DE2450286A1 - Wasserglas enthaltende beschichtungsmittel - Google Patents

Description

Bayer Aktiengesellschaft 2450286

Zentralbereich Patente, Marken und Lizenzen

509 Leverkusen, Bayerwerk Sft/Kv

2 2. Okt, 1974

Wasserglas enthaltende Beschichtungsmittel

Die vorliegende Anmeldung betrifft Beschichtungsmittel, die aus einem Gemisch von Wasserglaslösung und wäßrigen Dispersionen carboxylgruppenhaltiger Polymerisate "bestehen.

Unter Wasserglaslösungen versteht man wäßrige Lösungen von Alkalisilikaten, z.B. von Na- oder K-Silikat. Solche Wasserglaslösungen sind filmbildend, d.h. beim Auftrocknen einer z.B. auf eine Glas-, Metall- oder Textiloberflache aufgebrachten Schicht der Wasserglaslösung hinterbleibt ein fester, meist klarer Silikatfilm.

Führt man den Trockenprozeß bei Raumtemperatur und im Raumklima durch, so erhält man Filme, die (zum Teil wegen der Reaktion mit dem Luft-C0₂, zum Teil allein durch den Trockenprozeß bedingt) mehr oder weniger harten und spröden Charakter haben. So getrocknete Filme stehen hinsichtlich ihres noch verbleibenden Wassergehaltes im Gleichgewicht mit der Luftfeuchtigkeit. Höher alkalihaltige Wassergläser enthalten höhere Wassermengen als weniger alkalihaltige Wassergläser, wenn sie im Raumklima zum Film aufgetrocknet werden.

Da das in den Filmen verbleibende Wasser als eine Art Weichmacher wirkt, sind demgemäß die aus höher alkalihaltigen

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Wassergläsern unter normalen Raumklimabedingungen erhältlichen Filme flexibler als die aus weniger alkalihaltigen Wassergläsern hergestellten.

Wenn man jedoch die bei normalem Raumklima (etwa 21 C und ca.45 - 65$ relative Luftfeuchtigkeit) hergestellten weichen Filme aus stark alkalihaltigen Wassergläsern, die beispielweise ein Verhältnis von Na₂O zu SiO₂ von ca. 1 : 2 aufweisen, altert, indem man sie in einen Umluftschrank bei 80 - 90⁰C bringt und dort etwa 12-24 Stunden beläßt, geben sie einen großen Teil ihres Wassers ab und werden ebenfalls hart und spröde.

Die solcherart gealterten Filme (vor allem, wenn sie Schichtdicken über 0,1 mm aufweisen und beispielsweise auf ein Gewebe aufgebracht worden sind) werden auch dann, wenn sie wieder in normales Raumklima gebracht werden, durch Gleichgewichtseinstellung mit der Luftfeuchte nicht mehr oder nur sehr langsam und unvollständig so weich wie sie ursprünglich waren, d.h. ein Alterungsprozeß bewirkt bei ihnen eine irreversible Eigenschaftsänderung .

Deshalb sind zwar Besehichtungen aus Wassergläsern auf den verschiedensten Substraten mit den verschiedensten Zielsetzungen von Brandschutz über Verklebung bis Korrosionsschutz prinzipiell bekannt, aber nicht geeignet für einen befriedigenden Einsatz z.B. auf dem Textilsektor und überall dort, wo konstante Flexibilität über längere Zeit hinweg verlangt wird.

Gegen eine Verwendung höher alkalihaltiger Wassergläser als Material zur Herstellung von flexiblen Besehichtungen, die gege^ benenfalls bei Raumtemperatur auigebrocknet werden könnten, falls

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üsine Alterlingsbeständigkeit nicht verlangt wird, spricht auch, daß sie je nach luftfeuchtigkeit einen mehr oder weniger stark klebrigen Griff aufweisen, und manchmal sogar schmierige Abscheidungen auf der Oberfläche bilden.

Ein weiterer Nachteil von reinen Wasserglaslösungen, auch der bis zu einem Festgehalt von über 50 Gew.-% herstellbaren Lösungen höher alkalihaltiger Wassergläser, ist darin zu sehen, daß sie selbst dann, wenn sie in gerade noch verarbeitbarer hoher Konzentration und Viskosität zu einer Textilbeschichtung aufgetragen werden, dennoch wegen ihres relativ niedermolekularen Charakters so fließfähig bleiben, daß sie in das Textil unerwünscht tief eindringen und zu einer untragbaren Verhärtung führen. Außerdem neigen sie, z.B. auf Metällflachen aufgebracht, zu Verlaufstörungen. Man kann zwar versuchen, diesen Effekt durch Zusatz von rheologisch wirksamen Füllstoffen wie Kieselsäuren, Tonerden usw. zu vermindern, dann jedoch bewirkt wiederum das Zusatzmittel selbst die unerwünschte Verhärtung der aufgebrachten Schicht.

Versucht man das Eindringen einer bei Raumtemperatur auf ein Textil aufgebrachten Wasserglasbeschichtung dadurch zu verringern, daß man bei erhöhter Temperatur trocknet, um dadurch die für das langsame Eindringen des Wasserglases in das Textil zur Verfügung stehende Zeit zu verringern, so wird diese Maßnahme überkompensiert durch die bei erhöhter Temperatur einsetzende starke Verflüssigung der ursprünglich relativ zähen Wasserglaslösung, die wiederum das Eindringen in das Textil fördert.

Problematisch ist auch die Auftrocknung dickerer Wasserglasfilme, weil einmal die Anwendung höherer Temperaturen sich aus

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Gründen der geschilderten irreversiblen Verhärtung verbietet, zum anderen jedoch sich eine offenbar ziemlich dicht schließende Oberflächenschicht bildet, die ein® zügige Austrocknung des Filminneren verhindert bzw. unzumutbar verzögert. Dies führt zu Rißbildungen bei spröderen Typen bzw. zu Beschichtungen, bei denen die Oberfläche auf der nächst tiefer liegenden Schicht "schwimmt", so daß keine ausreichende Reibfestigkeit gegeben ist.

Andererseits ist es möglich, Beschichtungsmaterialien - seien es Druckpasten oder Kunststofflatices bzw. Kunststofflösungen Alkalisilikate oder Wasserglaslösungen zuzusetzen, um die Eigenschaften der Beschichtungen zu beeinflussen. Hierbei fungiert im allgemeinen das Wasserglas als Zusatzmittel und ist nicht Hauptbestandteil einer solchen Beschichtung. Das hängt damit zusammen, daß entweder die stark alkalischen Wasserglaslösungen eine zu starke Gefährdung des gegebenenfalls verseifbaren Kunststoffes bedeuten oder daß - speziell wenn hoch konzentrierte Polymerisatlatices mit größeren Mengen von hochkonzentrierten Wasserglaslösungen abgemischt werden - eine Koagulation bzw. Denaturierung einer der beiden Mischungskomponenten erfolgt, so daß solche Mischungen im allgemeinen nicht lagerstabil sind sondern bei längerem Aufbewahren in untragbarer Weise ausflocken, separieren oder verdicken.

Es bestand also die Aufgabe, verbesserte Beschichtungsmittel auf Basis von Wasserglaslösungen zu entwickeln, die über lange Zeiten lagerstabil sind, unter üblichen Raumklimabedingungen eine gute Flexibilität aufweisen und nicht unerwünschten, zu Verhärtungen führenden, irreversiblen Alterungsprozessen unterliegen. Außerdem.sollten solche Beschichtungen möglichst rascher als reine Wasserglaslösungen durch- bzw. auftrocknen, und nach

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Konditionierung bei verschiedenen Klimaten weniger zu klebrigem Griff neigen. Eine weitere Forderung bestand darin, daß die verbesserten Beschichtungsmittel bei guten Verlaufeigenschaften auf Beschichtungsmaschinen infolge ihrer pastösen Konsistenz weniger stark als Wasserglaslösungen in das Textil eindringen, also eine gewisse Thixotropie aufweisen sollten, ohne daß dadurch eine Materialverhärtung in Kauf zu nehmen wäre.

Überraschenderweise gelang es, alle diese Forderungen durch die erfindungsgemäße Kombination von speziellen Kunststoffdispersionen mit ausgesuchten Wasserglastypen zu erfüllen.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind daher wäßrige Beschichtungsmittel, bestehend aus

(a) einer wäßrigen Alkalisilikatlösung mit einem Molverhältnis von Me₂O : SiO₂, welches größer ist als 1 : 3 und

(b) einem wäßrigen Latex eines Carboxylgruppen enthaltenden Polymerisats, das keine verseifbaren Gruppen in der Polymerkette enthält,

wobei das Festoff-Gewichtsverhältnis von (a) : (b) größer ist als 1:1.

Die erfindungsgemäßen Beschichtungsmittel enthalten als flüchtige Komponente nur Wasser, sind also umweltfreundlich zu verarbeiten und können bei 20 - 120⁰C im Luftstrom leicht aufgetrocknet werden. Sie besitzen neben einer bei normalem Raumklima (d.h. ca. 21⁰C und 45 - 65% relative Luftfeuchtigkeit) sehr guten Flexibilität und relativ geringen Klebrigkeit die Fähigkeit zu einer gegenüber reinen Wasserglasbeschichtungen

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wesentlich verbesserten Konditionierbarkeit, d.h. sie stellen sich sehr schnell auf die jeweils herrschende Luftfeuchte ein und werden selbst bei 24-stündigem Altern bei 80 - 95 C nicht irreversibel verhärtet. Außerdem zeigen die erfindungsgemäßen Beschichtungsmittel keine Verlaufsstörungen, einen leicht thixotropen Charakter und dringen auch beim Erhitzen nicht so tief in das Gewebe ein, daß unerwünschte Verhärtungen resultieren. Textile Gebilde, die mit dem Material beschichtet werden, neigen beim Auftrocknen wesentlich weniger zu Verwerfungen, als wenn reines Wasserglas verwendet würde.

Die erfindungsgemäß erhältlichen flexiblen Beschichtungen haben darüber hinaus einen starken antistatischen Effekt und hervorragende flammhemmende Eigenschaften.

Sie können sowohl auf steife, harte Substrate wie Metalle, Holz, Schaumstoff, Pappe oder Kunststoffe, insbesondere aber auf flexible Unterlagen wie Filze, Vliese, Gewebe, Gewirke, Elastomere, flexible Schaumstoffe oder Papiere aufgebracht werden. Selbstverständlich können die Beschichtungen auf dem Substrat ein- oder mehrseitig, ein- oder mehrlagig, als Oberflächenstrich oder als Zwischenschicht, gegebenenfalls in Kombination mit weiteren Substrat- oder Beschichtungslagen,aufgebracht werden, wobei die Dicke der erfindungsgemäßen Beschichtung in weiten Grenzen von weniger als 0,1 mm bis zu über 2: mm variiert werden kann. Vorzugsweise liegt die Schichtdicke zwischen etwa 0,1 und 1 mm.

Die Beschichtungen können direkt oder im Umkehrverfahren, durch Rakel-, Gieß-, Tauch- ader Sprühverfahren., d.h. nach an sich bekannten Methoden, auf das Substrat aufgebracht werden.

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Von Interesse ist sowohl das gute antistatische Verhalten der erfindungsgemäßen Beschichtungen aufgrund ihres Wassergehaltes als auch insbesondere ihr Vermögen, als feuerhemmende Schicht wirksam zu sein. Hierfür ist einmal der relativ hohe Gehalt an bei Hitzeeinwirkung frei werdendem Wasser verantwortlich, zum anderen die Eigenschaft der Beschichtung, unter nur mäßigem Aufblähen eine nicht verbrennende, sehr dichte, isolierende und die Flammausbreitung verhindernde Schicht zu bilden. Im Gegensatz zu Beschichtungen aus reinem Wasserglas neigt die sich ausbildende Schutzschicht interessanterweise nicht dazu, sich in der Flamme sehr stark aufzublähen, leicht wegzuschmelzen und den Untergrund freizugeben.

Deswegen eignen sich die erfindungsgemäßen.Beschichtungen vorzüglich zur ein- oder mehrseitigen Ausrüstung von Wandbespannungen, Vorhängen, Gardinen, Tapeten und Teppichen,zur Ausrüstung von Stoffen auf dem Polstermöbelsektor oder zur Herstellung von Feuerschutzkleidung bzw. Sicherheitsdecken. Harte oder flexible Schaumstoffe werden durch eine oberflächliche erfindungsgemäße Beschichtung sehr wirksam gegen Entflammung geschützt, ohne ihren ursprünglichen Charakter als Dämmstoff, Polstermaterial oder Dämpfungsmittel zu verlieren.

In Betracht kommt eine derartige Beschichtung auch für die Ausrüstung von Teppichmaterial bzw. als Bindemittel zur Herstellung von Vliesen, Verklebungen, Verfugungen oder Kitten. Natürlich ist auch eine Beschichtung von Metall, Holz oder ganzen Baukörpern möglich, insbesondere, wenn es sich um Zwecke handelt, wo unbedingt flexible Innenbeschichten erforderlich sind, beispielsweise im Flugzeug-, Schiffs- und Fahrzeugbau.

Die Beschichtungsmittel können für diese beispielhaft aufgeführten Anwendungsgebiete in reiner Form oder im Gemisch mit

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anorganischen oder organischen Füllstoffen faseriger, blättchenförmiger oder pulveriger Natur verwendet werden. Natürlich ist die zusätzliche Verwendung von speziellen Zusatzmitteln wie etwa Silikonen zur Erzielung wasserabweisender oder klebrigkeitsvermindernder Effekte ebenfalls möglich, genauso wie der Zusatz von Farbstoffen oder Pigmenten, Metallpulvern (z.B. Zn^ usw. Zusätze von Zuckern, Stärken oder Polyalkoholen führen zur Ausbildung von Beschichtungen, die bei Feuereinwirkung stark kohlehaltig Schutzschichten ergeben.

Die erfindungsgemäßen lagerstabilen Beschichtungsmittel stellen Kombinationen aus wäßrigen alkalireichen Wasserglaslösungen mit Carboxylgruppen enthaltenden wäßrigen Latices unverseifbarer Polymerisate dar.

Als Alkaliwasserglas kommt z.B. Li-, K- oder Na-Wasserglas in Betracht. Bevorzugt wird Natriumsilikat (Natronwasserglas) mit einem Molverhältnis von NapO : SiOp zwischen 1 : 2,7 und 1 : 1,5, insbesondere von 1 : 2,3 bis 1,7. Die zum Einsatz kommenden Wasserglaslösungen sollen Feststoffgehalte zwischen 40 und 80 Gew.-<X>, vorzugsweise 48 bis 58 Gew.-%, aufweisen, um eine befriedigende Konsistenz des BeSchichtungsmittels zu gewährleisten.

Als carboxylgruppenhaltige unverseifbare Polymerisate eignen sich in Dispersions- bzw. latexform vorragende Copolymerisate von carboxylgruppenhaltigen Monomeren,wie (Meth)-Acrylsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Ithaconsäure oder Styrolcarbonsäuren mit Vinylaromaten wie Styrol, mit Vinylchlorid, Fluorolefinen, Mono- oder Diolefinen wie etwa Äthylen, Propylen, Butylen, Isobutylen, Trimethylpenten, Penten-1, Butadien, Isopren, Dime thy lbutadien, usw. In besonderem Maße sind jedoch solche Polymerisate ge-

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eignet, deren Latices bei Raumtemperatur fumbildende Eigenschaften haben.' In diesem Sinne bevorzugt sind Copolymerisate aus Styrol'und Butadien mit (Methacrylsäure, deren Butadiengehalte zwischen 15 und 75 Gew-%, bevorzugt 20 und 60 Gew-% liegen.

Um eine lagerbeständige und homogen fließende Abmischung mit dem Wasserglas zu ermöglichen, sollen die in Latexform vorliegenden Polymerisate nicht mehr als 12 Gew.-% des Carbonsäuremonomeren eingebaut enthalten, vorzugsweise 2 bis 8 Gew.-%, bezogen auf das Polymerisatgewicht.

Die zur Stabilisierung der Latices verwendeten Emulgatoren an sich bekannter Art können anionischen oder nichtionischen bzw. gemischten Charakter haben; kationische Emulgatoren sind nicht geeignet, da sie zu Ausfällungen führen. Um eine gute Streichfähigkeit der erfindungsgemäßen BeSchichtungsmasse zu erzielen, sollen die Latices Feststoffgehalte zwischen 40 und 80 Gew.-^ aufweisen, vorzugsweise solche zwischen 45 und 55 Gew.-$.

Die erfindungsgemäßen Beschichtungsmittel werden demnach vorzugsweise so hergestellt, daß man 48 - 58 Gew.-%ige Natronwasserglaslösungen mit einem Molverhältnis von Na£0 zu SiOp von 1 : 2,3 bis 1 : 1,7 in einem Feststoffgewichtsverhältnis von 9 : 1 bis 7 : 3 mit 45 - 55 Gew-%igen wäßrigen Latices von Copolymerisaten aus Styrol, 20 bis 60 Gew-% Butadien und 2 bis 8 Gew.-% (Meth)-Acrylsäure abmischt.

Die Abmischung kann so erfolgen, daß man den Latex vorlegt und das Wasserglas bei 10 - 100⁰C, vorzugsweise 10 - 45°C, einrührt oder umgekehrt. Im allgemeinen erhält man fertige Abmischungen mit besserem thixotropen Verhalten und erhöhter Viskosität, wenn das Wasserglas dem Latex zugesetzt wird. Vorzugsweise verwendet man derartige Abmischungen, wenn man die. Beschichtung im Streich- oder Rakelverfahren aufbringen will.

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Im anderen Fall entstehen niedriger viskose Abmischungen, die besonders gut für Gieß- oder Spritz- bzw. Sprühverfahren bei der Beschichtung eingesetzt werden können. Worauf das unterschiedliche Theologische Verhalten der verschieden hergestellten Mischungen gleicher Zusammensetzung beruht, ist noch unklar.

Die so hergestellten erfindungsgemäßen Beschichtungsmittel stellen ca. 50%ige wäßrige Mischungen dar. Ihre Verarbeitbarkeit ist für die meisten Zwecke in diesem Konzentrationsbereich am günstigsten. Es ist natürlich möglich, durch Verwendung verdünnter Ausgangskomponenten oder durch nachträgliche Verdünnung mit Wasser oder gegebenenfalls auch organischen Lösungsmitteln für spezielle Einsatzzwecke die Beschichtungsmittel in niedrigerer Feststoffkonzentration herzustellen und anzuwenden, wodurch jedoch der Aufwand zur Entfernung der flüchtigen Anteile der endgültigen Beschichtung, d.h. der Trocknungsaufwand, erhöht wird.

Andererseits ist es möglich, durch Zusätze von beispielsweise Zuckern, Glyzerin, Stärke, SiO₂, Ruß, Asbest, Fasern oder Füllstoffen sonstiger Art, Farbstoffen, Pigmenten, Weichmachern, Verlaufmitteln usw. den Feststoffanteil weiter zu erhöhen, wobei allerdings durch den Viskositätsanstieg in der Praxis den zusetzbaren Füllstoffmengen Grenzen gesetzt sind.

Auf textile Flächengebilde oder auf flexible Schaumstoffe aufgebracht, erhält die erfindungsgemäße Beschichtung unter üblichen Klimabedingungen die Flexibilität der Substrate, verleiht ihnen jedoch einen beträchtlichen Widerstand gegen Entflammung, die beispielsweise bei Vorhängen, Polsterstücken oder Betten leicht durch Funkenflug, Streichhölzer, brennende Zigaretten oder Papiere, durch brennenden Alkohol usw. leicht

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eintreten kann. Obgleich mit den erfindungsgemäßen Beschichtungsmitteln natürlich auch starre Substrate wie Holz- oder Metallträger, Wände, Dachelemente, Dämmplatten usw. ausgerüstet werden können, ist daher ein bevorzugtes Anwendungsgebiet der
Beschichtung in der Ausrüstung von flexiblen textilen Gebilden und flexiblen Schaumstoffteilen zu sehen.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind daher auch flexible textile Gebilde, die mindestens einseitig mit mindestens einer Schicht der erfindungsgemäßen Beschichtungsmittel ausgerüstet
worden sind, wobei das den textilen Gebilden zugrundeliegende
Pasermaterial aus natürlichem synthetischen, organischen oder
anorganischen Fasern bzw. deren Mischungen bestehen kann.

Gegenstand der Erfindung sind auch Formteile aus Schaumstoffen, bevorzugt flexiblen Schaumstoffen, die ganz oder teilweise oberflächlich mit mindestens einer Schicht aus der erfindungsgemäßen Beschichtung ausgerüstet sind. Die chemische Natur des Schaumstoffes ist dabei ohne Belang; vorzugsweise kommen jedoch Polyurethan-, Polyolefin-, Polystyrolschaumstoffe oder sogenannte Latexschäume in Betracht.

Im folgenden sei die Herstellung und Anwendung der erfindungsgemäßen Beschichtungsmittel beispielhaft beschrieben; Zahlenwerte sind, wenn nicht anders vermerkt, als Gewichtsteile bzw. Gewichtsprozente zu verstehen.

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Herstellung der Ausgangskomponenten:

Für die folgenden Beispiele wurde . eine Natronwasserglaslösung mit einem Feststoffgehalt von 54 Gew.-% verwendet. Das Molverhältnis von Na₂O zu SiO₂ lag bei 1 : 2,15. Die Lösung wird im folgenden als Wasserglas bezeichnet.

Als Latices wurden folgende Typen verwendet:

A) Polyvinylacetatlatex; Feststoffgehalt ca. 48 Gew.-%; anionisch

B) Polyäthylacrylatlatex; Feststoffgehalt ca. 50 Gew.-%;anionisch

Die Latices A und B werden beispielhaft zu Vergleichszwecken herangezogen. Abmischungen dieser Latices mit dem Wasserglas im Gewichts verhältnis 30fo zu 70$, aber auch in anderen Verhältnissen werden unter Lagerung bei Raumtemperatur aunehmend dickflüssiger und sind nach einigen Tagen nicht mehr fließfähig.

Die folgenden erfindungsgemäß zu verwendenden Latices waren dagegen bei gleichartiger Abmischung ohne unerwünschte Viskositätsveränderung mehrere Wochen lang lagerfähig:

Latex	K	51	L	M	N	0
Teile
Butadien	31,3	42,0	60,0	33,4	56,5
Styrol	64,7	54,0	34,0	62,6	39,5
Acrylsäure	2,0	2,0	-	-	-
Methacrylsäure		2,0	6,0	4,0	4,0
Emulgator	b	b	c,b	a,b,c	a,b,c
Feststoffgehalt %	50	49	50	48

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0 9 8 1

12 ί/10

a = C-p-Alkylsulfonat, anionischer Typ b = CLp^lkylsulfonat, anionischer Typ

c *= Mit ca. 14 Mol Äthylenosyd äthoxylierter C^_Q-Fettalkohol, nicht-ionischer Typ

Die Herstellung der Beschichtungsmittel erfolgte durch einfaches Abmischen der Latices mit dem Wasserglas, die entstehenden Mischungen waren lagerstabil und hatten eine gute Streichfähigkeit.

Beispiel 1

Die mit Methylenchlorid gereinigte Oberfläche eines Stahlbleches wurde mit der oben beschriebenen reinen Wasserglaslösung bestrichen» Beim Auftrocknen bei Raumtemperatur zeigten sich deutliche Verlaufstörungen, der Film enthielt Krater und war teilweise zusammengelaufen_? d.h. er veränderte seine ursprüngliche Ausdehnung. Wurde die Wasserglaslösung hingegen vor der Applikation mit 30 Gew„-% der Latices K-O (bezogen auf Gesamtmischung) versetzt, so traten diese Störungen nicht mehr auf. Es entstanden homogene, gleichmäßige und flexible Filme. ■

Im folgenden soll die reversible leichte Konditionierbarkeit der erfindungsgemäßen Beschichtungsmittel gezeigt werden:

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Beispiel 2

Normale medizinische Mullbinden wurden mit Abmischungen von Wasserglas mit den Latices K-O (Latexanteil 20 Gew.-%) getränkt und bei Raumtemperatur getrocknet. Zum Vergleich wurde eine Mullbinde in gleicher Weise mit dem reinen Wasserglas behandelt. Nach dem Auftrocknen wurden die Binden in einen Umluftrockenschrank bei 88°C gebracht und dort 15 Stunden lang belassen. Anschließend wurden die so behandelten Binden, die durch den Trocknungsprozeß steif geworden waren, in ein Raumklima von 21⁰C und 70% relative Luftfeuchte gebracht. Nach 12-18 Stunden -waren die mit dem erfindungsgemäßen Beschichtungsmittel ausgerüsteten Binden wieder voll flexibel, während die mit reinem Wasserglas ausgerüstete Binde noch nach 96 Stunden so steif war, daß sie bei Biegebeanspruchung brach.

Beispiel 5

Auf einer Beschichtungsanlage mit Luftrakel wurde auf ein Baumwoll-Nessel-Gewebe ein 0,3 mm starker Strich aus dem reinen Wasserglas aufgebracht. Schon nach kurzer Zeit war die Beschichtung so weit in das Gewebe eingedrungen, daß beim Trocknen an der Luft bei Raumtemperatur eine erhebliche Verhärtung des Gewebes erfolgte.

Der gleiche Versuch wurde wiederholt mit einer Abmischung aus Wasserglas und Latex 0 (Latexgehalt 2O?o), die durch Einrühren des Latex in das Wasserglas hergestellt wurde. In diesem Falle drang die Beschichtung weniger in das Gewebe ein, so daß ein deutlich weicherer Griff resultierte.

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Der Versuch wurde mit einer gleich zusammengesetzten Abmischung wiederholt, die jedoch hergestellt wurde, indem man das Wasserglas in den vorgelegten Latex einrührte. Diese Mischung zeigte eine deutliche Thixotropie und drang noch weniger in das Gewebe ein, so daß ein noch weicherer Griff erzielt wurde.

Die mit dem erfindungsgemäßen Beschichtungsmittel ausgerüsteten Gewebe behalten ihren weichen Griff bei normalem Raumklima und können als feuerhemmendes Textilmaterial verwendet werden.

Für die folgenden Versuche wurde eine Abmischung aus Wasserglas und Latex L mit einem Latexanteil von 20 Gew.-% verwendet. Das so zusammengesetzte Beschichtungsmittel wird mit X bezeichnet, wenn die weniger thixotrope Form, die durch Einrühren des Latex in das Wasserglas entsteht, verwendet wird und mit Y, wenn die thixotropere Form, die durch Einrühren des Wasserglases in den Latex entsteht, Verwendung findet.

Durch die nächsten Beispiele sollen die feuerhemmenden Eigenschaften der erfindungsgemäßen Beschichtungen demonstriert werden:

Beispiel 4

Ein leichtes Baumwollvelours-Gewebe wurde einseitig mittels einer Luftrakel mit einer 0,3 mm starken Beschichtung Y versehen und 1,8 - 2,2 Minuten lang bei 80⁰C getrocknet; anschließend konnte das beschichtete Gewebe aufgerollt werden.

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Eine nicht flammgeschützte Platte aus weichem Polyurethanschaumstoff auf Polyätherbasis wurde mit einer Probe des 20 Tage bei Raumklima aufbewahrten beschichteten Gewebes so bedeckt, daß die Beschichtung dem Schaumstoff zugekehrt war. Auf den so abgedeckten Schaumstoff, der ein Kissen imitieren sollte, wurde nun ein 1 cm großer Würfel des gleichen Schaumstoffes, der mit 0,5 ml Äthanol getränkt war, so aufgelegt, daß er auf der nicht beschichteten Gewebeseite auflag.

Die gleiche Versuchsanordnung wurde unter Verwendung des gleichen, jedoch nicht beschichteten Gewebes als Parallelversuch aufgebaut. Dann wurde mit einem Streichholz der aufgelegte Schaumstoffwürfel entzündet.

Nach ca. 2 Minuten hatte sich im Vergleichsversuch die Flamme bereits durch das Gewebe hindurchgefressen; der Schaumstoff stand in Flammen und mußte abgelöscht werden. Beim Versuch mit dem beschichteten Gewebe hatte sich lediglich ein oberflächlich verkohlter Ring auf dem Gewebe gebildet, der sich nicht ausdehnte. Nach ca. 3 Minuten war die Flamme erloschen, der darunter liegende Schaumstoff war nur wenig verfärbt. Das Ergebnis war noch etwas günstiger, wenn die Beschichtungsseite des Gewebes der Flamme zugekehrt wurde.

Beispiel 5

Ein Perlonveloursgewebe mit Polsterqualität wurde auf der glatten Seite analog Beispiel 4 beschichtet.

Es wurde unter Imitation eines Polsterkissens entsprechend Beispiel 4 einem Brandversuch unterworfen.

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Bei der parallelen Vergleichsprobe zeigte sich nach kurzer Zeit ein Zusammenschmelzen und Aufreißen des Gewebes am Flammenrand. Durch die entstehenden Löcher konnte der Brand sofort auf den unter dem Stoff liegenden Schaumstoff übergreifen, das Material mußte nach 1 Minute abgelöscht werden. Bei der mit der Beschichtung ausgerüsteten Probe bildete sich lediglich ein versengter Kreis, innerhalb dessen die rauhe Schicht des Perlonstoffes abgebrannt bzw. zusammengeschmolzen war; das Gewebe riß jedoch an keiner Stelle auf, der Schaumstoff war auch nach dem Verlöschen der Flamme, das von selbst erfolgte, nur verfärbt.

Beispiel 6

Ein leichtes beidseitig gerauhtes Baumwollgewebe wurde beiseitig mit einer 0,2 mm starken Schicht des BeSchichtungsmittels Y ausgerüstet.

Dann wurde es auf eine Schaumstoffplatte gemäß Beispiel 4 aufgelegt und mit einem normalen Synthetik-Mischfaser-Flachgewebe in Polsterqualität abgedeckt, so daß ein Kissen imitiert wurde, bei dem sich zwischen Polsterstoff und Polstermaterial eine Zwischenschicht aus dem erfindungsgemäß beschichteten Gewebe befindet.

Dann wurde als Vergleich die gleiche Anordnung, nur mit dem unbeschichteten Gewebe als Zwischenschicht, aufgebaut. Der Brandtest erfolgte analog Beispiel 4.

Während die Vergleichsprobe in kurzer Zeit voll in Flammen stand, weil das Polstergewebe aufgerissen und die Flamme durch die beiden Gewebe an den Schaumstoff herangekommen war, blieb die Feuereinwirkung bei der Demonstrationsprobe auf einen Kreis

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beschränkt, innerhalb dessen das Polstergewebe abgebrannt, aber die erfindungsgemäß ausgerüstete Zwischenschicht erhalten geblieben war. Der darunter liegende Schaumstoff hatte sich nicht entzündet.

Beispiel 7

Ein handelsüblicher Dekorationsstoff wurde halbseitig auf einer Seite mit einer 0,3 mm starken Beschichtung Y versehen. Dann wurde der Stoff an der Grenzlinie zwischen beschichtetem und unbeschichtetem Teil mit 0,3 ml Äthanol versehen und entzündet. Während sich__die Flammen schnell auf den unbeschichteten Teil ausdehnten und ihn zerstörten, erlosch die Flamme auf dem beschichteten Teil.

Beispiel 8

Eine Fliese aus leichtem Teppichplüsch wurde unterseitig zur Hälfte mit einer ca. 0,9 mm starken Beschichtung Y versehen. Dann wurde oberseitig auf die Grenzlinie zwischen beschichtetem und unbeschichtetem Teil ein Würfel aus Polystyrolschaumstoff von 3 cm Kantenlänge gelegt, mit 1 ml Äthanol übergössen und entzündet. Während sich der Brand auf der unbeschichteten Seite ausdehnte und diese teilweise bis auf den Boden zerstörte, wurde auf der beschichteten Seite nur ein kleiner kreisförmiger Teil des Plüsches abgebrannt, während die Unterseite des Teppichs voll erhalten blieb.

Beispiel 9

Eine Schaumstoffplatte, wir sie in Beispiel 4 verwendet wurde, wurde oberflächlich mittels einer Rakelanlage mit einer ca. 0,2 - 0,5 mm starken Deckschicht der Beschichtung X versehen, die bei 45⁰C in Umluft aufgetrocknet wurde. Der Schaum-

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stoff behielt wegen der Flexibilität der Beschichtung seinen Charakter als Polstermaterial bei. Im Brandversuch wurde nunmehr die Flamme eines Bunsenbrenners von oben auf die Oberfläche des liegenden Schaumes gerichtet.

In einem Vergleichsversuch mit unbehandeltem Schaumstoff brannte das Material nach wenigen Sekunden bei Wegnehmen der Brennerflamme lebhaft weiter.

Im Demonstrationsversuch brannte der Schaumstoff nicht, wenn die Flamme des Brenners nach 10, 20 oder 25 Sekunden entfernt wurde. Entfernte man den Brenner nach 40 Sekunden Einwirkung, so zeigte sich ein leichtes Nachbrennen, das nach ca. 5 Sekunden von selbst erlosch. Entfernte man den Brenner nach 65 Sekunden, so zeigte sich ebenfalls nur ein Nachbrennen von wenigen Sekunden. Die Schaumstoff-Fläche erschien nur geschwärzt, blieb aber erhalten. Schneidet man den Schaumstoff an der beflammten Stelle auf, so zeigt sich, daß unter der beflammten Oberflächenschicht der Schaumstoff zusammengeschmolzen ist und einen Hohlraum gebildet hat. Ein Nachbrennen wurde nicht beobachtet .

Ein vergleichbares Bild erhält man, wenn anstelle von Polyurethanschaum ein Polystyrolschaum verwendet wird.

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Claims (5)

Patentansprüche

1. Wäßriges Beschichtungsmittel, bestehend, aus

(a) einer wäßrigen Alkalisilikatlösung mit einem Molverhältnis von Me₂O : SiO₂, welches größer ist als 1 : 3 und

(b) einem wäßrigen latex eines Carboxylgruppen enthaltenden Polymerisats, das keine verseifbaren Gruppen in der Polymerkette enthält,

wobei das Feststoff-Gewichtsverhältnis von (a) : (b) größer ist als 1:1.

2. Beschichtungsmittel nach Anspruch 1, bestehend aus

(a) einer 48 bis 58 Gew.-^igen Natronwasserglaslösung mit einem Molverhältnis von Na₂O : SiO₂ zwischen 1 : 1,7 und 1 : 2,3 und

(b) einem 45 - 55$igen Latex eines Copolymerisate aus Styrol, 20 - 60 Gew.-^ Butadien und 2-8 Gew.-fo (Meth)Acrylsäure,

wobei das Feststoff-Gewichtsverhältnis von (a) : (b) zwischen 9 : 1 und 7 : 3 liegt.

3. Verfahren zum Flammfestmachen von flexiblen oder starren Substraten, dadurch gekennzeichnet, daß auf mindestens eine Oberfläche des Substrats mindestens eine Schicht des Beschichtungsmittels nach Anspruch 1 oder 2 aufgebracht und in einem Temperaturbereich zwischen Raumtemperatur und 100⁰C getrocknet wird.

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4. Textile Flächengebilde, die mindestens einseitig mit mindestens einer Schicht des Beschichtungsmittels gemäß Anspruch 1 und 2 ausgerüstet worden sind.

5. Schaumstofformteile, die oberflächlich mit mindestens einer Schicht des Beschichtungsmittels gemäß Anspruch 1 und 2 ausgerüstet worden sind.

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