WO2019174872A1 - Lagerstabile polymergebundene beschichtungszusammensetzungen - Google Patents

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WO2019174872A1
WO2019174872A1 PCT/EP2019/054077 EP2019054077W WO2019174872A1 WO 2019174872 A1 WO2019174872 A1 WO 2019174872A1 EP 2019054077 W EP2019054077 W EP 2019054077W WO 2019174872 A1 WO2019174872 A1 WO 2019174872A1
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Michael Troll
Jack VAN LEUUWEN
Gerald Burgeth
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    • C08K5/04—Oxygen-containing compounds
    • C08K5/15—Heterocyclic compounds having oxygen in the ring

Definitions

  • the invention relates to storage-stable polymer-bound compositions for forming coatings on structures and the like, comprising at least one organic binder, at least one filler and / or pigment, water for adjusting a pasty consistency of the composition, a buffer system comprising at least one basic silicate, at least a substance which retards the condensation of the basic silicate, and optionally conventional additives.
  • compositions of the type according to the invention are hydrous, pasty
  • Infestation is effectively prevented.
  • the aim is a pH of at least 10, since at lower pH values of the microbial infestation can not be prevented with sufficient certainty.
  • Water glass for example, according to EP1297079 Al or EP 2905268 Al, the disclosures of which are hereby incorporated by reference into this specification.
  • Increasing the pH for example, by adding lye, such as NaOH or KOH, is not enough. The pH then falls within a few days or weeks, so that the infestation protection subsides. You need a buffer with sufficient buffer capacity.
  • Water glass-containing coatings as described in the documents EP 1297079 Al or EP 2905268 Al, basically include such suitable buffer systems. However, they have significant disadvantages in the application to critical
  • Staining if the substrate is not "homogenized” by pretreatment is the neutralization and hardening of alkaline substrates by applying a fluat, a salt of hexafluorosilicic acid (fluorosilicates).
  • polymer-bound old coatings also leads to adhesion problems, if the substrate is not pretreated accordingly. The silicification with the ground can not take place.
  • compositions to be compatible and may their
  • coating compositions should be as easy to process as comparable conventional dispersion silicate paints or dispersion paints.
  • composition is considered to be stable in storage for the purposes of the invention if its pH does not change by more than 1 during storage under normal conditions for at least 30 days.
  • Base silicates in the sense of the invention are silicates which on contact with H 2 O due to the presence on the surface of the silicates of at least one
  • the "basic silicates” include basic alkali and alkaline earth silicates.
  • Metasilicate - groups or ions
  • Basic silicates tend to condensation reactions such as the formation of agglomerates or silicification.
  • a coating, composition, paint, plaster and the like in the sense of the invention means both the not yet processed product and the product after its processing.
  • Coating thus includes the water-containing liquid or pasty
  • composition before their application as well as the solid, more or less dry coating that results from the application.
  • the invention provides coating compositions which, due to their high pH and high buffering capacity, permanently counteract the microbial attack and which do not have or greatly reduce the problem of staining or streaking when applied to critical substrates.
  • Carbohydrate causes the not yet applied coating composition.
  • the invention therefore relates to coating compositions, especially
  • Dispersion coatings and emulsion paints comprising at least one basic silicate, at least one filler and / or pigment, at least one substance which retards the condensation of the basic silicate, water for setting a pasty consistency, at least one organic binder and optionally conventional additives.
  • the basic silicate according to the invention in preferred embodiments of the invention is a basic alkaline earth silicate, in particular calcium silicate, and / or an alkali metal silicate, for example lithium, sodium or potassium water glass.
  • Especially preferred embodiments of the invention contain both alkaline earth silicate and alkali silicate.
  • alkaline earth silicate in particular calcium silicate-containing substances such as cement, cement clinker, granulated blastfurnace slag and / or hydraulic lime. Because of their availability, Portland cement and white cement are particularly preferred.
  • the basic silicate is used in the case of alkaline earth silicates as hydrate-free silicate, i. free or at least substantially free of alkaline earth or calcium silicate hydrate (CSH) phases.
  • CSH calcium silicate hydrate
  • Hydrate-free calcium silicates are components of cement clinker or of cement.
  • cement clinker cement
  • cement cement
  • cement cement
  • cement cement
  • cement cement
  • cement cement
  • cement cement
  • cement cement
  • cement the fired component of the cement, which is responsible for setting and curing with the addition of water, and the carrier of the basic silicates.
  • the clinker (Portland cement clinker) consists mainly of the following phases: Tricalcium silicate (alite), short mixed C3S (3 CaO * S1O2)
  • Calcium silicate hydrate can be simplified as follows:
  • the calcium silicate phases because they cause the strong increase in pH when mixed with water.
  • the aluminate phases as well as the CaO are less of interest because they do not react as strongly basic as the hydrate-free silicates. That Cement and clinker with a particularly high content of basic silicates (more C2S phases than C3S phases) are of great importance, since this basic silicate contributes significantly more to the increase in pH than CaO. It is the stronger base.
  • the proportion of SiO 2 must not be too high and should be less than 50%, better less than 40%, better still less than 30%. Otherwise, the cement condenses too fast and is difficult to delay. Therefore, not only cement and clinker can serve as a source for the calcium silicate phases, but also slag sands, which are usually from about 30-45% CaO, 30-45% SiO 2, 5-15% A1203, 4-17% MgO , 0.5-1% S and traces of other elements.
  • blastfurnace slag Due to the high proportion of SiO2, blastfurnace slag is very well suited, but above all due to the fact that blastfurnace slag is a latently hydraulic binder. Latent means that blastfurnace slag is relatively slow to react and does not set quickly. Since the basic silicate is not used as a binder and setting this hydraulic additive is not desirable, the blast furnace slag is very well suited. But it is much more expensive than cement / cement clinker.
  • alkali silicates Li, Na, K water glass, silica sols
  • hydrate-free alkali metal silicates solid
  • Water glass are used.
  • Waterglass (alkali silicate) -containing coating compositions have only a relatively short "open time” especially when applied to strongly basic (cement or lime-containing) substrates.
  • the silicification which is a condensation reaction, to the subsurface takes place very rapidly. It has been known for a very long time that water glass (alkali silicates) on cement (containing alkaline earth silicates) act as an accelerator and vice versa. The setting of the cement or the silicification of the water glass takes place in this combination immediately and quickly. That may also be the reason that
  • the application is difficult. It comes u.a. to a "burning" of the paint and to a non-homogenous application of the paint.
  • Pre-treatment (priming and / or fluating) is "homogenized”.
  • alkaline earth silicates alone (ie of aqueous paints containing cement) is also not known. Again, the setting process of the cement would start immediately and thicken the composition in the pot.
  • inventive compositions in the way. This is true even though the amount of basic silicates needed for buffering is much lower than that required for a structural function of the silicate. Even at the low levels, which are sufficient as a buffer system, condensation or setting of the basic silicate would lead to a disruption of the consistency.
  • the composition may not be solid, but too thick.
  • the amounts of basic silicates used are low. A function as a binder is thus excluded. They act only as a pH-increasing additive and as a basic buffer.
  • the contents of the buffer system are such that they are suitable for
  • Composition is sufficient for at least 30 days, preferably 60 days, more preferably 90 days, even more preferably 180 days, especially preferably 360 days and even more preferably 720 days.
  • the basic silicate comprises both alkaline earth and alkali silicate.
  • the content of basic silicate in preferred embodiments is at most 2% by weight, preferably at least 0.01% by weight, more preferably between 0.01 and 1% by weight, most preferably between 0.01 and 0.5% by weight, based on the
  • the setting or silicification (condensation) of the basic silicate retarding substance is in preferred embodiments, a water-soluble carbohydrate, which is preferably selected from saccharides such as especially mono-, di- and oligosaccharides, especially from sugars, amino sugars and
  • Hydroxycarboxylic acids such as in particular sugar acids and their salts and derivatives can be used.
  • Polysaccharides, such as starch, as well as other carbohydrates used as thickeners in the prior art are known for their poor solubility
  • Preferred embodiments of the invention have a content of at most 1.0% by weight, preferably at least 0.001% by weight, more preferably between 0.005 % By weight and 0.5% by weight, more preferably between 0.005% by weight and 0.1% by weight and most preferably between 0.01% by weight and 0.08% by weight of at least one water-soluble carbohydrate on the total weight of
  • Preferred embodiments of the invention have a content of at least one organic binder between 1% by weight and 40% by weight, preferably between 2% by weight and 30% by weight, particularly preferably between 2.5% by weight and 25% by weight, each calculated as a solid.
  • compositions according to the invention have a content of at least one filler and / or pigment between 10% by weight and 90% by weight, preferably between 20% by weight and 85% by weight, particularly preferably between 25% by weight and 80% by weight .%. exhibit.
  • the water content of the compositions is preferably between 5% by weight and 50% by weight.
  • the at least one organic binder is preferably selected from the group consisting of homopolymers, copolymers or terpolymers of acrylic acid and / or methacrylic acid, itaconic acid and acid esters such as ethyl acrylate,
  • butyl acrylate Styrene, substituted or unsubstituted vinyl chloride, vinyl acetate, vinyl propionate, ethylene, butadiene, versatate, acrylamides and acrylonitrile;
  • water-dilutable alkyd polymers combinations of (meth) acrylic / alkyd polymers, polyvinyl alcohol and mixtures thereof, preference being given to homopolymers or copolymers of acrylic acid and / or methacrylic acid.
  • silicone resins and polysiloxanes can also be used as binders.
  • the at least one filler or pigment is preferably selected from the group consisting of pyrogenically precipitated silica, precipitated silica, silicon-aluminum mixed oxides, alkaline earth carbonates such as calcium carbonate, silicon dioxide, silicates, eg aluminosilicates, sulfates, eg barium sulfates, titanium dioxide, colored pigments, eg
  • compositions of the invention have a content of at least one additive such as a rheology additive, a
  • compositions of the invention can be used with advantage to a plaster, a color, in particular a dispersion paint, a decorative
  • compositions of the invention have a pH of at least 10.5, preferably at least 11, over at least 30 days, preferably at least 60 days, more preferably 90 days, even more preferably 180 days, especially preferably 360 days and even more preferably 720 days.
  • Embodiment 1 Emulsion paint:
  • Aqueous polymer dispersion (about 50% solids content) 30 parts by weight
  • Additives in particular rheology additives, water repellents, defoamers,
  • the pH of this dye batch was 11.6; even after 16 weeks at 11.7.
  • Embodiment 2 Dispersion Silicate Paint:
  • Aqueous polymer dispersion (about 50% solids content) 8 parts by weight of fillers and pigments 54 parts by weight of basic silicates 1, 5 parts by weight of sugar 0.05 part by weight
  • Additives in particular rheology additives, fly-dabbing agents, defoamers,
  • Film-forming aids, fibers, dispersants, etc. 4 parts by weight
  • compositions of the embodiments proved to be storage stable.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine lagerstabile Zusammensetzung zur Ausbildung von Beschichtungen an Bauwerken und dgl., umfassend wenigstens ein organisches Bindemittel, wenigstens einen Füllstoff und/oder Pigment, Wasser zur Einstellung einer pastösen Konsistenz der Zusammensetzung, ein Puffersystem, welches wenigstens ein basisches Silikat umfasst, wenigstens eine Substanz, die die Kondensation des basischen Silikats verzögert, sowie ggf. übliche Additive.

Description

Lagerstabile polymergebundene Beschichtungszusammensetzungen
-
Die Erfindung betrifft lagerstabile polymergebundene Zusammensetzungen zur Ausbildung von Beschichtungen an Bauwerken und dgl., umfassend wenigstens ein organisches Bindemittel, wenigstens einen Füllstoff und/oder Pigment, Wasser zur Einstellung einer pastösen Konsistenz der Zusammensetzung, ein Puffersystem, welches wenigstens ein basisches Silikat umfasst, wenigstens eine die Kondensation des basischen Silikats verzögernde Substanz, sowie ggf übliche Additive.
Technisches Gebiet der Erfindung
Zusammensetzungen der erfindungsgemäßen Art sind wasserhaltige, pastöse
Gemische zur Ausbildung von Beschichtungen an Bauwerken. Sie müssen zwischen ihrer Herstellung und ihrer Verwendung oft lange Lagerzeiten von Wochen oder Monaten überdauern, während derer sie sich nicht relevant verändern dürfen. Wegen des Gehalts an organischen Bindemitteln in wässrigem Medium besteht die Gefahr, dass die Zusammensetzungen von eukaryotischen Mikroben befallen werden, die sich von dem Bindemittel und anderen organischen Zusätzen ernähren. Das kann zur Unbrauchbarkeit der befallenen Zusammensetzung führen und muss daher wirksam verhindert werden. Es ist daher bereits bekannt, solche Zusammensetzungen zu konservieren und gegen mikrobiellen Befall zu schützen. Dabei kommt der Einsatz herkömmlicher Konservierungsstoffe generell nicht in Betracht, weil diese zunehmend rechtlichen Einschränkungen unterliegen.
Es ist daher bereits vorgeschlagen worden, lagerstabile Zusammensetzungen der hier betrachteten Art ohne Gehalt an herkömmlichen Konservierungsstoffen zu schaffen, indem der pH-Wert der Zusammensetzung so erhöht wird, dass der mikrobielle
Befall wirksam verhindert wird. Angestrebt wird dabei ein pH-Wert von wenigstens 10, da bei niedrigeren pH-Werten der mikrobielle Befall nicht mit ausreichender Sicherheit verhindert werden kann. So erfolgt im Stand der Technik die pH-Wert-Erhöhung durch Zugabe von
Wasserglas, zum Beispiel gemäß EP1297079 Al oder EP 2905268 Al, deren Offenbarungen hiermit durch Bezugnahme in diese Beschreibung aufgenommen werden.
Es ist keine triviale Aufgabe, ein funktionsfähiges und wirtschaftlich brauchbares System zur Erhöhung des pH-Werts in solchen Zusammensetzungen zu finden.
Die Erhöhung des pH-Werts beispielsweise durch Zugabe von Lauge wie NaOH oder KOH genügt nicht. Der pH-Wert fällt dann innerhalb weniger Tage oder Wochen wieder, so dass der Befallsschutz nachlässt. Man benötigt einen Puffer mit ausreichender Pufferkapazität.
Wasserglas-haltige Beschichtungen, wie in den Druckschriften EP 1297079 Al oder EP 2905268 Al beschrieben, beinhalten im Grunde solche geeigneten Puffersysteme. Sie weisen jedoch erhebliche Nachteile bei der Applikation auf kritische
Untergründe auf. Bei kritischen Untergründen, insbesondere saugfähige, basische Untergründe, zementöse Untergründe im Speziellen, kommt es zu einem zu schnellen Auftrocknen der Wasserglas-haltigen Beschichtung aufgrund der
Beschleunigung der Verkieselungsreaktion bedingt durch die Basizität des
Untergrunds. Nach Kontakt des Wasserglases mit dem basischen Substrat kommt es sofort zur Reaktion mit den ,reaktiven‘ Komponenten des Substrats (Ca(OH)2, basische Silikate und / oder (silikatische) Füllstoffe mit Oberflächen-OH-Gruppen). Diese Verkieselungsreaktion setzt sofort ein, die Penetration in das Substrat ist gestört. Kritische Untergründe, insbesondere basische saugfähige Untergründe, sind regelmäßig inhomogen kritisch resp. saugend. Es gibt Stellen oder Bereiche, die mehr oder weniger kritisch resp. saugend sind. Deshalb kommt es zur
Fleckenbildung, wenn der Untergrund nicht durch Vorbehandlung (Grundieren und/oder Fluatieren)„homogenisiert“ wird. Fluatierung ist die Neutralisation und Härtung alkalischer Untergründe durch Aufträgen eines Fluats, eines Salzes der Hexafluorokieselsäure (Fluorosilicate).
Bei der Anwendung von Wasserglas-haltigen Beschichtungen auf rein
polymergebundenen Altbeschichtungen kommt es ebenfalls zu Haftungsproblemen, falls der Untergrund nicht entsprechend vorbehandelt wird. Die Verkieselung mit dem Untergrund kann nicht stattfinden.
Es besteht daher ein Bedürfnis für verbesserte Systeme zur ausreichenden und dauerhaften Erhöhung des pH-Wertes bei erfindungsgemäßen Zusammensetzungen. Solche Systeme müssen ausreichend hohe pH-Werte in den Zusammensetzungen über ausreichende Zeiträume bereitstellen. Sie müssen mit den weiteren
Bestandteilen der Zusammensetzungen kompatibel sein und dürfen deren
Brauchbarkeit nicht beeinträchtigen. Sie müssen den gesetzlichen Vorschriften entsprechen und sollen möglichst einfach und kostengünstig beschaffbar und einsetzbar sein.
Ferner ist es eine wesentliche Aufgabe der Erfindung, Beschichtungen
bereitzustellen, die das fleckenfreie Auf trocknen auf kritischen Untergründen ermöglichen, ohne dass eine Vorbehandlung des Untergrunds notwendig ist. Diese Beschichtungszusammensetzungen sollen sich so einfach verarbeiten lassen wie vergleichbare herkömmliche Dispersions-Silikatfarben bzw. Dispersionsfarben.
Definitionen:
Unter , kalkhaltig wird in dieser Anmeldung Calciumoxid, -hydroxid und/oder - carbonat - haltig verstanden.
Die Zusammensetzung gilt als lagerstabil im Sinne der Erfindung, wenn sich ihr pH- Wert bei Lagerung unter Normalbedingungen über wenigstens 30 Tage um nicht mehr als 1 ändert.
„Basische Silikate“ im Sinne der Erfindung sind Silikate, die beim Kontakt mit H20 aufgrund der Anwesenheit an der Oberfläche der Silikate von mind. einer
Basenfunktion mit einer Basenstärke kleiner 5 (pKb < 5) stark alkalisch reagieren. Die„Basischen Silikate“ umfassen basische Alkali- und Erdalkalisilikate.
Basische Silikate enthalten auf der Oberfläche wenigstens eine der folgenden basischen Gruppen und/oder Ionen: freie Oxid-Ionen (O2 ), pKb = - 15
freie Hydroxid-Ionen (OH ), pKb = - 1,8
Orthosilikat - Gruppen bzw. Ionen:
Si04 4 pKb = 0
HSi04 3 pKb = 1 bzw. Si04 3 - Gruppen
H2Si04 2 pKb = 2,2 bzw. Si04 2 - Gruppen
H3Si04 pKb = 4,3 bzw. Si04 - Gruppen
Metasilikat - Gruppen oder Ionen:
SiOs2 pKb = 2,2 HSi03 pKb = 4,5 bzw. Si03 - Gruppen
Basische Silikate neigen zu Kondensationsreaktionen wie beispielsweise die Bildung von Agglomeraten oder Verkieselung.
Sofern nichts anderes ausdrücklich angegeben ist, bezeichnet eine Beschichtung, Zusammensetzung, Farbe, Putz und dgl. im Sinne der Erfindung sowohl das noch nicht verarbeitete Produkt als auch das Produkt nach seiner Verarbeitung.
„Beschichtung“ umfasst also die wasserhaltige flüssige oder pastöse
Zusammensetzung vor ihrer Auftragung, als auch die feste, mehr oder weniger trockene Beschichtung, die durch die Auftragung entsteht.
Detaillierte Darstellung der Erfindung
Die Erfindung stellt Beschichtungszusammensetzungen bereit, die aufgrund ihres hohen pH-Werts und hoher Pufferkapazität dem mikrobiellen Befall dauerhaft wirksam entgegen wirken und das Problem der Flecken- oder Streifenbildung beim Auftrag auf kritische Untergründe nicht oder stark vermindert aufweisen.
Dies wird erreicht, indem den basische Silikaten enthaltenden Zusammensetzungen die Kondensationsreaktion verzögernde Substanzen zugegeben werden. Die
Verzögerung der Kondensation wird durch Zusatz eines wasserlöslichen
Kohlehydrats zu der noch nicht aufgetragenen Beschichtungszusammensetzung bewirkt.
Die Erfindung betrifft daher Beschichtungszusammensetzungen, speziell
Dispersionsbeschichtungen und Dispersionsfarben, umfassend wenigstens ein basisches Silikat, wenigstens einen Füllstoff und/oder Pigment, wenigstens eine die Kondensation des basischen Silikats verzögernde Substanz, Wasser zur Einstellung einer pastösen Konsistenz, wenigstens ein organisches Bindemittel und ggf. übliche Additive. Das basische Silikat im Sinne der Erfindung ist in bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ein basisches Erdalkalisilikat, insbesondere Calciumsilikat, und/oder ein Alkalisilikat, zum Beispiel Lithium-, Natrium oder Kalium-Wasserglas. Speziell bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung enthalten sowohl Erdalkalisilikat als auch Alkalisilikat.
Geeignet sind auch Erdalkalisilikat, insbesondere Calciumsilikat enthaltende Stoffe wie Zement, Zementklinker, Hüttensand und/oder hydraulischer Kalk. Aufgrund ihrer Verfügbarkeit sind Portlandzement und Weißzement besonders bevorzugt.
Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen wird das basische Silikat im Falle der Erdalkalisilikate als hydratfreies Silikat eingesetzt, d.h. frei oder zumindest weitgehend frei von Erdalkali- oder Calciumsilikathydrat-Phasen (CSH). Darunter versteht nicht nur der Fachmann, dass die Erdalkalisilikate bzw. die Erdalkalisilikat enthaltenden Stoffe wie Zement in nicht abgebundenem Zustand eingesetzt werden. Der Nachweis von CSH-Phasen gelingt z. B. in bekannter Weise mittels Röntgendifffaktometrie.
In der wässrigen Zusammensetzung liegen statt der basischen Silikate deren Umsetzungsprodukte mit Wasser, also die korrespondierenden schwachen Säuren, im Säure-Basen-Gleichgewicht entsprechend ihrer Basenstärke vor.-
Hydratfreie Calciumsilikate sind Bestandteile von Zementklinker bzw. von Zement. Im Rahmen der Erfindung werden die Begriffe Zementklinker (kurz: Klinker) und Zement häufig als Synonym verwendet, wobei korrekterweise zu beachten ist, dass der Zementklinker der gebrannte Bestandteil des Zements ist, der für das Abbinden und die Aushärtung unter Beimengung von Wasser zuständig ist, und der Träger der basischen Silikate ist. Der Klinker (Portlandzementklinker) besteht hauptsächlich aus folgenden Phasen: Tricalciumsilikat (Alit), bauchemisch kurz C3S (3 CaO * S1O2)
Dicalciumsilikat (Belit), kurz C2S (2 CaO * Si02)
Tricalciumaluminat, kurz C3A (3 CaO * Al203)
Tetracalciumaluminatferrit, kurz C4AF bzw. C4(A,F) (4 CaO * Al203 * Fe203) und C2(A,F).
Die chemischen Reaktionen der Haupt-Klinkerphase mit Wasser zu
Calciumsilikathydrat lassen sich vereinfacht wie folgt darstellen:
2C3S + 6H -»· CSH + 3CH
Ausgeschrieben: 2 (3 CaO * Si02) + 6 H20 -> 3 CaO * 2 Si02 * 3 H20 + 3 Ca2+ + 6 OH
Von besonderem Interesse sind erfindungsgemäß die Calciumsilikat-Phasen, denn sie bewirken beim Vermischen mit Wasser den starken pH-Anstieg. Die Aluminat- Phasen sowie das CaO sind weniger von Interesse, weil sie nicht so stark basisch reagieren wie die hydratfreien Silikate. D.h. es sind Zement und Klinker mit besonders hohem Gehalt an basischen Silikaten (mehr C2S-Phasen als C3S-Phasen) von großer Bedeutung, da dieses basische Silikat wesentlich mehr zur Steigerung des pH-Werts beiträgt als CaO. Es ist die stärkere Base. Bevorzugt sind Silikat-„reiche“ Zemente und Klinker mit Si02-Anteil größer als 10%, besser > 15% noch besser > 20%, wie Portlandzement.
Der Si02-Anteil darf aber auch nicht zu hoch sein und soll unter 50% liegen, besser unter 40%, noch besser unter 30%. Sonst kondensiert der Zement zu schnell und ist nur schwer verzögerbar. Deshalb können nicht nur Zement und Klinker als Quelle für die Calciumsilikat- Phasen dienen, sondern auch Hüttensande, die in der Regel aus ca. 30-45 % CaO, 30-45 % Si02, 5-15 % A1203, 4-17 % MgO, 0,5-1 % S und Spuren anderer Elemente bestehen.
Aufgrund des hohen Si02-Anteils ist Hüttensand sehr gut geeignet, vor allem aber auch durch die Tatsache, dass Hüttensand ein latent hydraulisches Bindemittel ist. Latent bedeutet, dass Hüttensand relativ reaktionsträge ist und nicht schnell abbindet. Da das basische Silikat nicht als Bindemittel eingesetzt wird und ein Abbinden dieses hydraulischen Additivs nicht erwünscht ist, ist der Hüttensand sehr gut geeignet. Aber er ist wesentlich teurer als Zement / Zementklinker.
Aufgrund der Kosten ist die Verwendung von Portlandzement, Weisszement oder entsprechenden Kompositzementen bevorzugt.
In der breitesten Ausführung können als basische Silikate Alkali-Silikate (Li-, Na-, K-Wasserglas, Kieselsole) und/oder die hydratfreien Alkalisilikate (festes
Wasserglas) eingesetzt werden. Wasserglas (Alkali-Silikat) enthaltende Beschichtungsmassen weisen besonders bei der Applikation auf stark basische (zement- oder kalkhaltige) Untergründe nur eine relativ kurze„offene Zeit“ auf. Die Verkieselung, die eine Kondensationsreaktion ist, zum Untergrund findet sehr rasch statt. Es ist hinreichend seit sehr langer Zeit bekannt, dass Wasserglas (Alkali-Silikate) auf Zement (Erdalkali-Silikate enthaltend) als Beschleuniger wirken und umgekehrt. Das Abbinden des Zements bzw. die Verkieselung des Wasserglases findet bei dieser Kombination sofort und schnell statt. Das kann auch der Grund sein, dass
Wasserglas-enthaltende Beschichtungszusammensetzungen auf zementösen
Untergründen sofort verkieseln, d.h. sofort an den Untergrund in einer Kondensationsreaktion mit den ,reaktiven‘ Komponenten des Substrats (Ca(OH)2, andere basische Silikate und / oder (silikatische) Füllstoffe mit Oberflächen-OH- Gruppen) anbinden, und die„offene Zeit“ sehr kurz ist. Die
Beschichtungszusammensetzung bindet sofort ab, was im Falle einer Anstrichfarbe nicht immer erwünscht ist. Die Applikation ist erschwert. Es kommt u.a. zu einem „Aufbrennen“ der Farbe und zu einem nicht homogenen Aufträgen der Farbe.
Es gibt Stellen oder Bereiche, die mehr oder weniger kritisch resp. saugend sind. Deshalb kommt es zur Fleckenbildung, wenn der Untergrund nicht durch
Vorbehandlung (Grundieren und/oder Fluatieren)„homogenisiert“ wird.
Besonders problematisch erweisen sich im Hinblick auf zu schnelles Abbinden solche Zusammensetzungen, die sowohl Alkali- als auch Erdalkalisilikate enthalten. Die Kombination von Alkali- und Erdalkali-Silikaten ist meist gar nicht praktisch möglich. Zement-und Wasserglas enthaltende Beschichtungszusammensetzung binden schon im Eimer ab, und zwar sowohl der Zement als auch das Wasserglas.
Die Kombination von Alkali- und Erdalkali-Silikaten in wässrigen Anstrichfarben ist daher nicht bekannt. Solche Farben würden schon im Eimer abbinden. Die
Verwendung von Erdalkali-Silikaten alleine (also von wässrigen Anstrichfarben mit Gehalt an Zement) ist ebenfalls nicht bekannt. Auch hier würde der Abbinde-Prozess des Zements sofort einsetzen und die Zusammensetzung im Topf eindicken.
Dies steht einer Verwendung basischer Silikate als Puffersystem in
erfindungsgemäßen Zusammensetzungen im Weg. Dies gilt auch, obwohl der für die Pufferung benötigte Gehalt an basischen Silikaten weit geringer ist als der für eine strukturelle Funktion des Silikats erforderliche. Selbst bei den geringen Gehalten, die als Puffersystem schon ausreichen, würde eine Kondensation oder ein Abbinden des basischen Silikats zu einer Störung der Konsistenz führen. Die Zusammensetzung würde zwar eventuell nicht fest, aber zu dick. Die eingesetzten Mengen der basischen Silikate sind gering. Eine Funktion als Bindemittel ist damit ausgeschlossen. Sie fungieren nur als pH-erhöhendes Additiv und als basischer Puffer. Vorzugsweise sind die Gehalte des Puffersystems so bemessen, dass sie zur
Einstellung und Auffechterhaltung eines pH-Wertes von wenigstens 10 der
Zusammensetzung über wenigstens 30 Tage, vorzugsweise 60 Tage, mehr bevorzugt 90 Tage, noch mehr bevorzugt 180 Tage, speziell bevorzugt 360 Tage und noch spezieller bevorzugt 720 Tage ausreichen.
In bevorzugten Ausführungsformen umfasst das basische Silikat sowohl Erdalkali- als auch Alkalisilikat.
Der Gehalt an basischem Silikat beträgt in bevorzugten Ausführungsformen maximal 2 Gew.%, vorzugsweise wenigstens 0,01 Gew.%, mehr bevorzugt zwischen 0,01 und 1 Gew.%, meist bevorzugt zwischen 0,01 und 0,5 Gew.% , bezogen auf das
Gesamtgewicht der Zusammensetzung.
Die das Abbinden bzw. die Verkieselung (Kondensation) des basischen Silikats verzögernde Substanz ist in bevorzugten Ausführungsformen ein wasserlösliches Kohlehydrat, das vorzugsweise ausgewählt ist aus Sacchariden wie insbesondere Mono-, Di- und Oligosacchariden, speziell aus Zuckern, Aminozuckem und
Desoxyzuckem. Mono- und Disaccharide sowie Haushaltszucker (Saccharose) und/oder Glucosamin sind besonders bevorzugt. Weiterhin können
Hydroxycarbonsäuren wie insbesondere Zuckersäuren und deren Salze und Derivate eingesetzt werden. Polysaccharide wie Stärke sowie andere, im Stand der Technik als Verdicker eingesetzte Kohlehydrate sind wegen ihrer Schwerlöslichkeit als
Abbindungsverzögerer weniger geeignet bzw. ungeeignet.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung haben einen Gehalt von maximal 1,0 Gew.%, vorzugsweise wenigstens 0,001 Gew.%, mehr bevorzugt zwischen 0,005 Gew.% und 0,5 Gew.%, noch mehr bevorzugt zwischen 0,005 Gew.% und 0,1 Gew.% und meist bevorzugt zwischen 0,01 Gew.% und 0,08 Gew.% an wenigstens einem wasserlöslichem Kohlehydrat, bezogen auf das Gesamtgewicht der
Zusammensetzung.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung haben einen Gehalt an wenigstens einem organischen Bindemittel zwischen 1 Gew.% und 40 Gew.%, vorzugsweise zwischen 2 Gew.% und 30 Gew,%, besonders bevorzugt zwischen 2,5 Gew.% und 25 Gew.%, jeweils berechnet als Feststoff.
Es wird bevorzugt, dass erfindungsgemäße Zusammensetzungen einen Gehalt an wenigstens einem Füllstoff und/oder Pigment zwischen 10 Gew.% und 90 Gew.%, vorzugsweise zwischen 20 Gew.% und 85 Gew.%, besonders bevorzugt zwischen 25 Gew.% und 80 Gew.%. aufweisen.
Der Wassergehalt der Zusammensetzungen liegt bevorzugt zwischen 5 Gew.% und 50 Gew.%.
Das wenigstens eine organische Bindemittel ist vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe, die Homopolymere, Copolymere oder Terpolymere von Acrylsäure und/oder Methacrylsäure, Itaconsäure sowie Säurestem wie Ethylacrylat,
Butylacrylat; Styrol, substituiertes oder unsubstituiertes Vinylchlorid, Vinylacetat, Vinylpropionat, Ethylen, Butadien, Versatat, Acrylamide und Acrylonitril;
wasserverdünnbare Alkydpolymere, Kombinationen von (Meth)Acryl/Alkyd- polymeren, Polyvinylalkohol und deren Mischungen umfasst, wobei Homopolymere oder Copolymere von Acrylsäure und/oder Methacrylsäure bevorzugt sind.
Bevorzugt sind allgemein wässrige Polymerdispersionen, die ausreichend verseifungsstabil sind.
Ferner können auch Silikonharze und Polysiloxane als Bindemittel verwendet werden. Der wenigstens eine Füllstoff oder Pigment ist vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe, die pyrogen gefällte Kieselsäure, gefällte Kieselsäure, Silizium- Aluminium- Mischoxide, Erdalkalicarbonate wie Calciumcarbonat, Siliziumdioxid, Silikate, z.B. Aluminosilikate, Sulfate, z.B. Bariumsulfate, Titandioxid, Buntpigmente, z.B.
Eisenoxide, Bismutvanadate oder Mischungen hiervon umfasst, wobei Titandioxid, Silikate und Carbonate bevorzugt sind.
Vorzugsweise haben erfindungsgemäße Zusammensetzungen einen Gehalt an wenigstens einem Additiv wie beispielsweise einem Rheologie-Additiv, einem
Entschäumer, einem Hydrophobierungsmittel, einem Wachs oder Wachspräparation, einem Stabilisator, Fasern, einem Filmbildehilfsmittel und einem Dispergier- und Netzmittel. Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen lassen sich mit Vorteil einsetzen, um einen Putz, eine Farbe, insbesondere eine Dispersionsfarbe, eine dekorative
Endbeschichtung oder dgl. zu realisieren.
Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen haben einen pH-Wert von mindestens 10,5, vorzugsweise mindestens 11, über wenigstens 30 Tage, vorzugsweise wenigstens 60 Tage, mehr bevorzugt 90 Tage, noch mehr bevorzugt 180 Tage, speziell bevorzugt 360 Tage und noch spezieller bevorzugt 720 Tage.
Ausführunqsbeispiel 1 : Dispersionsfarbe:
Wasser 28 Gew.-Teile
Wässrige Polymerdispersion (ca. 50 % Feststoffgehalt) 30 Gew.-Teile
Füllstoffe und Pigmente 37 Gew.-Teile Basische Silikate 0,5 Gew.-Teile
Zucker 0,05 Gew.-Teile Additive (insb. Rheologie-Additive, Hydrophobierungsmittel, Entschäumer,
Filmbildehilfsmittel, Fasern, Dispergiermittel, etc.) 5 Gew.-Teile
Der pH-Wert dieses Farbansatzes lag bei 11,6; nach 16 Wochen sogar bei 11,7.
Ausführunqsbeispiel 2: Dispersions-Silikatfarbe:
Wasser 33 Gew.-Teile
Wässrige Polymerdispersion (ca. 50 % Feststoffgehalt) 8 Gew.-Teile Füllstoffe und Pigmente 54 Gew.-Teile Basische Silikate 1 ,5 Gew.-Teile Zucker 0,05 Gew.-Teile
Additive (insb. Rheologie-Additive, Flydrophobierungsmittel, Entschäumer,
Filmbildehilfsmittel, Fasern, Dispergiermittel, etc.) 4 Gew.-Teile
Der pH-Wert dieses Farbansatzes lag bei 11,1; nach 16 Wochen noch bei 11,0.
Die rheologischen Eigenschaften (Viskosität) blieben in diesem Zeitraum nahezu unverändert. Es konnte sensorisch kein mikrobieller Befalls festgestellt werden. Die Zusammensetzungen der Ausführungsbeispiele erwiesen sich als lagerstabil.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Lagerstabile Zusammensetzung zur Ausbildung von Beschichtungen an Bauwerken und dgl.,
umfassend wenigstens ein organisches Bindemittel, wenigstens einen Füllstoff und/oder Pigment, Wasser zur Einstellung einer pastösen Konsistenz der Zusammensetzung, ein Puffersystem, welches wenigstens ein basisches Silikat umfasst, wenigstens eine die Kondensation des basischen Silikats verzögernde Substanz, sowie ggf. übliche Additive.
2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die Gehalte so bemessen sind, dass sie zur Einstellung und Aufrechterhaltung eines pH-Wertes von wenigstens 10 der Zusammensetzung über wenigstens 30 Tage, vorzugsweise 60 Tage, mehr bevorzugt 90 Tage, noch mehr bevorzugt 180 Tage, speziell bevorzugt 360 Tage und noch spezieller bevorzugt 720 Tage ausreichen.
3. Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass das basische Silikat ein Erdalkalisilikat, vorzugsweise Calciumsilikat umfasst.
4. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das
Erdalkalisilikat in Form eines Zements vorliegt, bei welchem vorzugsweise der SiCk-Anteil größer als 10 Gew.%, bevorzugter > 15 Gew.%, noch bevorzugter > 20 Gew.%. ist, und speziell unter 50 Gew.% , spezieller unter
40 Gew.%, noch spezieller unter 30 Gew.% liegt.
5. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass das basische Silikat ein Alkalisilikat, vorzugsweise Wasserglas umfasst.
6. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 5
dadurch gekennzeichnet, dass der Gehalt an basischem Silikat maximal 2 Gew.%, vorzugsweise wenigstens 0,01 Gew.%, mehr bevorzugt zwischen 0,01 und 1 Gew.%, meist bevorzugt zwischen 0,01 und 0,5 Gew.% , bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, beträgt.
7. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass die, die Kondensation verzögernde Substanz ein wasserlösliches Kohlehydrat ist, das vorzugsweise ausgewählt ist aus Sacchariden wie insbesondere Mono-, Di- und Oligosacchariden, speziell aus Zuckern, Aminozuckem und Desoxyzuckem, besonders bevorzugt aus Mono- und Disacchariden sowie Haushaltszucker (Saccharose) und/oder Glucosamin; und aus Hydroxycarbonsäuren wie insbesondere Zuckersäuren und deren Salze und Derivate.
8. Zusammensetzung nach Anspruch 7
dadurch gekennzeichnet, dass das Kohlehydrat Haushaltszucker und/oder Glucosamin umfasst.
9. Zusammensetzung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch einen Gehalt von maximal 1,0 Gew.%, vorzugsweise wenigstens 0,001 Gew.%, mehr bevorzugt zwischen 0,005 Gew.% und 0,5 Gew.%, noch mehr bevorzugt zwischen 0,005 Gew.% und 0,1 Gew.% und meist bevorzugt zwischen 0,01 Gew.% und 0,08 Gew.% an
koagulationsverzögemder Substanz, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung.
10. Zusammensetzung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch einen pH-Wert von mindestens 10,5, vorzugsweise mindestens 11, über wenigstens 30 Tage, vorzugsweise wenigstens 60 Tage, vorzugsweise 60 Tage, mehr bevorzugt 90 Tage, noch mehr bevorzugt 180 Tage, speziell bevorzugt 360 Tage und noch spezieller bevorzugt 720 Tage.
11. Zusammensetzung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch einen Gehalt an wenigstens einem organischen
Bindemittel zwischen 1 Gew.% und 40 Gew.%, vorzugsweise zwischen 2 Gew.% und 30 Gew,%, besonders bevorzugt zwischen 2,5 Gew.% und 25
Gew.%, jeweils berechnet als Feststoff.
12. Zusammensetzung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch einen Gehalt an wenigstens einem Füllstoff und/oder Pigment zwischen 10 Gew.% und 90 Gew.%, vorzugsweise zwischen 20
Gew.% und 85 Gew.%, besonders bevorzugt zwischen 25 Gew.% und 80 Gew.%.
13. Zusammensetzung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch einen Wassergehalt zwischen 5 Gew.% und 50 Gew.%.
14. Zusammensetzung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch einen Gehalt an wenigstens einem organischen Bindemittel ausgewählt aus der Gruppe, die Homopolymere, Copolymere oder Terpolymere von Acrylsäure und/oder Methacrylsäure, Itaconsäure sowie Säurestem wie Ethylacrylat, Butylacrylat; Styrol, substituiertes oder unsubstituiertes Vinylchlorid, Vinylacetat, Vinylpropionat, Ethylen,
Butadien, Versatat, Acrylamide und Acrylonitril; wasserverdünnbare Alkydpolymere, Kombinationen von (Meth)Acryl/Alkyd-polymeren, Polyvinylalkohol und deren Mischungen umfasst, wobei Homopolymere oder Copolymere von Acrylsäure und/oder Methacrylsäure bevorzugt sind.
15. Zusammensetzung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch einen Gehalt an wenigstens einem Füllstoff oder
Pigment, ausgewählt aus der Gruppe, die pyrogen gefällte Kieselsäure, gefällte Kieselsäure, Silizium-Aluminium-Mischoxide, Erdalkalicarbonate wie Calciumcarbonat, Siliziumdioxid, Silikate, z.B. Aluminosilikate, Sulfate, z.B. Bariumsulfate, Titandioxid, Buntpigmente, z.B. Eisenoxide,
Bismutvanadate oder Mischungen hiervon umfasst wobei Titandioxid,
Silikate und Carbonate bevorzugt sind.
16. Zusammensetzung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch einen Gehalt an wenigstens einem Additiv wie beispielsweise einem Rheologie- Additiv, einem Entschäumer, einem
Hydrophobierungsmittel, Fasern, einem Filmbildehilfsmittel und einem Dispergiermittel.
17. Zusammensetzung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung ein Putz, eine Farbe,
insbesondere eine Dispersionsfarbe, eine dekorative Endbeschichtung oder dgl. ist.
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