DE69507273T2

DE69507273T2 - Verfahren zur Bereitstellung einer Beschichtung mit maximalem Glanz

Info

Publication number: DE69507273T2
Application number: DE69507273T
Authority: DE
Inventors: Michael D. Newtown Pennsylvania 18940 Bowe; Lixing Dresher Pennsylvania 19025 Min; Peter R. Doylestown Pennsylvania 18901 Sperry
Original assignee: Rohm and Haas Co
Current assignee: Rohm and Haas Co
Priority date: 1994-12-06
Filing date: 1995-11-29
Publication date: 1999-08-12
Anticipated expiration: 2015-11-30
Also published as: EP0716131A2; BR9505599A; CA2163606A1; CN1117823C; US5506282A; AU690761B2; MY111463A; CN1130662A; ES2127480T3; EP0716131A3; DE69507273D1; IL116232A; EP0716131B1; KR960022900A; TW294709B; JPH08224538A; ZA9510300B; AU3917795A; IL116232A0

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bereitstellung von maximalem Filmglanz eines getrockneten Films einer wassergetragenen Beschichtungszusammensetzung.
Wassergetragene Beschichtungszusammensetzungen, wie Anstrichstoffe, die Emulsions-polymerisierte Binder enthalten, werden häufig auf Substrate aus dekorativen Gründen sowie aus Schutzgründen aufgetragen. Ein grundlegender Parameter des Aussehens ist der Glanz der getrockneten Beschichtung. In vielen Fällen ist ein hoher Glanz erforderlich und dies ist mit Anstrichstoffen, die auf wässerigen Emulsionspolymerbindern basieren, schwierig zu erreichen.
US-A-5 084 505 offenbart eine Polymerzusammensetzung, die ein Polymer und weniger als etwa 1 Gewichtsprozent Tensid umfaßt, wobei das Polymer etwa 25 bis etwa 60 Gewichtsprozent eines weichen Monomers, dessen Homopolymer eine Tg von weniger als etwa -20ºC aufweist und etwa 40 bis etwa 75 Gewichtsprozent eines harten Monomers aufweist, dessen Homopolymer eine Tg von größer als etwa 30ºC aufweist und eine berechnete Tg von etwa 15 bis etwa 35ºC, eine tatsächliche Tg von etwa 10 bis etwa 60ºC und eine Teilchengröße von weniger als etwa 250 nm aufweist. Die Polymerzusammensetzung wird in einem Hochglanzlatex verwendet.
US-A-4 069 186 offenbart Latex-Dispersions-Anstrichstoffzusammensetzungen mit Pigmentvolumenanteil (PVC-Wert) größer als den kritischen PVC- Wert (CPVC), die filmbildenden Latexbinder mit einem Hauptgewichtsanteil an Polymerteilchen, die nicht größer als etwa 1000 Å sind, nicht-filmbildende Kunststoffpolymerteilchen mit einem gewichtsmittleren Teilchengrößendurchmesser zwischen etwa 1000 und 10000 Å und ein opazifizierendes Pigment enthalten. Die nicht-filmbildenden Teilchen verbleiben diskret und koaleszieren in dem getrockneten Film bei der Anwendungs/Härtungstemperatur nicht.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Bereitstellung eines maximalen Filmglanzes von getrockneten, wassergetragenen Beschichtungen.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Die Erfindung stellt ein Verfahren zum Bereitstellen von maximalem Filmglanz eines getrockneten Films einer wassergetragenen Beschichtungszusammensetzung bereit, umfassend (a) das Bilden einer wassergetragenen Beschichtungszusammensetzung, umfassend: weniger als 30 Volumen%, bezogen auf das Volumen der nicht-flüchtigen Bestandteile der Beschichtungszusammensetzung, eines vorwiegenden Pigments, 30 Volumen% bis 80 Volumen%, bezogen auf das Volumen der nicht-flüchtigen Komponenten der Beschichtungszusammensetzung, eines ersten, durch Emulsionspolymerisation hergestellten Additionspolymers, das eine Tg von -30ºC bis 50ºC und einen mittleren Teilchendurchmesser von 70% bis 140% des durchschnittlichen Teilchendurchmessers des überwiegenden Pigments aufweist; 15 Volumen% bis 40 Volumen%, bezogen auf das Volumen der nicht-flüchtigen Komponenten der Beschichtungszusammensetzung, eines zweiten, durch Emulsionspolymerisation hergestellten Additionspolymers, das eine Tg von -30ºC bis 50ºC und einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von weniger als 35% des durchschnittlichen Teilchendurchmessers des überwiegenden Pigments aufweist; und ein Pigmentsdispersionsmittel und grenzflächenaktives Mittel in Mengen, die wirksam sind, die Zusammensetzung zu stabilisieren, (b) das Aufbringen der wassergetragenen Beschichtungszusammensetzung auf eine Oberfläche, und (c) das Trocknen der wassergetragenen Beschichtungszusammensetzung.

BESCHREIBUNG IM EINZELNEN

Der hier verwendete Begriff "maximaler Filmglanz" bedeutet, daß der Spiegelglanz eines getrockneten Films einer wassergetragenen Beschichtungszusammensetzung, gemessen als Einfallswinkel von 20 Grad, gleich oder größer als 90% des maximalen Glanzes ist, berechnet unter Verwendung des wie nachste hend hierin definierten maximal erreichbaren Beschichtungsreflexionsvermögens (Rmax).
Eine "wassergetragene polymere Zusammensetzung" wird hierin als eine Zusammensetzung definiert, die ein Pigment enthält und ein erstes und ein zweites Emulsions-polymerisiertes Additionspolymer, das in einem verdampfbaren Medium dispergiert ist, das vorwiegend aus Wasser zusammengesetzt ist. Das verdampfbare Medium kann zusätzlich zu Wasser mindestens ein mit Wasser mischbares Lösungsmittel, wie beispielsweise Isopropanol, Propylenglycol, Ethylenglycolmethylether, Ethylenglycolbutylether und Propylenglycolpropylether, enthalten.
Die wassergetragene Beschichtungszusammensetzung enthält, bezogen auf das Volumen der Beschichtungszusammensetzung, weniger als 30 Volumen% eines vorherrschenden Pigments. Das vorherrschende Pigment ist ausgewählt aus anorganischen und organischen Pigmenten, wie beispielsweise Titandioxid, Calciumcarbonat, Ruß, Eisenoxid, Chromoxid und Phthalocyaninblau, auf der Basis von Farbe und Opazität. Bevorzugt sind weniger als 20 Volumen%, bezogen auf das Volumen der Beschichtungszusammensetzung, ein vorherrschendes Pigment. Bevorzugt ist Titandioxid als das vorherrschende Pigment; geringere Mengen von anderen Pigmenten können aus verschiedensten Gründen, wie beispielsweise Tönung und Korrosionsschutz, angewendet werden.
Die ersten und zweiten, Emulsions-polymerisierten Additionspolymere in der wassergetragenen polymeren Zusammensetzung können durch die Polymerisation von mindestens einem ethylenisch ungesättigten Monomer, wie beispielsweise Ester von (Meth)acrylsäure, Vinylestern, Styrol und Butadien, hergestellt werden. Polare Monomere, wie (Meth)acrylsäure, Itaconsäure, Acrylnitril, Dimethylaminoethyl(meth)acrylat und Hydroxyethyl(meth)acrylat können auch in das Polymer eingearbeitet werden. Kettenübertragungsmittel, wie beispielsweise Mercaptane, können verwendet werden, um das Molekulargewicht des Polymers zu regeln. Die ersten und zweiten, Emulsions-polymerisierten Additionspolymere können aus den gleichen Monomeren oder verschiedenen Monomeren, falls erwünscht, zusammengesetzt sein.
Die in dieser Erfindung verwendeten Emulsions-polymerisierten Polymere sind, wenn sie auf das Substrat aufgetragen werden, ein im wesentlichen thermoplastisches oder im wesentlichen nicht vernetztes Polymer, obwohl geringe Anteile von beabsichtigter oder zufälliger Vernetzung vorliegen können. Wenn niedrige Anteile an Vorvernetzen oder Gelanteil erwünscht sind, können niedrige Anteile von mehrfach ethylenisch ungesättigten Monomeren, wie beispielsweise 0,1% - 5 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht des Emulsions-polymerisierten Polymers, Allylmethacrylat, Diallylphthalat, 1,3-Butylenglycoldimethacrylat, 1,6-Hexandioldiacrylat und Divinylbenzol, verwendet werden. Es ist jedoch von Bedeutung, daß die Menge an Filmbildung nicht ernsthaft beeinträchtigt wird.
Vernetzung nach der Filmbildung der in dieser Erfindung verwendeten Emulsions-polymerisierten Polymere, kann beispielsweise über einen ionischen, oxidativen, kovalenten Co-Reaktanten oder über Mittel mit UV- oder sichtbarem Licht ausgeführt werden.
Die zur Herstellung solcher Emulsions-polymerisierter Additionspolymere verwendeten Polymerisationsverfahren sind bekannt. Übliche Tenside können verwendet werden, wie beispielsweise anionische und/oder nichtionische Emulgatoren, wie Alkali- oder Ammoniumalkylsulfate, Alkylsulfonsäuren, Fettsäuren und ethoxylierte Alkylphenole. Die Menge an verwendetem Tensid ist gewöhnlich 0,1% bis 6 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht des Gesamtmonomers. Entweder thermische oder Redox-Startverfahren können angewendet werden. Übliche radikalische Starter können als solche verwendet werden, beispielsweise Wasserstoffperoxid, t-Butylhydroperoxid, Ammonium- und/oder Alkalipersulfate, im allgemeinen mit einem Anteil von 0,05% bis 3,0 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht des gesamten Monomers. Redox-Systeme unter Verwendung der gleichen Starter, gekuppelt mit einem geeigneten Reduktionsmittel, wie beispielsweise Isoascorbinsäure und Natriumbisulfit, können mit ähnlichen Anteilen verwendet werden.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird das Emulsions-polymerisierte Additionspolymer durch ein Mehrstufen-Emulsions-Additionspolymerisationsverfahren hergestellt, in dem mindestens zwei Stufen, die sich in der Zusammensetzung unterscheiden, in aufeinanderfolgender Weise gebildet werden. Ein solches Verfahren führt gewöhnlich zur Bildung von mindestens zwei miteinander unverträglichen Polymerzusammensetzungen unter Bildung von mindestens zwei Phasen. Solche Teilchen sind aus zwei oder mehreren Phasen verschiedener Geometrie zusammengesetzt, wie beispielsweise Kern/Schale- oder Kern/Mantel-Teilchen, Kern/Schale-Teilchen mit Schalenphasen, die den Kern unvollständig einkapseln, Kern/Schale-Teilchen mit einer Vielzahl von Kernen und Teilchen mit ineinanderdringendem Netzwerk. In allen diesen Fällen wird die Mehrheit der Oberfläche der Teilchen von mindestens einer äußeren Phase eingenommen und das Innere des Teilchens wird durch mindestens eine innere Phase eingenommen. Jede der Stufen des Mehrstufen-Emulsions-polymerisierten Polymers kann die gleichen Monomere, Kettenübertragungsmittel usw., wie vorstehend hierin für das Emulsions-polymerisierte Additionspolymer offenbart, enthalten. Die zur Herstellung solcher Dispersionen verwendeten Emulsions- Polymerisationstechniken sind im Stand der Technik gut bekannt, wie beispielsweise in US-A-4 325 856, 4 654 397 und 4 814 373 offenbart.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung können die ersten und zweiten, Emulsions-polymerisierten Additionspolymere in einem einzigen integrierten Verfahren hergestellt werden. Verfahren, die zu polymodalen Teilchengrößenverteilungen führen, wie jene, die in US-A-4 384 056 und 4 539 361 offenbart wurden, können beispielsweise angewendet werden.
Das erste, Emulsions-polymerisierte Additionspolymer weist eine berechnete Glasübergangstemperatur, Tg, von -30ºC bis 50ºC und einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 70% bis 140% des durchschnittlichen Teilchendurchmessers des vorwiegenden Pigments auf.
Das zweite, Emulsions-polymerisierte Additionspolymer weist eine berechnete Glasübergangstemperatur, Tg, von -30ºC bis 50ºC und einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von weniger als 35% des durchschnittlichen Teilchendurchmessers des vorwiegenden Pigments auf.
Die Glasübergangstemperaturen (Tg) hierin sind jene, berechnet als Gewichtsfraktions-Gewichtsdurchschnitt der Homopolymer-Tg-Werte, das heißt beispielsweise, Berechnen der Tg eines Copolymers von Monomeren M1 und M2,
Tg(berechnet) = w(M1) · Tg(M1) + w(M2) · Tg(M2),
worin
Tg(ber.) die Glasübergangstemperatur, berechnet für das Copolymer, ist,
w(M1) die Gewichtsfraktion des Monomers M1 in dem Copolymer ist,
w(M2) die Gewichtsfraktion von Monomer M2 in dem Copolymer ist,
Tg(M1) die Glasübergangstemperatur des Homopolymers M1 ist,
Tg(M2) die Glasübergangstemperatur des Homopolymers M2 ist.
Die Glasübergangstemperatur der Homopolymere kann beispielsweise in "Polymer Handbook", herausgegeben von J. Bandrup und E. H. Immergut, Interscience Publishers, gefunden werden.
Die wassergetragene Beschichtungszusammensetzung wird durch bekannte Anstrichstoff-Herstellungsverfahren hergestellt. Zuerst wird/werden das/die Pigment(e) in einem wassergetragenen Medium bei hohen Scherkräften, wie durch einen COWLES(R)-Mischer bereitgestellt, gut dispergiert. Dann werden die ersten und zweiten Emulsions-polymerisierten Additionspolymere unter Rühren bei geringen Scherkräften, zusammen mit anderen Beschichtungshilfsmitteln, wie erwünscht, zugegeben. Die wassergetragene Beschichtungszusammensetzung kann zusätzlich zu dem/den Pigment(en) und den Polymeren übliche Beschichtungshilfsmittel, wie beispielsweise Emulgatoren, Verlaufsmittel, Härter, Verdickungsmittel, Feuchtigkeitsmittel, Netzmittel, Biozide, Weichmacher, Antischäumungsmittel, Färbemittel, Wachse und Antioxidantien, enthalten.
Für die erfindungsgemäßen Zwecke ist es erforderlich, eine stabile Pigmentdispersion zu erreichen, stabil, nicht nur in der Bildung und Lagerung, sondern ebenfalls stabil während des Trocknens der Beschichtungszusammensetzung. Als Dispersant bevorzugt ist ein Copolymer von Methacrylsäure mit einem Methacrylatester mit einem Vermahlungsanteil von größer als 3 Gewichtsprozent, bezogen auf das Pigmentgewicht. Bevorzugt als Tensid ist ein anionisches Tensid mit einem Anteil von 2 bis 5 Gewichtsprozent, einschließlich des für die Herstellung des Emulsionspolymers verwendeten Tensids, bezogen auf das Gesamtgewicht der Polymerkomponenten der Beschichtungszusammensetzung.
Der Feststoffanteil der wassergetragenen Beschichtungszusammensetzung kann von etwa 20% bis etwa 50 Volumen% betragen. Die Viskosität der wassergetragenen Polymerzusammensetzung kann etwa 50 Centipoises bis etwa 10000 Centipoises, gemessen unter Verwendung eines Brookfield Viskosimeters (Modell LVT, unter Verwendung von Spindel Nr. 3 bei 12 U/min), betragen, wobei die für unterschiedliche Auftragungsverfahren geeigneten Viskositäten beträchtlich schwanken.
Die wassergetragene Beschichtungszusammensetzung kann auf eine Oberfläche, wie beispielsweise Metall, Holz und Kunststoff, unter Verwendung üblicher Beschichtungs-Auftragungsverfahren, wie beispielsweise Pinseln, Wal zen, Spachteln, Tauchen, Fallstrombeschichten und Sprühverfahren, wie beispielsweise Luft-unterstütztes Sprühen, luftloses Sprühen, Hochvolumen-Niederdrucksprühen und Luft-unterstütztes elektrostatisches Sprühen, aufgetragen werden.
Die wassergetragene Beschichtungszusammensetzung, die auf eine Oberfläche aufgetragen wurde, wird dann unter Umgebungsbedingungen oder bei erhöhten Temperaturen, wie es erwünscht sein kann, getrocknet. Die Verwendung von polymeren Komponenten mit einer Tg, ausreichend unterhalb der Trocknungstemperatur, oder in der Alternative der Verwendung von Anteilen an flüchtigen Koaleszenzmitteln oder Plastifizierungsmitteln, die wirksam sind, eine Filmbildungstemperatur bereitzustellen, die ausreichend unterhalb der Trocknungstemperatur liegt, unter Bewirken der Bildung eines kontinuierlichen Films, ist im Stand der Technik gut bekannt. Bevorzugt ist Trocknen unter Umgebungsbedingungen.
Der Glanz eines getrockneten Films einer Beschichtungszusammensetzung wird durch Messen des Spiegelglanzes, wie hierin nachstehend in dem experimentellen Verfahrens-Abschnitt beschrieben, bestimmt. Der gemessene Glanz ist ein relatives Spiegelreflexionsvermögen der Beschichtungsoberfläche, verglichen mit jenem von einem Standard (wie von ASTM D 523, eine optisch glatte, schwarze Glasfliese mit einem Brechungsindex n = 1,567 wurde verwendet), mit dem Reflexionsvermögen, gemessen bei Einfallswinkeln von 20 Grad, 60 Grad oder 85 Grad, unter Verwendung der Gleichung:
Glanz = Reflexionsvermögen der Beschichtung/Reflexionsvermögen von Standard · 100
Die maximal erreichbare Beschichtungsreflexion (Rmax) wird hierin auf den Brechungsindex der polymeren Komponente(n) bezogen, berechnet durch die modifizierte Fresnel-Gleichung:
Rmax = ½[{[cos i - (n² - sin²i)1/2] / [cos i + (n² - sin²i)1/2]}² + [{n² - cos i - (n² - sin²i)1/2]/[n²cos i + (n² - sin²i)1/2]}²]
Der maximale Glanz (Gmax) wird aus Rmax unter Verwendung der nachstehenden Gleichung berechnet:
Gmax = Rmax/ Reflexionsvermögen von Standard · 100

EXPERIMENTELLE VERFAHREN

Messung von Glanz - Ein Spachtelabzug der Testprobe auf Glas wurde mit einer 10 Mil Spaltblendenklinge ausgeführt und bei 25ºC/50% relativer Luftfeuchtigkeit für 7 Tage getrocknet. Der Spiegelglanz wurde unter Verwendung eines GLOSSGARD II Glossmeter (Hunter Associates Laboratory, Inc.), wie in ASTM D 523-89 bei einem von drei Reflexionswinkeln, das heißt, 20, 60 oder 85 Grad gemessen.
Messung des Brechungsindex - Der Brechungsindex von Polymerfilmen bei 25ºC und einer Wellenfänge von 589 nm (Na D-Linie) wurde mit einem Abbe-Refractometer (Bausch & Lomb, Modell 3L oder AO Scientific Instruments Mark II Modelle) gemäß den Anweisungen, die durch die Hersteller für die Messung von festen Proben bereitgestellt wurden, gemessen. Die Verwendung des Abbe-Refractometers für Bestimmungen auf Polymerfilmen wird weiterhin in Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, Band 14, Seite 269, Wiley- Interscience, 1988, beschrieben. ASTM D 542-90 stellt ebenfalls Verfahren zur Herstellung von Testproben und Meßtechniken mit dem Abbe-Refractometer, insbesondere für härtere organische Polymerzusammensetzungen, bereit. Für weiche, biegsame Polymerfilme wurde ausreichend optischer Kontakt mit dem Brechungsprisma durch einfaches Pressen eines rechtwinkligen Stücks des Films, das etwas kleiner als das Prisma war, direkt gegen dieses, erreicht. Für härtere Filme wurde optischer Kontakt mit dem Prisma durch zuerst Anordnen eines kleinen Tropfens einer optischen Kontaktflüssigkeit auf dem Prisma erreicht. Oder, wenn der Film dünn genug war, durch Anordnen der Kontaktflüssigkeit auf beiden Seiten des Films und Schließen der Scharnier-Prismaanordnung an den Film. Eine optische Kontaktflüssigkeit, die kein Lösungsmittel enthält, wie in Chamot und Mason, Handbook of Chemical Microscopy, 3. Ausgabe, Seite 327, John Wiley & Sons, 1958, beschrieben, eine Glycerinlösung von Kaliumquecksilberjodid, die einen Brechungsindex von nD²&sup5; = 1,65 aufwies, wurde in dieser Arbeit verwendet.
Messung der Teilchengröße - Die Teilchengrößen des Latex und des vorherrschenden Pigments wurden unter Verwendung eines von entweder dem BI-90 oder CHDF-Instruments gemessen. Die Teilchengrößen können unter Verwendung eines Brookhaven BI-90 Particle Sizer's, der ein Lichtstreuungsverfahren anwendet, bestimmt werden. CHDF-Messungen des Teilchendurchmessers wurden unter Verwendung eines Matec Applied Sciences CHDF 1100 Instrument unter Verwendung von Proben bei 0,5 bis 5,0% Feststoffanteil ausgeführt. Sowohl die Emulsionspolymere, als auch das vorherrschende Pigment wurden unter Verwendung der gleichen Vorrichtung gemessen.

BEISPIEL 1. Herstellung und Glanzbewertung von wassergetragener Beschichtungszusammensetzung.

Herstellung des ersten Emulsions-polymerisierten Additionspolymers (Probe 1-1)

In einer ersten Stufe wurden in dem Kessel Wasser/Seife unter Rühren unter N&sub2; auf 85ºC erhitzt. Die vorgebildete Monomer-Emulsion ("M. E.") und Spülung wurden zugegeben. Nach zwei Minuten wurde dem Kessel Ammoniumpersulfat (APS) zugesetzt. Achtzehn Minuten später wurde die M. E.-Zugabe mit einer Zuspeisungsgeschwindigkeit über 160 Minuten begonnen, um die Starterlösung ("Init.") innerhalb 180 Minuten einzuspeisen. Als die M. E. eingeführt war, wurde die Beschickungsleitung gespült. Als die Init.-Zugabe vollständig war, wurde das Reaktionsgemisch bei 85ºC 30 Minuten gehalten. Das Reaktionsgemisch wurde abgekühlt und durch ein 100 Mesh-Sieb filtriert. Tabelle 1-1. Bestandteile für die erste Polymerisationsstufe
In einer zweiten Stufe wurde das Wasser im Kessel unter Rühren unter Stickstoff auf 85ºC erhitzt. Das Polymer der ersten Stufe und die Spülung wurden zugegeben. Nach 2 Minuten wurde begonnen, die M. E. mit einer Räte über 160 Minuten und den Starter innerhalb 180 Minuten einzuspeisen. Nach der M. E.- Zugabe wurde die Beschickungsleitung gespült. Nach der Einspeisung des Starters wurde das Reaktionsgemisch 30 Minuten bei 85ºC gehalten. Das Reaktionsgemisch wurde abgekühlt, der pH-Wert mit NH&sub3; auf 8,5 eingestellt und durch ein 100 Mesh-Sieb filtriert. Der Teilchendurchmesser betrug 298 Nanometer. Tabelle 1-2. Bestandteile für die zweite Polymerisationsstufe

Herstellung von zweitem Emulsions-polymerisierten Additionspolymer (Probe 1-2}

Der Kessel mit Wasser/Seife wurden unter Rühren unter N&sub2; auf 85ºC erhitzt. Das Ammoniumpersulfat (APS) wurde zu dem Kessel gegeben. Zwei Minuten später begann die M. E.-Zugabe mit einer Einspeisungsrate über 120 Minuten und Einspeisung des Starters über 140 Minuten. Als die M. E.-Zugabe vollständig war, wurde die Beschickungsleitung gespült. Als die Zugabe des Starters vollständig war, wurde das Reaktionsgemisch 30 Minuten bei 85ºC gehalten. Das Reaktionsgemisch wurde abgekühlt, der pH-Wert mit Ammoniak auf 8,5 eingestellt und dann durch ein 100 Mesh-Sieb filtriert. Der Teilchendurchmesser betrug 54 Nanometer. Tabelle 1-3. Bestandteile für die Polymerisation von Probe 1-2.
Eine Reihe von Styrol/Acryl-Emulsionspolymer-Binderanstrichstoffen wurde bei 18 PVC unter Verwendung von Titandioxid (TI-PURE R-700 von Du- Pont) mit einem Teilchendurchmesser von 285 Nanomefern als vorherrschendes Pigment gemäß der in Tabelle 1-4 angegebenen Formulierung hergestellt. Weitere Seife wurde langsam zu dem Latex unter Rühren gegeben. Probe 1-1 wurde mit einem Anteil von 70%, bezogen auf das Volumen der trockenen Additionspolymere, zugesetzt. Probe 1-2 wurde mit einem Anteil von 30%, bezogen auf das Volumen der trockenen Additionspolymere, verwendet. Die Ergebnisse werden in der Tabelle 1-5 wiedergegeben.

Tabelle 1-4. Herstellung von Beschichtungs-Zusammensetzungen

Die nachstehenden Materialien wurden vereinigt und in einer Cowles- Mühle mit einer hohen Geschwindigkeit für 15 Minuten vermahlen (Alle Mengen sind in Gramm).
Propylenglycol 1,8
Anionisches Dispersant (35% Feststoffe) (TAMOL QR-681M) 2,14
Wässeriges Ammoniak (28%) 0,05
Diethylenglycolmethylether 1,0
Entschäumer (BYK 022) 0,25
Urethan-Rheologie-Modifizierungsmittel (20% Feststoffe) (ACRYSOL RM-1020) 1,76
Titandioxid (TI-PURE R-700) 15,26
Zu dem Vermahlenen werden die nachstehenden in der Reihenfolge unter langsamem Rühren gegeben:
Polymer-Binder (blend) 44,37
TEXANOL 3,77
Entschäumer (BYK 022) 0,15
Urethan-Rheologie-Modifizierungsmittel (20% Feststoffe) (ACRYSOL RM-1020) 2,08
Wasser 1,66
Die wässerige Beschichtungszusammensetzung wird dann über Nacht ein Gleichgewicht einstellen lassen. Tabelle 1-5. Wirkung des Seifenanteils auf den getrockneten Filmglanz
Getrocknete Filme von wassergetragenen Zusammensetzungen 1-2 und 1-3 dieser Erfindung zeigen maximalen Filmglanz.

BEISPIEL 2. Wirkung des Teilchendurchmessers des ersten Emulsionspolymers und Teilchendurchmesser von zweitem Emulsionspolymer auf getrockneten Filmglanz

Eine Reihe von Styrol/Acryl-Emulsionspolymer-Binderanstrichstoffen wurde bei 18 PVC unter Verwendung von Titandioxid (TI-PURE R-700) mit einem Teilchendurchmesser von 285 Nanometern als vorherrschendes Pigment hergestellt. Das zweite Emulsions-polymerisierte Additionspolymer hatte einen Teilchendurchmesser von 55 Nanometern und wurde bei 25% verwendet, bezogen auf das Volumen der Beschichtungszusammensetzung. Der anionische Tensidanteil wurde mit 5 Gew.-% (bezogen auf das Gewicht der Polymerfeststoffe) angewendet. Verschiedene erste Emulsions-polymerisierte Additionspolymer-Durch messer, verwendet bei 57%, bezogen auf das Volumen der Beschichtungszusammensetzung, wurden wie in Tabelle 2-1 gezeigt, bewertet. Tabelle 2.1 Wirkung des ersten Emulsionspolymer-Teilchendurchmessers
Eine Reihe von Styrol/Acryl-Emulsionspolymer-Binderanstrichstoffen wurde bei 18 PVC unter Verwendung von Titandioxid (TI-PURE R-700) mit einem Teilchendurchmesser von 285 Nanometern als vorwiegendes Pigment hergestellt. Das erste Emulsions-polymerisierte Additionspolymer hatte einen Teilchendurchmesser von 356 Nanometern und wurde bei 57% verwendet, bezogen auf das Volumen der Beschichtungszusammensetzung. Der anionische Tensidanteil wurde bei 5 Gew.-% (bezogen auf das Gewicht der Polymerfeststoffe) angewendet. Verschiedene zweite Emulsions-polymerisierte Additionspolymer-Durchmesser (das Volumen% von diesem Polymer wurde bei 25%, bezogen auf das Volumen der Beschichtungszusammensetzung, verwendet) wurden wie in Tabelle 2-2 gezeigt, bewertet. Tabelle 2.2 Wirkung des zweiten Emulsionspolymer-Teilchendurchmessers
Getrocknete Filme von wassergetragenen Zusammensetzungen dieser Erfindung 2-1 bis 2-6 und 2-9 bis 2-11 zeigen maximalen Filmglanz.

BEISPIEL 3. Wirkung von anionischem Tensidanteil auf getrockneten Filmglanz

Eine Reihe von Styrol/Acryl-Emulsionspolymer-Binderanstrichstoffen wurde bei 18 PVC unter Verwendung von Titandioxid (TI-PURE R-700) mit einem Teilchendurchmesser von 285 Nanometern als vorwiegendes Pigment hergestellt. Das erste Emulsions-polymerisierte Additionspolymer hatte einen Teilchendurchmesser von 356 Nanometern und die Volumen% betrugen 57%, bezogen auf das Volumen der Beschichtungszusammensetzung. Das zweite Emulsions-polymerisierte Additionspolymer hatte einen Teilchendurchmesser von 55 Nanometern und die Volumen% betrugen 25%, bezogen auf das Volumen der Beschichtungszusammensetzung. Die anionischen Tensidanteile (ALIPAL CO-436) wurden als Gewichts-%, bezogen auf das Polymergewicht, angegeben. Die Ergebnisse der Bewertung werden in Tabelle 3-1 wiedergegeben. Tabelle 3.1. Wirkung des anionischen Tensidanteils auf getrockneten Filmglanz
Getrocknete Filme von wassergetragenen Zusammensetzungen dieser Erfindung 3-4 und 3-5 zeigen maximalen Filmglanz.

BEISPIEL 4. Wirkung von Dispersantanteil auf getrockneten Filmglanz

Eine Reihe von Styrol/Acryl-Emulsionspolymer-Bindereanstrichstoffen wurde bei 18 PVC unter Verwendung von Titandioxid (TI-PURE R-700) mit einem Teilchendurchmesser von 285 Nanometern als vorwiegendes Pigment hergestellt. Das erste Emulsions-polymerisierte Additionspolymer hatte einen Teilchendurchmesser von 276 Nanometern und sein Volumen% betrug 66%, bezogen auf das Volumen der Beschichtungszusammensetzung. Das zweite Emulsions-polymerisierte Additionspolymer hatte einen Teilchendurchmesser von 53 Nanometern und seine Volumen% wären 16%, bezogen auf das Volumen der Beschichtungszusammensetzung. Die Anteile an Copolymer von Methacrylsäure mit einem Methacrylatesterdispersant (TAMOL 681), die alle in der Pigmentvermahlung verwendet wurden, wurden in Gewichtsprozent, bezogen auf das Pigmentgewicht, angegeben. Die Ergebnisse der Bewertung werden in Tabelle 4-1 wiedergegeben. Tabelle 4.1. Wirkung des Dispersantanteils auf den Filmglanz
Der getrocknete Film der wassergetragenen Zusammensetzung dieser Erfindung 4-3 zeigte maximalen Filmglanz.

BEISPIEL 5. Wirkung des zweiten Emulsionspolymeranteils auf getrockneten Filmglanz

Eine Reihe von Styrol/Acryl-Emulsionspolymer-Binderanstrichstoffen wurde mit 18 PVC unter Verwendung von Titandioxid (TI-PURE R-700) mit Teilchendurchmesser von 285 Nanometern als vorherrschendes Pigment hergestellt. Das erste Emulsions-polymerisierte Additionspolymer hatte einen Teilchendurchmesser von 322 Nanometern und seine Volumen% waren (82-x)%, bezogen auf das Volumen der Beschichtungszusammensetzung. Das zweite Emulsionspolymerisierte Additionspolymer hatte einen Teilchendurchmesser von 55 Nanometern und seine Volumen% waren x%, bezogen auf das Volumen der Beschichtungszusammensetzung. Die Ergebnisse der Bewertung werden in Tabelle 5-1 wiedergegeben. Tabelle 5.1. Wirkung des zweiten Emulsionspolymeranteils auf den getrockneten Filmglanz
Der getrocknete Film der wassergetragenen Zusammensetzung dieser Erfindung 5-4 zeigt maximalen Filmglanz.

BEISPIEL 6. Wirkung von hohem Tg zweiten Emulsionspolymeranteil auf getrockneten Filmglanz

Eine Reihe von Styrol/Acryl-Emulsionspolymer-Binderanstrichstoffen wurde bei 18 PVC unter Verwendung von Titandioxid (TI-PURE R-700) mit einem Teilchendurchmesser von 285 Nanometern als vorherrschendes Pigment hergestqllt. Das erste Emulsions-polymerisierte Additionspolymer hatte einen Teilchendurchmesser von 356 Nanometern und seine Volumen% waren 57%, bezogen auf das Volumen der Beschichtungszusammensetzung. Das zweite Emulsionspolymerisierte Additionspolymer war ein Gemisch von zweitem Emulsionspolymer 1, das einen Teilchendurchmesser von 40 Nanometern, eine Tg von 10ºC aufwies und seine Volumen%-Werte waren, bezogen auf das Volumen der Beschichtungszusammensetzung (25-x)% und zweitem Emulsionspolymer 2, das einen Teilchendurchmesser von 65 Nanometern, eine Tg von 84ºC aufwies und dessen Volumen%-Wert, bezogen auf das Volumen der Beschichtungszusammenset zung, x% war. Die Ergebnisse der Bewertung werden in Tabelle 6-1 wiedergegeben. Tabelle 6.1. Wirkung des zweiten Emulsionspolymer-2-anteils auf getrockneten Filmglanz
Getrocknete Filme der wassergetragenen Zusammensetzungen dieser Erfindung 6-1 und 6-2 zeigen maximalen Filmglanz. Die Zusammensetzungen 6-3 und 6-4 enthalten höhere Anteile an zweitem Emulsionspolymer 2, das den Anteil an zweitem Emulsions-polymersierten Additionspolymer 1 mit einer Tg von -30ºC bis 50ºC und einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von weniger als 35% des durchschnittlichen Teilchendurchmessers des vorwiegenden Pigments auf weniger als 15% bis 40 Volumen%, bezogen auf das Volumen der nicht-flüchtigen Komponenten der Beschichtungszusammensetzung, die keinen maximalen Filmglanz zeigen, vermindert.

BEISPIEL 7. Wirkung des PVC-Anteils auf getrockneten Filmglanz

Eine Reihe von Styrol/Acryl-Emulsionspolymer-Bindemittelanstrichstoffen wurde bei verschiedenen PVC-Werten unter Verwendung von Titandioxid (TI-PURE R-700) mit Teilchendurchmesser von 285 Nanometern als dem vorwiegenden Pigment hergestellt. Das erste Emulsions-polymerisierte Additionspolymer hatte einen Teilchendurchmesser von 356 Nanometern und dessen Volumen% betrug (75-x)%, bezogen auf das Volumen der Beschichtungszusammensetzung. Das zweite Emulsions-polymerisierte Additionspolymer hatte einen Teilchendurchmesser von 55 Nanometern und dessen Volumen% betrug 25%, bezogen auf das Volumen der Beschichtungszusammensetzung. Der anionische Seifenanteil betrug 5 Gewichtsprozent, bezogen auf das Polymergewicht. Die Ergebnisse der Bewertung werden in Tabelle 7-1 wiedergegeben. Tabelle 7.1. Wirkung des PVC-Anteils auf getrockneten Filmglanz, gemessen bei 20 Grad.
Getrocknete Filme der wassergetragenen Zusammensetzung dieser Erfindung bei 0, 10 und 20 PVC zeigen maximalen Filmglanz.

Claims

1. Verfahren zum Bereitstellen von maximalem Filmglanz eines getrockneten Films einer wassergetragenen Beschichtungszusammensetzung, umfassend

(a) das Bilden einer wassergetragenen Beschichtungszusammensetzung, umfassend:

weniger als 30 Vol.-%, bezogen auf das Volumen der nicht-flüchtigen Bestandteile der Beschichtungszusammensetzung, eines überwiegenden Pigments,

30 Vol.-% bis 80 Vol.-%, bezogen auf das Volumen der nichtflüchtigen Komponenten der Beschichtungszusammensetzung, eines ersten, durch Emulsionspolymerisation hergestellten Additionspolymers, das eine Tg von -30ºC bis 50ºC und einen mittleren Teilchendurchmesser von 70% bis 140% des durchschnittlichen Teilchendurchmessers des überwiegenden Pigments aufweist,

15 Vol.-% bis 40 Vol.-%, bezogen auf das Volumen der nichtflüchtigen Komponenten der Beschichtungszusammensetzung, eines zweiten, durch Emulsionspolymerisation hergestellten Additionspolymers, das eine Tg von -30ºC bis 50ºC und einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von weniger als 35% des durchschnittlichen Teilchendurchmessers des überwiegenden Pigments aufweist, und ein Pigment-Dispersionsmittel und grenzflächenaktives Mittel in Mengen, die wirksam sind, die Zusammensetzung zu stabilisieren;

(b) das Aufbringen der wassergetragenen Beschichtungszusammensetzung auf eine Oberfläche, und

(c) das Trocknen der wassergetragenen Beschichtungszusammensetzung.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das überwiegende Pigment Titandioxid ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die wassergetragene Beschichtungszusammensetzung weniger als 20 Vol.-% Titandioxid umfaßt, bezogen auf das Volumen der nicht-flüchtigen Komponenten der Beschichtungszusammensetzung.

4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Pigment-Dispersionsmittel ein Copolymer von (Meth)acrylsäure und mindestens einem (Meth)acrylatester ist, das in einem Gehalt von größer als 3 Gew.-%, bezogen auf das Pigmentgewicht, verwendet wird und wobei das grenzflächenaktive Mittel ein anionisches, grenzflächenaktives Mittel ist, welches in einem Gehalt von 2 Gew.-% bis 5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtpolymergewicht, verwendet wird.

5. Oberfläche, welche einen getrockneten Film einer wassergetragenen Beschichtungszusammensetzung trägt, wobei der Film maximalen Filmglanz aufweist und wobei die Zusammensetzung weniger als 30 Vol.-%, bezogen auf das Volumen der nicht-flüchtigen Bestandteile der Beschichtungszusammensetzung, eines überwiegenden Pigments, 30 Vol.-% bis 80 Vol.-%, bezogen auf das Volumen der nicht-flüchtigen Komponenten der Beschichtungszusammensetzung, eines ersten, durch Emulsionspolymerisation hergestellten Additionspolymers, das eine Tg von -30ºC bis 50ºC und einen mittleren Teilchendurchmesser von 70% bis 140% des durchschnittlichen Teilchendurchmessers des überwiegenden Pigments aufweist, 15 Vol.-% bis 40 Vol.-%, bezogen auf das Volumen der nicht-flüchtigen Komponenten der Beschichtungszusammensetzung, eines zweiten, durch Emulsionspolymerisation hergestellten Additionspolymers, das eine Tg von 30ºC bis 50ºC und einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von weniger als 35% des durchschnittlichen Teilchendurchmessers des überwiegenden Pigments aufweist, und ein Pigment-Dispersionsmittel und grenzflächenaktives Mittel in Mengen, die wirksam sind, die Zusammensetzung zu stabilisieren, umfaßt.