieser Holzlack wird auf Holz gestrichen (3 Aufträge mit einer
Naßfilmstärke von jeweils 60 µm).
Das Holz wurde anschließend 360 Tage einer Freibewitterung
in einer Bewitterungsstation in Florida ausgesetzt und danach
der Gesamteindruck (d. h. die Oberflächenbeschaffenheit und
die Erhaltung des Anstrichs nach DIN 53 230) bewertet. Das
Ergebnis ist in Tabelle 1 aufgeführt.
Analog Beispiel 1 wurde ein klarer Holzlack aus folgenden
Komponenten hergestellt:
36,00 Tle | |
44,5%ige Lösung eines Sojaalkydharzes (mittelölig) in Mineralölterpentin | |
11,00 Tle | Sojastandöl, 80%ig in Benzin |
9,00 Tle | Tetrahydronaphthalin |
1,40 Tle | Synourinfettsäure (Umwandlungsprodukt aus Ricinusöl; Gemisch gesättigter und ungesättigter pflanzlicher Fettsäuren) |
0,20 Tle | Zinkoxid |
0,54 Tle | 10%ige Lösung eines Magnesiumschichtsilikats in Solventnaphtha® |
0,30 Tle | Dimethylphenylsulfamid |
1,10 Tle | oberflächenbehandelte Kieselsäure mit einer Sekundärteilchengröße von 1-7 µm (transparentes Siliciumdioxid) |
0,50 Tle | transparentes Titandioxid mit einer Teilchengröße von 50 nm (kugelförmiges Teilchen) |
1,00 Tle | 50%ige Lösung von Methylethylketoxim in Schwerbenzin |
1,50 Tle | Zirkonoctoat, gelöst in Testbenzin (6% Zr) |
1,00 Tle | Calciumnaphthenat, gelöst in Testbenzin (4% Ca) |
0,60 Tle | Cobaltoctoat, gelöst in Testbenzin (6% Co) |
0,20 Tle | Mangannaphthenat, gelöst in Testbenzin (6% Mn) |
3,00 Tle | Xylol |
32,66 Tle | Gemisch aus paraffinischen, naphthenischen und aromatischen Kohlenwasserstoffen mit |
10-12 C-Atomen | |
100,00 Tle |
Analog zu Beispiel 1 wurde auch von diesem Lack und einem
analog aufgebauten Holzlack, der aber kein transparentes Titandioxid
und keine oberflächenbehandelte Kieselsäure enthielt,
die UV-Absorption gemessen. Es ergab sich eine UV-Undurchlässigkeitsverbesserung
von 30%.
Weiterhin wurde auch dieser Holzlack gemäß Beispiel 2 auf
Holz gestrichen (3 Aufträge mit einer Naßfilmstärke von jeweils
60 µm).
Nach 360 Tagen Floridabewitterung wurde analog Beispiel 1 der
Gesamteindruck bewertet. Das Ergebnis ist in Tabelle 1 aufgeführt.
Analog Beispiel 1 wurde ein klarer Holzlack aus folgenden
Komponenten hergestellt:
52,00 Tle | |
60%ige Lösung eines langöligen Tallölalkydharzes in Benzin | |
3,75 Tle | 80%ige Lösung eines langöligen Sojaalkydharzes in Benzin |
24,70 Tle | 40%ige Lösung eines thixotropen mittelöligen Juvandolalkydharzes in Benzin |
0,10 Tle | 10%ige Lösung eines Magnesiumschichtsilikats in Solventnaphtha® |
3,40 Tle | oberflächenbehandelte Kieselsäure mit einer Sekundärteilchengröße von 1-7 µm |
0,50 Tle | transparentes Titandioxid mit einer Teilchengröße von 40 nm (kugelförmiges Teilchen) |
1,00 Tle | 50%ige Lösung von Methylethylketoxim in Schwerbenzin |
0,63 Tle | Magnesiumsilikat |
0,50 Tle | α-Ethylhexansäure |
0,15 Tle | Zinkoxid |
3,10 Tle | Zirkonoctoat, gelöst in Testbenzin (6% Zr) |
0,40 Tle | Cobaltoctoat, gelöst in Testbenzin (6% Co) |
9,77 Tle | Gemisch aus paraffinischen, naphthenischen und aromatischen Kohlenwasserstoffen mit 9 bis |
11 C-Atomen | |
100,00 Tle |
Analog zu Beispiel 1 wurde auch von diesem Lack und einem
analog aufgebauten Holzlack, der aber kein transparentes Titandioxid
und keine oberflächenbehandelte Kieselsäure enthielt,
die UV-Absorption gemessen. Es ergab sich eine UV-Undurchlässigkeitsverbesserung
von 30%.
Weiterhin wurde auch dieser Holzlack gemäß Beispiel 3 auf
Holz gestrichen (3 Aufträge mit einer Naßfilmstärke von jeweils
60 µm).
Nach 360 Tagen Floridabewitterung wurde analog Beispiel 1 der
Gesamteindruck bewertet. Das Ergebnis ist in Tabelle 1 aufgeführt.
Analog Beispiel 1 wurde ein klarer Holzlack aus folgenden
Komponenten hergestellt:
69,60 Tle | |
einer handelsüblichen 50%igen wäßrigen Dispersion eines Methacrylsäureestercopolymers, Primärteilchengröße 0,01-1 µm | |
0,72 Tle | eines handelsüblichen Verdickungsmittels auf Basis einer wäßrigen Lösung eines Acrylatcopolymerisats |
1,50 Tle | eines handelsüblichen Fettalkoholethoxilaturethans in einem Gemisch aus Wasser und Lösemitteln |
0,70 Tle | einer handelsüblichen Entschäumerlösung auf Basis einer hydrophoben Siliciumverbindung |
0,06 Tle | eines handelsüblichen Netzmittels auf Basis eines Natriumsalzes einer organischen Säure |
0,30 Tle | 40%ige Lösung von 3-Jodo-2-2-propinylbutylcarbamat in aromatischen Kohlenwasserstoffen |
3,50 Tle | 2-Butoxiethanol |
1,52 Tle | synthetische, amorphe Kieselsäure mit einer Teilchengröße von 1 bis 7 µm (transparentes Siliciumdioxid) |
0,50 Tle | transparentes Titandioxid mit einer Teilchengröße von 40 nm |
0,30 Tle | Silikonöllösung |
4,00 Tle | einer 40%igen wäßrigen Dispersion eines Polyethylenwachses mit einem Schmelzpunkt von 140°C |
17,30 Tle | entionisiertes Wasser |
100,00 Tle |
Analog zu Beispiel 1 wurde auch von diesem Lack und einem
analog aufgebauten Holzlack, der aber kein transparentes Titandioxid
und keine oberflächenbehandelte Kieselsäure enthielt,
die UV-Absorption gemessen. Es ergab sich eine UV-Undurchlässigkeitsverbesserung
von 30%.
Weiterhin wurde auch dieser Holzlack gemäß Beispiel 4 auf
Holz gestrichen (3 Aufträge mit einer Naßfilmstärke von jeweils
60 µm).
Nach 360 Tagen Floridabewitterung wurde analog Beispiel 1 der
Gesamteindruck bewertet. Das Ergebnis ist in Tabelle 1 aufgeführt.
Analog Beispiel 1 wurde ein Holzlack aus folgenden Komponenten
hergestellt:
61,60 Tle | |
einer 50%igen wäßrigen Dispersion ohne Weichmacher und Lösungsmittel eines Copolymerisats auf Basis von Acryl- und Methacrylsäureestern, Primärteilchengröße 0,01-1 µm | |
0,56 Tle | eines handelsüblichen Verdickungsmittels auf Basis einer wäßrigen Dispersion eines Acrylatcopolymerisats |
1,50 Tle | eines handelsüblichen Verdickungsmittels auf Basis einer wäßrigen Polyurethandispersion |
0,70 Tle | einer handelsüblichen Entschäumerlösung auf Basis einer hydrophoben Siliciumverbindung |
0,10 Tle | Ammoniak, 25%ige in Wasser |
0,26 Tle | eines handelsüblichen Netzmittels auf Basis eines Natriumsalzes einer organischen Säure |
0,08 Tle | Isothiazolinonderivate |
0,30 Tle | 40%ige Lösung von 3-Jodo-2-propinylbutylcarbamat in aromatischen Kohlenwasserstoffen |
2,80 Tle | 2-Butoxiethanol |
5,00 Tle | Propandiol |
1,52 Tle | synthetische amorphe Kieselsäure mit einer Teilchengröße von 1 bis 7 µm (transparentes Siliciumdioxid) |
0,50 Tle | transparentes Titandioxid mit einer Teilchengröße von 40 nm |
2,00 Tle | einer 40%igen wäßrigen Dispersion eines Polyethylenwachses mit einem Schmelzpunkt von 140°C |
23,08 Tle | entionisiertes Wasser |
100,00 Tle |
Analog zu Beispiel 1 wurde auch von diesem Lack und einem
analog aufgebauten Holzlack, der aber kein transparentes Titandioxid
und keine oberflächenbehandelte Kieselsäure enthielt,
die UV-Absorption gemessen. Es ergab sich eine UV-Undurchlässigkeitsverbesserung
von 30%.
Weiterhin wurde auch dieser Holzlack gemäß Beispiel 5 auf
Holz gestrichen (3 Aufträge mit einer Naßfilmstärke von jeweils
60 µm). Nach 360 Tagen Floridabewitterung wurde analog
Beispiel 1 der Gesamteindruck bewertet. Das Ergebnis ist
in Tabelle 1 aufgeführt.
Es wurden analog zu den Beispielen 1 bis 5 Holzlacke 6 bis 10
hergestellt, die sich von den Holzlacken der Beispiele 1 bis
5 nur dadurch unterscheiden, daß statt 0,5 Teilen transparentem
Titandioxid jetzt 0,5 Teile transparentes Bariumsulfat
mit einer Teilchengröße von 40 nm eingesetzt wurde.
Analog zu den Beispielen 1 bis 5 wurde auch von diesen Holzlacken
der Beispiele 6 bis 10 die UV-Undurchlässigkeitsverbesserung
gemessen. Die Undurchlässigkeitsverbesserung ist
dabei analog zu Beispiel 1 bis 5 definiert als das Verhältnis
der gemessenen UV-Absorption des Holzlackes ohne
BaSO₄/SiO₂-Zusatz und der gemessenen UV-Absorption des
Holzlackes mit BaSO₄/SiO₂-Zusatz. Die Ergebnisse sind in
Tabelle 2 dargestellt.
Außerdem werden analog zu Beispiel 1 bis 5 die Holzlacke der
Beispiele 6 bis 10 auf Holz gestrichen (3 Aufträge mit einer
Naßfilmstärke von jeweils 60 µm). Das Holz wurde anschließend
einer Freibewitterung in einer Bewitterungsstation
in Florida ausgesetzt und danach der Gesamteindruck (d. h. die
Oberflächenbeschaffenheit und die Erhaltung des Anstrichs
nach DIN 53 230) bewertet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2
aufgeführt.
Es wurden analog zu den Beispielen 1 bis 5 Holzlacke 11 bis
15 hergestellt, die sich von den Holzlacken der Beispiele 1
bis 5 nur dadurch unterscheiden, daß statt 0,5 Teilen transparentem
Titandioxid jetzt 0,5 Teile einer Mischung aus 1
Gewichtsteil transparentem Titandioxid (Teilchengröße 40 nm)
und 1 Gewichtsteil transparentem Bariumsulfat (Teilchengröße
40 nm) eingesetzt wurde.
Analog zu den Beispielen 1 bis 5 wurde auch von diesen Holzlacken
der Beispiele 11 bis 15 die UV-Undurchlässigkeitsverbesserung
gemessen. Die Undurchlässigkeitsverbesserung ist
dabei analog zu Beispiel 1 bis 5 definiert als das Verhältnis
der gemessenen UV-Absorption des Holzlackes ohne
TiO₂/BaSO₄/SiO₂-Zusatz und der gemessenen UV-Absorption
des Holzlackes mit TiO₂/BaSO₄/SiO₂-Zusatz. Die Ergebnisse
sind in Tabelle 3 dargestellt.
Außerdem werden - analog zu Beispiel 1 bis 5 - die Holzlacke
der Beispiele 11 bis 15 auf Holz gestrichen (3 Aufträge mit
einer Naßfilmdicke von jeweils 60 µm). Das Holz wurde anschließend
einer Freibewitterung in einer Bewitterungsstation
in Florida ausgesetzt und danach der Gesamteindruck (d. h. die
Oberflächenbeschaffenheit und die Erhaltung des Anstrichs
nach DIN 53 230) bewertet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3
aufgeführt.
Claims (17)
1. Überzugsmittel für die Beschichtung von Holz, enthaltend
- A) Bindemittel, ausgewählt aus der Gruppe
- a) mittel- bis langöliger Alkydharze auf der Basis trocknender Fettsäuren und/oder trocknender Öle, aliphatischer Di- und/oder Polycarbonsäuren und aliphatischen Di- und/oder Polyole oder
- b) wasserverdünnbarer, physikalisch trocknender Acryllatharze
- B) ggf. Lösemittel
- C) ggf. Pigmente - ausgenommen metallische Pigmente - sowie ggf. Füll- und Hilfsstoffe und
- D) ein Lichtschutzmittel
dadurch gekennzeichnet, daß als Lichtschutzmittel eine Kombination
aus
- I) 0,2 bis 4,0 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung aus den Komponenten A bis D, transparentes Titandioxid oder transparentes Bariumsulfat oder einer Mischung aus 1 Gewichtsteil transparentem Titandioxid und 1 Gewichtsteil transparentem Bariumsulfat und
- II) 0,2 bis 6,0 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung aus den Komponenten A bis D, transparentes Siliciumdioxid
eingesetzt wird, wobei die Mengen der Komponenten I und II
so gewählt werden, daß das Verhältnis aus der Menge an
eingesetztem transparentem Titandioxid oder transparentem
Bariumsulfat oder einer Mischung aus 1 Gewichtsteil transparentem
Titandioxid und 1 Gewichtsteil transparentem Bariumsulfat
und der Menge an eingesetztem transparentem Siliciumdioxid
zwischen 1 : 1 und 1 : 10 beträgt.
2. Verfahren zum Beschichten von Holz, bei dem ein Überzugsmittel
auf die Holzoberfläche aufgebracht wird, das
- A) Bindemittel, ausgewählt aus der Gruppe
- a) mittel- bis langöliger Alkydharze auf der Basis trocknender Fettsäuren und/oder trocknender Öle, aliphatischer Di- und/oder Polycarbonsäuren und aliphatischen Di- und/oder Polyole oder
- b) wasserverdünnbarer, physikalisch trocknender Acrylatharze
- B) ggf. Lösemittel
- C) ggf. Pigmente - ausgenommen metallische Pigmente - sowie ggf. Füll- und Hilfsstoffe und
- D) ein Lichtschutzmittel
enthält, dadurch gekennzeichnet, daß als Lichtschutzmittel
eine Kombination aus
- I) 0,2 bis 4,0 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung aus den Komponenten A bis D, transparentes Titandioxid oder transparentes Bariumsulfat oder einer Mischung aus 1 Gewichtsteil transparentem Titandioxid und 1 Gewichtsteil transparentem Bariumsulfat und
- II) 0,2 bis 6,0 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung aus den Komponenten A bis D, transparentes Siliciumdioxid
eingesetzt wird, wobei die Mengen der Komponenten I
und II so gewählt werden, daß das Verhältnis aus der
Menge an eingesetztem transparentem Titandioxid oder
transparentem Bariumsulfat oder einer Mischung aus 1
Gewichtsteil transparentem Titandioxid und 1 Gewichtsteil
transparentem Bariumsulfat und der Menge an eingesetztem
transparentem Siliciumdioxid zwischen
1 : 1 und 1 : 10 beträgt.
3. Überzugsmittel nach Anspruch 1 oder Verfahren nach Anspruch
3, dadurch gekennzeichnet, daß als Lichtschutzmittel
eine Kombination aus
- I) 0,5 bis 1,5 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung aus den Komponenten A bis D, transparentes Titandioxid oder transparentes Bariumsulfat oder einer Mischung aus 1 Gewichtsteil transparentem Titandioxid und 1 Gewichtsteil transparentem Bariumsulfat und
- II) 0,5 bis 4,0 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung aus den Komponenten A bis D, transparentes Siliciumdioxid eingesetzt wird.
4. Überzugsmittel oder Verfahren nach einem der Ansprüche
1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis
aus der Menge an eingesetztem transparentem Titandioxid
oder transparentem Bariumsulfat oder einer
Mischung aus 1 Gewichtsteil transparentem Titandioxid
und 1 Gewichtsteil transparentem Bariumsulfat und der
Menge an eingesetztem transparentem Siliciumdioxid
zwischen 1 : 1 und 1 : 4 beträgt.
5. Überzugsmittel oder Verfahren nach einem der Ansprüche
1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das transparente
Siliciumdioxid eine Teilchengröße zwischen
0,7 und 10 µm, bevorzugt zwischen 1 und 7 µm
aufweist.
6. Überzugsmittel für die Beschichtung von Holz, enthaltend
- A) Bindemittel, ausgewählt aus der Gruppe
- a) mittel- bis langöliger Alkydharze auf der Basis trocknender Fettsäuren und/oder trocknender Öle, aliphatischer Di- und/oder Polycarbonsäuren und aliphatischen Di- und/oder Polyole oder
- b) wasserverdünnbarer, physikalisch trocknender Acrylatharze
- B) ggf. Lösemittel
- C) ggf. Pigmente - ausgenommen metallische Pigmente - sowie ggf. Füll- und Hilfsstoffe und
- D) ein Lichtschutzmittel
dadurch gekennzeichnet, daß als Lichtschutzmittel
transparentes Titandioxid in einer Menge von 0,2 bis
4,0 Gew.-%, bevorzugt 0,5 bis 1,5 Gew.-%, bezogen auf
die Gesamtzusammensetzung aus den Komponenten A bis D,
eingesetzt wird.
7. Verfahren zum Beschichten von Holz, bei dem das Überzugsmittel
nach Anspruch 6 auf die Holzoberfläche aufgebracht
wird.
8. Überzugsmittel oder Verfahren nach einem der Ansprüche
1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das transparente
Titandioxid eine Teilchengröße zwischen 10 und 50 nm,
bevorzugt 30 bis 50 nm aufweist.
9. Überzugsmittel oder Verfahren nach einem der Ansprüche
1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das transparente
Bariumsulfat eine Teilchengröße zwischen 5 und 50 nm,
bevorzugt 20 bis 50 nm aufweist.
10. Überzugsmittel oder Verfahren nach einem der Ansprüche
1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel
ein Alkydharz eingesetzt wird, das erhältlich ist aus
- 1) 50 bis 75 Gew.-% natürlichen, linolsäurereichen, trocknenden Ölen und/oder deren Fettsäuren
- 2) 15 bis 30 Gew.-% gesättigten cycloaliphatischen Di- und/oder Polycarbonsäuren und
- 3) 15 bis 25 Gew.-% aliphatischen Di- und/oder Polyolen,
wobei die Summe der Komponenten 1, 2 und 3 jeweils
100 Gew.-% beträgt.
11. Verwendung der Überzugsmittel nach einem der Ansprüche
1, 3, 4, 5, 6, 8, 9 und 10 als Holzanstrichmittel.
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