DE60300404T2

DE60300404T2 - Voranstriche und Vverfahren zur Hherstellung von Aanstrichen aus Voranstrichen

Info

Publication number: DE60300404T2
Application number: DE60300404T
Authority: DE
Inventors: Ronald David Doylestown Bakule
Original assignee: Rohm and Haas Co
Current assignee: Rohm and Haas Co
Priority date: 2002-06-12
Filing date: 2003-06-03
Publication date: 2006-01-19
Anticipated expiration: 2023-06-04
Also published as: EP1371691B1; EP1371691A1; CA2430405A1; AU2003204519A1; CN1467252A; DE60300404D1; JP2004027225A; KR20030096028A; US7166667B2; CA2430405C; CN100471917C; ES2238664T3; US20030232913A1; ATE291608T1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Sätze von Voranstrichen, Verfahren zur Formulierung von Anstrichlinien unter Verwendung der Sätze an Voranstrichen und ein Verfahren zur Formulierung eines Bereiches an Anstrichen aus den Sätzen von Voranstrichen, wo die Anstrichlinien und Bereiche an Anstrichen als Straßenmarkierungsbeschichtungen, Baubeschichtungen, Industriebeschichtungen, künstlerische Beschichtungen, Deckbeschichtungen von nicht-zementösem Aggregat, Elastomerbeschichtungen, Haftmittel, Dichtungen, Dichtstoffe und andere baubezogene Produkte nützlich sind.
Die Formulierung von Anstrichen ist eine komplexe Angelegenheit, welche sorgfältige Auswahl und Mischen von verschiedenen Anstrichbestandteilen in verschiedenen Verhältnissen in Abhängigkeit des gewünschten Anstrichtyps umfaßt. Der Typ und der Anteil der ausgewählten Anstrichbestandteile muß einen Anstrich mit speziellen Verarbeitungs- und Handhabungseigenschaften sowie den gewünschten End-Trockenanstrich-Filmeigenschaften bereitstellen. Die Hauptbestandteile von Latexanstrichformulierungen sind typischerweise ein Bindemittel, ein Pigment mit Trübungseffekt, ein Verschnittpigment und Wasser. Gemeinsame optionale Bestandteile umfassen Antischaummittel, Koaleszenzmittel, Weichmacher, Verdickungsmittel, nicht-verdickende Rheologiemodifikatoren, Trocknungsmittel, Antihautbildungsmittel, oberflächenaktive Mittel, Schimmelbekämpfungsmittel, Biozide und Dispergiermittel. Anstrichhersteller müssen deshalb eine große Anzahl von Anstrichbestandteilen lagern, und die Anstrichbestandteile während der Herstellung in Abhängigkeit des speziellen Anstrichtyps, der hergestellt werden soll, verändern. Die, die in der Logistikkette involviert sind, insbesondere Einzelhändler für Anstriche, müssen große Bestände von Anstrichen haben, um einen Bereich an Anstrichen mit verschiedenen Glanzniveaus, Grundtönen, insbesondere Endverwendungen (d. h. außen oder innen) und verschiedenen anderen Qualitäten anzubieten. Dies trifft besonders zu, wenn wässerige Anstriche aufgrund von hohem Wassergehalt von solchen Anstrichen sowie den großen Mengen an Additiven, die zur Verhinderung des Befalls durch Schimmel und Bakterien, Sedimentation oder Reagglomeration der Pigmente, Trennung der Flüssigphase, Verringerung der Qualität aufgrund der Trocknung des Produktes in und auf den Behältern und anderen Problemen notwendig sind, verwendet werden. Dies führt zu hohen Kosten in bezug auf den Typ und die Größe der Verpackungsmaterialien sowie hohen Lagerungs- und Transportkosten.
Es ist daher wünschenswert, Anstriche unter Verwendung einer beschränkten Anzahl von Anstrichbestandteilen herzustellen, um alle der unterschiedlichen Anstrichformulierungen herzustellen, und es ist besonders wünschenswert, daß diese Anstrichbestandteile in einer festen Form vorliegen, da Trockenpulveranstrichzusammensetzungen leichter gelagert und transportiert werden können als ihre flüssigen Gegenstücke. Dies würde die Minimierung der Anzahl und des Typs an Anstrichbestandteilen ermöglichen, die erforderlich sind, um einen Bereich an Anstrichen entweder bei großen Industrieanlagen oder auf einem relativ kleinem Maßstab an den Point-of-Sale- oder Point-of-Use-Orten herzustellen. Es würde ebenso die Verschiebung der Produktdifferenzierung in der Anstrichindustrie ermöglichen, was dem Käufer die Flexibilität für die Auswahl der gewünschten Endprodukteigenschaften bietet, einschließlich der Farbe des Anstriches oder des Typs des Anstriches selbst, während es gleichzeitig dem Anstrichhersteller oder Verkäufer (Einzelhandel oder Großhandel oder Verteiler) ermöglicht wird, Warenschwund zu verhindern und Bestände von Rohmaterialien, Zwischenprodukten und Endprodukten zu minimieren.
Das europäische Patent Nummer WO 00/60015 offenbart ein Anstrich- und Beschichtungssystem, enthaltend mindestens eine Feststoffkomponente (a), einschließlich mindestens einem Pigment und mindestens einem Füllstoff, und mindestens einer Bindemittelkomponente (b) in fester oder flüssiger Form, wobei die Komponenten des Systems in Wasser mit einer Energiezufuhr von weniger als 150 J/cm³ eine wässerige Dispersion mit einer Körnigkeit von weniger als 60 μm produzieren. Jedoch offenbart diese Referenz weder die Verwendung einer beschränkten Anzahl von Anstrichbestandteilen, um eine breite Vielzahl von Anstrichformulierungen be reitzustellen, noch die Verwendung von Pigmenten mit Trübungseffekt und Verschnittpigmenten in separaten Voranstrichen.
US-Patentanmeldung Veröffentlichungsnummer US2002/0016405 A1 offenbart einen Satz von Voranstrichen, der ausreichend ist, um mindestens eine Anstrichlinie zu formulieren, wobei der Satz mindestens einen flüssigen Voranstrich mit Trübungseffekt und mindestens einen flüssigen Bindemittelvoranstrich umfaßt; sowie ein Verfahren zum Bilden von mindestens einer Anstrichlinie unter Verwendung des Satzes von Voranstrichen; und ein Verfahren zum Bilden eines Bereiches von Voranstrichen unter Verwendung der mindestens zwei Anstrichlinien, die aus dem Satz von Voranstrichen gebildet werden. Jedoch offenbart diese Referenz nicht die Verwendung von Voranstrichen in der Form eines Feststoffes.
Die Anmelder haben entdeckt, daß unter Verwendung eines Satzes von unterschiedlichen, aber miteinander kompatiblen Voranstrichen, worin mindestens einer der Voranstriche in einer festen Form vorliegt, einer signifikant die Anzahl und das Volumen von Anstrichbestandteilen, die benötigt werden, um eine breite Vielzahl von Anstrichformulierungen mit wechselnden Finisheigenschaften herzustellen, verringern kann.
In einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Satz von Voranstrichen bereitgestellt, umfassend:

(i) mindestens einen Voranstrich x mit Trübungseffekt, umfassend mindestens ein Pigment mit Trübungseffekt;
(ii) mindestens einen Verschnittvoranstrich y, umfassend mindestens ein Verschnittpigment; und
(iii) mindestens einen Bindemittelvoranstrich z, umfassend mindestens ein polymeres Bindemittel;

In einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Bilden von mindestens einer Anstrichlinie bereitgestellt, umfassend:

(a) Bereitstellen eines Satzes von miteinander kompatiblen, in Wasser dispergierbaren Voranstrichen, umfassend:
(i) mindestens einen Voranstrich x, umfassend mindestens ein Pigment mit Trübungseffekt,
(ii) mindestens einen Voranstrich y, umfassend mindestens ein Verschnittpigment, und
(iii) mindestens einen Voranstrich z, umfassend mindestens ein polymeres Bindemittel, wobei mindestens einer der Voranstriche (i), (ii) und (iii) ein Feststoff ist; und
(b) Dispensieren von vorbestimmten Mengen der Feststoffvoranstriche in Behälter oder Aufbringungsvorrichtungen, um mindestens eine Anstrichlinie zu bilden.

In einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Bilden einer Beschichtung auf einem Substrat bereitgestellt, umfassend die Schritte:

(a) Bereitstellen eines Satzes von miteinander kompatiblen, in Wasser dispergierbaren Voranstrichen, umfassend:
(i) mindestens einen Voranstrich x, umfassend mindestens ein Pigment mit Trübungseffekt,
(ii) mindestens einen Voranstrich y, umfassend mindestens ein Verschnittpigment, und
(iii) mindestens einen Voranstrich z, umfassend mindestens ein polymeres Bindemittel, wobei die Voranstriche (i), (ii) und (iii) fest sind;
(b) Dispensieren von vorbestimmten Mengen der Feststoffvoranstriche in Behälter oder Aufbringungsvorrichtungen, um mindestens eine Anstrichlinie zu bilden;
(c) Dispergieren der Feststoffvoranstriche in einem wässerigen Medium;
(d) Aufbringen der Dispersion auf ein Substrat; und
(e) Trocknen der Dispersion unter Bildung einer Beschichtung.

In einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Bilden eines Bereiches von Anstrichen bereitgestellt, umfassend mindestens zwei Anstrichlinien, wobei das Verfahren die Schritte umfaßt:

(a) Bereitstellen eines Satzes von miteinander kompatiblen, in Wasser dispergierbaren Voranstrichen, die ausreichend sind, um mindestens zwei Anstrichlinien zu bilden, umfassend:
(i) mindestens einen Voranstrich x, umfassend mindestens ein Pigment mit Trübungseffekt,
(ii) mindestens einen Voranstrich y, umfassend mindestens ein Verschnittpigment, und
(iii) mindestens einen Voranstrich z, umfassend mindestens ein polymeres Bindemittel, und
(iv) mindestens einen weiteren Verschnitt- oder Bindemittelvoranstrich mit Trübungseffekt, der sich von den Voranstrichen x, y und z unterscheidet, wobei mindestens einer der Voranstriche (i), (ii), (iii) und (iv) ein Feststoff ist; und
(b) Dispensieren einer vorbestimmten Menge von jedem der Voranstriche in Behälter oder Aufbringungsvorrichtungen, um einen Bereich an Anstrichen zu bilden.

Die Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf einen Satz von unterschiedlichen, miteinander kompatiblen und in Wasser dispergierbaren Voranstrichen, der ausreichend ist, um mindestens eine Anstrichlinie zu bilden. Die Voranstriche der vorliegenden Erfindung umfassen mindestens einen Voranstrich x mit Trübungseffekt, der mindestens ein Pigment mit Trübungseffekt umfaßt; mindestens einen Verschnittvoranstrich y, der mindestens ein Verschnittpigment umfaßt; und mindestens einen Bindemittelvoranstrich z, der mindestens ein polymeres Bindemittelumfaßt. Mindestens einer der Voranstriche liegt in Form eines Feststoffpulvers vor und vorzugsweise liegen alle der Voranstriche in Form eines Feststoffpulvers vor. Die Gesamtanzahl von Voranstrichen liegt vorzugsweise zwischen 3 und 15.
Der Voranstrich x mit Trübungseffekt der erfindungsgemäßen Zusammensetzung umfaßt mindestens ein Pigment mit Trübungseffekt. Unter „Voranstrich mit Trübungseffekt" ist hierin zu verstehen, daß der Voranstrich mindestens 50 Gew.-% auf Feststoffbasis von mindestens einem Pigment mit Trübungseffekt enthält. Die hierin nützlichen Pigmente mit Trübungseffekt umfassen weiße Pigmente, die dem Anstrich Deck- und Weißlichtstreuvermögen über die gesamten sichtbaren Wellenlängen ohne einen hohen Absorptionsgrad verleihen. Geeignete Pigmente mit Trübungseffekt umfassen Titandioxid (TiO₂) und eine Kombination aus Titandioxid und zusätzlichen deckenden Pigmenten, wie leere Latexteilchen, Zinkoxid, Bleioxid, ein synthetisches polymeres Pigment und Gemische davon. Rutil- und Anatasklassen von Titandioxid sind zur Verwendung hierin geeignet. Rutiltitandioxid ist bevorzugt. Die Oberfläche der Titandioxide kann mit verschiedenen organischen und/oder anorganischen Oberflächenbehandlungen behandelt werden, ebenso wie die der Oxide von Siliciumdioxid, Aluminiumoxid und Zirkoniumoxid. Pulverförmiges Titandioxid ist ebenso hierin nützlich.
Die hohle Latexteilchen, die hierin als zusätzliche deckende Pigmente nützlich sind, weisen eine Teilchengröße von etwa 100 nm bis etwa 2.500 nm, vorzugsweise etwa 500 nm bis etwa 1.100 nm und ein relatives Porenvolumen von etwa 10% bis etwa 75% auf. Die hohlen Latexteilchen weisen mindestens einen Hohlraum auf, und vorzugsweise weisen die hohlen Latexteilchen einen einzelnen Hohlraum auf. Die Hohlräume können miteinander verbunden sein, Kanäle aufweisen, die mit der Außenseite der Teilchen verbunden sind, vesikulöse oder schwammartige Strukturen aufweisen oder eine nicht-sphärische Form aufweisen. Die hohlen Latexteilchen weisen eine Glasübergangstemperatur (Tg) von mindestens etwa 20°C, vorzugsweise mindestens etwa 50°C auf, wie unter Verwendung der Fox-Gleichung (1) berechnet (T. G. Fox, Bull. Am. Physics Soc., Band 1, Auflage Nr. 3, Seite 123 (1956)). Das heißt, zur Berechnung der Tg eines Copolymers der Monomere M1 und M2 1/Tg(ber.) = w(M1)/Tg(M1) + w(M2)/Tg(M2) (1)worin
Tg(ber.) die für das Copolymer berechnete Glasübergangstemperatur ist;
w(M1) die Gewichtsfraktion von Monomer M1 in dem Copolymer ist;
w(M2) die Gewichtsfraktion von Monomer M2 in dem Copolymer ist,
Tg(M1) die Glasübergangstemperatur des Homopolymers von M1 ist; und
Tg(M2) die Glasübergangstemperatur des Homopolymers von M2 ist,
wobei alle Temperaturen in °K gemessen werden.
Je höher die Glasübergangstemperatur ist, desto härter ist das Teilchen und desto weniger wahrscheinlich bricht es. Wenn die hohlen Latexteilchen brechen, können sie nicht zum Abdecken beitragen. Die hohlen Latexteilchen werden durch konventionelle Polymerisationsverfahren, die in der Technik bekannt sind, hergestellt, wie die, die in US-A-3,784,391, US-A-4,798,691, US-A-4,908,271, US-A-4,972,000, US-A-5,041,464, US-A-5,157,084, US-A-5,216,044 und US-A-6,020,435 sowie den japanischen Patentanmeldungen 60/223,873, 61/62510, 61/66710, 61/86941, 62/127336, 62/156387, 01/185311 und 02/140272 offenbart werden. Vorzugsweise werden die hohlen Latexteilchen gemäß US-A-4,427,836, US-A-4,469,825, US-A-4,594,363, US-A-4,880,842, US-A-5,494,971 und US-A-6,020,435 hergestellt.
In einer Ausführungsform ist der Voranstrich mit Trübungseffekt ein Titandioxidvoranstrich, der mindestens ein Titandioxidpigment mit Trübungseffekt, mindestens ein Dispergiermittel und mindestens ein Verdickungsmittel umfaßt. Wo der Voranstrich mit Trübungseffekt in der Form einer Flüssigkeit vorliegt, umfaßt er außerdem Wasser; weist einen Volumenfeststoffgehalt von etwa 30% bis etwa 80%, vorzugsweise etwa 40% bis etwa 65% auf; weist eine Stormer-Viskosität von etwa 50 bis etwa 250 KU, vorzugsweise etwa 60 bis etwa 150 KU auf; und ist vorzugsweise hinsichtlich der Sedimentation stabil (d. h. das Pigment fällt nach 10 Tagen bei 25°C nicht aus).
In einer anderen Ausführungsform ist der Voranstrich mit Trübungseffekt ein Titandioxidvoranstrich, der zur Formulierung eines Einkomponenten-pigmentierten Latexanstriches, der andere Anstrichbestandteile enthält, nützlich ist. Der Voranstrich umfaßt mindestens ein Pigment mit Trübungseffekt, mindestens ein Dispergiermittel, mindestens ein Verdickungsmittel und mindestens ein filmbildendes oder nicht-filmbildendes polymeres Bindemittel. Wo der Voranstrich mit Trübungseffekt in der Form einer Flüssigkeit verwendet wird, umfaßt er außerdem Wasser; weist einen Volumenfeststoffgehalt von etwa 30% bis etwa 80%, vorzugsweise etwa 40% bis etwa 65% auf; weist eine PVK von etwa 35% bis 100%, vorzugsweise etwa 45% bis 100% auf; weist eine Stormer-Viskosität von etwa 50 bis etwa 250 KU, vorzugsweise etwa 60 bis etwa 150 KU auf; und ist vorzugsweise hinsichtlich der Sedimentation stabil (d. h. er fällt nach 10 Tagen bei 25°C nicht aus). Gegebenenfalls wird das polymere Bindemittel auf dem Titandioxidpigment mit Trübungseffekt oder anderem Trübungsmittel, wenn vorhanden, absorbiert.
Der Verschnittvoranstrich, y, der erfindungsgemäßen Zusammensetzung umfaßt mindestens ein Verschnittpigment. Unter „Verschnittvoranstrich" ist hierin zu verstehen, daß der Voranstrich mindestens 50 Gew.-% auf Feststoffbasis von mindestens einem Verschnittpigment enthält. Verschnittpigmente sind anorganische Feststoffe oder opake Polymere, die dem Anstrich nicht die Grundfarbe oder das Deckvermögen verleihen, obwohl sie sekundäre Einflüsse auf diese Eigenschaften haben können. Sie stellen das Volumen bereit, sind preiswert, sind in Wasser nicht löslich und weisen einen niedrigen Absorptionsgrad auf. Die hierin nützlichen Verschnittpigmente umfassen äußere und innere Verschnittpigmente, die für die beabsichtigte Endverwendung optimiert werden. Äußere Verschnittpigmente sind nicht in Wasser löslich und weisen einen niedrigen Absorptionsgrad auf. Sie werden für die Außenbeständigkeit in dem speziellen Markt, wo der Anstrich verkauft wird, optimiert und beeinträchtigen nicht die gewünschten Nicht-Rißbildungs-, Nicht-Auskreidungs- und Nicht-Schmutz-Erhaltungseigenschaften des getrockneten Anstriches. Sie stellen ebenso preiswertes Volumen bereit. Innere Verschnittpigmente werden hinsichtlich des Deckvermögens, des Glanzes und der niedrigen Kosten optimiert. Geeignete Verschnittpigmente umfassen Bariumsulfat (mit einer Teilchengröße von etwa 1 μm bis etwa 15 μm), Barytweiß (mit einer Teilchengröße von etwa 0,5 μm bis etwa 5 μm), Calciumcarbonat (mit einer Teilchengröße von etwa 0,05 μm bis etwa 35 μm), Siliciumdioxid (mit einer Teilchengröße von etwa 0,001 μm bis etwa 4 μm), Magnesiumsilikat (mit einer Teilchengröße von etwa 0,5 μm bis etwa 15 μm), Aluminiumsilikat (mit einer Teilchengröße von etwa 0,2 μm bis etwa 5 μm), Glimmer, Bentonit, Magnesiumalumosilikat, pulverförmiges Aluminiumdioxid, kolloides Palygorskit, synthetisches amorphes Natriumalumosilikat und Natriumkaliumalumosilikat und dergleichen.
In einer Ausführungsform umfaßt der Verschnittvoranstrich mindestens ein Mineralverschnittmittel und mindestens ein Verdickungsmittel. Ein polymeres Bindemittel ist ebenso gegebenenfalls einbezogen. Wo der Verschnittvoranstrich in der Form einer Flüssigkeit vorliegt, umfaßt er außerdem Wasser; weist einen Volumenfeststoffgehalt von etwa 30% bis etwa 80%, vorzugsweise etwa 40% bis etwa 70% auf; weist eine PVK von etwa 35% bis 100%, vorzugsweise etwa 40% bis 100% auf; und weist eine Stormer-Viskosität von etwa 50 bis etwa 250 KU, vorzugsweise etwa 60 bis etwa 150 KU auf.
Der Bindemittelvoranstrich, z, der erfindungsgemäßen Zusammensetzung umfaßt mindestens ein polymeres Bindemittel. Unter „Bindemittelvoranstrich" ist hierin zu verstehen, daß der Voranstrich mindestens 50 Gew.-% auf Feststoffbasis von mindestens einem polymeren Bindemittel enthält. Polymere Bindemittel sind Polymere oder Vorpolymere, die den Grundfilm des Voranstriches bilden. Bindemittel halten das Pigment und/oder das Verschnittmittel zusammen, wenn in Trockenfilmform gebildet wird, stellen den erforderlichen Anstrichfluß bereit und bestimmen den Glanz und die Härte des Endanstrichfilms. Die Bindemittel, die für die Voranstriche ausgewählt werden, werden von der beabsichtigten Verwendung der formulierten Anstriche abhängen. Beispielsweise sind Bindemittel, die für Außenanstriche geeignet sind, im allgemeinen für Innenanstriche geeignet, aber Bindemittel, die für Innenanstriche geeignet sind, können nicht für Außenanstriche geeignet sein.
Geeignete Polymerbindemittel umfassen Homopolymere, Copolymere und Terpolymere mit Zusammensetzungen, wie beispielsweise Acryl- und/oder Methacryl-, Polyvinylacetat-, Styrol-Acryl-, Styrol-Butadien-, Vinylacetat-Acryl-, Ethylen-Vinylacetat-, Vinylacetat-Vinylversatat-, Vinylacetat-Vinylmaleat-, Vinylacetat-Vinylchlorid-Acryl-, Ethylen-Vinylacetat-Acryl- und Urethanpolymere, gegebenenfalls enthaltend bis zu 10 Gew.-% funktionelle und andere Monomere, und Gemische davon, sind aber nicht darauf beschränkt. Polymere Bindemittel, die gegebenenfalls in die Voranstriche x, y oder andere Voranstriche eingeführt werden, sind dieselben oder unterscheiden sich von dem polymeren Bindemittel von Voranstrich z.
In einer Ausführungsform umfaßt der Bindemittelvoranstrich ein Latexpolymerbindemittel auf Wasserbasis mit einer Tg, wie unter Verwendung der Fox-Gleichung berechnet, von etwa –30°C bis etwa 70°C, vorzugsweise etwa –10°C bis etwa 60°C. Wo der Bindemittelvoranstrich in der Form einer Flüssigkeit vorliegt, umfaßt er außerdem Wasser; weist einen Volumenfeststoffgehalt von etwa 25% bis etwa 70%, vorzugsweise etwa 30% bis etwa 65% auf; und weist eine Brookfield-Viskosität von weniger als etwa 100.000 Centipoise, vorzugsweise etwa 100 bis etwa 50.000 Centipoise, bei einer Scherrate von 1,25 reziproken Sekunden auf. Wo der Bindemittelvoranstrich in der Form eines Feststoffes vorliegt, und ein polymeres Bindemittel mit einer Tg unter Umgebungstemperatur umfaßt, das heißt, wenn die polymeren Bindemittelteilchen weich sind, dann wird in einer Ausführungsform das weiche Polymer modifiziert, um das Schmelzen der Polymerteilchen zu verhindern. Eine solche Modifikation wird beispielsweise durch Koagulieren eines Latex eines harten Polymers auf den weichen Polymerteilchen oder durch Beschichten des weichen Polymers mit einem Pigment oder Verschnittmittel oder anderem Material, das hart genug ist, einen Puffer zwischen den Polymerteilchen ohne Behindern der Filmbildung bereitzustellen, erreicht. In einer anderen Ausführungsform wird die Agglomeration des weichen Polymers durch Sprühtrocknen des weichen Polymers mit einem inerten partikulären Material, wie Siliciumdioxid, Aluminiumsilikaten, Calciumcarbonat und Kombinationen davon, verhindert.
Wie oben angemerkt, liegt mindestens einer der Voranstriche in Form eines Feststoffes vor. In einer Ausführungsform werden der Feststoffvoranstrich mit Trübungseffekt und der Feststoffverschnittvoranstrich durch Naßvermahlen der Voranstrichbestandteile in einem wässerigen Medium und dann deren Trocknen erhalten. Unter „Naßvermahlen" ist hierin die Homogenisierung durch Dispersion zu verstehen. Verfahren, die verwendet werden können, um das Naßvermahlen zu erreichen, sind in der Technik allgemein bekannt, wie beispielsweise Lösebehälter, Reibmühlen, Kugelmühlen, Rotor-Stator-Mühlen, Rührperlmühlen und Hochdruckhomogenisatoren. Der Bindemittelvoranstrich wird durch Herstellen des Bindemittels durch ein konventionelles Verfahren, wie Emulsion, Suspension und Fällungspolymerisation; Zugeben von anderen Voranstrichbestandteilen und Trocknen, erhalten. Verfahren, die zum Trocknen der Voranstriche geeignet sind, sind ebenso in der Technik allgemein bekannt, wie beispielsweise Sprühtrocknen (beispielsweise mittels einer Hochdruck- oder Spiralkammerdüse, Zerstäuberscheiben), Gefriertrocknen, Sprühgefriertrocknen, Fließbetttrocknen, Aufbaugranulierung (beispielsweise durch das Scheiben- oder Trommelgranulierverfahren), Fließbetttrocknen und Mischagglomeration.
Wo mindestens ein flüssiger Voranstrich verwendet wird, sind die Bestandteile des flüssigen Voranstrichs miteinander kompatibel. Der flüssige Voranstrich ist mit anderen Voranstrichen, mit denen er verwendet wird, kompatibel. Wo alle Voranstriche in der Form eines Feststoffes vorliegen, sind die Bestandteile von jedem Voranstrich mit den Bestandteilen der anderen Voranstriche kompatibel, wenn sie in einem wässerigen Medium dispergiert werden. Wie hierin verwendet, bedeutet „miteinander kompatibel", daß die Anstriche, die durch Mischen der Voranstriche gebildet werden, keine Zeichen von kolloider Instabilität, wie Flockung, zeigen. Vorzugsweise weisen die Anstriche, die aus den Voranstrichen gebildet werden, weniger als 5 g Rest, wie Gel und Staub, pro Liter Anstrich auf, wenn der Anstrich durch ein 325-Mesh-Sieb geleitet wird, stärker bevorzugt weisen die Anstriche, die aus den Voranstrichen gebildet werden, weniger als 1 g Rest pro Liter Anstrich auf, wenn der Anstrich durch ein 325-Mesh-Sieb geleitet wird. Vorzugsweise weisen die Voranstriche, wo sie in Form einer Flüssigkeit verwendet werden, weniger als 5 g Rest, wie Gel und Staub, pro Liter Voranstrich auf, wenn der Voranstrich durch ein 325-Mesh-Sieb geleitet wird, stärker bevorzugt weisen die Voranstriche weniger als 1 g Rest pro Liter Voranstrich auf, wenn der Voranstrich durch ein 325-Mesh-Sieb geleitet wird. Wenn die Voranstriche, Farbstoffe und optionalen Additive, die einbezogen werden, um die speziellen Anstricheigenschaften zu verbessern, vollständig kompatibel sind, dann sind sie in jeder Kombination mischbar, was innerhalb des Formulierungsraums fällt, der benötigt wird, um das gewünschte Eigenschaftenprofil des Endanstriches zu erreichen. Unter „vollständig kompatibel" ist hierin zu verstehen, daß die Bestandteile bei irgendeinem Verhältnis ohne Verursachen der kolloiden Instabilität mischbar sind. Es ist jedoch für die Voranstriche, Farbstoffe und optionalen Additive, die einbezogen werden, um die speziellen Anstricheigenschaften zu verbessern, ausreichend, kompatibel zu sein. Unter „kompatibel" ist hierin zu verstehen, daß sie bei den gewünschten Verhältnissen ohne Verursachen der kolloiden Instabilität mischbar sind, um das gewünschte Eigenschaftenprofil in einem Bereich von Anstrichen zu erreichen.
Wo eine einzelne Anstrichlinie gewünscht ist, wird die vollständige Anstrichlinie aus jeweils Voranstrich x, Voranstrich y und Voranstrich z hergestellt. Wie hierin verwendet, ist „Anstrich" ein Ausdruck, der im weitesten Sinne verwendet wird, und jede Be schichtung umfassen soll, die auf eine Oberfläche für dekorative und/oder schützende Zwecke aufgetragen werden kann, wie beispielsweise die Anstriche, die für Straßenmarkierungsbeschichtungen, Baubeschichtungen, Industriebeschichtungen, künstlerische Beschichtungen, Deckbeschichtungen von nicht-zementösem Aggregat, Elastomerbeschichtungen, Haftmittel und Dichtungen eingesetzt werden. Wie hierin verwendet, umfaßt eine „Anstrichlinie" mindestens zwei unterschiedliche Anstriche, die Trockenfilmeigenschaften zeigen, die sich materiell voneinander in mindestens einer beobachtbaren Eigenschaft, wie Glanz, Farbe und Außenbeständigkeit, unterscheiden. Eine Anstrichlinie könnte beispielsweise eine Gruppe von Anstrichen umfassen, ausgewählt aus drei Anstrichen, die beim Trocknen Filme mit unterschiedlichen Glanzniveaus bilden; zwei Anstrichen, die beim Trocknen Filme bilden, die für Innen- und Außenleistung geeignet sind; und vier Anstriche, die beim Trocknen Filme mit unterschiedlicher Qualität oder Leistungsniveaus bilden, wie beispielsweise unterschiedliche Niveaus der Scheuerbeständigkeit. Spezieller könnte eine Anstrichlinie vier unterschiedliche Anstriche umfassen, wobei die getrockneten Filme davon unterschiedliche Glanzniveaus aufweisen, typischerweise vermarktet als Glanz, halbmatt, eierschalenfarben, seidenmatt oder Mattglanz und matt. Der Glanz wird durch das Volumen und den Typ des Bindemittels, Pigments und Verschnittmittels, wenn vorhanden, in dem Anstrich bestimmt.
Zusätzlich zu den verschiedenen Glanzniveaus werden die Anstriche im allgemeinen dahingehend formuliert, daß sie ungefärbt (weiß) oder gefärbt auf einer breiten Vielzahl von Farben unter Verwendung unterschiedlicher Trägerfarben sind, einschließlich Pastell oder helle Töne, Medium- oder Mitteltöne und tiefe Töne. Diese Fähigkeit erfordert eine Anstrichlinie mit vier Anstrichen. Ebenso werden Anstriche formuliert, um bestimmte Niveaus an Leistungseigenschaften bereitzustellen, so daß sie als gut/Standard, besser und Beste/Premium vermarktet werden können.
Wie oben angemerkt, umfaßt eine „Anstrichlinie" zwei oder mehrere unterschiedliche Anstriche, deren getrocknete Filme sich materiell in mindestens einer beobachtbaren Eigenschaft unterscheiden. Unter „unterscheiden" ist hierin zu verstehen, daß die Anstriche eines der folgenden Kriterien erfüllen:

(1) die Pigmentvolumenkonzentration (PVK) der Anstriche, die am unterschiedlichsten sind, muß sich um mindestens 2% unterscheiden; oder
(2) die Volumenfeststoffe (VF) der Anstriche, die am unterschiedlichsten sind, müssen sich um mindestens 2% unterscheiden.

Die Pigmentvolumenkonzentration (PVK) ist ein Maß dafür, wie „Bindemittel-reich" eine Formulierung ist. Sie wird unter Verwendung der folgenden Formel (2) berechnet:
Der Volumenfeststoffgehalt (VF) ist das Trockenvolumen von Pigment(en) plus das Trockenvolumen von Verschnittmittel(n) plus das Trockenvolumen von Bindemittel(n). Er wird unter Verwendung der folgenden Formel (3) berechnet:
Wenn Additive vorliegen, wird ihr Volumen nicht in die Bestimmung des gesamten Trockenvolumens einbezogen.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von mindestens einer Anstrichlinie durch Bereitstellen der erfindungsgemäßen Zusammensetzung, wie oben definiert, und Dispensieren der vorbestimmten Mengen der Voranstriche in Behälter oder Aufbringungsvorrichtungen. Durch das Verkaufen der Voranstriche in Form eines Feststoffes kann der Verkäufer das Volumen an Rohmaterialien, die gelagert werden müssen, um die Anstrichlinie herzustellen, minimieren und minimiert daher die Lager- und Transportkosten. In einer anderen Ausführungsform, wo alle der Voranstriche in einer Feststofform vorliegen, werden die Voranstriche in vorbestimmten Mengen in einem wässerigen Medium dispergiert, um einen flüssigen Anstrich vor dem Verkauf an einen Käufer zu bilden, der dann den Anstrich auf ein Substrat auftragen und dann trocknen lassen kann, damit eine Beschichtung gebildet wird. In einer anderen Ausführungsform, wo mindestens einer der Voranstriche nicht in der Form eines Feststoffes vorliegt, werden die Feststoffanstrich(e) in den flüssigen Voranstrichen dispergiert, werden dann, wenn notwendig, vor der Aufbringung auf ein Substrat verdünnt und trocknen.
Eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Bereiches von Anstrichen, die mindestens zwei Anstrichlinien umfassen, durch Bereitstellen eines Satzes von unterschiedlichen, miteinander kompatiblen und in Wasser dispergierbaren Voranstrichen, die ausreichend sind, um mindestens eine Anstrichlinie zu bilden, wo die Voranstriche mindestens einen Voranstrich x, enthaltend mindestens ein Pigment mit Trübungseffekt; mindestens einen Voranstrich y, enthaltend mindestens ein Verschnittpigment; mindestens einen Voranstrich z, enthaltend mindestens ein polymeres Bindemittel, und mindestens einen zusätzlichen Voranstrich mit Trübungseffekt, Verschnittvoranstrich oder Bindemittelvoranstrich, der sich von den Voranstrichen x, y und z unterscheidet, umfassen. Mindestens einer der Voranstriche liegt in der Form eines Feststoffpulvers vor, vorzugsweise liegen alle der Voranstriche in Form eines Feststoffpulvers vor. Eine vorbestimmte Menge der Voranstriche wird in Behälter oder Aufbringungsvorrichtungen dispensiert, um einen Bereich von Anstrichen zu bilden. Durch Verkaufen der Voranstriche in Form eines Feststoffes kann der Verkäufer das Volumen der Rohmaterialien, die gelagert werden müssen, um den Bereich von Anstrichen herzustellen, minimieren und daher die Lagerungs- und Transportkosten minimieren. Alternativ werden, wo alle der Voranstriche in einer festen Form vorliegen, die Voranstriche in vorbestimmten Mengen in einem wässerigen Medium dispergier, um einen flüssigen Anstrich vor dem Verkauf an den Käufer zu bilden, der dann den Anstrich auf ein Substrat auftragen und dann trocknen lassen kann, damit eine Beschichtung gebildet wird. Wo mindestens einer der Voranstriche nicht in Form eines Feststoffes vorliegt, werden die Feststoffvoranstriche in flüssigen Voranstrichen dispergiert, die, wenn notwendig, vor der Auftragung auf ein Substrat verdünnt werden und trocknen.
Wie hierin verwendet, wird der Ausdruck „ein Bereich, einschließlich mindestens zwei Anstrichlinien" durch die Analogie zu einem x-y-Graph definiert, wo die horizontale Achse des Graphen die x-Achse ist und die vertikale Achse des Graphen die y-Achse ist. Die x-Achse stellt eine einzelne Anstrichlinie dar, wo jeder Punkt auf der Achse einen Anstrich darstellt, der sich materiell von anderen Anstrichen in der Linie in mindestens einer beobachtbaren Eigenschaft, wie Glanz und/oder Ton, unterscheidet. Die y-Achse stellt eine andere Anstrichlinie dar, wo jeder Punkt auf der Achse einen unterschiedlichen Anstrich darstellt, der sich materiell von anderen An strichen in der Linie in mindestens einer beobachtbaren Eigenschaft, wie dem Verwendungsbereich (innen oder außen) und/oder dem Qualitätsniveau (beispielsweise gut/Standard, besser und Beste/Premium), unterscheidet. Jeder Punkt auf der x-y-Achse wird durch ein geordnetes Paar, „(x/y)", dargestellt, wo x die x-Koordinate ist und y die y-Koordinate ist. „Ein Bereich, einschließlich mindestens zwei Anstrichlinien" wird durch jede mögliche Kombination von Positionspaaren innerhalb des Graphen dargestellt. Ebenso ist jedoch ein Bereich von Anstrichen einbezogen, in dem bestimmte der Positionspaare, bis zu 30% der Gesamtzahl von Positionspaaren, aus beispielsweise kommerziellen Gründen weggelassen werden. Außerdem wird ein Bereich von Anstrichen in Betracht gezogen, in dem die beobachtbaren Eigenschaften der gewünschten Anstrichfilme nahezu und im wesentlichen die Definition hierin erfüllen; beispielsweise kann sich der Glanz eines getrockneten Außenanstrichs mit mittlerem Glanz in den Standard-, besseren und Premiumlinien durch wenige Punkte auf der Meßskala für den Glanz unterscheiden, wobei man nicht von der Bedeutung eines Bereiches von Anstrichen dieser Erfindung abweicht.
Wenn ein Bereich von Anstrichen, einschließlich zwei Anstrichlinien gewünscht ist, d. h. wenn zwei Schlüsseleigenschaften verändert werden (beispielsweise zwei, ausgewählt aus Glanzniveau, Trägerfarbe, Verwendungstyp und Qualitätstyp), dann kann der Bereich von Anstrichen aus mindestens einem Voranstrich x, Voranstrich y und Voranstrich z und mindestens einem zusätzlichen Voranstrich x', y' oder z' in Abhängigkeit, welche Schlüsseleigenschaften verändert werden, hergestellt werden. Unter „zusätzlicher Voranstrich x', y' oder z'" ist hierin ein Voranstrich zu verstehen, der sich von dem Voranstrich x, y oder z unterscheidet, aber andererseits die Eigenschaften, die mit dem Voranstrich x, y oder z verbunden sind, aufweist.
Wenn ein Bereich von Anstrichen, einschließlich drei Anstrichlinien gewünscht ist, d. h. wenn drei Schlüsseleigenschaften verändert werden (beispielsweise drei, ausgewählt aus Glanzniveau, Trägerfarbe, Verwendungstyp und Qualitätstyp), dann kann der Bereich von Anstrichen aus mindestens einem Voranstrich x, Voranstrich y und Voranstrich z und mindestens zwei zusätzlichen Voranstrichen x', y' oder z' in Abhängigkeit, welche Schlüsseleigenschaften verändert werden, hergestellt werden.
Wenn ein Bereich von Anstrichen, einschließlich vier Anstrichlinien gewünscht ist, d. h. wenn vier Schlüsseleigenschaften verändert werden (beispielsweise drei, ausgewählt aus Glanzniveau, Trägerfarbe, Verwendungstyp und Qualitätstyp), dann kann der vollständige Bereich von Anstrichen aus mindestens einem Voranstrich x, Voranstrich y und Voranstrich z und mindestens drei zusätzlichen Voranstrichen x', y' oder z' in Abhängigkeit, welche Schlüsseleigenschaften verändert werden, hergestellt werden.
Diese Technik kann ausgedehnt werden, um so viele zusätzliche Schlüsseleigenschaften wie gewünscht zu verändern.
In jeder der obigen Ausführungsformen werden die Voranstriche so ausgewählt, daß sie einen breiten Formulierungsraum bereitstellen, so daß die gewünschten Endanstricheigenschaften innerhalb des definierten Mischraums liegen, wenn die Voranstriche bei den Extremwerten liegen. In vielen Fällen sind die Voranstriche selbst keine praktischen Anstriche; jedoch kann man durch Drücken der Voranstriche auf diese Extremwerte den Mischraum, der für die Anstrichlinie verfügbar ist, maximieren. Wenn die Voranstriche, Additive und Farbstoffe alle vollständig kompatibel sind, können sie bei den gewünschten Verhältnissen gemischt werden, um die gewünschte(n) Anstrichlinie(n) und einen Bereich von Anstrichen ohne Verursachen der kolloiden Instabilität zu erreichen. Diese Technik ist ähnlich den Konstruktionsprinzipien, die bei statistischen Experimentkonstruktionen und der Analyse von Mischkomponentenkonstruktionen verwendet werden; jedoch, anstelle der Konstruktion eines Mischraumes, um die Reaktionsoberfläche darin zu untersuchen, werden die Grenzen des Mischraums so konstruiert, das die Flexibilität des Anstrichsystems maximiert wird.
Anstricheigenschaften werden in einer Vielzahl von Wegen vorhergesagt. Ein Ansatz umfaßt die Entwicklung von Reaktionsoberflächenmodellen des Mischraumes unter Verwendung von Standardmischkomponenten-Experimentkonstruktions-Statistikgeräten. Diese einfachen statistischen Modelle werden dann durch ein lineares Optimierungsprogramm, eine massive Rasteruntersuchung oder ein Graphikanalysegerät verwendet. Ein anderer Ansatz ist, empirische Verfahren zu verwenden, um zu bestimmen, welche Mischungen für spezielle Anstrichlinien um zu bestimmen, welche Mischungen für spezielle Anstrichlinien benötigt werden, und dann diese empirischen Rezepturen in Anstrichherstellungssoftware einzubringen.
Eine Erweiterung dieser Techniken ist, daß die Anstrichmaschine automatisch bestimmte Schlüsseleigenschaften (beispielsweise Viskosität, Trocknungsgeschwindigkeit, Opazität oder Farbe) voruntersucht und geringe Einstellungen während der Formulierung des Anstrichs aus den Voranstrichen durchführt. Mit Rückführschleifen in der Anstrichmaschine wird die genauere Anpassung der Viskositäts-, Trocknungsgeschwindigkeits-, Opazitäts- und Farbziele bereitgestellt.
Gemäß den bestimmten alternativen Ausführungsformen der Erfindung werden geringe Mengen, d. h. weniger als etwa 10 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht des Voranstriches, von konventionellen Anstrichadditiven zu den obigen Voranstrichen zugegeben. Solche Additive umfassen beispielsweise Säure, Base, Antischaummittel, Koaleszenzmittel, Hilfslösungsmittel, Schimmelbekämpfungsmittel, Biozide, Frostschutzmittel, Verdickungsmittel, Dispergiermittel, alkalilösliches Harz, Aggregat, Rostschutzmittel, Vernetzungsmittel, Wachs und dergleichen. Diese Additive müssen miteinander und mit anderen Bestandteilen in dem Voranstrich kompatibel sein.
Das Verdickungsmittel ist ein allgemeiner Ausdruck, der irgendein Material umfaßt, das zu einem Anstrich zugegeben wird, um sein rheologisches Profil zu modifizieren. Bevorzugte Verdickungsmittel zur Verwendung hierin sind assoziative Verdickungsmittel, die wasserlösliche oder in Wasser quellbare Polymere bedeuten, die chemisch angelagerte hydrophobe Gruppen aufweisen, die zur nicht-spezifischen hydrophoben Assoziation fähig sind. Geeignete Verdickungsmittel zur Verwendung hierin umfassen Polyvinylalkohol (PVA), hydrophob-modifizierte, alkalilösliche Emulsionen, bekannt in der Technik als HASE-Emulsionen, alkalilösliche oder alkalilösliche Emulsionen, bekannt in der Technik als ASE-Emulsionen, hydrophob-modifizierte Ethylenoxid-Urethan-Polymere, bekannt in der Technik als HEUR-Verdickungsmittel, und Celluloseverdickungsmittel, wie Hydroxymethylcellulose (HMC), Hydroxyethylcellulose (HEC), hydrophob-modifizierte Hydroxyethylcellulose (HMHEC), Natriumcarboxymethylcellulose (SCMC), Natriumcarboxymethyl-2-hydroxyethylcellulose, 2-Hydroxypropylmethylcellulose, 2-Hydroxyethylmethylcellulose, 2-Hydroxybutylmethylcellulose, 2-Hydroxyethylethylcellulose, 2-Hydoxypropylcellulose und dergleichen. Ebenso sind als Verdickungsmittel Quarzstaub, Palygorskitton und andere Typen von Ton, Titanatchelatbildner und dergleichen nützlich.
Geeignete Dispergiermittel zur Verwendung hierin umfassen nicht-ionische, anionische und kationische Dispergiermittel, wie 2-Amino-2-methyl-1-propanol (AMP), Dimethylaminoethanol (DMAE), Kaliumtripolyphosphat (KTPP), Trinatriumpolyphosphat (TSPP), Zitronensäure und andere Carbonsäuren und dergleichen. Anionische Polymere, wie Homopolymere und Copolymere, die auf Polycarbonsäuren basieren, umfassen die, die hydrophob- oder hydrophil-modifiziert worden sind, beispielsweise Polyacrylsäure oder Polymethacrylsäure oder Maleinsäureanhydrid mit verschiedenen Monomeren, wie Styrol, Acrylat- oder Methacrylatestern, Diisobutylen und andere hydrophile oder hydrophobe Comonomere. Ebenso werden Salze der zuvor genannten Polymere sowie Gemische aus diesen Dispergiermitteln einbezogen.
Alkalilösliche Harze sind Polymere, die ausreichend Säurefunktionalität und ausreichen niedrige Molekulargewichte enthalten, um sich in einem wässerigen Medium zu lösen, wenn sie mit einer Base neutralisiert werden. Sie zeigen Newton'sche Rheologie und agieren als ein Dispergiermittel (d. h. verringern die Oberflächenspannung des wässerigen Mediums). Geeignete alkalilösliche Harze umfassen Ester von Acrylsäure und Methacrylsäure, copolymerisiert mit Carbonsäuremonomeren (wie Copolymere, die beispielsweise von Rohm and Haas Company, Philadelphia, PA, erhältlich sind und unter den Markennamen Acrysol^TM I–62 und Acrysol^TM I–2074 verkauft werden), Copolymere von Styrol und Acrylsäure mit optionalem alpha-Methylstyrol (wie Polymere, die beispielsweise von Rohm and Haas Company erhältlich sind und unter dem Markennamen Morez^TM 101 verkauft werden), Styrol/Maleinsäureanhydrid-Copolymere und dergleichen.
Geeignete Antischaummittel umfassen Antischaummittel auf Silikonbasis und Mineralölbasis und dergleichen.
Koaleszenzmittel sind nicht notwendig, wenn lösungsmittelfreie polymere Latexbindemittel in den Bindemittelvoranstrichen verwendet werden. Unter „Koaleszenzmittel" ist hierin ein organisches Lösungsmittel zu verstehen, das in Beschichtungen verwendet wird, die die Filmbildung durch Agieren als ein vorübergehender Weichmacher unterstützen, wodurch sie dem Bindemittel helfen, einen kontinuierlichen Film zu bilden, wenn es auf ein Substrat aufgetragen wird. Lösungsmittelfreie Bindemittel weisen typischerweise eine niedrige Tg und niedrige minimale Filmbildungstemperatur auf, so daß sie bei Umgebungstemperaturen, wie etwa 20°C, einen Film bilden. Wenn ein Koaleszenzmittel erforderlich ist, wird es vorzugsweise in jeden Bindemittelvoranstrich (iii) und irgendwelche anderen Voranstriche, die polymere Latexbindemittel enthalten, eingebracht. Geeignete Koaleszenzmittel, Weichmacher und andere optionale Lösungsmittel umfassen Ethylenglykol, Propylenglykol, Hexylenglykol, 2,2,4Trimethyl-1,3-pentandiolmonoisobutyrat (TEXANOL^TM), Glykolether, Lösungsbenzin, Methylcarbitol, Butylcarbitol, Phthalate, Adipate und dergleichen.
Geeignet Schimmelbekämpfungsmittel und Biozide umfassen Zinkoxid, Isothiazolone, Triazole und dergleichen.
Geeignete oberflächenaktive Mittel umfassen kationische, anionische und nicht-ionische oberflächenaktiven Mittel.
Geeignete Aggregate umfassen kleine (typischerweise 40 Mesh und mehr), intermediäre (typischerweise 20–40 Mesh) und große (typischerweise 20 Mesh und weniger) Füllstoffe, wie Sand, Carbonate mit großer Teilchengröße (Kalkstein), Keramiken, Glas, Fasern, Kohle, Granit, Talk, mehrfarbiges Quarz, zerkleinerte Muscheln, recycelte Produkte, wie Asphalt-enthaltende Materialien, Fiberglas, Vermiculit, Perlit, XO-Aggregat und dergleichen.
Geeignete Oberflächenrostschutzmittel umfassen Aminoethylethanolamin, Ammoniumbenzoat, Natriumnitrit, Ammoniakbenzoat, Ammonium- und Aminsalze von Dicar bonsäuren und Diphenolen, wie Glutarsäure, Malonsäure, Korksäure, Sebacinsäure, Adipinsäure, Bernsteinsäure, Phthalsäure, Isophthalsäure, Terephthalsäure, Thidiphenol und Sulfonyldiphenol und ihre Ammonium- und Amin-komplexierten Zinksalze, C-12 bis C-14-tert-Alkylamine, Verbindungen mit (2-Benzothiazolythio)-butandionsäure; (2-Benzothiazolyltio)-butandionsäure, 4-Oxo-4-p-tolylbuttersäureaddukt mit 4-Ethylmorpholin, Zirkoniumkomplex mit 4-Methyl-δ-oxo-benzol-butansäure und dergleichen.
Geeignete Vernetzungsmittel umfassen mehrwertige Metallionen, wie Zink, Magnesium, Zirkonium, Calcium und ähnliche Ionen.
Reaktive Pigmente sind Materialien, die zu den Beschichtungsformulierungen zugegeben werden, um die Korrosion von Metallsubstraten zu minimieren. Geeignete reaktive Pigmente umfassen Calciumzinkphosphomolybdat, Zinkphosphat, Aluminiumtriphosphat, Strontiumzinkphosphosilikat, Molybdat-modifiziertes Zinkphosphat und dergleichen.
Geeignete Wachse umfassen Karnauba, Paraffin, Polyethylen, feinst zerkleinerte Ethylen-Acrylsäure, Polytetrafluorethylen (PTFE) und dergleichen.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform werden die Voranstriche und erfindungsgemäßen Verfahren verwendet, um die elastomeren Beschichtungen für entweder Wand- oder Dachanwendungen geeignet zu machen. Diese Voranstriche werden in verschiedenen Verhältnissen gemischt, um Elastomerbeschichtungen mit unterschiedlicher Qualität, Flexibilität, Schimmelschutz und Substrathaftung, die zur Auftragung auf entweder Wände oder Dächer geeignet sind, zu erhalten.
Das Hauptmerkmal, das Elastomerbeschichtungen von typischen Baubeschichtungen unterscheidet, ist die Verwendung von Bindemitteln mit Niedrigtemperaturflexibilität (< 0°C) und der Dicke, bei der die Beschichtung aufgetragen wird (typischerweise eine Trockenbeschichtungsdicke von etwa 6 bis etwa 20 mil für Wandanwendungen und etwa 15 bis etwa 40 mil für Dachanwendungen). Niedrigtemperaturflexibilität ist vorzugsweise für Elastomerbeschichtungen wünschenswert, wenn sie über Wän den verwendet werden, die Risse entwickeln können, wie Mauerwände, oder Dachsubstraten, die einen hohen Grad an Dimensionsvarianz mit dem Klima aufweisen. Zusätzlich zur Beschichtungsflexibilität ist es wünschenswert, eine Elastomerbeschichtungslinie mit unterschiedlichen Graden an Niedrigtemperaturflexibilität, unterschiedlichen Qualitäten, Fähigkeit, an unterschiedlichen Substraten zu haften, und Variationen im Aussehen zu erhalten. In bestimmten Ausführungsformen wird die Elastomerbeschichtung durch die Zugabe von Farbstoffen weiter verändert. Diese Farbstoffe werden trocken zermahlen und zu dem zermahlenen Beschichtungsanteil zugegeben, oder alternativ werden sie später zugegeben.
Für Elastomerbeschichtungen können die folgenden Eigenschaften bei der Beschichtungsherstellung verändert werden, um unterschiedliche Elastomerbeschichtungen herzustellen: Beschichtungsflexibilität, Beschichtungsqualität (Beständigkeit), Substrathaftung und Aussehen. Die Einstellung einer oder mehrerer der Eigenschaften von Bindemittel-Tg, Beschichtungs-PVK und der Gegenwart oder dem Niveau von Zinkoxid in der Beschichtung ist eine Grundlage zur Unterscheidung von Elastomerbeschichtungen, die auf der Flexibilität der Beschichtung basiert. Die Einstellung des Niveaus von Titandioxid (TiO₂) ist eine Grundlage zur Unterscheidung von Elastomerbeschichtungen, die auf der Beständigkeit der Beschichtung basiert. Die Einstellung der Bindemittelzusammensetzung und des Niveaus ist eine Grundlage zur Unterscheidung von Elastomerbeschichtungen, die auf der Haftung der Beschichtung an ein Substrat basiert. Die Einstellung des Niveaus und Typs des Farbstoffes ist eine Grundlage zur Unterscheidung von Elastomerbeschichtungen, die auf dem Aussehen der Beschichtung basiert.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform werden die hierin offenbarten Voranstriche und Verfahren zur Herstellung davon verwendet, um Deckbeschichtungen von nicht-zementösem Aggregat zur Auftragung auf eine Wand direkt oder als eine Deckschicht bei der äußeren Isolierung und Deckanstrichsystemen (EIFS) geeignet zu machen. Diese Voranstriche oder vorformulierten Komponenten werden in verschiedenen Verhältnissen gemischt, um Beschichtungen von unterschiedlicher Flexibilität, Qualität (Beständigkeit), Farbe und Textur zu erhalten.
Da sich eine spezielle Ausführungsform dieser Erfindung auf Deckbeschichtungen von nicht-zementösem Aggregat bezieht, werden eine oder mehrere der folgenden Eigenschaften bei der Beschichtungsherstellung verändert, um unterschiedliche Beschichtungen herzustellen: PVK-Niveau, TiO₂-Niveau, Aggregatverhältnis und Bindemittel-Tg. Die Einstellung der Bindemittel-Tg ist eine Grundlage zur Unterscheidung von Deckbeschichtungen von nicht-zementösem Aggregat, die auf der Flexibilität der Beschichtung basiert. Die Einstellung der PVK der Beschichtung ist eine Grundlage zur Unterscheidung von Deckbeschichtungen von nicht-zementösem Aggregat, die auf der Beständigkeit der Beschichtung basiert. Die Einstellung des Niveaus von TiO₂ und des Typs und Niveaus an Farbstoff ist eine Grundlage zur Unterscheidung von Elastomerbeschichtungen, die auf der Farbe der Beschichtung auf einem Substrat basiert. Die Einstellung der Größe und des Niveaus des großen Aggregats und des Verhältnisses des großen Aggregats zu dem kleinen Aggregat des Farbstoffes ist eine Grundlage zur Unterscheidung von Deckbeschichtungen von nicht-zementösem Aggregat, die auf der Textur der Beschichtung basiert.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform werden die Voranstriche und Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet, um Straßenmarkierungsbeschichtungen herzustellen. Wie hierin verwendet, umfaßt der Ausdruck „Straße" im allgemeinen jede innere und äußere feste Oberfläche, die Fußgängern, bewegenden Fahrzeugen, Traktoren oder Flugzeugen entweder konstant oder in Abständen ausgesetzt ist oder werden kann.
Schnellhärtende oder nicht-schnellhärtende Bindemittel werden verwendet, um die Straßenmarkierungsbeschichtungen herzustellen. Wie hierin verwendet, bedeutet der Ausdruck „schnellhärtend" eine Beschichtung, die eine Trocknungszeit von nicht mehr als etwa 10 Minuten aufweist, wie durch einen modifizierten ASTM D1640-Trocknungszeittest gemessen. ASTM D1640 ist ein Standardtest zum Trocknen von organischen Beschichtungen bei Raumtemperatur, bei dem die Testfilme auf ein nicht-poröses Substrat (beispielsweise eine Glasplatte oder Metalltafel) durch ein geeignetes Mittel aufgetragen werden, um eine Naßfilmdicke von 0,012 +/– 0,001 Inch zu erhalten. Das ASTM-Testverfahren wird modifiziert, indem nur minimaler Daumendruck ausgeübt wird. Der Daumen wird während des Kontaktes mit dem Testfilm um einen Winkel von 90° gedreht. Die Trocknungszeit, bei der diese Drehung den Film nicht bricht, wird aufgezeichnet. Eine Anzahl von schnellhärtenden Bindemittelsystemen ist in der Technik bekannt.
Die Bindemittel, die verwendet werden, um die Straßenmarkierungsbeschichtungen herzustellen, weisen die Fähigkeit auf, um Schnellhärtungszeiten zwischen der langsamsten Härtungszeit, erreichbar unter Verwendung eines nicht-schnellhärtenden Bindemittels, und der schnellsten Härtungszeit, erreichbar unter Verwendung eines schnellhärtenden Bindemittels, zu erreichen. Beispielsweise kann es wünschenswert sein, Bindemittel einzubeziehen, die schnellhärtend sind, wenn die Anstriche an einem feuchten oder regnerischen Tag aufgetragen werden, aber aus Sicht der Kostenperspektive ist es nicht wünschenswert, wenn die Anstriche an einem trockenen Tag aufgetragen werden. Es liegt innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung, beide Typen an Bindemitteln in dem System zum Durchführen von mindestens einem der Schritte zu nutzen:

(1) Trennen der Komponente(n)/Bestandteile, die das Schnellhärten („schnellhärtende Komponente") aus dem Bindemittel als ein separater Voranstrich verursachen;
(2) Einsetzen eines schnellhärtenden Bindemittels in den Bindmittelvoranstrichen; und
(3) Zugeben der schnellhärtenden Komponente getrennt von jedem der Voranstriche.

Andere Straßenmarkierungsbeschichtungsadditive umfassen Glaskugeln und Absorberteilchen. In einer Ausführungsform enthält mindestens einer der Voranstriche, die verwendet werden, um die Straßenmarkierungsbeschichtung herzustellen, Absorber, die das Trocknen des Straßenmarkierungsanstriches beschleunigen. Die Absorber werden zu dem Voranstrich während oder nach der Auftragung der Straßenmarkierungsbeschichtung auf die Straßenoberfläche zugegeben. Geeignete Absorberumfassen organische superabsorbierende Polymere, Ionenaustauschharze, Hohlkugelpolymere, Molekularsiebe, Talke, anorganische Absorber, wie anorganische superabsorbierende Gele und Kieselgel, poröse und nicht-poröse kohlenstoffhaltige Materialien, eingekapselte, alkaliquellbare Polymere und Gemische davon.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform werden die Voranstriche bei den Verfahren der Erfindung verwendet, um einen Bereich von Beschichtungen zu bilden, die über eine Vielzahl von Substraten, einschließlich Metall, Holz und zementöse Substrate, wie Betondachstein, aufgetragen werden.
In noch einer anderen bevorzugten Ausführungsform werden die Voranstriche in den hierin offenbarten Verfahren verwendet, um einen Bereich von künstlerischen Anstrichlinien zu bilden, die als Tinten für eine Anzahl von Anwendungen nützlich sind, einschließlich, aber nicht darauf beschränkt: Geschenkpapier, Wellpappe, Zeitungspapier, Pappe, Etiketten, Gefrierbeutel, Tragetaschen, Metallfilme und -folien; sowie Aufdruckbeschichtungen, die zum Zwecke der Bereitstellung von Eigenschaften, wie Wasserbeständigkeit, Scheuerbeständigkeit und hohe Gleitfähigkeit, aufgetragen werden.
Die Verfahren der vorliegenden Erfindung können an einer Anstrichherstellungsanlage, am Point-of-Sale oder am Point-of-Use durchgeführt werden. Die Verfahren können durch einen Computer kontrolliert werden. Die Verfahren sind im Umfang nicht auf die Herstellung von Latexanstrichen eingeschränkt, sondern sind ebenso auf die Herstellung von irgendwelchen Beschichtungen auf Wasserbasis, Beschichtungen auf Lösungsmittelbasis und verwandten Bauprodukten, einschließlich Dichtstoffen, Dichtungen, Gummiharzen, Haftmittel und anderen verwandten Produkten, die das Mischen der Komponentenbestandteile erfordern, anwendbar.
Die folgenden Beispiele werden dargestellt, um die Erfindung zu erläutern.
Beispiel 1

Dieses Beispiel beschreibt die Herstellung eines Pigmentvoranstriches mit Trübungseffekt, der durch das Kombinieren der folgenden Bestandteile hergestellt wurde:

Bestandteil	Menge (g)
Pigment – Titandioxidaufschlämmung (76,5% Feststoffe) (Ti-Pure^TM R-746 – DuPont)	5226
Dispergiermittel (Tamol^TM 1124 – Rohm and Haas)	32
Antischaummittel (Drewplus^TM L-475)	5
Rheologiemodifikator (Acrysol^TM RM-8W – Rohm and Haas)	59
Base – Ammoniak (28%)	8
Wasser	1588

Der Voranstrich wird unter Verwendung eines Laborrührers mit einer 45°-Steigungsrührschaufel hergestellt. Das Wasser, das Dispergiermittel und das Antischaummittel werden vereinigt und gemischt. Die Titandioxidaufschlämmung wird langsam zugegeben und das Gemisch wird für 15 bis 20 Minuten gerührt. Der Rheologiemodifikator und Ammoniak werden dann zugegeben. Der Voranstrich wird sprühgetrocknet, um einen festen Pigmentvoranstrich mit Trübungseffekt herzustellen.
Beispiel 2

Dieses Beispiel beschreibt die Herstellung eines äußeren Verschnittpigmentvoranstriches. Er wird durch Kombinieren der folgenden Bestandteile hergestellt:

Bestandteil	Menge (g)
Pigment – Nepheline Syenite (7,5 μ) (Minex^TM 4)	3556
Dispergiermittel (Tamol^TM 1124 – Rohm and Haas)	36
Antischaummittel (Drewplus^TM L-475)	9
Rheologiemodifikator (Acrysol^TM RM-8W – Rohm and Haas)	12
Wasser	1674

Der Voranstrich wird unter Verwendung eines Laborrührers mit einer 45°-Steigungsrührschaufel hergestellt. Das Wasser, das Dispergiermittel und das Antischaummittel werden vereinigt und gemischt. Das Nepheline Syenite wird langsam zugegeben und das Gemisch für 15 bis 20 Minuten gerührt. Der Rheologiemodifika tor wird dann zugegeben. Der Voranstrich wird sprühgetrocknet, um einen festen Verschnittpigmentvoranstrich herzustellen.
Beispiel 3

Dieses Beispiel beschreibt die Herstellung eines Vinylacetat/Acryllatexpolymer-Bindemittelvoranstriches. Der Bindemittelvoranstrich wird unter Verwendung eines Laborrührers mit einer 45°-Steigungsrührschaufel hergestellt. Das Wasser, das Antischaummittel, das Bindemittel und der Rheologiemodifikator, Koaleszenzmittel und Ammoniak werden vereinigt und gemischt. Die Bestandteile und Mengen sind wie folgt:

Bestandteil	Menge (g)
Antischaummittel (Drewplus^TM L-475)	36
Bindemittel – Vinylacetat/Acryl (55% Feststoffe – Tg 14°C) (RES^TM 3803 – Rohm and Haas)	3574
Koaleszenzmittel (Texanol^TM)	136
Rheologiemodifikator – HEUR (Acrysol^TM SCT-275 – Rohm and Haas)	14
Base – Ammoniak (28%)	9
Wasser	272

Der Voranstrich wird mit Calciumcarbonat sprühgetrocknet, um einen festen polymeren Bindemittelvoranstrich herzustellen.
Beispiel 4

Dieses Beispiel beschreibt einen glänzenden Acrylbindemittelvoranstrich. Der Bindemittelvoranstrich wird unter Verwendung eines Laborrührers mit einer 45°-Steigungsrührschaufel hergestellt. Das Wasser, das Antischaummittel, das Bindemittel und der Rheologiemodifikator, Koaleszenzmittel, Propylenglykol und Ammoniak werden vereinigt und gemischt. Die Bestandteile und Mengen sind wie folgt:

Bestandteil	Menge (g)
Antischaummittel (Drewplus^TM L-475)	36
Bindemittel – Acryl (50% Feststoffe – Tg 28°C) (Rhoplex^TM SG-10M – Rohm and Haas)	3343
Koaleszenzmittel (Texanol^TM)	168
Rheologiemodifikator – HEUR (Acrysol^TM Rm 8W – Rohm and Haas)	54
Base – Ammoniak (28%)	2
Lösungsmittel – Propylenglykol	272
Wasser	95

Der Voranstrich wird mit Calciumcarbonat sprühgetrocknet, um einen festen polymeren Bindemittelvoranstrich zu erzeugen.
Beispiel 5

Dieses Beispiel beschreibt die Herstellung eines matten Acrylbindemittelvoranstriches. Der Bindemittelvoranstrich wird unter Verwendung eines Laborrührers mit einer 45°-Steigungsrührschaufel hergestellt. Das Wasser, das Antischaummittel und der Rheologiemodifikator, Koaleszenzmittel, Propylenglykol und Ammoniak werden vereinigt und gemischt. Die Bestandteile und Mengen sind wie folgt:

Bestandteil	Menge (g)
Antischaummittel (Drewplus^TM L-475)	36
Bindemittel – Acryl (53,5% Feststoffe – Tg 18°C) (Rhoplex^TM ML-200 – Rohm and Haas)	3493
Koaleszenzmittel (Texanol^TM)	132
Rheologiemodifikator – HEUR (Acrysol^TM RM 8W – Rohm and Haas)	5
Base – Ammoniak (28%)	3
Lösungsmittel – Propylenglykol	272
Wasser	59

Der Voranstrich wird mit Calciumcarbonat sprühgetrocknet, um einen festen polymeren Bindemittelvoranstrich zu erzeugen.
Beispiel 6

Dieses Beispiel beschreibt die Herstellung eines inneren Verschnittpigmentvoranstriches. Er wird durch Kombinieren der folgenden Bestandteile hergestellt:

Bestandteil	Menge (g)
Pigment – Calciumcarbonat (12 μ) (Omyacarb^TM 12)	1837
Pigment – Calciumcarbonat (3,2 μ) (Vicron^TM 15-15)	930
Pigment – Aluminiumsilikat (1,4 μ) (Optiwhite^TM)	748
Dispergiermittel (Tamol^TM 1124 – Rohm and Haas)	36
Antischaummittel (Drewplus^TM L-475)	5
Rheologiemodifikator- HEUR (Acrysol^TM RM-2020-NPR)	82
Base – Ammoniak (28%)	5
Wasser	1615

Der Voranstrich wird unter Verwendung eines Laborrührers mit einer 45°-Steigungsrührschaufel hergestellt. Das Wasser, das Dispergiermittel und das Antischaummittel werden vereinigt und gemischt. Das Calciumcarbonat und Aluminiumsilikatpigmente werden langsam zugegeben und das Gemisch wird für 15 bis 20 Minuten gerührt. Das Ammoniak und der Rheologiemodifikator werden dann zugegeben. Der Voranstrich wird sprühgetrocknet, um einen festen Verschnittpigmentvoranstrich zu erzeugen.
Beispiel 7
Dieses Beispiel beschreibt die Herstellung von Anstrichen unter Verwendung der Voranstriche der Beispiele 1 bis 6. Die Anstriche werden durch Mischen des Pigmentvoranstriches mit Trübungseffekt und des Verschnittpigmentvoranstriches mit dem Bindemittelvoranstrich und dann Zugeben des Wassers, der Verdickungsmittel und Farbstoffe und gutem Mischen hergestellt. Die Stormer-Viskosität, ICI-Viskosität und der pH sind die äquilibrierten gemessenen Werte.
Teil A – matte Außenanstriche
Teil B – seidenmatter Außenanstrich
Teil C – halbmatter Außenanstrich
Teil D – matter Innenanstrich
Teil E – seidenmatter Innenanstrich
Teil F – halbglänzender Anstrich

Claims

Satz von Voranstrichen, umfassend: i. mindestens einen Voranstrich x mit Trübungseffekt, umfassend mindestens ein Pigment mit Trübungseffekt, ii. mindestens einen Verschnittvoranstrich y, umfassend mindestens ein Verschnittpigment, und iii. mindestens einen Bindemittelvoranstrich z, umfassend mindestens ein polymeres Bindemittel; wobei mindestens einer der Voranstriche (i), (ii) und (iii) ein Feststoff ist, wobei die Voranstriche (i), (ii) und (iii) verschieden, miteinander kompatibel und in Wasser dispergierbar sind, und wobei der Satz an Voranstrichen ausreichend ist, um mindestens eine Anstrichlinie bzw. -reihe zu bilden.
Verfahren zum Bilden mindestens einer Anstrichlinie, umfassend: a. Bereitstellen eines Satzes von miteinander kompatiblen, in Wasser dispergierbaren Voranstrichen, umfassend: i. mindestens einen Voranstrich x, umfassend mindestens ein Pigment mit Trübungseffekt, ii. mindestens einen Voranstrich y, umfassend mindestens ein Verschnittpigment, und iii. mindestens einen Voranstrich z, umfassend mindestens ein polymeres Bindemittel, wobei mindestens einer der Voranstriche (i), (ii) und (iii) ein Feststoff ist, und b. Dispensieren von vorbestimmten Mengen der Feststoffvoranstriche in Behälter oder Aufbringungsvorrichtungen, um mindestens eine Anstrichlinie zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei mindestens eine Anstrichlinie für mindestens eine Anwendung, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Straßenmarkierungsbeschichtungen, Baubeschichtungen, Industriebeschichtungen, künstlerische Beschichtungen, Deckbeschichtungen von nicht-zementösem Aggregat, Elastomerbeschichtungen, Haftmittel und Dichtungen, verwendbar ist.
Verfahren zum Bilden einer Beschichtung auf einem Substrat, umfassend die Schritte: a. Bereitstellen eines Satzes von miteinander kompatiblen, in Wasser dispergierbaren Voranstrichen, umfassend: i. mindestens einen Voranstrich x, umfassend mindestens ein Pigment mit Trübungseffekt, ii. mindestens einen Voranstrich y, umfassend mindestens ein Verschnittpigment, und iii. mindestens einen Voranstrich z, umfassend mindestens ein polymeres Bindemittel, wobei mindestens einer der Voranstriche (i), (ii) und (iii) ein Feststoff ist, und b. Dispensieren von vorbestimmten Mengen der Feststoffvoranstriche in Behälter oder Aufbringungsvorrichtungen, um mindestens eine Anstrichlinie zu bilden, c. Dispergieren der Feststoffvoranstriche in einem wäßrigen Medium, d. Aufbringen der Dispersion auf ein Substrat und e. Trocknen der Dispersion unter Bildung einer Beschichtung.
Verfahren zum Bilden eines Bereichs von Anstrichen, umfassend mindestens zwei Anstrichlinien, wobei das Verfahren die Schritte umfaßt: a. Bereitstellen eines Satzes von miteinander kompatiblen, in Wasser dispergierbaren Voranstrichen, die ausreichend sind, um mindestens zwei Anstrichlinien zu formulieren, umfassend: i. mindestens einen Voranstrich x, umfassend mindestens ein Pigment mit Trübungseffekt, ii. mindestens einen Voranstrich y, umfassend mindestens ein Verschnittpigment, und iii. mindestens einen Voranstrich z, umfassend mindestens ein polymeres Bindemittel, und iv. mindestens ein zusätzliches Streckmittel mit Trübungseffekt oder einen Voranstrich mit polymerem Bindemittel, welcher von den Voranstrichen x, y und z verschieden ist, wobei mindestens einer der Voranstriche (i), (ii), (iii) und (iv) ein Feststoff ist, und b. Dispensieren einer vorbestimmten Menge von jedem der Voranstriche in Behälter oder Aufbringungsvorrichtungen, um einen Bereich von Anstrichen zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Bereich von Anstrichen für mindestens eine Anwendung, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Straßenmarkierungsbeschichtungen, Baubeschichtungen, Industriebeschichtungen, künstlerische Beschichtungen, Deckbeschichtungen von nicht-zementösem Aggregat, Elastomerbeschichtungen, Haftmittel und Dichtungen, verwendbar ist.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Verfahren mittels eines Computers gesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Verfahren mittels eines Computers gesteuert wird.