DE69110878T2

DE69110878T2 - Vernetzbare oberflächenüberzugsmittel und verfahren zu ihrer herstellung.

Info

Publication number: DE69110878T2
Application number: DE69110878T
Authority: DE
Inventors: Daniel J. Franksville Wi 53126 Grosse; Pasupathikoil R. Racine Wi 53402 Sampath
Original assignee: SC Johnson and Son Inc
Current assignee: SC Johnson and Son Inc
Priority date: 1990-03-29
Filing date: 1991-02-27
Publication date: 1996-02-22
Anticipated expiration: 2011-02-28
Also published as: WO1991014715A1; EP0521997A1; DE69110878D1; AU7559491A; CA2079455A1; EP0521997A4; CA2079455C; ATE124425T1; PT97170A; ZA912287B; ES2073745T3; JPH05508174A; EP0521997B1; US5225460A

Description

Technisches Gebiet

In einem Aspekt befaßt sich die vorliegende Erfindung allgemein auf den Gegenstand vernetzbarer Oberflächenbeschichtungen. Derartige Oberflächenbeschichtungen werden, obgleich sie vernetzbar sind, speziell so zusammengesetzt, daß sie bei Raumtemperatur härtbar sind. Ein weiterer Aspekt der Erfindung besteht darin, daß derartige Oberflächenbeschichtungen aus Dispersionen erzeugt werden, die eine Gebrauchsfähigkeitsdauer von einem Jahr oder mehr aufweisen. Dementsprechend richtet sich ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung auf Verfahren zum Erzeugen einer stabilen Dispersion, die zur Herstellung dauerhaft er, abriebfester Oberflächenbeschichtungen eingesetzt werden, die bei Raumtemperatur härten.

Ausgangssituation

Kommerziell verfügbare, dauerhafte und abriebfeste Oberflächenbeschichtungen ((nachfolgend auch verstanden als Beschichtungsstoff) werden oftmals aus Ausgangsgemischen hergestellt, die normalerweise eine Reihe von Bestandteilen enthalten, die Epoxy-enthaltende Komponenten oder Bestandteile einschließen.
Oberflächen auf Epoxid-Basis werden darüber hinaus normalerweise aus sogenannten "zweikomponentigen" Systemen hergestellt. Um beispielsweise zum Zeitpunkt der gewünschten Anwendung eine spezielle Oberflächenbeschichtung zu erzeugen, wird eine Epoxy-enthaltende Zusammensetzung mit einer Härterzusammensetzung dafür vereinigt. Derartige Zweikomponentensysteme wurden beispielsweise offenbart in US-P-3 066 112 und 3 179 623, beide von Bowen, sowie US-P-3 822 229 von McMaster.
Spezieller kann die Epoxy-enthaltende Zusammensetzung in einem zweikomponentigen Beschichtungssystem dieser Art mit einer Amin-enthaltenden Zusammensetzung bekannter Ausführung gehärtet werden, was oftmals der Fall ist. Systeme dieser Art wurden beispielsweise offenbart in: US-P-4 399 242 von Fowler et al., US-P-4 557 870 von Rodgers et al., US-P-4 588 617 von Oka, US-P-4 740 536 von Chao, US-P-4 772 643 von Ernst et al., JP- P-47-33200, JP-P-48-102157, JP-P-50-123200, JP-P-51-100128 und JP-P- 59-43016.
Wahlweise können die zweikomponentigen Beschichtungssysteme anstelle von Amin als "Härter" -Bestandteil ein Amid enthalten (siehe beispielsweise US-P-3 240 736 von Beckwith oder JP-P-56-161420) oder eine vorgegebene Carbonsäure (siehe beispielsweise US-P-3 256 226 von Fekete et al.) oder einen "Amino" -enthaltenden Bestandteil (siehe beispielsweise US-P-4 598 108 von Hoefs) oder einen "Amido"-enthaltenden Bestandteil (siehe beispielsweise JP-P-62-161803).
Aus einer Vielzahl von Gründen sind Zweikomponentensysteme der vorstehend kurz beschriebenen Art ungünstig und daher nicht erstrebenswert, beispielsweise weil ein Mischen der miteinander reaktiven Komponenten normalerweise rasch zu einem Vernetzen führt und zu Abfall führt, was nicht gebracht wurde Vom Standpunkt der Effektivität wäre mit dem Schritt des "Mischens" auch ein Dispensieren erstrebenswert. Insbesondere wäre es unmittelbar vor dem Gebrauch erstrebenswert, mit demjenigen Schritt zu dispensieren, in welchem die Epoxy-enthaltende Komponente mit der Härterenthaltenden Komponente "gemischt" oder "vereinigt" wird.
In der US-P-3 702 302 von Wilson wird beispielsweise eine Zusammensetzung offenbart, die aus zwei separaten Wasser-in- Öl-Gelen besteht, bei der die zwei Emulsionsgele separat jeweils einen der zwei miteinander reaktiven chemischen Vertreter enthält. Insbesondere wird bei Wilson offenbart, daß eines dieser Wasser-in-Öl-Emulsionsgele in seiner wäßrigen Phase Wasserstoffperoxid aufweist und das andere Wasser-in-Öl-Emulsionsgel in seiner wäßrigen Phase Kaliumsulfit. Bei Wilson wird jedoch weder offenbart noch vorgeschlagen- daß derartige separate Wasser-in-Öl-Emusionsgele verwendet werden könnten, um jeweils eine Epoxy-enthaltende Komponente sowie eine Härter enthaltende Komponente zu enthalten, um ein "Härten" des Epoxy-Teils zu bewirken.
Andererseits sind sogenannte "selbsthärtende" Zusammensetzungen oder Zubereitungen, die miteinander reaktive chemische Vertreter enthalten, wie beispielsweise "funktionelle" Polymere auf Epoxid-Basis und Amino-enthaltende "Härter"-Polymere in der Technik bekannt. Es bestanden jedoch große Schwierigkeiten darin, derartige Zusammensetzungen von einem vorzeitigen "Härten" oder Vernetzen abzuhalten. Im Zusammenhang mit der erfolgreichen Kommerzialisierung derartiger Zusammensetzungen hat es tatsächlich ein ernsthaftes Interesse für in bezug auf die Zusammensetzung brauchbare Gebrauchsfähigkeitsdauer und Stabilität gegeben.
Eine der Lösungen des vorgenannten Problems der vorzeitigen Reaktion umfaßt ein Abfangen eines reaktiven Amino- Teils oder -Gruppe von einem Amin-enthaltendem Polymer mit einem Keton oder Aldehyd zum Zweck der Bildung eines sogenannten "Ketimin" vor dem Mischen des Amin-enthaltenden Polymers mit eine Epoxy-enthaltenden Polymer. Siehe hierzu beispielsweise die US-P-4 328 144 von Woo und die US-P-4 489 179 von Tortorello. Nachdem eine derartige Beschichtungszubereitung auf ein Substrat aufgetragen worden ist, soll Luftfeuchtigkeit ein Zersetzen des "Ketimin"-Teils bewirken und dadurch reaktive Amino-Teile liefern, die wiederum zum Zwecke der Herbeiführung einer gewünschten "Härtung" in Co- Reaktion mit den Epoxy-enthaltenden Teilen treten. Für eine solche Art einer Beschichtungszubereitung gibt es jedoch mindestens zwei wesentliche Nachteile. Erstens, ist eine derartige Zubereitung auf nichtwäßrige Systeme beschränkt und, zweitens, wird beim Härten Keton ein Lösemittel, in die unmittelbare Umgebung freigesetzt. Bekanntermaßen sind jedoch härtbare Beschichtungszusammensetzungen, die Lösemittel enthalten, im allgemeinen unerwünscht. So wurden beispielsweise viele früher verwendete gut bekannte Lösemittel als unsicher oder aus anderen Gründen für ökologisch nicht akzeptabel angesehen.
Aus diesen Gründen wäre daher wünschenswert, den Gebrauch derartiger Lösemittel bei der Erzeugung härtbarer, abriebfester Oberflächenbeschichtungen, die bei Raumtemperatur härten, herabzusetzen oder noch besser vollständig wegzulassen. Es wäre ebenfalls wünschenswert, wenn Zubereitungen zum Schaffen von Oberflächenbeschichtungen dieser Art zum Zeitpunkt des Gebrauchs kein Mischen erforderlich machten und dennoch über längere Zeitdauer stabil blieben.

Zusammenfassung

Hiermit wird ein neuartiges Verfahren zum Erzeugen einer neuartigen, verdampfungsfähigen Dispersion zusammengefaßt. Vor dem Zusammenfassen des neuartigen Verfahrens wäre es jedoch wünschenswert, an dieser Stelle eine kurze Bemerkung über die verdampfungsfähige Dispersion abzugeben. Die neuartige Dispersion umfaßt vernetzbare Bestandteile oder Komponenten sowie verdampfungsfähige Komponenten. Bei Verdampfung der verdampfungsfähigen Komponenten ist eine derartige Dispersion in der Lage, eine vernetzte Oberflächenbeschichtung auf einem Substrat bei Raumtemperatur zu bilden. Dennoch benötigt die Dispersion, die eine hierin als "Topfzeit"-, "Lager"- oder "Gebrauchsfähigkeits"-Stabilität bezeichnete Qualität von mehr als einem Jahr zeigt, kein Vereinigen von Bestandteilen oder "Mischen" zum gewünschten Zeitpunkt des Gebrauchs.
Wie bereits erwähnt, umfaßt unser neuartiges Verfahren zum Erzeugen der neuartigen verdampfungsfähigen Dispersion eine Reihe von Schritten. Einer dieser Schritte besteht darin, daß vereinigt werden: Wasser, ein nichtionischer Emulgator, ein Radikalkettenstarter und eine wirksame Menge eines Puffermittels, um eine verdampfungsfähige, Emulgatorenthaltende wäßrige Mischung mit einem pH-Wert im Bereich von 3 bis 9 zu erzeugen. Der nichtionische Emulgator hat einen "HLB" (Hydrophil/Lipophil-Gleichgewicht)-Wert von 9 bis 19.
Ein weiterer Schritt unseres neuartigen Verfahrens besteht darin, in die verdampfungsfähige, Emulgator enthaltende wäßrige Mischung bei vorbestimmten Reaktionsbedingungen und unter Einhaltung des vorgenannten Bereichs des pH-Werts von 3 bis 9 eine wirksame Menge einer emulsionspolymerisierbaren, epoxyfunktionelle Gruppe enthaltenden Monomermischung zum Erzeugen einer verdampfungsfähigen Ölin-Wasser-Emulsion einzuführen, welche Polymerteilchen mit epoxyfunktionellen Seitengruppen aufweist und eine Glasübergangstemperatur (Tg) van 10 ºC ... 120 ºC besitzt. Die emulsionspolymerisierbare, epoxyfunktionelle Gruppe enthaltende Monomermischung umfaßt insbesondere relativ wirksame Mengen von (1) einem emulsionspolymerisierbaren Monomer mit epoxyfunktionellen Seitengruppen und (2) einem emulsionspolymerisierbaren, ethylenisch ungesättigten Monomer, ausgewählt aus einem aromatischen Monovinyliden-Monomer, einem alpha-beta-ethylenisch ungesättigten Carbonsäure- Monomer und dessen monomere Derivate, einem Vinylester- Monomer und dessen monomere Derivate, einem Vinylmethylethyl-Monomer, einem Vinylethylethyl-Monomer, einem Acrylnitril-Monomer und verschiedenen Kombinationen davon, um die Öl-in-Wasser-Emulsion mit Polymerteilchen mit den vorgenannten epoxyfunktionellen Seitengruppen zu erzeugen.
Ein weiterer Schritt unseres neuartigen Verfahrens besteht im Einführen einer wirksamen Menge einer zweiten Öl- in-Wasser-Emulsion, die ein Polymer mit vorgegebenen epoxyreaktiven Seitenteilen enthält, in die erste Öl-in-Wasser- Emulsion, um die vorgenannte neuartige, verdampfungsfähige Dispersion zu erzeugen. Derartige epoxyreaktive Seitenteile werden ausgewählt aus Amin-Teilen, Amid-Teilen, Carbonsäure- Teilen und Kombinationen davon.
Die relative Menge (1) der Polymerteilchen mit epoxyfunktionellen Seitengruppen und (2) des Polymers mit epoxyreaktiven Seitenteilen, in der verdampfungsfähigen neuartigen Dispersion sind beim Verdampfen der flüchtigen Komponenten der Dispersion wirksam, um zu ermöglichen, daß das Vernetzen zwischen den epoxyfunktionellen Gruppen und den epoxyreaktiven Teilen bei Raumtemperatur stattfindet. Vorzugsweise umfaßt das vorgenannte Verfahren ferner den Schritt des Aufbringens der verdampfungsfähigen Dispersion als eine Beschichtung auf die Oberfläche eines Substrats in einer Verdampfungsumgebung, wonach die verdampfungsfähigen Komponenten der Dispersion verdampfen, was zur Bildung einer vernetzten Oberflächenbeschichtung auf dem Substrat führt.
Mehr bevorzugt umfaßt das vorgenannte Verfahren ferner die Schritte des Aufbringens der verdampfungsfähigen Dispersion als eine Beschichtung auf die Oberfläche eines Substrats und Lufttrocknen der auf dem Substrat aufgebrachten Beschichtung bei Raumtemperatur für eine Zeitdauer, die ausreichend ist, um das Verdampfen der verdampfungsfähigen Komponenten der Dispersion zu bewirken, wodurch die Bildung einer vernetzten Oberflächenbeschichtung auf dem Substrat resultiert.
Noch mehr bevorzugt umfaßt das vorgenannte Verfahren ferner die Schritte des Aufbringens der verdampfungsfähigen Dispersion als eine Beschichtung auf die Oberfläche eines Substrats und Trocknen der auf dem Substrat aufgebrachten Beschichtung bei einer erhöhten Temperatur für eine Zeitdauer, die ausreichend ist, um das Verdampfen der verdampfungsfähigen Komponenten der Dispersion zu bewirken, wodurch die Bildung einer vernetzten Oberflächenbeschichtung auf dem Substrat resultiert.
In anderen bevorzugten Ausführungsformen gewährt die Erfindung die vernetzten Oberflächenbeschichtungen, die gemäß den vorgenannten bevorzugten Verfahren erzeugt wurden.
In weiteren bevorzugten Ausführungsformen gewährt die Erfindung Substrate, worauf die vorgenannten bevorzugten vernetzten Oberflächenbeschichtungen aufgebracht worden sind.
In noch einer weiteren Ausführungsform gewährt die Erfindung eine verdampfungsfähige Dispersion, einschließend verdampfungsfähige Komponenten, welche Dispersion dadurch gekennzeichnet ist, daß sie einschließt:
eine erste Öl-in-Wasser-Emulsion, einschließend Polymerteilchen mit epoxyfunktionellen Seitengruppen und mit einer Glasübergangstemperatur van 10 º... 120 ºC, einen nichtionischen Emulgator mit einem HLB-Wert von 9 ... 19, und eine wirksame Menge eines Puffermittels, so daß die erste Öl-in- Wasser-Emulsion einen pH-Wert von 3 ... 9 hat; und eine zweite Öl-in-Wasser-Emulsion, dadurch gekennzeichnet, daß sie einschließt ein Polyeer mit epoxyreaktiven Seitenteilen ausgewählt aus Aiin-Teilen, Amid-Teilen, Carbonsäure-Teilen und deren Kombinationen,
wobei die Dispersion dadurch gekennzeichnet ist, daß sie einschließt: (1) Polymerteilchen mit epoxyfunktionellen Seitengruppen und (2) Polymer mit epoxyreaktiven Seitentei-len,
wobei die Menge des nichtionischen Emulgators in der Dispersion wirksam ist, um in der verdampfungsfähigen Dispersion eine beabstandete Beziehung der epoxyreaktiven Teile und epoxyfunktionellen Gruppen aufrecht zu erhalten, und
wobei die Dispersion ferner dadurch gekennzeichnet ist, daß sie bei Raumtemperatur eine Gebrauchsfähigkeitsdauer von mindestens einem Jahr zeigt.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden nachfolgend in weiteren Einzelheiten diskutiert.

Gewerbliche Anwendbarkeit

Die vorliegende Erfindung kann zum Erzeugen dauerhafter, abriebfester und lösemittelbeständiger Oberflächenbeschichtungen auf Substraten eingesetzt werden, wie beispielsweise Pappe, Papier, Holz, Beton, Stein, Marmor und Terrazzo sowie eine Vielzahl von Metalloberflächen, einschließend polierte Metalloberflächen und Metallfolien. Wie hierin festgelegt, wird unter Stein einschließlich Mauerziegel, Pflasterstein und Natursteinplatten ((Gehwegplatten)) verstanden. Wie hierin festgelegt, können Natursteinplatten eine Vielzahl von Formen und Zusammensetzungen haben, einschließend roter Lehm und gebrannter Ton.
Die Oberflächenbeschichtungsstoffe können je nach Wunsch in Mengen als Massengut oder kleiner bemessenen Behältern versandt werden. Die Oberflächenbeschichtungsstoffe können beispielsweise ohne weiteres in 203 Liter (55 Gallon)-Fässern oder in Schienenwagen versandt werden. Die Oberflächenbeschichtungsstoffe können, wenn der Verbraucher kleinere und bequemer bemessene Behälter wünscht, in 3,78 Liter (1 Gallon)-Behältern (oder kleiner) oder in Aerosol- Behältern vertrieben werden.

Beste Ausführungsform der Erfindung

Obgleich die vorliegende Erfindung in einer Vielzahl von Formen ausgeführt werden kann, werden nachfolgend mehrere gegenwärtig bevorzugte Ausführungsformen im Detail beschrieben und davon ausgegangen, daß die vorliegende Offenbarung lediglich als eine Veranschaulichung der vorliegenden Erfindung ohne Beschränkung auf die speziellen diskutierten Ausführungsformen zu betrachten ist. In der nachfolgenden detaillierten Beschreibung werden bestimmte Begriffe sowie eine bestimmter Terminologie für die Aufgaben der knappen Formulierung eingesetzt und um die Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung zu erhellen. Diese Begriffe werden nachfolgend festgelegt.
Die hierin verwendeten Begriffe "Katalysator" und "Beschleuniger" betreffen eine Substanz, die die Geschwindigkeit einer speziellen chemischen Reaktion beeinflußt. Trotz der Beeinflussung der Geschwindigkeit einer solchen chemischen Reaktion, wird der Katalysator (oder Beschleuniger) selbst weder verbraucht noch unterliegt der Katalysator (oder Beschleuniger) einer chemischen Veränderung (siehe beispielsweise Seiten 205 und 206 in "The Condensed Chemical Dictionary", 10. Ansg., 1981 von Van Nostrand Reinhold Co.).
Der hierin verwendete Begriff "Dispersion" wird als eine zu Beginn nicht notwendigerweise stabile Mischung festgelegt, umfassend eine wäßrige äußere Phase und eine nichtwäßrige innere Phase, die in der äußeren Phase auf wäßriger Basis dispergiert ist.
Der hierin verwendete Begriff "Emulsion" soll eine normalerweise anfänglich stabile Mischung von zwei oder mehreren untereinander nichtmischbaren Feststoffen, Flüssigkeiten und/oder Gasen bedeuten, die durch relativ geringe Mengen vorgegebener Substanzen in Suspension gehalten werden, die oftmals mit Begriffen bezeichnet werden wie "Detergentien", "Emulgatoren", "Seifen", "Tenside" usw. Im allgemeinen gibt es sowohl Öl-in-Wasser-Emulsionen als auch Wasser-in-Öl-Emulsionen. Speziell weisen alle stabile Emulsionen eine äußere Phase und eine in der äußeren Phase dispergierte innere Phase auf.
Der hierin verwendete Begriff "Raumtemperatur" wird als eine Temperatur van 20 ºC ... 25 ºC festgelegt.
Die Begriffe "Topfzeit"-, "Lagerdauer"- und "Gebrauchsfähigkeitsdauer"-Stabilität werden als solche untereinander austauschbar verwendet und zum Teil in bezug auf die physikalischen Eigenschaften einer vernetzten Oberflächenbeschichtung festgelegt, die durch Herstellung der neuarlgen, verdampfungsfähigen Dispersion nach den Grundsätzen des neuartigen Verfahrens erzeugt wird und im wesentlichen unmittelbar danach bewirkt, daß die verdampfungsfähigen Komponenten der neuartigen Dispersion verdampfen, indem die Dispersion je nach Wunsch Trocknungsbedingungen bei Raumtemperatur oder erhöhter Temperatur ausgesetzt wird. Diese Begriffe werden dementsprechend auch im Zusammenhang mit den physikalischen Eigenschaften dieser vernetzten Oberflächenbeschichtung festgelegt, die in der vorstehend beschriebenen Weise aus der neuartigen verdampfungsfähigen Dispersion erzeugt wird, nachdem diese bei einer vorbestimmten Temperatur über eine festgelegte Zeitdauer gelagert worden war. Die hierin austauschbar verwendeten Begriffe "Topfzeit"-, "Lagerdauer" - und "Gebrauchsfähigkeitsdauer"-Stabilität sind als diejenige Zeitdauer zu verstehen, die, beginnend mit der Zubereitung der neuartigen, verdampfungsfähigen Dispersion vergeht und während der (Zeitdauer) die verdampfungsfähige Dispersion bei Verdampfung der verdampfungsfähigen Komponenten eine vernetzte Oberflächenbeschichtung mit physikalischen Eigenschaften bilden kann, die sich während der vorgegebenen Zeitdauer im wesentlichen nicht verändern.
Der hierin verwendete Begriff "löslich" kennzeichnet die Fähigkeit, in einem Lösemittel so gleichförmig aufgelöst zu sein, daß in diesem ein Übergang zur Lösung erfolgt.
Nachdem so die vorgenannten Begriffe festgelegt wurden, möchten wir nun die Erfindung ausführlicher offenbaren. Vorher möchten wir jedoch kurz darauf hinweisen, daß bestimmte andere, noch nicht diskutierte und festgelegte Begriffe nachfolgend diskutiert und festgelegt werden.
Dementsprechend soll sich, sofern im Rahmen des Textes nicht anders angezeigt ist, der Begriff "Teile" ((Anteile)) auf das Gesamtgewicht des Monomers oder der Monomere beziehen, die polymerisiert sind, um solche Polymerteilchen zu bilden, die in der wäßrigen Phase der neuartigen verdampfungsfähigen Dispersion dispergiert sind, welche Dispersion nach den Grundsätzen des neuartigen Verfahrens erzeugt worden ist.
Wie bereits kurz erwähnt, ist ein Aspekt der vorliegenden Erfindung auf ein Verfahren zum Erzeugen einer verdampfungsfähigen Dispersion gerichtet, die verdampfungsfähige Komponenten umfaßt. Insbesondere ist die Dispersion bei Verdampfung der verdampfungsfähigen Komponenten in der Lage, auf einem Substrat bei Raumtemperatur eine vernetzte Oberflächenbeschichtung zu bilden. Dementsprechend umfaßt eines der bevorzugten Verfahren zum Erzeugen der neuartigen verdampfungsfähigen Dispersion der vorliegenden Erfindung die folgende Reihe von Schritten.
Zunächst wird in ein Reaktionsgefäß geeigneter Größe unter Rühren ein geeignetes Volumen Wasser eingeführt, um eine vorbestimmte Konzentration von "Gesamtfeststoffen" der Dispersion zu erzeugen. Die angestrebte Konzentration von "Gesamtfeststoffen" kann im Bereich van 5 % ... 60 Gewichtsprozent bezogen auf das Gesamtgewicht der Dispersion und vorzugsweise im Bereich von 30 % ... 45 Gewicntsprozent liegen. Das Wasser ist vorzugsweise deionisiert. Nach der Einführung von Wasser in das Reaktionsgefäß werden danach 3 ... 4 Teile eines geeigneten, nichtionischen Emulgators (oder "Tensids") in das Reaktionsgefäß gegeben, gef olgt von 0 ... 3 Teilen, vorzugsweise 0,25 ... 1 Teil, eines wahlweise, geeigneten anionischen Emulgators. Der Wert für das Hydrophil/Lipophil- Gleichgewicht ("HLB-Wert") des nichtionischen Emulgators beträgt für die Aufgaben zum Erzeugen den nachfolgend beschriebenen, vernetzbaren, epoxyfunktionelle Gruppen enthaltenden Polymermaterials 9 ... 19. Diese Inhaltsstoffe des Reaktionsgefäßes werden sodann auf die gewünschte Reaktionstemperatur von 80 ºC ... 95 ºC und vorzugsweise etwa 85 ºC ... 90 ºC gebracht.
In ein separates Reaktionsgefäß geeigneter Größe werden 1 % ... 5 Gewichtsprozent jener Menge Wasser zugesetzt, die zu Beginn in das Reaktionsgefäß gegeben wurde, gefolgt von dem Zusatz von 0,5 ... 1 Teil eines geeigneten wasserlöslichen radikalischen Initiators bei Raumtemperatur. Wiederum wird deionisiertes Wasser bevorzugt. Danach werden in das separate Gefäß 0,3 Teile ... 0,5 Teile eines geeigneten Puffermittels zugesetzt. Die Menge des Puffermittels in einem solchen Gefäß, wenn die Inhaltsstoffe des Gefäßes dem Reaktionsgefäß zugesetzt werden, ist wirksam, um die Inhaltsstoffe des Reaktionsgefäßes auf einem pH-Wertbereich von 3 ... 9, vorzugsweise auf einen pH-Wertbereich von 6 ... 8 und mehr bevorzugt auf einen pH-Wertbereich von 6,5 ... 7,5, zu halten.
Danach werden den Inhaltsstoffen des Reaktionsgefäßes 1 60 Teile, vorzugsweise 20 ... 40 Teile, einer Monomermischung zugegeben, die ein emulsionspolymerisierbares Monomer mit epoxyfunktionellen Seitengruppen umfaßt, während die Inhaltsstoffe des Reaktionsgefäßes bei der vorstehend beschriebenen Reaktionstemperatur und bei dem vorstehend beschriebenen pH-Wertbereich gehalten werden. Die monomeren Inhaltsstoffe der Monomermischung werden so gewählt, daß die Glasübergangstemperatur (Tg) des erzeugten Polymers, nämlich der Polymerteilchen mit epoxyfunktionellen Seitengruppen, 10 ºC ... 120 ºC, vorzugsweise 30 ºC ... 90 ºC und mehr bevorzugt 40 ºC ... 60 ºC, beträgt.
Für die Aufgaben der vorliegenden Erfindung geeignete emulsionspolymerisierbare Monomere mit epoxyfunktionellen Seitengruppen umfassen, ohne auf diese beschränkt zu sein; Glycidylacrylat, Glycidylmethacrylat, Allylglycidylether und deren Kombinationen.
Ebenfalls einbezogen in die Monomermischung sind 1 ... 60 Teile und vorzugsweise 20 ... 40 Teile eines ethylenisch ungesättigten, emulsionspolymerisierbaren Monomers, ausgewählt aus einem aromatischen Monovinyliden-Monomer, einem alpha-beta-ethylenisch ungesättigten Carbonsäureester-Monomer und dessen monomere Derivate, einem Vinylester-Monomer und dessen monomere Derivate, bestimmten anderen spezifischen Monomeren und verschiedenen Kombinationen davon.
Dementsprechend umfassen bevorzugte aromatische Monovinyliden-Monomere Styrol ("ST"); alpha-Methylstyrol ("AMS"); Vinyltoluol; 2,4-Dimethylstyrol sowie deren Kombinationen.
Bevorzugte alpha-beta-ethylenisch ungesättigte Carbonsäure-Monomere umfassen Acrylsäure, Methacrylsäure, Itaconsäure und deren Kombinationen.
Bevorzugte alpha-beta-ethylenisch ungesättigte Carbonsäureester-Monomere und deren monomere Derivate umfassen Methylacrylat, Ethylacrylat, Butylacrylat, Methylmethacrylat, Butylmethacrylat, tert-Butylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat und deren Kombinationen.
Bevorzugte Vinylester-Monomere und monomere Derivate davon umfassen Vinylacetat. Weitere Monomere, die zugegen sein können, sind Vinylmethylether, Vinylethylether und Acrylnitril. Ebenfalls können Kombinationen der in diesem Abschnitt aufgezählten Monomere zugegen sein.
Auf Wunsch kann die Monomermischung enthalten: ein wahlweises Kettenübertragungsmittel (oder mehr als ein wahlweises Kettenübertragungsmittel) sowie ein wahlweises Vernetzungsmittel als Bestandteil.
Der hierin verwendete Begriff "Vernetzungsmittel" soll jedes Monomer bezeichnen, welches mindestens 2 Vinyl- Endgruppen enthält, ohne jedoch auf dieses beschränkt zu sein. Somit umfassen Vernetzungsmittel, die für die Aufgaben der vorliegenden Erfindung geeignet sind, ohne auf diese beschränkt zu sein: Divinylbenzol (DVB); Ethylenglykoldiacrylat (EGDA); Hexandioldiacrylat (HDDA); Neopentylglykoldiacrylat (NPGDA); Tetraethylenglykoldiacrylat (TEGDA); Ethylenglykoldi -methacrylat (EGDMA); Trimethylolpropantriacrylat (TMPTA); Trimethylolpropantrimethacrylat (TMPTMA); Pentaerythritol -triacrylat (PETA); Pentraerythritoltrimethacrylat (PETMA); Allylmethacryl (AMA); Allylacrylat (AA); Allylmaleat (AM); Diallylmaleat (DAM); Polyethylenglykoldiacrylat (PEGDA); Polyethylenglycoldimethacrylat (PEGDMA) sowie deren Kombinationen.
Die Aufgabe der Verwendung eines Kettenübertragungsmittels besteht darin, das Modifizieren der relativen Molekülmasse des gebrauchsfertigen Polymers zu ermöglichendas als Ergebnis des Vernetzens der vorgenannten vernetzungsfähigen Polymerteilchen erzeugt wird, die jeweils epoxyfunktionelle bzw. epoxyreaktive Seitengruppen oder -teile aufweisen. Die Verwendung von Kettenübertragungsmitteln ist dem Fachmann gut bekannt, und es ist ein großes Sortiment davon kommerziell verfügbar.
Geeignete Kettenübertragungsmittel umfassen, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein: Butylmercaptopropionat; Isooctylmercaptopropansäure; Bromoform; Bromtrichlormethan; Tetrachlorkohlenstoff; Alkylmercaptane, wie beispielsweise n-Dodecylmercaptan, tert-Dodecylmercaptan, Octylmercaptan, Tetradecylmercaptan und Hexadecylmercaptan; Alkylthioglykolate, wie beispielsweise Butylthioglykolat, Isooctylthioglykolat und Dodecylthioglykolat; sowie Thioester; und deren Kombinationen.
Bevorzugte Kettenübertragungsmittel umfassen Butylmercaptopropionat, Bromtrichlormethan und Isooctylmercaptopropansäure.
Im Laboratorium wird ein langsamer Zusatz der Monomermischung zu den Inhaltsstoff en des Reaktionsgefäßes über beispielsweise eine Dauer von etwa einer Stunde unter gleichzeitiger Einhaltung der gewünschten Reaktionstemperatur und des pH-Wertbereichs bevorzugt. Dem Fachmann ist jedoch offensichtlich, daß aus einer Vielzahl von Gründen Zugabegeschwindigkeiten beim Erzeugen kommerzieller Mengen in einer kommerziell bemessenen Anlage variieren.
Nach Beendigung der Zugabe der Monomermischung zu den Inhaltsstoffen des Reaktionsgefäßes wird bevorzugt, die Inhaltsstoffe des Reaktionsgefäßes für eine weitere Stunde bei der angestrebten Reaktionstemperatur unter gleichzeitiger Einhaltung der Reaktionstemperatur und des pH-Wertbereichs zu halten, um die angestrebte Polymerisationsreaktion zu optimieren, wodurch in dem Reaktionsgefäß Emulsionspolymerteilchen mit epoxyfunktionellen Seitengruppen erzeugt werden. Wiederum ist dem Fachmann offensichtlich, daß beim Erzeugen kommerzieller Mengen in einer kommerzialisierten Anlage aus einer Vielzahl von Gründen Haltezeiten nach der Zugabe in der Regel variieren. Es wurde jedoch festgestellt, daß ein solches Aufrechterhalten des pH-Wertbereiches das Öffnen des Epoxyringes des so erzeugten epoxyfunktionellen Polymers auf ein Minimum herabsetzt.
Bevor die so erzeugte verdampfungsfähige Öl-in-Wasser- Emulsion zur Bildung eines Films auf einem Substrat verwendet werden kann, müssen die in der äußeren Phase dispergierten Polymerteilchen dazu gebracht werden, zu koaleszieren. Obgleich die Koaleszenz der Teilchen durch natürliche Kräfte herbeigeführt werden kann, wie beispielsweise Verdampfung der verdampfungsfähigen Komponenten der kolloidalen Öl-in-Wasser-Emulsion, haben wir festgestellt, daß es gelegentlich wünschenswert ist, 1 ... 35 Teile eines wahlweisen Koaleszenzmittels zu 100 Teilen der so erzeugten kolloidalen Öl-in-Wasser-Emulsion zuzugeben.
Koaleszenzmittel werden oftmals in Beschichtungszubereitungen auf Wasserbasis einbezogen, um kohärent bleibende Filme zu schaffen, wenn sie erwarteten Temperaturen, Verschleißraten und anderen "Anwendungsbedingungen" ausgesetzt werden. In diesem Zusammenhang umfassen gut bekannte Koaleszenzmittel, die für die Aufgaben der Erfindung geeignet sind, ohne auf diese beschränkt zu sein: die Alkyl- und/oder aromatischen Ether von Glykolen, wie beispielsweise Ethylenglykol, Diethylenglykol, Triethylenglykol, Propylenglykol, Dipropylenglykol und/oder Tripropylenglykol, sowie die Alkyl- und/oder aromatischen Ester dieser Glykole und deren Verbindungen.
Um die Verwendung der so erzeugten Öl-in-Wasser- Emulsion zum Erzeugen von Filmen zu ermöglichen, die höherwertige "Verlauf"-Eigenschaften besitzen, haben wir darüber hinaus festgestellt, daß es wünschenswert ist, wenn auch zu anderen Zeitpunkten, 0,2 ... 4,0 Teile eines wahlweisen Verlaufmittels zu 100 Teilen der so erzeugten erfindungsgemäßen Öl-in-Wasser-Emulsion zuzusetzen.
Verlaufmittel werden oftmals eingesetzt, um glatte Filme mit gleichförmigem Glanz ohne die Bildung von vorstehenden Rändern und Wirbeln zu schaffen, wie sie bei den verschiedenen Auftragsmethoden entstehen könnten.
Für die Aufgaben der vorliegenden Erfindung geeignete Verlaufmittel umfassen, ohne auf dies beschränkt zu sein: die ethoxylierten Alkylphenole und die ethoxylierten und/oder propoxylierten Alkohole. Als Verlaufmittel der Wahl werden vom Fachmann typischerweise Tributoxyethylphosphat und seine Analoga eingesetzt.
Um darüber hinaus die Fähigkeit der so erzeugten erfindungsgemäßen Öl- in-Wasser-Emulsion zum "Benetzen" einer Substratoberfläche zu verbessern, haben wir als wünschenswert die Zugabe, wenn auch zu anderen Zeitpunkten, von 0,02 ... 0,10 Teilen eines wahlweisen Benetzungsmittels zu 100 Teilen der so erzeugten Öl-in-Wasser-Emulsion festgestellt.
Benetzungsmittel werden oftmals verwendet, um das Ausbreiten einer Beschichtungszubereitung über ein Substrat während des Auftragens zu unterstützen. In diesem Zusammenhang geeignete Benetzungsmittel für die Aufgaben der vorliegenden Erfindung umfassen, ohne auf diese beschränkt zu sein: Fluorkohlenstoff-Tenside, Alkalimetall- und Aminsalze höherer Fettsäuren, wie beispielsweise Natrium-, Kalium-, Ammonium- und/oder Morpholinoleat und/oder Rizinoleatsalze sowie bestimmte nichtionische Tenside, die typischerweise vom Fachmann als die Benetzungsmittel ihrer Wahl eingesetzt werden.
Beim Einsetzen der vorgenannten wahlweisen Inhaltsstoffe wird, wenn mehrere eingesetzt werden sollen, ihre Vereinigung in einer solchen Weise bevorzugt, daß ein gleichförmiges Gemisch erzeugt wird und danach das so erzeugte gleichförmige Gemisch über eine Dauer von 15 bis 20 Minuten in die Öl-in-Wasser-Emulsion eingeführt wird. An dieser Stelle wurde als wünschenswert festgestellt, noch zu anderen Zeitpunkten zunächst 0,01 ... 1,0 Teile eines wahlweisen Antischaummittels zu 100 Teilen der Öl-in-Wasser- Emulsion zuzusetzen.
Antischaummittel werden üblicherweise in Oberflächenbeschichtungszusammensetzungen eingearbeitet, wie beispielsweise Fußbodenpolituren, um Schaumspuren in dem getrockneten Film herabzusetzen und/oder zu eliminieren. Für die Aufgaben der vorliegenden Erfindung umfassen geeignete Antischaummittel, ohne auf diese beschränkt zu sein: Fettsäuren, Fettsäureester und -salze, Fettsäuresulfonate, Mischungen von Glykolen und Estern sowie Siliconpolymer-Emulsionen. Siliconemulsionen werden wegen ihrer größeren Wirksamkeit und anhaltenden Aktivität bevorzugt. Organopolysiloxane und verschiedene patentrechtlich geschützte Siliconemulsionen, die für Systeme auf Wasserbasis zugeschnitten sind, sind für die Aufgaben der vorliegenden Erfindung ebenfalls geeignet.
Um die neuartige, verdampfungsfähige kolloidale Dispersion zu erzeugen, die das vorgenannte vernetzbare, polymere Material enthält, wird eine zweite Öl-in-Wasser- Emulsion in die erste Öl-in-Wasser-Emulsion eingeführt. Die zweite Öl-in-Wasser-Emulsion umfaßt 5 ... 95 Teile eines Polymers mit epoxyreaktiven Seitengruppen oder -teilen pro 100 Teile vernetzbares polymeres Material. Bei der Herstellung des Polymers mit epoxyreaktiven Seitenteilen kann es insbesondere wünschenswert sein, ein emulsionspolymerisierbares Monomer mit epoxyreaktiven Seitenteilen mit einem ethylenisch ungesättigten emulsionspolymerisierbaren Monomer zu copolymerisieren, welches ausgewählt wird aus einem aromatischen Monovinyliden-Monomer, einem alphabeta-ethylenisch ungesättigten Carbonsäure-Monomer, einem alpha-beta-ethylenisch ungesättigten Carbonsäureester- Monomer und deren monomeren Derivaten, ein monomeres Derivat eines ethylenisch ungesättigten Dicarbonsäureanhydrids, bestimmten anderen vorgegebenen Monomeren und verschiedenen Kombinationen davon.
In diesem Zusammenhang umfassen bevorzugte aromatische Monovinyliden-Monomere Styrol ("ST"); alpha-Methylstyrol ("AMS"); Vinyltoluol; 2,4-Dimethylstyrol und Kombinationen davon.
In diesem Zusammenhang bevorzugte alpha-beta- ethylenisch ungesättigte Carbonsäure-Monomere umfassen auch Acrylsäure, Methacrylsäure, Itaconsäure und Kombinationen davon.
Bevorzugte alpha-beta-ethylenisch ungesättigte Carbonsäureester-Monomere und monomere Derivate davon umfassen in diesem Zusammenhang ferner Methylacrylat, Ethylacrylat, Butylacrylat, Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, Butylmethacrylat, Isobutylmethacrylat, 2- Ethylhexylmethacrylat und Kombinationen davon.
Weitere bevorzugte Vinylester-Monomere und monomere Derivate davon umfassen ferner Vinylacetat. Weitere Monomere, die zugegen sein können, sind Vinylmethylether, Vinylethylether und Acrylnitril. Ebenfalls können in diesem Abschnitt zusammengestellte Kombinationen der Monomere zugegen sein.
Die emulsionspolymerisierbare Mischung der zweiten Öl- in-Wasser-Emulsion kann auf Wunsch ein wahlweises Kettenübertragungsmittel (oder mehr als aas eine wahlweise Kettenübertragungsmittel) sowie ein wahlweises Vernetzungsmittel als Bestandteil einschließen.
Wie bereits kurz erwähnt, werden die erste und die zweite Öl-in-Wasser-Emulsion vereinigt, um die neuartige verdampfungsfähige, kolloidale Dispersion der vorliegenden Erfindung zu erzeugen. Die auf diese Weise erhaltene kolloidale Dispersion umfaßt (1) Polymerteilchen mit epoxyfunktionellen Seitengruppen und (2) Polymer mit epoxyreaktiven Seitenteilen, von denen jedes separat in der äußeren wäßrigen Phase dispergiert wird. Epoxyreaktive Teile werden ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Aminen, Amiden, Carbonsäure und Kombinationen davon.
Im allgemeinen hat das Polymer mit epoxyreaktiven Seitenteilen eine zahlengemittelte relative Molekülmasse von mindestens 5.000. Sofern nicht anders angegeben, ist bei der Bezugnahme auf den nachfolgenden Begriff "relative Molekülmasse" davon auszugehen, daß es sich um die zahlengemittelte relative Molekülmasse handelt.
Spezieller hat ein solches Polymer, wenn der epoxyreaktive Seitenteil eines solchen Polymers ein Amin ist, eine relative Molekülmasse von mindestens 1.800 bis zu 50.000, vorzugsweise mindestens 5.000 bis zu 40.000 und mehr bevorzugt mindestens 8.000 bis zu 35.000. Wenn der epoxyreaktive Seitenteil eines solchen Polymers ein Amid ist, hat ein solches Polymer eine relative Molekülmasse von mindestens 5.000 bis zu 50.000, vorzugsweise mindestens 8.000 bis zu 40.000 und mehr bevorzugt mindestens 10.000 bis zu 35.000. Wenn der epoxyreaktive Teil eines solchen Polymers eine Carbonsäure ist, hat ein solches Polymer eine relative Molekülmasse von mindestens 5.000 bis zu 50.000, vorzugsweise mindestens 8.000 bis zu 40.000 und mehr bevorzugt mindestens 10.000 bis zu 35.000.
Die relativen Mengen von (1) Polymerteilchen mit epoxyfunktionellen Seitengruppen und (2) Polymer mit epoxyreaktiven Seitenteilen sind in der verdampfungsfähigen Dispersion bei Verdampfung der flüchtigen Komponenten der Dispersion wirksam, um zu ermöglichen, daß das Vernetzen zwischen den epoxyfunktionellen Gruppen und den epoxyreaktiven Teilen bei Raumtemperatur stattfinden kann.
Die auf diese Weise erzeugte wäßrige, verdampfungsfähige, kolloidale Dispersion ist normalerweise "rein", was bedeutet, daß sie normalerweise keinen Geruch nach nichtumgesetztem Monomer aufweist und kein Koagulat enthält. Ferner besteht eine derartige kolloidale Dispersion normalerweise aus 5 % ... 60 Gewichtsprozent nichtflüchtige Bestandteile. Weiterhin wurde festgestellt, daß die so erzeugte kolloidale Dispersion eine Gebrauchsfähigkeitsdauer von mehr als einem Jahr besitzt.
Ohne sich auf die Theorie festlegen zu wollen, wohl aber im Bestreben der Gewährung einer vollständigen Offenbarung, wird gegenwärtig gefordert, daß die auf diese Weise erzeugten Polymerteilchen mit epoxyfunktionellen Seitengruppen kolloidale Teilchen sind, im allgemeinen mit kugelförmiger Gestalt.
Ferner wird gegenwärtig ebenfalls gefordert, daß diese Teilchen auf ihren äußeren Oberflächen eine geladene Wasserschicht (eine sogenannte "elektrische Doppelschicht") von negativ geladenen Teilchen und positiv geladenen Teilchen aufweist, wobei die positiv geladenen Teilchen radial nach außen von den negativ geladenen Teilchen beabstandet sind. Diese elektrische Doppelschicht (ebenfalls bezeichnet als die "Stern-Schicht") soll in ihrer Größenordnung als Folge der relativ großen Hydratationsschicht erheblich sein, die mit den nichtionischen Emulgatoren assoziiert ist, die bei der Herstellung der nachfolgend diskutierten, epoxyfunktionelle Gruppe enthaltende Polymere eingesetzt werden. Darüber hinaus wurde festgestellt, daß die Einbeziehung von 0,2 ... 2,0 Teilen eines geeigneten nichtionischen Tensids pro 100 Teile kolloidaler Dispersion einen weiteren Beitrag zu einer relativ großen Hydratationsschicht (oder "Stern-Schicht") beiträgt, die sich wiederum als wirksam erwiesen hat, die epoxyreaktiven Teile und die epoxyfunktionellen Gruppen in beabstandeter Beziehung zu der verdampfungsfähigen Dispersion vor der Verdampfung der verdampfungsfähigen Komponenten der Dispersion zu halten.
Ferner wird gefordert, daß, nachdem die kolloidale Dispersion auf ein geeignetes Substrat ausgebreitet worden ist, die Polymerteilchen mit epoxyfunktionellen Seitengruppen in engem Kontakt mit Polymer gebracht werden, welches epoxyreaktive Seitenteile aufweist, und zwar durch Verdampfung der verdampfungsfähigen Komponenten der kolloidalen Dispersion. Das Ergebnis einer solchen Verdampfung besteht darin, daß bestimmte vernetzende Reaktionen zwischen den epoxyfunktionellen Seitengruppen der vorgenannten Polymerteilchen und den epoxyreaktiven Seitenteilen des vorgenannten Polymers stattfinden. Das Ergebnis besteht in der Feststellung, daß vernetzte Polymerfilme, im gegossenen Zustand, dauerhaft, lösemittelbeständige und abriebfeste Oberflächenbeschichtungen schaffen, die bei Raumtemperatur härten.
Zum Zwecke einer vollständigen Offenbarung umfassen nichtionische Emulgatoren, die für die Aufgaben der vorliegenden Erfindung geeignet sind, ohne auf diese beschränkt zu sein: die Alkanolamide, die Aminoxide, die Blockpolymere, die carboxylierten Alkoholethoxylate, die ethoxylierten Alkohole, die ethoxylierten Alkylphenole, die ethoxylierten Amine und/oder Amide, die ethoxylierten Fettsäuren, die ethoxylierten Fettsäureester und Öle (tierische und pflanzliche), die Fettsäureester (außer Glykol, Glycerol u.dgl.), die Tenside auf Fluorkohlenstoff-Basis, die Glycerolester, die Glykolester, die Derivate auf Lanolin-Basis, das Lecithin und die Lecithin-Derivate, die Monoglyceride und ihre Derivate, die propoxylierten und ethoxylierten Fettsäuren und/oder Alkohole und/oder Alkylphenole, die Tenside auf Protein-Basis, die Tenside auf Silicon-Basis, die Sorbitan-Derivate sowie die Sucroseester und deren Derivate (siehe beispielsweise Seiten 286 ... 292 der nordamerikanischen Ausgabe von 1986 "McCutcheon's" Emulsifiers & Detergents, McCutcheon Division, MC Publishing Company, Glen Rock, New Jersey).
Bevorzugte nicht ionische Emulgatoren (oder sogenannte nichtionische "Tenside") umfassen die ethoxylierten Alkohole, die ethoxylierten Alkylphenole, die propoxylierten und ethoxylierten Fettsäuren und/oder Alkohole und/oder Alkylphenole.
Anionische Emulgatoren, die für die Aufgaben der vorliegenden Erfindung geeignet sind, umfassen, ohne auf diese beschränkt zu sein: die Alkylarylsulfonate, die sulfonierten Amine und Amide, die Detergentien-Intermediate (z.B. die Alkohole, die Fettsäuren, die Alkylarylsulfonsäuren), die Diphenylsulfonat-Derivate, die ethoxylierten Alkylphenole, die Emulgatoren vom heterocyclischen Typ, die Isothionate, die Derivate auf Lanolin-Basis, Lecithin und die Lecithin-Derivate, die Monoglyceride und ihre Derivate, die Olefinsulfonate, die Phosphat-Derivate, die Phosphatester, die Polyaminocarbonsäuren und ihre verwandten Sequestrierungsmittel, die propoxylierten und die ethoxylierten Fettsäuren und/oder Alkohole und/oder Alkylphenole, die Tenside auf Protein-Basis, die Sacosin-Derivate, die Tenside auf Silicon-Basis, die Sorbitan-Derivate, die Sucroseester und ihre Derivate, die Sulfate und Sulfonate von ethoxylierten Alkylphenolen, die Sulfate und Sulfonate von Ölen und Fettsäuren, die Sulfate von Alkoholen, die Sulfate von ethoxylierten Alkoholen, die Sulfate von Fettsäuren, die Sulfonate von Benzol und/oder Toluol und/oder Xylol, die Sulfonate von kondensierten Naphthalenen, die Sulfonate der Dodecyl- und der Tridecylbenzole, die Sulfonate von Naphthalen und die Alkylnaphthalene, die Petrolsulfonate, die Sulfosuccinate und ihre Derivate, die Taurate, die Thiound die Mercapto-Derivate sowie die Tridecyl- und die Dodecylbenzolsulfonsäuren (siehe beispielsweise die Seiten 286 ... 292 der nordamerikanischen Ausgabe von 1986 "McCutcheon's" Emulsifiers & Detergents, McCutcheon Division, MC Publishing Company, Glen Rock, New Jersey).
Bevorzugte anionische Emulgatoren (oder sogenannte anionische "Tenside") umfassen die Sulfate und die Sulfonate der ethoxylierten Alkylphenole und/oder der Fettsäuren, die Sulfate der Alkohole und/oder die ethoxylierten Alkohole sowie die Sulfosuccinate und deren Derivate.
Geeignete, wasserlösliche radikalische Initiatoren für die Aufgaben der vorliegenden Erfindung umfassen, ohne auf diese beschränkt zu sein: Peressigsäure, verschiedene Peroxide, verschiedene Persulfate, verschiedene Perphosphate, verschiedene Perborate, verschiedene Percarbonate und verschiedene Azo-Verbindungen. Beispielsweise umfassen derartige wasserlösliche Initiatoren, die geeignet sind und an dieser Stelle erwähnt werden können, Wasserstoffperoxid, Hydroperoxide, wie beispielsweise tert-Butylhydroperoxid, sowie Natrium-, Kalium-, Ammonium- und Bariumpersulfat sowie Acetylperoxid.
Geeignete radikalische Initiatoren vom Azo-Typ zum Zwecke der vorliegenden Offenbarung umfassen, ohne auf diese beschränkt zu sein: Azoamide, wie beispielsweise 2,2'- Azobis(isobutyramid)dihydrat; 2,2'-Azobis [2-methyl-N-(2-hydroxyethyl)propionamid]; und 2,2'-Azobis{2-methyl-N-[1,1- bis(hydroxymethyl)ethyl]propionamid}, jeweils verfügbar bei der Wako Chemicals, Inc., Dallas, Texas, und zwar unter den Wako-Firmenbezeicnnungen "VA-088", "VA-086" und "VA-082".
Bevorzugte Initiatoren umfassen bestimmte anorganische Verbindungen, wie beispielsweise Ammoniumpersulfat (APS) und Kaliumpersulfat.
Die Menge des verwendeten Initiators beträgt normalerweise 0,10 ... 3,0 Teile pro 100 Teile vernetzbares polymeres Material in der verdampfungsfähigen kolloidalen Dispersion und vorzugsweise 0,25 ... 0,6 Teile.
Ein weiterer wasserlöslicher, radikalischer Initiator, der für die Aufgaben der vorliegenden Erfindung geeignet ist, ist die sogenannte "Redox-Kombination", die aus einem wasserlöslichen Persulfat als die "oxidierende" Komponente der Redox-Kombination bestehen kann und aus einem Hydrosulfit, z.B. Natriumhydrosulfit, als die reduzierende "Komponente der Redox-Kombination. Anstelle der Hydrosulfite können wasserlösliche Disulfite, Metadisulfite und/oder Thiosulfate und Formaldehydsulfoxylat verwendet werden. Im allgemeinen verwendbare Anteile des vorgenannten Persulfat- Hydrosulfit-Systems sind: 0,01 ... 1,0 Teile für die oxidierende Komponente und 0,015 ... 1,5 Teile für die reduzierende Komponente, bezogen auf 100 Teile vernetzbares polymeres Material in der kolloidalen Dispersion.
Geeignete Puffermittel umfassen, ohne auf diese beschränkt zu sein: verschiedene Hydrogencarbonate, wie beispielsweise Ammoniumhydrogencarbonat, Kaliumhydrogencarbonat ("KHCO&sub3;"), Natriumhydrogencarbonat ("NaHCO&sub3;") und Kombinationen davon.
Sofern nicht anders angegeben, sind in den nachfolgenden Tabellen und Beispielen alle Anteile auf Gewicht bezogen.

Vergleichsbeispiel 1: Herstellung von epoxyfuktionellem Polymer

Es wurde eine Öl-in-Wasser-Emulsion (oder sogenannte "water out"-Emulsion), enthaltend Polymerteilchen mit epoxyfunktionellen Seitengruppen oder -teilen, folgendermaßen hergestellt.
Es wurde 2-Liter-4-Hals-Polymerisationsreaktionsgefäß ((nachfolgend bezeichnet als Reaktor)) aufgestellt und mit einem Rührwerk, einem Rückflußkühler, einem Thermometer und einem Stickstoff("N&sub2;")-Zuführrohr ausgestattet. Die in der nachfolgenden Tabelle I angegebenen Reaktorbeschickung wurde in den Reaktor eingeführt (die Zugabegeschwindigkeit kann variieren) und danach unter Rühren und unter Inertgas (z.B. N&sub2;)-Atmosphäre auf eine Temperatur von 90 ºC erhitzt. Während die Temperatur der Reaktorbeschickung bei der gewünschten Reaktionstemperatur von 90 ºC plus oder minus zwei (2) Grad Celsius beibehalten wurde, wurde die Initiatorzuführung entsprechend der nachfolgenden Tabelle II und die Monomerzuführung entsprechend der nachfolgenden Tabelle III gleichzeitig separat in den 4-Hals- Polymerisationsreaktor mit jeweils gleichförmiger Geschwindigkeit über eine Dauer von einer (1) Stunde zugegeben, wodurch eine Polymer-Emulsion erzeugt wurde, die auch als eine "Latex" bezeichnet wurde. Danach wurden die Inhaltsstoffe des Reaktors für zusätzlich eine (1) Stunde Dauer bei 90 ºC gehalten. Die auf diese Weise erzeugte Polymer-Emulsion (oder "Latex") hatte einen pH-Wert von 3,8, eine Viskosität von 26 x 10&supmin;³ Pa s (26 Centipoise) ("cP"), und einen Gehalt von "Gesamtfeststofffen" von 35,1 Gewichtsprozent. Die auf diese Weise erzeugte Latex wurde sodann von 90 ºC auf Raumtemperatur gekühlt und danach durch eine Käsereituch filtriert.
Spezieller sind die resultierenden, auf diese Weise erzeugten Polymerteilchen dadurch gekennzeichnet, daß sie Copolymerteilchen sind, die epoxyfunktionelle Seitengruppen oder -teile aufweisen oder besitzen, wobei diese Teilchen aus 40 Teilen GMA-Monomereinheiten, 50 Teilen MMA- Monomereinheiten und 10 Teilen BA-Monomereinheiten pro 100 Teile Copolymer bestehen. Ein solches Copolymer wurde mit Hilfe der im Standard ASTM D-1652-87 ausgeführten Titrationsmethode bestimmt und hatte ein auf Feststoff e korrigiertes Epoxy-Äquivalentgewicht von 412. Das Copolymer wurde mit Hilfe der Differentialscanningkalorimetrie ("DSC") bestimmt und hatte eine Glasübergangstemperatur (Tg) von 44 Grad Celsius.
Die in der nachfolgenden Tabelle I angegebene Reaktorbeschickung wurde folgendermaßen zubereitet. Es wurden die Inhaltsstoffe in einem Becher geeigneter Größe eingewogen und gleichförmig gemischt und danach in den Reaktor gegeben. Tabelle I: Reaktorbeschickung Inhaltsstoffe Funktion Teile deionisiertes Wasser Abex JKB Triton X-305 Kupfersulfat-Lösung äußere Phase anionischer Emulgator nichtionischer Emulgator Beschleuniger
Deionisiertes Wasser hat die Funktion der äußeren Phase. Das ethoxylierte Fettalkoholsulfat, kommerziell verfügbar unter dem Warenzeichen "Abex JKB" bei der Alcolac Inc. of Baltimore, Maryland, hat die Funktion als der anionische Emulgator. Octylphenoxypolyethoxyethanol, kommerziell verfügbar unter dem Warenzeichen "Triton X-305" bei The Rohm and Haas Company of Philadelphia, Pennsylvania, hat die Funktion als der nichtionische Emulgator. Spezieller handelt es sich bei der Kupfersulfat-Lösung um 0,01 molares Kupfersulfat in deionisiertem Wasser. Die Kupfersulfatlösung hat die Funktion eines Beschleunigers für die Polymerisationsreaktion.
Die in der nachfolgenden Tabelle II angegebene Initiatorzugabe wurde durch einfaches Mischen des deionisierten Wassers und des Wasserstoffperoxids bei Raumtemperatur zubereitet. Tabelle II: Initiatorzugabe Inhaltsstoffe Funktion Teile deionisiertes Wasser wäßriger Träger radikalischer Initiator
Das deionisierte Wasser hat die Funktion als wäßriger Träger. Wasserstoffperoxid ("H&sub2;O&sub2;"), das die Aufgabe als der wasserlösliche radikalische Initiator hat, ist kommerziell verfügbar als eine 30-gewichtsprozentige wäßrige Lösung.
Die in der nachfolgenden Tabelle III angegebene Monomerzugabe wurde folgendermaßen zubereitet. Die Monomere und das Kettenübertragungsmittel wurden in einem Becher geeigneter Größe eingewogen, gemeinsam unter Rühren gemischt und sodann über einen Zugabetrichter zugeführt, der an dem Reaktor angebracht war. Tabelle III: Monomerzugabe Inhaltsstoffe Funktion Teile Epoxy-enthaltendes Monomer anderes Monomer Kettenübertragungsmittel
Jeder der in der vorstehenden Tabelle III aufgeführten Inhaltsstoffe ist bei verschiedenen gut bekannten Quellen kommerziell verfügbar. Das Glycidylmethacrylat ("GMA") hat die Funktion des emulsionspolymerisierbaren Monomers mit epoxyfunktionellen Seitengruppen. Das Butylacrylat ("BA") und das Methylmethacrylat ("MMA") sind jeweils ein ethylenisch ungesättigtes emulsionspolymerisierbares Monomer. Das Butylmercaptopropionat ("BMP") hat die Funktion eines Kettenübertragungsmittels.

Beispiel 2: Herstellung eines weiteren epoxyfunktionellen Polymers

Es wurde eine weitere Öl-in-Wasser-Emulsion, enthaltend Polymerteilchen mit epoxyfunktionellen Seitengruppen, weitgehend unter Einhaltung der Prozeduren von Vergleichsbeispiel 1 mit den folgenden zwei Ausnahmen hergestellt. Erstens, waren die Reaktorbeschickung, die Initiatorbeschickung und die Monomerzugabe insgesamt in der einen oder anderen Weise von den Beschickungen und Zugaben von Vergleichsbeispiel verschieden, wobei diese Unterschiede im Zusammenhang mit den nachfolgenden Tabelle IV, V und VI diskutiert werden. Zweitens, wurde die Initiatorbeschickung so schnell wie möglich in die Inhaltsstoffe des Polymerisationsreaktors eingearbeitet, wobei diesem Einarbeiten des Initiators der gleichmäßige Zusatz der Monomerzugabe über eine Zeitdauer von einer Stunde folgte.
Die auf diese Weise erzeugte Latex hatte einen pH-Wert von 7,7, eine Viskosität von 24 x 10 &supmin;³ Pa s (24 cP) und einen Gehalt von "Gesamtfeststoffen" oder "prozentualen nichtflüchtigen Bestandteilen" ("% NV") von 33 % NV (Gewichtsprozent). Die auf diese Weise erzeugte Latex wurde sodann von 90 ºC auf Raumtemperatur gekühlt und danach durch ein Käsereituch filtriert. Die Koagulatmenge trug weniger als 0,01 Gewichtsprozent bezogen auf das Gesamtgewicht der so erzeugten Latex.
Spezieller sind die resultierenden, auf diese Weise erzeugten Polymerteilchen dadurch gekennzeichnet, daß sie Copolymerteilchen mit epoxyfunktionellen Seitengruppen sind und aus 20 Teilen GMA-Monomereinheiten, 50 Teilen MMA- Monomereinheiten und 30 Teilen BA-Monomereinheiten pro 100 Teile Copolymer bestehen. Dieses Copolymer wurde mit Hilfe der vorstehend unter Vergleichsbeispiel 1 beschriebenen Methode bestimmt und hatte ein auf Feststoffe korrigiertes Epoxy-Äquivalentgewicht von 830. Das Copolymer wurde mit Hilfe der Differentialscanningkalorimetrie bestimmt und hatte eine Tg von 45 ºC.
Die in der nachfolgenden Tabelle IV angegebene Reaktorbeschickung wurde folgendermaßen hergestellt. Die Inhaltsstoffe wurden in einen Becher geeigneter Größe eingewogen, bis zur Gleichförmigkeit gemischt und sodann in den Reaktor gegeben. Tabelle IV: Reaktorbeschickung Inhaltsstoffe Funktion Teile deionisiertes Wasser Triton X-305 Abex JKB äußere Phase nichtionischer Emulgator Anionischer Emulgator
Die in der nachfolgenden Tabelle V angegebene Initiatorzugabe wurde durch einfaches Mischen der Inhaltsstoffe hergestellt. Es wurde eine klare Lösung erhalten. Tabelle V: Initiatorzugabe Inhaltsstoffe Funktion Teile deionisiertes Wasser wäßriger Träger 19,20 radikalischer Initiator 0,20 Puffermittel 0,10
Das deionisierte Wasser hat die Funktion des wäßrigen Trägers. Ammoniumpersulfat ("APS") hat die Funktion als der wasserlösliche radikalische Initiator. Natriumhydrogencarbonat ("NaHCO&sub3;") hat die Funktion als das Puffermittel und trägt somit dazu bei, den pH-Wert des Reaktionsmediums aufrecht zu erhalten.
Die in der nachfolgenden Tabelle VI angegebene Monomerzugabe wurde entsprechend der Beschreibung unter Beispiel 1 hergestellt. Tabelle VI: Monomerzugabe Inhaltsstoffe Funktion Teile Epoxy-enthaltendes Monomer anderes Monomer anderes Monomer Kettenübertragungsmittel

Vergleichsbeispiel 3: Noch ein weiteres epoxyfunktionelles Polymer

Es wurde eine weiter Öl-in-Wasser-Emulsion, enthaltend epoxyfunktionelles Polymer, weitgehend unter Beibehaltung der Prozeduren von Beispiel 2 mit den folgenden zwei Ausnahmen hergestellt. Erstens, wurde die Monomerzugabe in zwei Teile entsprechend der nachfolgenden Tabelle VII aufgeteilt: Tabelle VII: Monomerzugabe Teil "A" Inhaltsstoffe Funktion Teile Teil "B" Inhaltsstoffe anderes Monomer Kettenübertragungsmittel Epoxy-enthaltendes Monomer
Teil "A" wurde entsprechend der vorstehenden Beschreibung unter Beispiel 1 hergestellt. Die resultierende Monomermischung von Teil "A" wurde in einen Zugabetrichter gegeben, der wie bereits erwähnt an dem Reaktor angebracht war.
Teil "B" wurde entsprechend der vorstehenden Beschreibung unter Beispiel 1 hergestellt. Die resultierende Monomermischung von Teil "B" wurde in einen zweiten Zugabetrichter gegeben, der ebenfalls an dem Reaktor befestigt war.
Die Reaktorbeschickung und Inhaltsstoffe der Initiatorzugabe sowie die eingesetzten Anteile sind in den vorstehenden Tabelle IV und V von Beispiel 2 angegeben.
Nachfolgend wird der vorstehend erwähnte zweite Punkt diskutiert, in welchem die Herstellung des Vergleichsbeispiels 3 von der Herstellung des Beispiels 2 differierte.
Nach dem Einarbeiten der Initiatorbeschickung in die Inhaltsstoffe des Polymerisationsreaktors wurde Teil "A" in die Reaktorinhaltsstoffe über eine Zeitdauer von 30 Minuten, gefolgt von einer Einarbeitung von Teil "B" über ebenfalls eine Zeitdauer von 30 Minuten eingearbeitet und dadurch eine Polymerlatex erzeugt. Danach wurden die Reaktorinhaltsstoffe für eine zusätzliche Dauer von einer Stunde bei 90 ºC gehalten. Die so erzeugte Latex hatte einen pH-Wert von 7,7, eine Viskosität von 8,9 x 10&supmin;³ Pa s (8,9 cP) und einen Gesamtfeststoffgehalt von 33,4 % NV. Die so erzeugte Latex wurde sodann von 90 ºC auf Raumtemperatur gekühlt und durch ein Käsereituch filtriert.
Die Koagulatmenge betrug 0,01 Gewichtsprozent bezogen auf das Gesamtgewicht der so erzeugten Latex.
Spezieller sind die resultierenden, so erzeugten Polymerteilchen dadurch gekennzeichnet, daß sie Copolymerteilchen mit epoxyfunktionellen Seitengruppen sind und aus 20 Teilen GMA-Monomereinheiten, 50 Teilen MMA-Monomereinheiten und 30 Teilen BA-Monomereinheiten pro 100 Teilen Copolymer bestehen. Diese Copolymer wurde nach der Methode des Standards ANM D-1652-87 bestimmt und hatte ein auf Feststoffe korrigiertes Epoxy-Äquivalentgewicht von 860. Das Copolymer wurde mit Hilfe der DSC bestimmt und hatte eine Tg von 43 ºC.

Beispiel 4: Noch ein weiteres epoxyfunktionelles Polymer

Es wurde noch eine weitere Öl-in-Wasser-Emulsion, enthaltend epoxyfunktionelles Polymer, weitgehend unter Einhaltung der Prozeduren von Vergleichsbeispiel 3 mit den folgenden zwei Ausnahmen hergestellt. Erstens, die eingesetzten Inhaltsstoffe und Anteile der Reaktorbeschickung, Initiatorzugabe und Monomerzugabe den Angaben in den nachfolgenden Tabellen VIII, IX und X. Zweitens, umfaßte Teil "A" der Monomerzugabe der nachfolgenden Tabelle X Ethylenglykoldimethacrylat ("EGDMA") als monomerer Bestandteil des "Vernetzungsmittels".
Die so erzeugte Polymerlatex hatte einen pH-Wert von 7,4, eine Viskosität von 6,6 x 10&supmin;³ Pa s (6,6 cP) und einen Gesamtfeststoffgehalt von 33,2 % NV. Die so erzeugte Latex wurde sodann von 90 ºC auf Raumtemperatur gekühlt. Spezieller waren die resultierenden Polymerteilchen dadurch gekennzeichnet, daß sie Copolymerteilchen mit epoxyfunktionellen Seitengruppen waren und aus 19,8 Teilen GMA-Monomereinheiten, 49,5 Teilen MMA-Monomereinheiten, 29,7 Teilen BA-Monomereinheiten und 1,0 Teilen EGDMA-Monomereinheiten pro 100 Teile oopolymer bestanden. Dieses Copolymer wurde nach der Methode des Standards ASTM D-1652-87 bestimmt und hatte ein auf Feststoffe korrigiertes EpoxyÄquivalentgewicht von 940. Das Copolymer wurde mit Hilfe der DSC bestimmt und hatte eine Tg von 45 ºC.
Entsprechend der Beschreibung in den vorangegangenen Beispielen wurde die in der nachfolgenden Tabelle VIII angegebene Reaktorbeschickung zubereitet. Tabelle VIII: Reaktorbeschickung Inhaltsstoffe Funktion Teile deionisiertes Wasser Triton Fizul äußere Phase nichtionischer Emulgator anionischer Emulgator
Deionisiertes Wasser hat die Funktion als die äußere Phase. Der Inhaltsstoff "Triton X-305" hat die Funktion des nichtionischen Emulgators. Der Inhaltsstoff "Fizul 201-11", der die Funktion eines anionischen Emulgators hat, ist strukturell gekennzeichnet als Dinatriumethoxyalkoholsulfosuccinat-Halbester und ist kommerziell verfügbar bei der Finetex, Inc., Elmwood Park, New Jersey.
Die in der nachfolgenden Tabelle IX angegebene Initiatorzugabe wurde durch einfaches Mischen der Inhaltsstoffe hergestellt. Es wurde eine klare Lösung erhalten. Tabelle IX: Initiatorzugabe Inhaltsstoffe Funktion Teile deionisiertes Wasser wäßriger Träger radikalischer Initiator Puffermittel
Die Monomerzugabe wurde entsprechend den Angaben der nachfolgenden Tabelle X in zwei Teilen unterteilt. Tabelle X: Monomerzugabe Teil "A" Inhaltsstoffe Funktion Teile Teil "B" Inhaltsstoffe anderes Monomer Vernetzungsmittel Kettenübertragungsmittel Epoxy-enthaltendes Monomer
Teil "A" und Teil "B" wurden jeweils entsprechend der Beschreibung in Beispiel 3 hergestellt.

Beispiel 5: Noch ein weiteres epoxyfunktionelles Polymer

Noch eine weitere Öl-in-Wasser-Emulsion, enthaltend epoxyfunktionelles Polymer, wurde weitgehend unter Einhaltung der Prozeduren von Beispiel 4 mit der Ausnahme hergestellt, daß die Menge des in der vorstehenden Tabelle X angegebenen EGDMA Vernetungsmittels in Teil "B" und nicht in Teil "A" der Monomerzugabe erscheint. Ansonsten entsprachen die Inhaltsstoffe und Anteile der Reaktorbeschickung, der Initiatorzugabe und der Monomerzugabe den Angaben in den vorgenannten Tabelle VIII, IX und X.
Die so erzeugte Polymerlatex hatte einen pH-Wert von 7,1, eine Viskosität von 6,7 x 10&supmin;³ Pa s (6,7 cP) und einen Gesamtfeststoffgehalt von 33,3 % NV. Die so erzeugte Latex wurde sodann von 90 ºC auf Raumtemperatur gekühlt.
Die resultierenden Copolymerteilchen waren weitgehend die gleichen wie die Copolymerteilchen von Beispiel 4 mit der Ausnahme, daß die Polymerketten nahe der Oberfläche der Teilchen vernetzt waren.

Vergleichsbeisdiel 6: Herstellung von epoxyreaktivem Polymer

Es wurde eine Öl-in-Wasser-Emulsion (oder sogenannte "water out"-Emulsion), enthaltend Polymerteilchen mit epoxyreaktiven Seitengruppen oder -teilen, folgendermaßen hergestellt.
Es wurde ein 2-Liter-4-Hals-Polymerisationsreaktor aufgestellt und mit einem Rührwerk, einem Rückflußkühler, einem Thermometer und einem Stickstoff ("N&sub2;")-Einlaßrohr versehen. In den Polymerisationsreaktor wurde die in der nachfolgenden Tabelle XI angegebene Reaktorbeschickung eingeführt und danach unter Rühren und unter einer Inertgasatmosphäre (z.B. N&sub2;) auf eine Temperatur von 80 ºC erhitzt. Während die Temperatur der Reaktorbeschickung bei der gewünschten Reaktionstemperatur von 80 ºC gehalten wurde, wurde die in der nachfolgenden Tabelle XII angegebene Initiatorbeschickung in die erhitzten und gerührten Inhaltsstoffe des Reaktors zugemischt, gefolgt von der Einarbeitung der Monomerzugabe nach der nachfolgenden Tabelle XIII in die Reaktorinhaltsstoffe bei einer gleichförmigen Geschwindigkeit über eine Zeitdauer von einer Stunde, wodurch eine Polymer-Emulsion ("Latex") erzeugt wurde. Danach wurde die Reaktorinhaltsstoffe für die Dauer einer weiteren Stunde bei 80 ºC gehalten. Die so erzeugte Polymer-Emulsion (oder "Latex") hatte einen pH-Wert von 3,4, eine Viskosität von 10 x 10&supmin;³ Pa s (10,0 cP) und einen Gesamtfeststoffgehalt von 33 % NV. Ferner hatte die Latex lediglich 0,01 % Koagulat und lediglich 0,02 % nichtumgesetztes Monomer.
Die so erzeugte Latex wurde sodann von 80 ºC auf Raumtemperatur gekühlt und danach durch ein Käsereituch filtriert.
Spezieller waren die resultierenden, so erzeugten Polymerteilchen dadurch gekennzeichnet, daß sie Copolymerteilchen waren, die epoxyreaktive Seitengruppen oder -teile aufwiesen oder besaßen, wobei diese Teilchen aus 25 Teilen ST-Monomereinheiten, 35 Teilen MMA-Monomereinheiten, 30 Teilen BA-Monomereinheiten und 10 Teilen MAA-Monomereinheiten pro 100 Teile Copolymer bestanden. Durch Methacrylsäure ("MMA") als das ausgewählte epoxyreaktive Monomer wurden die so erzeugten Copolymerteilchen mit einer epoxyreaktiven Seitengruppe oder -teil vom "Carbonsäure"-Typ versehen.
Dieses Copolymer wurde mit Hilfe der Gelpermeationschromatographie ("GPC") bestimmt und hatte eine relative Molekülmasse von 36.400 und ein auf Feststoffe korrigiertes epoxyreaktives Äquivalentgewicht von 2.670, berechnet und bezogen auf die Monomerzusammensetzung. Das Copolymer wurde mit Hilfe der DSC bestimmt und hatte eine Tg von 70ºC.
Es wurde die in der nachfolgenden Tabelle XI angegebene Reaktorbeschickung wie in Vergleichsbeispiel 1 hergestellt. Tabelle XI: Reaktorbeschickung Inhaltsstoffe Funktion Teile deionisiertes Wasser Abex JKB Polystep RA-355 äußere Phase anionischer Emulgator
"Polystep RA-35S", kommerziell verfügbar bei Stepan Company of Northfield, Illinois, hat die Funktion eines weiteren anionischen Emulgators. Die chemische Struktur von "Polystep RA-35S" ist gekennzeichnet als eine Mischung des Natriumsalzes von sulfoniertem Nonylphenoxypolyethylenoxyethanol und Natriummaleat.
Die in der nachfolgenden Tabelle XII angegebene Initiatorzugabe wurde durch einfaches Mischen der Inhaltsstoffe hergestellt. Es wurde eine klare Lösung erhalten. Tabelle XII: Initiatorbeschickung Inhaltsstoffe Funktion Teile deionisiertes Wasser wäsßriger Träger radikalische Initiator
Die in der nachfolgenden Tabelle XIII angegebene Monomerzugabe wurde hergestellt, indem die entsprechenden Monomere in einen Becher geeigneter Größe eingewogen, unter Rühren miteinander vermischt und sodann in einen Zugabetrichter zugegeben wurden, der an dem Reaktor befestigt war. Tabelle XIII: Monomerzugabe Inhaltsstoffe Funktion Teile epoxyreaktives Monomer anderes Monomer

Beispiel 7: Herstellung eines weiteren epoxyreaktiven Polymers

Mit der in Vergleichsbeispiel 6 angegebenen Polymerisationseinrichtung wurde eine weitere Öl-in-Wasser-Emulsion, enthaltend Polymerteilchen mit epoxyreaktiven Gruppen, hergestellt. Die in der nachfolgenden Tabelle XIV angegebene Reaktorbeschickung wurde in den Polymerisationsreaktor eingeführt und danach unter Rühren und unter einer Inertgasatmosphäre ("N&sub2;") auf eine Temperatur von 80 ºC erhitzt. Während die Temperatur der Reaktorbeschickung so bei der gewünschten Reaktionstemperatur von 80 ºC gehalten wurde, wurden 10 Gewichtsprozent der Gesamtmenge der in der nachfolgenden Tabelle XV angegebenen anfänglichen Zugabe in die erhitzten und gerührten Inhaltsstoffe des Reaktors zugegeben, während die Reaktionstemperatur von 80 ºC aufrecht erhalten wurde. Sodann ließ man die Inhaltsstoffe des Reaktors für eine Zeitdauer von 15 Minuten reagieren. Danach wurden in die Inhaltsstoffe des Reaktors der Rest der ersten Zugabe sowie der in der nachfolgenden Tabelle XVI angegebene verzögerte Zusatz jeweils gleichmäßig eingearbeitet, und zwar über separate Zugabetrichter und über eine Zeitdauer von einer Stunde, wodurch eine Polymer-Emulsion erzeugt wurde, die ebenfalls als eine "Latex" gekennzeichnet war. Die Inhaltsstoffe des Reaktors wurden danach für eine weitere Zeitdauer von 2 Stunden bei 80 ºC gehalten. Die so erzeugte Polymer-Emulsion (oder "Latex") hatte einen pH-Wert von 5,0, eine Viskosität von 10 x 10&supmin;³ Pa s (10,0 cP) und einen Gesamtfeststoffgehalt von 48,8 % NV. Ferner zeigte sich, daß die Latex weniger als 0,1 % Koagulat und lediglich 0,5 % nichtumgesetztes Monomer bezogen auf des Gesamtgewicht der Latex aufwies.
Die so erzeugte Latex wurde sodann von 80 ºC auf Raumtemperatur gekühlt und danach durch ein Käsereituch filtriert.
Spezieller waren die resultierenden, so erzeugten Polymerteilchen dadurch gekennzeichnet, daß sie Copolymerteilchen waren, die epoxyreaktive Seitengruppen oder -teile aufweisen oder besaßen, wobei diese Teilchen aus 75 Teilen EA-Monomereinheiten, 18 Teilen MMA-Monomereinheiten und 7 Teilen NMM-Monomereinheiten pro 100 Teile Cooolymer bestanden. Durch N-Methylolmethacrylamid ("NMM") als das ausgewählte epoxyreaktive Meceer wurden die so erzeugten Copolymerteilchen mit einer epoxyreaktiven Seitengruppe oder -teil vom "Amid"- Typ versehen. Das eingesetzte N-Methylolmethacrylamid wurde von der American Cyanamid Company of Wayne, New Jersey, erhalten. Spezieller ist dieses N-Methylolmethacrylamid eine 60-gewichtsprozentige Dispersion von NMM in Wasser.
Das so erzeugte Copolymer wurde mit Hilfe der Gelpermeationschromatographie ("GPC") bestimmt und hatte eine relative Molekülmasse von 35.700 und ein auf Feststoffe korrigiertes epoxyreaktives Aquivalentgewicht von 3.276, berechnet und bezogen auf die Monomerzusammensetzung. Das Copolymer wurde mit Hilfe der DSC bestimmt und hatte eine Tg von -12 ºC.
Entsprechend der Beschreibung in den vorangegangenen Beispielen wurde die in der nachfolgenden Tabelle XIV angegebene Reaktorbeschickung hergestellt. Tabelle XIV: Reaktorbeschickung Inhaltsstoffe Funktion Teile deionisiertes Wasser Aerosol NPES 930 Methanol äußere Phase anionischer Emulgator Hilfsmittel im Monomertransport Puffermittel radikalischer Initiator
Die chemische Struktur des "Aerosol NPES 930"- Inhaltsstoffes ist sulfatiertes ethoxyliertes Nonylphenol. Der Inhaltsstoff "Aerosol NPES 930" hat in der Reaktorbeschickung die Funktion des anionischen Emulgators. Der Inhaltsstoff "Aerosol NPES 930" wurde bei der American Cyanamid of Wayne, New Jersey, erhalten.
In der Reaktorbeschickung unterstützt das Methanol den Transport der Monomere durch die äußere Phase (deionisiertes Wasser). Das Natriumhydrogencarbonat ("NaHCO&sub3;") hat die Funktion eines Puffermittels. Der in der vorstehenden Tabelle XIV angegebene Inhaltsstoff Ammoniumpersulfat ("APS"), der die Funktion eines radikalischen Initiators hat, ist spezieller eine 10-gewichtsprozentige Lösung von APS in deionisiertem Wasser.
Die in der nachfolgenden Tabelle XV angegebene Anfangszugabe wurde folgendermaßen hergestellt. Es wurde entsprehend der Beschreibung in den vorangegangenen Beispielen eine Lösung hergestellt, indem das "Aerosol NPES 930", Methanol und Natriummethadisulfit in deionisiertem Wasser vereinigt wurden. Während diese Lösung gründlich gerührt wurde, wurde eine Monomermischung aus dem EA und dem MMA langsam zugesetzt, bis eine gleichförmige Monomer-Preemulsion erzeugt wurde. Tabelle XV: Anfangszugabe Inhaltsstoffe Funktion Teile deionisiertes Wasser Aerosol NPES 930 Methanol äußere Phase anionischer Emulgator Hilfsmittel für die Monomer- Preemulsion Reduktionsmittel anderes Monomer
In der Anfangszugabe hat der Inhaltsstoff "Aerosol NPES 930" die Funktion des anionischen Emulgators. Das Methanol unterstützt die Herstellung einer stabilen Preemulsion, die während der gesamten verzögerten Zugabezeit die Gleichförmigkeit aufrecht erhält. Der Inhaltsstoff Natriummetadisulfit ("Na&sub2;SO&sub5;") gelegentlich vom Fachmann auch bezeichnet als "Natriumpyrosulfit", hat die Funktion eines Reduktionsmittels und katalysiert daher die Zersetzung des Inhaltsstoffes "APS".
Die nachfolgenden Tabelle XVI angegebene verzögerte Zugabe wurde durch Mischen der zwei Inhaltsstoffe hergestellt. Es wurde eine klare Lösung erhalten. Tabelle XVI: Verzögerte Zugabe Inhaltsstoffe Funktion Teile deionisiertes Wasser äußere Phase epoxyreaktives Monomer
Die in den nachfolgenden Tabelle XVII und XVIII angegebenen Vergleichsbeispiele 8 bis 11, 13 bis 15 bzw. 12 und 16 veranschaulichen die neuartigen Dispersionen der vorliegenden Erfindung. Derartige Dispersionen, vorstehend angegeben als vernetzbar, wenn auch mit Lagerstabilität von 1 Jahr oder mehr, können zur Erzeugung dauerhafter, abriebfester Oberflächenbeschichtungen eingesetzt werden, die bei Raumtemperatur vernetzen (oder "härten"). Tabelle XVII: Vernetzbare Dispersionen der Vergleichsbeispiele 8 bis 11 Inhaltsstoffe Funktion Teile Vergleichsbeispiel Wasser Triton X-305 Aquaplus 100S Zonyl FSE Vergl.Beisp. äußere Phase nichtionischer Emulgator Koaleszenzmittel epoxyreaktives Polymer Benetzungsmittel Weichmacher/Verlaufmittel epoxyfunktionelles Polymer
Die Dispersionen von Vergleichsbeispiel 8 bis 11 wurden durch Zusetzen der Inhaltsstoffe in der angegebenen Reihenfolge (d.h. beginnend mit dem nichtionischen Emulgator und abschließend mit dem epoxyfunktionellen Polymer) unter gründlichem Rühren bei Raumtemperatur zu Leitungswasser hergestellt. Abschließend wurde, nachdem das epoxyfunktionelle Polymer zugesetzt worden war, das Rühren für weitere 30 Minuten fortgesetzt. Die so erhaltenen milchigweißen Dispersionen wurden durch ein Käsereituch filtriert und in Flaschen abgefüllt. Allgemein kann man sagen, daß in den vorgenannten Dispersionen sehr wenig Koagulat (weniger als 0,1 %) vorhanden war. Tabelle XVIII: Vernetzbare Disdersionen der Vergleichsbeispiele 13 bis 15 und Beispiele 12 und 16 Inhaltsstoffe Funktion Teile Beisp. Vergl. Wasser Triton X-305 Aquaplus Zonyl FSE Interez äußere Phase nichtionischer Emulgator Koaleszenzmittel epoxyreaktives Polymer Benetzungsmittel Weichmacher/Verlaufmittel epoxyfunktionelles Polymer epoxyreaktives Polymer
Die Dispersionen der Vergleichsbeispiele 13 bis 15 und der Beispiele 12 und 16 wurden in der gleichen Weise hergestellt, wie bei den Vergleichsbeispielen 8 bis 11 vorstehend beschrieben wurde.
Bei der Herstellung der vernetzbaren Dispersionen der Beispiele/Vergleichsbeispiele 8 bis 16 wurde Leitungswasser eingesetzt. Bei der Herstellung der Dispersionen der Vergleichsbeispiele 8 bis 11 sowie 15 und der Beispiele 12 und 16 wurde Triton X-305 als der nichtionische Emulgator eingesetzt.
Bei der Herstellung der Dispersionen der Beispiele/Vergleichsbeispiele 8 bis 16 hat Diethylenglykolmonoethylether ("DEGMEE") die Funktion des Koaleszenzmittels. Bei der Herstellung der Dispersionen der Vergleichsbeispiele 13 und 14 wurde Dipropylenglykolmonomethylether ("DPGMME") zusätzlich zum DEGMEE als ein weiteres Koaleszenzmittel eingesetzt.
Spezieller ist das Aquaplus 100S, welche in den Dispersionen der Vergleichsbeispiele 8 bis 11 und in Beispiel 12 die Funktion des epoxyreaktiven Polymers hat, gekennzeichnet als eine Amin-enthaltende acrylische Polymer-Emulsion, bei der der acrylische Polymer-Teil der Emulsion aminfunktionelle Seitenteile aufweist. Das Amin-enthaltende Acrylpolymer in der Emulsion hat eine nichtbestimmbare relative Molekülmasse, da es zumindestens teilweise vernetzt ist. Der Nachweis einer solchen Vernetzung zeigt sich eindeutig in den nachfolgenden Tabelle XXII und XXIII, die darauf hinweisen, daß Vergleichsbeispiel "B", hergestellt aus Aquaplus 1005 (siehe die nachfolgende Tabelle XX), in den Lösemitteln Aceton und Butyl-Cellosolve unlöslich ist. Es wurde ferner festgestellt, daß Aquaplus 100S in Tetrahydrofuran ("THF"), einem für eine große Vielzahl von nichtvernetzten Polymer-Substanzen bekanntes Lösemittel, nicht löslich ist. Das Aquaplus 100S wurde bei der Rohm & Haas Company of Philadelphia, Pennsylvania, erhalten.
Spezieller ist Interez J60-8290, das in den Dispersionen der Vergleichsbeispiele 13 und 14 die Funktion des epoxyreaktiven Polymers hat, dadurch gekennzeichnet, daß es ein nicht mit Sauerstoff gesättigtes, wasserdispergierbares, Amin-enthaltendes Addukt von Polyethylenamin mit einem Epoxy-Harz ist. Noch spezieller wird ein solches Addukt über Reaktion zwischen einigen der Amingruppen des Polyethylenamins mit den Epoxygruppen des Epoxy- Harzes gebildet, wodurch der Rest der Amingruppen des Polyethylenamins zum Vernetzen mit den in den erfindungsgemäßen Dispersionen enthaltenden epoxyreaktiven Polymer verfügbar ist. Dieses wird anhand der Vergleichsbeispiele 13 und 14 in der vorstehenden Tabelle XVIII veranschaulicht. Interez J60-8290, das mit Leitungswasser auf 40 % NV verdünnt wurde, wird von Interez, Incorporated, Louisville, Kentucky, erhalten. Interez J60-8290, welches eine relative Molekülmasse von 1.800 ... 2.000 aufweist, wird als eine flüssige Mischung von 60 % nichtflüchtigen Bestandteilen ("% NV"), bestehend aus 95,5 % 2-Propoxyethanol und 4,5 % Eisessigsäure, erhalten.
Zur Herstellung der Dispersion von Vergleichsbeispiel 15 wurde das epoxyreaktive Polymer von Beispiel 6 eingesetzt. Zur Herstellung der Dispersion von Beispiel 16 wurde das epoxyreaktive Polymer von Beispiel 7 eingesetzt.
Bei der Herstellung der Dispersionen von Beispiel/Vergleichsbeispiel 8 bis 16 hat Zonyl FSE die Funktion des Benetzungsmittels. Der in den vorgenannten Tabellen XVII und XVIII angegebene Inhaltsstoff "Zonyl FSE" ist spezieller eine 1-gewichtsprozentige Lösung von Zonyl FSE in Wasser. Zonyl FSE, kommerziell verfügbar bei The Du Pont Company, Chemical and Pigment Dept., Wilmington, Delaware, ist ein fluorchemisches Tensid vom Typ (R'OH&sub2;CH&sub2;O)&sub2;P(O) (ONH&sub4;), worin R' F{CF&sub2;CF&sub2;}3...8 ist.
Bei der Herstellung der Dispersionen von Beispiel/Vergleichsbeispiel 8 bis 16 hat das Tributoxyethylphosphat ("TBEP") die Funktion eines Weichmachers sowie eines Verlaufmittels.
Bei der Herstellung der Dispersionen von Vergleichsbeispiel 8 bis 11 sowie 13 bis 15 und Beispiel 16 wurde das epoxyfunktionelle Polymer von Vergleichsbeispiel 3 eingesetzt, um die Polymerteilchen mit epoxyfunktionellen Gruppen oder -Teilen zu schaffen. Bei der Herstellung der Dispersion von Beispiel 12 wurde das vorgenannten epoxyfunktionelle Polymer von Beispiel 5 eingesetzt, um die Polymerteilchen mit epoxyfunktionellen Gruppen oder -Teilen zu schaffen.
Es wurden ausgewählte physikalische Eigenschaften der vernetzbaren Dispersionen von Beispiel/Vergleichsbeispiel 8 bis 16 bestimmt und in der nachfolgenden Tabelle XIX aufgeführt. Tabelle XIX: Ausgewählte physikalische Eigenschaften von vernetzbaren Dispersionen Dispersionen Verhältnis Vergleichsbeisp. Beispiel
In der vorstehenden Tabelle XIX wurde die Viskosität der vernetzbaren Dispersionen von Beispiel/Vergleichsbeispiel 8 bis 16 in Pa s-Einheiten (Centipoise ("cP")) gemessen. Die "Gesamtfeststoffe" oder Gewichtsprozent nichtflüchtiger Bestandteile ("% NV") sind auf das Gesamtgewicht der Dispersion bezogen. Der angegebene Wert für das Verhältnis ist das Gewicht ((Masse)) des epoxyfunktionellen Polymers zum Gewicht des epoxyreaktiven Polymers in der Dispersion, bezogen auf das Gesamtgewicht der Feststoffe.
Die in der vorstehenden Tabelle XIX angegebenen vernetzbaren Dispersionen von Beispiel/Vergleichsbeispiel 8 bis 16 wurden nach einer Lagerung von mehr als einem Jahr bei näherungsweise 25 ºC (Raumtemperatur) als stabil ermittelt und zeigten über diese Zeitdauer keine signifikante Veränderung der Viskosität.
In den nachfolgenden Tabellen XX und XXI werden bestimmte Dispersionen präsentiert, die jeweils gekennzeichnet sind als Vergleichsbeispiel "A" bis "C" bzw. Vergleichsbeispiel "D" bis "F", wobei alle mit Buchstaben gekennzeichneten Beispiele ebenfalls außerhalb des Schutzumfanges der vorliegenden Erfindung liegen. Insbesondere sind Vergleichsbeispiel "A" bis "F" veranschaulichende Dispersionen, die entweder ein epoxyfunktionelles Polymer oder ein epoxyreaktives Polymer enthalten, nicht jedoch beide. Tabelle XX: Dispersionen "A" bis "C" Inhaltsstoffe Funktion Teile Wasser Triton X-305 Zonyl FSE Interez Aquaplus Vergleichsbeisp. äußere Phase nichtionischer Emulgator Koaleszenzmittel Benetzungsmittel epoxyreaktives Polymer Weichmacher/Verlaufmittel epoxyfunktionelles Polymer
Die Identität der verschiedenen, vorstehend in Tabelle XX angegebenen Inhaltsstoffe entspricht den an bereits früherer Stelle im Zusammenhang mit den Tabellen XVII und XVIII diskutierten ((Inhaltsstoffen)).
Die Dispersionen von Vergleichsbeispielen "A" bis "C" wurden durch Zusetzen der Inhaltsstoffe in der angegebenen Reihenfolge (d.h. beginnend entweder mit Triton X-305 oder DGMEE und abwärts fortgeführt bis zu einem geeigneten epoxyreaktiven Polymer oder einem Weichmacher) unter gründlichem Rühren bei Raumtemperatur zu Leitungswasser hergestellt. Abschließend, nachdem der letzte Inhaltsstoff zugesetzt worden ist, wurde mit dem Rühren für weitere 30 Minuten fortgefahren. Die milchig-weißen Dispersionen wurden durch ein Käsereituch filtriert und in Flaschen abgefüllt. Tabelle XXI: Dispersionen "D" bis "F" Inhaltsstoffe Funktion Teile Wasser Triton X-305 Zonyl FSE Vergleichsbeisp. Beispiel äußere Phase nichtionischer Emulgator Koaleszenzmittel Benetzungsmittel Weichmacher/Verlaufmittel epoxyfunktionelles Polymer epoxyreaktives Polymer
Mit Ausnahme des epoxyfunktionellen Polymers von Vergleichsbeispiel 1 entsprach die Identität der vorstehend in Tabelle XXI angegebenen verschiedenen Inhaltsstoffen den weiter vorstehend im Zusammenhang mit den Tabellen XVII und XVIII diskutierten ((Inhaltsstoffen))
Die Dispersionen von Vergleichsbeispiel "D" bis "F" wurden in der gleichen Weise hergestellt wie vorstehend für Vergleichsbeispiel in "A" bis "0" beschrieben.
Aus den Dispersionen von Beispiel/Vergleichsbeispiel 8 bis 16 und Vergleichsbeispiel "A" bis "F" hergestellte Filme wurden Lösemittelquellungstests unterzogen und die Ergebnisse in der nachfolgend dargestellten Tabelle XXII angegeben.

Filmherstellungsverfahren

Aus den Dispersionen von Beispiel/Vergleichsbeispiel 8 bis 16 und Vergleichsbeispiel "A" bis "F" hergestellte Filme entsprechend der nachfolgenden Tabelle XXII wurden jeweils folgendermaßen erzeugt. Es wurde ein 10-g-Probe der Dispersion auf eine Aluminium-Bratfolie (Sargent-Welch Scientific Company; Katalog-Nr. S 3326) gegeben und gleichmäßig verstrichen. Der feuchte Film wurde sodann bei einer Temperatur von 21 ºC (70 ºF) für 48 Stunden luftgetrocknet. Der substratvergossene Film wurde sodann von dem Substrat entfernt und konnte für die in der nachfolgenden Tabelle XXII angegebene Zahl von Tagen bei Raumtemperatur weiter lufttrocknen.

Lösemittelquellungstest-Verfahren

Nach Ablauf der in der Tabelle XXII angegebenen Zahl von Tagen wurde dieser Film von seinem Substrat entfernt und eine Film-Testprobe einer Abmessung von 2 cm x 1 cm aus dem vergossenen Film hergestellt. Jede dieser Filmproben wurde sodann in ihren eigenen 113 g (4 oz)-Krug, enthaltend etwa 50 ml Aceton, gegeben. Danach wurde jeder Krug verschlossen und die so untergetauchte Filmprobe beobachtet. Entsprechend den allgemeinen Beobachtungen quollen die auf diese Weise aus den Dispersionen von Beispiel/Vergleichsbeispiel 8 bis 16 erzeugten Filme und erreichten eine maximale Größe in weniger als einer Stunde. Die maximale beobachtete prozentuale Flächenzunahme jeder dieser Filmproben wurde sodann aufgezeichnet. Die aus den Dispersionen von Beispiel/Vergleichsbeispiel 8 bis 16 erzeugten Filme lösten sich auch nach mehreren Wochen im Kontakt mit dem Aceton nicht auf. Im Gegensatz dazu lösten sich nach den Beobachtungen die aus den Dispersionen von Vergleichsbeispiel "A" und "C" bis "F" erzeugten Filme normalerweise in weniger als 30 Minuten auf. Die Dispersion von Beispiel "B" löste sich nach 4 Wochen im Kontakt mit dem Aceton nicht auf. Tabelle XXII: Lösemittelquellung von Filmen Erzeugte Filme aus den Dispersionen: Zahl der Tage, die der Film bei Raumtemperatur härten konnte Vergleichsbeisp. Beispiel aufgelöst
Die in Tabelle XXII angegebenen Daten der Lösemittelquellung stellen die prozentuale Flächenzunahme eines Films beim Eintauchen bei Raumtemperatur in ein Lösemittel, Aceton, für eine Dauer von 1 Stunde oder weniger dar, wobei jeder dieser Filme bei Raumtemperatur für die in Tabelle XXII angegebene Zahl von Tagen gehärtet worden war. In der Tabelle XXII bedeutet die Abkürzung "auflöst", daß der Film aufgelöst worden ist.
Die aus den Dispersionen von Beispiel/Vergleichsbeispiel 8 bis 16 erzeugten Filme lösten sich weder auf, wenn Ethylenglykolmonobutylether ("Butyl-Cellosolve") als Lösemittel für Aceton ersetzt wurde, noch lösten sich diese Filme auf, wenn das Aceton oder das Butyl-Cellosolve bei einer Lösemitteltemperatur van etwa 25 ºC gerührt wurden.
Nach den Beobachtungen quollen die aus den Dispersionen von Beispiel/Vergleichsbeispiel 8 bis 16 erzeugten Filme beim Eintauchen in Butyl-Cellosolve und erreichten eine maximale Größe in weniger als 1 Stunde, was ähnlich unserer Beobachtung bei Einsatz von Aceton als Lösemittel war. Dennoch lösten sich die aus den Dispersionen von Beispiel/Vergleichsbeispiel 8 bis 16 erzeugten Filme selbst nach mehreren Wochen im Kontakt mit Butyl-Cellosolve bei einer Temperatur von etwa 25 ºC nicht auf. Die aus den Dispersionen von Vergleichsbeispielen "A" und "C" bis "F" erzeugten Filme lösten sich andererseits beim Eintauchen in Butyl-Cellosolve nach den Beobachtungen in normalerweise weniger als 30 Minuten auf.
Ein Vergleich von Filmen, die in Aceton und Butyl-Cellosolve eingetaucht wurden, wurde folgendermaßen durchgeführt.
Es wurden Filme aus den Dispersionen von Vergleichsbeispiel 8 bis 11, 13 und 14 sowie Beispiel 12 und 16 und Vergleichsbeispiel "A" bis "C", "E" und "F" erzeugt. Alle diese Filme wurden bei Raumtemperatur für 10 Tage gehärtet. In der vorstehend beschriebenen Weise wurden Filmtestproben hergestellt. Danach wurden die Filmtestproben entweder in Aceton oder in Butyl-Cellosolve eingetaucht und sodann die maximale prozentuale Flächenzunahme aufgezeichnet. Die Ergebnisse der maximalen Flächenzunahme sind in der nachfolgenden Tabelle XXIII dargestellt. Tabelle XXIII: Filmquellung in Aceton und Butyl-Cellosolve Dispersion prozentuale Flächenzunahme von Filmen mit 10 Tage Härtung eingetaucht in Aceton eingetaucht in Butyl-Cellosolve Vergleichsbeispiel Beispiel aufgelöst

Vergleich der physikalischen Eigenschaften

Es wurden ausgewählte physikalische Eigenschaften von frisch zubereiteten erfindungsgemäßen Dispersionen mit ähnlichen physikalischen Eigenschaften solcher Dispersionen der vorliegenden Erfindung verglichen, die zuvor hergestellt worden waren und die einer Lagerung (oder "Alterung") bei Raumtemperatur ausgesetzt worden waren. Tabelle XXIV: Vergleich der physikalischen Eigenschaften verschiedener Dispersionen Dispersion frisch zuber. Dispersion gealterte Dispersion Alterungsdauer Vergl.Beisp. Beispiel Jahr Mon.
Die in der vorstehenden Tabelle XXIV dargestellten Daten zeigen deutlich, daß beispielsweise die in Pa s gemessene Viskosität sowie der pH-Wert der frisch zubereiteten Dispersionen, die nach den in Verbindung mit Vergleichsbei spiel 13 und 14 vorstehend ausgeführten Verfahren erzeugt wurden, jeweils nahezu unverändert blieben, nachdem sie einer Lagerung bei Raumtemperatur für eine Zeitdauer von etwa 2 Jahren ("Jahr") und 4 Monaten ("Mon.") ausgesetzt worden waren.

Filmeigenschaften bei gealterten Dispersionen

Nach den vorstehend ausgeführten Verfahren wurden mit den "gealterten" Dispersionen der vorstehenden Tabelle XXIV Filme hergestellt. Entsprechend den ebenfalls vorstehend ausgeführten Verfahren des Lösemittelquellungstests wurden diese Filme danach in Aceton als Lösemittel eingetaucht, um die prozentuale Quellung jedes dieser Filme zu bestimmen.
Diese Beobachtungen wurden in der nachfolgenden Tabelle XXV aufgezeichnet. Tabelle XXV: Lösemittelquellung von Filmen, die aus gealterten Disdersionen hergestellt wurden Dispersion gealterte Dispersion Lösemittelquellung Vergleichsbeispiel Beispiel Jahr Mon.
Die in der vorstehenden Tabelle XXV dargestellten Daten der Lösemittelquellung geben die prozentuale Flächenzunahme eines Films beim Eintauchen bei 25 ºC in Aceton für eine Dauer von 1 Stunde oder weniger wieder, wobei jeder dieser Filme für 10 Tage bei Raumtemperatur gehärtet worden war.
Obgleich Vergleichsbeispiel 15 und Beispiel 16, wie die Daten in Tabelle XXII zeigen, vernetzte Filme bei Raumtemperatur bildeten, wurde der folgende Versuch ausgeführt. Es wurden Filme aus den verdampfungsfähigen Dispersionen von Vergleichsbeispiel 15 und Beispiel 16 in einer ähnlichen Weise ausgegossen, wie sie vorstehend beschrieben wurde, und nach dem Lufttrocknen bei Raumtemperatur für etwa 30 Minuten für 5 Minuten in einen Trockenschrank (vor Einstellung auf 121 ºC (250 ºF)) gegeben. Die auf diese Weise gehärteten Filme wurden vom Substrat entfernt und in der vorstehend beschriebenen Weise der Lösemittelquellungstest durchgeführt. Es wurde festgestellt, daß ein aus der Dispersion von Vergleichsbeispiel 15 gegossener Film infolge der Lösemittelquellung eine Flächenzunahme von etwa 150 % hatte, während bei Beispiel 16 festgestellt wurde, daß es eine Flächenzunahme infolge der Lösemittelquellung von etwa 480 % gab. Diese Werte legen beim Vergleich mit den Daten für Vergleichsbeispiel 15 und Beispiele 16 in Tabelle XXII nahe, daß das Vernetzen bei erhöhter Temperatur erheblich beschleunigt (erhöhte Geschwindigkeit) wurde, wobei sich das Vernetzen bei 121 ºC (250 ºF) für 5 Minuten bei einem Film mit 10 Tage Härtung bei Raumtemperatur annäherte.

Abriebfestigkeit

Aus den Dispersionen von Beispiel/Vergleichsbeispiel 8 bis 14 und Vergleichsbeispiel "B" und "C" hergestellte Beschichtungszusammensetzungen wurden außerdem einer Prüfung auf Abriebfestigkeit ((Verschleißprüfung)) unterzogen und die Ergebnisse dieser Prüfung in der nachfolgenden Tabelle XXVI dargestellt. Tabelle XXVI: Abriebfestigkeit von Beschichtungszusammensetzungen Hergestellt aus den Dispersionen Masseabtrag in Milligramm pro 100 Zyklen Vergleichsbeispiel Beispiel

Abriebfestigkeitsprüfung

Es wurde eine Verschleißprüfmaschine der Marke "Tabor" eingesetzt, um die Verschleißwerte dieser Beschichtungszusammensetzungen zu bestimmen, die aus den Dispersionen von Beispiel/Vergleichsbeispiel 8 bis 14 und Vergleichsbeispiel "B" und "C" hergestellt wurden. Bei der eingesetzten Verschleißprüfmaschine handelte es sich um einen "Tabor Model 505 Dual Abrasion Tester", der mit "Calibase"-Räder ausgestattet war (Die Verschleißprüfmaschine wurde von der Wm. B. Tabor Co., Inc., Louisville, Kentucky, erhalten.).
Es wurden neun (9) verschiedene Reihen von zwei (2) Gruppen von Tabor-Abriebplatten (sogenannte "S-16"-Proeeplatten) für die Aufgaben der zweimaligen Ausführung der Abriebfestigkeitsprüfung erhalten. Bei jedem dieser Abriebfestigkeitstests wurde jede der neun (9) Platten mit einer anderen der jeweils neun Dispersionen in Tabelle XXVI beschichtet. Danach ließ man jede der auf die Platte aufgetragenen Beschichtungen bei 70 ºC für 10 Tage vor der Prüfung härten.
Sodann wurden die Prozeduren nach Standard ASTM D-1044-85 für die Aufgaben der Bestimmung des Widerstands des gehärteten Films gegenüber einer Art des Oberflächenabriebs durch Messung bestimmter optischer Effekte angewandt.
Speziell wurden auf die Räder der Verschleißprüfmaschine Gewichte von 250 g aufgebracht und die beschichteten Platten sodann für 500 Zyklen abgerieben. Der Masseverlust ((Abtrag)) in Milligramm pro 100 Zyklen bezogen auf die Anfangsmasse der beschichteten Platte wurde sodann aufgezeichnet und in die vorstehende Tabelle XXVI eingetragen. Die Ergebnisse der jeweiligen Beschichtungszusammensetzung beruhen auf den Mittelwert der auf diese Weise wiederholten Testplatten.

Vergleich mit den offenbarten Zusammensetzungen in der US-P- 4 748 167 von Das et al.

Die US-P-4 748 167 von Das et al. offenbart bestimmte Beschichtungszusammensetzungen, von denen gesagt wird, daß sie bei Umgebungstemperatur härten. Spezieller offenbaren Das et al. Zusammensetzungen, die aufweisen: (1) ein Epoxyenthaltendes Vinylpolymer und (2) ein Sauerstoff-enthaltendes Amin mit mindestens zwei reaktiven Aminowasserstoffen pro Molekül.
Für die Aufgaben der Unterscheidung der vorliegenden Erfindung von dem, was in der US-P-4 748 167 von Das et al. offenbart wird, wurden folgendermaßen bestimmte Das- Beispiele wiederholt.
Bestimmte, in Beispiel II, Teil 2, der o.g. Patentschrift von Das offenbarte Beschichtungszusammensetzungen wurden nach den Prozeduren der Patentschrift von Das hergestellt und in der nachfolgenden Tabelle XXVII wiedergegeben. Tabelle XXVII: Vergleichsbeisdiele aus der US-P-4 748 167 Inhaltsstoffe der Gewichtsteile (Gramm) Beschichtungszusammensetzung Jeffamine D-230 Weichmacher deionisiertes Wasser Acrylharzlatex
Der in der vorstehenden Tabelle XXVII angegebene Inhaltsstoff "Jeffamine D-230" ist eine kommerziell verfügbare Zubereitung, die ein Sauerstoff-enthaltendes Amin mit mindestens zwei reaktiven Aminowasserstoffen pro Molekül enthält. "Jeffamine D-230" kann bei der Texaco Chemical Company of Houston, Texas, erhalten werden. "Jeffamine D-230" ist speziell ein difunktionelles primäres Polyoxypropylenamin mit einer mittleren relativen Molekülmasse von 230.
Der in Tabelle XXVII angegebene "Weichmacher"- Bestandteil ist eine Weichmachermischung, die 50 Gewichtsteile (in Gramm) des Intermediats der Marke "Texanol", 10 Gewichtsteile (in Gramm) Tensid der Marke "Igepal CO897" und 40 Gewichtsteile (in Gramm) deionisiertes Wasser umfaßt. "Texanol" ist dem Fachmann als ein Warenzeichen für 2,2,4- Trimethyl-1,3-pentandiolmonoisobutyrat bekannt, ein für die Herstellung von Weichmachern, Tensiden, Urethanen und Pestiziden bekanntes Intermediat. (siehe beispielsweise Seite 687 des "Handbook auf Chemical Synonyms and Trade Names", 8. Ausg., 1978, CRC Press, Inc., von Boca Raton, Florida). Spezieller ist das Tensid der Marke "Igepal CO897" ein Nonylphenolpolyethylenoxid, das bei der GAF-Company of Wayne, New Jersey, verfügbar ist.
Der in der vorstehenden Tabelle XXVII angegebene Inhaltsstoff "Acrylharzlatex" ist eine solche Latex, die gemäß den Verfahren in Teil 1 von Beispiel II der US-P-4 748 167 von Das et al. offenbart wurden.
Die Zusammensetzung "A" von Das wird nachfolgend bezeichnet als Vergleichsbeispiel "G".
Die Zusammensetzung "E" von Das wird nachfolgend bezeichnet als Vergleichsbeispiel "H".
Die Zusammensetzung "H" von Das wird nachfolgend bezeichnet als Vergleichsbeispiel "I".
Wie bereits erwähnt, sind alle mit Buchstaben versehene Beispiele außerhalb des Schutzumfanges der vorliegenden Erfindung.
Unter Anwendung der Beschichtungszusammensetzungen der Beispiele "G" bis "I" wurden Beschichtungen auf "Linetta"- Platten hergestellt. ("Linetta"-Platten sind kommerziell verfügbar bei Linetta Company und sind Polypropylenbeschichtete Papiersubstrate). Diese auf Substrat auf getragenen Beschichtungen wurden sodann den vorgeschriebenen Tüpfeltests auf chemische Beständigkeit unterzogen und die Ergebnisse dieser Prüfung in den nachfolgenden Tabellen XXX und XXXI dargestellt.

Vergleich mit Zusammensetzungen, die aus Sauerstoffenthaltenden Aminen hergestellt wurden

Es wurden vernetzungsfähige Beschichtungszusammensetzungen im Aufbau der Zusammensetzung ähnlich den vernetzungsfähigen Beschichtungszusammensetzungen von Beispiel/Vergleichsbeispiel 12 bis 16 (dargestellt in der Tabelle XVIII) mit der Ausnahme hergestellt, daß entweder "Jeffamine D-230" oder "Jeffamine D-400" als das epoxyreaktive Polymer anstelle solcher epoxyreaktiver Polymere eingesetzt wurde, die hierin off enbart wurden.
Spezieller ist das "Jeffamine D-400", ebenfalls kommerziell verfügbar bei Texaco Chemical Co., gekennzeichnet als ein difunktionelles primäres Polyoxypropylenamin mit einer mittleren relativen Molekülmasse von 400.
Die Inhaltsstoffe des "Jeffamine D-230" und des "Jeffamine D-400" sind daher allgemein gekennzeichnet als Sauerstoff-enthaltende Amine mit mindestens zwei reaktiven Aminowasserstoff en pro Molekül.
Eine der Beschichtungszusammensetzungen wurde aus dem epoxyreaktiven Polymer der Marke "Jeffamine D-230" hergestellt und zwei Beschichtungszusammensetzungen aus dem epoxyreaktiven Polymer der Marke "Jeffamine D-400". Diese drei Beschichtungszusammensetzungen sind in der nachfolgenden Tabelle XXVIII als Vergleichsbeispiele "J" bis "L" dargestellt. Tabelle XXVIII: Aus Sauerstoff-enthaltenden Aminen hergestellte Zusammensetzungen Inhaltsstoffe Funktion Teile Beispiele Wasser Vergleichsbeispiel Jaffamine Jeffamine D-230 Zonyl FSE äußere Phase Koaleszenzmittel epoxyfunktionelles Polymer epoxyreaktives Polymer Benetzungsmittel Weichmacher/Verlaufmittel
Die Zusammensetzungen der Vergleichsbeispiele "J" bis "L" wurden hergestellt, indem die Inhaltsstoffe in der angegebenen Reihenfolge (d.h. beginnend mit dem vorstehend aufgeführten Koaleszenzmittel und abschließend mit vorstehend aufgeführten Weichmacher) unter gründlichem Rühren in Leitungswasser bei Raumtemperatur zugesetzt wurden. Nachdem der letzte Inhaltsstoff zugesetzt worden war, wurde schließlich mit dem Rühren für weitere 30 Minuten fortgefahren. Die milchig-weißen Dispersionen wurden durch ein Käsereituch filtriert.
In der nachfolgenden Tabelle XXIX werden ausgewählte physikalische Eigenschaften der frisch zubereiteten Zusammensetzungen der Vergleichsbeispiele "J" bis "L" dargestellt. Tabelle XXIX: Ausgewählte Physikalische Eigenschaften der Zusammensetzungen der Beispiele "J" bis "L" Zusammensetzung Verhältnis Beispiel
In der vorstehenden Tabelle XXIX wurde die Viskosität der Zusammensetzungen der Beispiele "J" bis "L" in Einheiten von Pass (Centipoise ("cP")) gemessen. Das angegebene Gewichtsverhältnis ist das Gewicht des epoxyfunktionellen Polymers zu dem Gewicht des epoxyreaktiven Polymers in der Zusammensetzung, bezogen auf das Gesamtgewicht der Feststoffe.
Unter Verwendung der Beschichtungszusammensetzungen der Beispiele "J" bis "L" wurden auf "Linetta"-Platten Beschichtungen hergestellt. Diese auf Substrat aufgebrachten Beschichtungen wurden sodann vorgegebenen Tüpfeltests auf chemische Beständigkeit unterzogen und die Ergebnisse dieser Prüfung in den nachfolgenden Tabellen XXX und XXXI angegeben.

Vergleich der Tüpfelbeständigkeit der verschiedenen Zusammensetzungen

Die Tüpfelbeständigkeit der verschiedenen, aus den Zusammensetzungen der Vergleichsbeispiele "G" bis "I" und Vergleichsbeispiele "J" bis "L" erzeugten Beschichtungen wurden mit der Tüpfelbeständigkeit der aus den Dispersionen von Vergleichsbeispiel 11 und 13 erzeugten Beschichtungen verglichen und diese Vergleichsdaten in den nachfolgenden Tabellen XXX und XXXI wiedergegeben.
Kurz gesagt, wurde jede dieser Beschichtungszusammensetzungen einzeln auf ihre eigene sogenannte "Linetta"- Reibplatte unter Anwendung eines RDS-Abziehstabes Nr. 8 aufgetragen, um einen auf Substrat aufgebrachten Film zu erzeugen, der zu einer Schichtdicke von etwa 5 um (Mikrometer) trocknete. Spezieller ist eine "Linetta"-Reibplatte gekennzeichnet als ein mit Polypropylen beschichtetes Papiersubstrat. Der RDS-Abziehstab Nr. 8 wurde von der Paul N. Gardner Company, Lauderdale-By-The-Sea, Florida, erhalten.
Trockene Filme einer solchen Dicke wurden nach den folgenden zwei verschiedenen Trocknungsverfahren erhalten.
Eines dieser Trocknungsverfahren umfaßte das Einbringen jedes dieser Substrate mit der aufgetragenen Zusammensetzung in einen auf eine Temperatur von 60 ºC (140 ºF) voreingestellten Trockenschrank für eine Zeitdauer von 1 Minute für eine "Anfangshärtung" der jeweiligen Zusammensetzung und nachfolgendes Herausnehmen jeder dieser anfangsgehärteten Zusammensetzung aus dem Trockenschrank und weiteres Härtenlassen jeder dieser Zusammensetzung durch Lufttrocknung für 4 Stunden bei Raumtemperatur. Die Eigenschaften der Tüpfelbeständigkeit der verschiedenen auf diese Weise hergestellten Filme sind in der nachfolgenden Tabelle XXX dargestellt.
Das andere dieser Trocknungsverfahren umfaßte das Lufttrocknenlassen jeder dieser Substrate mit aufgebrachter Zusammensetzung bei Raumtemperatur für eine Woche. Die Eigenschaften der Tüpfelbeständigkeit der auf diese Weise hergestellten verschiedenen Filme sind in der nachfolgenden Tabelle XXXI dargestellt.
Die Eigenschaften der Tüpfelbeständigkeit jedes dieser Filme wurden folgendermaßen verglichen. Speziell wurde jeder dieser Filme gegen Leitungswasser, gegen eine 5- gewichtsprozentige (5 %) Lösung von Natriumhydroxid ("NaOH"), gegen Reinigungsmittel der Marke "409" und gegen eine Ethanol-Wassermischung auf Tüpfelbeständigkeit getestet. Das Reinigungsmittel "409" wurde bei "The Clorox Company of Oakland, California, erhalten. Die Ethanol-Wassermischung bestand aus 50 Gewichtsprozent Ethanol ("EtOH") und 50 Gewichtsprozent Wasser ("H&sub2;O").

Tüpfelbildungsverfahren

Auf jeden dieser Filme wurden etwa 0,05 Milliliter jeder der vorgenannten Tüpfelzusammensetzungen aufgetragen, um drei (3) "spots" ((Tüpfel)) darauf zu bilden. Die drei "spots" wurden sodann für 1 Minute, für 5 Minuten bzw. für 30 Minuten mit dem Film in Kontakt gelassen und danach einzeln abgetupft. Danach wurden die auf diese Weise erzeugten Tupfwirkungen jeder der vorgenannten Tüpfelzusammensetzungen visuell untersucht und die Beobachtungen gemeinsam in den nachfolgenden Tabellen XXX und XXXI aufgenommen. Tabelle XXX: Eigenschaften der Tüpfelbeständigkeit der durch Trocknen für 1 Minute bei 60 ºC (140 ºF) gebildeten Filme, gefolgt von einem Lufttrocknen für 4 Stunden bei Raumtemperatur Zusammensetzung Kontaktdauer Tüpfelzusammensetzungen Wasser Beispiel Vergl. Beisp. mäßig schlecht hervorragend sehr gut gut Tabelle XXXI: Eigenschaften der Tüpfelbeständigkeit von Filmen, die durch Lufttrocknen bei Raumtemperatur für 1 Woche gebildet wurden Zusammensetzung Kontaktdauer Tüpfelzusammensetzungen Wasser Beispiel Vergl.Beisp. mäßig schlecht hervorragend sehr gut schl.* * ... Film beschädigt
In den vorstehenden Tabellen XXX und XXXI bedeutet die Angabe "schlecht" ein Weißwerden und Mattwerden "Verlust von Glanz) des Films; die Angabe "mäßig" bedeutet geringfügiges Weißwerden und Mattwerden des Films (Verlust von Glanz); die Angabe "gut" bedeutet kein Weißwerden, jedoch etwas Mattwerden des Films (Verlust von Glanz); die Angabe "sehr gut" bedeutet kein Weißwerden, jedoch geringfügiges Mattwerden des Films, und die Angabe "hervorr." bedeutet, daß der Film normalerweise insofern unbeeinflußt erscheint, daß es kein Mattwerden oder eine andere Änderung im Aussehen des Films gab.
Wie bereits erwähnt, befinden sich alle mit Buchstaben versehenen Beispiel nicht im Schutzumfang der Erfindung. Die vorstehend diskutierten Beispiele "G" bis "L" wurden daher für die Aufgaben der Unterscheidung bestimmter Aspekte und Merkmale der vorliegenden Erfindung hergestellt.
Hiermit wurde eine aus einer neuartigen Dispersion erzeugte vernetzungsfähige Oberflächenbeschichtung beschrieben, die eine Lagerbeständigkeit von 1 Jahr oder mehr aufweist. Ebenfalls wurde hierin eine Reihe bevorzugter Verfahren zur Herstellung der neuartigen Dispersion beschrieben. Obgleich hierin unter Bezugnahme auf die verschiedenen bevorzugten Ausführungsformen stabile Dispersionen sowie die Verfahren zu ihrer Herstellung beschrieben wurden, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt. Viel mehr werden dem Fachmann eine Vielzahl alternativer Verfahren der Erzeugung der stabilen Dispersion der vorliegen Erfindung beim Lesen vorstehenden Beschreibung offensichtlich. Dementsprechend wird davon ausgegangen, daß derartige Alternativen, Änderungen und/oder Modifikationen Bestandteil der vorliegenden Erfindung insofern bilden, als sie in den Schutzumfang der beigefügten Ansprüche fallen.

Claims

1. Verfahren zum Erzeugen einer verdampfungsfähigen Dispersion, die verdampfungsfähige Komponenten einschließt und die bei Verdampfung der verdampfungsfähigenkomponenten auf einem Substrat eine vernetzte Oberflächenbeschichtung bilden kann, welches Verfahren die Schritte umfaßt:

Vereinigen von Wasser, einem nichtionischen Emulgator mit einem HLB-Wert von 9 ... 19, einem radikalischen Initiator und einer wirksamen Menge eines Puffermittels zum Erzeugen einer verdampfungsfähigen, Emulgator enthaltenden wässrigen Mischung mit einem pH-Wert im Bereich von 3 ... 9;

Zusetzen einer wirksamen Menge einer emulsionspolymerisierbaren Monomermischung zu der verdampfungsfähigen, Emulgator enthaltenden, wässrigen Mischung unter vorbestimmten Reaktionsbedingungen und unter Aurechterhaltung des pH- Bereichs, um eine verdampfungsfähige, erste Öl-in-Wasser- Emulsion zu erzeugen, welche Polymerteilchen mit epoxyfunktionellen Seitengruppen enthält und eine Glasübergangstemperatur von 10 º ... 120 ºC besitzt, wobei die emulsionspolymerisierbare Monomermischung dadurch gekennzeichnet ist, daß sie einschließt, und zwar relative Mengen von: (1) einem emulsionspolymerisierbaren Monomer mit epoxyfunktionellen Seitengruppen und (2) einem emulsionspolymerisierbaren, ethylenisch ungesättigten Monomer, ausgewählt aus einem aromatischen Monovinyliden-Monqmer, einem alpha-beta-ethylenisch ungesättigten Carbonsäureester-Monomer und dessen monomere Derivate, einem Vinylester-Monomer und dessen monomere Derivate, einem Vinylmethylethyl-Monomer, einem Vinylethylether-Monomer, einem Acrylnitril-Monomer und deren Kombinationen, worin die relativen Mengen des emulsionspolymerisierbaren Monomers mit epoxyfunktionellen Seitengruppen und des emulsionspolymerisierbaren, ethylenisch ungesättigten Monomers in der Emulgator enthaltenden Mischung zur Erzeugung der vorgenannten Öl-in-Wasser- Emulsion wirksam sind, die Polymerteilchen mit epoxyfunktionellen Gruppen enthält und eine Glasübergangstemperatur von 10 º ... 120 ºC besitzt; sowie

Einführen einer wirksamen Menge einer zweiten Öl-in- Wasser-Emulsion in die erste Öl-in-Wasser-Emulsion, welche zweite Öl-in-Wasser-Emulsion ein Polymer mit epoxyreaktiven Seitenteilen enthält, um eine verdampfungsfähige Dispersion zu erzeugen, wobei die epoxyreaktiven Seitenteile ausgewählt werden aus Amin-Teilen, Amid-Teilen, Carbonsäure-Teilen und deren Kombinationen, wobei die relativen Mengen (1) der Polymerteilchen mit epoxyfunktionellen Seitengruppen und (2) des Polymers mit epoxyreaktiven Seitenteilen in der verdampfungsfähigen Dispersion beim Verdampfen der flüchtigen Komponenten der Dispersion wirksam sind, um zu ermöglichen, daß das Vernetzen zwischen den epoxyfunktionellen Seitengruppen und den epoxyreaktiven Teilen bei Raumtemperatur stattfinden kann, wobei die Menge von nichtionischem Emulgator in der verdampfungsfähigen Dispersion wirksam ist, um in der verdampfungsfähigen Dispersion eine beabstandete Beziehung der epoxyreaktiven Teile und epoxyfunktionellen Gruppen aufrecht zu erhalten, wonach die so erzeugte verdampfungsfähige Dispersion bei Raumtemperatur eine Gebrauchsfähigkeitsdauer von mindestens einem Jahr zeigt.

2. Verdampfungsfähige Dispersion, hergestellt nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1.

3. Verfahren nach Anspruch 1, ferner einschließend den Schritt des Aufbringens der verdampfungsfähigen Dispersion als eine Beschichtung auf die Oberfläche eines Substrats in einer Verdampfungsumgebung, wonach die verdampfungsfähigen Komponenten der Dispersion verdampfen, was zur Bildung einer vernetzten Oberflächenbeschichtung auf dem Substrat führt.

4. Vernetzte Oberflächenbeschichtung, hergestellt nach dem Verfahren gemäß Anspruch 3.

5. Substrat, worauf die vernetzte Oberflächenbeschichtung nach Anspruch 4 aufgebracht worden ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1, ferner einschließend die Schritte des Aufbringens der verdampfungsfähigen Dispersion auf die Oberfläche eines Substrats als eine Beschichtung und Lufttrocknen der auf dem Substrat aufgebrachten Beschichtung bei Raumtemperatur für eine Zeitdauer, die ausreichend ist, um das Verdampfen der verdampfungsfähigen Komponenten der Dispersion zu bewirken, wodurch die Bildung einer vernetzten Oberflächenbeschichtung auf dem Substrat resultiert.

7. Vernetzte Oberflächenbeschichtung, hergestellt nach dem Verfahren gemäß Anspruch 6.

8. Substrat, worauf die vernetzte Oberflächenbeschichtung nach Anspruch 7 aufgebracht worden ist.

9. Verfahren nach Anspruch 1, ferner einschließend die Schritte des Aufbringens der verdampfungsfähigen Dispersion auf die Oberfläche eines Substrats als eine Beschichtung und Trocknen der auf dem Substrat aufgebrachten Beschichtung bei einer erhöhten Temperatur für eine Zeitdauer, die ausreichend ist, um das Verdampfen der verdampfungsfähigen Komponenten der Dispersion zu bewirken, wodurch die Bildung einer vernetzten Oberflächenbeschichtung auf dem Substrat resultiert.

10. Vernetzte Oberflächenbeschichtung, hergestellt nach dem Verfahren gemäß Anspruch 9.

11. Substrat, worauf die vernetzte Oberflächenbeschichtung nach Anspruch 10 aufgebracht worden ist.

12. Verdampfungsfähige Dispersion, einschließend verdampfungsfähige Komponenten, welche Dispersion dadurch gekennzeichnet ist, daß sie einschließt:

eine erste Öl-in-Wasser-Emulsion, einschließend Polymerteilchen mit epoxyfunktionellen Seitengruppen und mit einer Glasübergangstemperatur von 10 º ... 120 ºC, einen nichtionischen Emulgator mit einem HLB-Wert von 9 ... 19, und eine wirksame Menge eines Puffermittels, so daß die erste Öl-in- Wasser-Emulsion einen pH-Wert von 3 ... 9 hat; und

eine zweite Öl-in-Wasser-Emulsion, dadurch gekennzeichnet, daß sie einschließt ein Polymer mit epoxyreaktiven Seitenteilen ausgewählt aus Amin-Teilen, Amid-Teilen, Carbonsäure-Teilen und deren Kombinationen,

wobei die Dispersion dadurch gekennzeichnet ist, daß sie einschließt: (1) Polymerteilchen mit epoxyfunktionellen Seitengruppen und (2) Polymer mit epoxyreaktiven Seitenteilen,

wobei die Menge des nichtionischen Emulgators in der Dispersion wirksam ist, um in der verdampfungsfähigen Dispersion eine beabstandete Beziehung der epoxyreaktiven Teile und epoxyfunktionellen Gruppen aufrecht zu erhalten, und

wobei die Dispersion ferner dadurch gekennzeichnet ist, daß sie bei Raumtemperatur eine Gebrauchsfähigkeitsdauer von mindestens einem Jahr zeigt.