DE3346132C2

DE3346132C2 - Dauerhaft in Behältern lagerbares Beschichtungsmaterial

Info

Publication number: DE3346132C2
Application number: DE19833346132
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Prof. Dipl.-Phys. Dr. 4156 Willich Grass
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-12-21
Filing date: 1983-12-21
Publication date: 1987-01-02
Also published as: DE3346132A1

Abstract

Ein dauerhaft in Behältern lagerbares Beschichtungsmaterial, insbesondere in Form eines Lackes, einer Dispersionsfarbe oder eines Textilimprägnierungsmittels, bei dem Polymere mit reaktionsfähigen Gruppen eines thermoplastischen Kunstharzes als Bindemittel (Filmbildner) in einer flüssigen Phase, bevorzugt in Anwesenheit eines Emulgators, dispergiert sind und bei Zugabe eines Härters polymerisieren, verbindet die Vorzüge reiner, wäßriger Kunststoff-Dispersionsfarben mit den Vorzügen von reinen 2-K Systemen, kann insbesondere als sogenanntes One-Can-System hergestellt, gelagert und verarbeitet werden und genießt außerdem den Vorteil weitgehender Unbedenklichkeit hinsichtlich Gesundheitsschädigungen beim Verarbeiten, wenn der Härter in der flüssigen Phase nicht löslich ist und mittels eines Emulgators in ihr als Bestandteil des lagerbaren Beschichtungsmaterials dispergiert vorliegt.

Description

Die Erfindung betrifft ein dauerhaft in Behältern lagerbares Beschichtungsmaterial. Dieses kann insbesondere ein Lack, eine Dispersionsfarbe oder ein Textilimprägnierungsmittel sein.
Ein bekanntes Beschichtungsmaterial ist als wäßrige Kunstharz-Dispersion(sfarbe) im Handel, bei der im wesentlichen wasserlösliche Iminhärter, also ein Propylen- oder Äthylen-Typ - als Aziridin bekannt - vor dem Verbrauch in die Dispersion eingerührt wird, wobei durch die Zugabe des Härters eine Polymerisation eintritt. Solche wäßrigen Kunststoff-Dispersionsfarben haben den Nachteil, daß die Iminhärter nicht unbedenklich in ihrer Wirkung auf die Gesundheit des Menschen sind und krebsfördernd, wenn nicht gar krebserzeugend, wirken sollen. Ein weiterer Nachteil besteht in der nur relativ kurzen Verarbeitbarkeit des Beschichtungsmaterials nach Zugabe des Härters, welche im allgemeinen maximal 5 Tage beträgt und daher erheblich zu gering ist, um den Härter von vornherein dem Beschichtungsmaterial zuzugeben und mit diesem gemeinsam in Behältern dauerhaft zu lagern. Zudem gelieren diese bekannten Beschichtungsmaterialien nach Härterzugabe relativ schnell.
Ebenfalls bei den bekannten Zwei-Komponenten-Lacken auf Kunstharzbasis, welche in der Regel lösungsmittelverdünnt sind, besteht bei kalthärtenden Systemen das Problem der notwendigerweise getrennten Lagerung des Bindemittels und des Härters, wobei die sogenannte Topfzeit nach dem Mischen beider Komponenten relativ gering ist.
Insbesondere ist es bisher nicht gelungen, die Vorteile von Zwei-Komponenten-Lacken - allgemein auch als 2-K Systeme bezeichnet - mit denen wäßriger Kunststoff-Dispersionsfarben zu vereinigen. Während nämlich 2-K Systeme schwierig zu verarbeiten sind, aber sehr harte und widerstandsfähige Schichten bilden, sind wäßrige Kunststoff-Dispersionsfarben vergleichsweise einfach zu verarbeiten. Da sie aber ohne Härter bei Raumtemperatur nur physikalisch trocknen, können sie nur wesentlich weniger harte und widerstandsfähige Beschichtungen bilden, da gute Eigenschaften für die Filmbildung im Widerstreit mit guten mechanischen Eigenschaften des getrockneten Beschichtungsmaterials stehen.
Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein dauerhaft in Behältern lagerbares Beschichtungsmaterial zu schaffen, das die Vorzüge reiner, wäßriger Kunststoff-Dispersionsfarben mit den Vorzügen von reinen 2-K Systemen verbindet und insbesondere als sogenannte One-Can-Systeme hergestellt, gelagert und verarbeitet werden kann; außerdem ist eine weitgehende Unbedenklichkeit hinsichtlich Gesundheitsschädigungen beim Verarbeiten des Beschichtungsmaterials erwünscht.
Als technische Lösung dieser Aufgabe wird ein dauerhaft in Behältern lagerbares Beschichtungsmaterial vorgeschlagen, bei dem lineares Polyurethan mit reaktionsfähigen Gruppen als Bindemittel und ein Härter im wesentlichen als Diacrylat in einer wäßrigen Phase in Anwesenheit eines Emulgators mit einem HLB-Wert zwischen 12 und 13 dispergiert sind.
Im Rahmen langer Untersuchungen wurde herausgefunden, daß bei dem erfindungsgemäßen Beschichtungsmaterial sowohl das Bindemittel als auch der Härter solange daran gehindert sind, miteinander in Reaktion zu treten, wie die sie umgebende wäßrige Phase existiert, wobei der Emulgator als Schutzhülle um den jeweiligen Reaktionspartner wirkt und diese an der Reaktion hindern. Erst nach Abdunsten der wäßrigen Phase im Anschluß an die Applikation verlieren diese Schutzhüllen ihre Funktion und die beiden Komponenten (Bindemittel und Härter) verfließen unter gleichzeitig einsetzender Reaktion miteinander, während der Emulgator vom Beschichtungsmaterial selbst resorbiert wird.
Das lineare Polyurethan als Bindemittel hat sehr ähnliche Oberflächeneigenschaften wie bei 2-K Systemen, so daß sehr harte und widerstandsfähige Schichten gebildet werden.
Als Emulgatoren, sogenannte Tenside, kann eine Vielzahl bekannter Stoffe Anwendung finden, die hydrophile und hydrophobe Molekülteile enthalten, also niedermolekulare organische Substanzen, die in wäßriger Phase Micellen bilden. Als wesentliche Kennzeichnungszahl für solche Emulgatoren hat sich der HLB-Wert herausgestellt, eine dimensionslose Zahl, die das hydrophobe-hydrophile Gleichgewicht kennzeichnet. Als Emulgatoren werden bei dem erfindungsgemäßen Beschichtungsmaterial solche mit HLB-Werten zwischen 12 und 13 vorausgesetzt. Beispielsweise kann der Härter mit dem entsprechenden Emulgator einer kleinen Menge der flüssigen Phase emulgiert werden und anschließend der Bindemitteldispersion zugeführt werden. Durch die wäßrige Phase wird der Vorteil der Lösungsmittelfreiheit des Beschichtungsmaterials erzielt.
Die chemische Reaktion kann durch zusätzliche Beschleuniger erhöht werden, die in der flüssigen Phase gelöst enthalten sein können. Hierzu hat sich insbesondere Wasserstoffperoxid als geeignet erwiesen.
Mit voll entsalztem Wasser als Bestandteil des Beschichtungsmaterials kann bei flüssigen Phasen aus Wasser die gewünschte Applikationsviskosität eingestellt werden.
Im wesentlichen werden durch die Erfindung folgende Vorteile erzielt:

- Vorliegen eines Beschichtungsmaterials, insbesondere eines Lackes, in einem Gebinde;
- Reaktionsbeginn erst mit der Applikation;
- Reaktionseinsatz ohne erhöhte Temperatur, z. B. bei Raumtemperatur;
- bei Einsatz von Wasser als flüssiger Phase: Ungefährlichkeit wie bei einem wäßrigen System, aber mit der Reaktivität und Eigenschaftserzielung eines 2-K Systems;
- Lösungsmittelfreiheit bis auf eventuelle geringe Anteile im Kunstharz zur Erniedrigung der Filmbildungstemperatur;
- Emulgieren des Härters bei der Herstellung durch einfaches Einrühren des Härters mit dem Emulgator in die flüssige Phase;
- mitunter infolge zu hoher Teilchengröße sedimentierender Härter ist durch einfaches Aufrühren wieder gebrauchsfähig;
- auch bei Lagerdauer von mehreren Monaten keine erkennbare Viskositätsänderung, so daß das Beschichtungsmaterial in bevorzugt luftdicht verschlossenen Behältern für lange Zeit lagerbar ist;
- Abkürzung der Reaktionszeit nach der Applikation durch forcierte Trockung ist bei erhöhter Temperatur möglich und verbessert die Eigenschaften ebenso wie der Verzicht auf jegliche Lösungsmittel ermöglicht wird;
- Beständigkeit gegen Schwitzwasser, Flexibilität, Erhöhung der mechanischen Widerstandsfähigkeit.

Ausführungsbeispiel

Gemischt werden

100 Gew.-Teile 34%ige Polyurethan-Dispersion
0,7-1,5 Gew.-Teile Diacrylat mit zwei endständigen Doppelbindungen (Dipropylenglykoldiacrylat)
1,0-2,0 Gew.-Teile Emulgatorgemisch vom HLB-Wert 12-13
5,0 Gew.-Teile vollentsalztes Wasser
0,07-0,15 Gew.-Teile Wasserstoffperoxid 3%ig

Mit dieser Modellrezeptur wurden Antrocknungszeiten wie bei physikalisch trocknenden Dispersionen erreicht. Die Reaktionszeit bei Raumtemperatur beträgt zwischen 4 und 5 Tagen, die Endhärte (Pendelhärte nach DIN 53157) betrug ca. 155 sec gegenüber 105 sec für die Dispersion allein.

Claims

1. Dauerhaft in Behältern lagerbares Beschichtungsmaterial, bei dem lineares Polyurethan mit reaktionsfähigen Gruppen als Bindemittel und ein Härter im wesentlichen als Diacrylat in einer wäßrigen Phase in Anwesenheit eines Emulgators mit einem HLB-Wert zwischen 12 und 13 dispergiert sind.

2. Beschichtungsmaterial nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Beschleuniger als Bestandteil des Beschichtungsmaterials.

3. Beschichtungsmaterial nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Beschleuniger Wasserstoffperoxid ist.

4. Beschichtungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch voll entsalztes Wasser als Bestandteil des Beschichtungsmaterials.