DE69522677T2

DE69522677T2 - Verfahren zum schützen von oberflächen gegen unerwünschte verschmutzung

Info

Publication number: DE69522677T2
Application number: DE69522677T
Authority: DE
Inventors: Sigfrid Svensson
Original assignee: Polysaccharide Industries PSI AB
Current assignee: Polysaccharide Industries PSI AB
Priority date: 1994-03-23
Filing date: 1995-03-23
Publication date: 2002-06-20
Anticipated expiration: 2015-03-24
Also published as: SK281637B6; NO309850B1; SE9400976D0; SK119696A3; ATE205423T1; SE9400976L; EP0751836A1; WO1995025604A1; FI963757A0; HU214365B; EP0751836B1; CZ277496A3; AU2154095A; PL316686A1; NO963967D0; HU9602569D0; CZ286295B6; US5948545A; DK0751836T3; ES2160159T3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schutz von Oberflächen vor unerwünschter Kontaminierung und zur Erleichterung der Entfernung einer solchen Kontaminierung von den Oberflächen.
In der EP B1 0 365 584 ist ein Verfahren zur Entfernung von Kontaminierung beschrieben, das auf der Verwendung einer Lösung, die ein Polysaccharid und ein Lösungsmittel dafür enthält, zur Erzeugung einer Schutzbeschichtung auf einer Oberfläche beruht. Nachdem sie der Kontaminierung ausgesetzt wurde, kann eine solche Schutz-Oberfläche leicht durch Behandeln der beschichteten Oberfläche mit einer Flüssigkeit, die in der Lage ist, die Schutzbeschichtung wiederaufzulösen oder sie aufquellen zu lassen, von der Kontaminierung befreit werden. Die Erfindung gemäß der genannten Patentschrift liefert eine hervorragende Lösung für das Kontaminierungsproblem, wie es die Kontaminierung darstellt, die durch sogenannte Graffiti, Verschmutzung durch Verkehr usw. verursacht wird.
Dieses Europäische Patent, das der US S 017 237 entspricht, zeigt, daß manche Polysaccharide einen Gelzustand durchlaufen, bevor sie Filme bilden. Das Patent zeigt auch die Verwendung einer Kombination aus Polysacchariden. Das Patent schweigt sich jedoch völlig über die Verwendung von zwei Polysacchariden aus, von denen eines nicht in der Lage ist, ein Gel zu bilden, während das andere einen Gelzustand durchläuft, bevor es einen Film bildet. Durch eine solche Kombination werden Polysaccharid- Filme erhalten, die stark verbesserte Eigenschaften besitzen, welche sich für die Schutzverfahren eignen, um die es in dieser Erfindung geht.
Die vorliegende Erfindung stellt eine bedeutende Verbesserung der in der EP B1 0 365 584 offenbarten Verfahren zur Verfügung, und der Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, einen Polysaccharidfilm zur Verfügung zu stellen, der in Wasser bei Raumtemperatur eine geringe Löslichkeit hat.
Eine Reihe von Polysacchariden, zum Beispiel Carageenan und Agar, die bei einer erhöhten Temperatur in Wasser aufgelöst werden, bilden bei bestimmten Mindestkonzentrationen Gele, wenn eine solche Lösung auf eine niedrigere Temperatur abgekühlt wird. Die kontinuierliche Verdampfung von Wasser führt zur Bildung eines Films, der häufig lösungsbeständig ist und nur bei einer erhöhten Temperatur aufgelöst oder aufgequollen werden kann.
Die Beschichtung von Oberflächen mit Polysaccharidlösungen bei einer erhöhten Temperatur ist schwierig, und das Auftragen eines Polysaccharidgels durch Aufsprühen oder dergleichen führt zu einer minderwertigen Haftung an dem Substrat, da das Lösungsmittel unabtrennbar in der Gelstruktur gebunden ist.
Man kann sagen, daß das Problem, das durch die vorliegende Erfindung gelöst werden soll, darin liegt, neue Verfahren zu finden, durch die es möglich wird, die Vorteile zu nutzen, die mit der Gelbildung als Zwischenstufe verbunden sind, während gleichzeitig eine Polysaccharid-Konzentration in der Lösung zur Verfügung gestellt wird, die zu einem Film mit ausreichender Dicke führt. Wenn ein Polysaccharid des gelierenden Typs alleine verwendet wird, muß dessen Konzentration in der Lösung sehr niedrig sein, damit eine Lösung erhalten wird, die ohne Schwierigkeiten aufgetragen werden kann. Wenn die Konzentration auf einen Wert erhöht wird, der zu einer ausreichenden Filmdicke führen wird, dann wird eine Gelierung stattfinden, und das Auftragen durch Aufsprühen oder dergleichen wird ein ernstes Problem darstellen. Die Erfindung löst dieses Problem in zufriedenstellender Weise und stellt somit einen bedeutenden Fortschritt für den Stand der Technik dar.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, das Problem zu lösen, eine widerstandsfähige Beschichtung oder einen widerstandsfähigen Film zu bilden, die/der aus Polysacchariden besteht, wobei der Vorteil der Gelbildung als Zwischenschritt bei dem Verfahren zur Erzeugung des Films ausgenutzt wird.
Dazu stellt die Erfindung ein Verfahren zum Schutz einer Oberfläche vor unerwünschter Kontaminierung und zur Erleichterung der Entfernung einer solchen Kontaminierung von der Oberfläche zur Verfügung, wobei das Verfahren die Schritte umfaßt:
a) Herstellen einer Polysaccharidlösung, die wenigstens zwei Komponenten enthält, wobei eine der Komponenten aus einem ersten Polysaccharid besteht, das, wenn es aus einer Lösung durch Verdampfen des Lösungsmittels ausgefällt wird, direkt einen Film bildet, und die zweite Komponente aus einem zweiten Polysaccharid besteht, das, wenn es aus einer Lösung durch Verdampfen des Lösungsmittels ausgefällt wird, durch wenigstens teilweise Gelbildung einen Film bildet oder durch Wechselwirkung mit dem ersten Polysaccharid, wenn es aus einer Lösung durch Verdampfen des Lösungsmittels ausgefällt wird, durch wenigstens teilweise Gelbildung einen Film bildet, wobei die Filme wiederauflösbar oder aufquellbar sind,
b) Auftragen der Lösung von Schritt a) auf die Oberfläche, bevor diese der Kontaminierung ausgesetzt wird,
c) Trocknenlassen der aufgetragenen Lösung, so daß sich über eine wenigstens teilweise Gelbildung ein fester Film auf der Oberfläche bildet,
d) Behandeln der mit Film beschichteten Oberfläche mit einer.
Flüssigkeit, die in der Lage ist, den Film wiederaufzulösen, oder ihn aufquellen läßt, und
e) Entfernen der unerwünschten Kontaminierung durch vollständiges oder teilweises Entfernen des Films von der Oberfläche.
Das Verfahren, wie es oben skizziert ist, besteht im Prinzip darin, von einer Polysaccharidlösung auszugehen und über ein intermediäres Gel einen festen Film zu bilden. Dies kann auf drei verschiedenen Wegen erreicht werden.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird die Lösung in dem obigen Schritt a) durch Verwendung eines zweiten Polysaccharids hergestellt, eines, das, wenn es aus einer Lösung durch Verdampfen des Lösungsmittels ausgefällt wird, in der Lage ist, durch wenigstens teilweise Gelbildung einen Film zu bilden. Bei diesem Aspekt der Erfindung kann als zweites Polysaccharid ein zur Gelbildung fähiges Polysaccharid verwendet werden, und die Gelbildung des zweiten Polysaccharids wird durch die Gegenwart eines ersten Polysaccharids, das nichtgelierend ist, unterbrochen, so daß eine Lösung aus den beiden in einer wünschenswert hohen Konzentration ohne Gelbildung bei einer geeigneten Temperatur, wie z. B. Raumtemperatur, erhalten werden kann. Beim Verdampfen des Lösungsmittels aus einer solchen Lösung wird ein Gel gebildet werden, das schließlich in einen festen Film umgewandelt wird.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird in dem obigen Schritt a) eine Lösung hergestellt, worin das zweite Polysaccharid in der Lage ist, mit dem ersten Polysaccharid wechselzuwirken, um das erwünschte Ergebnis zu erzielen. Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung kann eine Mischung aus zwei Polysacchariden verwendet werden, von denen jedes alleine kein Gel bilden wird, wenn es aus einer Lösung durch Verdampfen des Lösungsmittels ausgefällt wird, die jedoch zusammen bei erhöhter Konzentration durch Wechselwirkung über eine Gelstufe laufen und schließlich einen festen Film bilden.
Die oben beschriebenen drei verschiedenen Aspekte der Erfindung ermöglichen die Bildung einer Schutzbeschichtung auf Oberflächen, wobei die Polysaccharidlösung beim Einengen eine Gelstufe durchläuft, bevor sie einen festen Film bildet. Der resultierende Film ist lösungsbeständig, da die Behandlung mit Lösungsmittel, wie z. B. Wasser, nur zum Aufquellen des Films zu einem Gel führt, sofern nicht die Temperatur soweit erhöht wird, daß das Gel sich auflöst.
Bei dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung übersteigt die Konzentration der Polysaccharide in der in dem obigen Schritt a) hergestellten Lösung vorzugsweise 0,1% (Gew./Vol.). Es ist ebenfalls bevorzugt, daß die Menge höchstens etwa 10% (Gew./Vol.), insbesondere höchstens etwa 5% (Gew./Vol.) beträgt.
Die Verhältnisse, basierend auf dem Gewicht, zwischen dem ersten und dem zweiten Polysaccharid können innerhalb sehr weiter Grenzen variieren, wie z. B. von etwa 100.0 : 1 bis 1 : 1000, in Abhängigkeit von der Beschaffenheit der Verbindungen.
Das genannte erste Polysaccharid, das bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet wird und das vom nichtgelierenden Typ ist, ist vorzugsweise ausgewählt aus Cellulosen und Derivaten davon, Stärken und Derivaten davon, Pflanzengummen und mikrobiellen Polysacchariden. Als Pflanzengummen können Guargummi und Johannsbrotgummi genannt werden, und für die mikrobiellen Polysaccharide ist Dextran ein geeignetes Beispiel. Das zweite Polysaccharid, das alleine gelierend ist oder durch Wechselwirkung mit dem ersten Polysaccharid gelierend ist, ist vorzugsweise ausgewählt aus mikrobiellen Polysacchariden und Algenpolysacchariden, wobei Beispiele dafür Xanthan und Agar sind.
Besonders bevorzugte Kombinationen sind Pflanzengummen und Xanthan oder Agar. Die Konzentration des Pflanzengummis liegt vorzugsweise im Bereich von etwa 1 bis etwa 2 Gew.-%, während das zweite Polysaccharid in einer geringeren Menge verwendet wird, wie z. B. von etwa 0,2 bis etwa 1 Gew.-% für Xanthan und von etwa 0,005 bis etwa 0,05 Gew.-% für Agar. Bei der Kombination von Pflanzengummi und Agar liegen die Gewichtsverhältnisse zwischen den beiden geeigneterweise im Bereich von etwa 50 : 1 bis etwa 300 : 1. Bei der Kombination Guargummi-Agar liegen die Verhältnisse vorzugsweise zwischen etwa 150 : 1 bis etwa 250 : 1, wohingegen die Verhältnisse bei Johannisbrotgummi vorzugsweise bei etwa 50 : 1 bis etwa 150 : 1 liegen.
Innerhalb des Konzepts dieser Erfindung können mehr als zwei Polysaccharide verwendet werden, wie z. B. zwei verschiedene nichtgelierende Polysaccharide zusätzlich zu einem Polysaccharid des zweiten Typs oder umgekehrt oder beides.
Gemäß noch einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Lösung in dem obigen Schritt e) vorzugsweise mit einem pH-Puffer ausgestattet, um Änderungen des pH-Werts des gebildeten Films entgegenzuwirken, unabhängig von äußeren Einflüssen. Dies ist insbesondere geeignet, um dem Einfluß von Umweltbedingungen, wie z. B. saurem Regen, Vogelkot und anderen Bedingungen, die saure oder basische pH-Werte umfassen, zu widerstehen.
Die Erfindung wird nachfolgend durch nichtlimitierende Beispiele weiter veranschaulicht, wobei die Prozentangaben, sofern nichts anderes angegeben ist, in Gewicht pro Volumen ausgedrückt sind. Diese Beispiele veranschaulichen die drei Hauptaspekte der vorliegenden Erfindung, wie sie oben beschrieben wurden

BEISPIEL 1

20 Volumenteile einer Lösung von löslicher Kartoffelstärke (Sigma) in Wasser (2%) werden bei 90ºC mit 1 Volumenteil einer 1%igen wäßrigen Lösung von Agar (Sigma) vermischt. Die resultierende Mischung wird auf Raumtemperatur abgekühlt, wodurch eine Lösung der beiden Polysaccharide gebildet wird.
Die resultierende Lösung wird auf ein festes Substrat (Beton) aufgetragen, und beim Verdampfen des Lösungsmittels (bis auf etwa 20% seines ursprünglichen Volumens) wird ein Gel gebildet, das beim weiteren Verdampfen des Lösungsmittels einen festen Film bildet. Dieser Film ist ziemlich beständig gegenüber der Behandlung mit kaltem Wasser (15ºC), es wird jedoch ein gewisses Aufquellen der Oberflächenschicht des Films stattfinden. Der Film eignet sich gut für den Schutz von Oberflächen gegen Graffiti-Verunreinigungen oder Schmutzstoffe aus der Luft, wobei eine solche Verunreinigung leicht durch Waschen des Films mit Wasser von erhöhter Temperatur und/oder Wasser, das unter Druck durch eine Düse gespritzt wird, zu entfernen ist.

BEISPIEL 2

Beispiel 1 wird wiederholt, wobei jedoch eine wäßrige Lösung verwendet wird, die 1,5% Johannisbrotgummi und 0,01% Agar enthält. Diese Lösung wird auf ein Substrat (Glas) aufgetragen und führt über die Bildung eines Gels zu einem festen Film. Um die Haftung der Lösung an dem Glassubstrat zu verbessern, kann das Glas durch Auftragen eines Primers, wie z. B. Polymin, vorbehandelt werden.

BEISPIEL 3

Eine Lösung einer Mischung aus Xanthangummi und Johannisbrotgummi in den Gewichtsanteilen 1 : 3 wird mit einer Polysaccharid-Gesamtkonzentration von 0,3% hergestellt. Die Lösung wird in einer Menge von 0,1 l/in² auf ein Aluminiumsubstrat aufgesprüht. Nach etwa 1 Stunde bei 20ºC hatte die aufgetragene Lösung ein Gel gebildet, das sich nach weiteren 2 Stunden in einen transparenten festen Film umgewandelt hatte. Die Eigenschaften und das Verhalten des Films sind ähnlich wie die des Films von Beispiel 1.

BEISPIEL 4

Beispiel 1 wird wiederholt, in diesem Fall wird jedoch zu der Polysaccharidlösung ein Sörensen-Phosphatpuffer zugegeben, der aus einer Mischung aus Dinatriumhydrogenphosphat und Kaliumdihydrogenphosphat besteht, was einen pH-Wert der Lösung von etwa 7 ergibt. Der resultierende Film behält unter dem Einfluß von sauren sowie basischen Umwelteinflüssen, wie z. B. saurem Regen bzw. Vogelkot, einen neutralen pH-Wert bei.

Claims

1. Verfahren zum Schutz einer Oberfläche vor unerwünschter Kontaminierung und zur Erleichterung der Entfernung einer solchen Kontaminierung von der Oberfläche, umfassend die Schritte:

a) Herstellen einer Polysaccharidlösung, die wenigstens zwei Polysaccharidkomponenten enthält, wobei eine der Komponenten aus einem ersten Polysaccharid besteht, das, wenn es aus einer Lösung durch Verdampfen des Lösungsmittels ausgefällt wird, direkt einen Film bildet, und die andere Komponente aus einem zweiten Polysaccharid besteht, das, wenn es aus einer. Lösung durch Verdampfen des Lösungsmittels ausgefällt wird, durch wenigstens teilweise Gelbildung einen Film bildet,

b) Auftragen der Lösung von Schritt a) auf die Oberfläche, bevor diese der Kontaminierung ausgesetzt wird,

c) Trocknenlassen der aufgetragenen Lösung, so daß sich ein fester Film auf der Oberfläche bildet, wobei der Film wiederauflösbar oder aufquellbar ist,

d) Behandeln der Filmüberzugsoberfläche mit einer Flüssigkeit, die den Film wieder auflöst oder ihn aufquellen läßt, und

e) Entfernen der unerwünschten Kontaminierung durch vollständiges oder teilweises Entfernen des Films von der Oberfläche.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Herstellung einer Lösung in Schritt a), welche Polysaccharide in einer Menge von wenigstens etwa 0,1% (Gew./Vol.) enthält.

3. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Menge höchstens etwa 10% (Gew./Vol.), insbesondere höchstens etwa 5% (Gew./Vol.) beträgt.

4. Verfahren gemäß irgendeinem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Polysaccharid ausgewählt ist aus dellulose und Derivaten davon, Stärke und Derivaten davon, Pflanzengummen und mikrobiellen Polysacchariden, zum Beispiel Dextran.

5. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Polysaccharid ein Algenpolysaccharid, zum Beispiel Agar, ist.

6. Verfahren gemäß irgendeinem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß in Schritt a) die Lösung mit einem pH-Puffer ausgestattet wird, um Änderungen des pH-Werts des gebildeten Films entgegenzuwirken, unabhängig von äußeren Einflüssen.

7. Oberfläche, die durch das Verfahren gemäß irgendeinem vorhergehenden Anspruch geschützt ist.