DE69609043T2

DE69609043T2 - Verfahren zur Herstellung eines wässrigen, mehrfarbigen Anstrichstoffes

Info

Publication number: DE69609043T2
Application number: DE69609043T
Authority: DE
Inventors: Kantilal Dahyabhai Patel
Original assignee: Goodyear Tire and Rubber Co
Current assignee: Goodyear Tire and Rubber Co
Priority date: 1995-11-27
Filing date: 1996-11-14
Publication date: 2001-03-08
Anticipated expiration: 2016-11-15
Also published as: AU7199496A; JPH09176529A; CN1090215C; AR004607A1; CA2171391A1; EP0780449B1; DE69609043D1; US5616635A; AU702226B2; CN1165168A; BR9605718A; MX9605733A; EP0780449A3; EP0780449A2; ES2148659T3

Description

Hintergrund der Erfindung

Mehrfarbige Anstrichfarben werden verwendet, um Oberflächen zu beschichten, wenn es wünschenswert ist, daß mehr als eine Farbe in dem Überzug erscheint. Im allgemeinen gibt es eine hervorgehobene Farbe mit Sprenkeln, Schlieren oder Flecken von einer oder mehreren zusätzlichen Farben, die darin dispergiert sind. Durch Verwendung von mehrfarbigen Anstrichfarben kann ein tapetenähnliches Aussehen erzeugt werden. Mehrfarbige Anstrichfarben können jedoch auf viele Substrate aufgebracht werden, bei denen es nicht möglich oder praktisch wäre, Tapeten zu verwenden. Beispielsweise können mehrfarbige Anstrichfarben leicht auf unregelmäßige Oberflächen aufgebracht werden und können bei Anwendungen im Freien eingesetzt werden. Tatsächlich bieten mehrfarbige Anstrichfarben signifikante Vorteile als Überzüge für rauhe Oberflächen. Mehrfarbige Anstrichfarben können normalerweise auch unter niedrigeren Kosten als Tapeten aufgebracht werden.
Mehrfarbige Anstrichfarben werden weitverbreitet von professionellen Malern im kommerziellen und industriellen Zusammenhang verwendet. Beispielsweise werden mehrfarbige Anstrichfarben momentan im signifikanten Maßstab beim Anstrich von kommerziellen und öffentlichen Gebäuden, Stadien und Arenen eingesetzt. Mehrfarbige Anstrichfarben können zusätzlich beim Streichen von Fahrzeugen, Ausrüstung, Brücken, Schildern und anderen Typen von Strukturen verwendet werden. Von Do-it-yourself-Malern werden mehrfarbige Anstrichfarben jedoch momentan nicht in signifikantem Maße eingesetzt. Da Hausbesitzer oft ihre eigenen Häuser streichen, werden mehrfarbige Anstrichfarben beim Streichen von privaten Häusern nicht weitverbreitet, verwendet. Trotzdem gibt es ein großes Potential für die Verwendung von mehrfarbigen Anstrichfarben in Haushalts- Anwendungen innen und außen.
Heutzutage funktionieren die meisten mehrfarbigen Anstrichfarben auf der Basis von Wasser-Lösungsmittel-Unverträglichkeit. Diese Unverträglichkeit hält die unterschiedlichen Farben getrennt, wodurch mit einer einzigen Anwendung der Anstrichfarbe ein mehrfarbiges System erzeugt wird. Derartige mehrfarbige Farb formulierungen enthalten notwendigerweise ein oder mehrere organische Lösungsmittel. Ein ernstlicher Nachteil von organischen Lösungsmitteln ist, daß sie toxisch, entflammbar und umweltschädlich sein können. Bei der momentanen Eskalation von Umweltbedenken besteht eine Notwendigkeit, die Menge an organischen Lösungsmitteln, die in Farbformulierungen eingesetzt werden, zu senken oder zu eliminieren.
US-Patent 4968741 und US-Patent 5122566 offenbaren einen Latex, der bei der Herstellung von mit Wasser reduzierbaren Farben eingesetzt werden kann, und Anstrichfarben, die damit hergestellt sind und relativ geringe Mengen an organischen Lösungsmitteln wie beispielsweise Ethylenglykol-n-butylether enthalten. US-Patent 4968741 und US-Patent 5122566 offenbaren weiter ein Verfahren zur Herstellung von neutralisiertem Latex, der bei der Herstellung von mit Wasser reduzierbaren- Beschichtungen nützlich ist, welches umfaßt: (1) wäßrige freie Radikal-Emulsionspolymerisation bei einem pH von weniger als etwa 3,5 einer Monomermischung, welche bezogen auf 100 Gew.-% Monomere umfaßt: (a) etwa 45 bis etwa 85 Gew.- % vinylaromatische Monomere, (b) etwa 15 bis etwa 50 Gew.-% mindestens eines Alkylacrylat-Monomers und (c) etwa 1 bis etwa 6 Gew.-% mindestens einer ungesättigten Carbonylverbindung; in Anwesenheit von etwa 0,5 bis 4,0 ThM mindestens eines Phosphatester-Tensids und in Anwesenheit von etwa 0,5 bis 4,0 ThM mindestens eines wasserunlöslichen nicht-ionischen grenzflächenaktiven Mittels unter Herstellung eines Latex; und (2) Neutralisation des Latex mit Ammoniak auf einen pH, der im Bereich von etwa 7 bis etwa 10,5 liegt, um den neutralisierten Latex herzustellen.

Zusammenfassung der Erfindung

Durch Verwendung der Verfahren der vorliegenden Erfindung können mehrfarbige Anstrichfarbformulierungen auf Wasser-Basis, die nicht auf der Basis von Wasser/Lösungsmittel-Unverträglichkeit funktionieren, hergestellt werden. Diese mehrfarbigen Farbformulierungen sind umweltfreundlicher als herkömmliche Formulierungen, die auf der Basis von Wasser/Lösungsmittel-Unverträglichkeit funktionieren. Sie bieten auch herausragende Langzeitstabilität und können mit herkömmlichen Sprühgeräten leicht auf Substrate aufgebracht werden. Mit derartigen mehrfarbigen Anstrichfarben hergestellte Beschichtungen zeigen auch eine ausgezeichnte Scheuerbarkeit, Waschbarkeit, Wasserbeständigkeit und Farbstabilität.
Die vorliegende Erfindung offenbart konkreter eine mehrfarbige Farbformulierung, welche umfaßt:
(1) etwa 5 bis etwa 30 Gew.-% eines neutralisierten Latex, der hergestellt ist durch ein Verfahren, welches umfaßt (A) wäßrige freie Radikal-Emulsionspolymerisation bei einem pH von weniger als etwa 3,5 und in Anwesenheit eines freien Radikal-Initiators einer Monomermischung, welchen bezogen auf 100 Gew.-% Monomere umfaßt: (a) etwa 45 bis etwa 85 Gew.-% vinylaromatische Monomere, (b) etwa 15 bis etwa 50 Gew.-% mindestens eines Alkylacrylat-Monomers und (c) etwa 1 bis etwa 6 Gew.-% mindestens einer ungesättigten Carbonylverbindung; in Anwesenheit von etwa 0,5 bis 4,0 ThM mindestens eines Phosphatester-Tensids und in Anwesenheit von etwa 0,5 bis 4,0 ThM mindestens eines Wasser-unlöslichen nicht-ionischen grenzflächenaktiven Mittels unter Herstellung eines Latex und (B) Neutralisation des Latex mit Ammoniak auf einen pH, der im Bereich von etwa 7 bis etwa 10,5 liegt, um den neutralisierten Latex herzustellen;
(2) etwa 0,5 bis etwa 10 Gew.-% Hectorit-Ton;
(3) etwa 0,05 bis etwa 1 Gew.-% Cellulose-Verdickungsmittel;
(4) etwa 0,5 bis etwa 10 Gew.-% von mindestens zwei Pigmenten;
(5) etwa 0,5 bis etwa 10 Gew.-% eines organischen Lösungsmittels;
(6) etwa 0,05 bis etwa 2 Gew.-% eines Weichmachers; und
(7) etwa 37 Gew.-% bis etwa 93,4 Gew.-% Wasser.
Die vorliegende Erfindung offenbart auch ein Verfahren zur Herstellung einer mehrfarbigen Farbformulierung, welches die folgenden Stufen umfaßt:
(1) Herstellung einer Verdickungsmittel-Lösung durch Einmischen von etwa 0,5 bis etwa 10 Gew.-Teilen eines Cellulose-Verdickungsmittels in 100 Gew.- Teile Wasser;
(2) Zugabe einer ausreichenden Menge einer Base zu der Verdickungsmittel-Lösung, um eine im pH eingestellte Verdickungsmittel-Lösung mit einem pH herzustellen, der im Bereich von etwa 7,5 bis etwa etwa 12 liegt;
(3) Eindispergieren von etwa 15 bis etwa 90 Gew.-Teilen eines ersten Pigments in 100 Gew.-Teile der im pH eingestellten Verdickungsmittel-Lösung, um eine erste farbverleihende Verdickungsmittel-Lösung herzustellen;
(4) Einmischen von etwa 50 bis etwa 300 Gew.-Teilen eines neutralisierten Latex, etwa 5 bis etwa 80 Gew.-Teilen eines Lösungsmittels, etwa 0,5 bis etwa 20 Gew.-Teilen eines Weichmachers und etwa 5 bis etwa 80 Gew.-Teilen einer wäßrigen Hectorit-Tonlösung in die erste farbverleihende Verdickungsmittel-Lösung, um eine erste farbverleihende Latex-Komponente herzustellen; wobei die wäßrige Hectorit-Tonlösung etwa 1 bis etwa 20 Gew.-% Ton enthält; und wobei der neutralisierte Latex durch ein Verfahren hergestellt ist, welches umfaßt (A) wäßrige freie Radikal-Emulsionspolymerisation bei einem pH von weniger als etwa 3,5 und in Anwesenheit eines freien Radikal-Initiators einer Monomermischung, welche bezogen auf 100 Gew.-% Monomere umfaßt: (a) etwa 45 bis etwa 85 Gew.-% vinylaromatische Monomere, (b) etwa 15 bis etwa 50 Gew.-% mindestens eines Alkylacrylat-Monomers und (c) etwa 1 bis etwa 6 Gew.-% mindestens einer ungesättigten Carbonyl-Verbindung; in Anwesenheit von etwa 0,5 bis 4,0 ThM mindestens eines Phosphatester-Tensids und in Anwesenheit von etwa 0,5 bis 4,0 ThM mindestens eines Wasser-unlöslichen, nicht-ionischen grenzflächenaktiven Mittels, um einen Latex herzustellen, und (B) Neutralisation des Latex mit Ammoniak auf einen pH, der im Bereich von etwa 7 bis etwa 10,5 liegt, um den neutralisierten Latex herzustellen;
(5) Eindispergieren von etwa 15 bis etwa 90 Gew.-Teilen eines zweiten Pigments in 100 Gew.-Teile der im pH eingestellten Verdickungsmittel-Lösung, um eine zweite farbverleihende Verdickungsmittel-Lösung herzustellen;
(6) Einmischen von etwa 50 bis etwa 300 Gew.-Teilen eines neutralisierten Latex, etwa 5 bis etwa 80 Gew.-Teilen eines Lösungsmittels, etwa 0,5 bis etwa 20 Gew.-Teilen eines Weichmachers und etwa 5 bis etwa 80 Gew.-Teilen einer wäßrigen Hectorit-Tonlösung in die zweite farbverleihende Verdickungsmittel- Lösung, um eine zweite farbverleihende Latex-Komponente herzustellen; wobei die zweite Hectorit-Tonlösung etwa 1 bis etwa 20 Gew.-% Ton enthält; und wobei der neutralisierte Latex durch ein Verfahren hergestellt ist, welches umfaßt (A) wäßrige freie Radikal-Emulsionspolymerisation bei einem pH von weniger als etwa 3,5 und in Anwesenheit eines freien Radikal-Initiators einer Monomermischung, welche bezogen auf 100 Gew.-% Monomere umfaßt: (a) etwa 45 bis etwa 85 Gew.-% vinylaromatische Monomere, (b) etwa 15 bis etwa 50 Gew.-% mindestens eines Alkylacrylat-Monomers und (c) etwa 1 bis etwa 6 Gew.-% mindestens einer ungesättigten Carbonyl-Verbindung; in Anwesenheit von etwa 0,5 bis 4,0 ThM mindestens eines Phosphatester-Tensids und in Anwesenheit von etwa 0,5 bis 4,0 ThM mindestens eines Wasser-unlöslichen, nicht-ionischen grenzflächenaktiven Mittels, um einen Latex herzustellen, und (B) Neutralisation des Latex mit Ammoniak auf einen pH, der im Bereich von etwa 7 bis etwa 10,5 liegt, um den neutralisierten Latex herzustellen; und
(7) Einmischen der ersten farbverleihenden Latex-Komponente und der zweiten farbverleihenden Latex-Komponente in eine zweite Hectorit-Tonlösung, um die mehrfarbige Farbformulierung herzustellen; wobei die zweite Hectorit-Tonlösung etwa 0,5 bis etwa 10 Gew.-% Hectorit-Ton enthält, wobei das Gewichtsverhältnis der zweiten Hectorit-Tonlösung zur Summe der ersten farbverleihenden Latex- Komponente und der zweiten farbverleihenden Latex-Komponente im Bereich von etwa 1 : 2 bis etwa 4 : 1 liegt.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Die mehrfarbigen Farbformulierungen der vorliegenden Erfindung werden durch eine spezielle Technik hergestellt. Die erste Stufe dieses Verfahrens beinhaltet die Herstellung einer Verdickungsmittellösung durch Einmischen von etwa 0,5 Gew.- Teilen bis etwa 10 Gew.-Teilen eines Cellulose-Verdickungsmittels in 100 Gew.-Teile Wasser. In den meisten Fällen werden etwa 1 bis etwa 5 Gew.-Teile des Cellulose- Verdickungsmittels in die 100 Gew.-Teile Wasser eingemischt. Normalerweise wird es bevorzugt, daß etwa 2 bis etwa 3 Gew.-Teile des Cellulose-Verdickungsmittels in 100 Gew.-Teile Wasser eingemischt werden.
Eine im pH eingestellte Verdickungsmittel-Lösung wird anschließend hergestellt. Dies wird bewerkstelligt durch Zugabe einer ausreichenden Menge einer Base zu der Verdickungsmittel-Lösung, um eine im pH eingestellte Verdickungsmittel-Lösung mit einem pH herzustellen, der im Bereich von etwa 7,5 bis etwa 12 liegt. Eine breite Vielfalt von Basen kann eingesetzt werden, um den pH der Verdickungsmittel-Lösung einzustellen. Normalerweise wird es bevorzugt, Ammoniak als die Base einzusetzen. Der eingesetzte Ammoniak liegt normalerweise in Form von Ammoniumhydroxid vor. In den meisten Fällen wird der pH der im pH eingestellten Verdickungsmittel-Lösung so eingestellt, daß er im Bereich von etwa 8 bis etwa 10 liegt. Normalerweise wird es bevorzugt, daß die im pH eingestellte Verdickungsmittel-Lösung einen pH aufweist, der im Bereich von etwa 8,3 bis etwa 8,7 liegt.
Ein Pigment wird daraufhin in die im pH eingestellte Verdickungsmittel-Lösung eindispergiert, um eine farbverleihende Verdickungsmittel-Lösung herzustellen. Im allgemeinen werden etwa 15 Gew.-Teile bis etwa 90 Gew.-Teile des Pigments in 100 Gew.-Teile der im pH eingestellten Verdickungsmittel-Lösung eingemischt. In den meisten Fällen werden etwa 25 Gew.-Teile bis etwa 40 Gew.-Teile des Pigments in 100 Gew.-Teile der im pH eingestellten Verdickungsmittel-Lösung eingemischt. Im allgemeinen wird es bevorzugt, etwa 30 Gew.-Teile bis etwa 35 Gew.-Teile des Pigments in 100 Gew.-Teile der im pH eingestellten Verdickungsmittel-Lösung einzumischen, um die farbverleihende Verdickungsmittel-Lösung herzustellen.
Eine farbverleihende Verdickungsmittel-Lösung wird für jede Farbe hergestellt, die man in die mehrfarbige Farbformulierung einzuverleiben wünscht. Jedes Pigment, das herkömmlicherweise bei der Herstellung von Farben auf Wasser-Basis eingesetzt wird, kann bei der Herstellung der farbverleihenden Verdickungsmittel- Lösungen eingesetzt werden. Einige repräsentative Beispiele für Pigmente, die verwendet werden können, umfassen anorganische Pigmente wie Titandioxid, rotes Eisenoxid, gelbes Eisenoxid, Eisenoxidschwarz und metallisches Oxidbraun und organische Pigmente wie Phthalocyaninblau und Phthalocyaningrün.
Farbverleihende Latex-Komponenten werden dann hergestellt durch Einmischen eines neutralisierten Latex, eines Lösungsmittels, eines Weichmachers und einer Hectorit-Tonlösung in die farbverleihenden Verdickungsmittel-Lösungen. Normalerweise werden etwa 50 Gew.-Teile des neutralisierten Latex, etwa 5 bis etwa 80 Gew.-Teile des Lösungsmittels, etwa 0,5 bis etwa 20 Gew.-Teile des Weichmachers und etwa 5 bis etwa 80 Gew.-Teile der wäßrigen Hectorit-Tonlösung in die farbverleihenden Verdickungsmittel-Lösungen eingemischt, um farbverleihende Latex-Komponenten herzustellen.
Es ist im allgemeinen bevorzugt, etwa 100 bis etwa 200 Gew.-Teile neutralisierten Latex in die farbverleihenden Verdickungsmittel-Lösungen einzumischen. Es ist normalerweise bevorzugter, etwa 125 bis etwa 175 Gew.-Teile neutralisierten Latex in die farbverleihenden Verdickungsmittel-Lösungen einzumischen.
Die neutralisierten Latices, die bei der Herstellung der Farbformulierungen der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden können, werden hergestellt durch freie Radikal-Emulsionspolymerisation unter Verwendung der Verfahren, die in US-Patent 4968741 und US-Patent 5122566 beschrieben sind. Die Beschickungszusammensetzungen, die bei der Herstellung von derartigen neutralisierten Latices eingesetzt werden, enthalten Monomere, mindestens ein Phosphatester-Tensid, mindestens ein Wasser-unlösliches, nicht-ionisches, grenzflächenaktives Mittel und mindestens einen freien Radikal-Initiator. Die Monomerbeschickungs-Zusammensetzung, die in derartigen Polymerisationen verwendet wird, umfaßt (a) etwa 45 bis etwa 85 Gew.-% vinylaromatische Monomere, (b) etwa 15 bis etwa 50 Gew.-% mindestens eines Alkylacrylat-Monomers und (c) etwa 1 bis etwa 6 Gew.-% mindestens einer ungesättigten Carbonylverbindung. Es wird bevorzugt, daß das gerade hergestellte Polymer etwa 60 bis etwa 80 Gew.-% vinylaromatische Monomere, etwa 20 bis etwa 40 Gew.-% Alkylacrylat-Monomere und etwa 1,5 bis etwa 5 Gew.-% ungesättigte Carbonylverbindungen umfaßt. Es ist bevorzugter, daß das Polymer etwa 65 Gew.- % bis 75 Gew.-% vinylaromatische Monomere, etwa 22 bis etwa 30 Gew.-% Alkylacrylat-Monomere und etwa 2 bis etwa 4 Gew.-% ungesättigte Carbonylverbindungen umfaßt.
Einige repräsentative Beispiele für vinylaromatische Monomere, die verwendet werden können, schließen Styrol, α-Methylstyrol und Vinyltoluol ein. Styrol und α- Methylstyrol sind die bevorzugten vinylaromatischen Monomere. Aufgrund seiner relativ niedrigen Kosten ist Styrol das am meisten bevorzugte vinylaromatische Monomer. Die Alkylacrylat-Monomere, die eingesetzt werden können, weisen Alkyleinheiten auf, die 2 bis 10 Kohlenstoffatome enthalten. Das Alkylacrylat-Monomer weist vorzugsweise eine Alkyleinheit auf, die 3 bis 5 Kohlenstoffatome enthält. n- Butylacrylat ist ein stark bevorzugtes Alkylacrylat-Monomer. Einige repräsentative Beispiele für ungesättigte Carbonylverbindungen, die eingesetzt werden können, schließen Acrylsäure, Methacrylsäure, Fumarsäure, Itaconsäure, Maleinsäure und Maleinsäureanhydrid ein. Die bevorzugten ungesättigten Carbonylverbindungen umfassen Acrylsäure, Methacrylsäure, Fumarsäure und Itaconsäure. Acrylsäure und Methacrylsäure sind die am meisten bevorzugten ungesättigten Carbonylverbindungen. In den meisten Fällen ist es von Vorteil, eine Kombination von sowohl Acrylsäure als auch Methacrylsäure als ungesättigte Carbonverbindungs-Komponente, die bei der Herstellung des Latex eingesetzt wird, zu verwenden. Beispielsweise führt der Einsatz von etwa 1 bis etwa 3 Gew.-% Acrylsäure mit etwa 0,5 bis etwa 1,5 Gew.-% Methacrylsäure zu einem Latex mit verbesserter Frost-Tau- Stabilität. Beispielsweise führt der Einsatz von etwa 2% Acrylsäure mit 1% Methacrylsäure als die ungesättigte Carbonylverbindungs-Komponente dazu, daß der hergestellte Latex in der Lage ist, mehr als fünf (5) Frost-Tau-Zyklen zu widerstehen. Es ist wichtig, daß Latices, die durch kalte Gebiete der Welt transportiert werden, diese verbesserte Frost-Tau-Stabilität aufweisen.
Die Beschickungszusammensetzung, die bei der Herstellung des neutralisierten Latex eingesetzt wird, enthält eine beträchtliche Menge an Wasser. Das Verhältnis zwischen der Gesamtmenge an in der Beschickungszusammensetzung vorhandenen Monomeren und Wasser kann im Bereich zwischen etwa 0,2 : 1 und etwa 1,2 : 1 liegen, im allgemeinen wird es bevorzugt, daß das Verhältnis von Monomeren zu Wasser in der Beschickungszusammensetzung im Bereich von etwa 0,8 : 1 bis etwa 1,1 : 1 liegt. Beispielsweise ist es sehr zufriedenstellend, ein Verhältnis von Monomeren zu Wasser in der Beschickungszusammensetzung von etwa 1 : 1 einzusetzen.
Die Beschickungszusammensetzung enthält auch etwa 0,5 ThM (Teile pro 100 Teile Monomer) bis etwa 4,0 ThM mindestens eines Phosphatester-Tensids. Normalerweise wird es bevorzugt, daß das Phosphatester-Tensid in dem Polymerisationsmedium in einer Konzentration innerhalb des Bereichs von etwa 1 ThM bis etwa 3,5 ThM vorliegt. Es ist im allgemeinen bevorzugter, daß die Beschickungszusammensetzung etwa 2 bis etwa 3 ThM des Phosphatester-Tensids enthält.
Die Phosphatester-Tenside, die in der vorliegenden Erfindung nützlich sind, sind von einer breiten Vielfalt von Bezugsquellen im Handel erhältlich. Beispielsweise vertreibt GAF Corporation Phosphatester-Tenside unter der Handelsbezeichnung Gafac± RE-410, Gaftax± CD-169 und Gaftax± DP-100. Einige andere Phosphatester-Tenside, die im Handel erhältlich sind, schließen Indoil± (BASF Wyandotte Corporation), Emphos± (Witco Chemical Corporation), Cyclophos± (Cyclochemicals Corporation), Tryfac± (Emery Industries) und Alcamet± (Lonza, Inc.) ein.
Die Phosphatester-Tenside, die bei der Herstellung des neutralisierten Latex eingesetzt werden, können die folgende Strukturformel aufweisen:
worin R eine Alkylgruppe oder eine Arylgruppe ist. Als allgemeine Regel enthält R etwa 4 bis etwa 40 Kohlenstoffatome. Es wird bevorzugt, daß derartige Phosphatester-Tenside in Form von teilweise neutralisierten Salzen vorliegen. Einbasige Salze und nicht-ionische Verbindungen können ebenfalls als derartige zweibasige Salze eingesetzt werden. Beispielsweise handelt es sich bei Gafac± RE-410, welches ein bevorzugtes Phosphatester-Tensid ist, um eine komplizierte Mischung von (1) einem zweibasigen Salz mit der Strukturformel:
(2) einem einbasigen Salz mit der Strukturformel
und (3) einer nicht-ionischen Verbindung mit der Strukturformel:
Im Fall von Gafac± REAl 0 ist n gleich 4 und R steht für Nonylphenol.
Die Beschickungszusammensetzung, die bei der Herstellung der Latices der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird, enthält auch etwa 0,5 ThM bis etwa 4 ThM mindestens eines Wasser-unlöslichen, nicht-ionischen grenzflächenaktiven Mittels. Das Wasser-unlösliche, nicht-ionische grenzflächenaktive Mittel ist vorzugsweise im Polymerisationsmedium in einer Konzentration im Bereich von etwa 1 ThM bis etwa 3,5 ThM anwesend und ist bevorzugter in einer Menge von etwa 2 ThM bis etwa 3 ThM zugegen. Das Wasser-unlösliche, nicht-ionische grenzflächenaktive Mittel ist normalerweise ein Fettalkohol oder ein nicht-ionisches Tensid.
Der verwendete Fettalkohol weist typischerweise die Strukturformel R-OH auf, in welcher R für eine Alkylgruppe, die 5 bis 22 Kohlenstoffatome enthält, steht. In den meisten Fällen ist R eine Alkylgruppe, die 10 bis 18 Kohlenstoffatome enthält. Im allgemeinen ist es bevorzugt, daß der Fettalkohol 12 bis 14 Kohlenstoffatome enthält. Beispielsweise ist Laurylalkohol ein besonders bevorzugter Fettalkohol.
Die nicht-ionischen Tenside, die als das Wasser-unlösliche nicht-ionische grenzflächenaktive Mittel eingesetzt werden können, weisen normalerweise eine Hydrophil-Lipophil-Gleichgewichts(HLB)-Zahl von weniger als etwa 12 auf Im allgemeinen ist es bevorzugt, daß derartige nicht-ionische Tenside eine HLB-Zahl von weniger als etwa 10 besitzen. HLB-Zahlen zeigen das Emulgierverhalten eines Tensids an und beziehen sich auf das Gleichgewicht zwischen den hydrophilen und lipophilen (hydrophoben) Teilen des Moleküls. HLB-Zahlen sind genauer beschrieben in Griffin, W.C., J. Soc. Cosmet. Chem. 1, 311 (1949). Die HLB-Zahl eines vorgegebenen Tensids nimmt im allgemeinen mit zunehmenden Temperaturen ab. Die HLB-Zahlen, auf die hierin Bezug genommen wird, werden für die eingesetzte Reaktionstemperatur bestimmt oder berechnet. Wasser-unlösliche, nicht-ionische Tenside, die niedrige Gehalte (von 1 bis etwa 8) an Ethylenoxid- Wiederholungseinheiten enthalten, können eingesetzt werden. Diese Wasserunlöslichen, nicht-ionischen Tenside weisen die folgende Strukturformel auf:
worin n eine ganze Zahl von 1 bis etwa 8 ist und worin m eine ganze Zahl von etwa 6. bis etwa 12 ist. Es wird normalerweise bevorzugt, daß m 8 oder 9 beträgt. Die HLB- Zahl derartiger Verbindungen nimmt mit zunehmenden Niveaus an Ethylenoxid- Einverleibung zu. Die HLB-Zahl derartiger Verbindungen nimmt als Funktion von n wie folgt zu:

n HLB-Zahl

1 3,6
3 7,8
4 10,4
10 13,5
16 15,8
30 17,3
40 17,9
Polyole, bei denen es sich um Copolymere von Ethylenoxid und Propylenoxid handelt, können ebenfalls als das Wasser-unlösliche nicht-ionische Tensid verwendet werden. Derartige Polyole können die folgende Strukturformel aufweisen:
worin n und m ganze Zahlen sind, wobei das Verhältnis von m und n mindestens etwa 5 : 1 beträgt, und worin angibt, daß die Verteilung von Monomereinheiten statistisch sein kann. Die Polyole, die verwendet werden können, weisen auch Molekulargewichte von mindestens etwa 1500 auf Die Polyole, die bevorzugt sind, enthalten weniger als etwa 10% gebundenes Ethylenoxid (weisen ein Verhältnis von m zu n von mindestens etwa 10 : 1 auf).
Die Verwendung größerer Mengen an Phosphatester-Tensiden in dem Polymerisationsmedium führt zu besserer Latex-Stabilität. Die Verwendung größerer Mengen an Phosphatester-Tensiden führt jedoch auch zu größerem Anlaufen in dem endgültigen Überzug und folglich geringerer Rost- und Korrosionsbeständigkeit. Die Verwendung größerer Mengen an Wasser-unlöslichem, nicht-ionischem grenzflächenaktivem Mittel führt zu geringerer Latex-Stabilität, führt aber auch zu weniger Anlaufen und größerer Wasserbeständigkeit (weniger Wasserdurchlässigkeit). Demgemäß ist es wichtig, die eingesetzten Mengen an Phosphatester-Tensid und Fettalkohol in der Beschickungszusammensetzung auszubalancieren.
Die bei der Herstellung des neutralisierten Latex eingesetzten wäßrigen freien Radikal-Emufsionspolymerisationen werden mit mindestens einem freien Radikal-erzeugenden Mittel eingeleitet. Das Radikal-erzeugende Mittel wird normalerweise in einer Konzentration im Bereich von etwa 0,01 ThM bis etwa 1 ThM eingesetzt. Die freien Radikal-Initiatoren, die herkömmlicherweise eingesetzt werden, umfassen die verschiedenen Persauerstoff-Verbindungen wie Kaliumpersulfat, Ammoniumpersulfat, Benzoylperoxid, Wasserstoffperoxid, Di-t-butylperoxid, Dicumylperoxid, 2,4-Dichlorbenzoylperoxid, Decanoylperoxid, Laurylperoxid, Cumolhydroperoxid, p-Methanhydroperoxid, t-Butylhydroperoxid, Acetylperoxid, Methylethylketonperoxid, Bernsteinsäureperoxid, Dicetylperoxydicarbonat, t-Butylperoxyacetat, t-Butylperoxymaleinsäure, t-Butylperoxybenzoat, Acetylcyclohexylsulfonylperoxid und dgl.; die verschiedenen Azo-Verbindungen wie beispielsweise 2-t-Butylazo-2- cyanopropan, Dimethylazodiisobutyrat, Azodiisobutyronitril, 2-t-Butylazo-1-cyanocyclohexan, 1-t-Amylazo-1-cyanocyclohexan und dgl., die verschiedenen Alkylperketale wie 2,2-Bis-(t-butylperoxy)butan und dgl. Wasserlösliche freie Radikal- Persauerstoff-Initiatoren sind in derartigen wäßrigen Polymerisationen besonders nützlich.
Die bei der Herstellung des neutralisierten Latex eingesetzten Emulsionspolymerisationen werden typischerweise bei einer Temperatur, die im Bereich zwischen etwa 125ºF (52ºC) und 190ºF (88ºC) liegt, durchgeführt. Bei Temperaturen oberhalb von etwa 88ºC neigen Alkylacrylat-Monomere wie beispielsweise Butylacrylat dazu, zu sieden. Somit wäre ein unter Druck stehender Mantel erforderlich, um derartige Alkylacrylat-Monomere auf Temperaturen über etwa 88ºC zu erwärmen. Andererseits schreitet die Polymerisationsreaktion bei Temperaturen unter etwa 52ºC sehr langsam voran. Die geringe Polymerisationsrate, auf die man bei Temperaturen unter etwa 52ºC trifft, führt dazu, daß das Polymer eine uneinheitliche Verteilung von Wiederholungseinheiten in seiner Hauptkette aufweist. Die geringen Polymerisationsraten, die bei derartigen niedrigen Temperaturen vorzufinden sind, sind auch deshalb nicht wünschenswert, weil sie den Durchsatz des Polymerisationsreaktors stark senken.
Im allgemeinen ist es bevorzugt, daß die Polymerisationstemperatur innerhalb des Bereichs von etwa 150ºF (66ºC) bis 180ºC (82ºC) gehalten wird. Im allgemeinen ist es bevorzugter, daß die Reaktionstemperatur innerhalb des Bereichs von etwa 160ºF (71ºC) bis etwa 170ºF (77ºC) gesteuert wird. Es ist wichtig, daß die Polymerisation bei einem pH durchgeführt wird, der unter etwa 3,5 liegt, so daß kein wasserempfindliches Polymer hergestellt wird. Es wird bevorzugt, daß der pH des Polymerisationsmediums über die ganze Polymerisation hinweg bei einem Niveau von etwa 3,0 oder weniger gehalten wird. Mit fortschreitender Polymerisation sinkt der pH des Polymerisationsmediums natürlich. Somit können gute Ergebnisse erreicht werden, indem man den pH der ursprünglichen Monomerbeschickungs- Zusammensetzung innerhalb des Bereichs von etwa 3,0 bis etwa 3,5 einstellt und die Polymerisation voranschreiten läßt. In einem derartigen Fall ist der endgültige pH des Polymerisationsmediums etwa 1,5, was stark zufriedenstellend ist.
Beim kommerziellen Betrieb ist es typischerweise wünschenswert, etwa 15% bis etwa 25% der Monomere in einer Anfangsbeschickung zuzugeben. Die Anfangsbeschickung wird dann für eine Zeitspanne von etwa 30 Minuten bis etwa 60 Minuten reagieren gelassen. Darauf kann der Rest der zuzuführenden Monomere mit einer Geschwindigkeit, die ausreicht, um eine Reaktionstemperatur innerhalb des gewünschten Temperaturbereichs aufrechtzuerhalten, kontinuierlich in die Reaktionszone eingeführt werden. Durch kontinuierliche Zugabe der Monomere zum Reaktionsmedium während der Aufrechterhaltung einer relativ konstanten Reaktionstemperatur können sehr einheitliche Polymere hergestellt werden.
Der synthetisierte Latex wird dann mit Ammoniak auf einen pH innerhalb des Bereichs von etwa 7 bis etwa 10,5 neutralisiert. Normalerweise ist es bevorzugt, daß der Latex auf einen pH innerhalb des Bereichs von 8 bis 10 neutralisiert wird, und bevorzugter, daß der Latex auf einen pH innerhalb des Bereichs von etwa 9,0 bis etwa 9,5 neutralisiert wird. Dies kann durch einfaches Dispergieren von Ammoniak im gesamten Latex unter Herstellung von neutralisiertem Latex erreicht werden.
Der gebildete Latex kann dann mit zusätzlichem Wasser auf die Konzentration (den Feststoff-Gehalt), die gewünscht wird, verdünnt werden. Der Latex weist typischerweise einen Feststoffgehalt auf, der im Bereich von etwa 20% bis etwa 55% liegt. Der Latex hat vorzugsweise einen Feststoffgehalt, der im Bereich von etwa 35% bis etwa 50% liegt. Noch bevorzugter weist er einen Feststoffgehalt auf, der im Bereich von etwa 42% bis etwa 46% liegt. Ein neutralisierter Latex, der sich für die Verwendung bei der Herstellung der Farbformulierungen der vorliegenden Erfindung eignet, wird von The Goodyear Tire & Rubber Company als Pliolite®7104-Latex vertrieben. Nach dem 1. Januar 1996 wird dieser neutralisierte Latex als Pliotec®7104-Latex vertrieben.
Bei der Herstellung der farbverleihenden Latex-Komponente ist es im allgemeinen bevorzugt, etwa 10 bis etwa 50 Gew.-Teile des Lösungsmittels in die farbverleihenden Verdickungsmittel-Lösungen einzumischen. Es ist normalerweise bevorzugter, etwa 20 bis etwa 30 Gew.-Teile des Lösungsmittels in die farbverleihenden Verdickungsmittel-Lösungen einzumischen. Das verwendete Lösungsmittel kann selbstverständlich eine Mischung von zwei oder mehr Lösungsmitteln sein. Es wird bevorzugt, daß es sich bei dem Lösungsmittel um ein koaleszierendes Lösungsmittel handelt, das zumindest mit Wasser mischbar und bevorzugter wasserlöslich ist. Unter den vielfältigen Lösungsmitteln, die verwendet werden können, sind im allgemeinen Ethylenglykolmonobutylether, Ethylenglykolmonoethylether, Diethylenglykolmonomethylether, Diethylenglykolmonoethylether und Diethylenglykolmonobutylether bevorzugt.
Es ist im allgemeinen bevorzugt, etwa 1 bis etwa 10 Gew.-Teile eines Weichmachers in die farbverleihenden Verdickungsmiftel-Lösungen einzumischen. Es ist normalerweise bevorzugter, etwa 3 bis etwa 6 Gew.-Teile des Weichmachers in die farbverleihenden Verdickungsmittel-Lösungen einzumischen. Der verwendete Weichmacher kann selbstverständlich eine Mischung von zwei oder mehr Weichmachern sein.
Ein breite Vielfalt von Weichmachern, die mit Farbformulierungen verträglich sind, kann eingesetzt werden. Es ist wünschenswert, daß der Weichmacher bei Raumtemperatur (etwa 25ºC) eine Flüssigkeit ist und einen ausreichend hohen Siedepunkt, vorzugsweise mindestens 100ºC und noch bevorzugter mindestens 150ºC, aufweist, daß er sich beim Aufbringen auf ein Substrat nicht aus der Farbformulierung verflüchtigt. In der Tat sollte der Weichmacher die Wasser- Unlöslichkeit eines getrockneten Überzugs aus dem koaleszierten Harz verbessern. Weiter muß der Weichmacher oder die Mischung aus Weichmachern dadurch gekennzeichnet sein, daß er bzw. sie mit dem Harz selbst verträglich ist. Für diese Charakterisierung ist ein Löslichkeitsparameter im Bereich von etwa 8 bis etwa 16 erforderlich. Ein derartiger Löslichkeitsparameter ist von dem Typ, der in The Encyclopedia of Polymer Science and Technology, Band 3, Seite 854, 1965, John Wiley and Sons, Inc., beschrieben ist und einfach durch die Gleichung
σ = (ΣF)/V = F/MW/d
bestimmt wird, worin
σ = Löslichkeitsparameter
F = Summe der entsprechenden molaren Anziehungskonstanten von Gruppen, bestimmt von Small, P.A. [(J. Appl. Chem. 3, 71, (1953)]
V = Molvolumen bei 25ºC
MW = Molekulargewicht
d = Dichte bei 25ºC.
Für diesen Zweck können vielfältige Weichmacher eingesetzt werden. Sie können beispielsweise von dem Typ sein, der in Federation Series on Coatings Technology, Unit 22, mit dem Titel "Plasticizers", veröffentlicht April 1974, aufgelistet ist, solange sie die Anforderungen hinsichtlich Schmelzpunkt, Siedepunkt und Verträglichkeit erfüllen. Repräsentativ für vielfältige Weichmacher sind cyclische Weichmacher wie beispielsweise Phosphorsäureester, Phthalsäureanhydridester und Trimellitsäureester, ebenso wie N-Cyclohexyl-p-toluolsulfonamid, Dibenzylsebacat, Diethylenglykoldibenzoat, Di-t-octylphenylether, Dipropandioldibenzoat, N-Ethyl-p-toluolsulfonamid, Isopropylidendiphenoxypropanol, alkyliertes Naphthalin, Polyethylenglykoldibenzoat, o-p-Toluolsulfonamid, Trimethylpentandioldibenzoat und Trimethylpentandiolmonoisobutyratmonobenzoat.
Repräsentative vielfältige acyclische Weichmacher sind Adipinsäureester, Azelainsäureester, Zitronensäureester, Acetylzitronensäureester, Myristinsäureester, Phosphorsäureester, Rizinolsäureester, Acetyltriricinolsäureester, Sebacinsäureester, Stearinsäureester, epoxidierte Ester, ebenso wie 1,4-Butandioldicaprylat, Butoxyethylpelargonatdi[(butoxyethoxy)ethoxy]methan, Dibutyltartrat, Diethylenglykoldipelargonat, Diisoctyldiglykolat, Isodecylnonanoat, Tetraethylenglykoldi(2- ethylbutyrat), Triethylenglykoldi(2-ethylhexanoat), Triethylenglykoldipelargonat und 2,2,4-Trimethyl-1,3-pentandioldiisobutyrat.
Zusätzlich umfassen vielfältige Weichmacher, cyclisch, acyclisch und anderweitig, chlorierte Paraffine, hydrierte Terphenyle, substituierte Phenole, Propylenglykole, Polypropylenglykolester, Polyethylenglykolester, Melamine, epoxidierte Sojaöle, Öle, Melamine, flüssige, hydrierte Abietatester, Epoxytallatester, Alkylphthalylalkylglykolate, Sulfonamide, Sebacatester, aromatische Epoxid-Materialien, aliphatische Epoxid-Materialien, flüssiges Poly(3-methylstyrol), Maleatester, Mellitatester, Benzoate, Benzylester, Tartrate, Succinate, Isophthalate, Orthophthalate, Butyrate, Fumarate, Glutarate, Dicaprylate, Dibenzoate und Dibenzylester. Man muß sich darüber im klaren sein, daß Polymere und Copolymere mit relativ niedrigem Molekulargewicht, die von Monoolefinen, die 4 bis 6 Kohlenstoffatome enthalten, Mischungen von Diolefinen und Monoolefinen, die 4 bis 6 Kohlenstoffatome enthalten, ebenso wie von derartigen Kohlenwasserstoffen und Kohlenwasserstoff-Mischungen mit Styrol und/oder 3-Methylstyrol abgeleitet sind, ebenfalls eingesetzt werden können.
Die bevorzugten Ester werden aus der Umsetzung von Carbon- und Dicarbonsäuren einschließlich Fettsäuren wie beispielsweise Phthalsäure, Benzoesäure, Dibenzoesäure, Adipinsäure, Sebacinsäure, Stearinsäure, Maleinsäure, Weinsäure, Bernsteinsäure, Buttersäure, Fumarsäure und Glutarsäure mit Kohlenwasserstoff-Diolen, vorzugsweise gesättigten Kohlenwasserstoff-Diolen, mit 7 bis 13 Kohlenstoffatomen hergestellt.
Repräsentativ für vielfältige Phosphorsäureester sind Cresyldiphenylphosphat, Tricresylphosphat, Dibutylphenylphosphat, Diphenyloctylphosphat, Methyldiphenylphosphat, Tributylphosphat, Triphenylphosphat, Tri(2-butoxyethyl)phosphat, Tri(2- chlorethyl)phosphat, Tri-2(chlorpropyl)phosphat und Trioctylphosphat.
Repräsentativ für vielfältige Phthalsäureanhydridester sind Butyloctylphthalat, Butyl-2-ethylhexylphthalat, Butyl-n-octylphthalat, Dibutylphthalat, Diethylphthalat, Diisodecylphthalat, Dimethylphthalat, Dioctylphthalate, Di(2-ethylhexyl)phthalat, Diisooctylphthalat, Ditridecylphthalat, n-Hexyi-n-decylphthalat, n-Octyl-n-decylphthalat, Alkylbenzylphthalat, Bis(4-methyl-1,2-pentyl)phthalat, Butylbenzylphthalat, Butylcyclohexylphthalat, Di(2-butoxyethyl)phthalat, Dicyclohexylisodecylphthalat, Dicyclohexylphthalat, Diethylisophthalat, Di-n-heptylphthalat, Dihexylphthalat, Diisononylphthalat, Di(2-methoxyethyl)phthalat, Dimethylisophthalat, Dinonylphthalat, Dioctylphthalate, Dicaprylphthalat, Di(2-ethylhexyl)isophthalat, gemischte Dioctylphthalate, Diphenylphthalat, 2-(Ethylhexyl)isobutylphthalat, Butylphthalylbutylglykolat, Ethyl- (und Methyl-)phthalylethylglykolat, Polypropylenglykolbis(amyl)- phthalat, Hexylisodecylphthalat, Isodecyltridecylphthalat und Isooctylisodecylphthalat.
Repräsentativ für Trimellitsäureester sind Trüsooctyltrimellitat, Tri-n-octyl-n- decyltrimellitat, Trioctyltrimellitat, Tri(2-ethylhexyl)trimellitat, Tri-n-hexyl-n-decyltrimellitat, Tri-n-hexyltrimellitat, Triisodecyltrimellitat und Trüsononyltrimellitat.
Repräsentativ für vielfältige Adipinsäureester sind Di[2-(2-butoxyethoxy)- ethyl]adipat, Di(2-ethylhexyl)adipat, Diisodecyladipat, Dioctyladipate (einschließlich Diisooctyladipat), n-Hexyl-n-decyladipat, n-Octyl-n-decyladipat und Di-n-heptyladipat.
Repräsentative Beispiele für Sebacinsäureester sind Dibutylsebacat, Di(2- ethylhexyl)sebacat, Dibutoxyethylsebacat, Diisooctylsebacat und Diisopropylsebacat.
Repräsentative Beispiele für Azelainsäureester sind Di(2-ethylhexyl)azelat, Dicyclohexylazelat, Diisobutylazelat und Diisooctylazelat.
Im allgemeinen ist es bevorzugt, etwa 10 bis etwa 50 Gew.-Teile einer Hectorit-Tonlösung in die farbverleihenden Verdickungsmittel-Lösungen einzumischen. Es ist normalerweise bevorzugter, etwa 20 bis etwa 30 Gew.-Teile der Hectorit-Tonlösung in die farbverleihenden Verdickungsmittel-Lösungen einzumischen. Die Hectorit-Tonlösung enthält normalerweise etwa 1 Gew.-% bis etwa 20 Gew.-% Hectorit-Ton. Es wird bevorzugt, daß die Hectorit-Tonlösung 5 Gew.-% bis 15 Gew.-% Hectorit-Ton enthält, und am meisten bevorzugt, daß die Hectorit- Tonlösung etwa 8 Gew.-% bis 11 Gew.-% Hectorit-Ton enthält.
Hectorit-Ton ist ein quellender und gelierender Ton mit der ungefähren Formel Na0,67(Mg,Li)&sub6;Si&sub8;O&sub2;&sub0;(OH,F)&sub4;. Hectorit-Ton gehört der Montmorillonit-Gruppe an und ist gelegentlich auch als Strese & Hofmanns Hectorit bekannt.
Die mehrfarbige Farbformulierung wird hergestellt durch Einmischen der farbverleihenden Latex-Komponenten in eine Hectorit-Tonlösung, die etwa 0,5 Gew.- % bis etwa 10 Gew.-% Ton enthält. Diese Hectorit-Tonlösung enthält vorzugsweise etwa 2 Gew.-% bis 7 Gew.-% und noch bevorzugter 4 Gew.-% bis 5 Gew.-% Hectorit-Ton. Das Gewichtsverhältnis der Hectorit-Tonlösung zur Summe der farbverleihenden Latex-Komponenten liegt im Bereich von etwa 1 : 2 bis etwa 4 : 1. Das Gewichtsverhältnis der Hectorit-Tonlösung zur Summe der farbverleihenden Latex- Komponenten liegt vorzugsweise im Bereich von etwa 1 : 1 bis etwa 3 : 1. Das Gewichtsverhältnis der Hectorit-Tonlösung zur Summe der farbverleihenden Latex- Komponenten liegt bevorzugter im Bereich von etwa 3 : 2 bis etwa 5 : 2.
Die mehrfarbigen Farbformulierungen der vorliegenden Erfindung können gegebenenfalls auch Füllstoffe, Stabilisatoren, Trockenmittel, Fungizide, Insektizide, Antiverschmutzungsmittel und Korrosionsschutzmittel enthalten. Füllstoffe sind normalerweise kostengünstige Materialien, die der Farbformulierung zugesetzt werden, um die gewünschte Konsistenz und Antiabsetzeigenschaften zu erzielen. Füllstoffe können auch die physikalischen Eigenschaften eines Überzugs wie beispielsweise Beständigkeit gegenüber Rißbildung und Abrieb verbessern. Einige repräsentative Beispiele für weit verbreitet eingesetzte Füllstoffe umfassen Kreiden, Tone, Glimmer, Formen von Baryten und Talken und Kieselsäure.
Trockenmittel sind chemische Verbindungen wie beispielsweise Salze von Kobalt, Blei, Mangan, Barium und Zink, die das Trocknen beschleunigen. Weichmacher sind Mittel, die die Härte des Films steuern oder Flexibilität verleihen. Stabilisatoren sind chemische Mittel, die die schädlichen Auswirkungen von Wärme und UV-Licht neutralisieren. Fungizide und Insektizide werden häufig Hausfarben für innen und außen zugesetzt. Antiverschmutzungs-Verbindungen werden häufig Farben für Unterwasseranwendungen zugesetzt, um Bewuchs durch Meeresorganismen zu hemmen.
Die mehrfarbigen Farbformulierungen der vorliegenden Erfindung umfassen etwa 5 bis etwa 30 Gew.-% neutralisierten Latex (einschließlich des Wassers im Latex), etwa 0,5 bis etwa 10 Gew.-% Hectorit-Ton, etwa 0,05 bis 1 Gew.-% Cellulose-Verdickungsmittel, etwa 0,5 bis etwa 10 Gew.-% Pigmente, etwa 0,5 bis etwa 10 Gew.-% Lösungsmittel, etwa 0,05 bis etwa 2 Gew.-% Weichmacher und etwa 37 bis etwa 93,4 Gew.-% Wasser. Es wird bevorzugt, daß die erfindungsgemäßen mehrfarbigen Farbformulierungen etwa 10 bis 20 Gew.-% neutralisiserten Latex (einschließlich des Wassers in dem Latex), etwa 1 bis etwa 7 Gew.-% Hectorit- Ton, etwa 0,1 bis 0,6 Gew.-% Cellulose-Verdickungsmittel, etwa 1 bis etwa 6 Gew.- % Pigmente, etwa 1 bis etwa 6 Gew.-% Lösungsmittel, etwa 0,1 bis etwa 1 Gew.-% Weichmacher und etwa 60 bis etwa 86,8 Gew.-% Wasser enthalten. Es ist bevorzugter, daß die erfindungsgemäßen mehrfarbigen Farbformulierungen etwa 14 bis etwa 18 Gew.-% neutralisierten Latex, etwa 2 bis etwa 5 Gew.-% Hectorit-Ton, etwa 0,1 bis 0,4 Gew.-% Cellulose-Verdickungsmittel, etwa 2 bis etwa 4 Gew.-% Pigmente, etwa 2 bis etwa 4 Gew.-% Lösungsmittel, etwa 0,3 bis etwa 0,7 Gew.-% Weichmacher und etwa 68 bis etwa 79 Gew.-% Wasser enthalten.
Die vorliegende Erfindung wird durch die folgenden Beispiele veranschaulicht, die lediglich dem Zweck der Veranschaulichung dienen und nicht als den Umfang der Erfindung oder die Art und Weise, in welcher sie durchgeführt wird, beschränkend angesehen werden dürfen. Soweit konkret nichts anderes angegeben ist, beziehen sich alle Teile und Prozentsätze auf das Gewicht.

BEISPIEL 1

In diesem Experiment wurde eine mehrfarbige Weiß-Rot-Gelb-Farbformulierung hergestellt. Bei der eingesetzten Vorgehensweise wurden drei Verdickungsmittel-Lösungen durch Einmischen von 5,08 britischen Pfund Cellulose-Verdickungsmittel in 218 britische Pfund Wasser hergestellt. Der pH der Verdickungsmittel- Lösungen wurde anschließend durch die Zugabe von Ammoniumhydroxid (NH&sub4;OH) auf einen pH von 8,5 eingestellt, um Verdickungsmittel-Lösungen mit eingestelltem pH herzustellen.
Ein weiße farbverleihende Verdickungsmittel-Lösung wurde hergestellt durch Einmischen von 72,66 britischen Pfund Titandioxid in die eine der Verdickungsmittel- Lösungen mit eingestelltem pH. Eine rote farbverleihende Verdickungsmittel-Lösung wurde hergestellt durch Einmischen von 40,00 britischen Pfund rotem Oxid in eine weitere der Verdickungsmittel-Lösungen mit eingestelltem pH. Eine gelbe farbverleihende Verdickungsmittel-Lösung wurde hergestellt durch Einmischen von 40,00 britischen Pfund gelbem Oxid in die verbleibende der Verdickungsmittel-Lösungen mit eingestelltem pH. Alle drei farbverleihenden Verdickungsmittel-Lösungen wurden unter Hochgeschwindigkeitsmischen gut gemischt.
Farbverleihende Latex-Komponenten wurden hergestellt durch Einmischen von (a) 436,01 britischen Pfund Pliolite®7104-Latex, (b) 77,03 britischen Pfund Butylcellosolve, (c) 13,08 britischen Pfund Santicizer®160-Weichmacher und (d) 74,85 britischen Pfund einer 9,5%igen Lösung von Laponite®RDS Hectorit-Ton in Wasser in jede der farbverleihenden Verdickungsmittel-Lösungen.
Eine wäßrige Phase wurde hergestellt durch Einmischen von 9,7 britischen Pfund Tetranatriumpyrophosphat und 83, 83 britischen Pfund Laponite®RDS-Hectorit- Ton in 790 britische Pfund Wasser. In dem eingesetzten Mischverfahren wurden Tetranatriumpyrophosphat und Ton alternierend zugesetzt, wobei das Rühren 1 Stunde lang fortgesetzt wurde. Die wäßrige Phase wurde vor der Verwendung 24 Stunden lang absitzen gelassen.
Ein mehrfarbe Farbformulierung wurde hergestellt durch Einmischen von 100 Teilen der weißen farbverleihenden Latex-Komponente, 100 Teile der roten farbverleihenden Latex-Komponente und 100 Teilen der gelben farbverleihenden Latex- Komponente in 600 Teile der wäßrigen Phase. Die mehrfarbige Anstrichfarbe wurde dann unter Verwendung einer Doppel-Preßluftpistole mit guten Ergebnissen auf Substrate aufgebracht.

VERGLEICHSBEISPIEL 2

In diesem Experiment wurde die in Beispiel 1 beschriebene Vorgehensweise wiederholt, mit der Ausnahme, daß statt dem Pliolite®7104-Latex Carboset 761- Latex verwendet wurde.
Es wurden jedoch nur feine Teilchen erzielt, wobei das Pigment im allgemeinen auf der Oberfläche der Farbformulierung schwamm. Dieses Experiment zeigte, daß Carboset 761 für den Einsatz bei der Herstellung von erfindungsgemäßen mehrfarbigen Farbformulierungen nicht zufriedenstellend war.

VERGLEICHSBEISPIEL 3

In diesem Experiment wurde die in Beispiel 1 beschriebene Vorgehensweise wiederholt, mit der Ausnahme, daß Joncryl 537-Latex anstelle von Pliolite®7104- Latex eingesetzt wurde.
Es wurde jedoch eine homogene Lösung gebildet, die für den Einsatz in einer mehrfarbigen Anstrichfarbe nicht zufriedenstellend war. Dieses Experiment zeigte, daß Joncryl 537 für den Einsatz bei der Herstellung der erfindungsgemäßen mehrfarbigen Farbformulierung nicht zufriedenstellend war.

VERGLEICHSBEISPIEL 4

In diesem Experiment wurde die in Beispiel 1 beschriebene Vorgehensweise wiederholt, mit der Ausnahme, daß anstelle von Pliolite®7104-Latex Maincote PR71- Latex eingesetzt wurde.
Es wurden jedoch nur feine Teilchen erzielt, wobei das Pigment im allgemeinen auf der Oberfläche der Farbformulierung schwamm. Dieses Experiment zeigte, daß Maincote PR71 für den Einsatz bei der Herstellung der erfindungsgemäßen mehrfarbigen Farbformulierungen nicht zufriedenstellend war.

VERGLEICHSBEISPIEL 5

in diesem Experiment wurde die in Beispiel 1 beschriebene Vorgehensweise wiederholt, mit der Ausnahme, daß Aquamac 702-Latex anstelle von Pliolite®7104- Latex eingesetzt wurde.
Das Pigment schwamm jedoch auf der Oberfläche der Farbformulierung. Dieses Experiment zeigte, daß Aquamac 702 für den Einsatz bei der Herstellung der erfindungsgemäßen mehrfarbigen Farbformulierungen nicht geeignet war.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer mehrfarbigen Farbformulierung, welches durch die folgenden Stufen gekennzeichnet ist:

(1) Herstellung einer Verdickungsmittel-Lösung durch Einmischen von 0,5 bis 10 Gew.-Teilen eines Cellulose-Verdickungsmittels in 100 Gew.-Teile Wasser;

(2) Zugabe einer ausreichenden Menge einer Base zu der Verdickungsmittel- Lösung, um eine im pH eingestellte Verdickungsmittel-Lösung mit einem pH, der im Bereich von 7,5 bis 12 liegt, herzustellen;

(3) Eindispergieren von 15 bis 90 Gew.-Teilen eines ersten Pigments in 100 Gew.-Teile der im pH eingestellten Verdickungsmittel-Lösung, um eine erste farbverleihende Verdickungsmittel-Lösung herzustellen;

(4) Einmischen von 50 bis 300 Gew.-Teilen eines neutralisierten Latex, 5 bis 80 Gew.-Teilen eines Lösungsmittels, 0,5 bis 20 Gew.-Teilen eines Weichmachers und 5 bis 80 Gew.-Teilen einer wäßrigen Hectorit- Tonlösung in die erste farbverleihende Verdickungsmittel-Lösung, um eine erste farbverleihende Latex-Komponente herzustellen; wobei die wäßrige Hectorit-Tonlösung 1 bis 20 Gew.-% Ton enthält; und wobei der neutralisierte Latex durch ein Verfahren hergestellt ist, welches umfaßt:

(A) wäßrige freie Radikal-Emulsionspolymerisation bei einem pH von weniger als 3, 5 und in Anwesenheit eines freien Radikal-Initiators einer Monomer-Mischung, welche bezogen auf 100 Gew.-% Monomere umfaßt: (a) 45 bis 85 Gew.-% vinylaromatische Monomere, (b) 15 bis 50 Gew.-% mindestens eines Alkylacrylat-Monomers und (c) 1 bis 6 Gew.-% mindestens einer ungesättigten Carbonylverbindung; in Anwesenheit von 0,5 bis 4,0 ThM mindestens eines Phosphatester-Tensids und in Anwesenheit von 0,5 bis 4,0 ThM mindestens eines Wasser-unlöslichen, nicht-ionischen grenzflächenaktiven Mittels, um einen Latex herzustellen und (B) Neutralisation des Latex mit Ammoniak auf einen pH, der im Bereich von 7 bis 10,5 liegt, um den neutralisierten Latex herzustellen;

(5) Eindispergieren von 15 bis 90 Gew.-Teilen eines zweiten Pigments in 100 Gew.-Teile der im pH eingestellten Verdickungsmittel-Lösung, um eine zweite farbverleihende Verdickungsmittel-Lösung herzustellen;

(6) Einmischen von 50 bis 300 Gew.-Teilen eines neutralisierten Latex, 5 bis 80 Gew.-Teilen eines Lösungsmittels, 0,5 bis 20 Gew.-Teilen eines Weichmachers und 5 bis 80 Gew.-Teilen einer wäßrigen Hectorit- Tonlösung in die zweite farbverleihende Verdickungsmittel-Lösung, um eine zweite farbverleihende Latex-Komponente herzustellen; wobei die wäßrige Hectorit-Tonlösung 1 bis 20 Gew.-% Ton enthält; und wobei der neutralisierte Latex durch ein Verfahren hergestellt ist, welches umfaßt (A) wäßrige freie Radikal-Emulsionspolymerisation bei einem pH von weniger als 3,5 und in Anwesenheit eines freien Radikal-Initiators einer Monomermischung, welche bezogen auf 100 Gew.-% Monomere umfaßt: (a) 45 bis 85 Gew.-% vinylaromatische Monomere, (b) 15 bis 50 Gew.-% mindestens eines Alkylacrylat-Monomers und (c) 1 bis 6 Gew.-% mindestens einer ungesättigten Carbonylverbindung; in Anwesenheit von 0,5 bis 4,0 ThM mindestens eines Phosphatester-Tensids und in Anwesenheit von 0,5 bis 4,0 ThM mindestens eines Wasser-unlöslichen, nicht-ionischen grenzflächenaktiven Mittels, um einen Latex herzustellen, und (B) Neutralisation des Latex mit Ammoniak auf einen pH, der im Bereich von 7 bis 10,5 liegt, um den neutralisierten Latex herzustellen; und

(7) Einmischen der ersten farbverleihenden Latex-Komponente und der zweiten farbverleihenden Latex-Komponente in eine zweite Hectorit-Tonlösung, um die mehrfarbige Farbformulierung herzustellen; wobei die zweite Hectorit-Tonlösung 0,5 bis 10 Gew.-% Hectorit-Ton enthält, wobei das Gewichtsverhältnis der zweiten Hectorit-Tonlösung zu der Summe der ersten farbverleihenden Latex-Komponente und der zweiten farbverleihenden Latex-Komponente im Bereich von 1 : 2 bis 4 : 1 liegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdickungsmittel-Lösung hergestellt wird durch Einmischen von 1 bis 5 Gew.-Teilen des Cellulose-Verdickungsmittels in 100 Gew.-Teile Wasser; und dadurch gekennzeichnet, daß der pH in Stufe (2) innerhalb des Bereichs von etwa 8 bis etwa 10 eingestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Stufe (3) 25 bis 40 Gew.-Teile des ersten Pigments in 100 Gew.-Teile der im pH eingestellten Verdickungsmittel-Lösung eindispergiert werden, und dadurch gekennzeichnet, daß in Stufe (5) 25 bis 40 Gew.-Teile des zweiten Pigments in 100 Gew.-Teile der im pH eingestellten Verdickungsmittel-Lösung eindispergiert werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß 100 bis 200 Teile des neutralisierten Latex, 10 bis 50 Teile des Lösungsmittels, 1 bis 10 Teile des Weichmachers und 10 bis 50 Teile der wäßrigen Hectorit-Tonlösung in die erste farbverleihende Verdickungsmittel-Lösung eingemischt werden, um die erste farbverleihende Latex-Komponente herzustellen; und dadurch gekennzeichnet, daß 100 bis 200 Teile des neutralisierten Latex, 10 bis 50 Teile des Lösungsmittels, 1 bis 10 Teile des Weichmachers und 10 bis 50 Teile der wäßrigen Hectorit-Tonlösung in die zweite farbverleihende Verdickungsmittel-Lösung eingemischt werden, um die zweite farbverleihende Latex-Komponente herzustellen.

5. Verfahren nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die in Stufe (4) eingesetzte wäßrige Hectorit-Tonlösung 5 Gew.-% bis 15 Gew.-% Hectorit-Ton enthält; dadurch gekennzeichnet, daß die in Stufe (6) eingesetzte wäßrige Hectorit-Tonlösung 5 bis 15 Gew.-% Hectorit-Ton enthält; und dadurch gekennzeichnet, daß die in Stufe (7) eingesetzte zweite Hectorit-Tonlösung 2 bis 7 Gew.-% Hectorit-Ton enthält.

6. Verfahren nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis der zweiten Hectorit-Tonlösung zur Summe der ersten farbverleihenden Latex-Komponente und der zweiten farbverleihenden Latex-Komponente im Bereich von 1 : 1 bis 3 : 1 liegt; dadurch gekennzeichnet, daß die Verdickungsmittel-Lösung hergestellt wird durch Einmischen von 2 bis 3 Gew.-Teilen des Cellulose-Verdickungsmittels in 100 Gew.-Teile Wasser; dadurch gekennzeichnet, daß der pH in Stufe (2) so eingestellt wird, daß er im Bereich von 8,3 bis 8,7 liegt; dadurch gekennzeichnet, daß in Stufe (3) 30 bis 35 Gew.-Teile des ersten Pigments in 100 Gew.-Teile der im pH eingestellten Verdickungsmittel-Lösung eindispergiert werden; und dadurch gekennzeichnet, daß in Stufe (5) 30 bis 35 Gew.-Teile des zweiten Pigments in 100 Gew.-Teile der im pH eingestellten Verdickungsmittel-Lösung eindispergiert werden.

7. Verfahren nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß 125 bis 175 Teile des neutralisierten Latex, 20 bis 30 Teile des Lösungsmittels, 3 bis 6 Teile des Weichmachers und 20 bis 30 Teile der wäßrigen Hectorit-Tonlösung in die erste farbverleihende Verdickungsmittel-Lösung eingemischt werden, um die erste farbverleihende Latex- Komponente herzustellen; dadurch gekennzeichnet, daß 125 bis 175 Teile des neutralisierten Latex, 20 bis 30 Teile des Lösungsmittels, 3 bis 6 Teile des Weichmachers und 20 bis 30 Teile der wäßrigen Hectorit-Tonlösung in die zweite farbverleihende Verdickungsmittel-Lösung eingemischt werden, um die zweite farbverleihende Latex-Komponente herzustellen; dadurch gekennzeichnet, daß die in Stufe (4) eingesetzte wäßrige Hectorit-Tonlösung 8 Gew.- % bis 11 Gew.-% Hectorit-Ton enthält; und dadurch gekennzeichnet, daß die in Stufe (6) eingesetzte wäßrige Hectorit-Tonlösung 8 Gew.-% bis 11 Gew.-% Hectorit-Ton enthält.

8. Verfahren nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die in Stufe (7) eingesetzte zweite Hectorit-Tonlösung 4 bis 5 Gew.-% Hectorit-Ton enthält; und dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis der zweiten Hectorit-Tonlösung zur Summe der ersten farbverleihenden Latex-Komponente und der zweiten farbverleihenden Latex- Komponente im Bereich von 3 : 2 bis 5 : 2 liegt.

9. Verfahren nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösungsmittel ein koaleszierendes Lösungsmittel ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Ethylenglykolmonobutylether, Ethylenglykolmonoethylether, Diethylenglykolmonomethylether, Diethylenglykolmonoethylether und Diethylenglykolmonobutylether besteht.

10. Verfahren nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Pigment Titandioxid ist.