DE60200324T2

DE60200324T2 - Wässerige Holzbeizezusammensetzung

Info

Publication number: DE60200324T2
Application number: DE60200324T
Authority: DE
Inventors: Jr. George Irwin Elmer Daisey; Willie Ambler Lau
Original assignee: Rohm and Haas Co
Current assignee: Rohm and Haas Co
Priority date: 2001-01-10
Filing date: 2002-01-04
Publication date: 2005-03-17
Anticipated expiration: 2022-01-05
Also published as: US20020128367A1; AU784198B2; EP1223202B1; US6664327B2; AU1005702A; DE60200324D1; EP1223202A1

Description

Diese Erfindung betrifft eine wässrige Zusammensetzung. Speziell betrifft diese Erfindung eine wässrige Zusammensetzung, die Polymere umfasst, welche hydrophobe Monomere als polymerisierte Einheiten enthalten, und die als Holzbeize verwendbar ist. Ferner betrifft diese Erfindung ein Verfahren zum Verwenden der wässrigen Zusammensetzung.
Holz wird ausgiebig für die Konstruktion von Dachterrassen bzw. Decks, Zäunen und anderen Strukturen im Außenbereich verwendet. Um das Holz vor Feuchtigkeit und Sonnenlicht zu schützen, wird das Holz oft mit einer Beize oder einem Einlassmittel bzw. -grund bzw. Versiegelungsmittel bzw. Porenschließer behandelt, welches das Eindringen von Feuchtigkeit in das Holz verringert. Die Beize oder das Einlassmittel stellen einen Schutz für das Holzbereit, indem sie die Holzporen auf der Oberfläche des Holzes verschließen und indem sie die Benetzung der Holzoberfläche minimieren. Die Bildung von Wassertropfen auf der Oberfläche des behandelten Holzes, welche im Allgemeinen als "Tropfenbildung" ("beading") bezeichnet wird, zeigt die Widerstandsfähigkeit gegenüber Wasserbenetzung und -eindringung in das Holz an. Neben dem Bereitstellen eines Schutzes für das Holz kann eine Beize oder ein Einlassmittel zur Verbesserung des Erscheinungsbildes des Holzes aufgetragen werden. Gefärbte Beizen, die man im Allgemeinen als "semitransparente" Beizen bezeichnet, können verwendet werden, um dem Holz eine gewünschte Farbe zu verleihen. Beizen und Einlassmittel werden oft in Zeitabständen von einem Jahr oder länger wiederholt aufgetragen.
US-Pat. Nr. 6,040,409 offenbart eine Zusammensetzung, die ein hydrophobes Polymer, welches hydrophobe Monomere als polymerisierte Gruppen enthält, ein zweites Polymer und Wasser enthält. Das hydrophobe Polymer ist für Fußbodenpoliturzusammensetzungen als ein Wachsersatzmittel geeignet. Die Zusammensetzung, welche die hydrophobe Polymer-Monomer-Zusammensetzung enthält, welche gegebenenfalls Wachs mit einschließen kann, stellt eine klare Fußbodenpolitur mit verbesserten Reparatureigenschaften und einer weniger rutschigen Gehoberfläche bereit. Es wird ferner offenbart, dass die Zusammensetzung außerdem für Beschichtungen im Bereich der Architektur und Industrie, einschließlich Holzbeschichtungen, verwendet werden kann.
CA-B-1276338 offenbart eine wässrige Beschichtungszusammensetzung, welche von 5 bis 50 Gew.-% Wachs und 50 bis 95 Gew.-% Emulsionscopolymer enthält und zur Herstellung von Beschichtungen auf Holzoberflächen für den Außenbereich, welche wasserabweisend und haltbar sind, geeignet ist.
Trotz der Offenbarung des Standes der Technik besteht ein Bedarf nach Beizen und Einlassmittel für Holz mit verbesserter Wassertropfenbildung. Beizen und Einlassmittel mit verbesserter Wassertropfenbildung können eine verbesserte Widerstandsfähigkeit gegen das Eindringen von Feuchtigkeit bereitstellen oder längere Zeitintervalle, bevor ein Wiederauftrag der Beize oder des Einlassmittels nötig ist, bereitstellen. Die Erfinder haben festgestellt, dass Zusammensetzungen, die ein hydrophobes Polymer und Wachs enthalten, eine Wassertropfenbildung auf dem Holz bereitstellen, insbesondere für längere Zeiträume als herkömmliche Beizen und Einlassmittel.
In einem ersten Aspekt stellt die Erfindung eine wässrige Zusammensetzung bereit, umfassend: von 2 bis 25 Gew.-% erstes Polymer, basierend auf dem Gewicht der wässrigen Zusammensetzung, worin das erste Polymer als polymerisierte Einheiten von 20 bis 100 Gew.-% wenigstens eines C₁₂ bis C₄₀ Alkylesters der (Meth)acrylsäure umfasst, basierend auf dem Gewicht des ersten Polymers, von 0 bis 10 Gew.-% mindestens eines ethylenisch ungesättigten Säure- oder Amid-haltigen Monomers oder eines Salzes davon, basierend auf dem Gewicht des ersten Polymers, und von 0 bis 80 Gew.-% mindestens eines ethylenisch ungesättigten Monomers, basierend auf dem Gewicht des ersten Polymers; von 0,1 bis 5 Gew.-% mindestens eines Wachses, basierend auf dem Gewicht der wässrigen Zusammensetzung, von 1 bis 20 Gew.-% mindestens eines Pigments, basierend auf dem Gewicht der wässrigen Zusammensetzung; und von 0 bis 32 Gew.-% mindestens eines zweiten Polymers, basierend auf dem Gewicht der wässrigen Zusammensetzung, worin die Summe des ersten Polymers und des zweiten Polymers mindestens 10 Gew.-%, basierend auf dem Gewicht der wässrigen Zusammensetzung ist, worin das erste Polymer mindestens 20 Gew.-% der Summe des Gewichts des ersten Polymers und des zweiten Polymers ist und worin das erste Polymer und das zweite Polymer eine kombinierte Glasübergangstemperatur im Bereich von –5 bis 20°C aufweisen.
In einem zweiten Aspekt stellt diese Erfindung ein Verfahren zum Behandeln einer Holzoberfläche bereit, umfassend die Schritte des Herstellens einer wässrigen Zusammensetzung umfassend: von 2 bis 25 Gew.-% erstes Polymer, basierend auf dem Gewicht der wässrigen Zusammensetzung, worin das erste Polymer als polymerisierte Einheiten von 20 bis 100 Gew.-% mindestens eines C₁₂ bis C₄₀ Alkylesters der (Meth)acrylsäure umfasst, basierend auf dem Gewicht des ersten Polymers, von 0 bis 10 Gew.-% mindestens eines ethylenisch ungesättigten Säure- oder Amid-haltigen Monomers oder eines Salzes davon, basierend auf dem Gewicht des ersten Polymers, und von 0 bis 80 Gew.-% mindestens eines ethylenisch ungesättigten Monomers, basierend auf dem Gewicht des ersten Polymers; von 0,1 bis 5 Gew.-% mindestens eines Wachses, basierend auf dem Gewicht der wässrigen Zusammensetzung; von 1 bis 20 Gew.-% mindestens eines Pigments, basierend auf dem Gewicht der wässrigen Zusammensetzung; und von 0 bis 32 Gew.-% mindestens eines zweiten Polymers, basierend auf dem Gewicht der wässrigen Zusammensetzung, worin die Summe des ersten Polymers und des zweiten Polymers mindestens 10 Gew.-%, basierend auf dem Gewicht der wässrigen Zusammensetzung, beträgt, worin das erste Polymer mindestens 20 Gew.-% der Summe des Gewichts des ersten Polymers und des zweiten Polymers beträgt und worin das erste Polymer und das zweite Polymer eine kombinierte Glasübergangstemperatur im Bereich von –5 bis 20°C aufweisen; des Aufbringens der wässrigen Zusammensetzung auf der Holzoberfläche und des Trocknens oder Trocknenlassens der wässrigen Zusammensetzung.
Wie hierin verwendet, betrifft der Ausdruck "(Meth)acrylat" entweder Acrylat oder Methacrylat und der Ausdruck "(Meth)acryl" betrifft entweder Acryl oder Methacryl. Wie hierin verwendet, betrifft der Ausdruck "hydrophobes Monomer" einen C₁₂ bis C₄₀ Alkylester der (Meth)acrylsäure.
"Glasübergangstemperatur" oder "Tg", wie hierin verwendet, bedeutet die Temperatur, bei der oder über der ein glasartiges Polymer einer segmentweisen Bewegung der Polymerkette unterliegt. Die hierin beschriebene Tg des ersten Polymers und des zweiten Polymers werden mittels Differentialscanningkalorimetrie gemessen.
Die vorliegende Erfindung stellt eine für die Verwendung als Holzbeize geeignete wässrige Zusammensetzung bereit, die ein erstes Polymer, mindestens ein Wachs, Wasser, mindestens ein Pigment und gegebenenfalls mindestens ein zweites Polymer umfaßt.
Das erste Polymer enthält als polymerisierte Einheiten von 20 bis 100 Gew.-%, vorzugsweise von 30 bis 100 Gew.-% und mehr bevorzugt von 40 bis 100 Gew.-% mindestens eines C₁₂ bis C₄₀ Alkylesters der (Meth)acrylsäure, basierend auf dem Gewicht des ersten Polymers. Es wird ferner bevorzugt, dass das in dieser Erfindung verwendete erste Polymer als polymerisierte Einheiten von 30 bis 96 Gew.-%, mehr bevorzugt 40 bis 93 Gew.-% mindestens eines C₁₂ bis C₄₀ Alkylesters der (Meth)acrylsäure umfaßt, basierend auf dem Gewicht des ersten Polymers. Es wird bevorzugt, dass der Alkylester der (Meth)acrylsäure ein C₁₂ bis C₁₈ Alkylester der (Meth)acrylsäure ist. Geeignete Alkylester der (Meth)acrylsäure umfassen Lauryl(meth)acrylat, Cetyl(meth)acrylat, Stearyl(meth)acrylat, Behenyl(meth)acrylat und Eicosyl(meth)acrylat. Vorteilhafte Eigenschaften können durch die Verwendung von mehr als einem C₁₂ bis C₄₀ Alkylester der (Meth)acrylsäure erhalten werden.
Das erste Polymer kann ferner als polymerisierte Einheiten von 0 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 5 Gew.-%, mehr bevorzugt 1 bis 3 Gew.-%, basierend auf dem Gewicht des ersten Polymers, ethylenisch ungesättigte Säure- oder Amid-haltige Monomere oder ein Salz davon enthalten. Geeignete ethylenisch ungesättigte Säure-haltige Monomere umfassen, ohne aber darauf beschränkt zu sein, Acrylsäure, Methacrylsäure, Crotonsäure, Phosphoethylmethacrylat, 2-Acrylamido-2-methyl-2-propansulfonsäure, Natriumvinylsulfonat, Itaconsäure, Fumarsäure, Maleinsäure, Monomethylitaconat, Monomethylfumarat, Monobutylfumarat und Maleinsäureanhydrid. Acrylsäure und Methacrylsäure werden bevorzugt. Methacrylsäure wird mehr bevorzugt. Geeignete ethylenisch ungesättigte Amid-haltige Monomere umfassen, ohne aber darauf beschränkt zu sein, (Meth)acrylamid und substituierte (Meth)acrylamide wie etwa Diaceton(meth)acrylamid und Mono- und Dialkyl(meth)acrylamide.
Das erste Polymer kann außerdem als polymerisierte Einheiten von 0 bis 80 Gew.-%, vorzugsweise von 0 bis 50 Gew.-% und mehr bevorzugt 1 bis 40 Gew.-%, basierend auf dem . Gewicht des ersten Polymers, mindestens eines ethylenisch ungesättigten Monomers enthalten, worin das ethylenisch ungesättigte Monomere kein C₁₂ bis C₄₀ Alkylester der (Meth)acrylsäure ist und kein ethylenisch ungesättigtes Säure- oder Amid-haltiges Monomer oder Salz davon ist. Geeignete ethylenisch ungesättigte Monomere zur Verwendung in der Herstellung des ersten Polymers umfassen, ohne aber darauf beschränkt zu sein, (Meth)acrylester-Monomere umfassend Methylacrylat, Etylacrylat, Butylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat, Decylacrylat, Methylmethacrylat und Butylmethacrylat; Hydroxyalkylester der (Meth)acrylsäure wie etwa Hydroxyethyl(meth)acrylat und Hydroxypropyl(meth)acrylat; Styrol oder substituiertes Styrol; Vinylacetat oder andere Vinylester; Vinylmonomere wie etwa Vinylchlorid, Vinylidenchlorid, N-Vinylpyrrolidon; und (Meth)acrylnitril. Andere geeignete ethylenisch ungesättigte Monomere umfassen C₆ bis C₂₀ Alkylstyrol und Alkyl-α-methylstyrol, C₆ bis C₁₀ Alkyldialkylitaconat, C₈ bis C₂₀ N-Alkylacrylimid und C₁₀ bis C₂₀ Alkylvinylether. Butylacrylat, Methylmethacrylat und Styrol sind bevorzugt. Am meisten bevorzugt sind Butylacrylat und Methylmethacrylat.
Andere geeignete ethylenisch ungesättigte Monomere umfassen fluorierte Monomere wie etwa 0 bis 80 Gew.-%, vorzugsweise 0 bis 50 Gew.-%, am meisten bevorzugt 1 bis 15 Gew.-% fluoriertes, ethylenisch ungesättigtes (Meth)acrylat-Monomer, wie etwa die, welche unter der Marke Zonyl^® (Marke von DuPont Chemical Company) verkauft werden, und Silizium-haltige Monomere wie etwa 0 bis 80 Gew.-%, vorzugsweise 0 bis 50 Gew.-%, mehr bevorzugt 1 bis 15 Gew.-% von Silizium-haltigem ethylenisch ungesättigtem Monomer, wie etwa Vinyltrimethoxysilan und Methacryloxypropyltrimethoxysilan. Weitere andere geeignete ethylenisch ungesättigte Monomere umfassen vernetzende Monomere. Vernetzende Monomere umfassen multiethylenisch ungesättigte Monomere und "latente" Vernetzer wie etwa Acetoacetat-funktionelle Monomere, wie etwa Acetoacetoxyethylacrylat, Acetoacetoxypropylmethacrylat, Acetoacetoxyethylmethacrylat, Allylacetoacetat, Acetoacetoxybutylmethacrylat und 2,3-Di(acetoacetoxy)propylmethacrylat, Divinylbenzol, (Meth)acryloylpolyester von polyhydroxylierten Verbindungen, Divinylester von Polycarbonsäuren, Diallylester von Polycarbonsäuren, Diallyldimethylammoniumchlorid, Triallylterephthalat, Methylenbisacrylamid, Diallylmaleat, Diallylfumarat, Hexamethylenbismaleamid, Triallylphosphat, Trivinyltrimellitat, Divinyladipat, Glyceryltrimethacrylat, Diallylsuccinat, Divinylether, die Divinylether von Ethylenglykol oder Diethylenglykoldiacrylat, Polyethylenglykoldiacrylate von Methacrylaten, 1,6-Hexandioldiacrylat, Pentaerythritoltriacrylat oder Tetraacrylat, Neopentylglykoldiacrylat, Allylmethacrylat, Cyclopentadiendiacrylat, die Butylenglykoldiacrylate oder Dimethacrylate, Trimethylolpropandi- oder -triacrylate, (Meth)acrylamid, N-Methylol(meth)acrylamid und Mischungen davon. Die Menge an verwendetem vernetzenden Monomer kann im Bereich von 0 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise von 0,1 bis 5 Gew.-% liegen und wird so gewählt, dass das vernetzende Monomer eine Filmbildung im Wesentlichen nicht behindert.
Die Arten und die Anteile der hydrophoben Monomere, der gegebenenfalls ethylenisch ungesättigten Säure- oder Amid-Monomere und des gegebenenfalls mindestens einen ethylenisch ungesättigten Monomers werden so gewählt, um eine erste Polymerzusammensetzung mit einer Glasübergangstemperatur im Bereich von –20°C bis 50°C, vorzugsweise im Bereich von –12°C bis 40°C und am meisten bevorzugt im Bereich von –10°C bis 30°C bereitzustellen. In einer wässrigen Zusammensetzung, die kein zweites Polymer enthält, weist das erste Polymer vorzugsweise eine Glasübergangstemperatur im Bereich von –5°C bis 20°C auf.
Kettenüberträger können verwendet werden, um das Molekulargewicht des in dieser Erfindung verwendeten ersten Polymers zu steuern. Geeignete Kettenüberträger umfassen Mercaptane, wie z.B. Dodecylmercaptan. Der Kettenüberträger kann mit von 0% bis 10%, vorzugsweise von 0,1 bis 5%, basierend auf dem Gesamtgewicht des ersten Polymers, verwendet werden.
Das erste Polymer, welches für diese Erfindung verwendet wird, kann durch ein einstufiges oder ein mehrstufiges Polymerisationsverfahren hergestellt werden. In einem Polymerisationsverfahren, welches mehr als eine Stufe enthält, betreffen die hierin beschriebenen Zusammensetzungsbereiche das Gewicht, basierend auf dem Gesamtgewicht des ersten Polymers. Das Polymerisationsverfahren kann eine Emulsionspolymerisation sein. Siehe Pat. Nr. 5,521,266 für eine detaillierte Beschreibung von Emulsionspolymerisationsverfahren. Das Polymerisationsverfahren kann ferner eine Lösungspolymerisation, gefolgt von einer Emulgierung sein und kann einen Lösungsmittelentfernungsschritt umfassen. Siehe U.S.-Pat. Nr. 5,539,021 für detaillierte Beschreibungen einer Lösungspolymerisation, gefolgt von einer Mini-Emulsionspolymerisation oder Mikro-Emulsionspolymerisationen. Ein bevorzugtes Verfahren. ist die Emulsionspolymerisation in Anwesenheit einer makromolekularen organischen Verbindung, die eine hydrophobe Kavität aufweist, wie im U.S.-Pat. Nr. 5,521,266 offenbart. Geeignete makromolekulare organische Verbindungen mit einer hydrophoben Kavität umfassen Cyclodextrin, Cyclodextrinderivate, Cycloinulohexose, Cycloinuloheptose, Cycloinulooktose, Calyxaren und ein Korbmolekül ("cavitand"). Cyclodextrin umfasst α-Cyclodextrin, β-Cyclodextrin, und γ-Cyclodextrin. Cyclodextrinderivate betreffen α-Cyclodextrine, β-Cyclodextrine und γ-Cyclodextrine, in welchen mindestens eine am Rand des Cyclodextrinrings lokalisierte Hydroxylgruppe mit einer Substituentengruppe funktionalisiert worden ist, wie etwa Methyl-, Acetyl-, Hydroxypropyl- und Hydroxyethylgruppen. Cyclodextrinderivate umfassen außerdem Cyclodextrinmoleküle mit mehreren Substituentengruppen, umfassend Cyclodextrinmoleküle mit mehr als einer Art von Substituentengruppe. Cyclodextrinderivate umfassen keine Polymere mit mehr als einem Cyclodextrinring. Bevorzugte Cyclodextrinderivate sind Methyl-β-cyclodextrin und Hydroxypropyl-β-cyclodextrin. Methyl-β-cyclodextrin ist das am meisten bevorzugte Cyclodextrinderivat. Die Menge an in dem im U.S.-Pat. Nr. 5,521,266 offenbarten Verfahren verwendeter makromolekularer organischer Verbindung mit einer hydrophoben Kavität beträgt typischerweise von 0,1 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 0,5 bis 30 Gew.-% und am meisten bevorzugt 0,5 bis 10 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht ethylenisch ungesättigter Monomere. Das erste Polymer kann außerdem durch Emulsionspolymerisation in Gegenwart von nicht-zyklischen Polysacchariden hergestellt werden, die in der Lage sind, eine Einlagerungsverbindung zu bilden, wie es in WO 98/24821 A2 offenbart ist. Geeignete nicht-zyklische Polysaccharide umfassen sowohl nicht-modifizierte Polysaccharide als auch modifizierte Polysaccharide, welche teilweise oder vollständig an den Hydroxylgruppen derivatisiert sind.
Das Emulsionspolymerverfahren zur Herstellung des ersten Polymers kann außerdem verschiedene, dem Fachmann bekannte Synthesehilfsstoffe umfassen. Die Monomermischung, die das hydrophobe Monomer enthält, kann mit einem anionischen oder nicht-ionischen Tensid oder Dispersionsmittel oder kompatiblen Mischungen davon, wie etwa einer Mischung eines anionischen und eines nicht-ionischen Tensides, emulgiert werden. Geeignete Anteile bewegen sich im Bereich von 0,05% bis 5 Gew.-% Tensid oder Dispersionsmittel, basierend auf dem Gewicht der Monomermischung.
Geeignete anionische Dispersionsmittel umfassen z.B. Alkalifettalkoholsulfate, wie etwa Natriumlaurylsulfat, Alkaliarylalkylsulfonate, wie etwa Kaliumisopropylbenzolsulfonat, Alkalialkylsulfosuccinate, wie etwa Natriumoctylsulfosuccinat und Alkaliarylalkylpolyethoxyethanolsulfate oder -sulfonate, wie etwa Natrium-toctylphenoxypolyethoxyethylsulfat mit 1 bis 5 Oxyethyleneinheiten.
Geeignete nicht-ionische Dispersionsmittel umfassen z.B. Alkylphenoxypolyethoxyethanole mit Alkylgruppen von 7 bis 18 Kohlenstoffatomen und von 6 bis 60 Oxyethyleneinheiten wie etwa z.B. Heptylphenoxypolyethoxyethanole, Ethylenoxidester von langkettigen Carbonsäuren wie etwa Laurinsäure, Myristinsäure, Palmitinsäure, Ölsäure oder Mischungen von Säuren wie etwa denen, die in Tallöl enthalten sind, umfassend von 6 bis 60 Oxyethyleneinheiten, Ethylenoxidkondensate von langkettigen Alkoholen wie etwa Octyl-, Decyl-, Lauryl- oder Cetylalkohole, umfassend von 6 bis 60 Oxyethyleneinheiten, Ethylenoxidkondensate von langkettigen oder verzweigtkettigen Aminen wie etwa Dodecylamin, Hexadecylamin und Octadecylamin, umfassend von 6 bis 60 Oxyethyleneinheiten, und Blockcopolymere von Ethylenoxidsektionen kombiniert mit einer oder mehreren Propylenoxidsektionen.
Polymere wie etwa Hydroxyethylcellulose, Methylcellulose, Polyacrylsäure, Polyvinylalkohol können als Emulsionsstabilisatoren und schützende Kolloide verwendet werden, wie es dem Fachmann bekannt ist.
Das Emulsionspolymerisationsverfahren zum Herstellen des ersten Polymers kann durch thermischen Zerfall von Radikalpräkursoren bzw. -vorläufern gestartet werden, die in der Lage sind, Radikale zu bilden, welche für den Start einer Additionspolymerisation geeignet sind, wie etwa z.B. Ammonium- oder Kaliumpersulfat. Für den Start einer Additionspolymerisation geeignete Radikale können ferner erzeugt werden, indem Radikalpräkursoren als das Oxidationsmittel eines Redoxsystems verwendet werden, welches ferner eine reduzierende Komponente wie etwa Kaliummetabisulfit, Natriumthiosulfat oder Natriumformaldehydsulfoxylat umfaßt. Der Radikalpräkursor und das Reduktionsmittel zusammen, auf welche sich hierin als Redoxsystem bezogen wird, können in einer Menge von etwa 0,001% bis 5%, basierend auf dem Gewicht der verwendeten ethylenisch ungesättigten Monomere, verwendet werden. Beispiele für Redoxsysteme umfassen t-Butylhydroperoxid/Natriumformaldehydsulfoxylat/Fe(III) und Ammoniumpersulfat/Natriumbisulfit/Natriumhydrosulfit/Fe(III). Die Polymerisationstemperatur kann von 20°C bis 95°C betragen.
In dem Verfahren, welches für die Herstellung der Beispiele bzw. Proben in dieser Anmeldung verwendet wurde, wurde eine erste Stufe durch Zugabe einer Monomeremulsion und Natriumpersulfat zu einer Lösung, die Methyl-β-cyclodextrin, entionisiertes Wasser und Tensid enthält, hergestellt. Die erste Stufe wurde bei 85°C umgesetzt. Eine zweite Stufe wurde durch Herstellung einer zweiten Monomeremulsion und Zugabe der zweiten Monomeremulsion und einer Natriumpersulfatlösung zur umgesetzten ersten Stufe hergestellt. Die zweite Stufe wurde bei 85°C umgesetzt.
Das erste Polymer kann ein gewichtsgemitteltes Molekulargewicht im Bereich von 50.000 bis über 2.000.000 aufweisen, wie mittels Gelpermeationschromatographie unter Verwendung von Tetrahydrofuran als Lösungsmittel gemessen. Die Messungen basieren auf einem Polymethylmethacrylatäquivalent. Ein bevorzugter Bereich des gewichtsgemittelten Molekulargewichts des ersten Polymers beträgt 100.000 bis 1.000.000.
Das erste Polymer kann eine Partikeldispersion in einem flüssigen Medium sein. Vorzugsweise ist das erste Polymer eine Partikeldispersion in einem wässrigen Medium. Der mittlere Durchmesser der Partikel des ersten Polymers in der Partikeldispersion kann im Bereich von 50 nm bis 1.000 nm, vorzugsweise im Bereich von 70 nm bis 600 nm und mehr bevorzugt im Bereich von 90 nm bis 300 nm liegen. Mit "mittlerem Durchmesser" wird ein Mittel gemeint, welches experimentell durch die quasielastische Lichtstreuungstechnik ("quasielastic light scattering technique") ermittelt wird, wie etwa z.B. mit dem Modell BI-90 Teilchenvermesser "Particle Sizer" von Brookhaven Instruments Corp. bereitgestellt. Die Partikeldispersion kann eine unimodale Partikelgrößenverteilung aufweisen oder eine multimodale Partikelgrößenverteilung, wie etwa eine bimodale Verteilung, aufweisen.
Die Partikel des ersten Polymers können eine oder mehrere Polymerphasen aufweisen. Eine geeignete Morphologie für die Partikel des ersten Polymers mit zwei oder mehr Phasen ist ein Kern-Schalenpartikel, in welchem die Schalenphase die Kernphase vollständig umschließt.
Die wässrige Zusammensetzung dieser Erfindung enthält ferner von 0,1 bis 5 Gew.-% mindestens eines Wachses, vorzugsweise von 0,5 bis 4 Gew.-% und mehr bevorzugt von 1 bis 3 Gew.-%, basierend auf dem Gewicht der wässrigen Zusammensetzung. Das Wachs verleiht dem mit der wässrigen Zusammensetzung dieser Erfindung behandelten Holz die Eigenschaft der Wassertropfenbildung, von der man annimmt, dass sie ein Minimum an Benetzung der Holzoberfläche und der Eindringung von Wasser in das Holz anzeigt. Das Wachs verleiht der Holzoberfläche typischerweise die Wassertropfenbildung anfangs nach der Aufbringung und hält für eine Zeit bis 6 Monate nach der Aufbringung der wässrigen Zusammensetzung bei Verwendung im Außenbereich. Die Art des Wachses, der Anteil an Wachs und die Härte der Außenbereichsbedingungen können die Länge dieses Zeitraums beeinflussen. Geeignete Wachse umfassen Polyethylenwachse, Polypropylenwachse, Polytetrafluoroethylenwachse, Paraffinwachse und Mischungen davon. In einer Ausführungsform enthält die wässrige Zusammensetzung ein oxidiertes Polyolefinwachs, wie etwa mittels des in US 6,169,148 B1 offenbarten Verfahrens hergestellt. Die Wachse können als Emulsionen, wie etwa anionische Wachsemulsionen, nicht-ionische Polyethylenemulsionen, nicht-ionische Paraffinemulsionen und anionische Paraffin/Polyethylenemulsionen, oder als Pulver, wie etwa Polyethylenpulver oder modifiziertes synthetisches Wachspulver, bereitgestellt werden. Ein bevorzugtes Wachs ist eine anionische Paraffin/Polyethylenemulsion.
Die wässrige Zusammensetzung enthält Wasser als das kontinuierliche Medium. Neben Wasser kann die wässrige Zusammensetzung ferner organische Lösungsmittel, umfassend Alkohole wie etwa Methanol, Ethanol und Isopropanol, und Aceton enthalten. Vorzugsweise ist das organische Lösungsmittel mit Wasser mischbar. Die wässrige Zusammensetzung enthält vorzugsweise weniger als 5 Gew.-% organisches Lösungsmittel, mehr bevorzugt weniger als 2 Gew.-% organisches Lösungsmittel und am meisten bevorzugt weniger als 1 Gew.-% organisches Lösungsmittel, basierend auf dem Gewicht der wässrigen Zusammensetzung. In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die wässrige Zusammensetzung kein organisches Lösungsmittel.
Die wässrige Zusammensetzung kann gegebenenfalls mindestens ein zweites Polymer enthalten. Das zweite Polymer kann ein Polymer sein, umfassend ethylenisch ungesättigte Monomere als polymerisierte Einheiten, wie etwa Acrylcopolymere, Vinylacetatcopolymere, Ethylenvinylacetatcopolymer, Polyvinylchlorid, Vinylchloridcopolymere und Styrolbutadiencopolymere. Das zweite Polymer kann in Kombination mit dem ersten Polymer dieser Erfindung zum Balancieren bzw. Ausgleichen der Aufbringungseigenschaften der wässrigen Zusammensetzung oder zur Bereitstellung der gewünschten Eigenschaften bei niedrigeren Kosten eingesetzt werden. Das zweite Polymer kann eine Partikeldispersion in einem flüssigen Medium sein, umfassend Emulsionspolymere und Suspensionspolymere. Vorzugsweise ist das zweite Polymer eine Partikeldispersion in einem wässrigen Medium. Mehr bevorzugt ist das zweite Polymer ein wässriges Emulsionspolymer. Der mittlere Durchmesser der Partikel des zweiten Polymers in der Partikeldispersion kann im Bereich von 50 nm bis 1.000 nm, vorzugsweise im Bereich von 70 nm bis 600 nm und mehr bevorzugt im Bereich von 90 nm bis 300 nm liegen. Die Partikeldispersion kann eine unimodale Partikelgrößenverteilung oder eine multimodale Partikelgrößenverteilung, wie etwa eine bimodale Verteilung, aufweisen.
Die wässrige Zusammensetzung umfasst von 2 bis 25 Gew.-% des ersten Polymers, vorzugsweise von 4 bis 20 Gew.-% des ersten Polymers und mehr bevorzugt von 6 bis 18 Gew.-% des ersten Polymers. Die wässrige Zusammensetzung umfasst ferner von 0 bis 32 Gew.-% des zweiten Polymers, vorzugsweise von 4 bis 25 Gew.-% des zweiten Polymers und mehr bevorzugt von 8 bis 20 Gew.-% des zweiten Polymers.
Der Gesamtpolymeranteil ist die Summe der Gew.-% des ersten Polymers und der Gew.-% des zweiten Polymers, basierend auf dem Gewicht der wässrigen Zusammensetzung. Im Rahmen dieser Erfindung basieren "Gew.-% des ersten Polymers" und "Gew.-% des zweiten Polymers" auf den Trockengewichten des ersten Polymers bzw. des zweiten Polymers. Die wässrige Zusammensetzung weist einen Gesamtpolymeranteil von mindestens 10 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 15 Gew.-% und mehr bevorzugt mindestens 20 Gew.-% auf. Das Verhältnis des ersten Polymers zum zweiten Polymer in der wässrigen Zusammensetzung ist mindestens 1 : 4, vorzugsweise mindestens 1 : 2 und am meisten bevorzugt mindestens 1 : 1. In einer Ausführungsform enthält die wässrige Zusammensetzung dieser Erfindung kein zweites Polymer und enthält von 10 bis 25 Gew.-% erstes Polymer.
Im Rahmen der Erfindung ist die kombinierte Glasübergangstemperatur die "effektive" Glasübergangstemperatur der Kombination des ersten Polymers und des zweiten Polymers. Die kombinierte Glasübergangstemperatur wird entsprechend der folgenden Gleichung berechnet:
worin w₁ und w₂ die Gewichtsanteile des ersten Polymers bzw. zweiten Polymers betreffen und T_g(1) und T_g(2) die Glasübergangstemperaturen des ersten bzw. des zweiten Polymers in Grad Kelvin betreffen. Für Zusammensetzungen, die mehr als ein erstes Polymer oder mehr als ein zweites Polymer enthalten, werden zusätzliche Terme hinzugefügt (w_n/T_g(n)). Die Glasübergangstemperaturen T_g(1) und T_g(2) sind mittels Differentialscanningkalorimetrie gemessene Glasübergangstemperaturen. In der vorliegenden Erfindung weisen das erste Polymer und das zweite Polymer in Kombination eine kombinierte Glasübergangstemperatur im Bereich von –5°C bis 20°C auf und stellen eine wässrige Zusammensetzung bereit, die als Beize für Holz geeignet ist, welche bei Berührung nicht klebrig ist und sich flexibel an Veränderungen in den Abmessungen des Holzes anpasst. Für ein erstes Polymer mit einer Glasübergangstemperatur größer als 20°C weist das zweite Polymer eine Glasübergangstemperatur von weniger als 20°C auf. Für ein erstes Polymer mit einer Glasübergangstemperatur unter –5°C weist das zweite Polymer eine Glasübergangstemperatur von größer als –5°C auf. Wenn die wässrige Zusammensetzung kein zweites Polymer umfasst, ist die kombinierte Glasübergangstemperatur die Glasübergangstemperatur des ersten Polymers. Für Partikel des ersten Polymers oder zweiten Polymers mit einer Kern-Schale-Morphologie ist die Glasübergangstemperatur die Glasübergangstemperatur der Schalenphase.
Die wässrige Zusammensetzung enthält ferner ein Pigment. Die wässrige Zusammensetzung kann von 1 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise von 1 bis 5 Gew.-% und am meisten bevorzugt von 1,5 bis 3 Gew.-% mindestens eines Pigmentes enthalten, basierend auf dem Gewicht der wässrigen Zusammensetzung. Geeignete Pigmente umfassen Ruß, Titandioxid, Eisenpigmente wie etwa festes Eisenoxid, Antimonoxidpigmente, Bariumpigmente, Kalziumpigmente, Zirkoniumpigmente, Chrompigmente, Magnesiumpigmente, Bleipigmente, Zinksulfid, Lithopon, Phthalblau und Plastik- bzw. Kunststoffpigmente wie etwa feste Kügelchen- und Mikrosphärenpigmente, die Hohlräume oder Vesikel bzw: Bläschen enthalten. Beispiele für feste Kügelchenpigmente umfassen Polystyrol- und Polyvinylchlorid-Kügelchen. Beispiele für Mikrosphärenpigmente, welche Polymerpartikel, die ein oder mehrere Hohlräume enthalten, und vesikulierte ("vesiculated") Polymerpartikel umfassen, sind in U.S. 4,427,835, U.S. 4,920,160, U.S. 4,594,363, U.S. 4,469,825, U.S. 4,468,498, U.S. 4,880,842, U.S. 4,985,064, U.S. 5,517,084, U.S. 5,041,464, U.S. 5,036,109, U.S. 5,409,776 und U.S. 5,510,422 offenbart. In einer Ausführungsform enthält die wässrige Zusammensetzung von 1 bis 20 Gew.-% Pigment, basierend auf dem Gewicht der wässrigen Zusammensetzung, und kann als semitransparente Beize, speziell für die Aufbringung auf Holzoberflächen, verwendet werden. Eine Zusammensetzung, welche das erste Polymer, Wachs, Wasser und gegebenenfalls das zweite Polymer enthält, aber ohne Pigment, kann als farbloser Überlack für Holz verwendet werden.
Die wässrige Zusammensetzung kann ferner andere Inhaltsstoffe umfassen, umfassend Füllstoffe wie etwa Siliciumdioxid, Talk, Mika, Kalziumcarbonat, Feldspat und Nephylensyenite, Farbstoffe, Konservierungsstoffe umfassend Biozide, Mildewizide und Fungizide, Weichmacher, Fließmittel, um die Filmbildung zu unterstützen, Haftverstärker, Antischaummittel, Tenside und Benetzungsmittel wie etwa Ethylenglykol, Propylenglykol und Dipropylenglykol. Rheologiemodifikatoren können der wässrigen Zusammensetzung zugegeben werden, um die Rheologie- und die Fließeigenschaften zu modifizieren. Geeignete Rheologiemodifikatoren umfassen alkalilösliche Emulsionen, hydrophobisch modifizierte alkalilösliche Emulsionen, Alginate, Hydroxyethylcellulose, hydrophobisch modifizierte Hydroxyethylcellulose, hydrophobisch modifizierte Polyurethane, Acrylamide und hydrophobisch modifizierte Polyacrylamide. Ein Rheologiemodifikator kann in Mengen von 0 bis 5 Gew.-%, vorzugsweise in Mengen von 0,1 bis 3 Gew.-%, mehr bevorzugt von 0,5 bis 3 Gew.-% zugegeben werden, basierend auf dem Gewicht der wässrigen Zusammensetzung.
Bevorzugte Rheologiemodifikatoren umfassen alkalilösliche Emulsionen, hydrophobisch modifizierte alkalilösliche Emulsionen und hydrophobisch modifizierte Polyurethane.
Die wässrige Zusammensetzung kann auf die Oberfläche eines Substrates mit verschiedenen Aufbringungsverfahren aufgebracht werden, umfassend Sprühen, Tauchen, Streichen, Vorhangbeschichten und Senkbeschichter. Bevorzugte Aufbringungsverfahren umfassen Sprühen und Streichen. Die Menge der wässrigen Zusammensetzung, die auf ein Substrat aufgebracht wird, kann abhängig vom Typ des Substrates sehr unterschiedlich sein. Z.B. hängt die Menge, die auf Holz aufgetragen wird, vom Typ des Holzes und dem Ausmaß der Verwitterung des Holzes ab. Ferner kann die wässrige Zusammensetzung in das Holz aufgesaugt werden und die Poren des Holzes auffüllen. Eine geeignete Aufbringung erfordert keine Bildung einer kontinuierlichen Sperrschicht auf dem Holz. Die wässrige Zusammensetzung kann als Einzelauftragung oder Vielfachauftragungen aufgebracht werden.
Nach der Aufbringung der wässrigen Zusammensetzung auf dem Substrat wird die wässrige Zusammensetzung getrocknet oder trocknen gelassen. Das Substrat, umfassend die wässrige Zusammensetzung, kann durch Anwendung von Hitze oder heißer Luft zur Entfernung des Wassers getrocknet werden. Alternativ kann die auf dem Substrat aufgebrachte wässrige Zusammensetzung bei Umgebungsbedingungen, wie etwa Temperaturen im Bereich von 10°C bis 50°C und einer relativen Luftfeuchtigkeit im Bereich von 0 bis 99%, trocknen gelassen werden. Typische Trocknungszeiten bei einer Umgebungsbedingung liegen im Bereich von 30 Minuten bis 4 Stunden.
Wassertropfenbildungstest: Der Wasserbildungstropfentest wurde eingesetzt, um die Benetzung mit Wasser und das Eindringen von Wasser in das Holz von Holztestplatten zu beurteilen, die mit dem Beispiel und den Vergleichszusammensetzungen behandelt wurden. Die Bildung von Wassertropfen auf behandelten Holztestplatten wurde geprüft, indem die Testplatten zuerst mit einem Besen gereinigt wurden, um etwaige Ablagerungen und Oberflächenschmutz zu entfernen. Als nächstes wurden Wassertropfen auf der Oberfläche der gesamten Testplatte verteilt. Schlussendlich wurde die Menge an Tropfenbildung beobachtet und gemäß der folgenden Skala bewertet:

100 Wassertropfenbildung über die gesamte Testplatte

50 Wasser liegt auf der Oberfläche der Testplatte ohne Tropfenbildung vor

0 Wasser wird in die Platte absorbiert
Der Widerstand gegen die Wasserbenetzung und die Eindringung von Wasser in die behandelte Holztestplatte wurde für Einschätzungen von 70 als exzellent bewertet, akzeptabel für Einschätzungen von 50 bis 69 und inakzeptabel für Einschätzungen unter einer Einschätzung von 50.
Das Reaktionsgefäß für die Herstellung der Beispiele 1 bis 3 war ein 5-Liter Rundhalskolben mit vier Hälsen, ausgestattet mit einem mechanischen Rührer, einem Temperaturüberwachungsgerät, einem Rückflusskühler bzw. Kondensator ("condenser"), Monomer- und Initiator-Zuführleitungen und einem Stickstoffeinlass.
Beispiel 1 – Herstellung eines ersten Polymers mit einer Glasübergangstemperatur von –10,6°C
Es wurden 400 Gramm (g) entionisiertes Wasser, 14,8 g Methyl-β-cyclodextrin (50,8% aktiv in Wasser) und 22,3 g Tensid (30% aktiv in Wasser) bei Raumtemperatur in das Reaktionsgefäß zugegeben. Das Tensid war ein ethoxyliertes C₆ bis C₁₈ Alkylethersulfat mit 1 bis 40 Ethylenoxidgruppen pro Molekül. Die Bestandteile wurden während Rühren unter Stickstoffspülung auf 85°C aufgeheizt. Es wurde eine Monomeremulsion hergestellt, die 625 g entionisiertes Wasser, 14,6 g Tensid (wie oben), 600 g Laurylmethacrylat (LMA), 450 g Butylacrylat (BA), 435 g Methylmethacrylat (MMA) und 15 g Methacrylsäure (MAA) enthält.
Bei 85°C wurden 3 Gew.-% der Monomeremulsion, gefolgt von 0,35 Gew.-% Natriumcarbonat (basierend auf dem Gesamtmonomergewicht) in 25 g entionisiertem Wasser und 0,35 Gew.-% Natriumpersulfat (basierend auf dem Gesamtmonomergewicht) in 30 g entionisiertem Wasser in das Reaktionsgefäß zugegeben. Nach Abklingen der Exotherme wurde der Rest der Monomeremulsion über einen Zeitraum von 3 Stunden zusammen mit einer Initiatorlösung von 0,05% (basierend auf dem gesamten Monomergewicht) Natriumpersulfat in 210 g entionisiertem Wasser zugeführt. Das dabei erhaltene Polymer, Beispiel 1, wies 49,5 Gew.-% Feststoffe, einen mittleren Partikeldurchmesser von 134 nm und eine Glasübergangstemperatur von –11,4°C auf. Die Zusammensetzung des Polymers von Beispiel 1 betrug, basierend auf dem Gewicht, 40LMA/30BA/29MMA/1MAA.
Beispiel 2 – Herstellung eines ersten Polymers mit einer Glasübergangstemperatur von –5°C
In das Reaktionsgefäß gemäß Beispiel 1 wurden 686,0 Gramm (g) entionisiertes Wasser und 22,1 g eines einer wässrigen β-Methylcyclodextrinlösung (51 % aktiv) zugegeben. Die Bestandteile im Reaktionsgefäß wurden, während sie in einer Stickstoffatmosphäre gerührt wurden, auf 93°C aufgeheizt. In einem separaten Behälter wurde eine Monomeremulsion aus 548,0 g entionisiertem Wasser, 16,0 g 28%-ige wässrige Lösung von Natriumlaurylsulfat, 0,13 g Dinatriumethylendiamintetraacetatsalz, 718,0 g BA, 35,9 g MAA, 704,6 g MMA, 785,3 g LMA und 6,7 g n-Dodecylmercaptan hergestellt. In einem zweiten Behälter wurde eine Initiatorlösung aus 4,9 g Ammoniumpersulfat und 163,0 g entionisiertem Wasser hergestellt. Die folgenden Bestandteile wurden in das Reaktionsgefäß zugegeben: eine Lösung von 1,1 g Natriumcarbonat, gelöst in 31,3 g entionisiertem Wasser, 5,0 g entionisiertes Wasser, welches verwendet wurde, um den Natriumcarbonatlösungsbehälter zu spülen, eine Lösung von 7,35 g Ammoniumpersulfat in 27,4 g entionisiertem Wasser, 5,0 g entionisiertes Wasser, welches zum Spülen des Ammoniumpersulfatlösungsbehälters benutzt wurde, 131,1 g einer 100 nm Durchmesser Latexdispersion (45% Feststoffe), und 25,0 g entionisiertes Wasser, welches zum Spülen des Latexdispersionsbehälters benutzt wurde. Darauffolgend, mit den Inhalten des Reaktionsgefäßes bei 83 – 85°C, wurden die Monomeremulsion und die Initiatorlösung zusammen in das Reaktionsgefäß zugegeben, während die Bestandteile des Reaktionsgefäßes bei einer Temperatur von 83 – 85°C gehalten wurden. Bei Beendigung der Zugabe wurden der Monomeremulsionsbehälter und der Initiatorlösungsbehälter mit 31,0 bzw. 5,0 g entionisiertem Wasser gespült. Das Spülwasser wurde in das Reaktionsgefäß zugegeben. Das dabei erhaltene Polymer, Beispiel 2, wurde mit 0,1 Gew.-% Benzophenon versetzt, basierend auf den Polymerfeststoffanteilen. Beispiel 2 wies 55 Gew.-% Feststoffanteil, einen mittleren Partikeldurchmesser von 300 nm, einen pH von 7,0 und eine Glasübergangstemperatur von –5°C auf. Die Zusammensetzung des Polymers von Beispiel 2 betrug, basierend auf dem Gewicht, 35LMA/32BA/31,4MMA/1,6MA/0,3%nDDM + 0,1 Benzophenon.
Beispiel 3 – Herstellung eines ersten Polymers mit einer Glasübergangstemperatur von 18,8°C
Beispiel 3 wurde gemäß dem Verfahren von Beispiel 1 hergestellt, außer, dass die Monomeremulsion hergestellt wurde, enthaltend 625 g entionisiertes Wasser, 14,6 g Tensid (wie oben), 600 g LMA, 225 g BA, 660 g MMA und 15 g MAA. Der dabei erhaltene Latex, Beispiel 3, wies 46,3 Gew.-% Feststoffanteil, einen mittleren Partikeldurchmesser von 138 nm und eine Glasübergangstemperatur von 18,8°C auf. Die Zusammensetzung des Polymers von Beispiel 3 betrug, basierend auf dem Gewicht, 40LMA/15BA/44MMA/1MAA.
Beispiel 4 – Herstellung von wässrigen Zusammensetzungen und Vergleichszusammensetzungen
Wässrige Zusammensetzungen und Vergleichszusammensetzungen wurden durch Mischen der Materialien in der Reihenfolge, wie sie in den Tabellen 4.1 a und 4.1 b angegeben ist, hergestellt. Die wässrigen Zusammensetzungen dieser Erfindung sind AC-1 und AC-2, während die Vergleichszusammensetzungen Comp. A bis Comp. K sind. Außerdem sind in den Tabellen 4.1a und 4.1b die Gew.-% Feststoffe des ersten Polymers, zweiten Polymers und des gesamten Polymers in den wässrigen oder Vergleichszusammensetzungen angegeben. Wässrige Zusammensetzungen dieser Erfindung enthielten mindestens 2 Gew.-% erstes Polymer und mindestens 10 Gew.-% Gesamtpolymer.
Materialien und deren Herkunft, wie sie in den Beispielen für die wässrige und Vergleichszusammensetzung verwendet wurden, sind:
Tabelle 4.1a – Herstellung von wässrigen Zusammensetzungen und Vergleichszusammensetzungen
Außerdem wurde eine Serie von wässrigen Zusammensetzungen und Vergleichszusammensetzungen hergestellt, die sowohl ein erstes Polymer als auch ein zweites Polymer enthalten. Diese Zusammensetzungen wurden hergestellt, indem erst eine Serie von primären Zusammensetzungen, PC-A bis PC-F, hergestellt wurden, welche entweder ein erstes Polymer oder ein zweites Polymer enthalten. Die primären Zusammensetzungen wurden dann in verschiedenen Verhältnissen gemischt, um die wässrigen Zusammensetzungen und Vergleichszusammensetzungen herzustellen. Die primären Zusammensetzungen, welche als Mischkomponenten verwendet wurden, wurden durch das Mischen der Materialien in der Reihenfolge, wie sie in Tabelle 4.2 angegeben ist, hergestellt.
Tabelle 4.2 – Primäre Zusammensetzungen, welche zur Herstellung von wässrigen Zusammensetzungen und Vergleichszusammensetzungen, enthaltend ein erstes und ein zweites Polymer, verwendet wurden
Die wässrigen Zusammensetzungen und die Vergleichszusammensetzungen, die aus den primären Zusammensetzungen hergestellt wurden, sind in Tabelle 4.3 aufgeführt, welche die Mengen der Mischkomponenten in Gew.-% der primären Zusammensetzungen aufführt.
Tabelle 4.3 – Zusammensetzung der wässrigen Zusammensetzungen und der Vergleichszusammensetzungen, enthaltend ein erstes Polymer und ein zweites Polymer
Die wässrigen Zusammensetzungen dieser Erfindung (AC-3 bis AC-5) enthielten Wachs, während die Vergleichszusammensetzungen (Vergl. L bis Vergl. N) kein Wachs enthielten.
Wässrige Zusammensetzungen AC-1 bis AC-5 und Vergleichszusammensetzungen A bis N wurden auf CCA behandelte Südgelbkieferdeckplatten ("southern yellow pine decking boards") aufgetragen. Die Deckplatten waren 13,3 cm breit, 152 cm lang und 4,4 cm dick und wurden vor der Auftragung der wässrigen Zusammensetzungen für 23 Monate verwittert. Die Deckplatten wurden horizontal auf einem Außengehweg, der am Spring House, Pennsylvania, gelegen ist, ausgelegt bzw. installiert. Die Oberfläche der Deckplatten wurde durch Wischen zum Entfernen von Dreck und Ablagerungen präpariert. Nachfolgend wurde die wässrige Zusammensetzung auf den Deckplatten durch Streichen bzw. mittels Pinsel bzw. Bürste aufgetragen. Es wurden ausreichende Mengen der wässrigen Zusammensetzung aufgetragen, bis die Deckplatte keine wässrige Zusammensetzung mehr aufsaugte. Die behandelten Deckplatten waren in etwa einer Stunde auf Berührbarkeit trocken ("dry to touch") und wurden für weitere 12 Stunden trocknen gelassen, bevor der Außengehweg für Passanten wieder freigegeben wurde.
Beispiel 5 – Beurteilung der behandelten Deckplatten
Der Wassertropfentest wurde verwendet, um die behandelten Deckplatten in periodischen Intervallen zu beurteilen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 5.1 gezeigt.
Tabelle 5.1 a – Wassertropfentestergebnisse für die behandelten Deckplatten
Tabelle 5.1b – Wassertropfentestergebnisse für behandelte Deckplatten
Die Holzdeckplatten, welche mit AC-2, die das erste Polymer, aber nicht das zweite Polymer enthaltende wässrige Zusammensetzung, behandelt wurden, behielten ausgezeichnete Wasserbenetzungswiderstandsfähigkeit und Wassereindringungswiderstandsfähigkeit nach 6 Monaten im Außenbereich bei. Die Holzdeckplatten, welche mit der wässrigen Zusammensetzung AC-1, die sowohl das erste Polymer als auch das zweite Polymer enthielt, behandelt wurden, behielten annehmbare Wasserwiderstandsfähigkeit nach 6 Monaten im Außenbereich bei. Im Gegensatz dazu zeigten Holzdeckplatten, welche mit vielen der Vergleichszusammensetzungen behandelt wurden, inakzeptable Wasserwiderstandsfähigkeit nach 6 Monaten im Außenbereich. Die Ergebnisse zeigen, dass die wässrige Zusammensetzung dieser Erfindung akzeptable bis ausgezeichnete Wasserbenetzungswiderstandsfähigkeit und Wassereindringungswiderstandsfähigkeit nach einem Zeitraum von mindestens 6 Monaten im Außenbereich gewährleistet.
Tabelle 5.2 – Wassertropfentestergebnisse für behandelte Deckplatten, die Mischungen eines ersten Polymers und eines zweiten Polymers enthalten
Die Ergebnisse in Tabelle 5.2 zeigen, dass wässrige Zusammensetzungen AC-3 bis AC-5, welche Mischungen aus dem ersten Polymer und dem zweiten Polymer enthielten, und außerdem Wachs enthielten, akzeptable oder bessere Widerstandsfähigkeit gegen Wasser nach 6 Monaten im Außenbereich zeigten. Im Gegensatz dazu zeigten die Vergleichszusammensetzungen Vergl. L und Vergl. N, welches ein erstes Polymer und ein zweites Polymer, aber kein Wachs enthielten, inakzeptable Wasserbenetzungswiderstandsfähigkeit und Wassereindringungswiderstandsfähigkeit während fast der gesamten Beurteilungszeit. Die Ergebnisse zeigen, dass die wässrige Zusammensetzung gemäß dieser Erfindung akzeptable bis exzellente Wasserbenetzungswiderstandsfähigkeit und Wassereindringungswiderstandsfähigkeit nach mindestens 6 Monaten im Außenbereich bereitstellt.

Claims

Wässrige Zusammensetzung umfassend: a) von 2 Gew.-% bis 25 Gew.-% eines ersten Polymers, basierend auf dem Gewicht der wässrigen Zusammensetzung, worin das erste Polymer als polymerisierte Einheiten i) von 20 Gew.-% bis 100 Gew.-%, basierend auf dem Gewicht des ersten Polymers, mindestens eines C₁₂ bis C₄₀ Alkylesters der (Meth)acrylsäure, ii) von 0 Gew.-% bis 10 Gew.-%, basierend auf dem Gewicht des ersten Polymers, mindestens eines ethylenisch ungesättigten Säure- oder Amidhaltigen Monomers oder eines Salzes davon und iii) von 0 Gew.-% bis 80 Gew.-%, basierend auf dem Gewicht des ersten Polymers, mindestens eines ethylenisch ungesättigten Monomers umfasst, b) von 0,1 Gew.-% bis 5 Gew.-%, basierend auf dem Gewicht der wässrigen Zusammensetzung, mindestens eines Wachses, c) von 1 Gew.-% bis 20 Gew.-%, basierend auf dem Gewicht der wässrigen Zusammensetzung, mindestens eines Pigments, und d) von 0 Gew.-% bis 32 Gew.-%, basierend auf dem Gewicht der wässrigen Zusammensetzung, mindestens eines zweiten Polymers, worin die Summe des ersten Polymers und des zweiten Polymers mindestens 10 Gew.-% , basierend auf dem Gewicht der wässrigen Zusammensetzung, beträgt, worin das erste Polymer mindestens 20 Gew.-% der Summe der Gewichte des ersten Polymers und des zweiten Polymers beträgt und worin das erste Polymer und das zweite Polymer eine gemeinsame Glasübergangstemperatur Tg im Bereich von 268 Kelvin bis 293 Kelvin aufweisen, wenn sie gemäß der Gleichung
berechnet wird, worin w₁ und w₂ die Gewichtsanteile des ersten Polymers bzw. zweiten Polymers sind und T_g(1) und T_g(2) die Glasübergangstemperaturen des ersten Polymers bzw. des zweiten Polymers sind.
Wässrige Zusammensetzung gemäß Anspruch 1, worin das erste Polymer, basierend auf dem Gewicht des ersten Polymers, 1 Gew.-% bis 5 Gew.-% von dem mindestens einen ethylenisch ungesättigten Säure- oder Amid-haltigen Monomer oder einem Salz davon als polymerisierte Einheiten umfasst.
Wässrige Zusammensetzung gemäß Anspruch 1, worin, basierend auf dem Gewicht der wässrigen Zusammensetzung, der Anteil des zweiten Polymers 0 Gew.-% ist.
Wässrige Zusammensetzung gemäß Anspruch 1, Anspruch 2 oder Anspruch 3, worin das erste Polymer durch Emulsionspolymerisation hergestellt ist.
Wässrige Zusammensetzung gemäß Anspruch 4, worin das erste Polymer in Anwesenheit einer makromolekularen organischen Verbindung hergestellt ist, die eine hydrophobe Kavität aufweist, worin diese makromolekulare organische Verbindung, die eine hydrophobe Kavität aufweist, aus der Gruppe, bestehend aus Cyclodextrin, Cyclodextrinderivaten, Cycloinulohexose, Cycloinulheptose, Cycloinuloctose, Calyxaren und einem Korbmolekül (Cavitand), ausgewählt ist.
Verfahren zum Behandeln von Holzoberfläche, umfassend die Schritte: a) Herstellen einer wässrigen Zusammensetzung gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, b) Aufbringen dieser wässrigen Zusammensetzung auf diese Holzoberfläche und Trocknen oder Trocknenlassen dieser wässrigen Zusammensetzung