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Die Erfindung betrifft die Verwendung eines Überzugs, der ein
säurefunktionales Polymer und ein Organosilan umfasst.
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Zur Entwicklung von Emulsionsüberzügen auf Wasserbasis als Ersatz für
Überzugsformulierungen bzw. Lackformulierungen auf Lösungsmittelbasis, die zur
Verwendung in Industrie und Bauwesen vorgesehen sind, wurden wesentliche
Anstrengungen in der Forschung unternommen. Jedoch fanden Überzüge auf
Wasserbasis nur begrenzte Akzeptanz für Holzlackierungen. Für den Fachmann der
Lackindustrie weist die Verwendung von Überzügen auf Wasserbasis gegenüber
Überzügen auf Lösungsmittelbasis im Allgemeinen bekanntlich mindestens zwei Nachteile
auf: Wasserlösliche chromophore Verbindungen in der Holzoberfläche, wie Tannin,
schlagen durch die aufgetragenen Überzüge auf Wasserbasis, bilden Verfärbungen
und schmälern die erhaltene Lackqualität und wenn unter bestimmten
Umweltbedingungen angewendet oder bestimmten Umweltbedingungen ausgesetzt, können
physikalische Eigenschaften, wie Scheuerfestigkeit, Beständigkeit gegen Weißwerden
durch Wassereinwirkung, Korrosionsbeständigkeit, Wärmeblockbeständigkeit und
Feuer-, Rauch-, Nikotin-, Schreibstift- und Tintenblockierung und Anhaftung des
Überzugs auf Wasserbasis an dem Holzsubstrat ein Problem werden.
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Bei einem Versuch zur Verbesserung der Tanninfleckblockierung von
Überzügen auf Wasserbasis wurden reaktive Pigmente in den Überzug
eingearbeitet. Obwohl reaktive Pigmente im Allgemeinen wirksame
Tanninfleckblockierungsmittefsind, haben sie jedoch Grenzen. Reaktive Pigmente können
Stabilitätsprobleme, wie Viskositätserhöhung und Polymergelbildung, verursachen und sind als
umweltschädlich bekannt.
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US-A-5 141 784 offenbart ein Verfahren zur Behandlung von
Holzsubstraten mit auslaugbaren chromophoren Substanzen durch Auftragen einer
wirksamen Menge eines Carbonsäuresalzes und/oder einer wasserlöslichen organischen
Verbindung, die ein oder mehrere salzbildende Aminogruppen trägt und ein
Molekulargewicht von etwa 50 bis etwa 300 000 aufweist.
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US-A-5 051 283 offenbart eine Zusammensetzung zur
Oberflächenbehandlung von Holzoberflächen, die nach dem Auftragen eines Überzugs auf
Wasserbasis auslaugbare Zusammensetzungen an der Fleckbildung hindert, umfassend
etwa 1% bis etwa 25 Gew.-% eines Alkalimetallsalzes einer einbasigen oder
zweibasigen Carbonsäure und etwa 1% bis etwa 50 Gew.-% einer wasserlöslichen
organischen Verbindung, die ein oder mehrere salzbildende Aminogruppen trägt und
ein Molekulargewicht von etwa 50 bis etwa 300 000 und etwa 25% bis etwa 98%
Wasser aufweist.
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WO 91/18954 offenbart Anstrichstoffe, die eine Verbindung oder ein
Gemisch von Verbindungen der nachstehenden allgemeinen Formel enthalten:
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X-R¹-[-SiR²R³-O-In-[-SiR²(OR&sup5;)-O]-m-SiR²R³-R&sup4;-Y
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worin n zwischen 2 und 25 ist und m zwischen 0 bis 5 ist, X und Y
verschiedene funktionale Gruppen wiedergeben und R¹, R², R³, R&sup4; und R&sup5; verschiedene
organische Substituenten darstellen. Alle diese Verbindungen oder deren Gemische
sind als Silikone oder Siloxane bekannt, weil sie mindestens eine Einheit Si-O-Si in
ihrer Struktur enthalten. Solche Verbindungen verbessern die Säure-, Anstrich- und
Wetterbeständigkeit und die Wasserabstoßungseigenschaften.
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EP-A1-0 544 569 offenbart eine wässrige Polymerdispersion mit einem
pH-Wert zwischen 4 und 8, die Teilchen eines Polymers mit einer
Glasübergangstemperatur von -20 bis +50ºC und 0,1 bis 2 Gew.-% γ-Aminopropyltriethoxysilan
umfasst. Das Polymer wird durch Emulsionspolymerisation von 30 bis 70
Gewichtsteilen Styrol, 30 bis 70 Gewichtsteilen C&sub1;-C&sub8;-Alkyl(meth)acrylat und 0,5 bis 8
Gewichtsteilen einer ethylenisch ungesättigten Carbonsäure erhalten. Eine solche
Dispersion zeigt gute Lagerungsstabilität, hinreichende Filmbildungsfähigkeit und
befriedigende Feuchtigkeitsanhaftung.
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US-A-4 075 394 offenbart ein Verfahren zur Behandlung von Tannin
enthaltenden Holzsubstraten mit einer wässrigen Lösung eines Polyalkylenamins.
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Die internationale Anmeldung Nr. PCT/US/92/00643 offenbart eine
polymere Zusammensetzung, die mindestens ein säurefunktionales Vinylpolymer und
mindestens ein aminofunktionales Siloxanpolymer enthält. Die angemischten
poly
meren Zusammensetzungen können verschiedene Substrate mit
Oberflächenüberzügen bereitstellen, die als quasi vernetzte alkalilösliche polymere Netzwerke
charakterisiert werden, die verbesserte Oberflächeneigenschaften zeigen. Ebenfalls
offenbart werden Verfahren zur Herstellung einer gemischten polymeren
Zusammensetzung.
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Die japanische Patentanmeldung JP-A-03/064305 offenbart eine
Zusammensetzung, die aus einer makromolekularen wässrigen Dispersion von einem
Carbonsäuregruppen enthaltenden wasserlöslichen Harz und wasserlöslichem
Silanhaftmittel, das eine Aminogruppe in dem Molekül enthält, besteht, wobei das
Carboxylgruppen enthaltende wasserlösliche Harz einen Säurewert von 30 bis 800
aufweist, und die Mengen von 0,2 bis 2,0 Gewichtsteilen des wässrigen Harzes und 0,1
bis 3 Gewichtsteilen des Aminogruppen enthaltenden Silanhaftmittel pro 100
Gewichtsteile Feststoff der makromolekularen wässrigen Dispersion angemischt
werden.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein
Tanninfleckblockierungsmittel, ein Scheuerfestigkeit-Verbesserungsmittel, ein Mittel zum
Verleihen von Beständigkeit gegen Weißwerden durch Wassereinwirkung, ein
Wärmeblockbeständigkeit-Verbesserungsmittel, ein Feuer- und Rauchblockierung-
Verbesserungsmittel, ein Nikotinfleckblockierung-Verbesserungsmittel, ein
Schreibstift- und Tintenblockierung-Verbesserungsmittel, ein Wasserfleckblockierung-
Verbesserungsmittel und ein Anhaftungsverbesserungsmittel bereitzustellen.
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Obwohl verschiedene Systeme zum Inhibieren der Tanninmigration in
Tannin enthaltenden Holzsubstraten bekannt sind, verwendet keines einen
aminosilanmodifizierten Überzug als ein wirksames Tanninfleckblockierungsmittel oder
schlägt dies vor. Weiterhin zeigt keines eine Verbesserung in der Beständigkeit
gegen Weißwerden durch Wassereinwirkung, gegen Anhaftung, gegen Korrosion und
gegen Blasenbildung.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Verwendung eines Überzugs
bereitgestellt, umfassend:
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(a) ein säurefunktionales Polymer, gebildet aus 0,1 Gew.-% bis 20 Gew.-
%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Polymers, von mindestens einem
säurefunktionalen Monomer, und
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(b) 0,1 Gew.-% bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des
säurefunk
tionalen Polymers, von mindestens einem Organosilan mit einem zahlenmittleren
Molekulargewicht von 100 bis 10 000
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als mindestens eines der folgenden: ein Tanninfleckblockierung-
Verbesserungsmittel, ein Scheuerfestigkeit-Verbesserungsmittel, ein
Wärmeblockbeständigkeit-Verbesserungsmittel, ein Feuer- und
Rauchblockierung-Verbesserungsmittel, ein Nikotinfleckblockierung-Verbesserungsmittel, ein Schreibstift-
und Tintenblockierung-Verbesserungsmittel.
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Einer der Vorteile der Verwendung des erfindungsgemäßen Überzugs als
ein Tanninfleckblockierungsmittel besteht darin, dass er das Auslaugen von
wasserlöslichen chromophoren Verbindungen auf dem oder in das Holz oder andere/n
Tannin enthaltende/n Substratoberfläche/n, insbesondere die hochkonzentrierten
Tannine in Astknoten, vom Ausbluten durch einen anschließend aufgetragenen Lack auf
Wasserbasis vermindert. Er liefert auch eine Holzlackzusammensetzung auf
Wasserbasis und ein Verfahren, das in der Tanninfleckblockierungsleistung Systemen
auf Lösungsmittelbasis und ein reaktives Pigment enthaltenden Systemen
ebenbürtig ist, und einen unpigmentierten Überzug auf Wasserbasis, der im Allgemeinen
nicht verläuft, lösungsmittelfrei ist und geringe Anteile von flüchtigen organischen
Verbindungen (VOC) enthält, wenn er mit Überzügen auf Lösungsmittelbasis
verglichen wird.
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Der in der vorliegenden Erfindung verwendete organosilanmodifizierte
Überzug kann Überzüge auf Wasserbasis und Lösungsmittelbasis sowie reaktive
Pigmente enthaltende Überzüge, wie beispielsweise Zinkoxid und Bariummetaborat,
ersetzen.
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Tanninenthaltende Substrate schließen Papier, Karton, Sperrholz,
Spanplatten, Holzspanplatten, Faserkarton und Holzfaserplatten ein.
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Organosilane haben aufgrund ihrer hohen Reaktivität, Unlöslichkeit und
Instabilität in wässrigen und/oder pigmentierten Systemen bei Überzügen auf
Wasserbasis im Allgemeinen keine breite Verwendung gefunden. In der vorliegenden
Erfindung wird die hohe Reaktivität von Organosilanen ausgenutzt. Es wird
angenommen, dass die Kombination von reaktivem Aminosilan mit dem
säurefunktionalen Polymer einen Überzug erzeugt, der wirksam Tanninfleckbildungen vor dem
Migrieren in anschließend aufgetragene Lacke auf Wasserbasis bewahrt. Es ist jedoch
eine Hypothese zur vorliegenden Erfindung und sollte in keiner Weise als den
Schutzumfang begrenzend aufgefaßt werden. Das Tanninfleckblockierungssystem
der vorliegenden Erfindung zeigt auch unerwartete Verbesserungen der
physikalischen Eigenschaften der aminosilanmodifizierten Überzugszusammensetzung.
Die Zusammensetzungen werden durch Zugeben einer wirksamen Menge
eines Organosilans zu einem säurefunktionalen Polymer hergestellt. Die Menge an
Organosilan, die zu dem Polymer gegeben wird, ist eine Funktion des Säuregehalts
des Polymers. Wenn der Säureanteil des säurefunktionalen Polymers etwa 0,1
Gew.-% bis etwa 5 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Polymers, beträgt, ist der
Anteil an Organosilan zum Modifizieren des säurefunktionalen Polymers etwa 0,1%
bis etwa 5%. Wenn der Säureanteil des säurefunktionalen Polymers etwa 5 Gew.-%
bis etwa 20 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht, des Gewichts des Polymers beträgt,
ist der Anteil an Organosilan zum Modifizieren des säurefunktionalen Polymers etwa
5% bis etwa 20%.
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Vorzugsweise ist der Säureanteil in dem säurefunktionalen Polymer etwa
0,1% bis etwa 10%, bevorzugter etwa 0,1% bis etwa 5%. Der bevorzugte Anteil an
Organosilan, um das säurefunktionale Polymer zu modifizieren, ist etwa 0,1% bis
etwa 10%, bevorzugter etwa 0,1% bis etwa 5%, bezogen auf das Gewicht des
Polymers.
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Wenn zu wenig Organosilan im Verhältnis zum säurefunktionalen Polymer
verwendet wird, können die Eigenschaften, wie beispielsweise Beständigkeit des
getrockneten unpigmentierten Überzugs gegen Weißwerden durch
Wassereinwirkung, verloren gehen und das Tanninfleckblockierungsmittel kann nicht optimiert
werden. Wenn aber zum Erreichen von wirksamer Tanninfleckblockierung der im
Verhältnis zum säurefunktionalen Vinylpolymer verwendete Anteil an Aminosilan zu
hoch ist, kann andererseits das überschüssige Organosilan die Eigenschaften des
Überzugs, wie beispielsweise Anhaftung, Wasserempfindlichkeit, Korrosions- und
Blasenbeständigkeit, negativ beeinflussen.
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Organosilane mit verschiedenen Molekulargewichten können verwendet
werden, um das säurefunktionale Vinylpolymer bei der Ausführung der Erfindung zu
modifizieren. Vorzugsweise weisen die Organosilane jedoch ein zahlenmittleres
Molekulargewicht, bestimmt durch Gelpermeationschromatographie, von etwa 100 bis
etwa 10000, bevorzugter etwa 150 bis etwa 5000 und besonders bevorzugt etwa 150
bis etwa 1000 auf. Praktische Betrachtungen, wie Löslichkeit und mechanische
An
wendung, sind im Allgemeinen die einzigen Begrenzungen des Molekulargewichts,
obwohl es zweckmäßigerweise besonders bevorzugt ist, dass das Molekulargewicht
ein Maximum von etwa 1000 nicht übersteigt.
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Im Allgemeinen sind Organosilane organische Materialien, die Silizium
enthalten. Organosilane, die sich als wirksame Modifizierungsmittel für
säurefunktionale Polymere für ein verbessertes Tanninfleckblockieren in unpigmentierten und
pigmentierten Überzügen auf Wasserbasis erwiesen, schließen Aminosilane, wie
Trimethoxysilylpropyldiethylentriamin, N-Methylaminopropyltrimethoxysilan,
Aminoethylaminopropylmethyldimethoxysilan, Aminoethylaminopropyltrimethoxysilan
(Dow Corning Z-6020), Aminopropylmethyldimethoxysilan,
Aminopropyltrimethoxysilan, polymeres Aminoalkylsilizium,
Aminoethylaminoethylaminopropyltrimethoxysilan, N-Methylaminopropyltrimethoxysilan, Methylaminopropyltrimethoxysilan,
quaternäre Aminosilane, Epoxysilane, Mercaptosilane, Vinylsilane und Methacryloxysilane,
ein. Aminosilane sind bevorzugt.
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Bei der Ausführung der Erfindung werden organosilanmodifizierte
Überzüge durch Zugeben einer speziellen Menge Organosilan zu einem
säureenthaltenden Polymer hergestellt. Die Menge an zugegebenem Organosilan sollte aus den
vorher ausgewiesenen Gründen in einem bestimmten Verhältnis zu dem Säureanteil
des Polymers vorliegen. Das Organosilan wird vorzugsweise nach der
Polymerisation des Polymers zugesetzt. Das Organosilan kann jedoch auch während der
Polymerisation zugegeben werden.
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Das säureenthaltende Polymer kann über beliebige, im Stand der Technik
bekannte Verfahren, wie beispielsweise durch Emulsionspolymerisation, hergestellt
werden. Die bei der Herstellung der Polymere verwendeten Monomere bestehen
vollständig oder größtenteils aus Monomeren, die keine reaktiven Gruppen außer der
ethylenischen Ungesättigtheit enthalten. Beispiele der Monomere sind die
Alkyl(meth)acrylate, Styrol und Vinylester von Carbonsäuren, wie
Acrylsäurehydroxyethylester, Methacrylsäurehydroxyethylester,
Methacrylsäurehydroxypropylester, Ethylenglykolmonoallylether, Acrylsäureglycidylester,
Methacrylsäureglycidylester und Allylglycidylether.
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Es ist auch möglich, Monomere in relativ kleinen Mengen, wie
beispielsweise zwischen 0,1% und 10 Gew.-% zu verwenden, die zusätzlich zu der
ethylenischen Ungesättigtheit auch andere reaktive Gruppen, Hydroxylgruppen,
Alkoxyme
thylamidgruppen, wie beispielsweise N-Methylolacrylamid,
N-Methylolmethacrylamid, N-Butoxymethylacrylamid, N-Butoxymethylmethacrylamid oder
Epoxygruppen, enthalten.
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Die Säurefunktionalität ist gewöhnlich, jedoch nicht in allen Fällen, auf die
Verwendung von säurefunktionalen Monomeren, wie beispielsweise Acrylsäure,
Methacrylsäure, Fumarsäure, Maleinsäure, Crotonsäure, Itaconsäure,
Phosphorsäureester von (Meth)acrylsäurehydroxyethylester, Acrylamidopropansulfonsäure und
Vinylsulfonsäuren begrenzt. Vorzugsweise werden bei der Ausführung der Erfindung
als Säuregruppen enthaltende Monomereinheiten Acrylsäure, Methacrylsäure,
Itaconsäure und Gemische davon verwendet.
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Auch alkylenisch polyungesättigte Monomere, wie
Cyanursäuretriallylester, Maleinsäuredivinylester, Adipinsäuredivinylester, Vinylcrotonat und
Ethylenglykoldiacrylatester und Methacrylsäureallylester, sind in Mengen von etwa 1% bis
etwa 10 Gew.-% bei der Herstellung der säurefunktionalen Polymere verwendbar.
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Als Startersysteme für die Polymerisation von ethylenisch ungesättigten
Monomeren sind Beispiele für geeignete Arten von Startern Persulfate,
Wasserstoffperoxide, organische Peroxide, wie Hydroperoxide und Azoverbindungen,
gegebenenfalls in Kombination mit Reduktionsmitteln. In Abhängigkeit von der Art der
Monomere und den gewünschten Eigenschaften des Polymers und der gewünschten
Größe der Polymerteilchen können verschiedene Arten von Emulgatoren entweder
einzeln oder in Kombination verwendet werden. Im Allgemeinen können sowohl
anionische als auch nichtionische Emulgatoren angewendet werden. Gegebenenfalls
können auch Schutzkolloide angewendet werden. In vielen Fällen ist ein Gemisch
eines anionischen und nicht-ionischen Emulgators am befriedigendsten. Einige
Beispiele von geeigneten Klassen von Verbindungen, die zur Verwendung bei der
Polymerisation geeignet sind, sind Alkylbenzolsulfonate und Alkyl(C&sub1;&sub0;-C&sub1;&sub8;)sulfate,
Monodialkylphosphate, (C&sub1;&sub0;-C&sub1;&sub8;)Fettsäuresalze, Polyglykolether von (C&sub8;-C&sub1;&sub8;)Alkoholen
oder Alkylphenolen und Blockcopolymere von Ethylenoxid und Propylenoxid.
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Ein Emulgator oder eine Kombination von Emulgatoren kann in dem
Polymerisationsverfahren angewendet werden. Die verwendete Menge hängt von der
Art des Monomers und der Art des Emulgators ab. Im Allgemeinen wird eine Menge
von etwa 0,1% bis etwa 10 Gew.-%, insbesondere eine Menge von etwa 0,5% bis
etwa 5 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge an Feststoff, angewendet.
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Die Polymerisation kann auch durch zunächst Herstellen einer
Voremulsion der Monomere und eines Teils der Gesamtmenge an Wasser und Emulgatoren
und anschließendes Starten der Polymerisation mit Hilfe eines Katalysators, wobei
die Dosierzeit der Voremulsion und des Katalysators zwischen 2 und etwa 5 Stunden
liegt, bewirkt werden. Andererseits ist es möglich, einen Teil der Monomere in der
Emulsion zuerst zu polymerisieren und weitere Monomere schrittweise, getrennt
oder gemischt zuzusetzen. Zusätzlich ist es möglich, zuerst ein Monomer oder eine
Kombination von Monomeren eines bestimmten Typs zu polymerisieren und
anschließend andere Monomere oder Kombinationen von Monomeren zuzusetzen, so
dass Polymerteilchen mit einer laminierten Struktur gebildet werden. Die
Konzentration an Säuregruppen kann für jede Schicht verschieden sein, beispielsweise mit
einer hohen Konzentration an Säuregruppen an der Außenseite des Teilchens und
einer geringen Konzentration im Inneren des Teilchens. Die Menge an erforderlicher
Säure kann dann weniger als 2,0 Gew.-%, beispielsweise zwischen 0,5 und 1,0
Gew.-%, bezogen auf das Gesamtpolymer, sein. Die Reaktionstemperatur während
der Polymerisation kann zwischen -15ºC und 100ºC, vorzugsweise zwischen 20ºC
und 90ºC, liegen.
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Während der Polymerisation können auch andere Verbindungen
vorliegen, beispielsweise Kettenlängeregulatoren, wie Mercaptane, und Puffer, wie
Natriumbicarbonat. Außerdem können Substanzen, wie Weichmacher,
Vernetzungsmittel, das Fließen fördernde Mittel, Verdickungsmittel, Färbemittel oder Pigmente,
einschließlich anorganischer und polymerer Pigmente, während der Polymerisation
vorliegen oder nach der Polymerisation zugegeben werden. Auch die Anhaftung
fördernde Monomere, wie gemäß US-A-2 980 652, 4 599 417 und 4 777 265 (durch
diesen Hinweis hierin einbezogen) offenbart und hergestellt, können während der
Polymerisation des säurefunktionalen Polymers vorliegen.
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Wenn Polymere unter Verwendung von Tensiden, wie beispielsweise
Natriumlaurylsulfat und dergleichen, polymerisiert werden, kann es notwendig sein,
weiteres Tensid zuzugeben, um das Einarbeiten des Organosilans zu ermöglichen,
damit dem modifizierten säurefunktionalen Polymer Stabilität verliehen wird. Der
Anteil an verwendetem Tensid ist etwa 0,1% bis etwa 10 Gew.-%, bezogen auf das
Gewicht des Emulsionspolymers.
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Die folgenden nicht begrenzenden Beispiele werden zur weiteren
Erläute
rung der organosilanmodifizierten Überzüge, die gemäß der vorliegenden Erfindung
hergestellt wurden und in Tanninfleckblockierungssystemen verwendbar sind, sowie
der unerwarteten Verbesserung der anderen physikalischen Eigenschaften, wie
beispielsweise Viskosität, Anhaftung, Scheuerfestigkeit, Beständigkeit gegen
Weißwerden durch Wassereinwirkung, Korrosionsbeständigkeit, Wärmeblockbeständigkeit
und Wasser-, Feuer-, Rauch-, Nikotin-, Schreibstift- und Tintenblockierung
bereitgestellt. Diese Beispiele sind zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung vorgesehen
und sind in keiner Weise beabsichtigt, deren Schutzumfang zu begrenzen, außer wie
weiter in den Ansprüchen ausgeführt.
Testverfahren für Tanninfleckblockierung
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Tannine und andere chromophore Extrakte sind natürlich vorkommende
Materialien, die in Produkten auf Holzbasis vorkommen. Diese chromophoren
Materialien liegen in der westlichen Rotzeder (Western Red Cedar), Rotholzeiche (Red
Wood Oak) und der weißen und gelben Pinie (White and Yellow Pine) vor. Sie liegen
auch in Holzzusammensetzungsprodukten, wie Papier, Karton, Sperrholz,
Spanplatte, Faserplatte, Faserkarton und Holzfaserplatte, vor.
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Fleckbildende Substrate, wie dunkle Flecken bildende Zeder und Rotholz,
werden bei diesem Test verwendet und werden gehobelt und geschmirgelt. Bretter
mit einem konsistenten Kornmuster über die Länge des Bretts werden ausgewählt,
um in dem Test Variabilität zu vermeiden. Das Testbrett wird in gleiche Bereiche
geteilt. Testgrundierungen werden mit einem Pinsel bei gleicher Verteilungsrate (d. h.
ungefähr 450 Quadratfuß pro Gallone, bestimmt durch Auswägen des
Testanstrichstoffs) aufgetragen und trocknen lassen. Ein stark deckender Anstrichlack, der den
Durchgang von Tanninen erlaubt, wird dann, ebenfalls mit 450 Quadratfuß pro
Gallone, auf das gesamte Brett aufgetragen. Die Decklackierung wird dann sofort in eine
verschließbare 12-Kubikfuß-Feuchtigkeitskammer gegeben, zu der drei Gallonen
Wasser von 35 bis 45ºC gegeben wurden. Das Brett wurde 3 Inch oberhalb des
Wassers mit der Oberseite nach oben getragen bzw. gehalten und in der
Hochfeuchtigkeitskammer 16 Stunden verbleiben gelassen. Es wurde dann aus der
Hochfeuchtigkeitskammer entnommen und für mindestens 16 Stunden trocknen
gelassen. Das Brett wird dann auf Tanninfleckblockieren bewertet.
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Ein Tanninfleck blockierender, pigmentierter Grundierungsanstrichstoff auf
Wasserbasis (19,5% Pigmentvolumenkonzentration, 37,4% Volumenfeststoffe), der
aminosilanmodifizierte pigmentierte Überzüge enthält, wurde in allen Beispielen als
Kontrolle verwendet.
Berechnung der Ergebnisse
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Die Tanninfleckblockierung kann auf drei Arten gemessen werden:
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(1) Qualitativ auf einer Skale von 1 bis 10, indem man dem Überzug eine
Bewertung von 10 (100% Tannin blockieren) bis zu einer Einteilung von 1 (10%
Tannin blockieren) zuordnet. Bei diesem Bewertungsverfahren der
Tanninfleckblockierung werden 2,0 Einheiten als signifikant verschieden angesehen.
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(2) Spektrophotometrisch durch Ablesen mit einem Minoltadataprozessor
DP-100. Weniger positive "b"-Werte einer Lab-Ablesung weisen bessere
Tanninfleckblockierungsleistung auf als positivere "b"-Werte. Bei diesem Beurteilungsverfahren
der Tanninfleckblockierung werden 0,4 Einheiten als signifikanter Unterschied
angesehen.
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(3) Vergleichsweise durch Vergleichen der gemessenen "b"-Werte einer
Versuchsgrundierung, die mit dem "b"-Wert der "Nichtbestanden"-Kontrolle
überdeckt ist. Dies ist besonders nützlich, wenn das fleckbildende Substrat sehr reich an
Tanninen und anderem chromophoren Material ist. Für dieses Verfahren wird die
Formel für die prozentuale Tanninfleckblockierung nachstehend angeführt.
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% Fleckblockieren = 10 + [bnicht bestanden - bexperimentelll(bnicht bestanden/90)]
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wobei bnicht bestanden = "b" Wert der nicht bestandenen Kontrolle
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bexperimentell = "b"-Wert der deckbeschichteten experimentellen
Grundierung.
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Dies läßt vermuten, dass die nicht bestandene Kontrolle bei zwei
Beschichtungen (einmal als Grundierung, einmal als Decklack) nur 10%
Tanninfleckblockierung über dunkel gefärbten Hölzern aufweist. Wenn somit "b"-Werte von
experimentellen Anstrichstoffen negative Werte aufweisen, ist es möglich, dass eine
Tanninfleckblockierung über 100% vorliegt, was die Vermutung zulässt, dass eine
bestimmte Beschichtung potenziell sogar noch mehr Tanninfleckbildung blockieren
könnte, wenn das Testbrett noch mehr Tannin enthielte. In den Fällen, in denen die
Grundierungen tatsächlich das Tanninfleckblockieren schädigen, kann der
Prozentblockierungswert negative Zahlen aufweisen.
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Die nachstehenden Abkürzungen werden in den Beispielen verwendet:
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MMA Methacrylsäuremethylester
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BA Acrylsäurebutylester
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MAA Methacrylsäure
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2-EHA Acrylsäure-2-ethylhexylester
Testergebnisse
Beispiel 1 - Tanninfleckblockieren bei Klarlacken
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Eine unpigmentierte Emulsionsprobe wurde mit verschiedenen Mengen
Aminoethylaminopropyltrimethoxysilan (Z-6020) modifiziert und auf
Tanninfleckblockieren getestet. Die Emulsionszusammensetzung ist 51 BA/45,5 MMA/2,5
MAA/1,0 Anhaftungsmonomer.
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Die Zugabe von Aminoethylaminopropyltrimethoxysilan (Z-6020)
verbessert das Tanninfleckblockieren von unpigmentierten Klarlacken, wie durch die
Senkung im "b"-Wert deutlich wird.
Beispiel 2 - Tanninfleckblockieren von Anstrichstoffen
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Pigmentierte Anstrichstoffproben wurden mit verschiedenen Mengen
Aminoethylaminopropyltrimethoxysilan (Z-6020) modifiziert und auf
Tanninfleckblockieren getestet. Die Emulsionszusammensetzung ist 51 BA/45,5 MMA/2,5 MAA/1%
Anhaftungsmonomer. Die Anstrichstoffformulierung ist 19,5% Pigment
Volumenkonzentration und 37,4% Volumenfeststoffe.
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Die Zugabe von Aminoethylaminopropyltrimethoxysilan (Z-6020)
verbesserte das Tanninfleckblockieren von Anstrichstoffen, wie durch die Senkung im "b"-
Wert deutlich gemacht.
Beispiel 3 - Tanninfleckblockieren von Anstrichstoffen
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Pigmentierte Anstrichstoffproben wurden mit 1%
Aminoethylaminopropyltrimethoxysilan (Z-6020) modifiziert und auf Tanninfleckblockierung hin getestet.
Die Polymerzusammensetzung ist die gleiche wie in Beispiel 1. Die
Anstrichstoffformulierung ist die gleiche wie in Beispiel 2.
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Die Zugabe von Aminoethylaminopropyltrimethoxysilan (Z-6020)
verbessert das Tanninfleckblockieren von Anstrichstoffen, wie durch die Senkung im "b"-
Wert deutlich gemacht.
Beispiel 4 - Blasenbeständigkeit von modifizierten Anstrichstoffen
auf verschiedene Substrate
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Grundierungsanstrichstoffe auf Wasserbasis (19,5% Pigment
Volumenkonzentration und 37,4% Volumenfeststoffe) wurden aus einem 52 BA/46 MMA/1,5
MAA Polymer hergestellt und wurden mit den nachstehenden Additiven Versamine
A-50 (aliphatisches Addukt von Diethylentriamin), Natriumacetat,
Aminoethylaminopropyltrimethoxysilan (Z-6020 von Dow Corning) modifiziert. Verwendungsmengen
sind 1,5% Wirkstoffmaterial auf das gesamte Anstrichstoffgewicht.
Blasenbewertungsverfahren:
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Für die zahlenmäßige Bewertung gilt die Größe der Blasen: 10 = keine
Blasen, 9 ist die kleinste und 1 ist die größte. Für die nicht zahlenmäßige Bewertung
gilt die Dichte der Blasen, fortschreitend von:
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geringe Dichte oder nur einige ("F")
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mittel ("M")
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mittlere Dichte ("MD") zu
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höchste Dichte oder dicht ("D")
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Die Verwendung von Aminoethylaminopropyltrimethoxysilan (Z-6020)
ergab keine wirksame Blasenbeständigkeit, während die Verwendung von
aliphatischem Addukt von Diethylentriamin und/oder Natriumacetat die Blasenbeständigkeit
schädigte.
Beispiel 5 - Kraft für die Schäladhäsion von modifizierten
Anstrichstoffen bei verschiedenen Substraten
Anstrichverfahren:
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Ein erster Überzug von Anstrichstoff wurde auf das Substrat mit einem
Gewicht von 2,5 g Überzug pro 11 Quadratinch aufgetragen. Ein 2-Inch-Bereich von
4-lagigem Mull wurde dann flach auf den ersten Anstrichstoffüberzug angeordnet.
Eine zweite Auftragung von 5,0 g Anstrichstoff erfolgte dann möglichst gleichmäßig
oben auf den mit Anstrichstoff gesättigten Mull. Das Brett wurde dann eine Woche
trocknen lassen. Ein 1 Inch breiter Streifen wurde dann in den Mull über jede der
Teststellen gedrückt. Er wurde dann eine Stunde einer Wassersprühkammer
ausgesetzt und danach entfernt. Das Brett wurde anschließend horizontal gehalten und ein
Gewichtshalter an einem Ende des Mulls angebracht. Verschiedene Gewichte
(Gramm) wurden angebracht, um eine konstante Zuggeschwindigkeit zu erreichen
(d. h. ungefähr 3/8 Inch pro 5 Sekunden). Höhere Werte zeigen eine bessere
Anhaftung.
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Anstrichstoffe, modifiziert mit Aminoethylaminopropyltrimethoxysilan (Z-
6020), weisen eine verbesserte Anhaftung auf, verglichen mit jedem der
unmodifizierten Anstrichstoffe oder Anstrichstoffen, die mit aliphatischem Addukt von
Diethylentriamin und/oder Natriumacetat modifiziert wurden.
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Beispiel 6 - Tanninfleckblockieren von unpigmentierten Grundierungen auf
Zeder-
Die Polymerzusammensetzung ist wie in Beispiel 1.
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Unpigmentierte Klarlacke, modifiziert mit
Aminoethylaminopropyltrimethoxysilan (Z-6020), weisen gegenüber einer unmodifizierten Kontrolle oder einem
aliphatischen Addukt von diethylentriaminmodifiziertem Überzug ein verbessertes
Tanninfleckblockieren auf.
Beispiel 7 - Tanninfleckblockieren von modifizierten unpigmentierten
Grundierungen (auf Zeder- oder Rotholz)
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Die für die Kontrolle Nr. 1 verwendete Emulsion ist 51,5 BA/46,0 MMA/2,5
MAA/0-5% Anhaftungsförderer, wobei der Anhaftungsförderer für einige
Monomerkombinationen substituiert ist; das Emulsionspolymer, das in Kontrolle Nr. 2
verwendet wird, ist 51,6 BA/47,1 MMA/1,3 MAA/0-5% Anhaftungsmonomer, wobei das
Anhaftungsmonomer für einige Monomerkombinationen substituiert ist.
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Unpigmentierte Grundierungen, modifiziert mit
Aminoethylaminopropyltrimethoxysilan (Z-6020) weisen ein besseres Tanninfleckblockieren auf als das
unmodifizierte oder aliphatische Addukt von diethylentriaminmodifizierten Überzügen
wie durch verminderte "b"-Werte und erhöhten Prozentanteil Tanninblockierung
deutlich wird.
Beispiel 8 - Blasenbeständigkeit von modifizierten Anstrichstoffen
gegen verschiedene Substrate
Bewertungsverfahren:
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Für die zahlenmäßige Bewertung gilt die Größe der Blasen: 10 = keine
Blasen, 9 ist die kleinste und 1 ist die größte. Für die nicht zahlenmäßige Bewertung
gilt die Dichte der Blasen, fortschreitend von:
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geringe Dichte oder nur einige ("F")
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mittel ("M")
-
mittlere Dichte ("MD") zu
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höchste Dichte oder dicht ("D")
Blasenbeständigkeit von modifizierten Anstrichstoffen
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* Wacker F-756 - Silikonfluid, gekennzeichnet als eine alkylendiaminofunktionale
Polydimethylsiloxanflüssigkeit mit einem Molekulargewicht von etwa 1350.
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Die Polymerzusammensetzung ist die gleiche wie in Beispiel 7, Kontrolle
2. Die Anstrichstoffformulierung ist die gleiche wie in Beispiel 2.
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Proben C und D - Blasen konnten aufgrund von schlechter Filmintegrität
nicht bewertet werden.
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Die Modifizierung von Anstrichstoffen mit
Aminoethylaminopropyltrimethoxysilan (Z-6020) übt eine gewisse Wirkung auf die Blasenbeständigkeit aus,
während die Modifizierung von Anstrichstoffen mit aliphatischem Addukt von
Diethylentriamin und Wacker F-756 ein Quellen des gesamten Anstrichstofffilms verursachte.
Beispiel 9 - Kraft für die Schäladhäsion von modifizierten
Anstrichstoffen
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Additive mit 1,5% auf das Gesamtanstrichstoffgewicht.
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Die Modifizierung von Anstrichstoffen mit
Aminoethylaminopropyltrimethoxysilan (Z-6020) verbessert die Anhaftungseigenschaften.
Bewertungsverfahren:
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Die Gewichtsmenge zum Erreichen einer
konstanten Bewertung des Abziehens wurde angewendet, um die Anhaftungsleistung zu
bestimmen, wobei hohe Zahlen die besten sind.
Beispiel 10 - Tanninfleckblockieren von modifizierten unpigmentierten klaren
Überzügen
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Die Qualität des mit Wacker F756 modifizierten Überzugsfilms war
schlecht.
Beispiel 11 - Tanninfleckblockieren von modifizierten unpigmentierten
Klarlacken
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Verwendungsmengen sind 1,3% auf das Gesamtgewicht.
Beispiel 12 - Beständigkeit von modifizierten unpigmentierten Klarlacken gegen Weißwerden durch
Wassereinwirkung
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Verwendungsmengen sind aktives Material auf Bindemittelfeststoffen
(oder 1,3% auf das Gesamtgewicht).
Beispiel 13 - Klarlacküberzüge für Tanninfleckblockieren über
Roteichesperrholz
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Aminoethylaminopropyltrimethoxysilan (Z-6020) Anteile sind aktives
Material auf Bindemittelfeststoffen.
Beispiel 14 - Korrosionsbeständigkeit bei unpigmentierten
Klarlacküberzügen
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Ein Überzug wurde mit dem Pinsel bei einer gleichen Verteilungsrate von
450 Quadratfuß pro Gallone auf ein Brett mit Six-Box-Nägeln in jeder Teststelle
versenkt aufgetragen. Der Überzug wurde eine Stunde trocknen gelassen und dann mit
einem pigmentierten Standardanstrichstoff deckend überzogen. Unmittelbar nach
dem deckendes Überziehen wurde das Brett dann in einem verschließbaren
Hochfeuchtigkeitsraum für 16 Stunden angeordnet, entfernt, einen Tag getrocknet und
dann hinsichtlich eines Rostens der Nägelköpfe (10 = am besten, 1 = am
schlechtesten) bewertet.
Beispiel 15 - Feuer- und Rauchfleckblockierung von unpigmentiertem
Überzug
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Ein Kontrollüberzug, der kein Organosilan enthält, und ein Überzug, der
Aminoethylaminopropyltrimethoxysilan (Z-6020) enthält, wurden mit einer gleichen
Verteilungsrate von 450 Quadratfuß pro Gallon mit dem Pinsel auf ein Brett aus
Weiße-Pinien-Holz mit Feuer- und Rauchschädigung aufgetragen. Die Überzüge
wurden trocknen gelassen, dann mit einem unpigmentierten Standardanstrichstoff
dick beschichtet. Das Brett wird einen Tag trocknen gelassen und dann auf Feuer-
und Rauchfleckblockieren (10 = am besten, 1 = am schlechtesten) bewertet.
Beispiel 16 - Tanninfleckblockieren in klaren Überzügen
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Eine unpigmentierte Polymerprobe wurde mit verschiedenen Mengen
Aminoethylaminopropyltrimethoxysilan (A0 700 von Hüls America) oder
Aminopropylmethyldiethoxysilan (A0-742 von Hüls America) modifiziert und visuell auf
Tanninfleckblockieren an einem knorrigen Pinienbrett bewertet. Die
Polymerzusammensetzung ist 52 BA/44,5 MMA/2,5 MAA/1,0 Anhaftungsmonomer für Probe 1D A-C
und die Polymerzusammensetzung ist 45,6 BA/52,4 MMA/1,0 MAA/1,0
Anhaftungsmonomer für Probe 1D D-J.
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Die Proben wurden durch Zugeben des Organosilans zu dem Polymer,
Vermischen und Äquilibrieren über Nacht hergestellt. Ein Überzug des Gemisches
wurde auf das knorrige Pinienbrett aufgetragen, über Nacht getrocknet und dann mit
einer Glanzdecküberzugsanstrichfarbe deckend überzogen. Nach Trocknen für eine
Woche bei 25ºC und 50% relativer Luftfeuchtigkeit wurde das überzogene Brett bei
Konstanttemperatur 40ºC und Umgebungsfeuchtigkeitsbedingungen für bis zu 8
Wochen erhitzt. Die Proben wurden jede Woche zur Verfärbung über die knorrigen
Flächen visuell bewertet (0 bis 5), wobei 0 das Beste ist.
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Probe ID Beschreibung anfänglich 2 Wo. 4 Wo. 6 Wo. 8 Wo.
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Die Zugabe von Aminoethylaminopropyltrimethoxysilan (A0-700 von Hüls
America) oder Aminopropylmethyldiethoxysilan (A0-742 von Hüls America) ergab
ein verbessertes Tanninfleckblockieren von unpigmentierten klaren Überzügen von
knorrigem Holz verglichen mit der Kontrolle.
Beispiel 17 - Wärmeblockbeständigkeit
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Eine unpigmentierte Polymerprobe wurde mit verschiedenen Mengen
Aminoethylaminopropyltrimethoxysilan (A0-700 von Hüls America) oder
Aminopropylmethyldiethoxysilan (A0-742 von Hüls America) modifiziert und auf
Wärmeblockbeständigkeit bewertet. Die Polymerzusammensetzung ist 67 (70,2 2-EHA/24,3
MMA/3,5 MAA/2,0 MAA/2,0 Anhaftungsförderer)//33 (7,8 2-EHA/87,2 MMA/3,0
MAA/2,0 Anhaftungsförderer).
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Die Proben wurden durch Zugabe des Organosilans zu dem Polymer,
Vermischen und Äquilibrieren über Nacht hergestellt. Ein Überzug des Gemisches
wurde auf ein Brett aus einer getemperten Duron® Hartfaserplatte mit Abmessungen
von 4 Inch mal 8 Inch mal 1,8 Inch aufgetragen und dann eine Woche bei 25ºC und
50% relativer Luftfeuchtigkeit getrocknet. Das Brett wurde in Stücke von 4 Inch mal
2 Inch geschnitten. Die Stücke wurden dann in einer kreuzweisen Anordnung
zueinander auf ein Quadrat von 2 Inch mal 2 Inch angeordnet. Die Testprobestücke
wurden mit einer Last von 5 kg (1,25 kg pro Quadratinch) bei 50ºC und 70ºC blockiert.
Nach einem kurzen nicht belasteten Zeitraum wurden die Stücke per Hand getrennt
und auf Klebrigkeit und Filmschädigung bewertet. Die Testprobenstücke wurden auf
Klebrigkeit auf einer Skale von 0 bis 5, wobei 0 = am besten, bewertet und
hinsichtlich Filmschädigung durch den Anteil an geschädigter Fläche, wobei 0% = am
besten, bewertet.
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Die Zugabe von Aminoethylaminopropyltrimethoxysilan (A0-700 von Hüls
America) oder Aminopropylmethyldiethoxysilan (A0-742 von Hüls America)
verbesserte die Warmblockbeständigkeit verglichen mit der Kontrolle.
Beispiel 18 - Wasserfleckblockieren
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Eine unpigmentierte Polymerprobe wurde mit verschiedenen Mengen
Aminoethylaminopropyltrimethoxysilan (Z-6020) von Dow Corning modifiziert und auf
Wasserfleckblockieren bewertet. Die Polymerzusammensetzung ist 51,5 BA/46,0
MMA/2,5 MAA/0-5% Anhaftungsförderer.
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Die Proben wurden durch zuerst Zugeben und Vermischen von 2%
Triton® X-405 Tensid, bezogen auf Feststoffe auf Latexfeststoffe, zu der Polymerprobe
hergestellt. Dann wurden 3% Aminoethylaminopropyltrimethoxysüan, bezogen auf
den Wirkstoff auf Latexfeststoffe (0% für die Kontrolle), zu dem Gemisch gegeben
und über Nacht äquilibrieren gelassen.
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Ein Überzug des Gemisches wurde auf eine Deckenfliese mit
Wasserflecken aufgetragen und getrocknet. Eine oder zwei Überzüge von
Innenflachwandanstrichstoff wurden dann als Decküberzug aufgetragen und getrocknet. Die
Testproben wurden auf Wasserfleckblockieren auf einer Skale von 0 bis 10, wobei 10 = am
besten, bewertet.
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Die Zugabe von Aminoethylaminopropyltrimethoxysilan (Z-6020)
verbesserte das Wasserfleckblockieren verglichen mit der Kontrolle.
Beispiel 19 - Schreibstift- und Tintenblockieren
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Eine unpigmentierte Polymerprobe wurde mit verschiedenen Mengen
Aminoethylaminopropyltrimethoxysilan (Z-6020 von Dow Corning) modifiziert und auf
Wasserfleckblockieren hin bewertet. Die Polymerzusammensetzung ist 51,5 BA/46,0
MMA/2,5 MAA/0-5% Anhaftungsförderer.
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Die Proben wurden durch zunächst Zugeben und Vermischen von 2%
Triton® X-405 Tensid, bezogen auf Feststoffe auf Latexfeststoffe zu der
Polymerprobe, hergestellt. Dann wurden 3% Aminoethylaminopropyltrimethoxysilan, bezogen
auf Wirkstoffe auf Latexfeststoffe (0% für die Kontrolle), zu dem Gemisch gegeben
und über Nacht äquilibrieren gelassen.
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Ein Überzug (7,0 Mil Abzug) des Gemisches wurde auf ein Leneta 5C-
Brett aufgetragen, das mit unterschiedlichen Schreibstift- und Tintenmarkierungen
markiert worden war, und zwei Stunden trocknen gelassen. Ein Überzug (7,0 Mil
Abzug) von einem Innenflachwandanstrichstoff wurde dann auf das obere des ersten
Überzugs aufgetragen und 24 Stunden trocknen lassen. Die besten Bretter wurden
auf Schreibstift- und Tintenblockieren auf einer Skale von 0 bis 10, wobei 10 = am
besten, bewertet.
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Die Zugabe von Aminoethylaminopropyltrimethoxysilan (Z-6020)
verbesserte das Schreibstift- und Tintenblockieren verglichen mit der Kontrolle.
Beispiel 20 - Nikotin- und Rauchfleckblockieren
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Eine unpigmentierte Polymerprobe wurde mit verschiedenen Mengen
Aminoethylaminopropyltrimethoxysilan (Z-6020 von Dow Corning) modifiziert und auf
Wasserfleckblockieren hin bewertet. Die Polymerzusammensetzung ist 51,5 BA/46,0
MMA/2,5 MAA/0-5% Anhaftungsförderer.
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Die Proben wurden durch zunächst Zugeben und Vermischen von 2%
Triton® X-405-Tensid, bezogen auf Feststoffe auf Latexfeststoffe, zu der
Polymerprobe hergestellt. Dann wurden 3% Aminoethylaminopropyltrimethoxysilan, bezogen
auf Wirkstoff auf Latexfeststoffe (0% für die Kontrolle), zu dem Gemisch gegeben
und über Nacht äquilibrieren gelassen.
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Eine Zigaretten/Nikotinflecklösung wurde durch Extrahieren von Nikotin-
und Rauchrückstand von 30 Zigaretten in einer alkoholischen Lösung hergestellt. Die
Flecklösung wurde auf weißen Vinylkarton aufgetragen und eine Woche trocknen
lassen. Die Stärke der Fleckbildung wurde durch die Anzahl der Übergüsse mit der
Flecklösung auf den weißen Vinylkarton gesteuert.
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Ein Überzug (7,0 Mil Abzug) des Gemisches von Polymer und
Organosilan wurde auf den verschmutzten Karton aufgetragen und 2 Stunden trocknen
gelassen. Ein Überzug (7,0 Mil Abzug) eines Innenflachwandanstrichstoffes wurde dann
auf das obere des ersten Überzugs aufgetragen und 24 Stunden trocknen gelassen.
Die Testbretter wurden auf Nikotin- und Rauchfleckblockieren hin mit drei einzelnen
Werten und dann Mittelwertbildung auf einer Skala von 0-10 bewertet, wobei 10 =
am besten.
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Die Zugabe von Aminoethylaminopropyltrimethoxysilan (Z-6020) verbesserte das
Nikotin- und Rauchfleckblockieren verglichen mit der Kontrolle.