NO142917B - Mattmaling, inneholdende polymerperler som ikke er filmdannende, valgt fra to stoerrelsesomraader - Google Patents

Description

Mattmalinger er i mange år blitt fremstilt ved å ut-nytte den omstendighet at relativt grove, uorganiske fyllstoffpartikler bryter overflaten av den tørre malingfilm og således frem-bringer lav overflateglans. Selv om mange produkter av denne ty-pe er brukt med hell, er det akseptert at de har begrensninger når det gjelder slike egenskaper som overflate-ruhet og de derav føl-gende vanskeligheter i forbindelse med renhold, samt lav motstandsevne mot skjærkrefter. Det er også observert at når overflaten av en slik malingfilm slipes, brekkes eksponerte fragmenter av sprø fyllstoffpartikler fra og etterlater forstyrrende, hvitakti-ge streker eller til og med blanke flekker i de slipte områder.

En foreslått metode for å overvinne disse vanskeligheter er å erstatte de uorganiske fyllstoffpartikler med polymerperler med tilsvarende diameter. En slik metode er eksempelvis beskrevet i britisk patent nr. 1 256 784. Malinger av denne type er fri for de fleste av de mangler konvensjonelle mattmalinger har, og dersom de polymerperler som brukes inneholder et primær-pigment som f.eks. titandioksyd, inndispergert, kan de oppvise uvanlig høy opasitet. Vi har imidlertid observert at fargeområ-det for malinger av denne type er begrenset av deres tendens, spesielt dersom de har lav refleksjon, til å vise strekdannelse eller svake variasjoner i fargen i den tørre film, avhengig av den metode som anvendes for påføring av malingen.

Vi har nå funnet at dette problem kan løses ved å anvende polymerperler som faller innenfor to bestemte størrelseom-råder, det første med diametere fra 2 til 10 ym, og det andre fra 10 til 40 ym.

Gjenstanden for den foreliggende oppfinnelse er altså

en mattmaling, omfattende en flytende malingbasis i hvilken er dispergert pigment og ikke-filmdannende polymerperler hvis diameter er 2-40 ym, idet perlene vil utgjøre 55-90 volum% av en tørr film av malingen, og malingen er karakterisert ved at perlematerialet er sammensatt av to deler, hver utgjørende 45-55 % av

det totale volum, idet partikkelstørrelsen for den første del i det vesentlige ligger i området 2-10 ym, og i den annen del i området 10-40 ym, og idet partikkelstørrelsen innenfor hver del varierer i samsvar med den for suspensjonspolymeriserte perler vanlige fordelingskurve, slik at fordelingskurven for det samle-de perlematerialet vil ha to maksima, idet de to deler av perlematerialet kan bestå av a) bare hvite og/eller opake perler, hvorved oppnås at den tørre malingfilm får en refleksjon på over 65 %, b) hvite og/eller opake perler i den første del og klare perler i den annen del, hvorved den tørre film får en refleksjon på

30-65 %, eller,

c) bare klare perler, hvorved den tørre film får en refleksjon på under 30 %.

Det som her er angitt i patentkravets innledende del, som tilhørende teknikkens stand, er kjent fra det ovennevnte britiske patentskrift.

Volumet av perler skal altså ikke utgjøre mer enn 90 % av det totale ikke-flyktige innhold i malingen. Overskrides denne grense, vil nemlig motstanden mot oppskrapning begynne å avta vesentlig.

En spesielt nyttig egenskap hos noen av disse prepara-ter er at de har uvanlig høy motstandsevne mot oppskrapning, for hvilket formål de store perlene må være kompakte, det vil si fri for hulrom, og fortrinnsvis bør de bestå av polymerer med maksi-mal forlengelse ved brudd på 40 %.

Mattmalingene i henhold til oppfinnelsen er konvensjonelle i den forstand at de består av flytende dispersjoner av opasifiserende, farvende og/eller film-modifiserende pigmenter i en malingbasis. Tørre filmer av malingen har et matt utseende. Vi bruker uttrykket "malingbasis" (eller "malingbase") i den brede, i faget kjente betydning for å betegne flytende, filmdannende blandinger som i sin tur kan bestå av løsninger eller dispersjoner av en filmdannende polymer (bindemidlet) i flyktige væsker. I samsvar med etablert praksis refererer vi til de bestanddeler av den flytende malingblanding som blir tilbake i en tørr film, som det ikke-flyktige innhold av malingen. Maling-basen må selvfølgelig ikke oppløse eller kjemisk angripe polymer-perlene. Den eneste begrensning i valget av malingbasis er at den må være inert overfor de perler som skal anvendes. Malingen kan eventuelt også inneholde et uorganisk fyllstoff, men for å oppnå det best mulige resultat foretrekker vi å utelate slike fyllstoffer.

Med "refleksjon" for en malingfilm mener vi "standard grønn refleksjon", målt med et tristimulus-differensial-kolorime-ter og betegnet "G" i American Society for Testing and Materials Method D2244-68. Grønnfilter-refleksjonen anvendes uansett hvilken farvetone malingen har, på grunn av dens nære korrelasjon med menneskets syn. (Gardner-Sward "Paint Testing Manual", 13de ut-gave side 31) .

Det er særlig nødvendig å unngå fargevariasjoner i de såkalte fargebaser, dvs. malinger av standard fargestyrke som det tilsettes beregnede mengder flytende fargestoff (brekkfarger) til for å oppnå en serie av standardnyanser. For å unngå de ovenfor beskrevne uønskede utseende- og sammensetning-kompromisser har vi funnet det ønskelig, ved utviklingen av et såkalt "univer-sal-fargesystem", å anvende tre farge-baser. I den første av disse er alle perler hvite og opake. I den andre er perlene fra det minste størrelsesområde (som definert ovenfor) hvite og opake, men de største perlene er det ikke, og i den tredje er ingen av perlene opake.

Den fargebase fra hvilken enhver ønsket fargetone kan oppnås ved tilsetning av fargestoff, velges som følger: For fargetoner med refleksjon over 65 % velges en fargebasis hvori alle perler er hvite og opake. For fargetoner med refleksjon mellom 30 og 65 % anvendes en fargebasis hvori bare de minste perlene er hvite og opake, og for fargetoner med refleksjon under 30 % skal det anvendes en fargebasis hvor alle perler er klare.

Perlediameteren kan måles mikroskopisk, men vi har funnet det mer hensiktsmessig å anvende et instrument som for eksempel Coulter Counter for dette formål. Det aksepteres, i hver enkelt sats av perler, at en mindre del av dem kan ligge utenfor disse størrelsesområder, og slik normal variasjon kan tolereres ved utførelsen av oppfinnelsen.

Egnede polymerperler kan eksempelvis fremstilles ved polymerisasjon av en vannemulsjon av en sirup, inneholdende poly-meriserbare elementer som kan omdannes til fast polymer, for eksempel en løsning av en umettet polyester i styren. Andre polymerer som kan fremstilles i form av perler ved en slik teknikk, er urea/formaldehyd-kondensater og metakryl-polymerer.

Hvite, opake perler kan fremstilles ved liknende meto-der etter først å ha dispergert et grunnpigment, f.eks. titandioksyd, i sirupen før den emulgeres i vann. Minst 1 vekt% hvitt pigment er vanligvis nødvendig for å gi opasitet til perlene.

Den opake natur hos en perle kan lett fastslås ved å undersøke den mikroskopisk ved anvendelse av gjennomskinnende lys.

Opasitet kan alternativt tildeles perlene ved å danne en blæfestruktur i dem. Blærene kan i sin tur omfatte en del pigmentpartikler. Med en blæreholdig partikkel mener vi en partikkel som inneholder flere adskilte luftsekker eller -blærer in-nelukket i et skall av i hovedsak ikke-porøs polymer. Partikler av denne type er eksempelvis beskrevet i australsk patent nr.

439 432 og i norske patenter nr. 116 992, 131 428 og 139 224 (pigmentholdig).

Visse materialer som anvendes i eksemplene nedenfor, er: hydroksyetylcellulose "Natrosol 250 H.R." eller

tilsvarende typer

polyvinylalkohol "Gelvatol 20/90" eller tilsvarende typer

umettet polyesterharpiks "Crystic C/96" eller tilsvarende baktericid "Proxel T.L." eller tilsvarende styren/maleinsyreanhydrid- "S.M.A. 1440"

kopolymer

"Natrosol", "Gelvatol", "Crystic" og "Proxel" er varemerker.

Oppslemming av klare perler, 10- 40 mikrometer

Oppslemmingen ble fremstilt som følger:

Til en løsning av 0,33 del hydroksyetylcellulose i 49,11 deler vann ble det tilsatt 11,17 deler av en 7,5%-ig vann-løsning av en 80 % hydrolysert polyvinylalkohol og omrørt.

En løsning av 30,83 deler av en umettet polyesterharpiks og 1,12 deler av en 50%-ig benzoylperoksydpasta i 5,10 deler styren ble tilsatt til den ovennevnte vandige løsning og blandet med høy hastighet inntil de største emulsjonspartikler som var synlige under et mikroskopi, hadde en diameter på 40 ym.

Emulsjonen ble omrørt langsomt, og 0,18 del dietylanilin ble tilsatt. Den langsomme omrøringen ble fortsatt i

3 timer, mens polymerisasjon av emulsjonspartiklene foregikk.

Da polymerisasjonen var avsluttet, ble pH i emulsjonen justert til 9 med omtrentlig 0,15 del av en 28%-ig ammoniakkløsning.

0,05 del av et baktericid og 1,96 deler av en vandig ammoniakkløsning (pH 9) inneholdende 35 % av en styren/maleinsyre-anhydrid-kopolymer ble tilsatt. Størrelseområdet for de således fremstilte polymerperler ble anslått til 10-40 ym.

Oppslemming av klare perler, 2- 10 mikrometer

Oppslemmingen ble fremstilt som følger:

Til en oppløsning av 0,33 del hydroksyetylcellulose i 351,11 deler vann ble 11,17 deler av en 7,5%-ig vannløsning av en 80 % hydrolysert polyvinylalkohol tilsatt og omrørt.

En løsning av 30,83 deler umettet polyesterharpiks og

1,12 deler av en 50 %-ig benzoylperoksydpasta i 5,10 deler styren ble tilsatt til den ovenfor angitte vandige løsning og blandet ved høy hastighet inntil de største partiklene av emulsjonen som var synlig under et mikroskop, hadde en diameter på 10 ym.

Emulsjonen ble omrørt langsomt, og 14 deler vann og

0,18 del dietylanilin ble tilsatt. Den langsomme omrøringen ble fortsatt i 3 timer mens polymerisasjonen av emulsjonspartiklene foregikk.

Da polymerisasjonen var ferdig, ble pH i emulsjonen justert til 9 med omtrent 0,15 del av en 28%-ig ammoniakkløsning.

0,05 del av et baktericid og 1,96 deler av en vandig ammoniåkalsk løsning (pH 9,0) inneholdende 35 % av en styren/male-insyrehydrid-kopolymer ble tilsatt.

Størrelseområdet for de således fremstilte polymerperler ble anslått til 2-10 ym.

Oppslemming av hvite perler, 10- 40 mikrometer

Oppslemmingen ble fremstilt som følger:

En løsning av 8,51 deler av en 2,5%-ig hydroksyetyl-celluloseløsning og 8,51 deler av en 7,5%-ig løsning av en 80 % hydrolysert polyvinylalkohol i 35,70 deler vann ble dannet. 16,20 deler av et titandioksydpigment (rutil) ble dispergert ved omrøring med høy hastighet til en finhet på mindre enn 2 ym Hegmann i en løsning av 23,50 deler av en umettet polyester i 3,70 deler styren. En blanding av 0,85 del av en 50%-ig benzoylperoksydpasta og 1,02 deler divinylbenzen ble tilsatt til den ovenfor angitte dispersjon. Den resulterende blanding ble tilsatt til den ovenfor nevnte vandige løsning og blandet med høy hastighet inntil de største emulsjonspartikler som var synlige under et mikroskop, var 40 pm.

Emulsjonen ble så omrørt langsomt, og 0,22 del dietylanilin ble tilsatt. Den langsomme omrøringen ble fortsatt i 1 time mens polymerisasjonen av emulsjonspartiklene foregikk.

Da polymerisasjonen var ferdig, ble pH i emulsjonen justert til 9 med omtrent 0,12 del av en 28%-ig ammoniakkløsning.

0,04 del av et baktericid og 1,58 deler av en vandig ammoniakkløsning (pH 9,0) inneholdende 35 % av en styren/malein-syreanhydrid-kopolymer ble tilsatt.

Størrelseområdet for de således fremstilte polymerperler ble anslått til 10-40 ym.

Oppslemming av hvite perler, 2- 10 mikrometer

En løsning av 9,20 deler av en 2,5%-ig hydroksyetyl-celluloseløsning og 13,80 deler av en 7,5%-ig løsning av en 80 % hydrolysert polyvinylalkohol i 18,50 deler vann ble dannet.

14,80 deler av et titandioksydpigment (rutil) ble dispergert ved omrøring med høy hastighet til en finhet på. mindre enn 2 ym Hegmann i en løsning av 21,30 deler av en umettet polyesterharpiks i 3,40 deler styren. 0,75 del av en 50%-ig benzoylperoksydpasta ble tilsatt til denne dispersjon. Den resulterende blanding ble tilsatt til den ovenfor nevnte vannløsning og blandet med høy hastighet inntil de største partikler som var synlige under mikroskopet, var 10 ym.

Emulsjonen ble så omrørt langsomt, og 15,70 deler vann og 0,18 del dietylanilin ble tilsatt. Den langsomme omrøringen ble fortsatt i 1 time mens polymerisasjonen av emulsjonspartiklene foregikk.

Da polymerisasjonen var ferdig, ble pH i emulsjonen justert til 9 med omtrent 0,90 del av en 28%-ig ammoniakkløsning.

0,0 3 del av et baktericid og 1,44 deler av en vandig ammoniakkløsning (pH 9,0) inneholdende 35 % av en styren/malein-syreanhydrid-kopolymer ble tilsatt.

Størrelseområdet for de således fremstilte polymerperler ble anslått til 2-10 ym.

Oppfinnelsen illustreres ved følgende eksempler hvor alle deler er vektdeler.

EKSEMPEL 1

En maling ifølge oppfinnelsen som skal anvendes som fargebasis, ble fremstilt under anvendelse av dispergeringsutstyr for høy hastighet med følgende sammensetning:

EKSEMPEL 2

En maling ifølge oppfinnelsen for anvendelse som fargebasis ble fremstilt ved anvendelse av utstyr for dispergering med høy hastighet med følgende sammensetning:

Eksemplet ble gjentatt idet man erstattet akryl-lateksen med en lateks av en vinylacetatpolymer, bestående av et kopoly-merisat av vinylacetat og 2-etylheksylakrylat i vektforholdet 85/15.

EKSEMPEL 3

En maling ifølge oppfinnelsen for anvendelse som fargebasis ble fremstilt ved anvendelse av utstyr for d-ispergering ved høy hastighet med følgende sammensetning:

EKSEMPEL 4

Det ble fremstilt fargede malinger fra fargebasen ifølge eksempel 1, og disse ble påført på en prøveplate med kost. De tørkede filmene ble undersøkt på fargejevnhet og dekningsgrad.

Ved å tilsette en brekkfarge som bestod av en dispersjon av ftalocyaninblått (pigment) i et blandbart medium, ble det fremstilt blå malinger med en G-refleksjon (som ovenfor definert) på mindre enn 60 %. De oppviste en uakseptabel grad av ujevnhet i fargen, synlig både som streking i kostretningen og såkalt "flipp og flopp" (fargeskiftninger). Alle de fargede malinger hadde imidlertid god dekkevne.

Da man tilsatte en brekkfarge som bestod av en tilsvarende dispersjon av et rødt jernoksydpigment, viste de rosa malinger med en G-refleksjon på mindre enn 60 % en uakseptabel grad av fargeskiftning. Malinger med større refleksjon var akseptable i denne henseende. Alle malinger hadde god dekkevne. Da man tilsatte en brekkfarge som bestod av en tilsvarende dispersjon av et sotpigment, viste de grå malinger med en G-refleksjon på mindre enn 66 % en uakseptabel grad av fargeskiftning. Malinger med større refleksjon var akseptable i denne henseende. Alle malinger hadde god dekkevne.

EKSEMPEL 5

Det ble fremstilt fargede malinger fra fargebasen fra eksempel 2, og disse ble strøket på en prøveplate med kost. De

tørkede filmene ble undersøkt på fargeskiftning og dekkevne.

Ved å anvende en ftalocyanin-brekkfarge viste de blå malinger med en G-refleksjon på mindre enn 29 % uakseptabel fargeskiftning. Dekkevnen ble bedømt som uakseptabelt lav for malinger med G-refleksjon større enn 65 %. Malinger med G-refleksjon i området 29-6 5 % var imidlertid akseptable med hensyn til både fargeskiftning og dekkevne.

Liknende oppførsel ble observert med andre brekkfarger.

EKSEMPEL 6

Det ble fremstilt fargede malinger fra fargebasen iføl-ge eksempel 3, og disse ble strøket på en prøveplate med kost. Den tørkede film ble undersøkt på fargeskiftning og dekkevne.

Ingen fargede malinger fra denne fargebasis oppviste fargeskiftning. Dekkevnen var imidlertid bare akseptabel for malinger med G-refleksjon under 30 %.

EKSEMPEL 7 ( Sammenligningseksempel)

Demonstrasjon av virkningen av å minske mengden av perler til under 55 % av totale faststoffer.

En maling, egnet for anvendelse som fargebasis, ble fremstilt ved å anvende utstyr for hurtig dispergering med føl-gende sammensetning:

I denne fargebasis omfatter perlene 40 % av volumet av faststoffene, i motsetning til 67 % i eksempel 3. Malingen ble farget slik at den ga en G-refleksjon på under 30 %, som beskrevet i eksempel 6, og strøket på en prøveplate med kost. Maling-filmen oppviste en høy grad av gjennomskinnelighet og et spraglet utseende, forårsaket av glinsende flekker og streker. De maling-filmer som er omtalt i eksempel 6, viste ikke disse feil.

EKSEMPEL 8 ( Sammenligningseksempel)

Demonstrasjon av virkningen av å endre de relative mengder av de store og de små perler.

To fargebaser, heretter referert til som (a) og (b), ble fremstilt ifølge samme fremgangsmåte og under anvendelse av de samme materialer og mengder som ble anvendt i eksempel 3, med de unntak at mengdene av perler som ble brukt der, ble erstattet med følgende mengder:

Disse oppslemminger inneholder det samme totalvolum

av perler som de oppslemminger som ble brukt i eksempel 3, men i (a) utgjør de store perlene 35 % av totalvolumet av perler, og i (b) utgjør de 65 % av totalvolumet. Begge disse tall ligger utenfor det nødvendige intervall på 45-55 % (av totalt perlevolum) i motsetning til i eksempel 3 hvor de store perlene utgjør 50 % av totalt perlevolum.

De to fargebasene ble farget som beskrevet i eksempel 6 og så strøket på to prøveplater. Filmen av den fargede basen (a) viste uakseptabel gjennomskinnelighet, og basen (b) hadde aksepta-belt utseende, men var meget følsom for oppskrapning og slitasje. Den fargede basis i eksempel 3 oppviste ikke noen av disse feil.

EKSEMPEL 9

Fremstilling av en fargebasis ved anvendelse av ikke-vandig film-danner.

Oppslemming av hvite perler fra både 2-10 ym-og 10-40 ym-områdene ble tørket, og de tørkede perler ble blandet slik at perler fra 10-40 ym-området utgjorde 50 volum% av blandingen. 10 deler titandioksyd ble dispergert i 20 deler av en 40%-ig løsning i xylen av et soyaolje/glycerol-ftalatalkyd av 50 % oljeinnhold. Til denne blanding ble det tilsatt 5 deler av de tør-re perlene og 10 deler xylen, og det hele dispergert ved sandma-ling. Den resulterende basis ble så filtrert.

Basen ble farget med en brekkfarge som bestod av en dispersjon av ftalocyaninblått i et xylen-forlikelig medium. På denne måte fremstilte man en serie av blå malinger, og filmer av disse ble strøket på prøveplater med kost. Det ble funnet at malinger med G-refleksjon på over 60 % viste akseptabel fargeskiftning, men de med lavere G-refleksjon var uakseptable.

EKSEMPEL 10

Sammenligning av de fargede malinger i henhold til foreliggende oppfinnelse og fargede malinger som omfatter perler med én enkelt størrelsesfordeling.

De malinger som omfatter perler med én enkelt størrel-sesf ordelincr ,ble fremstilt ved hjelp av fremgangsmåten i henhold til britisk patent nr. 1 256 784, idet den aktuelle maling som ble anvendt er angitt som nr. 6 i tabell 3 (s. 9 i patentskriftet). Prøver av denne maling ble farget med ftalocyaninblått til reflek-sjoner på 20 %, 50 % og 70 %, og disse ble sammenlignet henholds-vis med en farget maling med refleksjon 20 %, fremstilt fra fargebasen i henhold til eksempel 3, en farget maling med refleksjon 50 %, fremstilt fra fargebasen i henhold til eksempel 2, og en farget maling med refleksjon 70 %, fremstilt fra fargebasen i henhold til eksempel 1, idet alle tre var farget med det samme ftalocyaninblått. I hvert tilfelle oppviste den maling som er beskrevet i nevnte britiske patentskrift uakseptable karakteristika, f.eks. strekdannelse og fargeskiftninger, eller en kombinasjon av disse mangler, mens den tilsvarende maling i henhold til foreliggende oppfinnelse hadde tilfredsstillende utseende.

Claims (1)

1. Mattmaling, omfattende en flytende malingbasis i hvilken er dispergert pigment og ikke-filmdannende polymerperler hvis diameter er 2-40 ym, idet perlene vil utgjøre 55-90 volum% av en tørr film av malingen, karakterisert ved at perlematerialet er sammensatt av to deler, hver utgjørende 45-55 % av det totale volum, idet partikkelstørrelsen for den første del i det vesentlige ligger i området 2-10 ym, og i den annen del i området 10-40 ym, og idet partikkelstørrelsen innenfor hver del varierer i samsvar med den for suspensjonspolymeriserte perler vanlige fordelingskurve, slik at fordelingskurven for det samle-de perlematerialet vil ha to maksima, idet de to deler av perlematerialet kan bestå av

   a) bare hvite og/eller opake perler, hvorved oppnås at den tørre malingfilm får en refleksjon på over 65 %, b) hvite og/eller opake perler i den første del og klare perler i den annen del, hvorved den tørre film får en refleksjon på 30-65 %, eller, c) bare klare perler, hvorved den tørre film får en refleksjon på under 30 %.