DE1943557C3 - Schutzüberzugsmittel im Bauwesen - Google Patents

Description

30

Die Erfindung betrifft die Verwendung von in Wasser dispergieren Beschichtungsmischungen zur Erzeugung dicker Schutz- oder Isolierüberzüge im Bauwesen, beispielsweise bei industriellen Anlagen oder für einzelne Bauteile.

Es ist bekannt, in Fabriken oder chemischen Betrieben die der Atmosphäre ausgesetzten Anlagen, Rohrleitungen, Gefäße oder Behälter, wie Heiz- oder Kühlanlagen, mit einer thermischen Isolierung zu versehen. Diese beispielsweise bei Heizanlagen aus Calciumsilikat, Glasfasern oder Mineralwolle oder bei Kühlanlagen aus Zellglas, Glasfasern oder Kunststoffen mit zellförmiger Struktur bestehenden Isolierungen haben nur eine begrenzte Wetterbeständigkeit und müssen mit einem äußeren Schutzüberzug oder einem Mastixanstrich versehen werden. Diese Schutzoder Isolierüberzugsmittel sind meist halbflüssige und in einer Naßdicke von 0,7 mm und mehr aufzutragende Produkte, die als flüssigen Bestandteil entweder Wasser oder ein organisches Lösungsmittel enthalten.

Die bislang bekannten Schutzanstriche auf Basis wäßriger Emulsionen von Mischpolymerisaten oder anderen Latizes werden jedoch bei 0⁰C fest, lassen sich dann nicht mehr aufbringen und sind nach dem Auftauen nicht mehr einsatzfähig, da die Eiskriställdien der wäßrigen Phase die hydrophile Umhüllung des Schutzkolloides um die Kunststoffteilchen zerstören und damit die Stabilität des Latex-Systems auflösen und eine Koagulation der Polymerteilchen bewirken. Wenn wäßrige Dispersionen nach dem Aufbringen bei normalen Temperaturen anschließend vor der vollständigen Verdampfung des Wassers Temperaturen unter 0^cC ausgesetzt werden, ergeben sich Risse, Abblätterungen oder anderweitig ungeeignete Überzüge. Aus diesen Gründen hat man wäßrige Dispersionen für Beschichtungen in Industrieanlagen oder Gebäuden immer dann als ungeeignet angesehen, wenn mit Temperaturen unter 0 C zu rechnen ist.

Zur Behebung dieser Schwierigkeiten wurden Mischungen auf Basis organischer Lösungsmittel vorgeschlagen, weiche sich jedoch bei niedrigen Temperaturen verdicken und schwierig aufzubringen sind. Darüber hinaus greifen die organischen Lösungsmittel den Untergrund, beispielsweise aufgeschäumte Kunststoffe, an und sind feuergefährlich.

Bei Beschichtungsmitteln auf Basis wäßriger Dispersionen hat man zwar versucht, durch stabilisierende Zusätze eine Zerstörung der wäßrigen Dispersion oder eine Verfestigung der Beschichtungsmassen in ihren Behältern zu verhindern und somit beständige Produkte zu erhalten, die auch nach mehrmaligem Einfrieren und Auftauen lagerbeständig sind. Derartige tieftemperaturbeständige, wäßrige Latex-Mischungen sind zwar unterhalb des Gefrierpunktes stabil, lassen sich aber nur weit oberhalb des Eispunktes und vorzugsweise oberhalb von 4°C verarbeiten. Sie lassen sich aber nicht bei Frost aufbringen und härten, da nach wie vor ein gleichmäßiges Verlaufen der aufgebrachten Beschichtung durch die Bildung von Eiskristallen verhindert wird. Durch Verdampfung dieser Eiskristalle unterhalb der Gefriertemperatur werden die Beschichtungen entwässert, so daß die Polymerteilchen keine Beweglichkeit haben und kein Spannungsausgleich erfolgen kann, der sonst bei der Verdampfung von Wasser oberhalb von O⁰C zu einer Volumenyerminderung führt. Durch diese Spannung in dem Überzug bilden sich Risse und Fehlstellen in dem Überzug, wobei die koagulieren Latexteilchen als unterbrochene Agglomerate vorliegen und der Überzug nicht die erwünschte Festigkeit besitzt.

Darüber hinaus sind polymere Latex-Emulsionen nur dann als Außenanstrich geeignet, wenn sie einen kontinuierlichen, gleichmäßig verlaufenden Film bei 4°C ergeben und fest genug sind, einen nicht klebenden Überzug zu bilden, nachdem das Wasser verdampft ist. Man kann davon ausgehen, daß durch eine normale Wasserverdampfung aus einem aufgebrachten Überzug kapillare Kanäle in der Oberfläche des Überzuges entstehen, die ihrerseits eine Zusammenballung der dispergieren Teilchen innerhalb des Überzuges verursachen, indem diese Teilchen in die Leerstellen hineingezogen werden, je mehr Wasser verdampft. Eine homogene Überzugsbildung erfolgt vollständig, wenn die Eigenschaften des polymeren Bindemittels hinreichend viskoelastisch sind, so daß eine Deformation und ein Zusammenfließen der Teilchen im aufgebrachten Überzug möglich sind. Bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt sind die Polymerteilchen in üblichen wäßrigen Überzugsmassen nicht viskoelastisch, sondern glashart, so daß ein gleichmäßiges Verlaufen des Überzuges nicht erfolgt. Zusatzstoffe zur Verbesserung der Fließfähigkeit von Überzugsmassen beheben diese Nachteile nur gering, da bei größeren Zusätzen ein Ausflocken der Pigmente erfolgt und ferner die Stabilität bei mehrmaligem Einfrieren und Auftauen verlorengeht und die Gesamtstabilität der Überzugsmasse verringert wird.

Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die obigen Nachteile von wäßrigen Überzugsmassen zu vermeiden und auch bei Temperaturen unter O⁰C einen wirksamen Schutzüberzug zu ermöglichen, und zwar unabhängig davon, ob derartig tiefe Temperaturen während der Aufbringung des Überzugs und/oder während des anschließenden Trocknens vorherrschen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch

die Verwendung einer wäßrigen Emulsion aus 24 bis 38 Gewichtsprozent eines in an sich bekannter Weise durch Emulsionsmischpolymerisation hergestellten und dabei in wäßriger Emulsion mit einem Gehalt von 50 bis 60 Gewichtsprozent an Mischpolymerisat anfallenden Äthylenvinylacetat-Mischpolymerisates, 0,5 bis 3,0 Gewichtsprozent Alkylenglycol, 0,5 bis 2,5 Gewichtsprozent Diäthylenglycolmonoalkylacetat mit einer Gesamtkohlenstoffatomzahl von 10 oder weniger als Koalesziermittel, 0,5 bis 2,0 Gewichtsprozent eines oberflächenaktiven Alkylarylpolyätheralkohols, 25 bis 45 Gewichtsprozent Pigmente oder Füllstoffe und 20 bis 35 Gewichtsprozent Wasser als Schutz- oder Isolierüberzugsmittel im Bauwesen.

Derartige Emulsionen werden in einem Temperaturbereich von —20 bis 50° C aufgebracht und zeigen zusätzlich das Fließverhalten NLht-Newtonscher Flüssigkeiten und können demzufolge in einer Schichtdicke bis zu 3,2 mm aufgebracht werden, so daß Ver- ao bindungsstellen und Hohlstellen in der Unterlage, beispielsweise in der thermischen Isolierschicht, überbrückt, aufgefüllt oder ausgeglichen werden. Die wäßrigen Emulsionen haben eine Mindestlagerdauer von 6 Monaten, sind nach mehrfachem Einfrieren und Auftauen stabil und können mit den verschiedensten Farben abgemischt werden. Nach Aufbringung und Trocknen wird ein Schutzüberzug erhalten, der wasserunempfindlich und wetterbeständig ist, d. h. bei Regen, Hagel, Schnee, Wind, scharfen Temperaturwechseln und Sonneneinstrahlung keine Rißbildung, Abblättern, Brüchigwerden, Blasenbildung oder sonstige Verfallerscheinungen zeigt. Darüber hinaus haften die Emulsionen an allen Unterlagen, die man zur thermischen Isolierung verwendet. Die erhaltenen Schutzüberzüge sind schlagfest und gegenüber schwachen Industriesäuren, Alkalien, Salzen und Industriedämpfen beständig und können auch als flammfest oder feuerverhindernd angesprochen werden.

Es sind zwar beispielsweise gemäß britischer Patentschrift 1 068 976 Farbanstrichmittel auf Basis wäßriger Dispersionen von Äthylen-Vinylacetat-Mischpolymerisaten bekannt, die oberflächenaktive Alkylarylpolyätheralkohole, Alkylenglycole und Koalesziermittel neben anderen Zusätzen enthalten. Diese Dispersionen sind jedoch nicht zur Erzeugung von Schutzüberzügen im Bauwesen geeignet und können insbesondere nicht bei tiefen Temperaturen eingesetzt werden, da ihr Gesamtfeststoffgehalt zu gering bzw. der Wassergehalt zu groß ist und diese Produkte auf Grund ihrer geringen Viskosität von 1000 bis 500OcP als Beschichtungsmittel ungeeignet sind. Gegenüber diesen bekannten als Farbanstrichen gedachten Dispersionen ist es überraschend, daß man mit der erfindungsgemäßen Verwendung von Emulsionen der eingangs erwähnten Art gute, Hohlstellen oder Spalten überdeckende Überzugsmittel erhält.

Die erfindungsgemäß zu verwendenden Emulsionen können noch zusätzlich Zink-natriumhexametaphosphat als Pigmentdispergiermittel und Asbestfasern als Füllstoff enthalten. Ferner können auch andere Zusätze verwendet werden, um die Farbe oder die Konsistenz zu verändern, ferner Mittel zum Flammfestmachen, Entschäumungsmittel, Schutzstoffe, Fungizide, Mittel gegen Schimmelbildung, Verdickungsmittel oder andere übliche Zusätze.

Das in den Emulsionen verwendete Äthylenvinylacetat-Mischpolymerisat wird durch Emulsionsmischpolymerisation von Vinylacetat mit Äthylen auf an sich bekannte Weise hergestellt; man erhält hierbei stabile wäßrige Emulsionen oder Lalizes, die 50 bis 60 Gewichtsprozent des Äthylenvinylacetat-Mischpolymerisates, gleichmäßig in Wasser dispergiert, enthalten. Im allgemeinen haben diese Mischpolymerisate einen Gesamtfeststoffgehalt von mindestens 55 Gewichtsprozent, eine bei 25° C gemessene Brookfield-Viskosität von 100 bis 60OcP, eine durchschnittliche Teilchengröße von weniger als 0,3 μΐη, einen pH-Wert von 4,5 bis 5,7 und eine ausgezeichnete Lichtbeständigkeit, mechanische Stabilität, Hitzebeständigkeit und Borax-Toleranz. Vorzugsweise haben die verwendeten Mischpolymerisate ein niedriges Molverhältnis von Äthylen zu Vinylacetat; der freie Monomerengehalt an Vinylacetat in dem Mischpolymerisat liegt bei weniger als 1 °/o ^uvi£l vorzugsweise bei weniger als 0,5 Gewichtsprozent.

Das Alkylenglycol und insbesondere Äthylen- oder HexyJengJyco) dient bei den erfindungsgemäß verwendeten Emulsionen als Weichmacher.

Als Koalesziermittel dienen für die erfindungsgemäß verwendeten Emulsionen Diäthylenglycolmonoalkylacetate, und zwar solche mit einer Gesamtkohlenstoffatomzahl von nicht mehr als 10.

Als oberflächenaktive Stoffe dienen Alkylarylpolyätheralkohole, die aus der Reaktion von Alkylarylalkohol mit Äthylenoxyd in einem Molverhältnis von etwa 1:9 bis 1:40 erhalten werden. Vorzugsweise beträgt das Molverhältnis von Alkohol zu Äthylenoxyd 1: 30. Besonders geeignete oberflächenaktive Stoffe werden durch Umsetzung von t-Octylphenol mit Äthylenoxyd in einem Molverhältnis von 1: 20 bis 1:40 erhalten. Andere geeignete Verbindungen werden auf ähnliche Weise z. B. aus Nonylphenol oder anderen aliphatischen Phenolen hergestellt. Auf jeden Fall wird durch die Anwesenheit des oben beschriebenen Alkylarylpolyätheralkohols in Kombination mit einem geeigneten Latex und vorzugsweise durch Äthylenglyccl oder Hexylenglycol und einem Koalesziermittel eine Mischung erhalten, die als Träger für wäßrige Beschichtungen zur Verwendung und Härtung oder Trocknung unter 0⁰C besonders geeignet ist.

Als Flammschutzmittel werden vorzugsweise harzartige chlorierte paraffinische Kohlenwasserstoffe, vorzugsweise in einer Konzentration von 5 bis 13 Gewichtsprozent des Überzuges, eingesetzt.

Die Mittel zur Verhindung des Schäumens, die vorzugsweise kein Silicon enthalten, werden in Mengen von 0,1 bis 0,6% oder mehr, bezogen auf das Gewicht des Überzuges, eingesetzt.

Das Pigmentdispergierungsmittel wird vorzugsweise in Mengen von 0,3 bis 1,5 Gewichtsprozent des Überzuges eingesetzt.

Andere Schutzstoffe, wie Fungizide oder Mittel zur Verhinderung der Schimmelbildung, werden in Mengen von 0,1 bis 1 Gewichtsprozent der Beschichtung eingesetzt.

Verdickungsmittel, und zwar vorzugsweise Methylcellulose oder Hydroxymethylcellulose, werden bevorzugt in Mengen von 0,1 bis 0,5 Gewichtsprozent des Überzuges eingesetzt.

Als Pigmente und Füllstoffe können ferner Antimonoxyd, Aluminiumpaste, Farbstoffe, Calciumcarbonat, Talcum, Glimmer, Titandioxyd und faserige Stoffe, wie Asbest und andere Füllstoffe, wie Magnesiumsilikat, Ton oder absorbierende Mineralien in entsprechenden Mengen eingesetzt werden.

5 6

Die erfindungsgemäß zu verwendenden Emulsionen ausbreitungsindex etwa 15 bei einem etwa 3 mm können hergestellt werden, indem man die anderen dicken nassen Überzug auf einem stwa 6 mm dicken Bestandteile in dem Mischpolymerisat dispergiert. Die Asbestzementbrett gemäß ASTM E162-67 unter Ver-Mischungen können 18 Monate und langer auch bei Wendung einer Strahlungsheizquelle.
Temperaturen unter 0⁼C gelagert und auf die ver- 5 In der folgenden Tabelle I sind die Eigenschaften schiedensten Unterlagen bei Temperaturen von —20 einer erfindungsgemäßen Mischung auf Basis eines bis 5O⁰C aufgebracht werden; sie halten Temperaturen Äthylen-Vinylacetat-Mischpolymeren mit denen zweier von —46 bis +82°C ohne weiteres aus. Die Mischun- konventioneller Mischungen (Mastix A und B) der gen können auf die Unterlagen aufgesprüht, aufge- folgenden Zusammensetzung vergleichsweise zusambürstet oder aufgestrichen werden, und zwar gewöhn- i_o mengestellt:
lieh in Schichtdicken zwischen 0,5 bis 2 mm, insbesondere zwischen 1,5 und 1,8 .um Trockendicke. Mastix A

Die folgende Tabelle 1 zeigt die Festigkeitsindizes Gewichtsbekannter Polyvinylacetat-Beschichtungsmassen und Prozent

der erfindungsgemäß verwendeten Emulsion, auf Basis ₁₅ Polyvinylacetat 50,67

von Äthylenvinylacetat-Mischpolymerisat. Nach voll- Chloriertes Paraffinöl 24,05

ständiger Härtung bei Zimmertemperatur behalten Netzmittel 1,87

die erfindungsgemäß verwendeten Schuf überzüge ihre Butylcarbitolacetat 0,34

ursprüngliche Reißfestigkeit und Dehnvermögen, wäh- Konservierungsmittel 0,49

rend eine handelsübliche PVA-Beschichtungsmasse _ao Titandioxid 6,15

deutliche Änderungen der Reißfestigkeit und des Caiciumcarbonat 4,23

Festigkeitsindex zeigt, was auf den nachteiligen Ein- Wasser 1,05

fluß des Frierens im ungehärteten Zustand zurück- Schaumverbindungsmittel 0,10

zuführen ist. Athylenglycol 1,70

Ein wesentlicher Unterschied im Verhalten der ₂₅ Zerkleinerte Asbestfasern 9,35

erfindungsgemäß verwendeten Emulsion gegenüber 100 00 den bekannten PVA-Mastizes zeigt sich beim Einfrieren nach Aufbringung: Die erfindungsgemäß ver- Mastix B
wendeten Emulsionen binden auch unterhalb des Gewichts-Gefrierpunktes ab, während die PVA-Beschichtüngs- 30 Prozent massen frieren und keine Härtung, sondern vielmehr Äthylenglyco) 2 74 eine Desorientierung zeigen, die durch Zerstörung des Carboxymethylceliuloseiösung ".'.'.'.'. is',53 zusammenlaufenden Filmes hervorgerufen wird. Die Wasser 4 74

erfindungsgemäß verwendete Emulsion verfestigt sich Titandioxid 1157

unterhalb des Gefrierpunktes, härtet aber weiter aus ₃₅ Siliziumdioxid/Antimonietrox'id

und verflüssigt sich nicht wieder, wenn die Proben /5Q. jq\ q o,g

auf Zimmertemperatur erwärmt werden. Calciumsilicate ................... 20^01

Die Vergleichswerte wurden nach dem Verfahren Dispergiermittel 102

gemäß ASTM D 638-64 T erhalten, wobei Proben mit Glasfaser .................. 1^69

Beschichtungen von 3 mm Naßdicke gemäß ASTM 40 Asbestfaser 151

C419-65 untersucht wurden; die Beschichtungen wur- Asbestschwemmfaser "'. 1*51

den auf feste Polyäthylenfolien an Stelle von mit Polyvinylacetat/Harz-Gemisch

Dextrin beschichtetem Papier aufgegossen. /₆₇ 30/ PVA-Emulsion 29 5°/

Die erfindungsgemäß verwendeten Emulsionen bzw. chloriertes Paraffinharz in Xylol,

die mit diesen erzeugten Schutzüberzüge sind in 45 12 °/ Biozid) 35,70

feuchtem Zustand nicht entflammbar und zeigen kei- ' "' ^:

nen Flammpunkt. Nach Trocknen beirug der Flamm- 100,00

Tabelle 1
Belastbarkeit und Festigkeitsindex

Mastix A	Mastrix B	crnndungs- gemäße Mischung
16,5 24,6 +48,9	24,6 34,5 +40,0	13,0 14,1 + 8,1
1,57 0,38 -76	8,9 4,4 -50	14,6 14,0 -4,4
129,99	1084,21	941,50
46,47	uo,yj

Reißfestigkeit in kg/cm²

Ursprünglich

Nach 96 Stunden Härtung bei —12°C ..

Änderung in %

Maximale Belastbarkeit in cm

Ursprünglich

Nach 96 Stunden Härtung bei -12°C

Änderung in %

Festigkeitsindex in erg ■ 10-* je Quadratzoll

Ursprünglich

Nach 96 Stunden Härtung bei —12"C ..

Im folgenden soll die Erfindung an Hand von Beispielen näher erläutert werden, wobei der Wassergehalt in den angegebenen Mischungen noch erhöht werden kann, um fließfähigere Massen zu erhalten. Der Wassergehalt soll jedoch nicht 35 Gewichtsprozent übersteigen. Man kann helle Farbstoffe zusetzen oder, falls ein weißes Produkt gewünscht wird, als einziges Pigment Titandioxyd verwenden. Natürlich können die Fungizide, die Entschäumungsmi und die Pigmentdispergiermittel weggelassen werd oder es kann ein Verdickungsmittel, wie Met! cellulose, zugesetzt werden. Die Zusammensetzuni gemäß Beispiel 1 bis 4 enthalten im Gegensatz den Mischungen gemäß Beispiel 5 bis 8 kein Mi zum Flammfestmachen.

Bestandteile in Gewichtsprozent Beispiele

Il

III

Mischpolymerisat

Weichmacher

ICoalesziermittel

Oberflächenaktiver Stoff Pigmente

TiO₂

Calciumcarbonat Asbest

Wasser

Pigmentdispergiermittel

Entschäumer

Fungizid

34,99
1,05
1,59
1,06

4,21

19,71

6,97

28,62

1,06

0,21

0,53

31,39
0,95
1,42
0,95

3,77

27,97

6,26

25,68

0,95

0,19

0,47

29,95
0,90
1,36
0,90

3,60

31,28

5,97

24.50

0,91

0,18

0,45

34,27 1,55 2,07 1,55

100,00

100,00

100,00

100,00

Bestandteile in Gewichtsprozent Beispiele

Mischpolymerisat

Weichmacher

Koalesziermittel

Oberflächenaktiver Stoff

Pigmente

Wasser

Pigmentdispergiermittel

Entschäumer

Fungizid

Harzartiges Mittel zum Flammfestmachen 30,71 1,39 1,86 1,39

25,13 1,39 0,18 0,46

100,00

Beispiel 9

Gewichtsprozent

Äthylen/Vinylacetat-Mischpolymerisat 31,39

Athylenglycol 0,95

Butylcarbitolacetat 1,42

t-Octylphenolpolyätheralkohol 0,95

Stabilisierte organische Zinnverbindung 0,47

Entschäumungsmittel 0,19

Wasser 25,68

Gesamtpigment (Calciumcarbonat,

Titandioxyd, Antimonoxyd) 38,00

Zn/Na-hexametaphosphat 0,95.

Die Mindesthärtetemperatur lag für zufriedenstellende Überzüge bei —12° C.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verwendung einer wäßrigen Emulsion aus 24 bis 38 Gew.-°/o eines in an sich bekannter Weise durch Emulsionsmischpolymerisation hergestellten und dabei in wäßriger Emulsion mit einem Gehalt von 50 bis 60 Gewichtsprozent an Mischpolymerisat anfallenden Äthylenvinylacetat-Mischpolymerisates, 0,5 bis 3,0 Gewichtsprozent Alkylenglycol, 0,5 bis 2,5 Gewichtsprozent Diäthylenglycolmonoalkylacetat mit einer Gesamtkohlenstoffatomzahl von 10 oder weniger als Koalesziermittel, 0,5 bis 2,0 Gewichtsprozent eines oberflächenaktiven Alkylarylpolyäther- '5 alkohols, 25 bis 45 Gewichtsprozent Pigmente oder Füllstofie und 20 bis 35 Gewichtsprozent Wasser als Schutz- oder Isolierüberzugsmittel im Bauwesen, das bei Temperaturen zwischen —20 und+50° C aufgebracht wird.

2. Verwendung der Emulsion nach Anspruch mit zusätzlich Zink-natriumhexametaphosphat als Pigmentdispergiermittel.

3. Verwendung der Emulsion nach Anspruch und 2 mit Asbestfasern als Füllstoff. ²S