DE202017104712U1

DE202017104712U1 - Feuerbeständige, vor Korrosion schützende, wasserdichte, energiesparende, wärmeisolierende Beschichtungszusammensetzung auf Wasserbasis

Info

Publication number: DE202017104712U1
Application number: DE202017104712.1U
Authority: DE
Original assignee: Kusum Sachin Joshi; Sachin Shashikant Joshi
Current assignee: Kusum Sachin Joshi; Sachin Shashikant Joshi
Priority date: 2017-08-07
Filing date: 2017-08-07
Publication date: 2017-11-14
Anticipated expiration: 2027-08-08

Abstract

Wärmeisolierende Beschichtungszusammensetzung auf Wasserbasis, die Folgendes umfasst: (a) 30% bis 60% einer Pfropfcopolymeremulsion, wobei die Emulsion mindestens ein Pfropfcopolymer, bestehend aus einem Hartsegmentmonomer, einem Weichsegmentmonomer, einen ersten verstärkenden Monomer und einen zweiten verstärkenden Monomer umfasst; (b) 15% bis 30% eines Farbstoffs; (c) 5% bis 25% mindestens eines verstärkenden Zusatzstoffs; und (d) Wasser, so viel wie nötig, um auf 100% aufzufüllen.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Beschichtungszusammensetzungen.
DEFINITIONEN
Bei ihrer Verwendung in der vorliegenden Erfindung sollen die nachfolgenden Begriffe im Allgemeinen die nachfolgende Bedeutung haben, außer in dem Maße, wie es der Kontext, in dem sie verwendet werden, anderweitig vorschreibt.
AAEM – Acetoacetoxyethylmethacrylat
APS – Ammoniumpersulfat
AIBN – Azobis(isobutyronitril)
BPO – Benzoylperoxid
Farbstoff – Eine Zusammensetzung, die ein oder mehrere organische und/oder anorganische Pigmente umfasst. Dazu können zusätzlich ein Dispersionsmittel, funktionale Füllstoffe und Wasser gehören.
FRP – Faserverstärkter Kunststoff
Hartsegmentmonomer: Ein Hartsegmentmonomer ist ein Monomer, das zum Herstellen von Beschichtungen verwendet wird und für Zähigkeit, UV-Stabilisierung,
Kratz- und Abriebfestigkeit sorgt.
MA – Maleinanhydrid
Verstärkender Zusatzstoff – Ein Zusatzstoff, der in einer Beschichtungszusammensetzung als verstärkendes Material verwendet wird. Der verstärkende Zusatzstoff kann entweder in Rohform oder gemischt mit einem Dispersionsmittel und Wasser verwendet werden, in dem der verstärkende Zusatzstoff dispergiert wird.
Verstärkendes Monomer: Ein verstärkendes Monomer ist ein Monomer, das zum Herstellen von Beschichtungen verwendet wird und für gute Hafteigenschaften, Oberflächenhärte, Witterungs- und Alterungsbeständigkeit sorgt.
Weichsegmentmonomer: Ein Weichsegmentmonomer ist ein Monomer, das zum Herstellen von Beschichtungen verwendet wird und für Flexibilität, Schlagfestigkeit, Dehnung, Feuchtigkeitsbeständigkeit und Dichtheit sorgt.
SRI – Sonnenreflexionswert
U-Wert – U-Wert ist der allgemeine Wärmedurchgangskoeffizient, der beschreibt, wie gut ein Bauelement Wärme leitet, oder die Wärmeübertragungsrate (in Watt) durch einen Quadratmeter einer Struktur geteilt durch die Temperaturdifferenz in dieser Struktur.
Der Begriff „Gesamtmonomer” in der vorliegenden Erfindung bezeichnet die Summe der Mengen des Hartsegmentmonomers, Weichsegmentmonomers, des ersten verstärkenden Monomers und des zweiten verstärkenden Monomers in Gramm.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die Wärmeleitung in das Innere von Gebäudekosntruktionen während heißer Sommer ist ein Grund für den erhöhten Energieverbrauch heutzutage. Laut Schätzungen werden zusätzlich 3 bis 8 Prozent des Strombedarfs in Städten mit mehr als 100.000 Einwohnern genutzt, um die ins Innere geleitete Wärme auszugleichen. Studien weisen daraufhin, dass die Menschen dazu tendieren, Klimaanlagen nachts zu vermeiden, wenn die Temperaturen unter 25°C fallen. Werden die Temperaturen im Inneren von Gebäuden nachts unter 25°C gehalten, bedeutet dies ein großes Potenzial zur Einsparung großer Mengen Energie.
Die Verwendung fester Isolationswerkstoffe unter den Dächern, innerhalb der Beton- und Sandwichpanele sind eine gute Option zur Isolierung des Gebäudeinneren. Aufgrund des schwierigen Einbaus, den höheren Kosten und der längeren Bauzeiten haben diese jedoch Einschränkungen.
Um eine Lösung für dieses Problem zu bieten, wurden viele wärmeisolierende Beschichtungen entwickelt. Sie weisen eine Vielzahl von Vorteilen gegenüber festen Isolationswerkstoffen auf. Sie sind einfach anzuwenden, sowohl innerhalb als auch außerhalb der Gebäude. Sie wurden entwickelt, um eine ausgezeichnete Chemikalienbeständigkeit, UV-Beständigkeit, Witterungseigenschaften und thermische Stabilität aufzuweisen. Die meisten wärmeisolierenden Beschichtungen verwenden jedoch toxische Lösungsmittel und sind daher nicht umweltfreundlich. Mit wachsendem Umweltbewusstsein tendiert die Industrie immer mehr dazu, Materialien zu verwenden, die nur minimale Umweltschäden verursachen und umweltfreundlich sind.
Die Entwicklung von wärmeisolierenden Beschichtungen auf Wasserbasis kann ein großer Schritt nach vorn darstellen, da diese aufgrund dessen, dass ihr VOC-Gehalt (VOC = volatile organic compounds: Flüchtige organische Verbindungen) gleich Null ist, umweltverträglich sind. Die meisten Beschichtungen auf Wasserbasis weisen jedoch ungenügende mechanische Eigenschaften auf. Sie sind anfällig gegenüber UV-Strahlung, weisen eine schlechte Beständigkeit gegenüber Chemikalien und Feuchtigkeit auf, erfordern eine häufige Wartung und sind nicht auf allen Trägerstoffen anwendbar. In Regionen mit starken Regenfällen zeigen die Beschichtungen auf Wasserbasis mangelhafte Leistungen. Die Betonstruktur in diesen Regionen ist schwerwiegenden Leckagenproblemen ausgesetzt, während die Stahldächer der Korrosion unterliegen. Diese Verringerung der Lebensdauer der Struktur erfordert größere Reparatur- und Wartungsarbeiten mit hohen Aufwendungen.
Aufgrund der Hochhausstruktur der Gebäude ist der Brandschutz ein sehr wichtiger Aspekt geworden, der während des Baus zu berücksichtigen ist. Die gegenwärtig erhältlichen Beschichtungen auf Wasserbasis sind einfach nicht geeignet, um einem Brand standzuhalten, und begrenzen daher ihr Einsatzgebiet.
Daher besteht der Bedarf, wärmeisolierende Beschichtungen auf Wasserbasis zu entwickeln, die umweltfreundlich sind, eine gute Leistung haben, feuerbeständig sind und ausgezeichnete mechanische Eigenschaften aufweisen, wie dies bei wärmeisolierenden Beschichtungen auf Lösungsmittelbasis der Fall ist.
ZIELE DER ERFINDUNG
Einige der Ziele der vorliegenden Erfindung, die zumindest eine der hier dargestellten Ausführungsformen erfüllt, sind folgende:
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eines oder mehrere Probleme des Stands der Technik zu verbessern oder zumindest eine brauchbare Alternative zu bieten.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine wärmeisolierende Beschichtungszusammensetzung auf Wasserbasis zur Verfügung zu stellen.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine wärmeisolierende Beschichtungszusammensetzung auf Wasserbasis zur Verfügung zu stellen, die ausgezeichnete mechanische Eigenschaften aufweist und gleichzeitig umweltfreundlich ist.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine wärmeisolierende Beschichtungszusammensetzung auf Wasserbasis zur Verfügung zu stellen, die einfach auf allen Trägerstoffen aufgetragen werden kann.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Herstellen einer wärmeisolierenden Beschichtungszusammensetzung auf Wasserbasis zur Verfügung zu stellen.
Weitere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung erschließen sich aus der folgenden Beschreibung, mit der nicht beabsichtigt wird, den Bereich der vorliegenden Erfindung zu begrenzen.
ÜBERSICHT
Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist hier eine wärmeisolierende Beschichtungszusammensetzung auf Wasserbasis vorgesehen. Die Zusammensetzung umfasst Folgendes:

(a) 30% bis 60% einer Pfropfcopolymeremulsion;
(b) 15% bis 30% eines Farbstoffs; und
(c) 5% bis 25% mindestens eines verstärkenden Zusatzstoffs; und
(d) Wasser, so viel wie nötig, um auf 100% aufzufüllen.

Die Pfropfcopolymeremulsion umfasst mindestens ein Pfropfcopolymer, das ein Hartsegmentmonomer, ein Weichsegmentmonomer, ein erstes verstärkendes Monomer und ein zweites verstärkendes Monomer umfasst. Zusätzlich zum Pfropfcopolymer kann die Emulsion mindestens einen funktionalen Zusatzstoff enthalten.
Der Farbstoff umfasst im Wesentlichen mindestens ein organisches und/oder anorganisches Pigment. Zusätzlich zu den Pigmenten kann der Farbstoff ein Dispersionsmittel, funktionale Füllstoffe und Wasser enthalten. Die verstärkenden Zusatzstoffe können in Rohform oder gemischt mit einem Dispersionsmittel und Wasser verwendet werden, bevor sie der Beschichtungszusammensetzung zugesetzt werden.
Im Pfropfcopolymer liegt normalerweise der Anteil des Hartsegmentmonomers im Pfropfcopolymer im Bereich von 10% bis 60%. Der Anteil des Weichsegmentmonomers im Pfropfcopolymer liegt im Bereich von 10% bis 60%, der des ersten verstärkenden Monomers im Bereich von 2% bis 20% des Pfropfcopolymers, während der Anteil des zweiten verstärkenden Monomers im Bereich von 1% bis 10% des Pfropfcopolymers liegt.
Normalerweise ist das Hartsegmentmonomer mindestens eines aus der Gruppe bestehend aus Methacrylat, Styrol und Alphamethylstyrol; das Weichsegmentmonomer ist mindestens ein Acrylat, das erste verstärkende Monomer ist Acetoacetoxyethylmethacrylat (AAEM), das zweite verstärkende Monomer ist Maleinanhydrid. In einer Ausführungsform ist der funktionale Zusatzstoff ein Bindemittel, das aus der Gruppe bestehend aus Tributylphthalat (TBP) und Glykol gewählt wurde.
Normalerweise liegt das Pigment im Farbstoff im Bereich von 10% bis 60%, das Dispersionsmittel im Bereich von 15% bis 55%, die funktionalen Füllstoffe sind im Bereich von 2% bis 20% vorhanden, und Wasser ist im Bereich von 10% bis 50% vorhanden. In einer speziellen Ausführungsform ist das Dispersionsmittel eine Hydroxyethylcellulose-Lösung in Wasser.
Normalerweise wird eine Mischung, die 10% bis 60% mindestens eines verstärkenden Zusatzstoffes, 15% bis 55% des Dispersionsmittels und 10% bis 50% Wasser enthält, als Bestandteil (c) in der Beschichtungszusammensetzung der vorliegenden Erfindung verwendet. In einer speziellen Ausführungsform ist das Dispersionsmittel eine Hydroxyethylcellulose-Lösung in Wasser.
Nach einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist hier ein Verfahren zum Herstellen einer wärmeisolierenden Beschichtungszusammensetzung auf Wasserbasis vorgesehen.
Es ist ein Reaktionsapparat mit Rührinstrumenten und Temperaturregelung mit mehreren Zuleitungen vorgesehen. Wasser, ein Emulgator, ein Puffer und ein Frost-Taumittel werden dann dem Reaktionsapparat zugeführt, der bei einer Temperatur im Bereich von 25°C bis 40°C und einer Rührgeschwindigkeit im Bereich von 10 U/min bis 50 U/min gehalten wird. Normalerweise wird der Emulgator aus der Gruppe bestehend aus Natriumlaurethsulfat (SLES) und Lecithin gewählt. Der Puffer wird eingesetzt, um den pH-Wert der Emulsion beizubehalten. Normalerweise ist der Puffer Ammoniumhydroxid. Normalerweise ist das Frost-Taumittel Isopropylalkohol (IPA).
Der Reaktionsapparat wird dann auf eine Temperatur im Bereich von 50°C bis 80°C erhitzt, danach werden ein Hartsegmentmonomer und mindestens ein funktionaler Zusatzstoff hinzugegeben. Die gesamte Menge des Hartsegmentmonomers und des funktionalen Zusatzstoffes wird auf einmal hinzugefügt. Ein in Wasser gelöster Polymerisationsinitiator wird dann kontinuierlich mit einer Zufuhrrate im Bereich von 2 ml/min bis 20 ml/min hinzugefügt, um die Polymerisierung des Hartsegmentmonomers auszulösen und ein wachsendes Hartsegment-Polymerrückgrat zu erhalten. Mit steigender Exothermie und Anstieg der Temperatur des Reaktionsapparats auf einen Wert im Bereich von 70°C bis 95°C wird ein erstes verstärkendes Monomer mit einer Zufuhrrate im Bereich von 2 ml/min bis 20 ml/min in den Reaktionsapparat hinzugeführt, um das Aufpfropfen des ersten verstärkenden Monomers auf das wachsende Hartsegment-Polymerrückgrat auszulösen. Nach vollständigem Hinzufügen des ersten verstärkenden Monomers wird eine erste Mischung bestehend aus mindestens einem Weichsegmentmonomer und mindestens einem funktionalen Zusatzstoff mit einer Zufuhrrate im Bereich von 2 ml/min bis 20 ml/min dem Reaktionsapparat hinzugefügt, umd das Aufpfropfen des Weichsegmentmonomers auf das wachsende Hartsegment-Polymerrückgrat sowie gleichzeitig die Polymerisation des Weichsegmentmonomers auszulösen, um ein wachsendes Weichsegment-Polymerrückgrat zu erhalten. Nach vollständigem Hinzufügen der ersten Mischung wird das erste verstärkende Monomer wiederum mit einer Zufuhrrate im Bereich von 2 ml/min bis 20 ml/min hinzugefügt, um das Aufpfropfen des ersten verstärkenden Monomers auf das wachsende Weichsegment-Polymerrückgrat auszulösen. Wenn die gesamte Menge des ersten verstärkenden Monomers hinzugefügt wurde, wird eine zweite Mischung bestehend aus dem zweiten verstärkenden Zusatzstoff und mindestens einem funktionalen Zusatzstoff zum Reaktionsapparat hinzugegeben, um das Aufpfropfen des zweiten verstärkenden Monomers auf die Rückgrate des wachsenden Hartsegmentpolymers und des wachsenden Weichsegmentpolymers auszulösen. Die Aufpfropf- und Polymerisationsreaktionen werden dann für einen Zeitraum im Bereich von 2 bis 6 Stunden fortgesetzt. Dann wird der Reaktionsapparat auf eine Temperatur im Bereich von 25°C bis 40°C abgekühlt, um eine Pfropfcopolymeremulsion zu erhalten, bestehend aus einem Pfropfcopolymer, das das Hartsegmentmonomer, das Weichsegmentmonomer, das erste verstärkende Monomer und das zweite verstärkende Monomer umfasst. Die Pfropfcopolymeremulsion aus dem Reaktionsapparat wird dann in einem Behälter isoliert, um eine isolierte Pfropfcopolymeremulsion zu erhalten.
Nun wird der isolierten Pfropfcopolymeremulsion in dem Behälter ein Farbstoff unter Rühren zugesetzt. Dann wird mindestens ein verstärkender Zusatzstoff dem Behälter unter Rühren zugesetzt, der die isolierte Pfropfcopolymeremulsion und den Farbstoff enthält, um eine wärmeisolierende Beschichtungszusammensetzung auf Wasserbasis zu erhalten.
Die Mengen der Farbstoffe und verstärkenden Zusatzstoffe werden so gewählt, dass die endgültige wärmeisolierende Beschichtungszusammensetzung auf Wasserbasis Farbstoffe im Bereich von 15% bis 30% der Beschichtungszusammensetzung und verstärkende Zusatzstoffe im Bereich von 5% bis 25% der Beschichtungszusammensetzung enthält. Durch Zugabe von Wasser wird die Beschichtungszusammensetzung auf 100% aufgefüllt.
Normalerweise kann der Farbstoff ein Dispersionsmittel, funktionale Füllstoffe und Wasser zusätzlich zu den Pigmenten enthalten, um die Dispersion der Pigmente in der Pfropfcopolymeremulsion zu unterstützen. Die verstärkenden Zusatzstoffe können in Rohform oder gemischt mit einem Dispersionsmittel und Wasser verwendet werden, bevor sie der Pfropfcopolymeremulsion zugesetzt werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER BEIGEFÜGTEN ZEICHNUNGEN
Die wärmeisolierende Beschichtungszusammensetzung auf Wasserbasis der vorliegenden Erfindung wird nun mit Hilfe der beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei Folgendes gilt:
1 veranschaulicht eine darstellende Abbildung der internen Verzweigung zwischen dem Hartsegmentmonomer, dem Weichsegmentmonomer und den ersten und zweiten verstärkenden Monomeren des Pfropfcopolymers der vorliegenden Erfindung, um ein vernetztes Erscheinungsbild zu erhalten.
Ausführliche Beschreibung
Wärmeisolierende Beschichtungen auf Lösungsmittelbasis sind aufgrund ihrer Freisetzung gefährlicher VOC in die Umgebung nicht umweltverträglich.
Wärmeisolierenden Beschichtungen auf Wasserbasis nach dem Stand der Technik mangelt es an guten mechanischen Eigenschaften, sie erfordern eine häufige Wartung, da ihre Leistungsfähigkeit mit der Zeit abnimmt.
Die vorliegende Erfindung sieht daher eine wärmeisolierende Beschichtungszusammensetzung vor, die die Vorteile der wärmeisolierenden Beschichtungen sowohl auf Lösungsmittel- als auch auf Wasserbasis verbindet. Die gewünschten Leistungseigenschaften der wärmeisolierenden Beschichtungen sind:

• Ausgezeichnete Sonnenreflexionswerte (SRI) und Emissionswerte
• Beständigkeit gegenüber UV-Strahlung
• Kratzbeständigkeit
• Zähigkeit
• Chemische Beständigkeit
• Flexibilität
• Wärmestabilität
• Einfache Anwendung auf unterschiedliche Trägermaterialien wie z. B. Metall, Beton, Holz, Papier, FRP u. ä.
• Ausbilden einer stabilen Emulsion
• Feuerbeständigkeit
• Umweltverträglichkeit
• Gebrauchsfertige Einzelverpackungen
• Schnelles Trocknen bei Umgebungstemperaturen

In der Beschichtungszusammensetzung ist der einzige kritische Bestandteil, der für die Leistungsfähigkeit der Beschichtung verantwortlich ist, das Polymer. Durch die Art des verwendeten Polymers wird die Leistungsfähigkeit der Beschichtung bestimmt
Die zumindest erforderlichen Eigenschaften, die das Polymer aufweisen sollte, sind folgende:
Wärmeisolierung
Die Schlüsselparameter der Wärmeisolierungsleistung sind SRI, das Emissionsvermögen des Werkstoffs und der thermische Emissionsgrad der Beschichtung (Lambda-Werte). Die SRI-Werte sollten bei dem Polymer und letztendlich bei der Beschichtung höher, die Werte für Emissionsvermögen und Emission niedriger sein.
Schutz vor Sauerstoff und Wasser
Der durch die polymerische Beschichtung aufgebrachte Film sollte eine ausgezeichnete Widerstandsfähigkeit gegenüber Feuchtigkeit aufweisen und gegenüber Sauerstoff nicht durchlässig sein.
Beständigkeit gegenüber UV-Strahlung
Werden sie der UV-Bestrahlung durch die Sonne ausgesetzt, beginnen viele Polymere, sich zu zersetzen, und verlieren an Leistungsfähigkeit. Die Beschichtung muss beständig gegenüber UV-Strahlung sein.
Chemische Beständigkeit
Viele Polymere sind Angriffen verschiedener Chemikalien ausgesetzt, wie z. B. Säuren, Basen, Chlorgas und Ammoniakgas. Die Beschichtungsoberfläche korrodiert oder die Beschichtung blättert ab, wenn diese den Chemikalien ausgesetzt ist. Das Polymer sollte den Angriffen dieser Chemikalien standhalten können.
Kratz- und Abriebfestigkeit
Das Äußere und Innere von Gebäuden ist verschiedenen Fehlbehandlungen ausgesetzt, entweder durch den Menschen, herumstreunende Tiere, Vögel oder andere natürliche Faktoren. Diese Faktoren können Kratzspuren oder Abrieb verursachen, aufgrund dessen die darunter liegende Oberfläche freigelegt und ein Verschleiß des Trägermaterials bewirkt wird. Deshalb sollte das Polymer eine ausgezeichnete Kratzbeständigkeit aufweisen.
Frost-Tau-Beständigkeit
In Regionen mit starken Regenfällen sowie strenger Kälte und heißen Witterungsbedingungen kann die Frost-Tau-Verwitterung zu Rissen des polymerischen Beschichtungsfilms und der darunter liegenden Betonstrukturen führen. Der kumulative Effekt der aufeinander folgenden Frost-Tau-Zyklen kann gefährlich für die Konstruktion sein. Die Beschichtung sollte daher eine Frost-Tau-Beständigkeit aufweisen.
Thermische Beständigkeit
Die beschichtete Oberfläche kann sehr hohen Temperaturen ausgesetzt sein. Die Beschichtung sollte unter diesen Bedingungen nicht weich werden, schmelzen oder zerbrechen. Dadurch wird außerdem der Film abblättern und das darunter liegende Trägermaterial freilegen.
Flexibilität und Dauerfestigkeit
Metall unterliegt bei Temperaturschwankungen, die durch Witterungsänderungen verursacht werden, ständiger Ausdehnung und Kontraktion. Der Film muss flexibel sein, um die Ausdehnung und Kontraktion ohne Rissbildung zu tolerieren. Am Wichtigsten ist, dass sich die Leistungsfähigkeit des Films aufgrund seiner Flexibilität nicht verringert.
Feuerbeständigkeit
Da die Beschichtungen in unmittelbare Nähe zum Menschen kommen, ist die Sicherheit von höchster Bedeutung. Im Falle eines Brandes sollten diese Beschichtungen nicht das Ausbreiten des Feuers unterstützen. Sie sollten beständig gegenüber dem Feuer sein und die Oberfläche lange Zeit schützen, um das Auftreten von Personen- und Sachschäden zu minimieren.
Kein Polymer auf der Basis eines einzigen Monomers (Homopolymer) kann alle die gewünschten Eigenschaften erfüllen. Die Idee besteht daher darin, ein Pfropfpolymer herzustellen, das die Eigenschaften der Polymere aus vier unterschiedlichen Spezialpolymeren – einem Hartsegmentmonomer, einem Weichsegmentmonomer, einem ersten verstärkenden Monomer und einem zweiten verstärkenden Monomer – vereint, und das Pfropfpolymer in der Form einer Emulsion als Beschichtungszusammensetzung zu verwenden. Die vier Spezialpolymere werden so aufgepfropft, dass sie eine innere Verzweigung ähnlich einer Vernetzung bilden, wodurch sich die Beständigkeit gegenüber Umwelteinflüssen erhöht. Die endgültige Beschichtungszusammensetzung sollte sich vernetzen können, was zu einer verbesserten Leistungsfähigkeit im Vergleich zu nicht vernetzten Beschichtungen führt. Die Vernetzung sollte ohne den Einsatz eines Härters oder Vernetzungsmittels erreicht werden.
Hartsegmentmonomere verleihen dem Material Zähigkeit, UV-Stabilisierung, Kratz- und Abriebfestigkeit. Weichsegmentmonomere verleihen dem Material Flexibilität, Schlagfestigkeit, Ausdehnung, Feuchtigkeitsbeständigkeit und Dichtheit. Die verstärkenden Monomere verleihen dem Material gute Haftungseigenschaften, Oberflächenhärte, Witterungs- und Alterungsbeständigkeit. Das daraus entstehende Pfropfcopolymer weist eine Kombination aller dieser Eigenschaften auf und bietet nach dem Aushärten ausgezeichnete Wärmeisolationseigenschaften.
Die gewünschten Eigenschaften der Beschichtungszusammensetzung werden durch die entsprechende Auswahl der vier Monomere, die Gestaltung des Polymerisationsprozesses zum Erreichen einer Pfropfstruktur, die Auswahl eines Farbstoffes und eines verstärkenden Zusatzstoffes zum Erreichen der gewünschten Wärmeisolationseigenschaften erzielt.
Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist hier eine wärmeisolierende Beschichtungszusammensetzung auf Wasserbasis vorgesehen. Die Zusammensetzung umfasst Folgendes:

(a) 30% bis 60% einer Pfropfcopolymeremulsion;
(b) 15% bis 30% eines Farbstoffs;
(c) 5% bis 25% mindestens eines verstärkenden Zusatzstoffs; und
(d) Wasser, so viel wie nötig, um auf 100% aufzufüllen.

Die Pfropfcopolymeremulsion umfasst mindestens ein Pfropfcopolymer, das ein Hartsegmentmonomer, ein Weichsegmentmonomer, ein erstes verstärkendes Monomer und ein zweites verstärkendes Monomer umfasst. Zusätzlich zum Pfropfcopolymer kann die Emulsion mindestens einen funktionalen Zusatzstoff enthalten.
Der Farbstoff umfasst im Wesentlichen mindestens ein organisches und/oder anorganisches Pigment. Zusätzlich zu den Pigmenten kann der Farbstoff ein Dispersionsmittel, funktionale Füllstoffe und Wasser enthalten. Der funktionale Füllstoff ist mindestens ein aus der Gruppe bestehend aus Glimmer, Kieselerde, Bariumsulfat, Talkum, Kaolin, Kalziumcarbonat, Keramik und Zinkphosphat gewählter Stoff.
In einer Ausführungsform umfasst der Farbstoff ein Pigment im Bereich von 10% bis 60%, das Dispersionsmittel im Bereich von 15% bis 55%, die funktionalen Füllstoffe im Bereich von 2% bis 20% und Wasser im Bereich von 10% bis 50%. In einer speziellen Ausführungsform ist das Dispersionsmittel eine Hydroxyethylcellulose-Lösung in Wasser.
Die verstärkenden Zusatzstoffe können in Rohform oder in einem Dispersionsmittel und Wasser dispergiert verwendet werden, bevor sie der Beschichtungszusammensetzung zugesetzt werden. In einer Ausführungsform wird eine Mischung aus 10% bis 60% der verstärkenden Zusatzstoffe, 15% bis 55% des Dispersionsmittels und 2% bis 20% Wasser als Bestandteil (c) in der Beschichtungszusammensetzung verwendet. In einer speziellen Ausführungsform ist das Dispersionsmittel eine Hydroxyethylcellulose-Lösung in Wasser.
Der Anteil des Hartsegmentmonomers im Pfropfcoploymer liegt im Bereich von 10% bis 60%, während der Anteil des Weichsegmentmonomers im Bereich von 10% bis 60% liegt. Das Verhältnis zwischen Hartsegmentmonomer und Weichsegmentmonomer im Coplomyer liegt im Bereich von 40:60 bis 80:20. Der Anteil des ersten verstärkenden Monomers liegt im Bereich von 2% bis 20% des Pfropfcopolymers, während der Anteil des zweiten verstärkenden Monomers im Bereich von 1% bis 10% des Pfropfcopolymers liegt.
Das Hartsegmentmonomer mindestens eines aus der Gruppe bestehend aus Methacrylat, Styrol und Alphamethylstyrol; das Weichsegmentmonomer ist mindestens ein Acrylat, das erste verstärkende Monomer ist Acetoacetoxyethylmethacrylat (AAEM) und das zweite verstärkende Monomer Ist Maleinanhydrid. In einer Ausführungsform ist der funktionale Zusatzstoff ein Bindemittel, das aus der Gruppe bestehend aus Tributylphthalat (TBP) und Glykol gewählt wurde. Der Anteil des Bindemittels liegt im Bereich von 0,5% bis 1,5% jedes Monomers.
Der verstärkende Zusatzstoff wird aus einer Gruppe bestehend aus Nano-Graphit, Nano-Zinkoxid, Magnesiumhydroxid, Aluminiumtrihydrat, Antimontrioxid und Pentaerythritol gewählt.
Nach einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist hier ein Verfahren zum Herstellen einer wärmeisolierenden Beschichtungszusammensetzung auf Wasserbasis vorgesehen.
Es ist ein Reaktionsapparat mit Rührinstrumenten und Temperaturregelung mit mehreren Zuleitungen vorgesehen. Wasser, ein Emulgator, ein Puffer und ein Frost-Taumittel werden dann dem Reaktionsapparat zugeführt, der bei einer Temperatur im Bereich von 25°C bis 40°C und einer Rührgeschwindigkeit im Bereich von 10 U/min bis 50 U/min gehalten wird. Der Emulgator wird aus der Gruppe bestehend aus Natriumlaurethsulfat (SLES) und Lecithin gewählt. Der Puffer wird eingesetzt, um den pH-Wert der Emulsion beizubehalten. In einer als Beispiel angeführten Ausführungsform ist der verwendete Puffer Ammoniumhydroxid. Der Puffer wird in einer Menge im Bereich von 0,1% bis 0,8% des in den Reaktionsapparat zugeführten Wassers eingesetzt. In einer als Beispiel angeführten Ausführungsform ist das verwendete Frost-Taumittel Isopropylalkohol (IPA).
Das Verhältnis zwischen Wasser und dem gesamten Monomer ist einer der entscheidenden Faktoren für die endgültigen Eigenschaften der Beschichtung. Die Wasser- und Monomermengen werden so gewählt, das ein Verhältnis zwischen Wasser und dem gesamten Monomer im Bereich von 50:50 bis 70:30 erreicht wird.
Der Reaktionsapparat wird dann auf eine Temperatur im Bereich von 50°C bis 80°C erhitzt, danach werden ein Hartsegmentmonomer und mindestens ein funktionaler Zusatzstoff hinzugegeben. Die gesamte Menge des Hartsegmentmonomers und des funktionalen Zusatzstoffes wird auf einmal hinzugefügt. Das Hartsegmentmonomer ist mindestens eins, das aus der Gruppe bestehend aus Methacrylat, Styrol und Alphamethylstyrol gewählt wurde.
In einer Ausführungsform ist der funktionale Zusatzstoff ein Bindemittel, das aus der Gruppe bestehend aus TBP und Glykol gewählt wurde. Der Anteil des Bindemittels liegt im Bereich von 0,5% bis 1,5% des Hartsegmentmonomers.
Ein in Wasser gelöster Polymerisationsinitiator wird dann kontinuierlich mit einer Zufuhrrate im Bereich von 2 ml/min bis 20 ml/min hinzugefügt, um die Polymerisierung des Hartsegmentmonomers auszulösen und ein wachsendes Hartsegment-Polymerrückgrat zu erhalten. Der Polymerisationsinitiator wird aus der Gruppe bestehend aus Ammoniumpersulfat, Azobis(isobutyronitril) und Benzoylperoxid gewählt. Der Anteil des Polymerisationsinitiators liegt im Bereich von, 0,1% bis 2,0% der gesamten Menge der Monomere.
Mit steigender Exothermie und Anstieg der Temperatur des Reaktionsapparats auf einen Wert im Bereich von 70°C bis 95°C wird ein erstes verstärkendes Monomer mit einer Zufuhrrate im Bereich von 2 ml/min bis 20 ml/min dem Reaktionsapparat zugeführt, um das Aufpfropfen des ersten verstärkenden Monomers auf das wachsende Hartsegment-Polymerrückgrat auszulösen. In einer Ausführungsform ist das verstärkende Monomer AAEM.
Nach vollständigem Hinzufügen des ersten verstärkenden Monomers wird eine erste Mischung bestehend aus mindestens einem Weichsegmentmonomer und mindestens einem funktionalen Zusatzstoff mit einer Zufuhrrate im Bereich von 2 ml/min bis 20 ml/min dem Reaktionsapparat hinzugefügt, umd das Aufpfropfen des Weichsegmentmonomers auf das wachsende Hartsegment-Polymerrückgrat sowie gleichzeitig die Polymerisation des Weichsegmentmonomers auszulösen, um ein wachsendes Weichsegment-Polymerrückgrat zu erhalten. Das Weichsegmentmonomer ist mindestens eins, das aus den Acrylaten gewählt wurde. In einer Ausführungsform ist der funktionale Zusatzstoff ein Bindemittel, das aus der Gruppe bestehend aus TBP und Glykol gewählt wurde. Der Anteil des Bindemittels liegt im Bereich von 0,5% bis 1,5% des Weichsegmentmonomers.
Nach vollständigem Hinzufügen der ersten Mischung wird das erste verstärkende Monomer wiederum mit einer Zufuhrrate im Bereich von 2 ml/min bis 20 ml/min hinzugefügt, um das Aufpfropfen des ersten verstärkenden Monomers auf das wachsende Weichsegment-Polymerrückgrat auszulösen.
Wenn die gesamte Menge des ersten verstärkenden Monomers hinzugefügt wurde, wird eine zweite Mischung bestehend aus dem zweiten verstärkenden Zusatzstoff und mindestens einem funktionalen Zusatzstoff zum Reaktionsapparat hinzugegeben, um das Aufpfropfen des zweiten verstärkenden Monomers auf die Rückgrate des wachsenden Hartsegmentpolymers und des wachsenden Weichsegmentpolymers auszulösen. Das zweite verstärkende Monomer ist Maleinanhydrid. In einer Ausführungsform ist der funktionale Zusatzstoff ein Bindemittel, das aus der Gruppe bestehend aus TBP und Glykol gewählt wurde.
Die Aufpfropf- und Polymerisationsreaktionen werden dann für einen Zeitraum im Bereich von 2 bis 6 Stunden fortgesetzt. Dann wird der Reaktionsapparat auf eine Temperatur im Bereich von 25°C bis 40°C abgekühlt, um die Pfropfcopolymeremulsion zu erhalten, bestehend aus dem Pfropfcopolymer, das das Hartsegmentmonomer, das Weichsegmentmonomer, das erste verstärkende Monomer und das zweite verstärkende Monomer umfasst. Die Pfropfcopolymeremulsion aus dem Reaktionsapparat wird dann in einem separaten Behälter isoliert, um eine isolierte Pfropfcopolymeremulsion zu erhalten. Der Anteil des Hartsegmentmonomers im Pfropfcopolymer liegt im Bereich von 10% bis 60%. Der Anteil des Weichsegmentmonomers im Pfropfcopolymer liegt im Bereich von 10% bis 60%. Das Verhältnis zwischen Hartsegmentmonomer und Weichsegmentmonomer im Coplomyer liegt im Bereich von 40:60 bis 80:20. Der Anteil des ersten verstärkenden Monomers liegt im Bereich von 2% bis 20% des Pfropfcopolymers, während der Anteil des zweiten verstärkenden Monomers im Bereich von 1% bis 10% des Pfropfcopolymers liegt.
Das führt zu einem Coploymer mit einem Rückgrat aus Hartsegmentpolymer, und das Weichsegmentpolymer wird auf das Hartsegmentpolymer-Rückgrat aufgepfropft. Die verstärkenden Monomere werden sowohl auf das Hartsegment- als auch das Weichsegmentpolymer aufgepfropft.
Das Hartsegmentmonomer und das Weichsegmentmonomer werden in solchen Mengen verwendet, dass das Verhältnis zwischen Hartsegmentmonomer und Weichsegmentmonomer im Bereich von 40:60 bis 80:20 liegt.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden das Weichsegmentmonomer und das Hartsegmentmonomer gegeneinander ausgetauscht.
Das führt zu einem Coploymer mit einem Rückgrat aus Weichsegmentpolymer, und das Hartsegmentpolymer wird auf das Weichsegmentpolymer-Rückgrat aufgepfropft.
Die verstärkenden Monomere werden wiederum sowohl auf das Hartsegment- als auch das Weichsegmentpolymer aufgepfropft. Durch Variieren der Prozessbedingungen, der Mengen der Hart- und Weichsegmentmonomere und deren Art und Weise der Zugabe von einzeln bis kontinuierlich können Pfropfcoploymere mit einer Reihe von Aufpfropfmustern hergestellt werden. Dazu gehören weich auf hart, hart auf weich, hart-weich-hart, weich-hart-weich und per Zufall.
In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden das Hartsegmentmonomer, das Weichsegmentmonomer und die verstärkenden Monomere nicht auf einmal, sondern unabhängig voneinander mit einer kontinuierlichen und geregelten Zufuhrrate hinzugefügt. Die einzelnen Zufuhrraten variieren im Bereich von 2 ml/min bis 20 ml/min. In einer weiteren Ausführungsform wird das Hartsegmentmonomer mit einer kontinuierlichen und geregelten Zufuhrrate hinzugefügt, wohingegen die gesamte Mende des Weichsegmentmonomers auf einmal hinzugefügt wurde.
Verschiedene Umsetzungen und Kombinationen der Mengen der vier Monomere und deren Art und Weise des Hinzufügens von einzeln bis kontinuierlich sind zulässig, um zu Pfropfcopolymeren zu führen, die alle möglichen Aufpfropfmuster und damit Eigenschaften aufweisen.
1 veranschaulicht eine darstellende Abbildung der Struktur eines solchen Pfropfcopolymers der vorliegenden Erfindung, wobei A ein Hartsegmentmonomer, B ein Weichsegmentmonomer, C das erste verstärkende Monomer und D das zweite verstärkende Monomer darstellt.
Nun wird der isolierten Pfropfcopolymeremulsion in dem Behälter ein Farbstoff unter Rühren zugesetzt. Der Farbstoff umfasst im Wesentlichen mindestens ein organisches und/oder anorganisches Pigment. Er kann ein Dispersionsmittel, funktionale Füllstoffe und Wasser zusätzlich zu den Pigmenten enthalten, um die Dispersion der Pigmente in der Pfropfcopolymeremulsion zu unterstützen. In einer Ausführungsform umfasst der Farbstoff die Pigmente im Bereich von 10% bis 60%, ein Dispersionsmittel im Bereich von 15% bis 55%, die funktionalen Füllstoffe im Bereich von 2% bis 20% und Wasser im Bereich von 10% bis 50%.
Dann wird mindestens ein verstärkender Zusatzstoff dem Behälter unter Rühren zugesetzt, der die isolierte Pfropfcopolymeremulsion und den Farbstoff enthält, um eine wärmeisolierende Beschichtungszusammensetzung auf Wasserbasis zu erhalten.
Der verstärkende Zusatzstoff kann in Rohform oder gemischt mit einem Dispersionsmittel und Wasser verwendet werden, bevor er der Pfropfcopolymeremulsion zugesetzt wird. In einer Ausführungsform wird eine Mischung bestehend aus 10% bis 60% der verstärkenden Zusatzstoffe, 15% bis 55% des Dispersionsmittels und 10% bis 50% Wasser der Pfropfcopolymeremulsion zugesetzt.
Die Mengen der Farbstoffe und verstärkenden Zusatzstoffe werden so gewählt, dass die endgültige wärmeisolierende Beschichtungszusammensetzung auf Wasserbasis Farbstoffe im Bereich von 15% bis 30% der Beschichtungszusammensetzung und verstärkende Zusatzstoffe im Bereich von 5% bis 25% der Beschichtungszusammensetzung enthält. Durch Zugabe von Wasser wird die Beschichtungszusammensetzung auf 100% aufgefüllt.
Die Beschichtungszusammensetzung auf Wasserbasis der vorliegenden Erfindung weist alle gewünschten Eigenschaften wie Feuerbeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit, Wasserdichtheit und Wärmeisolation auf und ist daher energiesparend.
Die vorliegende Erfindung wird angesichts der folgenden Laborexperimente weiter beschrieben, die zu Veranschaulichungszwecken angeführt werden und nicht so auszulegen sind, dass sie den Geltungsbereich der Erfindung einschränken würden.

Die folgenden Experimente können auf Industrie-/Handelsmaßstab übertragen werden, die dabei erzielten Ergebnisse können auf Industriemaßstab extrapoliert werden. EXPERIMENTE Experiment 1

Teil I 1. Destilliertes Wasser – 460 g 2. Emulgator – SLES – 10 g 3. Puffer – NH₄OH – 4,6 g 4. Frost-Taumittel – IPA – 3,3 g	Teil II 1. Destilliertes Wasser – 520 g 2. Initiator – AIBN/BPO –1,5 g
Teil III 1. Methacrylatmonomer – 128 g 2. Bindemittel – TBP – 1,5 g	Teil IV 1. Acetoacetoxyethylmethacrylat – 55 g
Teil V 1. Acrylatmonomer – 170 g 2. Bindemittel – TBP – 1,2 g	Teil VI 1. Acetoacetoxyethylmethacrylat – 55 g
Teil VII 1. Styrolmonomer – 85 g 2. Maleinanhydrid – 5 g 3. Methacrylsäure – 17 g 4. Bindemittel – TBP – 1,2 g

Tabelle 1: Verschiedene Inhaltstoffe, die für die Herstellung einer Beschichtungszusammensetzung auf der Basis einer Hart-Weich-Hart-Pfropfcopolymeremulsion verwendet wurden

Tabelle 1 zeigt die verschiedenen Inhaltsstoffe, die für die Herstellung einer Beschichtungszusammensetzung auf der Basis einer Hart-Weich-Hart-Pfropfcopolymeremulsion verwendet wurden.
Schritt 1
Teil I wurde in einen Rundkolben mit Rührwerk, Kondensator, Einfülltrichter, Temperatursensor im Wasserbad gegeben. Die Rührgeschwindigkeit wurde bei 50 U/min beibehalten. Die Temperatur des Inhalts wurde unter ständigem Rühren von Raumtemperatur auf 50°C erhöht.
Schritt 2
Teil III wurde der Reaktion in der gesamten Menge hinzugefügt, danach wurde Teil II mit einer konstanten Zufuhrrate von 10 ml pro Minute hinzugefügt.
Schritt 3
Bei einsetzender Exothermie wurde Teil IV bei einer Reaktionstemperatur von 75°C mit einer Zufuhrrate von 10 ml pro Minute hinzugefügt.
Schritt 4
Nach Abschluss der Zugabe von Teil IV wurde Teil V bei einer Reaktionstemperatur von 75°C mit einer Zufuhrrate von 10 ml pro Minute hinzugefügt.
Schritt 5
Nach Abschluss der Zugabe von Teil V wurde Teil VI bei einer Reaktionstemperatur von 75°C mit einer Zufuhrrate von 10 ml pro Minute hinzugefügt.
Schritt 6
Nach Abschluss der Zugabe von Teil VI wurde Teil VII bei einer Reaktionstemperatur von 75°C mit einer Zufuhrrate von 10 ml pro Minute hinzugefügt.
Schritt 7
Die Reaktion wurde für 6 Stunden bei 75°C fortgesetzt.
Schritt 8
Der Reaktionsapparat wurde nach Schritt 7 auf 35°C abgekühlt.
Schritt 9
Die Reaktionspartner werden abgelassen und unter Vakuum gefiltert. Das so ausgebildete Copolymer wurde mit einem Farbstoff und einem verstärkenden Zusatzstoff vermischt und ergab die Beschichtungs-zusammensetzung.
Experiment 2
Beschichtungsprozess
Die aus Experiment 1 erzielte Beschichtungszusammensetzung wurde in eine herkömmliche Druckluft-Spritzpistole gegeben. Der Luftdruck und das Volumen wurden je nach Profil des Objekts angepasst. Es wurde eine erste Beschichtung gleichmäßig auf der gesamten Oberfläche aufgebracht, die auf Sa 2 1/2 gestrahlt wurde. Die Beschichtung ließ man 30 Minuten trocknen. Eine zweite Beschichtung wurde gleichmäßig über der ersten Beschichtung aufgebracht und 30 Minuten trocknen gelassen. Der beschichtete Gegenstand war nach 60 Minuten Beschichtung einsatzbereit.
Experiment 3
Die Erprobung der Beschichtungszusammensetzung auf Wasserbasis aus Experiment 1 wurde mit Hilfe einer Testtafel durchgeführt. Für den Test wurde eine Tafel aus Baustahl mit einer Stärke von 1 bis 1,5 mm und den Maßen 150·100 mm verwendet.
Sie wurde unter Verwendung der Beschichtungszusammensetzung auf Wasserbasis aus Experiment 1 auf Sa 2 1/2 gestrahlt. Im Abstand von 30 Minuten wurden zwei Schichten der Beschichtungszusammensetzung aufgetragen, und die Testtafel wurde 60 Minuten lang vollständig trocknen gelassen, um eine endgültige Trockenfilmdicke (DFT) von 80 bis 90 Mikron zu erreichen. Für den Test wurde die beschichtete Tafel 30 Minuten bei 90°C forciert getrocknet.
Die folgenden Tests wurden nach ASTM-Normen durchgeführt:

A. Haftung
B. Rissbeständigkeit
C. Ritzhärte
D. UV-Strahlungsbeständigkeit
E. Wärmestabilität
F. Korrosionsbeständigkeit
G. Feuerbeständigkeit

Tabelle 2 zeigt die Ergebnisse der verschiedenen durchgeführten Tests.

Lfd. Nr.	Leistungstest	ASTM-Norm	IST
01	Solar-Reflexion Emissionsvermögen	-	113 0,82
02	Ritzhärte (4,7 kg)	D-7027	Kein Freilegen des Metallträgerstoffs Test bestanden
03	Konischer Prüfdorn für Rissbeständigkeit (4 mm)	D-522	Keine Risse oder Haarrisse des Films
04	Haftung	D-3359	Kein Abblättern
05	Beständigkeit gegen Salznebel (Korrosionsbeständigkeit) 1000 HRS (Bei 80 Mikron DFT)	B-117	Keine Oberflächenschäden und Korrosion
06	Wärmestabilität bei 200°C für 24 Std.	D-2243	Keine Auswirkung auf Beschichtungsoberfläche.
07	UV-Stabilität 1000 Std.	D-4587-05 Uv-b-313 nm-1	Kein Auskreiden Keine Farbänderung
08	Feuerbeständigkeit	IS-163	Brandausbreitung Klasse 1

Tabelle 2 Testergebnisse des Experiments 3

Aus Tabelle 2 ist ersichtlich, dass der Wert für die Solar-Reflexion beträchtlich hoch und der Wert für das Emissionsvermögen niedrig ist. Das zeigt, dass die Beschichtungszusammensetzung aus Experiment 1 gute Wärmeisolierungseigenschaften aufweist. Aus den obigen Testergebnissen ist außerdem ersichtlich, dass die Beschichtung eine sehr gute Ritzhärte, Rissbeständigkeit, Haftung, Korrosionsbeständigkeit, Wärmestabilität, UV-Beständigkeit und Feuerbeständigkeit aufweist.
Experiment 4

Es wurden zwei Testtafeln nach einer ähnlichen Methode wie in Beispiel 3 vorbereitet. Eine Testtafel wurde mit der Beschichtungszusammensetzung aus Experiment 1 beschichtet, die andere Testtafel wurde mit einer herkömmlichen Acrylemulsionsbeschichtung beschichtet. Ein Vergleich der Eigenschaften der beiden Testtafeln ergab Folgendes:

Lfd. Nr.	PARAMETER	HERKÖMMLICHE BESCHICHTUNG	BESCHICHTUNGSZUSAMMENSETZUNG DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
1.	Chemische Zusammensetzung	Methacrylatpolymer auf Wasserbasis mit keramischen Hohlkugeln	Pfropfcopolymer mit funktionalen Spezialmonomeren und Zusatzstoffen
2.	Anwendungssyste m	Zweikomponentensystem: Erfordert Mischen von Farbe und Vernetzer	Einkomponentensystem: gebrauchsfertig – kein Mischen erforderlich
3.	SRI	78	103
4.	Schichtdicke	700–800 Mikron	80 Mikron
5.	Trockenzeit	4 bis 6 Std.	15 Minuten
6.	Anwendungsoberfläche	Nur Beton. Nicht auf Metall anwendbar	Auf allen Oberflächen wie Beton, Metall, Holz, Papier, Zementplatten usw. anwendbar
7.	Beibehaltung der Eigenschaften	Schlecht. Zersetzt sich mit der Zeit unter UV-Strahlung (Sonnenlicht), Regen, angreifenden Chemikalien und Abriebwirkung.	Ausgezeichnete Beibehaltung der Eigenschaften. Keine Reaktion auf Sonnenlicht, Regen, Chemikalien und Abriebwirkung.
8.	Temperaturdiffere nz	5 bis 6°C	10 bis 14°C
9.	Feuerbeständigkeit	Null	Ausgezeichnete Feuerbeständigkeit
10.	Korrosionsbeständigkeit	Mittelmäßig	Hervorragend
11.	Wasserdichtheit	Mittelmäßig	Ausgezeichnete Wasserdichtheit
12.	Wartung	Nicht abwaschbar. Schwierig zu pflegen. Ölflecke können nicht entfernt werden.	Wartungslos. Leicht zu reinigen und abzuwaschen. Fleckenfrei.

Tabelle 3: Vergleich zwischen einer herkömmlichen Beschichtung und der Beschichtung aus der vorliegenden Erfindung

Aus Tabelle 3 ist ersichtlich, dass die Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung im Vergleich zur herkömmlichen Beschichtungszusammensetzung wesentlich mehr herausragende Eigenschaften aufweist. Es handelt sich um ein Einkomponentensystem mit guten Wärmeisolierungseigenschaften, die sogar bei dünnen Filmen nachgewiesen wurden. Die Trockenzeit der Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung ist geringer, die Zusammensetzung kann bequem auf einer Reihe von Oberflächen aufgetragen werden. Die vorliegende Beschichtung zeigt ausgezeichnete Eigenschaften der Korrosionsbeständigkeit, Wasserdichtheit, Feuerbeständigkeit und andere mechanische Eigenschaften. Aufgrund der verbesserten Wärmeisolierung ist die wärmeisolierende Beschichtung auf Wasserbasis energiesparend.
Die wärmeisolierende Beschichtungszusammensetzung auf Wasserbasis der vorliegenden Erfindung weist die folgenden Leistungseigenschaften und Anwendungsmerkmale auf:
Leistungseigenschaften:

1. Ausgezeichnete Werte für SRI und Emissionsvermögen weisen auf ausgezeichnete Wärmeisolierung hin
2. Ausgezeichnete Beständigkeit gegenüber UV-Strahlung
3. Ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit:
4. Sehr gute Beständigkeit gegenüber Chemikalien
5. Arbeitstemperaturbereich: –40°C bis 250°C
6. Sehr gute Ritzhärte
7. Ausgezeichnete Feuchtigkeitsbeständigkeit und
8. Feuerbeständigkeit

Anwendungsmerkmale:

1. Es ist ein gebrauchsfertiges Einkomponentensystem. Kein separates Anmischen erforderlich.
2. Schnelles Trocknen bei Raumtemperatur – Testtafeln trocknen innerhalb von 30 Minuten, ohne Ofentrocknung.
3. Einfaches Auftragverfahren – kann mittels herkommlicher Auftragswerkzeuge wie Bürste, Roller, Sprühpistole mit und ohne Druckluft aufgetragen werden; und
4. Ausgezeichnete Haftung auf allen Trägermaterialien wie Stahl, Holz, Glas, Beton, FRP und Asbest.

Technischer Fortschritt und wirtschaftliche Bedeutung
Die hier oben beschriebene vorliegende Erfindung weist verschiedene technische Fortschritte auf, so unter anderem die Realisierung einer wärmeisolierenden Beschichtungszusammensetzung auf Wasserbasis, die:

– feuerbeständig, korrosionsgeschützt, wasserdicht, energiesparend ist und ausgezeichnete mechanische Eigenschaften aufweist;
– umweltverträglich ist und
– sich auf allen Trägermaterialien einfach auftragen lässt.

Die vorstehende Beschreibung der spezifischen Ausführungsformen deckt die allgemeine Art der hierin enthaltenen Ausführungsformen so umfassend auf, dass andere durch die Anwendung des aktuellen Wissens die spezifischen Ausführungsformen einfach für verschiedene Anwendungen modifizieren und/oder anpassen können, ohne vom allgemeinen Begriff abzuweichen. Daher sollten und sind solche Anpassungen und Modifikationen innerhalb der Bedeutung und des Bereichs der Entsprechungen der offengelegten Ausführungsformen zu verstehen. Es versteht sich, dass die hier verwendete Ausdrucksweise und Terminologie dem Zweck der Beschreibung und nicht der Einschränkung dient. Während die hier enthaltenen Ausführungsformen in Bezug auf die bevorzugten Ausführungsformen beschrieben wurden, werden daher Kenner der Technik erkennen, dass die hier enthaltenen Ausführungsformen mit Modifikation innerhalb des Sinns und Bereichs der hier beschriebenen Ausführungsformen ausgeführt werden können.
In der gesamten Patentschrift ist das Wort „umfassen” oder Varianten davon wie „umfasst” oder „umfassend” so zu verstehen, dass ein angegebenes Element, eine Ganzzahl oder ein Schritt, oder eine Gruppe von Elementen, Ganzzahlen oder Schritten einschließt, aber nicht andere Elemente, Ganzzahlen oder Schritte oder Gruppen von Elementen, Ganzzahlen oder Schritten ausschließt.
Die Verwendung des Ausdrucks „mindestens” oder „mindestens ein” weist auf die Verwendung eines oder mehrerer Elemente oder Zutaten oder Mengen hin, je nachdem, wie die Verwendung in der Ausführungsform der Erfindung erfolgt, um eines oder mehrere der gewünschten Ziele oder Ergebnisse zu erreichen.
Jegliche Erörterung von Dokumenten, Gesetzen, Materialien, Geräten, Gegenständen oder ähnlichem ist in dieser Patentschrift ausschließlich für den Zweck eingeschlossen, einen Kontext für die Erfindung zu liefern. Dies ist nicht als Zugeständnis zu sehen, dass beliebige oder alle dieser Angelegenheiten Teil des Stands der Technik oder allgemein bekanntes Wissen in dem Bereich sind, der für die Erfindung relevant ist, und bereits irgendwo vor dem Prioritätsdatum dieser Patentanmeldung existierten.
Die für die verschiedenen physikalischen Parameter, Abmessungen oder Mengen genannten Zahlenwerte sind lediglich Näherungswerte, es ist vorgesehen, dass die Werte, die höher/niedriger als die den Parametern, Abmessungen oder Mengen zugewiesenen Zahlenwerte sind, in den Bereich der Erfindung fallen, es sei denn, eine Aussage in der Patentschrift gibt ausdrücklich Anderweitiges an.
Während hier eine beträchtliche Beachtung den Komponenten und Bestandteilen der bevorzugten Ausführungsformen geschenkt wurde, versteht es sich, dass viele Ausführungsformen erstellt und dass viele Änderungen in den bevorzugten Ausführungsformen vorgenommen werden können, ohne von den Prinzipien der Erfindung abzuweichen. Diese und andere Änderungen der bevorzugten Ausführungsformen sowie andere Ausführungsformen der Erfindung werden den Kennern der Technik aus der hier enthaltenen Offenlegung ersichtlich, wobei eindeutig klarzustellen ist, dass die vorstehenden Angaben in der Beschreibung lediglich als Veranschaulichung der Erfindung und nicht als Einschränkung auszulegen sind.

Claims

Wärmeisolierende Beschichtungszusammensetzung auf Wasserbasis, die Folgendes umfasst: (a) 30% bis 60% einer Pfropfcopolymeremulsion, wobei die Emulsion mindestens ein Pfropfcopolymer, bestehend aus einem Hartsegmentmonomer, einem Weichsegmentmonomer, einen ersten verstärkenden Monomer und einen zweiten verstärkenden Monomer umfasst; (b) 15% bis 30% eines Farbstoffs; (c) 5% bis 25% mindestens eines verstärkenden Zusatzstoffs; und (d) Wasser, so viel wie nötig, um auf 100% aufzufüllen.
Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Verhältnis des Hartsegmentmonomers und des Weichsegmentmonomers im Pfropfcopolymer der Pfropfcopolymeremulsion im Bereich von 40:60 bis 80:20 Gew.-% liegt.
Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Pfropfcopolymer der Pfropfcopolymeremulsion das Hartsegmentmonomer im Bereich von 10% bis 60%, das Weichsegmentmonomer im Bereich von 10% bis 60%, das erste verstärkende Monomer im Bereich von 2% bis 20% und das zweite verstärkende Monomer im Bereich von 1% bis 10% enthält.
Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Hartsegmentmonomer mindestens eines aus der Gruppe bestehend aus Methacrylat, Styrol und Alphamethylstyrol; das Weichsegmentmonomer mindestens ein Acrylat, das erste verstärkende Monomer Acetoacetoxyethylmethacrylat und das zweite verstärkende Monomer Maleinanhydrid ist.
Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1, wobei der verstärkende Zusatzstoff aus einer Gruppe bestehend aus Nano-Graphit, Nano-Zinkoxid, Magnesiumhydroxid, Aluminiumtrihydrat, Antimontrioxid und Pentaerythritol gewählt wird.
Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die Emulsion mindestens einen funktionalen Zusatzstoff enthält.
Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 6, wobei der funktionale Zusatzstoff ein Bindemittel ist, das aus der Gruppe bestehend aus Tributylphthalat und Glykol gewählt wurde.