Wässrige Dispersionen und Dispersionsfarben enthaltend Ethylhexylacrylat-Butylacrylat-Styrol- Copolymere
Die vorliegende Erfindung betrifft wässrige Dispersionen und Dispersionsfarben, insbesondere Innenfarben, enthaltend Ethylhexylacrylat-Butylacrylat-Styrol Copolymere als Bindemittel, ein Verfahren zur Herstellung der wässrigen Dispersion sowie der Dispersionsfarbe, die Verwen- dung der wässrigen Dispersionsfarbe sowie die Verwendung von Ethylhexylacrylat-Buytlacrylat- Styrol-Copolymere als Bindemittel für basische wässrige Dispersionsfarben.
Die Beschichtung von Untergründen erfolgt oftmals mit zweikomponentigen Silikatfarben oder mit einkomponentigen Dispersions-Silikatfarben nach DIN 18363, die neben Wasserglas und wasserglasbeständigen Pigment noch bis zu 5 Gew.-% organische Bestandteile, bezogen auf die Gesamtmenge an Dispersions-Silikatfarbe, enthalten. Als organische Bestandteile werden üblicherweise Kunstharzdispersionen verwendet.
Vorteilhaft aufgrund ihrer leichteren Handhabung sind Dispersionsfarben, die als Bindemittel Polymerdispersionen enthalten. Um eine ausreichende Lagerstabilität zu gewährleisten, enthal- ten Dispersionen und Dispersionsfarben üblicherweise Konservierungsmittel und/oder Biozide. Es ist daher ein Ziel eine biozidfreie Dispersion und Dispersionsfarbe zur Verfügung zu stellen.
Die WO 02/0078 beschreibt eine konservierungsmittelfreie Dispersionsfarbe enthaltend sowohl eine Polymerdispersion als organische Bindemittel, Pigment und/oder Füllstoff sowie bis zu 2 Gew.-% Wasserglas als anorganisches Bindemittel. Als Polymerdisperisonen werden Polystyro- lacrylate genannt sowie nur allgemein verschiedene Monomerklassen aufgezählt. Oftmals sind die polymeren Bindemittel bei hohen pH-Werten nicht langzeitstabil, was sich auch auf die Dis- persionsfarbe auswirkt.
Die DE 10 2014 013 455 sowie die WO2017/144694 lehren konservierungsmittelfreie Dispersi- onsfarben, die einen hohen pH-Wert aufweisen und denen zusätzlich Alkalimetallalkylsiliconate zugesetzt wurden. Auch diese Schrift lehrt als Polymerdispersionen Reinacrylat bzw. Polystyro- lacrylat sowie nur ganz allgemein verschiedene Monomerklassen.
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Dispersionsfarbe zu finden, deren Bindemittelpo- lymer auch bei hohen pH-Werten eine gute Lagerstabilität aufweisen. Weiterhin wurde eine Dis- persion mit hohem pH-Wert gesucht, bei der sich über einen möglichst langen Zeitraum die physikalischen Eigenschaften wie pH-Wert, Viskosität und Stabilität der Dispersion bzw. der Farbe nicht ändern.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine wässrige Dispersionfarbe enthaltend a) 5 bis 50 Gew.-%, bevorzugt 8-30 Gew.-% einer wässrigen Polymerdispersion mit einem Feststoffgehalt im Bereich von 40 bis 60 Gew.-% erhältlich durch radikalische wässrige Emulsionspolymerisation einer Monomermischung enthaltend Ethylhexylacrylat, Butylac- rylat und einen oder mehrere Vinylaromaten, bevorzugt Styrol,
b) 0,1 bis 5 Gew.-% Alkalialkylsilikonat (fest) und/oder wasserlösliches Silikat (fest,) c) 20 bis 70 Gew.-% anorganischer Füllstoffe,
d) 0 bis 30 Gew.-%, wenigstens eines Pigments,
e) 0,1 bis 10 Gew.-% übliche Hilfsmittel, sowie
f) Wasser
jeweils bezogen auf die Gesamtmenge der Dispersionsfarbe wobei der pH-Wert der Dispersi- onsfarbe einen Wert im Bereich von 10 bis 12, bevorzugt 10,5 bis 12, besonders bevorzugt 11 bis 12 aufweist.
Weiterhin umfasst die Erfindung wässrige Dispersionen, ein Verfahren zu ihrer Herstellung so- wie ihre Verwendung als organische Bindemittel in Dispersionsfarben mit hohem pH-Wert.
Erfindungsgemäß werden 5 bis 50 Gew.-%, bevorzugt 8 bis 30 Gew.-% insbesondere 10 bis 20 Gew.-% einer wässrigen Polymerdispersion (Komponente a) mit einem Feststoffgehalt im Be- reich von 40 bis 60 Gew.-% erhältlich durch radikalische wässrige Emulsionspolymerisation ei- ner Monomermischung enthaltend Ethylhexylacrylat, Butylacrylat und einen oder mehrere Vi- nylaromaten eingesetzt.
Das in der erfindungsgemäß eingesetzten Polymerdispersion enthaltenen Bindemittelpolymer enthält in einpolymerisierter Form
10 bis 30 Gew.-Teile, bevorzugt 12 bis 20 Gew.-Teile bezogen auf die Gesamtmonomere,
Ethylhexylacrylat,
25 bis 50 Gew.-Teile, bevorzugt 30bis 45 Gew.-Teile bezogen auf die Gesamtmonomere, Buty- lacrylat
30 bis 50 Gew.-Teile, bevorzugt 35 bis 45 Gew.-Teile bezogen auf die Gesamtmonomere, eines oder mehrere Vinylaromaten
0 bis 10 Gew.-Teile, bevorzugt 0,1 bis 5 Gew.-Teile bezogen auf die Gesamtmonomere, eines oder mehrerer Monomere ausgewählt unter Sulfonsäuren, Carbonsäuren, deren Alkalimetall- oder Ammoniumsalzen, Carbonsäureanhydriden, Ami- den und Hydroxyalkylester, und
0 bis 10 Gew.-Teile, bevorzugt 0,1 bis 5 Gew.-Teile bezogen auf die Gesamtmonomere, sons- tige Monomere
wobei die Summe aller Monomere 100 Gew.-Teile ergibt.
Als Ethylhexylacrylat ist erfindungsgemäß bevorzugt 2-Ethylhexylacrylat geeignet.
Als Butylacrylat sind erfindungsgemäß sowohl n n-Butylacrylat, Isobutylacrylat, sec-Butylacrylat und n-Butylacrylat geeignet. Bevorzugt wird n-Butylacrylat.
Als Vinylaromaten eignen sich Styrol, a-Methylstyrol, o- oder p-Vinyltoluol. Bevorzugt wird Styrol eingesetzt.
Weiterhin kann das Polymer aufgebaut sein, also die Monomermischung bis zu 10 Gew.-Teile, bevorzugt 0,1 bis 5 Gew.-Teile bezogen auf die Gesamtmonomere, eines oder mehrerer Mono- mere ausgewählt unter Sulfonsäuren, Carbonsäuren, deren Alkalimetall- oder Ammoniumsal- zen, Carbonsäureanhydriden, Amiden und Hydroxyalkylester enthalten. Beispielhaft seien mo- noethylenisch ungesättigte Alkyl- oder Arylsulfonsäuren wie Vinylsulfonsäure, Methallylsulfon- säure, Vinylbenzolsulfonsäure, Acrylamidoethansulfonsäure, Acrylamidopropansulfonsäure, 2- Sulfoethyl(meth)acrylat, Sulfopropyl(meth)acrylat sowie a,b-ungesättigte C3-C6-Carbonsäuren, a,b-ungesättigte C4-C8-Dicarbonsäuren oder deren Anhydride wie Acrylsäure, Methacrylsäure, Crotonsäure, Fumarsäure, Maleinsäure, Maleinsäureanhydrid, Itaconsäure und Itaconsäurean- hydrid sowie die Alkalimetall- oder Ammoniumsalze der genannten Monomere, insbesondere deren Natriumsalze genannt. Weiterhin sind die Amide und die Hydroxyalkylester der a,ß-un- gesättigten C3-C6-Carbonsäuren, bevorzugt Acrylamid, Methacrylamid, 2-Hy-droxyethylacrylat, 2-Hydroxyethylmethacrylat, 2-Hydroxypropyl(meth)acrylat oder 1 ,4-Butandiolmonoacrylat geeig- net. Bei diesen Monomeren handelt es sich um Monomere mit stabilisierende Gruppen.
Weiterhin kann die Monomermischung Siloxangruppen enthaltende Monomere enthalten, vor- zugsweise in einer Menge von 0,01 bis 5 Gew.-Teilen, bevorzugt 0,01 bis 2 Gew.-Teile bezo- gen auf die Gesamtmonomere. Geeignete Siloxangruppen enthaltende Monomere sind bei- spielsweise Vinyltrialkoxysilane, z.B. Vinyltrimethoxysilan, Vinyltriethoxysilan, Alkylvinyldialkoxy- silane oder (Meth)acryloxyalkyltrialkoxysilane, z.B. (Meth)acryloxyethyltrimethoxysilan,
(Meth)acryloxypropyltrimethoxysilan oder Gemische davon. Besonders werden wässrige Poly- merdispersion bevorzugt, deren Monomermischung (Meth)acryloxyalkyltrialkoxysilane enthält, vorzugsweise in einer Menge von 0,01 bis 5 Gew.-Teilen, insbesondere 0,01 bis 2 Gew.-Teile bezogen auf die Gesamtmonomere.
Neben den genannten Monomeren Ethylhexylacrylat, Butylacrylat, Vinylaromaten und den obengenannten Monomeren mit stabilisierenden Gruppen, sowie Siloxangruppen enthaltenden Monomeren können die erfindungsgemäßen Bindemittelpolymere auch weitere ethylenisch un- gesättigte Monomere in einer Menge bis zu 10 Gew.-Teile bezogen auf das Bindemittelpolymer einpolymerisiert enthalten. Es können also in der Monomermischung bis zu 10 Gew.-Teile die ser sonstigen Monomere enthalten sein. Bevorzugt enthält die Monomermischung bis zu 5 Gew.-Teile sonstige Monomere.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform besteht die Monomermischung aus Ethylhexylac- rylat, Butylacrylat, Vinylaromaten und einem oder mehreren Monomeren ausgewählt unter Sul- fonsäuren, Carbonsäuren, deren Alkalimetall- oder Ammoniumsalzen, Carbonsäureanhydriden, Amiden und Hydroxyalkylester und gegebenenfalls einem oder mehreren Siloxangruppen ent- haltenden Monomer.
Geeignete sonstige Monomere sind beispielsweise verzweigte und unverzweigte ethylenisch ungesättigte C3-Cio-Olefine, Ethylacrylat, n-Propylacrylat, n-Hexylacrylat, 2-Ethylhexylmethac-
rylat, oder 2-Propylheptylacrylat, Cs-C-io-Alkylmethacrylate wie n-Hexylmethacrylat und 2-Ethyl- hexylmethacrylat, C5-Cio-Cycloalkyl(meth)acrylate, Ci-Cio-Dialkylmaleinate und/oder Ci-C-io-Di- alkylfumarate.
Geeignete sonstige Monomere sind weiterhin beispielsweise Vinylchlorid, Vinylidenchlorid, Ac- rylnitril, Methacrylnitril, sowie (Ci-C4)-Alkylester oder -Cycloalkylester der Methacrylsäure, bei- spielsweise Methylmethacrylat, Cyclohexylmethacrylat, Isobornylmethacrylat und tert.-Butylme- thacrylat,
Weiterhin als sonstige Monomere geeignete sind N-Vinylpyrolidon, N-(2-Methacryloyloxy- ethyl)ethylen-harnstoff, N-(2-Acryloyloxyethyl)-ethylenharnstoff, 2-Acetoacetoxyethylacrylat, 2- Acetoacetoxy-ethylmethacrylat, Diacetonacrylamid.
Geeignete sonstige Monomere sind weiterhin Monomere, die den jeweiligen Dispersionsfarben eine höhere Festigkeit verleihen. Diese Monomere weisen normalerweise wenigstens eine Epo- xygruppe oder wenigstens zwei nicht konjugierte ethylenisch ungesättigte Doppelbindungen auf. Beispiele hierfür sind zwei Vinylreste aufweisende Monomere, zwei Vinylidenreste aufwei- sende Monomere sowie zwei Alkenylreste aufweisende Monomere. Besonders vorteilhaft sind dabei die Di-Ester zweiwertiger Alkohole mit a,b-monoethylenisch ungesättigten Monocarbon- säuren unter denen die Acryl- und Methacrylsäure bevorzugt sind. Beispiele für derartige zwei nicht konjugierte ethylenisch ungesättigte Doppelbindungen aufweisende Monomere sind Alky- lenglykoldiacrylate und -dimethacrylate, wie Ethylenglykoldiacrylat, 1 ,2-Propylenglykoldiacrylat,
1 ,3-Propylenglykoldiacrylat, 1 ,3-Butylenglykoldiacrylat, 1 ,4-Butylenglykoldiacrylate, 1 ,6-Hexan- glykoldiacrylat und Ethylenglykoldimethacrylat, 1 ,2-Propylenglykoldimethacrylat, 1 ,3-Propylen- glykoldimethacrylat, 1 ,3-Butylenglykoldimethacrylat, 1 ,4-Butylenglykoldimethacrylat, 1 ,6-Hexan- diglycoldimethacrylat sowie Vinylmethacrylat, Vinylacrylat, Allylmethacrylat, Allyl-acrylat, Diallyl- maleat, Diallylfumarat, Cyclopentadienylacrylat, Triallylcyanurat oder Triallylisocy-anurat.
Alle als sonstige Monomere genannte Monomere können einzeln oder in Mischungen verwen- det werden.
Die erfindungsgemäß eingesetzten Bindemittelpolymere weisen in der Regel Mindestfilmbilde- temperaturen im Bereich von -5 bis 30°C auf. Bevorzugt werden Bindemittelpolymere mit einer Mindestfilmbildetemperatur <10°C, bevorzugt <8°C, und besonders bevorzugt <5°C auf.
Die über Lichtstreuung ermittelte mittlere Teilchengröße der in den Polymerdispersionen enthal- tenen Bindemittelpolymerteilchen liegt vorzugsweise im Bereich von 50 bis 300 nm, besonders bevorzugt im Bereich von 50 bis 200 nm.
Die erfindungsgemäße eingesetzte wässrige Polymerdispersion wird durch radikalische Emulsi- onspolymerisation der obengenannten Monomere in Gegenwart von 0,01 bis 1 Gew.-Teilen, vorzugsweise 0,01 bis 0,5 Gew.-Teilen und insbesondere 0,01 bis 0,4 Gew.-Teilen, jeweils be-
zogen auf die Menge der Gesamtmonomere wenigstens eines radikalischen Polymerisationsini- tiators durchgeführt.
Als radikalische Polymerisationsinitiatoren kommen alle diejenigen in Betracht, die in der Lage sind, eine radikalische wässrige Emulsionspolymerisation auszulösen. Es kann sich dabei so- wohl um Peroxide, Hydroperoxide, z.B. Alkylimetallperoxodisulfate als auch um Azoverbindun- gen handeln. Auch werden kombinierte Systeme verwendet, die aus wenigstens einem organi- schen Reduktionsmittel und wenigstens einem Peroxid und/oder Hydroperoxid zusammenge- setzt sind, z.B. tert.-Butylhydroperoxid mit dem Natriumsalz der Hydroxymethansulfonsäure, Wasserstoffperoxid mit Ascorbinsäure oder Natriumperoxodisulfat mit Natriumdisulfit. Bevor- zugte kombinierte Systeme enthalten darüber hinaus eine geringe Menge einer im Polymerisati- onsmedium löslichen Metallverbindung, deren metallische Komponente in mehreren Wertig- keitsstufen auftreten kann, z.B. Ascorbinsäure/Eisen(ll)sulfat/Wasserstoffperoxid, wobei an- stelle von Ascorbinsäure auch häufig das Natriumsalz der Hydroxymethansulfinsäure, Natri umsulfit, Natriumhydrogensulfit oder Natriumbisulfit und anstelle von Wasserstoffperoxid tert.- Butyl-hydroperoxid oder Alkaliperoxodisulfate und/oder Ammoniumperoxodisulfat verwendet werden. Anstelle eines wasserlöslichen Eisen(ll)-Salzes wird häufig eine Kombination aus was- serlöslichen Eisen- und Vanadium-Salzen benutzt. Bevorzugte Initiatoren sind die Ammonium- oder Alkalimetallsalze von Peroxosulfaten oder Peroxodisulfaten, insbesondere Natrium- oder Kaliumperoxodisulfat.
Für die Herstellung der erfindungsgemäß einzusetzenden Polymerdispersion wird gegebenen- falls neben den für eine Emulsionspolymerisation üblichen oberflächenaktiven Substanzen we nigstens ein nichtionischer Emulgator in Mengen von vorzugsweise 0,5 bis 10 Gew.-%, insbe- sondere 1 bis 8 Gew.-% und besonders bevorzugt 2 bis 4 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Ge- samtmonomermenge verwendet. Brauchbare nichtionische Emulgatoren sind aromatische oder aliphatische nichtionische Emulgatoren, beispielsweise ethoxylierte Mono-, Di- und Trial- kylphenole (EO-Grad: 3 bis 50, Alkylrest: C4-C9) , Ethoxylate langkettiger Alkohole (EO-Grad: 3 bis 50, Alkylrest: C8-C36) sowie Polyethylenoxid/Polypropylenoxid-Blockcopolymere. Bevorzugt werden Ethoxylate langkettiger Alkanole (Alkylrest C10-C22, mittlerer Ethoxylierungsgrad 10 bis 50) und darunter besonders bevorzugt solche mit einem linearen Ci2-Ci8-Alkylrest und einem mittleren Ethoxylierungsgrad 10 bis 50 als alleinige, nichtionische Emulgatoren verwendet.
Weitere gebräuchliche Emulgatoren sind vorzugsweise anionischer Natur. Hierzu zählen Alkali- und Ammoniumsalze von Alkylsulfaten (Alkylrest: C8-C12) , von Schwefelsäurehalbestern ethoxy- lierter Alkanole (EO-Grad: 2 bis 50, Alkylrest: C12 bis Cie) und ethoxylierter Alkylphenole (EO- Grad: 3 bis 50, Alkylrest: C4-C9) , von Alkylsulfonsäuren (Alkylrest: C12-C18) und von Alkylarylsul- fonsäuren (Alkylrest: Cg bis Cis) .
Bevorzugte anionische grenzflächenaktive Substanzen sind auch Verbindungen der folgenden allgemeinen Formel
worin R1 und R2 Wasserstoff oder C4-C24-Alkyl bedeuten und nicht gleichzeitig Wasserstoff sind, und X und Y Alkalimetallionen und/oder Ammoniumionen sein können. In der Formel I bedeuten R1 und R2 bevorzugt lineare oder verzweigte Alkylreste mit 6 bis 18 C-Atomen oder Wasser- stoff, und insbesondere mit 6, 12 und 16 C-Atomen, wobei R1 und R2 nicht beide gleichzeitig Wasserstoff sind. X und Y sind bevorzugt Natrium, Kalium oder Ammonium, wobei Natrium be- sonders bevorzugt ist. Besonders vorteilhaft sind Verbindungen I, in denen X und Y Natrium, R1 ein verzweigter Alkylrest mit 12 C-Atomen und R2 Wasserstoff oder gleich R1 ist. Häufig werden technische Gemische verwendet, die einen Anteil von 50 bis 90 Gew.-% des monoalkylierten Produktes aufweisen, beispielsweise Dowfax® 2A1 (Warenzeichen der Dow Chemical Com- pany). Die Verbindungen sind allgemein bekannt, z.B. aus der US-A 4,269,749, und im Handel erhältlich.
Weitere geeignete Emulgatoren finden sich beispielsweise in Houben-Weyl, Methoden der or- ganischen Chemie, Band 14/1 , Makromolekulare Stoffe, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, 1961 , S. 192 bis 208.
Geeignete Emulgatoren sind kommerziell erhältlich, beispielsweise unter den Handelsbezeich- nungen Dowfax®2 A1 , Emulan® NP 50, Dextrol® OC 50, Emulgator 825, Emulgator 825 S, Emu- lan® OG, Texapon® NSO, Nekanil® 904 S, Lumiten® l-RA, Lumiten® l-SC, Lumiten® E 3065, Dis- ponil® FES 77, Lutensol® AT 18, Steinapol® VSL, Emulphor® NPS 25.
Darüber hinaus können geeignete Schutzkolloide, wie beispielsweise Polyvinylalkohole, Cellulo- sederivate oder Vinylpyrolidon enthaltende Copolymerisate eingesetzt werden. Eine ausführli- che Beschreibung weiterer geeigneter Schutzkolloide findet sich in Houben-Weyl, Methoden der Organischen Chemie, Bd. 14/1 , Makromolekulare Stoffe, Georg-Thieme-Verlag, Stuttgart, 1961 , S. 41 1 -420. Die Gesamtmenge an grenzflächenaktiven Substanzen (fest) macht üblicherweise bis zu 30 Gew.-%, vorzugsweise 0,3 bis 10 Gew.-% und besonders bevorzugt 0,5 bis 5
Gew.-%, bezogen auf die zu polymerisierenden Monomere aus.
Das Molekulargewicht der Bindemittelpolymere kann durch Zugabe geringer Mengen, in der Regel bis zu 2 Gew.-%, bezogen auf die zu polymerisierenden Monomere, einer oder mehrerer, das Molekulargewicht regelnder Substanzen, z.B. organische Thioverbindungen oder Allylalko- hole, eingestellt werden. Bevorzugt werden jedoch solche Bindemittelpolymere, die in Abwe- senheit solcher Verbindungen hergestellt wurden.
Die Emulsionspolymerisation kann sowohl kontinuierlich als auch nach der Batch-Fahrweise, vorzugsweise nach einem halbkontinuierlichen Verfahren erfolgen. Dabei können die zu poly- merisierenden Monomere kontinuierlich, einschließlich Stufen- oder Gradientenfahrweise, dem Polymerisationsansatz zugefügt werden. Bevorzugt ist ein Zulaufverfahren mit kurzen Zulaufzei- ten, d.h. die Monomere werden, vorzugsweise als wässrige Emulsion, dem Reaktionsansatz in- nerhalb von 1 bis 4 Stunden, vorzugsweise innerhalb von 1 ,5 bis 3 Stunden zudosiert.
Neben der saatfreien Herstellungsweise kann zur Einstellung der Polymerteilchengröße die Emulsionspolymerisation nach dem Saatlatex-Verfahren oder in Gegenwart eines in situ herge- stellten Saatlatex erfolgen. Verfahren hierzu sind bekannt und können dem Stand der Technik entnommen werden (siehe EP-B 40 419 sowie’Encyclopedia of Polymer Science and Techno- logy’, Vol. 5, John Wiley & Sons Inc., New York, 1966, S. 847).
So empfiehlt der Stand der Technik, beim Zulaufverfahren eine definierte feinteilige Saat-Poly- merisatdispersion im Polymerisationsgefäß vorzulegen und dann die Monomere in Gegenwart der Saat zu polymerisieren. Hierbei wirken die Saat-Polymerisatteilchen als’Polymerisations- keime’ und entkoppeln die Polymerteilchenbildung und das Polymerteilchenwachstum. Wäh- rend der Emulsionspolymerisation kann weitere Saatdispersion zugegeben werden. Hierdurch werden breite Größenverteilungen der Polymertteilchen erreicht, die insbesondere bei Polymer- dispersionen mit hohem Feststoffgehalt oftmals erwünscht sind (vgl. DE-A 42 13 965). Anstelle der Zugabe eines definierten Saatlatex kann dieser auch in situ erzeugt werden. Hierzu wird beispielsweise ein Teil der Monomere und des Initiators zusammen mit Emulgator vorgelegt und auf Reaktionstemperatur erwärmt, wobei ein relativ feinteiliger Latex entsteht. Anschlie- ßend wird im gleichen Polymerisationsgefäß die eigentliche Polymerisation nach dem Zulauf- verfahren durchgeführt (siehe auch DE-A 42 13 965).
Die Art und Weise, wie der Initiator der Emulsionspolymerisation zudosiert ist, ist nicht kritisch. Der Initiator kann sowohl vollständig im Polymerisationsgefäß vorgelegt oder aber, nach Maß- gabe seines Verbrauchs, im Verlauf der Emulsionspolymerisation kontinuierlich oder stufen- weise zugesetzt werden. Die Vorgehensweise hängt sowohl von der chemischen Natur des Ini tiators als auch von der Polymerisationstemperatur ab und kann vom Fachmann je nach Bedarf gewählt werden. Bevorzugt wird eine kontinuierliche oder stufenweise Zudosierung zum Reakti- onsansatz.
Polymerisationsdruck und Polymerisationstemperatur sind gleichfalls von untergeordneter Be- deutung. Im Allgemeinen arbeitet man bei Temperaturen zwischen Raumtemperatur und 120°C, vorzugsweise bei Temperaturen von 50 bis 95°C und besonders bevorzugt zwischen 70 und 90°C.
Im Anschluss an die eigentliche Polymerisationsreaktion ist es in der Regel erforderlich, die wässrigen Polymerdispersionen weitgehend frei von Geruchsträgern, wie Restmonomeren und anderen organischen flüchtigen Bestandteilen zu gestalten. Dies kann in an sich bekannter Weise physikalisch durch destillative Entfernung (insbesondere über Wasserdampfdestillation)
oder durch Abstreifen mit einem inerten Gas erreicht werden.
Die Absenkung der Restmonomere kann weiterhin chemisch durch radikalische Nachpolymeri- sation, insbesondere unter Einwirkung von Redoxinitiatorsystemen, wie sie z.B. in der
DE-A 44 35 423, DE-A 44 19 518 sowie in der DE-A 44 35 422 aufgeführt sind, erfolgen. Als Oxidationsmittel zur redoxinitiierten Nachpolymerisation eignen sich insbesondere Wasserstoff- peroxid, tert.-Butylhydroperoxid, Cumolhydroperoxid oder Alkaliperoxidsulfate. Geeignete Re- duktionsmittel sind Natriumdisulfit, Natriumhydrogensulfit, Natriumdithionit, Natriumhydroxyme- thansulfinat, Formamidinsulfinsäure, Acetonbisulfit (= Natriumhydrogensulfit-Additionsproduckt an Aceton), Ascorbinsäure bzw. reduzierend wirkende Zuckerverbindungen, oder wasserlösli- che Mercaptane, wie Mercaptoethanol. Die Nachpolymerisation mit dem Redoxinitiatorsystem wird im Temperaturbereich von 10 bis 100°C, vorzugsweise bei 20 bis 90°C durchgeführt. Die Redoxpartner können der Dispersion unabhängig voneinander vollständig, portionsweise bzw. kontinuierlich über einen Zeitraum von 10 Minuten bis 4 Stunden zugegeben werden. Zur Ver- besserung der Nachpolymerisationswirkung der Redoxinitiatorsysteme können der Dispersion auch lösliche Salze von Metallen wechselnder Wertigkeit, wie Eisen-, Kupfer oder Vanadium- salze, zugesetzt werden. Häufig werden auch Komplexbildner zugegeben, die die Metallsalze unter den Reaktionsbedingungen in Lösung halten.
Üblicherweise werden die Polymerdispersion abschliessend mit einer Base neutralisiert, wie Al- kali- oder Erdalkalimetallhydroxyden, Erdalkalimetalloxyden oder flüchtige oder nichtflüchtige Aminen. Zu den nichtflüchtigen Aminen zählen insbesondere ethoxylierte Diamine oder Polya- mine, wie sie z.B. unter dem Namen Jeffamine® (Texaco Chemical Co.) kommerziell erhältlich sind. Nach diesem Verfahren hergestellt Polymerdispersion sind allgemein bekannt.
Solche Polymerdispersionen können nun zusammen mit Alkalialkylsilikonat und/oder wasser- lösliches Silikat auf einen pH-Wert im Bereich von 10 bis 12 bevorzugt 11 bis 12 eingestellt wer- den. Diese Einstellung des pH-Wertes kann gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform beim Formulieren der erfindungsgemäßen Dispersionsfarbe erfolgen.
Die vorliegende Erfindung betrifft daher auch die Verwendung einer wässrigen Polymerdispersi- onen mit einem Feststoffgehalt im Bereich von 40 bis 60 Gew.-% erhältlich durch radikalische wässrige Emulsionspolymerisation einer Monomermischung enthaltend Ethylhexylacrylat, Buty- lacrylat und einen oder mehrere Vinylaromaten als organisches Bindemittel, in Kombination mit einem Alkalialkylsilikonat und/oder wasserlösliches Silikat in einem Beschichtungsmittel, bevor- zugt einer Dispersionsfarbe, mit einem pH-Wert im Bereich von 10 bis 12.
Es ist jedoch auch möglich bereits die Polymerdispersion auf einen pH-Wert im Bereich von 10 bis 12, bevorzugt 1 1 bis 12 durch die Zugabe von Alkalialkylsilikonat und/oder wasserlösliche Silikate und gegebenenfalls anorganischer Base einzustellen. Geeignete anorganische Basen sind die obengenannten Alkali- oder Erdalkalimetallhydroxyde und Erdalkalimetalloxyden. Die Reihenfolge der Zugabe ist dabei beliebig.
Die vorliegende Erfindung betrifft daher auch wässrige Polymerdispersionen, die erhältlich sind durch radikalische wässrige Emulsionspolymerisation einer Monomermischung enthaltend Ethylhexylacrylat, Butylacrylat und einen oder mehrere Vinylaromaten, bevorzugt Styrol, und anschließende Einstellung des pH-Werts auf einen Wert im Bereich von 10 bis 12 mit mindes- tens 0,5 Gew.-% Alkalialkylsilikonat und/oder wasserlösliche Silikate bezogen auf die wässrige Poylmerdispersion und gegebenenfalls mit einer anorganischen Base.
Bevorzugt werden wässrige Polymerdispersionen erhältlich durch radikalische wässrige Emulsi- onspolymerisation einer Monomermischung enthaltend 10 bis 30 Gew.-Teile, bezogen auf die Gesamtmonomere, Ethylhexylacrylat, 25 bis 50 Gew.-Teile, bezogen auf die Gesamtmono- mere, Butylacrylat und 30 bis 50 Gew.-Teile, bezogen auf die Gesamtmonomere, einen oder mehrere Vinylaromaten, bevorzugt Styrol und optional bis zu 10 Gew.-% weitere ethylenisch ungesättigte Monomere, wobei die Summe aller Monomere 100 Gew.-%Teile ergibt, polymeri- siert, und anschließende Einstellung des pH-Wert auf einen Wert im Bereich 10 bis 12 mit min- destens 0,5 vorzugsweise mit 0,5 bis 10 Gew.-% Alkalialkylsilikonat und/oder wasserlösliche Si- likate bezogen auf die wässrige Polymerisdispersion und gegebenenfalls mit einer anorgani- schen Base.
Besonders bevorzugt werden die obengenannten bevorzugten Polymerdispersionen, die durch radikalische wässrige Emulsionspolymerisation erhalten werden und anschließend des pH-Wert auf einen Wert im Bereich 10 bis 12 mit mindestens 0,5 vorzugsweise mit 0,5 bis 10 Gew.-% Alkalialkylsilikonat und/oder wasserlösliche Silikate bezogen auf die wässrige Polymerisdisper- sion und gegebenenfalls mit einer anorganischen Base eingestellt werden.
Die vorliegende Erfindung betrifft daher auch ein Verfahren zu Herstellung einer wässrigen Po- lymerdispersion, bei dem man eine Monomermischung enthaltend Ethylhexylacrylat, Butylac- rylat und einen oder mehrere Vinylaromaten, bevorzugt Styrol, radikalisch polymerisiert und an- schließend den pH-Wert der hiernach erhaltenen Dispersion mit Alkalialkylsilikonat und/oder ei- nem wasserlöslichen Silikat und gegebenenfalls einer anorganischen Base auf einen Wert im Bereich 10 bis 12 einstellt.
Alkalimetallalkylsilikonate gemäß der Erfindung sind insbesondere Verbindungen mit der For- mel MOSi(R)(OH)z, wobei M ein Alkalimetall und R ein Alkylrest ist. Alkalimetallalkylsilikonate können beispielsweise durch Umsetzen von Alkylsilantriol mit einem Alkalimetallhydroxid erhal- ten werden. Die Herstellung von Lösungen von Akalimetallalkylsilikonaten, insbesondere wäss- rigen Lösungen, ist beispielsweise in der DE 1 031 910 beschrieben.
In den Verbindungen MOSi(R)(OH)z, die für das erfindungsgemäße Alkalimetallalkylsilikonat in Frage kommen, kann das Alkalimetall M insbesondere ausgewählt sein aus der Gruppe beste- hen aus Lithium, Natrium, Kalium und Mischungen davon. Der Alkylrest R ist vorzugsweise aus- gewählt aus der Gruppe bestehend aus Methyl-, Ethyl-, n-Propyl-, iso-Propyl-, n-Butyl-, iso- Butyl-, tert-Butyl, nPentyl-, iso-Pentyl-, tert-Pentyl-, Neopentyl-, Phenyl-, Aryl-, und Cyclohexyk
Bevorzugt ist der Alkylrest Methyl- Weiter bevorzugt ist das Alkalimetallalkylsilikonat der erfin- dungsgemäßen Dispersionsfarbe ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Litiummethylsili- konat, Natriummethylsilikonat und Kaliummethylsilikonat. Am bevorzugtesten ist das Alkalime- tallalkylsilikonat Kaliummethylsilikonat. Diese Alkalimetallalkylsilikonate, insbesondere Kalium- methylsilikonat ergeben homogene Oberflächen und sind gut handhabbar.
Das Alkalimetallalkylsilikonat ist in der erfindungsgemäßen Dispersionsfarbe in einer Menge von 0,1 bis 5 Gew.-% enthalten, bezogen auf das Gesamtgewicht der Dispersionsfarbe. Bevor- zugt enthält die erfindungsgemäße Dispersionsfarbe 0,1 bis 2 Gew.-%, insbesondere 0,3 bis 2 Gew.-% oder 0,5 bis 1 ,5 Gew.-%, Alkalimetallalkylsilikonat, jeweils bezogen auf das Gesamtge- wicht der Dispersionsfarbe. Dispersionsfarben mit diesen Gehalten zeigen eine gute Verarbeit- barkeit und eine gute Lagerstabilität.
Das wasserlösliche Alkalisilikat ist in der erfindungsgemäßen Dispersionsfarbe in einer Menge von 0,1 bis 5 Gew.-% (fest) enthalten, bezogen auf das Gesamtgewicht der Dispersionsfarbe. Bezogen auf den Si02-Gehalt beträgt der Anteil an wasserlöslichem Alkalisilikate in der Disper- sionsfarbe bevorzugt 0,06 bis 3,3 Gew.-% gerechnet als Siliciumdioxid.
Erfindungsgemäß geeignete wasserlösliche Silikate sind wasserlösliche Alkalisilikat, auch als Wasserglas bezeichnet, wie Lithium- Natrium- oder bevorzugt Kaliumsilikat (Kaliumwasserglas). Besonders bevorzugt wir ein Kaliumwasserglas mit einem K20-Gehalt (ISO 1692) in Bereich von 5 bis 15 Gew.-%, bevorzugt 7 bis 12 Gew.-% und einem Si02-Gehalt (nach ISO 2124) im Bereich von 15 - 30 Gew.-% in der wässrigen Lösung eingesetzt.
Die erfindungsgemäßen wässrigen Polymerdispersionen eignen sich bevorzugt zur Formulie- rung von Dispersionsfarben, insbesondere von Innenfarben, mit einer Pigmentvolumenkon- zentration >50, bevorzugt 60 bis 90.
Die Dispersionsfarben enthalten weiterhin erfindungsgemäß 20 bis 70 Gew.-% anorganischer Füllstoffe. Geeignete Füllstoffe sind z. B. Alumosilicate, wie Feldspäte, Silicate, wie Kaolin, Tal- kum, Glimmer, Magnesit, Erdalkalicarbonate, wie Calciumcarbonat, beispielsweise in Form von Calcit oder Kreide, Magnesiumcarbonat, Dolomit, Erdalkalisulfate, wie Calciumsulfat, Siliciumdi- oxid etc. In Anstrichmitteln werden naturgemäß feinteilige Füllstoffe bevorzugt. Die Füllstoffe können als Einzelkomponenten eingesetzt werden. In der Praxis haben sich jedoch Füllstoffmi schungen besonders bewährt, z. B. Calciumcarbonat/Kaolin, Calciumcarbonat/Talkum.
Feinteilige Füllstoffe können auch zur Erhöhung der Deckkraft und/oder zur Einsparung von Weißpigmenten eingesetzt werden. Zur Einstellung der Deckkraft des Farbtons und der Farb- tiefe werden vorzugsweise Abmischungen aus Farbpigmenten und Füllstoffen eingesetzt.
Die Dispersionsfarben können weiterhin bis zu 30 Gew.-%, wenigstens eines Pigments enthal- ten. Geeignete Pigmente sind beispielsweise anorganische Weißpigmente wie Titandioxid, vor-
zugsweise in der Rutilform, Bariumsulfat, Zinkoxid, Zinksulfid, basisches Bleicarbonat, Antimon- trioxid, Lithopone (Zinksulfid + Bariumsulfat) oder farbige Pigmente, beispielsweise Eisenoxide, Ruß, Graphit, Zinkgelb, Zinkgrün, Ultramarin, Manganschwarz, Antimonschwarz, Manganviolett, Pariser Blau oder Schweinfurter Grün. Neben den anorganischen Pigmenten können die erfin- dungsgemäßen Dispersionsfarben auch organische Farbpigmente, z. B. Sepia, Gummigutt, Kasseler Braun, Toluidinrot, Pararot, Hansagelb, Indigo, Azofarbstoffe, anthrachinoide und indi- goide Farbstoffe sowie Dioxazin, Chinacridon-, Phthalocyanin-, Isoindolinon- und Metallkompl- expigmente enthalten. Geeignet sind auch synthetische Weißpigmente mit Lufteinschlüssen zur Erhöhung der Lichtstreuung, wie die Rhopaque®-Dispersionen.
Die Dispersionsfarben enthalten weiterhin 0,1 bis 10 gew.-% wietere Hilfsstoffe enthalten, wie sie in Dispersionsfarben auf Basis wässriger Polymerdispersionen üblich sind. Zu den üblichen Hilfsmitteln zählen, neben den bei der Polymerisation eingesetzten Emulgatoren, auch Netz- o- der Dispergiermittel, wie Natrium-, Kalium- oder Ammoniumpolyphosphate, Alkalimetall- und Ammoniumsalze von Acrylsäure- oder Maleinsäureanhydridcopolymeren, Polyphosphonate, wie 1-Hydroxyethan-1 ,1-diphosphonsaures Natrium sowie Naphthalinsulfonsäuresalze, insbe- sondere deren Natriumsalze.
Weitere geeignete Hilfsmittel sind Verlaufsmittel, Entschäumer, Biozide und Verdicker. Geeig- nete Verdicker sind z. B. Assoziativverdicker, wie Polyurethanverdicker. Die Menge des Verdi- ckers beträgt vorzugsweise weniger als 1 Gew.-%, besonders bevorzugt weniger als
0,6 Gew.-%, bezogen auf den Feststoffgehalt der Dispersionsfarbe.
Die PVK beschreibt das Verhältnis des Volumens an Pigmenten (VP) und Füllstoffen (VF) zum Gesamtvolumen, bestehend aus den Volumina an Bindemittel (VB), Pigmenten und Füllstoffen eines getrockneten Beschichtungsfilms in Prozent: PVK = (VP + VF) x 100 / (VP + VF + VB) (vgl. Ullmann's Enzyklopädie der technischen Chemie, 4. Auflage, Band 15, S. 667).
Besonders bevorzugt werden wässrige Dispersionfarben enthaltend a) 5 bis 30 Gew.-%, bevorzugt 8 bis 15 Gew.-% der wässrigen Polymerdispersion mit einem Feststoffgehalt im Bereich von 40 bis 60 Gew.-%,
b) 0,1 bis 3,5 Gew.-%, bevorzugt 0,2 bis 2 Gew.-% Alkalialkylsilikonat und/oder was- serlösliches Silikat, bevorzugt 0,3 bis 1 ,5 Gew.-% Kaliumalkylsilikonat
c) 20 bis 70 Gew.-%, bevorzugt 30 bis 60 Gew.-% anorganischer Füllstoffe
d) 0 bis 30 Gew.-%, bevorzugt 0 bis 20 Gew.-% wenigstens eines anorganischen Pig- ments
e) 0,1 bis 10 Gew.-% übliche Hilfsmittel, sowie
f) Wasser
jeweils bezogen auf die Gesamtmenge der Dispersionsfarbe wobei der pH-Wert der Dispersi- onsfarbe einen Wert im Bereich von 10 bis 12, bevorzugt 1 1 bis 12 aufweist.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung einer wässrigen Poly- merdispersion, wie zuvor definiert, in Dispersionsfarben, bevorzugt für hochgefüllte Innenfar- ben.
Die erfindungsgemäßen Dispersionsfarben mit einem pH-Wert >10 weisen eine gute pH-Stabili- tät auf, so dass sie nicht oder nur schwach anfällig für einen Befall durch Mikroorganismen sind. Diese sehr gute Stabilität ermöglicht es ohne oder mit deutlich geringeren Mengen an Konser- vierungsstoffen und/oder Bioziden zu formulieren.
Gleiches gilt auch für die erfindungsgemäßen neuen Dispersionen, die mit Alkalialkylsilikonat und/oder wasserlösliches Silikat und gegebenenfalls einer alkalischen Base auf einen pH-Wert von 10 bis 12, vorzugsweise 11 bis 12 gestellt wurden. Auch sie weisen eine gute pH-Stabilität auf und neigen nicht zu einem Befall mit Mikroorganismen.
Weiterhin bilden die erfindungsmäßen Dispersionen bei hohem pH-Wert kein Koagulat. Koagu- late führen im Allgemeinen zu Filtrationsproblemen. Dispersionen mit Koagulat bzw. Koagu- latneigung sind üblicherweise auch in der Anwendung problematisch.
Die im Folgenden angegebenen Beispiele sollen die Erfindung erläutern, ohne sie jedoch einzu- schränken.
Die Teilchengrösse (Z-Mittelwert) der Polymerteilchen wurde durch dynamische Lichtstreuung an einer 0,01 gew.-%igen Dispersion bei 23°C mittels eines Autosizer llc der Fa. Malvern Instru- ments, England, ermittelt. Angegeben wird der mittlere Durchmesser der Kumulantenauswer- tung (cumulant z-average) der gemessenen Autokorrelationsfunktion.
Die Bestimmung des pH-Wertes erfolgte mit einem pH-Meter der Fa. Knick (Modell: Portamess 913 (X) ph).
Festgehalte der Polymerdispersionen wurden bestimmt, indem 0,5 bis 1 ,5 g der Polymerdisper- sion in einem Blechdeckel mit 4 cm Durchmesser verteilt wurde und anschließend mit Hilfe ei- nes Trockners (Mettler Toledo HR 83 Halogentrockner) bei 140°C bis zur Massenkonstanz ge- trocknet wurden. Das Verhältnis der Masse der Probe nach Trocknung zur Masse bei der Pro- bennahme ergibt den Feststoffgehalt des Polymers.
Die Bestimmung der Viskosität erfolgte nach zwei verschieden Methoden:
ICI: wird mit einem I.C.I Cone & Plate Viscosimeter Fa. Epprecht Instruments & Controls AG ge- messen und in der Einheit Poises [P] angegeben
KU: wird mit Hilfe eines Brookfield Viscosimeter (Fa. Brookfield) gemessen bei 200rpm und in der Einheit Krebs Units [KU] angegeben
Untersuchung der Polymerdispersion auf Stabilität gegen Koagulatbildung:
Eine gelagerte Dispersion wurde dünn auf eine Glasplatte appliziert (mit Hilfe eines Glasstabes) und die Defekte visuell bewertet (Stippen/Grieß). Je weniger Stippen-Bildung bzw. Grieß-Bil dung über die Lagerungsdauer desto geringer die Koagulatneigung der Dispersion und desto stabiler die kolloidale Stabilität der Dispersion.
Allgemeine Vorschrift zur Herstellung der Polymerdispersion:
Es wurden Polymerdispersionen mittels semi-kontinuierlicher Emulsionspolymerisation herge- stellt. Dabei wurden die Teilchengrößen mittels einer Polystyrolsaat in der Reaktorvorlage kon- trolliert und auf 100-300 nm eingestellt. Die Mengenverhältnisse der verwendeten Monomere sind in Tabelle 1 zusammengestellt. Die Wasserverteilung wurde so gewählt, dass der theoreti- sche Feststoffgehalt der auspolymerisierten Dispersion bei den in Tabelle 1 angegebenen Wer- ten lag.
Beispiele B1 und B2 und Vergleichsbeispiele V1 , V2 und V3
Gemäß der allgemeinen Vorschrift zu Herstellung der Polymerdispersion wurden mit den in Ta- belle 1 angegebenen Monomeren und in den angegebenen Mengen die erfindungsgemäßen Dis- persionen B1 und B2 bzw. nichterfindungsgemäßen Vergleichsdispersionen V1 , V2 und V3 her- gestellt.
Tabelle 1 : Monomerzusammensetzung der Dispersionen
pphm: parts per hundered monomers
Das Reaktionsprodukt wird anschließend bei Reaktions- oder bei Raumtemperatur mit Hilfe einer Base versetzt und dabei der pH-Wert auf >11 eingestellt. Die genauen Bedingungen der Einstel- lung des pH-Wertes sind den einzelnen Beispielen zu entnehmen.
Herstellung der Dispersion D1V1 , D2B1 , D3B2, D4V2 und D5V3 durch Nachbehandlung Die Nachbehandlung erfolgte gemäß den in Tabelle 2 zu entnehmenden Angaben. Zunächst wurden V1 , B1 und B2 mittels Natronlauge neutral (pH 7) gestellt. Dann wurden 400 g der so eingestellten Dispersion mit 10 g SILRES® BS 16 versetzt. Falls notwendig wurde anschließend mittels 20 gew.-%iger Kalilauge auf einen pH>1 1 eingestellt (siehe pH-Wert direkt, Tabelle 2).
Tabelle 2: Herstellung der nachbehandelten Dispersionen:
Als Kaliummethylsiliconat wurde SILRES® BS 16 eingesetzt.
Silres BS16 (Firma Wacker, Feststoffgehalt 55 Gew.-%)
Die Dispersionen wurden unter verschiedenen Bedingungen gelagert. Nach verschiedenen La- gerzeiten wurde die Dispersion auf ihre Eigenschaften hin untersucht. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 zusammengefasst.
Tabelle 3: pH-Werte nach Lagerung
Die Messergebnisse zeigen, dass sich bei der erfindungsgemäß hergestellten Dispersion D2B1 der pH-Wert auch über eine längere Lagerung hält und sich nicht abschwächt. Bei Dispersio- nen, bei denen der pH-Wert unter einem Wert von 1 1 fällt, ist im Allgemeinen ein verstärkter Befall mit Mikroorganismen zu erwarten. Der Abfall des pH-Wertes lässt sich als Trend bei der Lagerung der Probe D1V1 bereits erkennen. Die erfindungsgemäßen Dispersionen D2B1 wei- sen somit eine bessere Lagerstabilität auf.
Herstellung der Dispersion D6B1 und D7B2 durch Nachbehandlung (erfindungsgemäß)
Die Nachbehandlung erfolgte gemäß den in Tabelle 2 zu entnehmenden Angaben. Hierzu wurden die Reaktionsprodukte B1 und B2 zunächst mittels Natronlauge neutral (pH 7) gestellt und an- schließend mit Trasol® KH-K (Kaliwasserglas, der Firma BASF) in einem Massenverhältnis 80 zu 20 (Polymerdispersion/T rasol KW-K) unter Rühren versetzt und homogenisiert. Es ergaben sich die in Tabelle 4 angegeben pH-Werte
Tabelle 4: pH-Wert der nachbehandelten Dispersionen:
Trasol® KH-K (Kaliwasserglas, Feststoffgehalt 30-40%, K20-Gehalt (ISO 1692): 10,5 - 11 ,2 %; Si02-Gehalt (nach ISO 2124): 23,4 - 24,4)
Die Dispersionen wurden unter verschiedenen Bedingungen gelagert. Nach verschiedenen La- gerzeiten wurde die Dispersion auf ihre Eigenschaften hin untersucht. Die Ergebnisse sind in Tabelle 5 zusammengefasst.
Tabelle 5: pH-Werte nach Lagerung
Jeweils eine Probe der gelagerten Dispersion wurde mit einem Glasstab dünn auf eine Glasplatte appliziert und auf visuellen Defekte hin bewertet.
Tabelle 6: Koagulatbildung nach Lagerung der Dispersionen D6B1 und D7B2
Bewertung Ok Ok
Aus den beschriebenen Beispielen wird deutlich, dass Dispersionen hergestellt nach dem bean- spruchten Verfahren sehr stabil sind gegenüber einem hohen pH-Wert. Dies erkennt man daran, dass die physikalischen Eigenschaften wie pH-Wert, Viskosität oder Stabilität (Koagulatbildung) sehr konstanter sind.
Es wurden weitere Untersuchungen vorgenommen. B1 und V3 wurden mit Natronlauge auf neut- ral (pH 7) gestellt und anschließend mit Trasol® KW-N (Kaliumwasserglas mit einem Feststoff- gehalt von 28% im Massenverhältnis 80 zu 20 (Polymerdispersion/T rasol KW-N) unter Rühren versetzt und homogenisiert. Man erhält die Dispersionen D8B1 und D9V3 mit einem Ausgangs- pH-Wert von 10,9. Beide Dispersionen haben niedrige Viskosität und sind fließfähig. Es wurden wiederum Stabilitätsuntersuchungen durchgeführt. Nach einem Tag Lagerung bei 50°C dickte die Dispersion D9V3 stark ein, weshalb keine weiteren Untersuchungen möglich waren, während D8B1 auch nach 14 Tagen bei 50°C Lagerung noch den gleichen pH-Wert von 10,9 aufweist und niedrige Viskosität (keine sichtbare Veränderung zum Ausgangszustand).
Disperisonsfarbe F1 (erfindungsgemäß)
Es wurde eine Dispersionsfarbe mit folgender Zusammensetzungen hergestellt:
Die obige Formulierung hat einen Feststoffgehalt von 48,9 Gew.-% und eine PVK von 71 ,7. Die Farbe hat nach Herstellung einen pH-Wert von 10 und wurde mit 20% gew.-%iger Kalilauge auf einen pH-Wert von 1 1 ,3 eingestellt.
Alternativ kann die mit Kaliummethylsiliconat und Kalilauge auf pH>11 eingestellte Dispersion D2B1 als Bindemittel in der Formulierung als Farbe eingesetzt werden und zeigt einen stabilen pH-Wert nach Lagerung.
Tabelle 7: Stabilitätsuntersuchungen an der Farbformulierung F1 :
RT: Raumtemperatur, 25°C Die Dispersionsfarbe zeigt sehr gute Stabilität im Hinblick auf Viskosität und pH-Wert.