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DE2947999A1 - Aerosolanstrichzusammensetzung auf wasserbasis - Google Patents

Aerosolanstrichzusammensetzung auf wasserbasis

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DE2947999A1
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Description

PATENTANWALT München, den DR. RICHARD KNEISSL KC 580-Dr.K/Da
Vvid-.!r.,yerstr. 46 ^ £ y 4 / iJ 3 iJ
D-8000 MÜNCHEN 22 Tel. 089/295125.
The Conn Chem Group, Limited Toronto - Kanada
"Aerosolanstrichzusammensetzung auf Wasserbasis"
Priorität; 6.12.1978
Ö8Q02W078 1
Beschreibung
Die Erfindung bezieht sich auf Aerosolanstrichzusammensetzungen.
Aerosolanstrichzusammensetzungen sind allgemein bekannt. Bei diesen werden jedoch flüchtige organische Lösungsmittel als Träger für das filmbildende Polymer verwendet. Aus der Verwendung solcher organischer Lösungsmittel ergeben sich jedoch Giftigkeitsund Entzündlichkeitsprobleire .Außerdem werden die Gesetze hinsichtlich der Verwendung von organischen Lösungsmitteln in solchen Zusammensetzungen ständig schärfer.
Soweit bekannt, waren Versuche, zur Schaffung von Aerosolanstrichzusammensetzungen auf Wasserbasis nicht erfolgreich, weil die Zusammensetzungen beim Spritzen schäumten, was die Filmbildung stört, und weil die Stabilität in der Dose schlecht ist.
Durch die vorliegende Erfindung wird nunmehr eine nicht-schäumende Aerosolanstrichzusammensetzung auf Wasserbasis geschaffen, bei der die früheren Lösungsmittel wegfallen und die trotzdem einen Anstrich mit hohem Glanz ergibt. Die erfindungsgemäße Zusammensetzung, die sich zur Herstellung eines kontinuierlichen, lufttrocknenden Films auf einem Substrat durch Aufspritzen eignet, besteht im wesentlichen aus mindestens einem verflüssigten Treibmittel und einem aktiven Konzentrat, welches Wasser, einen niedrigen nicht-giftigen einwertigen Alkohol und ein acrylisches filmbildendes Polymer enthält. Die Zusammensetzung besitzt einen pH von ungefähr 7,2 bis ungefähr 10, um die Korrosion in der Dose, in welcher sie verpackt ist, zu verhindern.
Das verflüssigte Treibmittel kann aus irgendeinem geeigneten Treibmittel oder Treibmittelgemisch bestehen, welches den nötigen Dampfdruck aufweist, damit der Inhalt des Behälters, in welchem die Zusammensetzung verpackt ist, abgegeben werden kann. Im allgemeinen liegt der Dampfdruck bei 21 C im Bereich von ungefähr
2.1 bis ungefähr 5,9 kg/cm und vorzugsweise ungefähr 2,8 bis
4.2 kg/cm . Das Treibmittel kann eines der allgemein bekannten
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Fluorkohlenstofftreibmittel sein, wie z.B. Freon 12 und Freon 114. Da Fluorkohlenstoffe jedoch in jüngster Zeit mit stratosphärischen Ozonschäden in Zusammenhang gebracht worden sind, wird es bevorzugt, andere chemisch stabile, nicht-giftige Materialien zu verwenden, die bei Raumtemperatur und atmosphärischem Druck gasförmig, aber unter dem Druck in der Aerosoldose flüssig sind.
Das Treibmittel sollte ein solches sein, das im Aerosolbehälter nicht mit den anderen Bestandteilen der Zusammensetzung reagiert und das nicht das Filmbildungsvermögen der Zusammensetzung beim Aufspritzen auf eine Substratoberfläche stört. Bevorzugte Treibmittel sind Kohlenwasserstoffe, wie z.B.η -Butan, Isobutan, Propan und Äthan, und mit Wasser mischbare Treibmittel, wie z.B. Dimethyläther.
Die verwendete Menge Treibmittel hängt von den Verhältnissen der anderen Bestandteile und seinem Dampfdruck bei atmosphärischem Druck ab und sollte ausreichen, den gesamten Inhalt des Behälters wirksam auszutreiben. Im allgemeinen beträgt die verwendete Treibmittelmenge ungefähr 10 bis ungefähr 30 Gew.-X, vorzugsweise ungefähr 25 Gew.-% (bezogen auf die Zusammensetzung.
Der Rest der Zusammensetzung, der im allgemeinen ungefähr 70 bis ungefähr 90 Gew.-* der Zusammensetzung ausmacht, besteht aus einer aktiven filmbildenden Zusammensetzung auf Wasserbasis, die ein filmbildendes Polymer, Wasser und einen niedrigen Alkohol enthält.
Das gemäß der Erfindung verwendete filmbildende Polymer ist ein Acrylatpolymer. Solche Polymere werden üblicherweise bei der Formulierung der Zusammensetzung in Form einer Emulsion, die einen wirksamen Emulgator enthält, verwendet.
Das filmbildende Polymer kann ein wasserunlösliches Mischpolymer ist aus (A) Einheiten von mindestens einem neutralen, radikalisch polymerisierbaren Ester mit einer Vinylidengruppe, die an die funktionelle Gruppe gebunden ist, wobei der Ester selbst ein weiches lineares Polymer ergibt (z.B. ein Acrylester), (B) Einheiten von mindestens einer neutralen polymerisierbaren aromatischen Monovinylidenverbin-
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dung, die selbst ein hartes Polymer ergibt (z.B.Styrol) und (C) Einheiten von mindestens einer neutralen polymerisierbaren aliphatischen Monovinylidenverbindung, die durch eine Cyanogruppe substituiert ist und die selbst ein hartes Polymer ergibt (z.B. Acrylonitril). Polymere dieser Art in Emulsionsform sind von der Firma Rohm und Haas Inc. unter der Bezeichnung "W.L.91" erhältlich. Diese Polymere besitzen im allgemeinen ein Molekulargewicht der Größenordnung von einer Million.
Die letzteren filmbildenden Polymere werden deshalb verwendet, weil sie in Emulsionsform eine gute Toleranz gegenüber der Einverleibung von Alkoholen und der anderen Komponenten der Zusammensetzung besitzen. Ausreichende Mengen der Emulsion werden im allgemeinen verwendet, um einen gesamten Feststoffgehalt der Aerosol zusammensetzung von ungefähr 8 bis ungefähr 25 Gew.-X und vorzugsweise ungefähr 15 Gew.-X zu erzielen.
Der Träger für das filmbildende Polymer besteht aus Wasser und einem wasserlöslichen niedrigen aliphatischen einwertigen Alkohol. Beide diese Bestandteile sind wesentlich. Das Wasser liefert die Suspensionsphase für das Polymer, während der niedrige aliphatische Alkohol ein Lösungsmittel für das Treibmittel darstellt, so daß ein gutes Mischen des Treibmittels und der filmbildenden Zusammensetzung stattfinden kann.
Die gemäß der Erfindung verwendeten niedrigen aliphatischen einwertigen Alkohole besitzen die Formel R-OH,viorin R füre ine unsubstituierte gerade oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen steht. Beispiele für geeignete einwertige Alkohole sind Methanol, Äthanol, n-Propanol, Isopropanol und n-Butanol.
Die in der Aerosolzusammensetzung verwendete Menge an niedrigem aliphatischen Alkohol liegt im allgemeinen im Bereich von ungefähr 15 bis ungefähr 35 Gew.-X, und die in der Aerosolzusammensetzung verwendete Wassermenge liegt im allgemeinen im Bereich von ungefähr 10 bis ungefähr 45 Gew.-X.
Zusätzlich zu den drei wesentlichen Komponenten, nämlich filmbildendes Polymer, Wasser und niedriger aliphatischer einwertiger
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Alkohol, können verschiedene Bestandteile in kleineren Mengen anwesend sein, um der Zusammensetzung nützliche Eigenschaften zu erteilen.
Eine solche fakultative Komponente ist ein Pigment für die Pigmentierung des beim Spritzen der Zusammensetzung auf eine Substratoberfläche gebildeten Films. Das Pigment kann irgendein zweckmäßiges Pigment für die Herstellung von pigmentierten Filmen sein. Wenn ein Pigment verwendet wird, dann können bis zu ungefähr 15 Gew.-X, vorzugsweise ungefähr 5 bis ungefähr 15 Gew.-X, Pigment, bezogen auf die Zusammensetzung, verwendet werden.
Wenn ein solches Pigment anwesend ist, dann sollte die verwendete Polymermenge im allgemeinen in der Nähe des unteren Endes des oben angegebenen Bereichs liegen. Wenn ein solches Pigment weggelassen wird und wenn ein klarer Film gewünscht wird, dann sollte die Polymermenge in der Nähe des oberen Endes dieses Bereichs liegen.
Die Anwesenheit des Pigments erfordert üblicherweise auch die Anwesenheit eines zusätzlichenoberflächenaktiven Mittels(um eine Suspendierung des Pigments in dem flüssigen Träger sicherzustellen. Wie bereits festgestellt, ist etwas oberflächenaktives Mittel im filmbildenden Polymer anwesend, jedoch ist die betreffende Menge im allgemeinen unzureichend, um eine geeignete Suspendierung eines zugesetzten Pigments zu ermöglichen.
Die anwesende Gesamtmenge an oberflächenaktivem Mittel in der Zusammensetzung sollte ausreichen, Feststoffe in Suspension zu halten und reicht üblicherweise bis zu ungefähr 3 Gew.-X1 bezogen auf die Zusammensetzung.
Ein Verlaufslösungsmittel kann ebenfalls in die Zusammensetzung einverleibt werden, um das Verlaufen der gesonderten Polymerteilchen in einen gleichförmigen und kontinuierlichen Belag auf der Substratoberfläche zu erzielen. Das Verlaufslösungsmittel kann irgendein Lösungsmittel sein, das in Wasser löslich ist, und das auch langsam verdampft. Geeignete Lösungsmittel sind niedere Monoalkyläther von Äthylen- oder Propylenglycol, wie z.B. Propylenglycolmethyläther. Wenn ein Verlaufslösungsmittel anwesend ist,
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dann wird es in üblicherweise in Mengen bis zu ungefähr 5 Gew.-X, bezogen auf die gesamte Zusammensetzung, verwendet.
Es kann auch ein pH-Stabilisator anwesend sein, um einen gesamten pH-Wert von mehr als ungefähr 7,2 und bis zu ungefähr 10 zu erzielen, was eine Unterdrückung der Korrosion der üblichen Aerosolmetallbehälter, in welche die Zusammensetzung üblicherweise eingefüllt wird, ermöglicht. Geeignete pH-Stabilisatoren sind Morpholin und Ammoniak. Dieser Bestandteil kann in einer Menge bis zu ungefähr 1 Gew.-X, bezogen auf die gesamte Zusammensetzung, anwesend sein.
Es kann auch ein Antischaummittel einverleibt werden, um die Oberflächenspannung der Zusammensetzung zu verändern und um eine leichte Abgabe der gelösten Gase nach dem Spritzen der Zusammensetzung auf die Substratoberfläche zu gestatten und um einem Detergenzeffekt von in der Zusammensetzung vorhandenen oberflächenaktiven Mitteln entgegen zu wirken. Ein nicht-ionisches Gemisch aus Mineralöl und Kieselsäurederivaten hat sich als Antischaummittel als brauchbar erwiesen. Wenn ein Antischaummittel anwesend ist, dann können Mengen bis zu ungefähr 2 Gew.-X, vorzugsweise ungefähr 1 Gew.-X, bezogen auf die gesamte Zusammensetzung, verwendet werden.
Ein weiterer Bestandteil, der zugegeben werden kann, ist ein Weichmacher, um die Flexibilität zu fördern. Es kann jeder aus einer großen Reihe von Weichmachern verwendet werden, wie z.B. Dioctylphthalat. Der Weichmacher kann in einer Menge bis zu 2 Gew.-X, vorzugsweise ungefähr 1 Gew.-X, bezogen auf die gesamte Zusammensetzung, anwesend sein.
Die gemäß der Erfindung geschaffene Aerosolzusammensetzung ist nicht entzündlich, wenn sie durch einen Standardentzündungstest für Aerosole getestet wird. Beispielsweise bläst der Spray eine Kerze aus.
Die Zusammensetzung ist nicht-giftig, da die einzigen in größeren Mengen anwesenden organischen Lösungsmittel niedrige aliphatische einwertige Alkohole und Treibmittel sind. Beispielsweise besitzt
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Isopropanol einen TLV-Wert von 400 ppm, Äthanol einen TLV-Wert von 1000 ppm und Butan und Propan TLV-Werte von 500ppm.
Wenn die erfindungsgemäße Zusammensetzung auf eine Substratoberfläche aufgespritzt wird, dann tritt kein Schäumen ein. Der erhaltene pigmentierte oder unpigmentierte kontinuierliche Film trocknet rasch, üblicherweise in ungefähr 15 bis 30 min, und zeigt eine vollständige Beständigkeit über Wasser in einer annehmbaren Zeit, üblicherweise in ungefähr 3-5 st. Es können Filme mit einem hohen Glanz und einer vorzüglichen Dauerhaftigkeit erhalten werden, welche ihre hohe Flexibilität und ihren hohen Glanz beibehalten.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert:
Beispiel 1
Ein Aerosolansatz, geeignet für die Herstellung eines pigmentier ten Films, wurrie aus den folgenden Bestandteilen hergestellt und in eine Aerosoldose eingeschlossen:
Bestandteil Gew. -X
Treibmittel 25,00
W.L. 91-Emulsion*1* 23,10
Wasser 16,24
Isopropanol (98%) 24,19
schwarzes Pigment 4,45
Tamol 731 (2) 0,54
Butyl Cellosolve 4,92
(Warenzeichen)
BYK 301(3) 0,10
L475(4) 0,26
5*ige Ammoniaklösung 0,22
Dibutylphthalat 0,98
100,OO
Bemerkungen:
1) Styrol-acn-acrylat-emulsion mit einem Gehalt von ungefähr
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58* Wasser und 5 X oberflächenaktivem Mittel von der Firma Rohm & Haas.
2) Oberflächenaktives Mittel von der Firma Rohm & Haas.
3) Egalisierungsmittel auf Silikonharzbasis von der Firma Byk Mallinkrof.
4) Antischaummittel von der Firma Dow Chemical.
Diese Zusammensetzung wurde auf eine Substratoberfläche aufgespritzt. Es bildete sich rasch ein verlaufener schwarz pigmentierter Film, der nach ungefähr 20 Minuten so weit getrocknet war, daß er berührt werden konnte. Der Film zeigte einen hohen Glanz und war nach 3 st wasserbeständig und hatte nach drei Tagen eine gute Beständigkeit gegenüber starken organischen Lösungsmitteln, wie z.B. Benzin und Alkohole. Der pigmentierte Film war gegenüber einer einjährigen Bewitterung beständig.
Beispiel 2;
Ein Aerosolansatz, der sich für die Herstellung eines klaren Films eignete, wurde aus den folgenden Bestandteilen hergestellt und in eine Aerosoldose eingeschlossen:
Bestandteil Gew.-X
Treibmittel 25,OO
W.L.91 Emulsion
Wasser
Isopropanol (98X)
Tamol 731		 24,90
18,OO
25,00
0,50
Butyl Cellosolve 5,00
Byk 301 0,15
L 475 0,30
5%ige Ammoniaklösung 0,15
Dioctylphthalat 1,00
100,00
Zusammenfassend läßt sich also sagen, daß die vorliegende Erfindung eine Aerosolzusammensetzung auf Wasserbasis schafft, mit welcher auf Substratoberflächen hochbeständige pigmentierte und unpigmentierte Filme mit hohem Glanz hergestellt werden können.
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Claims (5)

Patentansprüche
1. Aerosolanstrichzusammensetzung zur Herstellung eines kontinuierlichen lufttrocknenden Films auf einer Substratoberfläche, gekennzeichnet durch ungefähr 10 bis ungefähr 30 Gew.-% mindestens eines Treibmittels, ungefähr 15bisungefähr 35 Gew.-* mindestens eines aliphatischen einwertigen Alkohols der Formel R-OH, worin R eine unsubstituierte gerade oder verzweigte Alkylgruppe ist, ungefähr 10 bis ungefähr 45 Gew.-% Wasser, ungefähr 8 bis ungefähr 25 Gew.-% eines unlöslichen filmbildenden Acryipolymers in Teilchenform, welches in der flüssigen Phase suspendiert ist, ausreichend oberflächenaktives Mittel, um die Feststoffe in der flüssigen Phase suspendiert zu halten, und einen pH von ungefähr 7,2 bis ungefähr 10.
2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Anwesenheit von bis zu ungefähr 5 Gew.-X eines Verlaufslösungsmittels, bis zu ungefähr 1 Gew.-% eines pH-Stabilisators, bis zu ungefähr 2 Gew.-% eines Antischäummittels und bis zu ungefähr 2 Gew.-X eines Weichmachers.
3. Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch die Anwesenheit von bis zu ungefähr 15 Gew.-% eines Pigments.
4. Zusammensetzung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das oberflächenaktive Mittel in einer Menge von bis zu ungefähr 3 Gew.-X vorliegt.
5. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß das Acrylpolymer ein wasserunlösliches Mischpolymer ist aus (A) Einheiten von mindestens einem neutralen, radikalisch polymerisierbaren Ester mit einer Vinylidengruppe, die an die funktioneile Gruppe gebunden ist, wobei der Ester selbst ein weiches lineares Polymer ergibt (z.B. ein Acrylester), (B) Einheiten von mindestens einer neutralen polymerisierbaren aromatischen Monovinylidenverbindung, die selbst ein hartes Polymer ergibt (z.B. Styrol) und (C) Einheiten von mindestens
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einer neutralen polymerisierbaren aliphatischen Monovinylidenverbindung, die durch eine Cyanogruppe substituiert ist und die selbst ein hartes Polymer ergibt (z.B. Acrylonitril).
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