DE69903117T2

DE69903117T2 - Verfahren zum Beschichten eines nicht ausgehärteten mineralischen Substrats

Info

Publication number: DE69903117T2
Application number: DE69903117T
Authority: DE
Inventors: Michael Damian Bowe; John Maxfield
Original assignee: Lafarge Braas Research and Development Ltd; Rohm and Haas Co
Current assignee: Monier Technical Centre Ltd; Rohm and Haas Co
Priority date: 1998-12-05
Filing date: 1999-11-23
Publication date: 2003-07-31
Anticipated expiration: 2019-11-24
Also published as: EP1006094B1; EP1006094A3; GB9826868D0; GB2344300B; BR9905795A; DE69903117D1; EP1006094A2; JP2000167480A; GB2344300A; AU760185B2; AU5932599A; US6423382B1

Description

Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beschichtung eines nicht ausgehärteten Materials. Insbesondere, aber nicht ausschließlich, betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Beschichtung eines nicht ausgehärteten zementartigen Substrates, z. B. ein Betondach-, Boden- oder Wandziegel oder eine Hausaußenseite aus Beton, um dem Substrat ein hohes Glanzfinish zu verleihen.
Vorgeformte Betondachziegel werden typischerweise aus einem Betonmörtel hergestellt, dessen Konsistenz so ist, dass er im Grünzustand in eine Form geformt werden kann, die bestimmte Merkmale an Formgebung, Konfiguration, Muster oder Ornamente aufweist, die beim Aushärten bestehen bleiben. Die Ziegel werden üblicherweise aus einer Schicht oder mehreren Schichten aus Grünbeton gebildet, die der erwünschten Oberflächenbeschaffenheit der Ziegel entsprechen. Die Ziegel können aus einer einzelnen Betonschicht gebildet werden oder aus einer Vielzahl von Betonschichten, wie beispielsweise in US-A-4,789,319, US-A- 4,986,744 und US-A-5,017,320 offenbart.
Wo ein glattes Erscheinungsbild der oberen Fläche des Ziegels erwünscht ist, umfasst der Ziegel üblicherweise mindestens zwei Schichten, wobei die oberste Schicht aus einem Grünbeton oder einer zementartigen Aufschlämmung gebildet wird, welche hydraulischen Zement, feinkörnige Aggregate, Farbstoffe und Dispergiermittel enthält. Diese oberste Schicht hat eine Dicke, die typischerweise von 0,05 mm bis nicht mehr als 3 mm beträgt, und kann auf die gröberen Basisschichten aufgetragen werden, beispielsweise durch ein Verfahren, wie in einem der oben genannten US-Patente beschrieben oder durch Gießlackieren des gebildeten Ziegels. Betondachziegel neigen dazu ausschwemmungsempfindlich zu sein, wenn sie an atmosphärische Feuchtigkeit oder Niederschläge ausgesetzt werden. Um Ausblühungen bei Betondachziegeln zu unterdrücken, ist es übliche Praxis, die obere Seite des ausgehärteten oder nicht ausgehärteten Betondachziegels mit einer wässrigen Farb- oder Klarlackbeschichtungszusammensetzung zu beschichten, die nach dem Trocknen eine wasserfeste Beschichtung ergibt. Diese wässrigen Farbzusammensetzungen umfassen typischerweise von 30 bis 50 Gew.-% einer Polymerdispersion, beispielsweise einer wässrigen Acrylat-basierten Polymerdispersion, von 20 bis 60 Gew.-% feine anorganische Füllstoffe, beispielsweise Kalk, Baryte und/oder Siliziumoxide und gegebenenfalls von 2 bis 10 Gew.-% eines Eisenoxidpigments. Die wässrigen Klarlackzusammensetzungen bestehen typischerweise im wesentlichen aus einer 100%igen Acryldispersion (z. B. 30-50% Feststoffanteil). Die aus diesem Farb- und Klarlackzusammensetzungen gebildeten Beschichtungen weisen in der Regel eine Dicke von nicht mehr als 0,15 mm auf dem Ziegel auf. Eine verbesserte Ausblühverhinderung wurde vorgeschlagen durch die Verwendung von relativ komplex zusammengesetzten Copolymerdispersionen, wie die in der DE-A-43 41 260 und der US-A-5,215,827 beschriebenen, als vollständige Ersatzstoffe oder zur teilweisen Verwendung in den herkömmlicheren einfachen acrylatisierten Polymerdispersionen.
In der US-A-4,177,232 wird ein Verfahren zur Herstellung eines Betondachziegels mit verbesserter Ausblühbeständigkeit beschrieben. Bei diesem Verfahren wird ein vorgeformter Ziegelkörper mit einer zementartigen Aufschlämmung beschichtet, und bevor diese Aufschlämmungsschicht ausgehärtet ist, wird eine wässrige Emulsion eines filmbildenden polymeren Materials drauf aufgetragen. Die nach diesem Verfahren hergestellten voll ausgehärteten Ziegel zeigen wenig glänzende Deckanstriche.
Es ist oft erwünscht, dass ein Betondachziegel einen Deckanstrich mit hohem Glanz aufweist. Ein Deckanstrich mit hohem Glanz wird üblicherweise nach einem Verfahren zum Auftragen einer Beschichtung aus einer wässrigen Klarlackzusammensetzung auf die oberste Oberfläche des Ziegels nach dem Trocknen des Ziegels und dem Aushärten in einem Ofen oder Autoklaven und anschließendem Trocknen der Beschichtung erhalten. Alternativ dazu kann ein Deckanstrich mit hohem Glanz nach einem Verfahren erhalten werden, wobei eine Beschichtung aus einer nicht-wässrigen Klarlackzusammensetzung auf die äußerste Oberfläche des Ziegels entweder vor oder nach dem der Ziegel getrocknet und ausgehärtet wurde aufgetragen wird.
Die JP 57 071884 A offenbart ein Verfahren zur Beschichtung eines nicht ausgehärteten Zementziegels durch Auftragen einer ersten zementartigen Beschichtung, Ermöglichen des Absetzens der ersten Beschichtung bis zur Berührungsfestigkeit, und anschließend Auftragen einer zweiten wässrigen Beschichtung darauf. Der Ziegel und die Beschichtungen werden anschließend simultan ausgehärtet. Die Trocknung der zweiten Beschichtung kann durch Erhitzen des nicht ausgehärteten Ziegels nach dem Absetzen der ersten Beschichtung bis zur Berührungsfestigkeit beschleunigt und die Blasenbildung verringert werden.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein mit Deckanstrich versehenes Mineralsubstrat, wie etwa ein Dachziegel, zur Verfügung zu stellen, das einen Deckanstrich mit hohem Glanz aufweist, aber das nach einem Verfahren hergestellt wurde, welches entweder schneller und möglicherweise energieeffizienter ist als vorher bekannte Verfahren zum Auftragen von wässrigen Beschichtungen, oder, welches der Verwendung von Lösungsmitteln wie sie in nicht-wässrigen Beschichtungen zur Herstellung der gleichen Dinge benötigt werden, nicht bedarf.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Beschichtung eines mineralischen Substrates zur Verfügung gestellt, mit mindestens einer wässrigen Zusammensetzung, umfassend ein filmbildendes polymeres Bindemittel, wobei das Verfahren die folgenden aufeinanderfolgenden Prozessschritte umfasst:
i) Bilden des Körpers aus dem Substrat aus einer ungehärteten mineralischen Zusammensetzung, vorzugsweise einem Grünbeton oder Faserzement;
ii) Beschichten einer Oberfläche des Körpers vor dem Trocknen und Aushärten des Körpers mit der mindestens einen wässrigen Zusammensetzung durch:
a) Auftragen einer ersten Beschichtung bestehend aus einer wässrigen Zusammensetzung umfassend ein filmbildendes polymeres Bindemittel auf die Oberfläche,
b) Aussetzen der ersten Beschichtung an heiße Luft oder Infrarot-, Ultraviolett- oder Mikrowellenstrahlung für eine ausreichende Zeit, damit mindestens die von dem Substratkörper entfernt liegende Oberfläche der Beschichtung einen Film aus polymerem Bindemittel bildet, und
c) Auftragen einer zweiten Beschichtung bestehend aus einer wässrigen Zusammensetzung umfassend ein filmbildendes polymeres Bindemittel auf der ersten Beschichtung; und
iii) Trocknen und Aushärten des Körpers und der Beschichtungen, beispielsweise in einem Ofen oder Autoklaven.
Gemäß einem zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Verbesserung des Glanzfinish eines mineralischen Substrats bereitgestellt, welches nach einem Verfahren gebildet wurde, das die folgenden aufeinanderfolgenden Prozessschritte umfasst:
i) Bilden des Körpers aus dem Substrat aus einer ungehärteten mineralischen Zusammensetzung,
ii) Beschichten der Oberfläche des Körpers vor dem Trocknen und Aushärten des Körpers mit mindestens einer wässrigen Zusammensetzung durch:
a) Auftragen einer ersten Beschichtung bestehend aus einer wässrigen Zusammensetzung umfassend ein filmbildendes polymeres Bindemittel auf die Oberfläche; und
b) Aussetzen der ersten Beschichtung an heiße Luft oder Infrarot-, Ultraviolett- oder Mikrowellenstrahlung für eine ausreichende Zeit, damit mindestens die von dem Körper entfernt liegende Oberfläche der Beschichtung einen Film aus polymerem Bindemittel bildet; und
iii) Trocknen und Aushärten des Körpers und der Beschichtungen, beispielsweise in einem Ofen oder Autoklaven, wobei nach dem Prozessschritt ii)b) und vor dem Prozessschritt iii) eine zweite Beschichtung bestehend aus einer wässrigen Zusammensetzung umfassend ein filmbildendes polymeres Bindemittel auf die erste Beschichtung aufgetragen wird.
Die zweite Beschichtung kann an heiße Luft oder Infrarot-, Ultraviolett- oder Mikrowellenstrahlung ausgesetzt werden, bevor der Substratkörper und die Beschichtungen getrocknet und ausgehärtet werden, es ist jedoch bevorzugt, dass die zweite Beschichtung ohne eine derartige spezielle Vorhärtungsbehandlung getrocknet und ausgehärtet wird.
Überraschenderweise zeigen die mineralischen Substrate mit Deckanstrich, die nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung beschichtet wurden, ein Hochglanzfinish, das vergleichbar ist mit den in herkömmlichen Verfahren ausgebildeten Substraten mit Deckanstrich. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung ermöglicht es, die Substrate mit Hochglanzdeckanstrich schneller herzustellen und möglicherweise in einer energieeffizienteren Weise als auf ähnliche Weise mit Deckanstrichen versehene Substrate, die nach herkömmlichen Verfahren unter Verwendung von wässrigen Beschichtungen hergestellt wurden, wobei die zweite Beschichtung auf das Substrat aufgetragen wird, nachdem der Substratkörper getrocknet und ausgehärtet wurde. Das Trocknen und Aushärten des mineralischen Substrats und der Beschichtungen wird vorzugsweise bei einer Temperatur von mindestens 40ºC bewirkt.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung wird vorzugsweise zur Herstellung von Hochglanzdeckanstrichen auf Betonsubstraten, insbesondere bevorzugt auf Substraten wie Betonröhren, Dachziegeln, Bodenplatten, Wandplatten und Hausabschrägungen verwendet.
Der nicht ausgehärtete Substratkörper kann aus mindestens zwei übereinanderliegenden Schichten von Mörtel verschiedener Zusammensetzungen und Eigenschaften bestehen. Ein Beispiel für ein derartiges Verfahren und einen Apparat zur Ausführung des Verfahrens wird in der US-A-5,017,320 bzw. der US-A-4,789,319 beschrieben. Der in der US-A-4,986,744 offenbarte Apparat kann ebenfalls zur Herstellung derartiger vielschichtiger Körper verwendet werden. Die Betonschicht, welche die Bodenseite des Körpers umfasst, kann durch Mischen einer Mörtelzusammensetzung zur Ausbildung eines Grünbetons hergestellt werden, die anschließend auf einen kontinuierlichen Strang von sich bewegenden Bodengussformen extrudiert wird. Nachfolgend kann, sofern benötigt, eine oder mehrere Schichten aus Grünbeton oder einer zementartigen Aufschlämmung, z. B. einer Farbbeschichtung, extrudiert oder auf die erste Schicht aufbeschichtet werden, um einen vielschichtigen Körper aus ungehärteter mineralischer Zusammensetzung zu bilden.
Eine Oberfläche des ungehärteten mineralischen Substrats wird wie oben im Schritt ii) beschrieben mit mindestens einer wässrigen Zusammensetzung beschichtet, welche ein filmbildendes Polymer umfasst. Die wässrige Zusammensetzung, die für die erste Beschichtung verwendet wird, kann die gleiche oder eine unterschiedliche Zusammensetzung sein, wie die wässrige Zusammensetzung, die für die zweite Beschichtung verwendet wird. Das in der wässrigen Zusammensetzung für die erste Beschichtung verwendete filmbildende Polymer kann das gleiche oder ein unterschiedliches Polymer sein, wie für das filmbildende Polymer in der wässrigen Zusammensetzung für die zweite Beschichtung verwendete.
Die erste Beschichtung kann eine wässrige Zusammensetzung wie etwa eine zementartige Aufschlämmung, eine Farbe oder ein Klarlack sein. Die zweite Beschichtung kann eine wässrige Zusammensetzung wie eine zementartige Aufschlämmung, eine Farbe oder ein Klarüberzug sein, obwohl eine Farbe oder ein Klarlack bevorzugt sind. Die Formulierungen derartiger Beschichtungen sind im Stand der Technik gut bekannt.
Das filmbildende polymere Bindemittel hat vorzugsweise eine minimale Filmbildungstemperatur (MFT) von mindestens -20ºC, vorzugsweise von mindestens 0ºC.
Das filmbildende polymere Bindemittel ist vorzugsweise ein organisches Polymer mit einer Glasübergangstemperatur (Tg), bestimmt mittels der Fox Gleichung, von mindestens -40ºC, vorzugsweise mindestens -20ºC und insbesondere bevorzugt mindestens -0ºC. Die Tg des polymeren Bindemittels beträgt vorzugsweise nicht mehr als 70ºC, insbesondere bevorzugt nicht mehr als 45ºC.
Das polymere Bindemittel liegt vorzugsweise in der wässrigen Zusammensetzung in einer Menge von 0,5 bis 50 Gew.-% an Polymerfeststoffanteilen, basierend auf dem Gesamtgewicht der Zusammensetzung vor. Stärker bevorzugt liegt, wenn die erste Beschichtung eine zementartige Aufschlämmung ist, das polymere Bindemittel in einer Menge von 0,5 bis 10 Gew.-% an Polymerfeststoffen basierend auf dem Gesamtgewicht der Zusammensetzung vor; oder wenn die erste Beschichtung eine Farbe oder ein Klarlack ist, liegt das polymere Bindemittel in einer Menge von 20 bis 50 Gew.-% Polymerfeststoffe basierend auf dem Gesamtgewicht der Zusammensetzung vor. Besonders bevorzugt liegt, wenn die zweite Beschichtung eine zementartige Aufschlämmung ist, das polymere Bindemittel in einer Menge von 2 bis 20 Gew.-% an Polymerfeststoffen basierend auf dem Gesamtgewicht der Zusammensetzung vor, oder wenn die zweite Beschichtung eine Farbe oder ein Klarlack ist, liegt das polymere Bindemittel in einer Menge von 20 bis 50 Gew.-% an Polymerfeststoffen basierend auf dem Gesamtgewicht der Zusammensetzung vor.
Es gibt eine Vielzahl von kommerziell erhältlichen organischen Polymerbindemitteln, die zur Verwendung im vorliegenden Verfahren geeignet sind. Derartige Bindemittel werden üblicherweise zur Verwendung in Farben und Klarlacken verkauft, oder werden zur Verwendung als Zementmodifikatoren verkauft. Vorausgesetzt, dass diese Polymere eine Tg von oberhalb von -40ºC haben, wird angenommen, dass sie geeignet sind.
Vorzugsweise wird das filmbildende polymere Bindemittel aus einem polymeren Latex verwendet. Der Latex kann ein dispergiertes Polymer sein, dessen Teilchen in einem wässrigen verdampfbaren Träger dispergiert sind, ein im Wassergehalt reduzierbares Polymer, oder eine Mischung davon in dem wässrigen verdampfbaren Träger. Der wässrige verdampfbare Träger ist vorzugsweise Wasser, kann aber auch das Wasser darin in einem Wasser- oder Polymermischbaren organischen Lösungsmittel gelöst enthalten, wie etwa Methanol, Ethanol oder Glycolether. Das polymere Bindemittel kann aus einer Latexemulsion oder einem Pulver sein, welches ein Polymer umfasst, das aus mindestens einem oder mehreren der folgenden Monomere polymerisiert wurde: Acrylsäure- und Methacrylsäureester wie etwa Methyl(meth)- acrylat, Ethyl(meth)acrylat, Butyl(meth)acrylat, 2-Ethylhexyl(meth)acrylat, Decyl(meth)acrylat, Lauryl(meth)acrylat, Isobornyl(meth)acrylat, Isodecyl(meth)acrylat, Oleyl(meth)acrylat, Palmityl(meth)acrylat, Steryl(meth)acrylat, Hydroxyethyl(meth)acrylat sowie Hydroxypropyl(meth)acrylat; säurefunktionale Monomere wie etwa Acrylsäure, Methacrylsäure, Crotonsäure, Fumarsäure und Maleinsäure; Monomethylitaconat; Monomethylfumarat; Monobutylfumarat; Maleinsäureanhydrid; Acrylamid oder substituierte Acrylamide; Diacetonacrylamid; Gylcidylmethacrylat; Acetoacetoxyethylmethacrylat; Acrolein und Methacrolein; Dicyclopentadienylmethacrylat; Dimethylmeta-isopropenylbenzylisocyanat; Isocyanatoethylmethacrylat; Methylzellulose; Hydroxyethylzellulose; Styrol oder substituierte Styrole; Butadien, Ethylen, Vinylacetat oder andere Vinylester; Vinylmonomere wie etwa Vinylchlorid, Vinylidenchlorid; N-Vinylpyrrolidon; Aminmonomere wie etwa N,N'-Dimethylamino(meth)acrylat und Acrylnitril oder Methacrylnitril. Besonders bevorzugt umfasst der Latex ein Acrylsäurepolymer, ein Styrol/Acrylsäurepolymer, ein Styrol/Butadienpolymer, ein Vinylacetat/Ethylenpolymer, oder Polyvinylacetat, oder Mischungen davon. Andere geeignete Polymere und spezifische Beispiele von kommerziell erhältlichen Polymeren sind in der US- A-4,229,224 offenbart. Beispiele kommerziell erhältlicher Zementmodifikatoren, die in der vorliegenden Erfindung zur Verwendung geeignet sind, umfassen ACRONAL 5400, erhältlich von BASF AG, DOW 460, erhältlich von Dow Chemical Company, RHOPLEX E-330, RHOPLEX MC-76 sowie RHOPLEX E-3083, erhältlich von Rohm and Haas Company, UCAR Latex 427 und Latex 429, erhältlich von Union Carbide Corp. Wenn die erste oder zweite Beschichtung eine zementartige Aufschlämmung ist, wird der Latex im allgemeinen mittels eines anionischen, kationischen oder nicht ionischen Tensides auf herkömmliche Weise stabilisiert, auch wenn die Verwendung eines Tensides ebenso die Verwendung eines Entschäumers zum Mischen des Betons erforderlich macht.
Man wird wertschätzen, dass das polymere Bindemittel von einer Monomermischung abgeleitet werden kann, die polymerisiert wird, nachdem die Monomere in die Zusammensetzung eingebaut wurden. Beispiele derartiger Monomere umfassen organische Monomere wie etwa Epoxymonomere und Isocyanatmonomere.
Die erste Beschichtung wird an heiße Luft oder Infrarot-, Ultraviolett- oder Mikrowellenstrahlung für eine ausreichende Zeit ausgesetzt, damit mindestens die Oberfläche der Beschichtung einen Film oder eine "Haut" von polymerem Bindemittel bildet. Der Film kann kontinuierlich über die gesamte Oberfläche der Beschichtung verteilt sein oder er kann mit den Mineralteilchen in der Substratoberfläche co-kontinuierlich sein. Vorzugsweise wird die Beschichtung an Infrarot-, Ultraviolett- oder Mikrowellenstrahlung ausgesetzt. Die zweite Beschichtung kann unmittelbar nach der Ausbildung des Films aufgetragen werden.
Vorzugsweise wird das mineralische Substrat unmittelbar nachdem die zweite Beschichtung auf die erste Beschichtung aufgetragen wurde getrocknet und ausgehärtet.
Die Erfindung wird nun genau durch die folgenden Beispiele einiger bevorzugter Ausführungsformen beschrieben, die lediglich für Veranschaulichungszwecke bereitgestellt werden, und kann den Vergleichsbeispielen, die ebenso unten angegeben sind, gegenübergestellt werden.

Beispiele

Um das weitere Verständnis der vorliegenden Erfindung zu unterstützen, ohne jedoch darauf festgelegt zu werden, schlagen die Erfinder das Folgende als eine vereinfachte Erläuterung dessen vor, warum sie glauben, dass die Vorteile der vorliegenden Erfindung erhalten werden können:
Zementaufschlämmungsbeschichtungen, die Pigmente enthalten können, werden gegenwärtig verwendet, um Baumaterialien, z. B. Betondachziegeln, ein glattes, attraktives Erscheinungsbild zu geben. Die äußere Oberfläche dieser Aufschlämmungsbeschichtungen wird üblicherweise versiegelt, z. B. mit einem polymeren Klarlack, um die Bildung von Ausblühungen zu minimieren. Wenn der polymere Klarlack als Latex auf die nasse Aufschlämmung (vor der Aushärtung) aufgetragen wird, ist die Ausblühungsblockierung gegenüber der Nachaushärtungsauftragung überlegen. Die Voraushärtungsauftragung ergibt jedoch einen Deckanstrich mit geringem Glanz. Um Hochglanz zu erreichen, ein erwünschtes Merkmal auf vielen Dächern, wird nach der Aushärtung eine zweite Beschichtung aus polymerem Klarüberzug aufgetragen. Die vorliegende Erfindung verwendet nur eine Auftragung des Polymers vor der Aushärtung, gewährleistet jedoch einen Glanz der vergleichbar ist mit den Voraushärtungsplus Nachäushärtungsverfahren. Dies kann auf eine von zwei Weisen bewerkstelligt werden:
A. Wenn die nicht ausgehärtete Aufschlämmung polymermodifiziert ist, kann eine Versiegelung der Aufschlämmungsoberfläche mittels eines kurzen Ausstoßes von beispielsweise Hitze aus einer IR-Lampe erreicht werden. Bei der nachfolgenden Auftragung eines polymeren Klarüberzugs vermischen sich der Klarlack und die Aufschlämmung nicht, und der Klarlack hält im wesentlichen die Oberfläche der Aufschlämmung aufrecht und trocknet zu einem glänzenden Film.
B. Wenn die nicht ausgehärtete Aufschlämmung nicht polymermodifiziert ist, kann die Aufschlämmungsoberfläche zuerst durch Auftragung von ein bisschen polymerem Klarlack (sogar in einem Durchgang) auf die unmodifizierte Aufschlämmung versiegelt werden, gefolgt von einem kurzen Stoß von beispielsweise Hitze aus einer IR-Lampe. Bei der nachfolgenden Auftragung des Restes des polymeren Klarüberzugs hält der nach der IR-Behandlung aufgetragene Klarlack die Oberfläche der Aufschlämmung aufrecht und trocknet zu einem Glanzfilm ab.
Sowohl bei A als auch bei B wird angenommen, dass die Filmbildung des Polymers auf oder knapp unterhalb der Aufschlämmungsoberfläche verhindert, dass die abschließende Klarbeschichtung in den Körper der Aufschlämmung eindringt.
Zu beachten ist, dass dies im wesentlichen ein Oberflächeneffekt ist, und dass es dementsprechend nicht wesentlich ist, die Filmbildung durch die gesamte Dicke der ersten Beschichtung zu bewirken, egal ob die Beschichtung eine polymermodifizierte Aufschlämmung, eine Farbe oder ein Klarlack ist.

Ausgeführte Beispiele

Zur weiteren Stützung der vorliegenden Erfindung werden die folgenden ausgeführten Beispiele bereitgestellt:

Optische Messungen

Die L* Werte wurden unter Verwendung eines Colorgard System 2000 Colorimeters (erhältlich von BYK-Gardner Inc.) basierend auf einer Skala von 0 = schwarz bis 100 = weiß bestimmt. Dementsprechend zeigen dunkler gefärbte Ziegel niedrigere Werte von L*, was eine verringerte Ausblühung anzeigt.
Sichtglanzwerte wurden bei 60º auf einem BYK Labotron gemäß der ASTM D 523-89 gemessen. Je höher der 60º Glanzwert, desto höher der Glanz der Oberfläche.

Beispiel I - Herstellung der Vergleichsbasisplatten.

Durch Mischen der folgenden Bestandteile auf herkömmliche Weise wurde ein Grünbeton hergestellt:
Bestandteile Gewichtsteile
#45 Mesh (0,355 mm) Bausand 300
Typ I Portland Zement 100
Wasser 41
Durch Einfüllen von 170 g des Grünbetons in 90 mm Petrischalen wurden runde Testbasisplatten von Hand hergestellt. Die resultierenden Platten waren 13 mm dick.

Beispiel II - Herstellung von wässrigen zementartigen Aufschlämmungen

Wässrige zementartige Aufschlämmungen wurden durch Mischen der folgenden Bestandteile auf herkömmliche Weise erhalten:
Bayferrox 328-M ist schwarzes Eisenoxidpigment der Bayer AG. Rhoplex MC 76 ist ein kommerziell erhältliches Acryllatexpolymer (47% Feststoffanteil) mit einer MFT von 12ºC, einer Tg von 15ºC und einer mittleren Teilchengröße von 180 nm.
Die trockenen Bestandteile wurden eine Minute lang vermischt, anschließend wurde Latex und Wasser zugesetzt, gefolgt von zwei weiteren Minuten des Mischens.

Beispiel III - Herstellung der nicht ausgehärteten Testziegel (Vergleich)

Nicht ausgehärtete Testziegel wurden durch Gießen von Aufschlämmung A auf eine Kontrollbasisplatte und Ausbreiten der Aufschlämmung durch Rütteln der Probe und an die Kanten laufen lassen der Aufschlämmung hergestellt. Leichtes Schütteln ergab eine glatte Oberfläche. Es wurde genug Aufschlämmung verwendet, um eine mittlere Dicke von 0,5 mm auf der obersten Fläche der Kontrollbasisplatte zu erzielen.

Beispiel IV - Beschichtung nicht ausgehärteter Testziegel

Die Vergleichsziegel wie in Beispiel III hergestellt, wurden wie in Tabelle I unten beschrieben, mit einer kommerziell erhältlichen wässrigen Klarüberzugszusammensetzung bestehend aus einer 100%igen Butylacrylat/Methylmethacrylatcopolymerdispersion (42% Feststoffanteil, MFT 22ºC, Tg 26ºC) beschichtet. Die Zusammensetzung wurde auf die oberste Fläche der Aufschlämmung in einer Gesamtheit von 4 Durchgängen, jeder mit etwa 15 Microns, aufgesprüht. Die IR-Strahlungsoberflächenerwärmung der Beschichtungen wie in Tabelle 1 beschrieben, wurde mittels Quarzlampen gewährleistet, die 15 cm oberhalb des Substrats angeordnet waren, mit einem Leistungsfluss von 60 kWm². Die in Tabelle 1 angegebene Temperatur ist die am Ende des Heizzeitraums erreichte.
Nach der Beschichtung wurden die nicht ausgehärteten Ziegel in einen Ofen zur Aushärtung bei 50ºC (100% relative Luftfeuchtigkeit) für 4 Stunden verbracht und anschließend bei 50ºC (bei Umgebungsfeuchte) getrocknet.
Nachdem die ausgehärteten und getrockneten Testziegel auf Raumtemperatur abgekühlt waren, wurden L* und 60º Glanzwerte gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 ausgeführt. Tabelle 1
Die Beschichtung verringert die Ausblühung in allen Fällen. Die IR-Behandlung der Aufschlämmungsoberfläche vor oder nach der Auftragung aller Beschichtungen ergibt eine gewisse Verbesserung beim Glanz. Das Auftragen der Beschichtung gemäß der vorliegenden Erfindung (Prozedur 6) ergibt eine deutliche Verbesserung beim Glanz.

Beispiel V - Herstellung von mit Polymer-modifizierter Aufschlämmung und Klarüberzug beschichteten Ziegeln

Die nicht ausgehärteten Basisplatten, wie in Beispiel I hergestellt, wurden mit der in Beispiel II hergestellten zementartigen Aufschlämmung B, durch Aufgießen der Aufschlämmung auf die Platte und Verteilen der Aufschlämmung durch Rütteln der Probe und an die Kanten laufen lassen der Aufschlämmung beschichtet. Sanftes Schütteln ergab eine glatte Oberfläche. Es wurde genug Aufschlämmung verwendet um eine durchschnittliche Dicke von 0,5 mm auf der äußersten Oberfläche der Basisplatte zu ergeben.
Die Aufschlämmung wurde anschließend, wie unten in Tabelle 2 beschrieben, mit einer kommerziell erhältlichen wässrigen Klarüberzugszusammensetzung beschichtet, bestehend aus 100% Butylacrylat/Methylmethacrylatcopolymerdispersion (42% Feststoffanteil, MFT 22ºC, Tg 26ºC). Die Zusammensetzung wurde in einer Gesamtzahl von 5 Durchgängen auf die äußerste Oberfläche der Aufschlämmung aufgesprüht, mit jeweils etwa 15 Microns, um eine angepeilte fertige Filmdicke von 30 bis 40 Microns zu erzeugen. Die IR Strahlungsoberflächenerwärmung, wie in Tabelle 2 beschrieben, wurde mittels Quarzlampen durchgeführt, die 15 cm oberhalb des Substrats angeordnet waren, bei einem Leistungsfluss von 60 kWm². Die in Tabelle 2 angegebene Temperatur ist die im Ende der Heizperiode erreichte.
Nach der Beschichtung wurden die nicht ausgehärteten Ziegel in einen Ofen verbracht, um bei 50ºC (100% relative Feuchte) 4 Stunden lang ausgehärtet und anschließend bei 60ºC (Umgebungsfeuchte) getrocknet zu werden.
Nach dem Abkühlen der ausgehärteten und getrockneten Testziegel auf Raumtemperatur wurden L* und 60º Glanzwerte gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 aufgeführt. Tabelle 2
In allen Fällen verringerte der Klarüberzug die Ausblühung deutlich, wie durch den niedrigeren L*-Wert angezeigt. Bei den Vorgehensweisen 3 und 4, bei welchen die Oberfläche der ersten Beschichtung, die Aufschlämmung, thermisch an IR-Strahlung ausgesetzt wurde und anschließend die zweite Beschichtung, der Klarlack, aufgetragen wurde, wurden deutliche Verbesserungen im Glanz erreicht.

Claims

1. Verfahren zur Beschichtung eines mineralischen Substrats mit mindestens einer wässrigen Zusammensetzung umfassend ein filmbildendes polymeres Bindemittel, wobei das Verfahren die folgenden aufeinanderfolgenden Prozessschritte umfasst:

i) Formen des Körpers aus dem Substrat aus einer ungehärteten mineralischen Zusammensetzung,

ii) Beschichten einer Oberfläche des Körpers vor dem Trocknen und Aushärten des Körpers mit der mindestens einen wässrigen Zusammensetzung durch:

a) Auftragen einer ersten Beschichtung bestehend aus einer wässrigen Zusammensetzung umfassend ein filmbildendes polymeres Bindemittel auf die Oberfläche,

b) Aussetzen der ersten Beschichtung an heiße Luft oder Infrarot-, Ultraviolett- oder Mikrowellenstrahlung für eine ausreichende Zeit, damit mindestens die von dem Substratkörper entfernt liegende Oberfläche der Beschichtung einen Film aus polymerem Bindemittel bildet, und

c) Auftragen einer zweiten Beschichtung bestehend aus einer wässrigen Zusammensetzung umfassend ein filmbildendes polymeres Bindemittel auf der ersten Beschichtung;

und

iii) Trocknen und Aushärten des Körpers und der Beschichtungen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erste Beschichtung eine Farbe, ein Klarüberzug oder eine zementartige Aufschlämmung ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die zweite Beschichtung eine Farbe, ein Klarüberzug oder eine zementartige Aufschlämmung ist.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das filmbildende Polymer, das in der mindestens einen wässrigen Zusammensetzung verwendet wird, eine minimale Filmbildungstemperatur von mindestens -20ºC hat.

5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das filmbildende Polymer eine Tg im Bereich von -40ºC bis 70ºC aufweist.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, wobei das Polymer aus mindestens einem oder mehreren der folgenden Monomere polymerisiert ist: Acryl- und Methacrylsäureester wie Methyl(meth)acrylat, Ethyl(meth)acrylat, Butyl(meth)acrylat, 2- Ethylhexyl(meth)acrylat, Decyl(meth)acrylat, Lauryl(meth)acrylat, Isobornyl(meth)acrylat, Isodecyl(meth)acrylat, Oleyl(meth)acrylat, Palmityl(meth)acrylat, Steryl(meth)acrylat, Hydroxyethyl(meth)acrylat sowie Hydroxypropyl(meth)acrylat; säurefunktionelle Monomere wie etwa Acrylsäure, Methacrylsäure, Crotonsäure, Fumarsäure und Maleinsäure; Monomethylitaconat; Monomethylfumarat; Monobutylfumarat; Maleinsäureanhydrid; Acrylamid oder substituierte Acrylamide; Diacetonacrylamid; Gylcidylmethacrylat; Acetoacetoxyethylmethacrylat; Acrolein und Methacrolein; Dicyclopentadienylmethacrylat; Dimethylmeta- Isopropenylbenzylisocyanat; Isocyanatoethylmethacrylat; Methylzellulose; Hydroxyethylzellulose; Styrol oder substituierte Styrole; Butadien, Ethylen, Vinylacetat oder andere Vinylester; Vinylmonomere wie etwa Vinylchlorid, Vinylidenchlorid; N-Vinylpyrrolidon; Aminmonomere wie etwa N,N'-Dimethylamino(meth)acrylat und Acrylnitril oder Methacrylnitril.

7. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das flimbildende Polymer aus der Gruppe bestehend aus einem Acrylpolymer, einem Styrol/Acrylpolymer, einem Styrol/Butadienpolymer, Vinylacetat/Ethylenpolymer, oder Polyvinylacetat, sowie Mischungen davon ausgewählt ist.

8. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der in Sehritt i) gebildete Körper des Substrates mindestens eine Schicht der folgenden ungehärteten Materialien umfasst: Grünbeton und Faserzement.

9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei der in Schritt i) gebildete Körper aus dem Substrat mindestens eine Schicht aus den folgenden ungehärteten Materialien umfasst: Grünbeton und Faserzement, und mindestens eine Schicht aus einer zementartigen Aufschlämmung.

10. Verfahren zur Verbesserung des Glanzfinishes eines mineralischen Substrates gebildet nach einem Verfahren, welches die folgenden aufeinanderfolgenden Prozessschritte umfasst:

i) Bilden des Körpers aus dem Substrat aus einer ungehärteten mineralischen Zusammensetzung,

ii) Beschichten der Oberfläche des Körpers vor dem Trocknen und Aushärten des Körpers mit mindestens einer wässrigen Zusammensetzung durch:

a) Auftragen einer ersten Beschichtung bestehend aus einer wässrigen Zusammensetzung umfassend ein filmbildendes polymeres Bindemittel auf die Oberfläche, und

b) Aussetzen der ersten Beschichtung an heiße Luft oder Infrarot-, Ultraviolett- oder Mikrowellenstrahlung für eine ausreichende Zeit, damit mindestens die Oberfläche der Beschichtung die entfernt von dem Körper liegt, einen Film aus polymerem Bindemittel bildet;

und

iii) Trocknen und Aushärten des Körpers; wobei nach dem Prozessschritt ii)b) und vor dem Prozessschritt iii) eine zweite Beschichtung bestehend aus einer wässrigen Zusammensetzung umfassend ein filmbildendes polymeres Bindemittel auf die erste Beschichtung aufgetragen wird.