FI128604B - Menetelmä elastisen pinnoitteen aikaansaamiseksi ja elastinen pinnoite - Google Patents

Abstract

Keksinnön kohteena on menetelmä vesieristykseen soveltuvan elastisen pinnoitteen aikaansaamiseksi kalvonmuodostuksen avulla kiinteälle pinnalle, kudokselle tai verkolle. Menetelmässä dispersio, joka käsittää i) yhtä tai useampaa adhesiivista ja/tai koaguloivaa, pääosin kiinteässä muodossa olevaa runkoainetta, ii) yhtä tai useampaa polymeeriä, ja iii) yhtä tai useampaa pinta-aktiivista ainetta saatetaan kosketuksiin dispersion pintaaktiivisen aineen koagulaattorin kanssa. Keksinnön kohteena on myös menetelmällä valmistettu pinnoite.

Description

MENETELMÄ ELASTISEN PINNOITTEEN AIKAANSAAMISEKSI JA

ELASTINEN PINNOITE Tekniikan ala Esillä oleva keksintö liittyy elastisiin pinnoitteisiin, koostumuksiin niiden valmistamiseksi sekä niiden käyttöön. Etenkin keksintö koskee patenttivaatimuksen 1 johdannon mukaista menetelmää vesieristykseen soveltuvan pinnoitteen aikaansaamiseksi. Keksintö koskee myös patenttivaatimuksen 16 johdannon mukaista elastista pinnoitetta.

Tekniikan taso Tunnetaan lukemattomia pinnoitteita ja pinnoitusmenetelmiä, joista monet soveltuvat vesi-eristykseen. Yleisesti tunnetuissa menetelmissä vesieristettävän pinnan tulee olla — kuiva, koska kosteus joko estää pinnoitteen kovettumisen tai heikentää sen tartuntaa merkittävästi. Tämä vaikeuttaa, hidastaa tai tekee jopa mahdottomaksi vesieristyksen aikaansaamisen ulkokohteissa. Valtaosaan menetelmistä liittyy myös liuottimien ja muiden haitallisiksi katsottujen — aineiden käyttöä. Liuottimien käyttö nähdään yhä enenevässä määrin työsuojelu- ja ympäristöongelmana, jonka vuoksi niiden käyttöä on rajoitettu ja jonka vuoksi niitä halutaan välttää. co Tekniikan tasoa edustavat tältä osin CA 2205668, US 2013131228, CN 103525307, CN S 25 102965018, CN 103555203 sekä DE 2027606. & 5 Ennestään tunnetaan myös joitakin vesipohjaisia pinnoitteita. Tällaisia on kuvattu mm. E hakemusjulkaisuissa EP 0 794 018 A2 ja EP 1 544 268 Al. > O 30 — Vesipohjaisten ratkaisuiden säänkesto-ominaisuudet ovat kuitenkin osoittautuneet > puutteellisiksi, tunnusomaisina piirteinä ovat olleet mm. pinnoitteiden irtoaminen, lohkeilu ja halkeilu.

Julkaisussa US 4714507 on esitetty menetelmä sementtiperustaisen vedeneristyskalvon valmistamiseksi pinnalle.

Kyseessä on valusementti, jossa on pieni määrä polymeeristä lisäainetta.

Pinnoitusaine käsittää esimerkiksi sementtiä, piidioksidia, glysiiniä ja rautaoksidia sisältävän pääainesosan, joka on sekoitettu yhteen vesipitoisen lisäaineena — toimivan polymeeridispersion kanssa.

Julkaisussa CA 2205668 on kuvattu menetelmä vesieristekalvon valmistamiseksi betonin pinnalle.

Koostumus käsittää pinta-aktiivista ainetta sisältävän polyuretaanidispersion, joka pidetään käyttöön asti erillään komponentista B, joka käsittää kiintoainetta — (jauhemaista betonia) ja koagulaattoria.

Julkaisussa US 2013037989 on puolestaan esitetty vedeneristävän kalvon valmistus levittämällä dispergointiainetta, titaanioksidia, akryyliemulsiota ja kalsiumkarbonaattia käsittävä dispersio pinnalle.

Kun taas julkaisussa WO 2014097309 on kuvattu ulkoisiin — ärsykkeisiin vastaava itsepuhdistuva vesipitoinen päällystekoostumus, joka käsittää yhden tai useamman akryylipolymeeridispersion, hydrofobisen ja hydrofiilisen silikonin (esim. höyrystetty silika), sekä ainakin osittain pintakäsiteltyjä partikkeleita, kuten metallioksideja.

Keksinnön yleinen kuvaus Esillä olevan keksinnön tavoitteena on vähentää tai jopa kokonaan poistaa edellä mainittuja, tunnetussa tekniikan tasossa ilmeneviä ongelmia. © o 25 Etenkin keksinnön tarkoituksena on saada aikaan menetelmä uudenlaisten elastisten O pinnoitteiden valmistamiseksi. 5 I Keksinnön tarkoituksena on myös saada aikaan uudenlaiset pinnoitteet. a a 30 — Keksintö perustuu siihen havaintoon, että lisäämällä kiintoainetta polymeeridispersioon, = joka käsittää veteen dispergoitua polymeeriä, joka on polymeeripartikkelien muodossa, N voidaan saada aikaan polymeerikoostumus, jossa dispergoituneet polymeeripartikkelit jäävät hallitun kalvonmuodostuksen kannalta sopivan välimatkan päähän toisistaan.

Kalvonmuodostuksen kannalta sopiva välimatka aikaansaadaan etenkin lisäämällä kiintoainetta, jolla on polymeeripartikkeleita suurempi keskimääräinen partikkelikoko ja joka kykenee ainakin osittain absorboimaan näitä polymeeripartikkeleita.

Näin estetään dispersion hallitsematon paakkuuntuminen, joka muuten aiheutuu liian lähellä toisiaan — tulevista polymeeripartikkeleista.

Toisaalta liian etäällä toisistaan olevat partikkelit eivät kykene muodostamaan yhtenäistä kalvoa, mikä on välttämätöntä yhtenäisen pinnoitteen aikaansaamiseksi.

Saattamalla polymeerikoostumuksen komponentit riittävän lähelle toisiaan muodostuu — niiden välille sekundäärisidoksia, jolloin dispersiosta muodostuu kalvo.

Keksinnön mukaisesta dispersiosta voidaan polymeerikalvo saada aikaan lyhentämällä polymeeripartikkelien etäisyyttä toisistaan esimerkiksi poistamalla partikkelien välissä olevaa kosteutta eli vettä.

Nestefaasi voidaan saattaa poistumaan joko aktiivisesti — (nostamalla lämpötilaa tai muuten kuivattamalla) tai tyypillisesti passiivisesti, eli antamalla nesteen haihtua pois tai antamalla sen imeytyä rakenteisiin tai näiden kombinaatiolla.

Kiinteä ja mahdollinen kiinteytyvä runkoaine muodostavat muodostuvaan vesieriste- kalvoon kolmiulotteisen rakenteen, joka toimii fyysisenä tukirakenteena ja jonka pinnalle — polymeeripartikkelit tarttuvat.

Tällä tavalla voidaan muodostaa vesieristykseen soveltuva elastinen pinnoite kiinteälle pinnalle, kudokselle tai verkolle. © o 25 Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, mikä O on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa. 5 I Keksinnön mukaiselle elastiselle pinnoitteelle on puolestaan tunnusomaista se, mikä on 3 esitetty patenttivaatimuksen 16 tunnusmerkkiosassa. 3 30 S Keksinnön avulla saavutetaan huomattavia etuja.

Niinpä keksinnön mukaisella N menetelmällä saavutetaan vesieristeelle hyvä tarttuvuus kaikkiin pintoihin, jopa vaikka pinta olisi ennen pinnoittamista märkä.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä käytetty dispersio käsittää nestefaasin, johon dispersion muut ainesosat, kuten polymeeripartikkelit, on dispergoitu.

Keksinnön yhden erään edullisen sovellutusmuodon mukaan menetelmässä ei käytetä orgaanisia liuottimia. Menetelmässä käytettävä dispersio on tässä sovelluksessa vapaa orgaanisista liuottimista, ja pohjautuu erittäin edullisesti vedelle. Veden käyttö dispersion nestefaasina yhdessä muiden reseptiin sisältyvien aineiden myrkyttömyyden ja käyttöturvallisuuden ohella mahdollistaa pinnoitteen tekemisen ekologiseksi ja —myrkkyvapaaksi. Menetelmän käyttäminen on siis turvallista ja miellyttävää, koska pinnoittajan ei tarvitse suojautua orgaanisten liuottimien vaaroilta, esimerkiksi kaasunaamarilla. Myös pinnoitetut tilat ovat otettavissa käyttöön heti pinnoitteen kuivuttua ilman tuuletusta, eikä liuottimen — haihtumisesta aiheutuvia terveys- ja räjähdysvaaroja ole edes pieniä suljettuja tiloja pinnoitettaessa. Liuotinvapaan dispersion käyttö on siis huomattavan turvallista. Muodostunut pinnoite perustuu dispersion muodostamaan lujittuneeseen verkkorakenteeseen, joka perustuu dispersion komponenttien kemiallisiin — vuorovaikutuksiin. Saatava polymeerikerros on jo ohuena kalvona vesitiivis, mutta voidaan tarvittaessa toteuttaa jopa usean senttimetrin paksuisena. © o 25 — Kalvon kaasutiiviyttä voidaan lisäksi haluttaessa parantaa lisäämällä dispersioon aluksi O liukenevaa, mutta kalvonmuodostusvaiheessa kiinteytyvää absorboivaa materiaalia. 5 I Vaikka polymeerikalvolla on hyvä vesi- ja kaasutiiviys, sillä on hyvä hengittävyys ja 3 vesihöyryn läpäisevyys. 3 30 S Seuraavassa tarkastellaan lähemmin keksinnön edullisia sovellusmuotoja.

N

Sovellutusmuodot Yhdessä sovelluksessa vesieristykseen soveltuva elastinen pinnoite saadaan tuotetuksi kalvonmuodostuksen avulla kiinteälle, verkkomaiselle tai huokoiselle pinnalle. 5 Keksinnön mukainen dispersio käsittää yleisesti ottaen i) yhtä tai useampaa ainakin pääosin kiinteässä muodossa olevaa kiintoainetta, jota seuraavassa myös kutsutaan runkoaineeksi, 11) yhtä tai useampaa polymeeriä ja ili) yhtä tai useampaa pinta-aktiivista ainetta sekä iv) yhtä tai useampaa koagulaattoria. Näiden lisäksi dispersio käsittää myös väliaineen, eli nesteen, johon esitetyt aineosat on dispergoitu.

Yhdessä sovelluksessa esillä oleva vesipohjainen polyakrylaattidispersio käsittää a. polymeeridispersion, jossa on eri partikkelikokoja tai jolla on leveä, multimodaalinen partikkelien kokojakauma, b. dispergoitua metalliyhdistettä, kuten metallisuolaa, metallioksidia tai metallisulfaattia, tai metalli-ioneja, sekä c. polymeerien verkkoutumista edistäviä komponentteja, kuten alumiinioksidia, silikaa tai näiden kombinaatiota. © Näiden komponenttien a—c lisäksi dispersioon sisältyy tyypillisesti dispergointiainetta, > 25 — kuten pinta-aktiivista ainetta.

S S Homogenisoimalla seos saadaan aikaan homogenisoitu, stabiili polymeeridispersio. x a + Polymeeridispersiosta saadaan aikaan polymeerikerros, kuten pinnoite tai kalvo. 8 30 Polymeeridispersio levitetään alustalle, kuten kiinteälle, verkkomaiselle tai huokoiselle = alustalle, ja dispersiosta muodostetaan kalvo saattamalla nestefaasi poistumaan N dispersiosta.

Etenkin esitetyt dispersiot kykenevät muodostamaan lujittuneen molekulaariseen verkkorakenteeseen perustuvan kalvon perustuen verkonmuodostavien komponenttien, edellä mainitussa sovelluksissa i, i ja iv sekä vastaavasti a—c, kemiallisiin vuorovaikutuksiin.

Sopivimmin dispersion pinta-aktiivinen aine saatetaan vasta pinnoituksen yhteydessä kontaktiin koagulaattorin kanssa. Sopivimmin koagulaattorissa on tällöin hydrofobinen osa. Näin dispersiosta saadaan polymeerikalvo verkkoutettua alustalle juuri pinnoituksen yhteydessä.

Yhdessä edullisessa sovelluksessa koagulaattorin hydrofobisen osan avulla estetään polymeerin verkkoutuminen dispersiosta, kunnes dispersio saatetaan sellaiseen paineeseen, ettei hydrofobinen aineosa enää pysty estämään saostumista.

— Toisessa edullisessa sovelluksessa, joka myös voidaan yhdistää edelliseen, hydrofobisen ainesosan avulla estetään polymeerin verkkoutuminen dispersiosta, kunnes dispersion nestefaasista, edullisesti vedestä, on poistunut niin suuri osa, ettei koagulaattorin hydrofobinen aineosa enää pysty estämään verkkoutumista. Nestefaasin poistuminen voi tapahtua esim. haihtumisen kautta tai siten, että nestefaasi imeytyy pinnoitettavaa pintaa — ympäröiviin materiaaleihin, kuten pintaa rajoittaviin pintamateriaaleihin.

Niinpä yhden näkökohdan mukaan dispersiosta saadaan alustalle muodostettua polymeerikalvo vasta pinnoituksen tapahtuessa, kun dispersion partikkelietäisyydet © saatetaan kalvonmuodostukselle otollisiksi. Tämä tapahtuu sopivimmin poistamalla > 25 — nestettä dispersiosta.

S NS ”Polymeeridispersiolla” tai vastaavasti ”dispersiolla” tarkoitetaan esillä olevassa I yhteydessä sellaista koostumusta, jossa polymeeri tai polymeerit ovat läsnä väliaineeseen 3 dispergoituneina. Polymeeridispersiot sisältävät myös muita dispergoituneita, 8 30 — hienojakoisia aineosia. Sopivimmin kaikkien dispergoituneiden aineosien partikkelikoot = ovat alle 10 mikrometrin, etenkin alle 5 mikrometrin. Tässä yhteydessä ”dispersion” N käsitteeseen sisältyvät muutkin koostumukset, joissa jatkuvaan faasiin on dispergoituneena nestemäisiä tai kiinteitä aineosia.

Yhdessä edullisessa sovelluksessa dispersiosta saadaan aikaan kiintoainepitoinen polymeeriverkkorakenne, joka on viskoelastinen elastomeeri, mikä voidaan osoittaa esimerkiksi virumistestillä. Kun koostumus muodostaa elastisen kalvon, verkkorakenne muodostuu aineiden välisten kemiallisten sidosten avulla, edullisesti heikkojen kemiallisten vuorovaikutusten, kuten ionisidosten, koordinaatiosidosten, dipoli-dipoli vuorovaikutusten tai Van der Waalsin sidosten avulla.

Koostumus voi olla luonteeltaan ionomeeri.

— Esillä oleva dispersio käsittää yhtä tai useampaa polymeeriä. Etenkin dispersio käsittää polymeerin tai polymeerit dispergoituneessa muodossa.

Yhdessä sovelluksessa dispersio sisältää ainakin kahta erilaista polymeeriä.

— Yhdessä sovelluksessa dispersio sisältää kopolymeeriä, joka koostuu ainakin kahdesta erityyppisestä akrylaattimonomeeristä.

Dispersion nestefaasin eli ”dispersioväliaineen”? muodostaa edullisesti vesi. Erityisen edullisesti dispersio on oleellisesti vapaa haihtuvista orgaanisista liuottimista. Niinpä veden — osuus on ainakin 95 %, sopivimmin ainakin 97 %, dispersion koko väliaineen nesteen tilavuudesta.

Yhdessä sovelluksessa kahta tai useampaa, polymeerien partikkelikoolla toisistaan eroavaa © homo- tai kopolymeeriä sisältävä dispersio saadaan aikaan sekoittamalla keskenään kahta > 25 — tai useampaa erilaista ja erillistä polymeeridispersiota.

O <Q - Sekoitettavat polymeeridispersiot voivat poiketa toisistaan siten, että ne sisältävät eri I polymeerejä, niiden monomeerikoostumus poikkeaa toisistaan, tai siten, että niiden a < partikkelikokojakaumat poikkeavat toisistaan. Aikaansaatu dispersio voi olla a 30 — partikkelikokojakaumaltaan esimerkiksi multimodaalinen jakauma, kuten bimodaalinen 3 jakauma, ja käsittää yhtä tai useampaa, etenkin kahta tai useampaa polymeeriä.

N Esillä olevassa yhteydessä käsitteeseen ”multimodaalinen” partikkelikokojakauma sisältyysekä tapaus, jossa yhdellä ja samalla polymeerillä on partikkelikokojakauma, jossa on useita huippuja, että tapaus, jossa kahdella polymeerillä on partikkelikokojakaumat, joiden huiput eroavat toisistaan. Myös leveä, yksihuippuinen jakauma sisältyy mainittuun käsitteeseen.

Yhdessä sovelluksessa polymeeridispersion partikkelikoon polydispersiteetti-indeksi on yli 1,5, etenkin yli 2. Dispersiossa käytettävä polymeeri sisältää sopivimmin reaktiivisia ryhmiä, kuten — karboksyylihapporyhmiä tai yleisesti akryylihappofunktionaalisuutta tai vinyyliryhmiä kuten vinyyliestereitä, mikä mahdollistaa syntyvän pinnoitteen tartunnan erilaisiin pohjapintoihin. Asianmukaisella polymeerin tai polymeerien valinnalla voidaan vaikuttaa pinnoitteen ominaisuuksiin ja räätälöidä pinnoite eri käyttökohteisiin sopivaksi. Niinpä polymeerien valinta vaikuttaa mm. dispersiossa polymeerien keskinäiseen — vuorovaikutukseen, verkkorakenteen muodostumiseen sekä sidosten muodostumiseen muiden lisättyjen aineosien kanssa, kun pinnoite kuivuu tai kovettuu tai kun kalvonmuodostuminen tapahtuu. Polymeerin valinta määrittää myös syntyvän pinnoitteen muita haluttuja ominaisuuksia, — kuten säänkestoa, vedenläpäisemättömyyttä, kemiallista kestävyyttä, ja elastisuutta. Tyypillisesti keksinnön mukaisesta koostumuksesta aikaansaatu pinnoite tai kalvo on erittäin säänkestävä ja kemiallisesti kestävä ja inertti. © Yhden sovellutusmuodon mukaan käytetään vesifaasiin dispergoitavissa olevaa > 25 — polymeeriä. Yhdessä sovelluksessa ainakin yksi dispersion polymeeristä on O akrylaattipolymeeri. Sopivimmin dispersiossa on ainakin kaksi keskipartikkelikooltaan S erilaista polymeeriä, jotka ovat akrylaattipolymeerejä. z 3 ”Akrylaattipolymeerillä” tarkoitetaan tässä yhteydessä akryylihapon tai sen estereistä 8 30 — valmistettuja polymeerejä ja kopolymeerejä. ”Akrylaattipolymeereihin” luetaan siten tässä = myös akrylaattisekapolymeerit. Akrylaattipolymeereillä on matala lasipiste, tyypillisesti N korkeintaan +6 °C, etenkin noin 36 *C...+0 °C, ja niillä on hyvät tartuntaominaisuudet.

Yhdessä sovelluksessa akrylaattipolymeeri tai akrylaattikopolymeerisisältää yhden tai vastaavasti useamman kaavan I mukaisen yksikön

LT

CC I X door? n jossa R'jaR” edustavat toisistaan riippumatta vetyä, alempaa, suoraa tai haarautunutta alkyyliä, aryyliä ja alkaryyliä, joka on valinnaisesti substituoitu ja n on kokonaisluku 10-10000, tyypillisesti noin 100-2500.

Akrylaattipolymeerin happomonomeeri on tyypillisesti akryylihappo tai metakryylihappo, joiden lisäksi komonomeereina voidaan butyyliakrylaattia, 2-etyyliheksyyliakrylaattia, metyylimetakrylaattia ja styreeniä tai näiden seoksia. Näiden lisäksi voidaan käyttää itakonihappoa, maleiinihappoa, fumaarihappoa sekä näiden seosta.

Kaavan 1 vaihtuvamerkityksisten substituenttien avulla voidaan vaikuttaa polymeeri- dispersion muodostumiseen, hydrofiilisyyteen tai vastaavasti hydrofobisuuteen, polymeerin lasiutumislämpötilaan ja kemiallisiin vuorovaikutuksiin, kun lisätään muita komponentteja, kuten metalliyhdisteitä.

5 Esimerkkinä aryylijohdannaisesta voidaan mainita fenyyli ja alkaryyleistä styreeni. & Esimerkkeinä sopivista akrylaattipolymeereistä mainittakoon polymetyyliakrylaatti ja S styreeni-akryyli-kopolymeeri sekä näiden seokset.

T E 25 Polymeeri voi olla myös polyvinyylipyrrolidoni, polyvinyyliasetaatti tai 3 polyvinyylialkoholi, sopivimmin akrylaattipolymeerin sekoitettuna. Akryylipolymeerin ja m yhden tai useamman toisen polymeerin massasuhde on sopivimmin 10:90-99:1, etenkin N 20:80-95:5. Myös erilaiset kopolymeerit ovat mahdollisia.

Dispersion polymeeri toimii syntyvän pinnoitteen tai kalvon elastisena matriisina, joka syntyy, kun verkkoutetaan polymeeri. Tämä saavutetaan, kun partikkelien välinen nestefaasi haihtuu tai vesi muuten poistuu dispersiosta (vesi voi esimerkiksi imeytyä alustaan). Tällöin dispersion polymeerikomponentti muodostaa kalvonmuodostustapahtuman kautta kerroksen, sopivimmin yhtenäisen kerroksen. Dispersioon sisältyvät polymeerit voivat poiketa toisistaan dispergoituneiden polymeeripartikkelien koon osalta. Erityisen edullisessa sovelluksessa käytetään dispersiossa kahta tai useampaa polymeeriä, joista ainakin yhdellä polymeerillä on selvästi — suurempi partikkelikoko kuin toisella tai toisilla.

Yhdessä sovelluksessa ensimmäinen polymeeri, jonka partikkelikoko on suurempi kuin toisen polymeerin partikkelikoko, toimii edullisesti polymeerikerroksen, kuten pinnoitteen tai kalvon matriisina ja vahvistaa pinnoitteen lujuusominaisuuksia. Toinen polymeeri, — jonka partikkelikoko on ensimmäisen polymeerin partikkelikokoa pienempi, tiivistää puolestaan polymeerikerroksen muodostaman rakenteen täyttämällä suurempien partikkelien väliin jääviä tyhjiä tiloja. Se myös muodostaa kalvon nopeammin kuin partikkelikooltaan suurempikokoinen polymeeri. Polymeerin partikkelikoon jakaumalla voidaan siis vaikuttaa myös pinnoitteen syntynopeuteen.

Koska eri polymeereillä on erilaisia tartuntaominaisuuksia, niiden valinnalla voidaan vaikuttaa menetelmän avulla syntyvän tuotteen käyttöalueeseen. Polymeerien valinnalla voidaan myös säätää tuotteen hydrofiilisyyttä ja hydrofobisuutta eri käyttökohteisiin. Tyypillisesti dispersioon sisältyvän ensimmäisen polymeerin ja vastaavasti toisen = 25 — polymeerin tai toisten polymeerien partikkelien keskipartikkelikoon suhde on ainakin > 1,25:1, etenkin ainakin 1,5:1 ja sopivimmin noin 2:1...100;1, tyypillisesti noin ? 2,5:1...10;1.

S x a Yhdessä sovelluksessa ensimmäisen, suurikokoisemman polymeerin keskipartikkelikoko 3 30 — on noin 0,25 — 1 um, ja toisen, pienikokoisemman polymeerin keskipartikkelikoko on noin S 0,01 — 0,2 um.

NN Yhdessä sovelluksessa ensimmäinen polymeeri käsittää akrylaattipolymeerin, etenkinakrylaattisekapolymeerin, jonka polymeeripartikkelien koko on noin 500+50 nm, ja toinen polymeeri käsittää akrylaattipolymeerin, etenkin akrylaattisekapolymeerin, jonka polymeeripartikkelien koko on noin 100410 nm.

Ensimmäisen ja vastaavasti toisen tai toisten polymeerien keskinäiset mooliosuudet seoksessa voivat olla esimerkiksi 1:100...100:1, sopivimmin noin 1:20...20:1, esim. 1:5...5;1.

”Polymeerin partikkelikoolla” tarkoitetaan keskipartikkelikokoa, joka on määritettävissä — esim. valo- tai elektronimikroskopilla, valonsirontaan perustuen (kuten monikulma-laser- valonsirontaan (MALLS iin perustuen) tai Coulterin periaatteella toimivalla laitteella. Yhdessä sovelluksessa dispersio käsittää seoksen, joka muodostuu sekoitettaessa keskenään kaksi polymeeridispersiota, joiden polymeereillä on eri suuret — keskipartikkelikoot. Yhdessä sovelluksessa polymeeri tai polymeerit ovat akrylaattipolymeerejä, jotka ovat käytettävissä tai joita käytetään sellaisina dispersioina, joiden kuiva-ainepitoisuus on ainakin 30 paino-% tai ainakin 35 paino-%. Tyypillisesti käytettyjen — akrylaattipolymeeridispersioiden kuiva-ainepitoisuus on korkeintaan noin 85 paino-%. Yhdessä sovelluksessa ensimmäinen polymeeri on käytettävissä tai käytetään dispersiona, jonka kuiva-ainepitoisuus on noin 50-70 paino-%, esimerkiksi noin 55—65 co paino-%. o 25 O Yhdessä sovelluksessa toinen polymeeri on käytettävissä tai sitä käytetään dispersiona, S jonka kuiva-ainepitoisuus on noin 30—50 paino-%, esimerkiksi noin 35-45 paino-%. z 3 Yhdessä sovelluksessa käytetään emäksisiä polymeeridispersioita. Tällaiset 8 30 — polymeeridispersiot ovat tyypillisesti anionisesti stabiloituja. Tässä sovelluksessa = polymeeridispersioiden pH-arvo on esimerkiksi suurempi kuin noin 7, etenkin suurempi N kuin noin 8, sopivimmin suurempi kuin noin 9. Tyypillisesti polymeeridispersioiden pH- arvo on kuitenkin pienempi kuin noin 14.

Yhdessä sovelluksessa käytetään happamia polymeeridispersioita. Tällaiset polymeeridispersiot ovat tyypillisesti kationisesti stabiloituja. Tässä sovelluksessa polymeeridispersioiden pH-arvo on esimerkiksi pienempi kuin noin 7, etenkin pienempi kuin noin 6,5, sopivimmin pienempi kuin noin 6. Tyypillisesti polymeeridispersioiden pH-arvoon kuitenkin suurempi kuin noin 1. Yhdessä sovelluksessa, jossa polymeeridispersion valmistamiseen käytetään kahta tai useampaa lähtöaine-polymeeridispersiota, jotka sekoitetaan keskenään, molemmat tai kaikki lähtöaine-polymeeridispersiot ovat joko anionisesti tai kationisesti stabiloituja.

Pinta-aktiivinen aine, eli dispergointiaine, kykenee pitämään polymeerin nestevaiheeseen dispergoituneessa tilassa koostumuksen valmistuksen ja säilytyksen ajan. Tällaisena dispergointiaineena on tyypillisesti monomeerinen tai polymeerinen pinta- — aktiivinen aine. Polymeeridispersiot ovat tavallisesti anionisesti stabiloituja, mutta ne voivat olla myös kationisesti stabiloituja. Esimerkkeinä pinta-aktiivisista aineista mainittakoon natriumlauryylisulfaatti ja alkyylibentseenisulfonihappo tai -sulfonaatti, kuten natrium-dodekyylidifenyylioksidi- — disulfonaatti. Pinta-aktiivisen aineen määrä on tavallisesti noin 0,01 — 5 % polymeerin määrästä. © Yhdessä sovelluksessa pinta-aktiivista ainetta ei lisätä erikseen polymeeridispersioon, vaan > 25 — dispersion valmistuksen lähtöaineena käytetään yhtä tai useampaa polymeeridispersiota, O jossa polymeeri tai polymeerit on dispergoitu emulgaattorilla eli pinta-aktiivisella aineella NS väliaineeseen, kuten veteen. Tämä väliaine muodostaa tällöin myös valmistettavan I dispersion dispersioväliaineen. a > a 30 “Runkoaineella” tarkoitetaan esillä olevassa yhteydessä kiinteässä ja sopivimmin 3 hienojakoisessa muodossa, esimerkiksi jauheena, rakeina tai partikkeleina, polymeeriliuokseen lisättävää ainetta. Runkoaine voi olla nestefaasiin, eli vesifaasiin, osittain tai kokonaan liukeneva, mutta suurin osa runkoaineesta voi olla myös kiinteässämuodossa dispersiossa. Runkoaine on tavallisesti epäorgaaninen aine, sopivimmin oksidiyhdiste tai sulfaattiyhdiste, kuten metallin tai puolimetallin oksidi tai sulfaatti, tai näiden seos.

Metalleista voidaan mainita alumiini, gallium ja tina, sekä siirtymämetallit, kuten rauta, kupari, sinkki, kromi, vanadiini, nikkeli, titaani ja zirkonium. Puolimetalleista voidaan mainita pii, germanium ja antimoni.

On myös mahdollista käyttää vastaavia hydroksidiyhdisteitä, jotka eivät ole veteen — liukenevia tai jotka ovat veteen niukkaliukoisia.

Runkoaineen partikkeleista ainakin osa on sellaisia, joiden keskikoko on 0,01-0,2 um, etenkin noin 0,02—0,15 um. Sopivimmin runkoaineesta ainakin 1 paino-%, etenkin noin 2,5—50 paino-%, koostuu tällaisista partikkeleista.

Runkoaine voi myös sisältää osuuden partikkeleita, joiden keskipartikkelikoko on 0,025—1 um, etenkin noin 0,1-0,75 um. Tällaisten partikkelien osuus runkoaineesta on tavallisesti ainakin 50 paino-%, etenkin noin 60-99 paino-%.

— Yhdessä sovelluksessa runkoainetta sisällytetään koostumukseen yhteensä noin 1-25 paino-%, etenkin noin 5-20 paino-%, esimerkiksi noin 7,5—16 paino-% kuiva-aineesta laskettuna.

© Partikkelikoon valinnalla voidaan vaikuttaa dispersiosta muodostettavan > 25 — polymeerikerroksen kaasunläpäisevyyteen eli hengittävyyteen. Suurempien partikkelien S väliin materiaalin kuivuessa syntyvien huokosten suurempi määrä tekee kerroksesta S enemmän hengittävän.

x a < Runkoaine voi osittain liueta dispersion nestefaasiin, mutta verkkouttumisen aikana 3 30 — runkoaine tyypillisesti muuttuu takaisin kiinteään liukenemattomaan olomuotoon.

= Runkoaineen olomuotoon voi vaikuttaa esimerkiksi pH:n tai paineen muutos prosessin aikana.

Keksinnön mukaan dispersio voi käsittää yhtä tai useampaa runkoainetta. Keksinnön yhden edullisen sovellutusmuodon mukaan dispersioon sisältyvä runkoaine käsittää yhden tai useamman rauta- tai alumiiniyhdisteen tai näiden yhdistelmän.

Rautayhdiste voi olla esimerkiksi ferro-, ferri- tai rauta(II, ID)-oksidi. Näillä, etenkin viimeksi mainituilla, saadaan dispersiosta verkkoutettavalle polymeerille adhesiivisia ominaisuuksia.

Alumiiniyhdiste voi olla esimerkiksi alumiinioksidi tai alumiinihydroksidi, kuten saostettu — alumiinihydroksidi. Yhdessä sovelluksessa runkoaineen tehtävänä on koagulaattorilisäyksen jälkeen veteen liukenemattomassa muodossa, joko sellaisenaan tai liukenemisensa ja sitä seuranneen uudelleen saostumisensa jälkeen, toimia sisäisenä tartuntapintana liukenemattomaan — muotoon koaguloituneiden polymeerien välissä, lisäten lopputuotteen lujuutta ja sitkeyttä. Yhdessä sovelluksessa dispersiossa olevat kiinteät runkoainepartikkelit toimivat dispersion saostumisytiminä, joille polymeeripartikkelit kiinnittyvät, kun pinta-aktiivinen aine (lakkaa vaikuttamasta), ja/tai kun partikkelien välinen nestefaasi haihtuu.

Yhdessä sovelluksessa kiinteä runkoaine toimii rakenteessa sisäisenä tartuntapintana täyttämällä polymeeripartikkelien välisiä ”tilavuuksia” toimien näin valmiissa pinnoitteessa kutistumishalkeilun estäjänä, koska sen muodostama kolmiulotteinen sisäinen © tukirakenne vähentää valmiin pinnoitteen tilavuuden muutoksia. Runkoaine pystyy siten > 25 — toimimaan kutistumishalkeilun estäjänä. Sovelluksessa runkoaine samalla toimii tuotteen O tiivistäjänä ja lujuuden lisääjänä. 5 I Yhdessä sovelluksessa on todettu, että kasvattamalla dispersion muodostaman kalvon 3 tiiveyttä voidaan sillä pinnoitettavien betonipintojen rapautumista hidastaa. Etenkin 8 30 — voidaan pinnoituksella hidastaa betonin karbonatisoitumista. Voidaan myös estää tai = ainakin hidastaa sellaista betonin lujuuden vähenemistä, joka aiheutuu betonin N huokoisuuden lisääntymisestä, joka esimerkiksi johtuu vesiliukoisten betonikomponenttien poispeseytymisestä.

Yhdessä sovelluksessa käytetään runkoainetta, joka ainakin osittain liukenee dispersion nestefaasiin. Tällöin runkoaineen liuennut osa voi toimia kiihdyttimenä polymeeripartikkelien verkkoutumisreaktiossa sekä polymeeripartikkelien yhteenkurojana (adstringement). Tällä on merkitystä polymeeripartikkelien ja runkoainepartikkelien — vuorovaikutuksen kannalta. Runkoaine parantaa yleisesti dispersiosta muodostettavan pinnoitteen tai kalvon tuoteominaisuuksia, esimerkiksi hidastamalla pinnoitteella tai kalvolla suojattavien rakenteiden ja pintojen ruostumista sekä betonipintojen rapautumista.

Yhdessä sovelluksessa runkoaineen liuenneen osan ja pinta-aktiivisen aineen välinen reaktio voi myös estää dispersion pinta-aktiivisen aineen tai pinta-aktiivisten aineiden uudelleenliukenemisen verkkoutumistapahtuman jälkeen.

— Yhdessä sovelluksessa runkoaine sisältää rauta- tai alumiiniyhdisteitä tai näiden seoksia, runkoaineen liuennut osa käsittää tyypillisesti positiivisesti varautuneita rauta- tai alumiini- ioneja tai näiden seoksia. Etenkin liuennut osa sisältää Fe”-, Fe”- tai Al ioneja tai näiden seoksia.

— Yhdessä sovelluksessa runkoaineena käytetään rautaoksidia (Fe3O4). Tämä hidastaa esimerkiksi dispersiosta muodostettavalla pinnoitteella tai kalvolla suojattavan teräspinnan ruostumista.

© Yhdessä sovelluksessa runkoaineen liuennut osa voi muodostaa sekundaarisidoksia > 25 — polymeeripartikkelien dipolien vastakkaisilla varauksella varustettujen kohtien kanssa O sähköstaattisten voimien avulla.

5 I Runkoaineen tai -aineiden valinnalla voidaan vaikuttaa dispersion ominaisuuksiin, sen 3 verkkoutumisnopeuteen, sekä saatavan pinnoitteen ominaisuuksiin tarkoituksenmukaisesti.

3 30 S Kalvon muodostumisen edistämiseksi käytetään koagulaattoria, eli ”saostavaa ainetta”, N joka saa aikaan hallitusti verkkoutuneen rakenteen. Keksinnön yhden sovellutusmuodon mukaan dispersiosta muodostetaan kalvo poistamalla kosteutta, eli antamalla kerrokseksilevitetyn dispersion kuivua.

Koagulaattori ja pinta-aktiivinen aine ovat vuorovaikutuksessa siten, että dispersion nestefaasin haihtuminen pinnoitteen kuivuessa johtaa tilanteeseen, jossa pinta-aktiivinen —aineei enää pysty pitämään dispersion polymeeripartikkeleita erillään sähköisiin repulsiovoimiin perustuen ja polymeeripartikkelit verkkoutuvat ja muodostavat kiinteän rakenteen, jossa polymeerien matriisiin sisältyy runkoainehiukkasia ja koagulaattoripartikkeleita.

—Keksinnön yhden sovellutusmuodon mukaan dispersion kiinteytymistä ja polymeerin verkkoutumista estetään koagulaattorin sisältämän hydrofobisen ainesosan avulla, kunnes dispersion nestefaasi, edullisesti vesi, on haihtunut tai vastaavasti imeytynyt kiinteää pinnoitettavaa pintaa rajoittaviin pintamateriaaleihin siinä määrin, ettei hydrofobinen ainesosa enää pysty estämään verkkoutumista.

Yhdessä keksinnön sovellutusmuodossa estetään verkkoutuneen rakenteen muodostuminen dispersiosta koagulaattorin hydrofobisen ainesosan avulla, kunnes dispersio saatetaan sellaiseen paineeseen, ettei hydrofobinen ainesosa enää pysty estämään verkkoutumista. Tämä voidaan saada aikaan esimerkiksi ruiskutettaessa dispersiota — korkeapaineruiskutuksella.

Suuremmassa paineessa ruiskutteen pisarakoko pienenee ja ilmakontakti kasvaa, mikä edistää veden poistumista. © o 25 —Keksinnön mukaisessa menetelmässä dispersiossa voidaan käyttää yhtä koagulaattoria tai O useamman koagulaattorin seosta. Etenkin käytetään kiinteää, hienojakoista koagulaattoria S tai kahden tai useamman kiinteän, hienojakoisen koagulaattorin seosta. = 3 Yhden sovellutusmuodon mukaan koagulaattori on materiaali, joka sisältää piidioksidia, 8 30 — kuten höyrystettyä piidioksidia (fumed silica). Piidioksidia voidaan käyttää hydrofiilisessä = muodossa, hydrofobisessa muodossa sekä näiden seoksena.

N Yhden sovellutusmuodon mukaan koagulaattori, kuten piidioksidi, on hydrofobisessamuodossa (seuraavassa myös ”hydrofobinen osa”). Tällaisessa muodossa piidioksidiaineen pinnan hydroksyyliryhmät on korvattu hiilivetyryhmillä. Esimerkkinä hydrofobisesta aineosasta mainittakoon hoyrystetty piidioksidi, joka on käsitelty dimetyylidikloori- silaanilla.

Hydrofobinen osa on esimerkiksi kolloidaalisessa muodossa. Hydrofobisen osan avulla voidaan vähentää tai kokonaan estää dispersion polymeerin verkkoutumista sekä parantaa runkoainehiukkasten ja dispersion polymeeripartikkelien — välistä tartuntaa verkkoutumistapahtuman aikana ja sen jälkeen. Hydrofobisen osan avulla voidaan myös säätää verkkoutumisnopeutta, koska koagulaattorin hydrofobista osaa voidaan käyttää pitämään erillään verkkoutumisreaktioon osallistuvia aineosia kunnes tarvittava määrää dispersion nestefaasia on haihtunut tai — dispersion paine muuttunut sellaiseksi että verkkoutuminen käynnistyy. Hydrofobinen piidioksidi edesauttaa runkoaineen dispergoituneena pysymistä. Hydrofiilinen silika voi myös olla höyrystettyä piidioksidia. Hydrofiilinen silika sisältää — pinnallaan hydroksyyliryhmiä ja se on tyypillisesti vettä imevää. Hydrofiilinen piidioksidi vaikuttaa myös koostumuksen pH-arvoon. Hydrofobisen ja vastaavasti hydrofiilisen piidioksidin painosuhde on yleensä 25:1...1:25, © etenkin noin 10:1...1:10, esimerkiksi noin 1:8. > 25 O Hydrofiilisen ja hydrofobisen piidioksidin yhteismäärä saostavana aineena on noin 1-6 S paino-% kuiva-aineesta. z 3 Koagulaattori, kuten silika, on tyypillisesti hienojakoista. Yhdessä sovelluksessa ainakin 8 30 — yhden koagulaattorin keskipartikkelikoko on noin 5-100 nm, sopivimmin 10-25 nm. Koagulaattorin määrä on tyypillisesti noin 0,01-10 paino-%, esimerkiksi 0,1-7,5 paino-%, tavallisesti 1-5 paino-%, kuiva-aineesta.

Koagulaattori edistää muodostuvan pinnoitteen tai kalvon valumattomuutta tiksotrooppisen verkostoitumisen avulla. Tämän ominaisuuden ansiosta keksinnön mukaisella menetelmällä voidaan pinnoittaa myös pystysuoria tai alaspäin suuntautuneita pintoja, kuten kattojen sisäpintoja. Lisäksi koagulaattori lisää tyypillisesti syntyvän pinnoitteen tai kalvon märkälujuutta.

Koagulaattorin hydrofobisuuden avulla voidaan myös säädellä syntyvän pinnoitteen tai kalvon kuivumisnopeutta. Mitä enemmän hydrofobisia ainesosia koagulaattorissa on, sitä nopeammin pinnoite ja kalvo kuivuu. Koagulaattorin hydrofobisuuden avulla voidaan — myös hallita pinnoitteen ja kalvon huokoskokoa. Pinnoitteen ja kalvon huokoskoko määrittää pinnoitteen "hengittävyyttä", eli hydrofobisia osia käsittävä aine estää kosteuden tunkeutumisen pinnoitteeseen tai kalvoon ja tämän läpi pinnoitettavaan materiaaliin, ja samalla pyrkii poistamaan mahdollista kosteutta pinnoitettavasta materiaalista pinnoitteen tai kalvon pinnalle kosteutta hylkimällä.

Yhdessä sovelluksessa hydrofobisen ainesosan avulla estetään dispersion kiinteytyminen, kunnes dispersio saatetaan sellaiseen paineeseen, ettei hydrofobinen ainesosa enää pysty estämään polymeerin verkkoutumista.

— Dispersion koaguloituminen estetään esimerkiksi dispersion sisältämän hydrofobisen ainesosan avulla, kunnes dispersion nestefaasi, edullisesti vesi, on haihtunut ja/tai imeytynyt kiinteää pinnoitettavaa pintaa rajoittaviin pintamateriaaleihin siinä määrin, ettei hydrofobinen ainesosa enää pysty estämään verkkoutumista.

© o 25 —Pinnoitteen hallittu koagulaatio ja valumattomuus voidaan toteuttaa myös erilaisten O happojen, kuten oksaali-, etikka- tai sitruunahapon, sekä erilaisten muiden tiksotrooppisten S aineiden avulla. Niiden määrät ovat noin 0,1—10 paino-% kuiva-aineesta. Näitä aineita I voidaan käyttää piidioksidin sijaan tai yhdessä niiden kanssa.

a a 30 — Keksinnön mukaisessa menetelmässä käytetty dispersio voi käsittää myös erilaisia = lisäaineita. Käyttökelpoisia lisäaineita ovat mm. erilaiset mikropallot täyteaineena ja/tai N jäykkyyden säätelijänä sekä aluminaattisementti ja hiekka lisälujuuden antajana.

Koostumuksen valmistus Edellä esitetyt koostumukset valmistetaan lisäämällä sekoituksen alla runkoainetta polymeeridispersioon, jossa polymeeri on dispergoitu sopivaan väliaineeseen, kuten — veteen Lisäys voidaan tehdä huoneenlämpötilassa. Polymeeridispersio voi olla yhden polymeerin muodostama dispersio tai se voidaan muodostaa sekoittamalla keskenään kaksi tai useampia polymeeridispersioita, joiden polymeerit eroavat toisistaan keskipartikkelikoon osalta.

Sopivimmin emulgaattoria ei erikseen lisätä, vaan lähtöaineena käytetään polymeeridispersiota, jossa polymeeri on dispergoitu emulgaattorilla. On kuitenkin mahdollista tuoda dispersioon lisää emulgaattoria. — Runkoaineen lisäyksen jälkeen lisätään näin saatuun dispersioon vielä tehokkaasti sekoittaen koagulaattori tai koagulaattoreita. Tarvittaessa koostumuksen kuiva-ainepitoisuutta voidaan vielä sekoittamisen jälkeen muuttaa applikaation edellyttämälle tasolle.

Koostumuksen pH-arvo pidetään runkoaineen ja saostusaineen lisäyksen aikana yli tai vastaavasti alle sen raja-arvo pH:n, jossa alkaa polymeeri-runkoaineen saostuminen dispersiosta. pH-arvo määräytyy polymeerin emulgoinnin mukaan; menetelmässä käytettävät polymeeridispersiot ovat joko anionisesti tai kationisesti stabiloituja, kuten yllä 5 25 — todettiin. g S Yhden sovelluksen mukaan dispersion pH-arvo pidetään metallioksidipartikkelien ja I saostusaineen lisäyksen aikana arvossa, joka on suurempi kuin 7, kun polymeerit ovat 3 anionisesti stabiloituja. 3 30 S Toisen sovelluksen mukaan dispersion pH-arvo pidetään metallioksidipartikkelien ja N saostusaineen lisäyksen aikana arvossa, joka on pienempi kuin 6,5, kun polymeerit ovat kationisesti stabiloituja.

Yhdessä sovelluksessa esillä oleva polymeeridispersio sisältää 100 paino-osasta dispergoitunutta ainetta (eli 100 paino-osasta dispersion kuiva-ainetta): — 70-90 paino-osaa akrylaattipolymeeria, — 5-15 paino-osaa runkoainepartikkeleita ja — 0,15 paino-osaa koagulaattoria tai koagulaattoreita.

Tämän lisäksi dispersio sisältää dispersioväliaineena nestettä, kuten vettä, jonka määrä määräytyy kuiva-ainepitoisuuden mukaan.

— Esillä olevan tekniikan mukaisella polymeeridispersiolla on erittäin hyvä säilyvyys. Tyypillisesti sen varastointiaika on ainakin 10 tuntia, etenkin ainakin 24 h, sopivimmin ainakin 7 vuorokautta, edullisesti ainakin 30 vuorokautta, esimerkiksi 1,5 — 24 kuukautta. Pinnoitteen muodostaminen Mikäli polymeeridispersioseosta levitetään korkeapaineruiskutuksella menetelmä käsittää edullisesti ainakin seuraavat vaiheet: a) muodostetaan etenkin vesipohjainen polymeeridispersioseos ainakin kahdesta partikkelikooltaan erisuuresta polymeeridispersiosta, b) lisätään vaiheessa a muodostettuun polymeeridispersioseokseen kiintoaineseos, joka käsittää yhden tai useamman rauta- tai alumiiniyhdisteen tai näiden seoksen sekä koaguloivan aineen tai aineet c) homogenisoidaan polymeeridispersio sekoittamalla pinnoitusnesteen © aikaansaamiseksi, ja N 25 d) levitetään vaiheessa b aikaansaatu pinnoitusneste alustalle.

& S Tuote voidaan levittää kiinteälle alustalle, kuten kudokselle tai verkolle, E korkeapaineruiskutuksella.

3 LO 30 Pinnoitteen muodostaminen korkeapaineruiskutuksella tarjoaa monia etuja. Ruiskuttamalla > voidaan helposti käsitellä laajoja pinta-aloja suhteellisen nopeasti. Myös muun muassa pystysuorien tai alaspäin suuntautuvien pintojen käsittely on verrattain helppoa.

Tyypillisesti pinnoitusneste saatetaan ruiskutettaessa paineeseen, joka on 100-600 bar, edullisesti 200-500 bar. Keksinnön yhden sovellutusmuodon mukaan dispersio levitetään kiinteälle alustalle, kuten kudokselle tai verkolle sivelemällä. Sovellus käsittää edullisesti ainakin seuraavat vaiheet: a) muodostetaan vesipohjainen polymeeridispersioseos ainakin kahdesta partikkelikooltaan erisuuresta polymeeridispersiosta b) lisätään vaiheessa a muodostettuun polymeeridispersioseokseen kiintoaineseos, joka käsittää yhden tai useamman rauta- tai alumiiniyhdisteen tai näiden yhdistelmän sekä — yhden tai useamman koaguloivan (saostavan) aineen ja c) levitetään vaiheessa b aikaansaatu pinnoitusneste pinnoitettavalle pinnalle sivelemällä. Tämä applikointitapa soveltuu erityisesti käsiteltäessä ja pinnoitettaessa pienempiä pinta- — aloja. Jäljempänä kuvattujen esimerkkien polymeeridispersiot ovat anionisesti dispergoituja, mutta ne voivat olla myös kationisesti dispergoituja, jolloin neutralisointi tapahtuu vastaavasti emäksen avulla.

Levittämisen yhteydessä tai sen jälkeen kiinteytetään dispergoitunut polymeeri dispersiosta pinnoitteen muodostamiseksi kalvonmuodostuksen avulla. Dispersion polymeerin verkkouttamiseen käytetty koagulaattori tyypillisesti saa aikaan dispersion hallitun © kalvonmuodostuksen. Kalvonmuodostus tapahtuu tällöin esim. veden poistuessa tai — > 25 — etenkin korkeapaineruiskutuksen yhteydessä — paineen vaikutuksesta.

S NS Keksinnön mukaisella menetelmällä aikaansaatu pinnoite on elastinen, venyvä ja taipuisa, I eikä se halkeile eikä lohkeile. Pinnoite säilyttää elastisuutensa myös alhaisissa < lämpötiloissa. o 30 3 Keksinnön mukaisella menetelmällä aikaansaatu pinnoite soveltuu myös eri tavoin N lämpölaajentuvien materiaalien yhdistämiseen. Pinnoitteella voidaan yhdistää esimerkiksi metallia ja puuta.

Pinnoitteen paksuus on yleensä noin 0,1-50 mm, etenkin noin 0,5-25 mm. Esimerkit Esimerkkil Edellä esitetyllä menetelmällä valmistettiin neljä koostumusta. Menetelmässä sekoitettiin ensin keskenään ensimmäinen alkalinen — akrylaattisekapolymeeridispersio, jonka polymeeripartikkelien koko oli noin 500 nm ja, kuiva-ainepitoisuus noin 60 paino-% (dispersio I), sekä toinen alkalinen akrylaattisekapolymeeridispersio, jonka polymeeripartikkelien koko oli noin 100 nm ja kuiva-ainepitoisuus noin 40 paino-% (dispersio II).

Tämän jälkeen lisättiin vähitellen ja tehokkaasti sekoittaen hienojakoista, rauta(Il)-pitoista rautaoksidia ja alumiinioksidia. Lopuksi lisättiin hydrofiilista höyrystettyä silikaa ja hydrofobista höyrystettyä silikaa jauheena, sekä tarvittaessa tavoitellun kuiva-ainetason saavuttamiseen laskettu määrä vettä, ja homogenisoitiin näin saatava dispersio.

Taulukoissa 1-4 on esitetty neljän eri koostumuksen ainepitoisuudet Taulukko 1 Polymeeri 1 64,4 % 2 25 — Polymeeri 2 23,9 % N Rautaoksidi 10,6 % O Hydrofobinen silika — 1,1 % < Kuiva-ainepitoisuus 60,8 %

O I 30 & Taulukko 2 + > 0 Polymeeri 1 62,8 % S Polymeeri 2 15,5 % N 35 Rautaoksidi 19,2 % Hydrofobinen silika 2,5% Kuiva-ainepitoisuus 66,2 %

Taulukko 3 Polymeeri 1 70,9 % Polymeeri 2 15,6 % Rautaoksidi 11,2 % Alumiinihydroksidi = 0,4% Hydrofobinen silika 05% Hydrofiilinen silika 14% Kuiva-ainepitoisuus 62,9 % Taulukko 4 Polymeeri 1 67,8 % Polymeeri 2 17,0 % Rautaoksidi 10,2 % Alumiinihydroksidi — 2,1 % Hydrofobinen silika = 0,5% Hydrofiilinen silika = 2,5 % Kuiva-ainepitoisuus 62,8 % Esimerkki 2 Esimerkin 1 mukaiset koostumukset 3 ja 4 siveltiin 13 mm paksujen kipsilevyjen päälle, joiden koko oli 500 mm x 600 mm sekä vastaavasti betonilaattojen pinnalle, joiden koko oli 300 mm x 300 mm. Testeissä käytettyjen betonilaattojen pinta oli hiekkapuhallettu. Vastaavat applikoinnit tehtiin ruiskuttamalla. 2 Näytteistä määritettiin ominaisuudet, määritysmenetelmät, mittaustulokset ja "Märkätilojen

O N 30 — vedeneristeiden ja pintajärjestelmien sertifiointiperusteet VTT SERT R003". &

N 9 Mittaustuloksista voitiin päätellä, että tuote on vesitiivis ja toimii siten vedeneristeenä.

E > Käsin levitetyn tuotteen vesihöyrynvastus Z oli 5,8 x 109 (m2 s Pa/kg) keskimääräisellä co I 35 — kerrospaksuudella 0,6 mm ja koneellisesti ruiskutetun 5,3 x 109 (m2 s Pa/kg) N kerrospaksuudella 0,3 mm.

Betonin päälle käsin levitetyn koostumuksen halkeamansilloituskyvyksi mitattiin huoneenlämpötilassa 10,3 mm.

Muodostetun pinnoitteen elastisuuteen, kovuuteen ja lujuusominaisuuksiin voitiin vaikuttaa polymeerien määrän, eri polymeerien keskinäisen suhteen, runkoaineen koostumuksen sekä koagulaattorien määrän muutoksilla.

Teollinen käyttökelpoisuus —Keksinnön mukainen pinnoitusmenetelmä soveltuu erinomaisesti kaikensuuntaisille pinnoille hyvän tarttuvuutensa ja nopean kiinteytymisensä vuoksi.

Menetelmällä voidaan siis pinnoittaa yhtä hyvin vaaka- kuin pystysuuntaisiakin rakenteita, jopa kattojen sisäpintoja. — Esillä olevalla polymeeri-kiintoaine-yhdelmällä on erittäin mielenkiintoisia ominaisuuksia.

Niinpä siitä muodostetulla kalvolla ja pinnoitteella on hyvä hengittävyys ja vesihöyryn läpäisevyys.

Pinnoitteen ja kalvon hyvän adheesion ansiosta se saadaan kiinnittymään myös kosteisiin tai jopa märkiin pintoihin.

Pinnoitteella ja kalvolla on myös hyvä elastisuus.

Virumistesteillä on todettu, että materiaali on viskoelastinen elastomeeri.

Siksi — pinnoite ja kalvo mukautuvat esimerkiksi epätasaisen alustan pinnan mukaisesti.

Keksinnön mukaisella menetelmällä aikaansaatu pinnoite soveltuu hyvin kaikenlaisten rakenteiden kosteussuluksi, vesieristeeksi ja vuotojen paikkaukseen.

Sitä voidaan käyttää erilaisilla katoilla, julkisivuissa, parvekepinnoissa, asfalttipinnoilla; altaissa ja säiliöissä; = 25 — sokkeleissa ja perustuksissa; kylpyhuoneissa, saunoissa ja muissa kosteissa tiloissa niin > teollisuudessa ja rakentamisessa kuin maa-, tie- ja siltarakennuksessa.

Pinnoitettavat katot 7 voivat olla esim. huopa-, pelti- tai mineriittipintaisia.

Menetelmä soveltuu myös 7 huokoisten materiaalien pinnoittamiseen tai tiivistämiseen. a a 3 30 Menetelmä soveltuu myös verkkomaisten ja kangasmaisten materiaalien pinnoittamiseen S tai tiivistämiseen.

Esimerkiksi kevytharkot (Leca&), kipsilevyt (Gyproc&), kuitulevyt, N mineraalivilla, kuten lasi- tai kivivilla, suodatinkankaat tai -harsot voidaan edullisesti pinnoittaa vesitiiviiksi keksinnön mukaisella menetelmällä.

Näin mahdollistetaan näidenmateriaalien käyttö kosteudelle alttiina olevissa kohteissa, joissa se on aikaisemmin ollut mahdotonta tai epäsuotuisaa materiaalien vedenimevyyden ja huokoisuuden takia. Keksintöä ei ole tarkoitus rajoittaa yllä esimerkin omaisesti esitettyihin — sovellutusmuotoihin, vaan se on päinvastoin tarkoitus voida laajasti tulkita jäljempänä esitettyjen patenttivaatimusten määrittelemän suojapiirin puitteissa. Seuraavat sovellutusmuodot edustavat edullisia ratkaisuja: 1 Vesipohjaiseen polymeeridispersioon perustuva elastinen pinnoite joka on lujittunut molekulaarinen verkkorakenne koostuen a) polymeeridispersiosta, jolla on multimodaalinen partikkelikokojakauma b) dispergoiduista metalliyhdisteistä c) lisäaineista kuten alumiinihydroksidi tai silika.

2. Sovelluksen 1 mukainen pinnoite, jossa dispersiosta muodostuu lujittuneeseen verkkorakenteeseen perustuva kalvo perustuen sovelluksessa 1 mainittujen komponenttien a, b ja c välisiin kemiallisiin vuorovaikutuksiin ja näin muodostuvaan verkkorakenteeseen.

3. Menetelmä vesieristykseen soveltuvan elastisen pinnoitteen aikaansaamiseksi polymeeridispersiosta kalvonmuodostuksen avulla kiinteälle, verkkomaiselle tai huokoiselle alustalle, jolloin dispersio, joka käsittää i) yhtä tai useampaa ainakin pääosin kiinteässä muodossa olevaa © runkoainetta, > 25 1i) yhtä tai useampaa polymeeriä, O iii) yhtä tai useampaa pinta-aktiivista ainetta ja S iv) yhtä tai useampaa koagulaattoria, I saatetaan vasta pinnoituksen tapahtuessa kontaktiin dispersion koagulaattorin kanssa 3 polymeerikalvon muodostamiseksi alustalle. 3 30 S 4. Polymeeridispersio joka sisältää ainakin yhtä polymeeriä, joka on akrylaattipolymeeri, N sopivimmin dispersio sisältää ainakin kahta akrylaattipolymeeriä tai kopolymeeri, joka koostuu ainakin kahdesta erityyppisestä akrylaattimonomeeristä.

5. Sovelluksen 4 mukainen polymeeridispersio, joka käsittää 100 paino-osaa dispergoitunutta ainetta kohti: — 70-90 paino-osaa akrylaattipolymeeriä, etenkin kahden akrylaattipolymeerin seosta, — 5-15 paino-osaa kiintoainepartikkeleita, kuten rautaoksidia, alumiinioksidia tai näiden seosta, ja — 0,1-5 paino-osaa koagulaattoria, kuten silikaa, hydrofobista silikaa tai näiden seosta.

6. Menetelmä polymeeridispersion valmistamiseksi, jossa menetelmässä — muodostetaan ensimmäisen ja toisen polymeerin polymeeridispersioiden seos, jolloin ensimmäinen polymeeri käsittää akrylaattipolymeerin, etenkin akrylaattisekapolymeerin, jonka polymeeripartikkelien koko on noin 500+50 nm, ja toinen polymeeri käsittää akrylaattipolymeerin, etenkin akrylaattisekapolymeerin, jonka polymeeripartikkelien koko on noin 100+10 nm, ja — näin saatavaan seokseen lisätään sekoittaen rauta- tai alumiiniyhdistettä tai näiden seosta, sekä silikaa tai hydrofobista silikaa tai näiden seosta Viitejulkaisut Patenttikirjallisuus CA 2205668 co US 2013131228 2 25 CN 103525307 S CN 102965018 5 CN 103555203 E DE 2027606 <+ EP 0 794 018 & 30 EP 1 544 268 ™~

NN

Claims (14)

Patenttivaatimukset:

1. Menetelmä vesieristykseen soveltuvan elastisen pinnoitteen aikaansaamiseksi polymeeridispersiosta kalvonmuodostuksen avulla kiinteälle, verkkomaiselle tai huokoiselle alustalle, tunnettu siitä, että alustan pinnoittamiseksi dispersio, joka käsittää nestefaasiin dispergoituneena i) yhtä tai useampaa ainakin pääosin kiinteässä muodossa olevaa runkoainetta, 11) kahta tai useampaa akrylaattipolymeeriä, 111) yhtä tai useampaa pinta-aktiivista ainetta ja iv) yhtä tai useampaa koagulaattoria, levitetään alustalle, ja dispersiosta muodostetaan kalvo vasta pinnoittamisen yhteydessä saattamalla nestefaasi poistumaan dispersiosta, jolloin dispersio sisältää toisiinsa sekoitettuina ensimmäisen akrylaattipolymeerin, — jolla on ensimmäinen keskipartikkelikoko 0,25—1um, ja toisen akrylaattipolymeerin, jolla on toinen keskipartikkelikoko 0,01-0,2 um, jolloin ensimmäisen ja toisen partikkelikoon suhde on 3:1—10:1.

2. Patenttivaatimuksen I mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käytetään — koagulaattoria, joka sisältää hydrofobisen aineosan, jolloin dispersion verkkoutuminen estetään, kunnes dispersio saatetaan sellaiseen paineeseen, ettei hydrofobinen ainesosa enää pysty estämään verkkoutumista. o

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että > 25 — pinnoitusneste saatetaan ruiskutettaessa paineeseen, joka on 100-600 bar, edullisesti = 200-500 bar. x I

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 3 dispersion verkkoutuminen estetään dispersion sisältämän hydrofobisen ainesosan 8 30 — avulla, kunnes dispersion nestefaasi, edullisesti vesi, on haihtunut tai muuten = vähentynyt pinnoituksen yhteydessä siinä määrin, ettei hydrofobinen ainesosa enää © pysty estämään verkkoutumista.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että dispersio verkkoutetaan koagulointiaineella.

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että koagulaattori sisältää hydrofobista silikaa.

7. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että dispersioon sisältyvä adhesiivinen runkoaine tai runkoaineet käsittävät rauta ja/ tai alumiiniyhdisteen tai yhdisteitä, kuten rautaoksidin, alumiinioksidin tai näiden — seoksen.

8. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että dispersio levitetään pinnoitettavalle pinnalle, kudokselle tai verkolle sivelemällä, jolloin menetelmän mukaan a) muodostetaan vesipohjainen polymeeridispersioseos ainakin kahdesta partikkelikooltaan erisuuresta polymeeridispersiosta, b) a-vaiheessa muodostettuun polymeeridispersioseokseen lisätään kiintoaineseos, joka käsittää rauta- ja/tai alumiiniyhdisteen tai -yhdisteitä sekä koagulaattoria, ©) näin saatu polymeeridispersioseos homogenisoidaan sekoittamalla pinnoitusnesteen aikaansaamiseksi ja d) c-vaiheessa aikaansaatu pinnoitusneste levitetään pinnoitettavalle pinnalle sivelemällä. 2 o 25

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että valmistetaan = pinnoitusneste, jonka kuiva-ainepitoisuus on ainakin 55 paino-%, sopivimmin 60— + 75 paino-%, nesteen painosta laskettuna. = 3

10. Jonkin patenttivaatimuksen 1-7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 8 30 — polymeeridispersioseos levitetään korkeapaineruiskutuksella, jolloin = menetelmässä a) muodostetaan vesipohjainen polymeeridispersioseos ainakin kahdesta partikkelikooltaan erisuuresta polymeeridispersiosta,

b) vaiheessa a muodostettuun polymeeridispersioseokseen lisätään kiintoaineseos, joka käsittää rauta- ja/tai alumiiniyhdisteen tai -yhdisteitä sekä koagulaattorin, ja c) b-vaiheessa aikaansaatu pinnoitusneste levitetään pinnoitettavalle pinnalle, kudokselle tai verkolle korkeapaineruiskutuksella.

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että valmistetaan pinnoitusneste, jonka kuiva-ainepitoisuus on noin 50-75 paino-%, sopivimmin 55-70 paino-%, esimerkiksi noin 58—65 paino-%, nesteen painosta laskettuna.

12. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että saostetaan materiaalilla, joka sisältää hienojakoista piidioksidia, etenkin höyrystettyä piioksidia.

13. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmässä ei käytetä orgaanisia liuottimia.

14. Flastinen pinnoite, tunnettu siitä, että se on valmistettu jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen 1-15 mukaisella menetelmällä.

o

O

N +

I a a +

O co

LO

N

O

N