DE2617669A1 - Kunststoffpigment enthaltende latexfarbe - Google Patents
Kunststoffpigment enthaltende latexfarbeInfo
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Description
1 BERLIN 33 8 MÜNCHEN 80
Augueta-Viktorla-Straßeβδ r-v DIICr4UI^CA PAQTMFR PienzenauerrtraB·2
Pat.-Anw. Dr. Ing. Rutchk. Ul". KUbOIIKfc & ΓΆΚ I INCH Pat.-Anw. Dlpl.-Ing.
Tel.gr.n.n.-Adr....: ώ 0 I/ W W « Taltflramm-Adre.»:
TELEX: 183788 J
TELEX: 522787
Ü 16^-1
SCM Corporation, New York, II. 1., V.St.A.
Kunststoffpigment enthaltende Latexfarbe
Die Erfindung bezieht sich auf deckende bzw. opake Latexfarben.
Herkömmliche Latexfarben werden durch Dispergieren von genügend deckendem bzw. opakmachendem Pigment, wie z.B. Titandioxid, in
fumbildenden transparenten polymeren .Bindemitteln hergestellt,
um so einen deckenden i'arbfilm bzw. Anstrichfilm zu erzielen.
In letzter Zeit sind deckende bzw. opake oder schmückende Farbfilme vorgeschlagen worden, die auf dem Vorhandensein von Lufthohlräumen
in den Farbfilmen basieren, wobei diese Lufthohlräume durch zellulare oder Bläschen bildende '.Teilchen erzeugt werden
(britische Patentschrift 1 178 162, kanadische Patentschrift
856 863 und britische Patentschrift 1 192 4-92). Eine Deckfühig-
, keit (Opazität) ist ferner durch Einschließen von Luft in dem
Film unter Schaffung von Hohlräumen in dem Farbfilm erzielt worden, was im allgemeinen als "Blasenanstriche" bezeichnet
1 wird. Solche Anstriche haben jedoch eine begrenzte Deckfähigkeit
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una wirken in erster Linie als schmückende oder halb-deckende
Anstriche und nicht als deckende Farbsnstriche mit geeigneter
Deckfähigkeit. Bisher sind die besten deckenden Farbfilme aus üblichen Latexfarben hergestellt worden, die mit 'i'itandioxid
und streckenden Pigmenten, wie z.B. Oalciumcarbonat, vermischt v;orden sind.
iJin üblicher Parameter zur Beschreibung bekannter Latexfarben
ist der Pigment-Volumen-Gehalt (PVC), der die Volumenprozente Pigment angibt, die in dem trocknen Farbfilm vorhanden sind,
und zwar in delation zu dem Gesamtvolumen des trocknen Farbfilms. Bei einem bestimmten PVC führt das Pigmentvolumen zu
erheblichen Lufthohlräumen in dem trocknen Farbfilm, was auf
einen hangel an Bindemittel zurückzuführen ist. Der PVC-Meßwert
bei dieser Größe des Pigmentgehalts wird als kritischer PVC bezeichnet, bei dem ein solcher Bindemittelmangel gegeben
ist, daß ungenügend Bindemittel in dem Farbfilm vorhanden ist, , um die Pigmentteilchen einhüllen und irgendwelche verbliebenen
Hohlräume in dem Film füllen zu können. Vom Beginn einer
solchen Porosität in dem Farbfilm aufgrund eines Bindemittel— !
mangels an verringern sich die physikalischen Haltbarkeits- ι
eigenschaften des trocknen Farbfilms mit höheren PVC-Werten j abrupt und führen dadurch zu einer wesentlichen Verschlechte- j
rung oder Ungleichmäßigkeit von physikalischen Eigenschaften von herkömmlichen Farbfilmen aufgrund des erhöhten Pigmentgehalts.
Bei den herkömmlichen bisherigen Latexfarben sind die Opazität bzw. Deckfähigkeit und die Porosität in annähernd
gleichem I'iaße empfindlich gegenüber dem beginnenden Auftreten
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von Lui'thohlräuraen in dem Farbfilm, wobei die Opazität bzw.
Deckf Eiligkeit ii-i allgemeinen mit erhöhter FilmporoGit It zunimmt,
aber die meisten physikalischen Eigenschaften des Farbfilms
(mit Ausnahme der Decicf ähi;i.keit), wie z.L·. die Scneuerfestigkeit
und die lackerhaltun^sfähirrkeit (eneii.al tioldout),
bei annähernd dem gleichen PVC abnehmen, der bei den bisherigen
.Farben als kritischer PVC bekannt war. /'erköiamliche
bekannte Farben leiden unter einer drastischen .oeeintr-ichtigung
der Lackerhaltuncvsf ähigkeit gleichlaufend mit einem Erreichen
erhöhter Opazität bzw. .Deckfähigkeit des Farbfilms mit dem Ergebnis, daß der kritische PV(J von herkömmlichen Latexfarben
ein schmaler PVC-Bereich ist (Fi^. 1), wobei der kritische IVO
im allgemeinen das Resultat eines Kompromisses bei einem Punkt minimaler Leckfähigkeit (bei einem gegebenen üO^-Gehalt)
und bestmöglicher physikalischer Farbfilmeigenschaften ist.
Es ist nun gefunden worden, daß Latexfarben, die festes nichtfilmbildendes
Kunststoffpigment (plastisches Pigment) und '· deckende Pigmente enthalten, harte trockne Farbfilme mit
wesentlich erhöhter Opazität bzw. Deckfähigkeit und auch mit wesentlich verbesserten physikalischen Eigenschaften ergeben.
Eine verbesserte -^eckfähigkeit wird innerhalb eines breiten
Bereichs von PVC-Y/erten vor dem Einsetzen übermäßiger Porosität \
■ in dem Farbfilm erzielt, wobei bei dem bevorzugten geeigneten
I Bereich von PVO-Werten die Farbe der Erfindung sowohl eine , maximale Deckfähigkeit als auch eine maximale Lackerhaltungs-I
fähigkeit sowie andere bestmögliche physikalische Eigenschaften
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ergeben. Line verbesserte Leclcfähi^keit wird innerhalb eines
breiten Bereichs von PVC-Werten vor dem einsetzen übermäßiger Porosität in dem Farbfilm erzielt, wobei bei dem bevorzugten
geeigneten .bereich von PVG-V/erten die Farbe der Erfindung
sowohl eine maximale Deckfähigkeit als auch eine maximale Lackerhaltungsfähigkeit sowie andere bestmögliche physikalische
Eigenschaften besitzt. Die Erfindung stellt, allgemein gesagt, verbesserte Latexfarben mit einem PVC oberhalb des
kritischen PVC und mit der Fähigkeit zur Bildung gut deckender Farbfilme mit den erwünschten Farbfilmintegritätseigenschaften
zur Verfügung.
Dementsprechend stellt die Erfindung in erster Linie eine verbesserte
Latexdispersionsfarbe mit einem breiten Bereich von PVC-Werten oberhalb des kritischen PVC gemäß Opazitätsmessung
zur üildung wesentlich verbesserter Farbfilme mit hohen PVC-Werten
unter Erhaltung guter Farbfilmeigenschaften zur Verfügung .
Die wässrige Latexdispersionsfarbe der Erfindung enthält filmbildendes
Latexbindemittel mit vorwiegend filmbildenden Polymerisatteilchen nicht kleiner als etwa 1000 £. inJDurchmesser,
feste nicht-filmbildende Polymerisatteilchen mit einem bewerteten
mittleren Teilchengrößendurchmesser zwischen etwa 1000 \ und 10 000 Ä.und mindestens etwa 5 % deckendem bzw. opakmachendem
Pigment, bezogen auf das Volumen der trocknen ι festen Substanzen·
Gemäß der Erfindung wird eine wässrige Latexdispersionsfarbe
mit einem Gesaratgehalt an festen Substanzen von etwa 30 bis
70 Gew.-i>j vorgeschlagen, die, bezogen auf das Volumen der
trocknen festen bubstanzen, enthält
25 bis 70 /j eines filmbildenden Latexbindemittels uit einem
vorwiegenden Gewichtsanteil von Polymorisatteilchen mit
Durchmessern zwischen etwa 1000 und 10 000 S und mit einer Glasübergangstemperatur von mindestens etwa 5 0 uncer der
betreffenden Koaleszenztemperatur, bei welcher die besagten iindemittelteilchen zu einer bindenden I-.atrix koaleszieren,
wobei das Latexbindemittel ein Polymerisat oder ein Copolymerisat von äthylenisch ungesättigten honomeren ist,
10 bis öO /j feste, nicht-zellulare, nicht-f umbildende PoIymerisabteilchen
mit einem bewerteten mittleren Durchmesser zwischen etwa 1000 und 10 000 2. und mit einer Glasübergangstemperatur
von mindestens etwa 30 0G über der Glasübergangstemperatur
des besagten Bindemittels, wobei diese nicht-f umbildenden l'eilchen aus polyrnerisierten äthylenisch ungesättigten
Monomeren mit ungesättigter Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindung bestehen,
5 bis 25 'P deckendes (opakmachendes) Pigment mit einem
Brechungsindex von mindestens etwa 1,ö, 0 bis 60 70 nicht-
. deckendes (nicht-opakmachendes) Pigment,
■ wobei diese Latexfarbe einen Pigment-Volumen-Gehalt (PVO)
I zwischen etwa 30 und 75 % hat und der PVO größer ist als der
icritische PVO veniäß Gpasitätsmessung.
Die Fig. 1 ist ein Diagramm mit Skaleneinteilung, in dem eine
gestaffelte Folge von PVG-YJerten einer typischen bekannten
Latexfarbe aufgetragen ist und die physikalischen Eigenschaften von Farbfilmen als Punktion
des Pi^ment-Volumen-Gehalts (PVC) dargestellt sind;
des Pi^ment-Volumen-Gehalts (PVC) dargestellt sind;
dio iili'j,. 2 ist ein i/iabraum: mit Sivaleneinteilung, in dem eine
I .-staf f elbe Folr.e von PVG-Uerten einer x^arbe der
Erfindung aufgetragen ist und die physikalischen
r-i genschaft en von Farbfilmen als Funktion des
Pigment-Volumen-Gehalts (PVC) dargestellt sind;
I .-staf f elbe Folr.e von PVG-Uerten einer x^arbe der
Erfindung aufgetragen ist und die physikalischen
r-i genschaft en von Farbfilmen als Funktion des
Pigment-Volumen-Gehalts (PVC) dargestellt sind;
die Fig. 3 ist ein Diagramm mit Skaleneinteilung, in dem die
Opazität bzw. Deckfähigkeit verschiedener Farbfilme ι
als Funktion der Farbfilmporosität angegeben ist; ,
die i''ig. 4 ist ein Diagramm mit Skaleneinteilung ähnlich der '
Fig. 2, in dem die Opazität bzw. Deckfähigkeit als [
Funktion des PVC unter Verwendung verschiedener I
i TiOo-Gehalte angegeben ist;
die Fig. 5 ist ein Diagramm mit Skaleneinteilung ähnlich der
Fig. 2, in dem eine Reihe von PVC-Werten einer
Latexfarbe der Erfindung aufgetragen ist und das
Erhalten der Filmintegritätseigenschaften bei hohen
PVC-Werten über dem kritischen Oberflächenporositätß-PVC (Krit.SP) erläutert istj
Fig. 2, in dem eine Reihe von PVC-Werten einer
Latexfarbe der Erfindung aufgetragen ist und das
Erhalten der Filmintegritätseigenschaften bei hohen
PVC-Werten über dem kritischen Oberflächenporositätß-PVC (Krit.SP) erläutert istj
die Fig. b zeigt den Glanz (60°) und den bchiminer (c5°) eis
Funktion des PVC von Farbfilmen der Erfindung im Vergleich mit bekannten Farbfilmen, und
die Fig. 7 ist ein Diagramm mit Skaleneinteilung, das die Deckfähigkeit
bzw. C'pazität als Funktion des iiOo-Gehalts
bei konstantem PVC in Relation zu bekannten Farben zeigt.
Eine gestaffelte Folge von PVC-Uerten ist ein Diagramm mit
Skaleneinteilung, das sich auf die physikalischen Eigenschaften von trocknen Farbfilmen als Funktion des Pigment-Volumen-Gehalts
(PVC) bezieht. Der PVC wird durch Änderung des relativen Volumens
des Bindemittels durch Zugabe oder Fortnahme einer bestimmten Piivmentkoinponente, während die Volumenprozente der anderen
Pigmentkomponenten konstant gehalten werden, variiert. In den
Zeichnungen dargestellte Farbfilmeigenschai'ten werden in den
Beispielen ausführlicher erläutert.
Die Fig. 1 zeigt eine gestaffelte Folge von PVC-Werten eines
typischen bekannten Farbfilms, der 25 Volumenprozent Titandioxid und veränderliche foengen Calciumcarbonatpigment als
streckendes Pigment zur Erzielung eines variablen Figment- \
ι Volumen-Gehalts (PVC) enthält. Die Opazität bzw. Deckfähigkeit \
ι I
\ und die Lackerhaltungsfähigkeit sind als Funktion des PVC auf- |
I getragen, der ein bekannter beschreibender Parameter zur , Charakterisierung von Farbfilmen ist und die Volumenprozente
1 Pigment in einem Einheitsvolumen eines trocknen Farbfilms
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angibt, .in kritischer PYG liegt, uie aufgeben ist, innerhalb
eines schmalen Bereichs an der PYC-Achse, in dem gerade genügend
Bindemittel zur Umhüllung von jedem Pigmentteilchen und zur Ausfüllung der rerjtlicheu Hohlräume zwischen den Pigmenten zur
Verfügung; steht. Der kritische IVG wird in der Fig. 1 durch
den Knick in der Opazitäts- bzw. Deckfähigkeitskurve und den Knick in der Leckerhaltungsfähigkeitskurve bestimmt, wobei
die Knicke jeder Kurve etwa bei demselben PVC sind. VJie der
Fi ^. 1 zu entnehmen ist, nimmt die Lackerhaltungsfühigkeit
drastisch ab in dem Iiaße, in dem die Opazitat zunimmt, wobei
weder die Iockerhaltungsfähigkeit noch die Opazität gleichseitig
einen maximalen V/ert haben. Die Opazität und die Lackerhaltungsfähigkeit
zeigen beide eine Empfindlichkeit gegen- j über dem Einsetzen von Lufthohlräumen in dem trocknen -farbfilm, !
i wie aus der Annäherung der PVC-Werte und über dem kritischen |
PYG zu ersehen ist. Die meisten anderen üblichen physikalischen ι
Eigenschaften von x·1 arbfilmen, wie die Scheuerfestigkeit, die
Zugfestigkeit und dergleichen, verschlechtern sich ziemlich
drastisch nach Erreichen des kritischen PVC.
Die Fig. 2 zeigt ein Diagramm mit Skalen einteilung von Farbfilmen
der Erfindung und bezieht sich auf die Lackerhaltungsfähigkeit
und die Opazität bzw. Deckfähigkeit als Funktion von nicht-filmbildenden Bestandteilen oder vom Pigment-Yolumen-Gehalt
(PYG). Die Farbfilme enthalten Bindemittel, 25 Yolumen-Prozent
deckendes bzw. opakmachendes TiO2 und wechselnde Anteile
von nichtfiImbildenden festen Kunststoffteilchen zur
Erzielung des angegebenen variablen PYG an der X-Achse· Der
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kritische PVC gemäß der Opazitätsmessung, nachfolgend kritischer
PVC (Opazität) genannt, ist als Knick der Opazitätskurve angegeben und wird bestimmt durch die gerade Linie, die
mit dem unteren waagerecht verlaufenden Teil der Opazitätskurve zusammentrifft und sich mit einer geraden Linie schneidet, die
mit dem senkrecht verlaufenden i'eil der Opazitätskurve zusammentrifft,
wie ausführlicher von A. Tiamig in dem Journal of Paint
Technology, Vol. 4-7, Seiten 0O-66 (Lärz 1975) U11(l eiern Official
Digest of the federation of Societies for Paint i'ecanolocy
(i-.ärz 1965), beginnend auf oeite 2?2, beschrieben ist. Auf
diese Veröffentlichungen wird hier liezug genommen. Die iTi^.
zeigt auf einfache 'weise, daß i-'arben, die nicht-fumbildende
iiunststoffteilchen gemeinsam mit einer b-.stimmten henge von
deckenden; bzw. opaicmachendem I1IO2 enthalten, überraschenderweise
i'arbfilme ergeben, die beste Lackerhaltungseigenschaften erheblich
über der wesentlichen Zunahme der Opazität, die bei dem herkömmlichen kritischen PVC stattfindet, haben. Dementsprechend·
liegt ein üauptvorteil der Erfindung darin, daß wesentlich
' höhere Opazitäts- bzw. Deckfähigkeitsgrade bei Farbfilmen vor dem Einsetzen übermäßiger lorosibät in dem Farbfilm zusätzlich
• zu dem Erhalten guter Filrnintegritätseigenschaften bei hohen
PVG-Werten über dem kritischen Oberflächenporositäts-PVC er-
, zielt werden können, wie nachfolgend ausführlicher erläutert ;
ι ι
j wird. Der breite PV0-i3ereich zur Erzielung wesentlich ver- j
, besserter J/'arbfilme gemäß der Erfindung liegt zwischen etwa j
. 50 und 75 Jj PVC. Der unterste PVO-Uert (30 %) in dem breiten
Bereich von 30 bis 75 % PVC stellt den untersten kritischen
j PVO für die Opazität bzw." Deckfähigkeit dar, während der
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oberste PVÖ-wert den höchsten zulässigen PVC zur Erhaltung
der Filmintei-ritätsei^enschaften des Farbfilms darstellt.
Bevorzugte Farben der Erfindung ergeben Farbfilme, die im wesentlichen frei von Oberflächenporosität sind, und solche
bevorzugten Farben haben einen PVC über dem kritischen PVC (Opazität) aber unter dem kritischen Oberflächenporositäts-PVO,
gemessen gemäß Leckerhaltungsfähigkeit. Der kritische
Oberflächenporositäts-PVO, gemessen gemäß Lackerhaltungsfuhi_keit,
nachfolgend kritischer Oberflächen-PVC (Lackerhaltungsfähi^keit)
genannt, ist der PVC bei dem Knick der Lackerhaltungskurve, an dem Lackerhaltungseigenschaften sich
abrupt verschlechtern, und ein solcher Knick in der Lackerhaltungskurve
kann in ähnlicher Weise bestimmt werden wie der Knick in der Opazitätskurve beim kritischen PVC. Der
geeignete PVG-Bereich hängt von der Formulierung der Farbe ab. Der erwünschte PVG-Unterschied zwischen dem kritischen
PVO (Opazität) und dem kritischen Oberflächenporositäts-PVC
(Lickerhaltungsfähigkeit) bei bevorzugten Farben beträgt
mindestens etwa 5 PVC-Einheiten. Der bevorzugte PVC-Bereich
für Farben höchster Qualität liegt zwischen etwa 48 und 64 £ IYC. hindestens etwa 5 >
opakmachendes b^w. deckendes Pigment,
wie z.B. TiOo, ist zur Erzielung einer geeigneten Mindestdeck-,
fähigkeit für gewöhnliche Farbfilme bei einer Dicke bis herauf
zu etwa 0,2 mm erforderlich.
, In der Fig. $ wird eine typische bekannte Farbe mit Farbfilmen
der Erfindung verglichen, wobei die Opazität in Beziehung , gesetzt wird zur Oberflächenporosität der Farbfilme. Die Ober-
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-X-
flächenporositüt wurde durch L~-jntrusionsporordtätsmessung
unter benutzung· des Instruments Aminco, I odell 5-7121B
(American Instrument Go.) gemessen. Lie Oberflächenporosität
steht in direkter .Beziehung zu dem PVC, doch wird die Erhöhung
der Farbfilirioberflächenporosität bei dem Farbfilm in erster
Linie dann angegeben, wenn die kritische Oberflächenporosität erreicht und überschritten wird. Die Fig. 3 zeigt wie die
Fig. 2, daß eine wesentliehe verbesserte Opazität bzw. Deckfuhi^keit
mit Farbfilmen der Erfindung vor dem Einsetzen übermäßiger Porosität bei dem Farbfilm erreicht v/erden kann
bei PVÖ-Vierten größer als der kritische PVG des Farbfilms, bei
dem die LacK.erhaltungsfa.higkeit und die anderen für die
Integrität des Films wesentlichen ügenschaften beibehalten werden können, während gleichseitig die Opazität erheblich
zugenommen hat. Obwohl dos Phänomen nicht an eine bestimmte i'heorie gebunden werden soll, wird angenommen, daß die in dem
.Bereich A bei den Kurven in der Fig. 3 erzielte erhöhte
Opazität hauptsächlich auf eine Kombination von verbesserter Dispersion von opakmachendern bzw. deckendem Pigment in dem
Farbfilm, hervorgerufen durch einen wirksamen Zwischenraum zwischen dem opakmachenden bzw. deckendem Pigment durch die
Kunststoffteilchen, und von Mikrohohlräumen in Form geschlossener
Zellen in dem Farbfilm, verursacht durch Füllen mit Kunststoffteilchen, zurückzuführen ist. Die in dem Bereich.
B der Fig. $ erzielte Opazität ist hauptsächlich auf die Bildung von Hohlräumen in Form offener Zellen innerhalb des
Farbfilms durch Füllen mit Kunststoffteilchen zurückzuführen,
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wobei die Häufigkeit der Kikrohohlruume zunimmt, was zu
einer Lichtstreuung innerhalb der Iiikrohohlraumzellen führt, die eine erhöhte .Deckfähigkeit bzw. Opazität bei minimaler
Oberflächenporosität in dem trocknen Farbfilm ergibt. Der
Bereich C in der Fig. 5 liegt über dem kritischen Gberfldchenporositäts-PVC,
wobei die Opazität leicht erhöht ist und die Lackerhaitungseigenschaften verringert sind, aber
trotzdem üDerraschenderweise sehr brauchbare poröse Farbfilme
mit .^uten x-'iluinterritatseigenschaften bei hohen PVC-V/erten
über dem kritischen Cberflüchenporositäts-PVO erhalten werden.
Geeignete PVO-V.'erte rremäi; der Erfindung liegen innerhalb der
Bereiche A, B und G, vorausgesetzt, daß die Eilmoberflächenporosität
weniger als etwa 0,25 cnr/g, vorteilhafter unter 0,15 cm^/g und bevorzugt unter 0,10 cm^/g, gemessen durch
ouecksilberintrusion in Poren mit einem !Durchmesser unter
1,5 I-iikron, beträgt. Ld e Farbfilme gemäß der Erfindung fallen
allgemein in die Bereiche A, B und G, bevorzugte Farbfilme fallen in die Bereiche A und B und am meisten bevorzugte Farbfilme
fallen in den Bereich A in der Fig. $. Nicht-fumbildende
Polymerisatteilchen, die wesentlich größer als 10 000 S sind, neigen zur Bildung großer Kikrohohlräume, die wiederum in
nachteiliger Weise eine übermäßige Porosität in dem Farbfilm zunehmen lassen, und daher beträgt die Größe der am meisten
bevorzugten Polymerisatteilchen etwa 1000 bis 6000 £. Dementsprechend
werden die am meisten bevorzugten Farben der Erfindung hoher Qualität und hoher Opazität bzw. Deckfähigkeit so formuliert,
daß sie dem Bereich A an den typischen Kurven in der Fig. 3 entsprechen, und werden bevorzugte Farben so formuliert,
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-iU
daß sie den Bereichen B und G entsprechen. Alle farben der
Erfindung überschreiten die höchste Opazität, die bei herkömmlichen
Farben erzielt worden sind, die beim kritischen PVG und bei äquivalenten Gehalten an opakmachenden bzw.
deckenden Pigmenten formuliert worden sind.
Die i''ig. 4- ist ein Diagramm mit Skaleneinteilung ähnlich der
Fig. 2 und zeigt die Opazität von verschiedenen Farbfilmen der Erfindung in bezug auf den I'iOp-Gehalt. Die Opazität
(Jiontrastverhältnis) eines Farbfilms mit einem gegebenen
TiO2-Gehalt plus nicht-filmbildenden Kunststoffteilchen ist als
Funktion des prozentualen Pigment-Volumen-Gehalts (IVO) aufgetragen.
Obwohl nicht in der Fig. 4- angegeben, ist die Opazität
bei einem ΐχΟρ-Gehalt von 0 y, unter einem IVG von etwa 60 f>
geringfügig, während diese Opazität über einem PVG von 60 γ>
meßbar ist, aber zu Ergebnissen führt, die unter der geeigneten Opazität bei herkömmlichen opakgemachten bzw. deckenden
Farbfilmen liegen. Dementsprechend sind mindestens etwa 5 >'
TiOp erforderlich und sind vorzugsweise mindestens etwa 10 ^1
bezogen auf das" Volumen der trocknen Festsubstanzen, ΐχΟρ in
den Farbfilmen der Erfindung enthalten.
Die Fig. ^ erläutert eine gestaffelte Folge von Farbfilmen
gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, wobei gezeigt wird, daß verbesserte Farbfilme mit Latexfarben bei
PVC-Werten über dem Kritischen Oberflächenporositäts-PVO erzielt
werden können, wobei die trocknen Farbfilme geringe I Lackerhaltungseigenschaften haben, aber überraschenderweise
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die Filmintegritätseigenschaften beibehalten haben, wie ücheuerfesti^keit, lolierfestigkeit, Kratzfestigkeit,
Korrosionsfestigkeit bzw. Fleckenfestigkeit, Schmutzfestigiceit,
iiußfestigkeit und Abriebfestigkeit, wie durch die FiImintegrititskurve
in der Fig. 5 nachgewiesen wird. Latexfarben gemäß dieser Ausführun,--rjform der Erfindung können mit PVG-i/erten
bis herauf zu etwa 75 Y-' IVO formuliert werden, wobei
nicht-opakmachonde Streckmittel und Füllpigmente, wie nachfolij
nd besctirieben wird, in wirksamer Weise bei hohen PVC-■/erten
gemeinsam mit kunststoff pigment und opakmachendem bzw. deckendem Pigment verwendet werden können.
Die l''ig. 6 bezieht sich auf den Glanz von Farbfilmen als
Funktion des PVC. Der Glanz wird bei 60° gemessen, und der Schimmer wird bei 85° gemessen in Übereinstimmung mit den
Meßmethoden nach ASl1I-I D523-67. Herkömmliche Farben lassen in ;
der iiähe von etwa 30 c,j PVG drastisch in Glanz nach, und dieses |
i Nachlassen des Glanzes geht weiter und nähert sich asymptotisch ;
einem Glanz von null bei PVC-Werten über dem kritischen PVC.
Im Gegensatz dazu sind bei Farbfilmen der Erfindung sowohl . Glanz als auch Schimmer bei PVO-V/erten über dem kritischen
PYG vorhanden und erhöhen sich Glanz und Schimmer mit zunehmendem PVC weiter.
Die Fig. 7 zeigt die Opazität (Kontrastverhältnis) einer Reihe 1 von Farbfilmen der Erfindung als Funktion abnehmender TiO2-
iiengen und vergleicht diese Opazität mit einer bekannten Farbe
ί
j(gestrichelte Linie), die etwa 113,5 kg TiO2 de 100 gel Farbe
j(gestrichelte Linie), die etwa 113,5 kg TiO2 de 100 gel Farbe
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enthält und ein lfestsubstansvolumen von t>'5 Ά>
aufweist. Die in der Fig. 7 dargestellten Farbfilme enthalten die angegebenen
Lengen TiOp plus Kunststoffteilchen, so daß konstante
PVG-VJerte erhalten werden.
Die Latexfarbe der Erfindung enthalt feste nicht-filrnbildende
polymere 'feilchen (Kunststoffteilchen) , opas-machendes bzw.
deckendes Pigment und filmbildende Polyrnerisatteilchen. Der gesamte .Gehalt an Festsubstanzen beträft etwa 30 bis ?t! Gev;.--.
Sahireiche übliche Zusätze können zum Zwecke der Stabilität und des Auftragens der l^arbt. zugegeben werden, i'arbfilme
werden durch Koaleszieren von filmbildendem jJindeuiittel zu
einer bindenden liatrix bei der Auftragstemperstur unter Bildung
eines harten, i-.lebrigfreien Films hergestellt. Die nicht-fumbildenden
'Teilchen sind fest und nicht-zellular und sind unter den Bedingungen des Farbauftrags nicht-filmbildend. Wichtfilmbildende
Polymerisatteilchen können im allgemeinen so charakterisiert werden, daß sie eine Glasübergangsteuperatur
von mindestens etwa 5 ö, vorteilhafterweise von etwa 15 G
' und vorzugsweise von etwa 25 0C über der Koaleszenztemperatur
' bei Umgebungsbedingungen haben, bei der der !''arbfilm zu einem
ι erhärteten trocknen farbfilm koalesziert. So enthalten die
ι Farbfilme der Erfindung, die bei Raumtemperatur von etwa 25
aufgetragen und gebildet werden, nicht-fumbildende Polymeri-J
satteilchen mit einer Glasübergangstemperatur von wenigstens ! etwa 50 0, vorteilhafterweise über 40 ^ und vorzugsweise
1 ο
ι wenigstens über 50 G. In entsprechender Weise enthalten Farb-
ι filme, die durch Erwärmungsprozesse beschleunigt getrocknet
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werden, niclit-f umbildende polymere 'i'eilchen mit einer Glasüberganrsteuperatur
von vorzugsweise mindestens etwa 25 °V
höher als üie lvoaleszenztemperatur des Bindemittels bei Umgebungsbedirigungen.
Der Ausdruck "Glasübergangstemperatur" ist bekannt und definiert in allgemeinen den Beginn einer langer
andauernden Lolekülbewcgung, bei der das Polymerisat das
äul.ere Aussehen einer festen Substanz beibehält, aber dann mit Erhöhung der iemperatur kautschukartig und dann klebrig wird
und einem plastischen !'ließen und einer elastischen Verformung unterliegt. Ein Polymerisatteilchen mit einer Glasübergangstemperatur
über der iiaumtemperatur ist bei Raumtemperatur ein
!■.icht-i'ilmbildner. Die Glasübergangstemperatur kann gemäß den
Angaben in Journal of Paint "technology, 4-1, Seiten 167 - 178
(1^6y) gemessen werden. Die Glasübergangstemperatur (Tg) wird,
wenn solche Polymerisatteilchen in der Latexfarbe enthalten sind, am besten unter Berücksichtigung wechselseitig einwirkender
Effekte verschiedener Parbbestandteile, wie z.B. Koaleszenz-;
mitteln, gemessen. Die Tg kann nach der Fox-Gleichung berechnet
werden oder durch Ermittlung des Vicat-Erweichungspunkts gemäß ASi1H 1525 bestimmt werden. Unter beschleunigten Trocknungsbedingungen
des Farbfilms sind die normalen Koaleszenztemperaturen
höher als die liaumtemperatur, wie z.B. 4-9 bis 93 °0 oder sogar
204- 0O. Beim nochtemperaturhärten muß die Glasübergangstemperatur
der nicht-filmbildenden Polymerisatteilchen höher sein
als die Endtemperatur des zu trocknenden Films.
Die Glasübergangstemperatur (Tg) der festen, nicht-filmbildenden Polymerisatteilchen wird gemessen, wenn diese Polymerisatteil-
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chen in dem v.ässrigen Latexemulsionsfarbgemisch vorhanden
sind, wobei die wechselseitigen Effekte der verschiedenen
Earbbestandteile, wie z.B. Koaleszenzhilfsmitbel, berücksichtigt
werden. Die nicht-fumbildenden Polymerisatteilchen
haben einen bewerteten mittleren i'eilchendurchmesser zwischen
etwa 1000 und 10 000 £ (0,1 bis 1,0 iuikron). Vorteilhafterweise
liegt der Durchmesser der festen Folymerisatteilchen
zwischen etwa 1000 und 8000 A* und vorzugsweise z\i/ischen etwa
1000 und öOOO S. hittlere Teilchendurchmesser können mittels
bekannter elektronennikrosicopischer Techniken gemessen werden,
wie von S.H. haron in dem Journal of Api^lied Physics, Vol. 23,
Seite 900 (August 1952) beschrieben ist, oder mittels Scheibenzentrifuge
gemäß den Angaben in Polymer Engineering and Science, Vol. 14-, Seiten 332-337 (Mai 197^) ermittelt werden.
Der Brechungsindex der nicht-filmbildenden Teilchen liegt
zwischen etwa 1,3 und 1,7 gemäß Messung nach AS1Dh D-542,
wahrend die Dichte oder das spezifische Gewicht dieser Teilchen
zwischen etwa 0,9 und 1,5 liegt. Die nicht-filmbildenden polymeren Teilchen sind fest und nicht-zellular und vorzugsweise
hinsichtlich der geometrischen Gestalt im wesentlichen kugelförmig. Die deckend oder opakgemachte I'arbe enthält etwa
' 5 bis 70 /ό nicht-f umbildende Polymerisatteilchen, vorteilhafterweise
10 bis 60 % und vorzugsweise I5 bis 50 ^ derartige
Teilchen, bezogen auf das Volumen der trocknen iestsubstanzen. '
! Vorzugsweise enthält die Latexfarbe mindestens etwa 10 56 '
ι nicht-filfflbildende Teilchen oder andererseits solche Teilchen ι
j
j in einem volumetrischen Anteil größer als der volumetrische
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-y-
Anteil des deckenden Pigments. Die nicht-fumbildenden teilchen
bestehen vorzugsweise aus Polystyrol, können aber auch aus Polymerisaten und Üopolyaerisäten anderer äthylenisch
ungesättigter i.onoraeren bestehen, wie sie in der US-Pstentscurift
5 423 351 beschrieben sind, vorausgesetzt, daß die
'j}g der i'eilchen genügend hoch ist und die Teilchen als solche
gesondert bleiben und bei deu Auftragen unter normalen Bedingungen
und bei der Härtungsterriperatur nicht lcoalesziereu.
ld e nicht-f umbildend en Γ ο lymeri sat teilchen können copolyi.ierisierte
uthy.ienisch ungesättigte honomeren mit einer Kohlenstoff
-Kohlenstoff-Athylendoppelbindung sein, wobei die äthylenisch
ungesättigte doppelbindung zur Additionspolymerisation durch diese ätüylenisclie Doppelbindung befähigt ist, wie
z.E. Styrol, substituierte Styrole, Vinylchlorid, Vinylidenchlorid,
Acrylnitril, hethacrylnitril, Ester von Acrylsäure >
und hethacrylsäure und tert.-Butylacrylat, wobei die Polymeri- j
sate bestehen aus Polystyrol, Polyvinylchlorid und Polymethyl- \
methacrylat, wie in den Beispielen weiter erläutert wird.
I Deckende bzw. opakmachende Pigmente, die gemeinsam mit den ι
' nicht-filmbildenden polymeren feilchen verwendet werden, sind ,
im allgemeinen Pigmente mit einem Brechungsindex von mindestens etwa 1,0. Zu typischen weißen deckenden Pigmenten gehören
Rutil- und Anatastitandioxid, Lithopon, Zinksulfid, Bleititanat, • Antimonoxid, Zirkonoxid, Titancalcium, weißes Blei, Titan-
! barium, Zinkoxid, gebleites Zinkoxid, Gemische davon und
t ähnliche Pigmente· Das bevorzugte weiße anorganische deckende : Pigment ist Rutil-Titandioxid mit einer gewichtsmäßigen
709843/047?
mittleren Teilchengröße zwischen etwa 0,2 und 0,4 iakron.
Titangelb und dergleichen Pigmente mit einem hohen Brechungsindex können als deckende Pigmente und auch zur Verleihung
von Tönungen dem Farbstoff verwendet werden. Obwohl die meisten deckenden Pigmente weiß sind, können alle deckenden
Pigmente mit einem hohen Brechungsindex über etwa 1,8 als solche für die Zwecke der Erfindung verwendet werden ohne
RücKsicht auf ihren tönenden (farbgebenden) Einfluß auf den
erhaltenen Farbfilm. Deckende Pigmente machen mindestens etwa 5 -/j und bis herauf zu 50 /6, bezogen auf das Volumen der
trocknen Festsubstanzen, und vorzugsweise zwischen etwa bis 25 /-1» bezogen auf das Volumen der trocknen Festsubstanzen,
aus.
Ein filmbildehdes Bindemittel wird benutzt, das bei der Temperatur
des Auftragens der Farbe und des Trocknens des Farbfilms koalesziert, um eine bindende hatrix für die deckenden
Pigmente, die nicht-f umbildenden Polytierisatt eilchen (Kunststoff
teilchen) und andere nicht-f umbildende Zusätze, wie z.B. Streckmittel und Füllpigmente, zu bilden. Das filmbil-
! dende Latexbindemittel hat einen Hauptgewichtsanteil von
: Polymerisatteilchen vorzugsweise mit einer Größe zwischen
1000 und 10 000 S. Das Vorhandensein eines filmbildenden
' Bindemittels mit einem Hauptgewichtsanteil von Teilchen
; nicht kleiner als etwa 1000 & ist erwünscht, um die gewünschte
; Deckfähigkeit zu erzielen, die auf die Unfähif^keit der Binde-
, mittelteilchen zurückzuführen zu sein scheint, die in dem
: Film gebildete Kikrohohlraumstruktur als Folge des Vorhanden-
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seins nicht-fumbildender Teilchen zu durchdringen. Die filmbildenden
Lstexpolymerisatteilchen sollen einen gewichtsmäßig iiiXOtleren Durchmesser zwischen etwa 1000 und 10 000 und vorzugsweise
zwischen 3000 und ΰΟΟΟ £ für ein geeignetes Theologisches
Verhalten haben.
Wässrige formulierte filirbildende Bindemittellatices können
Emulsionen oder· Dispersionen von einer sehr breiten Klasse νου synthetischen Harzen sein, die für ein L'inrnischen in die
Latexfarben geeignet sind. Die geeigneten Latices als solche oder im Gemisch mit V/eichmschern, Lösungsmitteln und der- gleichen,
enthalten Polymerisat eilchen mit einer Glasübergangstemperatur,
die für ein Verschmelzen und Koaleszieren zu ! einem jj'ilm unter den Auftragsbedingungen geeignet ist. Dementsprechend
hat der filmbildende Bindemittellatex für bei i gewöhnlicher Temperatur, wie z.B. 25 0, lufttrocknende Latex- [
farben Polymerisatteilclien mit einer Glasübergangstemperatur unter 20 0C und mindestens von etwa 5 °0 und vorzugsweise von
ndndestens 15 G unter der Koaleszenztemperatur unter normalen
Bedingungen und bildet daher einen Film oder eine bindende faatrix beijeiner derartigen Eosleszenztemperatur unter normalen
.Bedingungen. Wenn der Film beschleunigt getrocknet werden soll, wie z..b. durch Erwärmen in einem Ofen, kann die Glasübergangstemperatur
der filmbildenden Bindemittelpolymerisatteilchen wesentlich höher liegen, aber vorzugsweise noch mindestens
etwa 15 °G unter der Trocknungskoaleszenztemperatur, so daß
das Bindemittel einen bindenden Katrixfilm unter den beschleunigten
Trocknungsbedingungen bildet. Die Glasübergangstemperatur
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des filmbildenden Bindemittels muß mindestens etwa 1ö ü
unter der Glasübergan steuiperatur der nicht-fiJmbildenden
Polymerisatteilchen liegen, die eine Glasübergangstemperatur
über der äußersten angewendeten höchsttemperatur des au
trocknenden i'ilms haben müssen. Vorzugsweise betrugt der Unterschied
zwischen der Glasüber;-angsteuiperatur der filmbildenden
und d^r nicüt-fumbildenden Polymerisatteilchen etwa 30 0O.
Die Glasübergangstemperaturen können gemessen werden, wenn die f umbildenden PolyEerisafcteilclien in deu Lot _ocf arbf eruisch enthalten
sind, in dem die wechselseitigen Einwirkungen der verschiedenen
!''arbbostandteile, wie z.B. von ivoaleszenzhilfsmitteln,
berücksichtigt werden.
2iu typischen polymeren fumbildenden Bindemitteln, ö.la für die
Latexdispersionsfarben der Erfindung geeignet sind, welche etwa bei Raumtemperatur aufgetragen w?rden sollen, gehört eine
große Vielfalt von Polymerisaten und Oopolymerisaten äthylenisch
ungesättigter Kononieren, wie z.±3. Vinylacetat-, Acrylat-,
Kethacrylat-, Isopren-, Lutadien-, Styrol-, alkylierte Styrol-I
und/oder üibutylmaleateinheiten enthaltende Polymerisate, und
und/oder üibutylmaleateinheiten enthaltende Polymerisate, und
! derartige Polymerisate und Copolymerisate werden häufig mit
Stabilisatoren und Zusätzen vermischt, wie sie z.B. in den US-Patentschriften 2 4-98 712, 2 676 930, 2 700 026, 2 702 284,
2 728 737, 2 731 434, 2 731 4-35, 2 739 136, 2 773 84-9,
2 807 597, 2 8O9 95O, 2 833 74-7, 2 837 444-, 2 852 4-75,
2 852 4-V'b, ü ö6ö 752, 2875 166, 2 881 14-3, 2 683 355,
2 884- 397, 2 886 54-6, 2 887 460, 2 888 4-21, 2 888 4-22,
709843/öm
2 ööö 505, 2 öd^ 2$ö, 2 do9 314, 2 ö92 öO2, 2 ö94 927,
2 o9p v5ü, *. L-y/ ίου, ^ ö^7 Ιοί?, 2 ö99 5^7, 2 905 649,
2 ^07 720, 2 902 721, 2 904 523, 2 912 399, 2 913 429,
2 914 497, '~- 917 476, 2 921 046, 2 922 7Ö1, 2 933 467,
2 9^3 469, 2 934 529, 2 936 295 und 2 937 156 beschrieben
sind.
Andere fumbildende -bindemittel, die für einen einsatz bei
höheren Temperaturen geeignet sind, sind Polymerisate, die
hcufig Vinylchlorideinheiten, Tetrafluoräthyleneinheiten,
üthyleneinheiten und Acrylnitrileinlieiten enthalten. Zahlreiche
filmbildencle Acry!bindemittel sind für die Durchführung
der Erfindung geeignet, und zu diesen gehören Polymerisate von hethacrylsäure, Acrylsäure und Gemischen davon, Copolymerisate
oder l'erpolymerisate von Acrylsäure- und/oder Lethacrylsäureestern
mit Styrol und/oder Vinylacetat und Copolymerisate oder , ferpolymeriS'^te von Lethacrylsäureestern und/oder Acrylsäureestern
mit acrylnitril sowie auch Emulsionscopolymerisate, wie z.B. eingedickte üle und solche aus phenolischen honomeren, '
wie in der US-Patentschrift 2 962 I51 beschrieben ist. Zu geeig-j
net en f umbildenden Latexbindemitteln gehören solche, die Vinyl- und Vinylidenpolymerisate sind und Einheiten, wie z.B.
Vinylacetat, Vinylchlorid, Vinylidenchlorid und dergleichen, enthalten, solche, die Kohlenwasserstoffpolymerisate und
-copolymerisate sind und Äthylen- oder Propyleneinheiten und oxygenierte oder halogenierte Derivate davon, Butadien, oxygeniertes
Butadien, Isopren, oxygeniertes Isopren, Butadienstyrol, Butadien-Viny!toluol, Isopren-Styrol und dergleichen
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enthalten, solche, äie Acryipol;.. merisste sind und Einheiten
von Acrylsäure, hethacrylsuure, den Estern davon und Acrylnitril
enthalten, Copolymerisate, die kohlenwasserstoffmonomeren
mit ungesättigten Materialien, vie z.ß. das i-ieaktionsprodukt
von Maleinsäure mit btyrol enthalten und, allgemein
gesagt, zahlreiche andere harzartige und kautschukartige
elastomere Latexprodukte, die Polymerisate und Copolymerisate von äthylenisch ungesättigten Monomeren sind sowie Polymerisate
sind, die in stabiler wässriger I.atexfonn erhältlich sind und
zu einem pigmentierten filmbildenden Bindemittel lcoaleszieren
können, wenn sie auf eine Oberflache aufgebürstet, aufgesprüht oder aufgewalzt werden, so daß sie bei Raumtemperatur oder erhöhten
Temperaturen härten können. Kooleszenzhilfsmittel, z.B.
Diäthylenglykolmonobutylutheracetat, Diäthylenglykolmonoäthylätheracetat,
Äthylenglykolinonophenyläther oder 2,2,4~'JPrimethyl-1,3-pentandiolüiOnoisobutyrat,
sind zur l-iodifizierung der Eigenschaften
der filmbildenden latexbindeuiittel geeignet, um die
gewünschte Koaleszenz der filmbildenden Polymerisatteilchen
bei der umgebenden Koaleszenztemperatur zu erhalten.
j Deckendes Pigment wirkt wirksam mit dem Kunststoffpigment
zusammen und wird in dem gesamten farbfilm durch das Kunst-
■ stoffpigment gleichmäßig verteilt. Die vor dem Einsetzen einer
hohen Oberflächenporosität erzielte gesteigerte Opazität bzw. ι Leckfähigkeit ist in erster Linie auf eine Kombination von
; erhöhter Dispersion und Verteilung von deckendem Pigment, verursacht durch den Trenneffekt der Kunststoffteilchen, und
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■V-
Bildung einer hikrohohlraumstruktur mit im wesentlichen geschlossenen
Zellen innerhalb des Farbfilms zurückzuführen. Gewöhnliche Farbfilme sind im allgemeinen etwa 0,025 bis
0,075 ffiin dick, wenn sie mit Bürsten oder Walzen aufgetragen
werden, und in einem solchen Fall sind etwa 5 bis etwa 25 (/j
von deckendem Pigment, wie z.B. von Rutil (TiOp), bezogen auf das Volumen der trocknen Festsubstanzen, für die opake
bzw. deckende Farbe der Erfindung erforderlich. Im allgemeinen gilt, daß Je dünner der Film ist, desto höher der erforderliche
Gehalt an deckendem Pigment ist. Zum besten Abdecken wird in solchen Filmen Pigmentrutil (TiO2) vorzugsweise in
einem Anteil von 10 bis 25 %t bezogen auf das Volumen der
trocknen festen Substanzen, verwendet.
Die Farbe der Erfindung kann ferner nicht-deckende Füll- oder Streckpicmente enthalten, die häufig als inerte Substanzen bezeichnet
werden und zu denen Tone, wie z.B. Kaolin!ttone, Kieselsäure, Talkum, Glimmer, Wollastonit, Baryte, Schiefermehl,
Calciumcarbonat und andere herkömmliche Füllpigmente gehören. Füll- und Streckpigmente sollen im allgemeinen keinen
effektiven Durchmesser über 44 Kikron für Farbzwecke haben, und
gewöhnlich ist die Teilchengröße nicht wesentlich größer als 25 Kikron zur Erzielung bester Anstriche· Füll- und Streckpigmente
können 0·bis 60 % der Latexfarbe, bezogen auf das
Volumen der trocknen Festsubstanzen, und vorteilhafterweise etwa 5 bis 50 % gemäß einer Ausführungsform der Erfindung mit
höherem Pigmentgehalt ausmachen. Zu bevorzugten Füll- und
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Streckmitteln gehören kalzinierter Ton, amorphe Kieselsäure, kristalline Kieselsäure und diatomeenartige Kieselsäure, die,
wie gefunden worden ist, die erwünschte und vorteilhafte Wechselwirkung der nicht-fumbildenden i'eilchen und des
deckenden Pigments, die in den trocknen opaken bzw. deckenden Farbfilmen der Erfindung enthalten sind, nicht wesentlich
beeinträchtigen. Im Gegensatz dazu zeigen herkömmliche Latexfarben, die Füll- und Streckpigmente enthalten, gleichbleibend
eine erhebliche Beeinträchtigung der Filmintegritätseigenschaften bei PVG-Werten über dem kritischen PVC.
Die Latexfarbe der Erfindung kann Farbpigmente enthalten, die Pigmentmaterialien sind, welche der erhaltenen Latexemulsionsfarbe
eine spezielle Farbe bzw. einen speziellen Farbton zu verleihen vermögen. Zu Farbpigmenten gehören z.B. gelbes
Ferritoxid, Eisen-III-oxid, "braunes" Eisenoxid (das ein
Geraisch von roten, gelben und schwarzen Eisenoxiden ist), gelbbraunes Eisenoxid (das ein ähnliches Gemisch ist), hellgelber
Ocker und gebrannte Siena, Chromoxidgrün, Phthalocyaningrün (chloriertes Kupferphthalonitril), das grüne Eisensalz
von Nitrosobetanaphthol, Kupfer, Phthalonitrilblau, Ultramarinblau,
Ruß, Lampenruß, Toluidinrot, Parachlorrot, Parapigmentstoff (roter, alkalibeständiger roter, BON-roter
und maronenfarbener), Kadmiumrot- und -gelbfarbstoffe,
Watchungrot, Krapprosa (-rot), Duratonrot, Karminrot, Chromgelb (Bleichromat), Ghromorange, Hansagelbfarbstoffe (die
Azokuppler von Inetanitroparatoluidin und Acetoacetanilid sind) und goldfarbene Nic-kelazokomplexe, wie sie z.B. xn der
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US-Patentschrift 2 3^6 32? beschrieben sind. Andere herkömmliche
spezielle Pigmentzusätze, wie z.B. Perlmuttgraphit, Perimuttglasfritte usw., und fluoreszierende, perlenartig
schiiunernde und opaleszierende Materialien können allgemein
als i'arbpigmente eingestuft wurden, weil solche Pigmentzusätze
spezielle optische Effekte ergeben, wie z.B. perlenartige und perlmuttartige Effekte. Parbpigmente machen 0 bis 20 % und
vorteilhafterweise G bis 10 #, bezogen auf das Volumen der
trocknen festen Substanzen, der deckenden oder opak gemachten Latexfarbe der Erfindung aus, und solche iarbpigmente sind im
allgemeinen deckend, können aber je nach dem Brechungsindex
deckend oder nicht-deckend sein.
Eine interessante und wertvolle Eigenschaft der Latexemulsionsfarbe
der Erfindung besteht darin, daß ein höherer Schimmer und Glanz als üblich bei hohen PVC-Werten erzielt werden
können, und zwar insbesondere mit nicht-fumbildenden monodispersen
Polymerisatteilchen mit etwa der gleichen Größe. Geeignete monodisperse Polymerisatteilchen können durch vorsichtiges
Impfen und Eraulsionspolymerisieren hergestellt werden, wie es in der US-Patentschrift 3 423 351 angegeben
ist, auf die hier Bezug genommen wird. Nach dieser US-Patentschrift kann eine mit 'wasser emulgierbare polymerisierbar
organische flüssigkeit mit vorzugsweise äthylenischer Kohlenstoff-Konlenstoff-Doppelbindung
in einem dispergierten Zustand im wässrigen Medium, das anionische und nichtionische grenzflächenaktive
fiittel enthält, unter Emulsionspolymerisations-
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bedingungen polymerisiert werden, wobei das Verhältnis der
grenzflächenaktiven hittel sorgfältig eingestellt wird und
auch die Temperatur und die "iasserlöslichkeit von polymerisierbarer
Flüssigkeit in dem Keaktionsgemisch sorgfältig
überwacht werden. Der Durchmesser von 'Teilchen der Suspension oder Emulsion kann leicht mittels elektronenmikroskopischer
Techniken bestimmt werden. Zur Ii-.Stimmung der Gleichmäßigkeit
des Teilchendurchmessers wird der gewichtsmäßig mittlere Durchmesser (D ) d.urch den zahlenmäßig mittleren Durchmesser
(D ) dividiert, um ein D /D -Verhältnis oder den Polydispersitätsindex zu erhalten, der bestimmt, ob eine Dispersion von
Polymerisabteilchen monodispers oder polydispers ist. Vienn das
Verhältnis D /D 1,00 ist, sind die Teilchen völlig monodispers,
und für die Zwecke der Erfind-ung wird davon ausgegangen, daß alle Polymerisatteilchen monodispers sind, wenn das
D /D -Verhältnis 1,0 bis 1,1 und vorzugsweise 1,00 bis 1,05 beträgt.
Ein weiterer überraschender Vorteil kann mit Farben erzielt werden, die einen hohen Gehalt an nicht-filmbildenden Bestandteilen
haben und die PVO-Werte über dem kritischen Oberflächen!
prositäts-PVO (Lackerhaltungsfähigkeit) aufweisen, wodurch
die gebildeten trocknen Farbfilme eine geringe Lackerhaltungsfähigkeit zeigen, aber überraschenderweise ihre Filmintegritätseigenschaften
beibehalten, wie Schmutzfestigkeit, Rußfestigkeit, Korrosionsfestigkeit, Abriebfestigkeit und
Scheuerfestigkeit und dergleichen Filmintegritätseigenschaf-
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ten. Das hohe Figment-Bindemittel-Verhältnis liegt über dem PYC-V/ert, wenn genügend filmbildendes Bindemittel zur Verfügung
steht, um die nicht-fumbildenden festen Bestandteile
einzuhüllen. Im Gegensatz dazu fehlen herkömmlichen Latexfarben ohne polymere Kunststoffteilchen der Zusammenhalt und
die Filmintegrität bei hohen PVC-Werten über dem kritischen FVG aufgrund der nicht-kontinuierlichen Farbphase. Wach einer
Ausführungsform der Erfindung basiert die Latexfarbe vorzugsweise
auf filmbildenden Bindemitteln aus Acry!polymerisaten,
die mindestens etwa 40 Gew.-% copolymerisierte acrylisch-ungesättigte
Monomere enthalten, wie z.B. Acrylsäure und Methacrylsäure, hethylacrylat und Methylmethacrylat, Äthylacrylat und
Äthylmethacrylat, Butylacrylat und Butylmethacrylat, Propylacrylat
und Propylmethacrylat, 2-Athylhexylacrylat und
2-Äthylhexylmethacrylat, und verschiedene Reaktionsprodukte
wie z.B. Butyl-, Phenyl- und Gresylglycidyläther, umgesetzt mit Acrylsäure und Methacrylsäure, Hydroxyalkylacrylaten und
-methacrylaten, wie z.B. Hydroxyäthyl- und Hydroxypropylacrylaten und -methacrylaten, sowie auch Aminoacrylate und
-methacrylate. Zu anderen geeigneten Bindemitteln für Farben, die mit PVC-Werten über dem kritischen Oberflächenporositäts-PVC
zubereitet werden, gehören Acrylpolymerisate, die bis
herauf zu 60 % Styrol enthalten, Styrol-Butadien-Copolymerisate,
die etwa 55.bis 65 % copolymerisiertes Styrol oder
copolymerisierte Styrolderivate enthalten, und Copolymerisate von Acrylnitril, Vinylchlorid und Vinylidenchlorid, die
häufig mit weichmachenden Monomeren copolymerisiert werden,
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-K-
wie ζ,.B. Dibutylmaleat, Butadien oder Alkylacrylaten.
Die zum Koaleszieren bei der Temperatur des Auftragens der
Farbe verwendeten filmbildenden Bindemittel ermöglichen das Trocknen des Farbfilms und ergeben eine bindende Matrix für
die deckenden Pigmente, das nicht-fumbildende Polymerisat
(die Kunststoffteilchen), nicht-deckende Pigmentstreckmittel und -füllstoffe und andere nicht-f umbildende Zusätze.
Koaleszenzhilfsmittel, wie z.B. Diäthylenglykolmonoäthylätheracetat,
2,2,4~Trimethyl-1,3-pentandiolmonoisobutyrat
oder Dibutylphthalat, sind geeignete koaleszierende Materialien
für die Latexfarben der Erfindung.
Die Latexfarbe der Erfindung hat einen PVC nach der allgemeineren Ausführungsform zwischen etwa 30 und 75 £>
worin der PVG einer Farbe größer ist als der kritische PYG gernäß
Opazitätsmessung. Die Latexfarben können einen PVC bis herauf zu 75 "s>
haben und ergeben trockne Farbfilme mit ausgezeichneten Filmintegritätseigenschaften, wie z.B. Scheuerfestigkeit,
Polierfestigkeit, Kratzfestigkeit, Korrosionsfestigkeit, Schmutzfestigkeit, Rußfestigkeit und Abriebfestigkeit, die
alle annähernd durch eine Scheuerfesti-rkeitskurve dargestellt werden können, welche nach dem modifizierten AS'fl-i-'Dest Hr.
2486 (ohne Benutzung eines Keils) ermittelt wird. Der Scheuertest
wird mit einer 1Obigen wässrigen Aufschlämmung von
Grest-Seife, die als schleifendes Scheuermittel benutzt wird, durchgeführt, wobei die Anzahl Scheuerzyklen angegeben wird,
durch die >0 ·■;» der Farbfilmdicke entfernt worden sind. Die
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Filmintegritatseirenschaften können in einfacher 'weise durch
die Scheuerfestigkeit gemessen werden, wobei die Mindestfilmintegritätseigenschaften
der nach der Erfindung erzeugten Farbfilme derart sind, daw diese Farbfilme mindestens etv/a
100 Scheuerzyizlen, vorteilhafterweise über 450 Scheuerzyklen
bei guten -Farbfilmen und vorzugsweise mindestens etwa 600
Scheuerzyklen bei x'arbfilmen hoher Qualität aushalten. Die am
meisten bevorzugten Farben haben einen PYG größer als der kritische PVO (Opazität) und geringer als der kritische Oberflächenpxositäts-PVO
(Lackerhaltungsfähigkeit), was anzeigt, daß die am meisten bevorzugten Farbfilme eine sehr geringe
Filmoberfluchenporosität haben. Nach den allgemeineren Ausführungsformen der Erfindung hergestellte Farbfilme haben bei
PYG-V/erten über dem kritischen Oberflächenporositäts-PVG weniger gute Lackerhaltungseigenschaften als die bevorzugten
Filme, bei denen der kritische Oberflächenporositäts-PVG nicht überschritten wird. Überraschenderweise behalten solche
Filme Giit höherem PYO ihre ausgezeichneten Filmintegritätseigenschaften
bei. Es wird angenommen, daß dieses Phänomen auf die dichte Füllung aus festen, nicht-zellularen Kunststoffteilchen
zurückzuführen ist.
Die festen, nicht-fiImbildenden Polymerisatteilchen scheinen
einem Scheuern wirksam widerstehen zu können, und auch wenn solche l'eilchen an ihrer Stelle abgetragen werden, ist doch
der Vorteil gegeben, daß festes polymeres Material freiliegt und keine Öffnungen freiließen, die erhalten werden würden,
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wenn solche abgetragenen polymeren l!eilchen hohl, höckerig
oder blasenförmig wären, uemnach ergibt die Farbe der Erfindung
erwartungsgemäß eine widerstandsfähigere Oberfläche gegenüber Schmutz und Ruß, auch wenn sie ein wenig abgescheuert
ist, und wird weniger trocknes ϊ-iineralpigment je
Einheitsbereich freigelegt, als es der Fall bei einem entsprechenden herkömmlichen j/arbfilm ist; dieses trockne Pigment
ist häufig ziemlich empfänglich für ein Absorbieren von Oberflächenmarkierungen. Demnach kann der Farbfilm der Erfindung,
auch wenn er in diesen oberen PVC-Bereichen eindeutig "an Bindemittel verarmt" ist, gute Filmintegritätseigenschaften
bis herauf zu 75 % 1"VO zeigen. Eine solche unerwartet gute
Leistungsfähigkeit ist vielleicht einer Art von Wechselwirkung
zwischen den f.esten, nicht-f umbildenden kunststoff teilchen
und dem Latexfarbenbindemittel zuzuschreiben, wobei die ersteren möglicherweise in gewisser Weise als Bindemittelstreckmittel
oder -adjuvans wirken.
Die Latexemulsionsfarbe der Erfindung kann in einer Dispersionsmühle,
wie z.B. einer Oowles-Dispersionsmühle, zubereitet werden. Vorzugsweise werden die üblichen Pigmentdispersionsbestandteile
mit Ausnahme der nicht-filmbildenden Polymerisatteilchen
und des filmbildenden Bindemittels zunächst in der Dispersionsmühle oder auch in einer Sandmühle, Kugelmühle,
Walzenmühle oder Schwingmühle miteinander vermischt. Dann werden die nichtfilmbildenden Polymerisatteilchen und das
filmbildende Bindemittel plus üblichen zusätzlichen FiIm-
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rrundbestandreilen zu dem erhaltenen Gemisch gegeben und in
geeigneter V.eise mit einem üblichen Badrührer eingerührt. Die
erhaltene Farbe ist eine völlige Dispersion.
Die nachfolgenden Beispiele veranschaulichen die Vorteile der Erfindung und erläutern Verfahren zur Durchführung der Erfindung.
Lie Erfindung ist jedoch nicht auf diese Beispiele beschrankt.
Wasser 7,95 2,10
Bakterizid, 1-(3-Ghlorallyl)-3,5,7-"fcriazo-1-azojodomantanchlorid
(Dowicil 100,
Handelsbezeichnung von Dow Chemical Go.) 0,45 0,12
Handelsbezeichnung von Dow Chemical Go.) 0,45 0,12
Verdickungsmittel (2,5^ige wässrige Losung
von iiydroxyathylcellulose mit einer Lösungs-
visKositat von 1^000 cP), Cellosize QR I5OO 45,4 12,12
Entschäumer, Mineralöl und Kieselsäurederivate, Drew L-475 0,9 0,26
Pi;; mentdispergiermittel, iTatriumsalz von
Polyacrylsäure, Tamol 751» Handelsbezeichnung
von Rohm & Hass Go. 3554 0,79
Heizmittel (üriton GF-J2, Handelsbezeichnung
von Rohm & Haas Gö.) 0,11 0,03
RUtU-TiO2 79,45 5,23
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ffilm^rundmaterial ("Letdown"-Katerial) leg gal
V/asser 55,6 14,17
Koaleszenzhilfsmittel ( 2,2,4-ilrimethyl-1 ,3-pentandiolraonoisobutyrat)
1,09 0,30
Koaleszenzhilfsmittel (Diäthylenglykolbutyl-
ätheracetat) 4,45 1,20
!•umbildender Bindemittellatex (Vinj-lacetat-Dibutylmaleat-Oopolymerisat)
94,3 22,91
Micht-fumbildender Kunststoffteilcherilatex
(Polystyrol 2325 S) 115,5 29,40
Entschäumer, Dow L-475 C,9 0,26
Verdickungsmittel (2,5>"ige wässrige Lösung von
Hydroxyäthylcellulose) 41,9 11,20
Insgesamt 464,3 1CX), 02
Der erhaltene Pigment-Volumen-Gehalt (PVC) betrug 65 >·-. Der
volumenmäßige Gehalt an festen Substanzen betrug 33 #» und der
gewichtsmäßige Gehalt an festen Substanzen betrug 45,3 $· Die
I'1 arbfilme wurden bei Kaumtemperatur (22 0O) für mindestens
16 btunden luftgetrocknet, bevor die folgenden Messungen gemacht wurden. Die Deckfähigkeit wird an einem auf eine Karte
(Lenata Form 3B) aufgetragenen ud für 16 Btunden bei 22 0C
getrockneten j?ilm mit einer Naßdicke von 0,076 mm gemessen, während das Reflexionsvermögen auf schwarzen und weißen Teilen
der Karte unter Benutzung eines Color Eye-Spektrophotoraeters gemessen wird, um ein Kontrastverhältnis zu erhalten, das als
das Verhältnis des Keflexionsvermögens gegenüber ßchwarz zu
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dem iiefelxionsverniö--en gegenüber ΐ/eiß angegeben wird,
Oberfläclienporoaität wird durch die Lackerhaltungsfähigkeit,
wobei eine Ί3 stfarbe in i?orm eines 0,076 mm dicken feuchten
51UMS mittels eines 3ird-Applikators auf eine JJeckfähigkeitskarte
(Lenata i'orm 3-ü) aufgetragen und für 16 Stunden bei
d.2 0O getrocknet wird. Dann wird ein 0,033 mm dicker feuchter
Film aus Alkydemail (weißes Alkyd X-5950, enthaltend 17,3 Z
UO2, 14-, 5 ρ inerte stoffe, 30,7 % Tallölalkyd, 37,5 fr Lackbenzin,
ein Produkt von Glidden-Durkee Division von SOh Corporation) auf den trocKnen farbfilm aufgebracht und das
Alkyaemail bei ^i-auDitet^peratur für 24 Stunden getrocknet. Der
Glanz von Alk;d gegenüber dem trocknen Latexfarbfilni wird mit
dem Glanz des gleichen Alkyds verglichen, das auf eine versiegelte
Unterlage aufgetragen worden ist. Die Lackerhaltung wird als das Verhältnis von i-rozent Glanz auf der Testfarbe
gegenüber dem Glanz des Alkydemails auf der versiegelten Unterlage
angegeben. Die Oberflächenporosität wird auch durch die K ώ ϊί-i'arberhaltungsfähigkeit gemessen, wobei ein 0;076 min
dicker feuchter Film aus der Testfarbe auf eine Opazitätskarte (2G Lenata) durch einen 0,076-mm-Bird-Applikator
aufgezogen und für 16 Stunden an der Luft getrocknet wird. Die K Si N-^arbe wird dann in rechten Winkeln zu der Testfarbe
auf die weißen 'feile der 20-Karte aufgezogen und 2 Minuten
getrocknet. Überschüssige Farbe wird dann mit einem Papiertuch abgerieben. Das Eindringen von ünarbe in den Testfilm wird
dann gemessen, indem das prozentuale .Reflexionsvermögen an der Y-Akala eines IDL color Eye-Colorimeter-Spektrophotometers
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33
(Instrument Development Labs, Kollworgan Corp.) unter Benutzung
von weißem Vitrolite (dickem opakeis Bauglas) als Standard abgelesen wird. Die Porosität wird in Prozent
.Reflexionsvermögen angegeben, ähnliche !''arbfilme mit einer
Maßdicke von 0,076 mrn werden bei 22 0O für 16 btunden getrocknet
und dann den Tests zur Ermittlung der Abriebfestigkeit
(modifizierter ASx1I-I-TeSt Nr. D-2466) und der Korrosionsfestigkeit
(Test Nr. D-2198) unterworfen. Die erhaltenen Ergebnisse werden in der Tabelle 1 angegeben.
Volumen der festen Bubstanzen TiO2-Gehalt (Kg/100 gal)
Opazität bzw. Deckfähikgeit (Kontra stv erhältnis)
Oberflächenporosität (Lackerhaltungsfähigkeit)
Oberflächenporosität (K & N Parberhaltungsfähigkeit)
Abriebfestigkeit (Scheuerbarkeit) Korrosionsfestigkeit Polierfestigkeit Schimmer (3>
Reflexionsvermögen bei 85°) Glanz (% Reflexionsvermögen bei 60 )
65 1A 79,45 Jö
0,970 80 %
80 % ausgezeichnet ausgezeichnet ausgezeichnet 60 %
8 %
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Eine Farbe ühnlich wie in dem Beispiel 1 wurde mit einem PVC
von 56 p formuliert, die nicht-fumbildende Polymerisatteilchen
mit einer Größe von 5200 £ enthielt. Die Farbfilme wurden
wie in dem Beispiel 1 getestet, und es wurden die in der nachfolgenden
x'ebelle 2 angegebenen Ergebnisse erhalten.
ueispiel 5
iüine Farbe ähnlich wie in dem Beispiel 1 wurde mit einem PVC
von 64- μ formuliert, öle nicht-fumbildende I'olymerisatteilchen
axt einer Größe von 2JfG X enthielt. Die Farbfilme wurden
wie in dem Beispiel 1 getestet, und es wurden die in der nachfolgenden
tabelle 2 angegebenen Ergebnisse erhalten.
Eine jj'arbe ähnlich wie in dem Beispiel 1 wurde mit einem PVG
von 70 jo formuliert. Die damit erhaltenen Farbfilme wurden
wie in dem Beispiel 1 getestet, und es wurden die in der nachfolgenden l'abelle 2 angegebenen Ergebnisse erhalten.
Eine bekannte Farbe wurde formuliert, die filmbildendes Latex bindemittel, das aus einem Oopolymerisat von 82 % Vinylacetat
und 18 ?j Dibutylmaleat bestand, 115,8 kg TiO2 (23 %) und
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-X-
inerte stoffe enthielt. JJie j'arbe enthielt, bezogen auf das
Volumen, 21 % TiOp, 5,3 7- OaCO-,,, 7,7 >J Kieselsäure und Silikate,
16,2 jh von dem genannten Bindemittel, 2 yj Zusätze,
2,8 /v Glykol und Glykolester und 4-5 -;& Wasser, und das Volumen
der festen bubstanzen betrug 33 /ό, und der PVC war 4-2,6 ΐ>. Die
bekannte j?arbe wurde wie in dem Beispiel 1 getestet, und die
Ergebnisse werden in der nachfolgenden l'abelle c. angegeben.
L'abelle 2
Bei- Bei- Bei- Bei- Beispiel 1 spiel 2 spiel 3 spiel 4- spiel 5
(bekannt)
PVC (yi)
Volumen der festen Substanzen (w)
56
64-
70
4-2
iO2(kg/gal)
Opazität (Kontrastverhältnis)
33 33 33 33 33 79,4-5 79,4-5 79,4-5 79,4-5 115,8
0,970 0,970 0,976 o,y84- 0,970
Porosität: Lackerhaltungs fähigkeit (jö) |
80 | 80 | 80 | 4-5 | 80 |
K co N J?arberhaltungs~ fähigkeit (;ϊ>) |
80 | 75 | 75 | 4-0 | 75 |
Scheuerfestigkeit | ausge zeich net |
ausge zeich net |
ausge zeich net |
gut | ausge zeich net |
Fleckentfernung bzw. Korrosionsfestigkeit
Polierfestigkeit 60°-Glanz
15
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b5e-Schimmer (>,) 60 55 50 85
Lunststoifteilchengröße, 2 2325 5200 2310 2325
Polydispersit'-tsindex 1,01 1,04 1,16 1,01
Eine pigmentierte Latexemulsionsfarbe wurde folgendermaßen
hergestellt:
A. Die folgenden Bestandteile wurden mittels eines Cowles-Dispergators
für etwa 55 Minuten dispergiert:
255 Teile Rutilpigment TiO2
50 Teile kalzinierter Ton
60 Teile Galciumcarbonat
50 Teile kalzinierter Ton
60 Teile Galciumcarbonat
Teile nichtionisches grenzflächenaktives Kittel aus
Isooctylphenoxyathanol, enthaltend 9-10 Äthylenoxideinheiten
je hol Phenol (Triton X-100)
ü Teile einer 15/^igen wässrigen Lösung von einem Natriumsalz
von polymerer Carbonsäure (Tamol 731)
Teil Antischaummittel, ein Gemisch von Mineralölen und
Kieselsäurederivaten (Drew 913SX) 12 Teile Äthylenglykol
2,4 Teile von wasserlöslichem cellulosischem Verdickungsmittel
aus iiydroxypropylmethylcellulose, enthaltend etwa 19-24 % Methoxyl und 4-12 % Hydroxypropoxyl
Teil antimikrotielles Mittel, 1-(3-Chlorallyl)-3,5,7-
triazo-1-azojodomantanchlorid
150 Teile Wasser
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B. Die folgenden Bestandteile wurden dem Teil A zugegeben:
2,3 Teile cellulosisches Verdickungsmittel aus üydroxy-
propylmettrylcellulose
16 Teile Diäthylenglykolmonoäthylüttier
4 Teile 2,2,4-Trimethyl-i ,3-pentandioliiionoisobutyrat
4 Teile nichtionisches grenzflächenaktives Ldttel aus
dem AmmoniumsaIz von dem Sulfatester eines Octylphenoxypolyoxj^athylennthanols
(Alipal 00-436, Handelsbezeichnung von GAIi1 Co.)
4 Teile Dispergiermittel, hatriumsala von iolyniethscrylsüure
un Form einer ^^ip'en v/ tosri-ren Lösung (Tamol
4 l'eile Antischaummittel, ein Geraisch von i.ineralülen
und Kieselsäurederivaten (Lrew 913 &X)
G. xane Reihe von Latexfarben wurde durch Vermischen von (Deil
B (enthaltend 'feil A) mit einer wässrigen !Dispersion von
Polystyrolteilchen und filmbildendem Latex zubereitet. Die Polystyrolteilchen hatten eine gevjichtsmäßig mittlere Teilchengröße
von 2450 S, ein D /D von 1,1, einen geivichtsmäl-jigen
Gehalt an Festsubstanzen von 51,4 ρ und eine Dichte
von 3»9O kg/gal und eine Glasübe^gangstemperatur von etwa
100 0O. Das filmbildende Latexbindetnittel war eine wässrige
Dispersion von filmbildendem Latexbindemittel, das 82 % Vinylacetat, copolymerisiert mit 18 £ Dibutylmaleat, enthielt,
das einen i'estsubstanzgehalt von 5^5 5 Gew.-% mit
einer gewichcsmäßig tuittleren 'l'eilchengröße von etwa
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6500 S und einer Glasübergangstemperatur (Tg) von 15 °C
hatte. Zu jeder Farbdispersion wurde V/asser gegeben, so daß das Volumen der Festsubstanzen von jeder angegebenen Formulierung
53,1 /& betrug. Der Pigment-Volumen-Gehalt (PVG) des
erhaltenen trocknen Films von jeder Formulierung wird in der tabelle 3 angegeben. Die für die wässrige Polystyroldispersion
und für die wässrige Dispersion von filmbildendem Latexbindemittel
angegebenen Prozente wurden unter Bezugnahme auf das Volumen der trocKnen Festsubstanzen berechnet, I>ie als
"Kontrolle" bezeichnete Probe war eine herkömmliche Latexfarbe, die, bezogen auf das Volumen der trocknen Festsubstanzen,
57? 5 cio Gopolymerisat aus 82 ja Vinylacetat und 18 Jo Dibutylmaleat
sowie, bezogen aufjdas Volumen der trocknen Festsubstanzen, 23 >& RUtU-TiO2, 19,5 ti inerte Stoffe, wie in dem
Beispiel 5 angegeben ist, enthielt.
Pigment-Monodisperse Filmbildendes Volumen-Gehalt Pll
Probe Kr. | Polystyrolteilchen | Latexbindemittel | (PVG) |
A-61 | 3,4 % | 57,5 # | 42,5 % |
B-65 | 12,4 % | 48,5 % | 51,5 % |
0-69 | 23,5 % | 37,4 % | 62,6 % |
D-70 | 33,5 % | 27,4 % | 72,6 % |
Kontrolle | 0 | 57,5 % | 42,5 # |
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Farbfilme aus den vorstehend angegebenen Proben wurden bei
Kaumtemperatur (22 0) für wenigstens 16 stunden luftgetrocK.net.
Der f umbildende Latex koaleszierte zu oiner
katrix, in der die Polystyrol·;eilchen als darin dißpergierte
i'eilchen verblieben. Andere getrocknete Farbfilme wurden
auf ihre Streuung und Deckftihi'keit bzw. Orazit-.-t hin getestet,
wie nachfolgend erläutert wird, und die erhaltenen ■Ergebnisse werden in der i'abelle 4 angegeben.
X(0,98) 'frockenfilmdicke
für ein Kontrsst-Probe Nr. S , streuung, reziproke verhältnis von
mil
0,98, mm
-1
A-61 5,5 rail"' 0,048
B-65 5,9 mil"1 0,0^7
C-69 5,4 mil"1 0,051
JJ-70 8,0 mil"1 0,036
Kontrolle 4,6 mil"1 0,061
S+ = Kubelka-Munk-Streukoeffizient, Einheiten in reziproken mil.
X(0,98) = l'rockenfilmdicke von X-Dicke, die in Kontrastverhältnis
auf der Opazitätskarte Lenata Form 3-B von
0,98 ergibt, Einheiten in mm. Die Deckfähigkeit bzw. Opazität wird mit einer Kubelka-kunk-Lösung
für Mehrfachlichtstreuung nach Seite 106 ff. von ßeflectance Spectroscopy, Springs-Verlag, Η.Ϊ.
(1969) bestimmt.
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ähnliche trockne Parbfilme wurden auf ihre Lackerhaltungsfilhi£keit
und ocheuer-barkeit in der nachfolgend beschriebenen
-.»eise getestet. Die Uiestergebnisse werden in der Tabelle 5
angegeben.
I ackerhaltun-^s- vermÖQ'en |
■fabeile 5 | Relatives Scheuern, f> von Kontrolle |
|
Probe Wr. | 88,4 ρ | Scheuerbarkeit | 105 # |
A-61 | 83,7 '* | 9^-7 Zyklen | 150 # |
B-65 | 69,0 % | 13-4-7 Zyklen | 200 % |
G-t-9 | 5,8 % | 1800 Zyklen | 78 ja |
D-70 | 84,9 y> | 700 Zyklen | 100 1Jb |
Kontrolle | 900 Zyklen | ||
Das Lackerhaltung-svermögen vjird unter Auftragen eines 0,076
dicken feuchten I'lilms mit einem Bird-Applikator auf eine
Opazitätskarte Lenata j?orm 3>B und Lufttrocknen bei 22 0C für
wenigstens 16 Stunden getestet. Danach wird ein 0,038 mm dicker feuchter PiIm aus Alkydemail (Glidden, white
semigloss Y-595C) auf den trocknen Latexfarbfilm aufgetragen und bei Raumtemperatur für 24 Stunden getrocknet. Das Alkyd
hat sehr schwache Lrhaltun^seigenschaften. Der Glanz des
Alkyds auf der Latexfarbe wird mit dem Glanz des gleichen Alkyfe verglichen, das auf ein versiegeltes Substrat aufgebracht
worden ist. Das Lackerhaltungsvermögen wird als Verhältnis von Prozenten Glanz auf der Latexfarbe zu dem Glanz
auf dem versiegelten Substrat aiipegeben. i^ie Scheuerbarkeit
wurde durch Auftragen eines 0,1>2 vuin dicKen feuchten j'ilras
aus Latexfarbe mittels eines Bird-Applikators auf eine Lenata
Form P-121-IOH-karte und Lufttrocknen bei 22 0O für mindestens
16 Stunden gemessen. Die trociaien Filme wurden einer Gardner-Scheuermaschine
unter Verwendung einer 1Galgen Lösung von
105 Orest-Seife in Wasser ausgesetzt. Die ocneuerbarkeit
wird als Anzahl der Zyklen bis zum Versagen (50 P des Farbfilms
ist entfernt worden) angegeben.
Verbesserte ±''arbfilmeigenschaften können bei einem wesentlich
breiteren -bereich von rVG-Uerten erzielt werden, wobei ausgezeichnete
IParbfilme bei höheren PVC-V'erten entstehen. Konventionelle
farben haben einen schmalen kritischen PVC, bei dem die Opazität und Lackerhaltungseigenschaften das Resultat
eines gewissen Kompromisses sind. Herkömmliche Latexfarben hoher Qualität zeigen im allgemeinen ein Lackerhaltungsverraögen
von etwa 85 % und eine Sctaierbarkeit von xv'eniger als
1000 Zyklen bis zum Versagen.
Farbproben wurden formuliert, wie in der nachfolgenden 'Tabelle
angegeben wird. Der Geäialt des als Pigment verwendeten Rutils
TiOo wurde stufenweise verringert. Die -^eckfähigkeit bzw.
Opazität wurde beibehalten, indem die Konzentration von Kunststoffpolymerisatteilchen
unter gleichzeitiger Verringerung der
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Titandioxidkonzentration erhöht wurde. Das Volumen von Polystyrolpolymerisatteilchen wurde so eingestellt, daß die
Pigmentvoiumenkonzentration (PVC) des trocknen Eilms bei
etwa 62,6 % gehalten wurde. Der in der Tabelle 6 angegebene
Volumenanteil von Bestandteilen bezieht sich auf den Volumenanteil
in dem trocknen ITiIm und wird als Volumen der festen
Bestandteile, bezogen auf das Volumen der trocknen festen Bestandteile, angegeben.
!"umbildender
Probe TiOp Polystyrol, Inerte Btoffe, Latex,
Hr. VolT-Anteil Vol.-«nteil Vol.-Anteil Vol.-Anteil
E-69 25,0 % 25,5 % 16,1 % 37,4 %
F-76 21,7 <ö 24,8 % 16,1 % 37,4 #
G-75 19,0 % 27,5 % 16,1 % 37,4 %
H-74- 16,2 % 30,3 % 16,1 % 37,4 ^
1-73 13,5 S 33,0 % 16,1 £ 37,4 %
Kontrolle 23,0 % 0,0 % 18,5 # 57,5 %
Farbfilme aus den vorstehend angegebenen Farben wurden wie in
den Beispielen 1 und 6 getestet. Die Testergebnisse werden in der nachfolgenden· Tabelle 7 angegeben.
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Pilmdicke für Lackeraal-
Probe Streuung S, Kontrastver- Scheuer- tungsver-Kr.
mil"'1 hültnis von 0,98 barkeit mögen
E-69 | 5,5 | mil" | 0,051 | mm | 1800 | Zyklen | 86, | 0 | P |
JJ-76 | 5,2 | mil"1 | 0,056 | Mn | 1200 | Zyklen | o4, | 6 | P |
G-75 | 5,4 | mil"1 | 0,051 | mm | 1850 | Zyklen | .0, | 3 | :- |
H-74 | 5,6 | mil ' | 0,051 | mm | 2000 | Zyklen | 7ö, | H- | Ίο |
1-73 | 5,4 | mil"1 | 0,051 | mm | 1400 | Zyklen | 84, | 6 P | |
Kon trolle |
4,6 | mil" | 0,061 | mm | 900 | Zyklen | 9 | fr | |
Farbproben wie in dem Beispiel 6 wurden formuliert, wie in der nachfolgenden i'abelle 8 angegeben wird, wurde die Konzentration
von als Pigment verwendetem Rutil Cx'itandioxid) konstant gehalten
und wurde der Gehalt an Polystyrolteilchen variiert. Wie angegeben wird, wurden genügend inerte Stoffe zugegeben,
um den Pigment-Volumen-Gehalt des trocknen li'ilms bei etwa
63,0 ;ö zu halten. Der Volumenanteil von Pigmenten und fumbildendem
Latex, bezogen auf den trocknen I1Um wird gleichfalls
angegeben.
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Lonodispers. ^umbildender
Probe TiOp Polystyrol Inerte Stoffe, Latex
Nr. VolT-Anteil Vol.-Anteil Vol.-Anteil Vol.-Anteil
Nr. VolT-Anteil Vol.-Anteil Vol.-Anteil Vol.-Anteil
«J-9D | 13,5 ΐ> | b,4 % | 41,1 ^o | 37,0 % |
K-9C | 13,5 * | 16,8 J& | 32,7 % | 37,0 # |
L-9B | 13,5 5& | ^->ϊ ' /■* | 24,4 % | 37,0 ^> |
L-9A | 13,5 >~· | 33,5 j» | 16,0 5& | 37,0 % |
JC-I-TB | 13,5 * | 37,5 ^ | 12,0 % | 37,0 ^ |
0-70 | 13,5 * | 41,5 5» | 0,0 J6 | 37,0 # |
P-7L· | 13,5 J» | 45,5 # | 4,0 Ja | 37,0 $ό |
13,5 % | 49,5· 5δ | 0 | 37,0 ^ | |
Kon | ||||
trolle | 13,5 J* | O | ^9,5 ^ | 37,0 jfi |
Farbfilme aus den vorstehenden i'arbmassen wurden wie in dem
Beispiel 6 getestet. Die Ergebnisse werden in der nachfolgenden iabelle 9 angegeben. Der Glanz wurde bei 85° gemäß ASTM
D-523-67 gemessen.
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Streuung S, | Tabelle 9 | Lackerhal- tungs- fäliigkeit |
85° Glanz-Ab- lesung ASTL D-523-67 |
|
Probe Wr. |
4,0 mil"1 | JTilmdicke für Kon trastverhältnis von 0,98 |
04 fo | 3,2 |
J-9D | 4,2 mil"1 | 0,066 ram | 90 £ | 4,8 |
E-90 | 4,4 mil"1 | 0,063 mm | 96 ro | 7,8 |
L-9B | 5,3 mil"1 | 0,061 mm | 94 £ | 20,6 |
M-9A | 5*5 mil"1 | 0,053 mm | 95 'ρ | 31,8 |
M-7B | 5,6 mil"1 | 0,051 mm | 94 ψ | 47,0 |
0-70 | 5,4 mil"1 | 0,051 mm | 94 <p | 60,6 |
P-7D | 5,5 mil"1 | 0,051 mm | 98 jo | 73 |
Q-7E | Kon- _- trolle 3,8 mil" |
0,051 mm | 35 ¥» | 2,8 |
0,069 mm | ||||
Die vorstehenden Ergebnisse zeigen Vorteile der Erfindung, wobei die i'arbgemische zu -ß'ilmen mit starkem Schimmer führen, obwohl
die trocknen Pilme 63 Vol.-^i Pigment enthalten, während herkömmliche
Latexfarbfilme bei 63 % "flache" b&w. "leblose" Filme
in bezug auf den Schimmer ergeben. Der Schimmer wirojnach dem
ASTM-Test Nr. D-523-67 gemessen. Weitere bemerkenswerte Vorteile
der Erfindung sind eine erhöhte Deckfähigkeit, wenn der Kunststoffpolymerisatgehalt
von 5 auf 37 % erhöht wird, während gleichzeitig
die Porosität abnimmt, was für herkömmliche I'arben mit
einer Pigmentvolumenkonzentration von 63 % uncharakteristisch
ist.
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i'arbgemische wurden wie in dem Beispiel 4- formuliert. In der
nachfolgenden Tabelle 10 werden verschiedene filmbildende Latexbindemittel angegeben, die in ausreichenden Mengen in der
Farbformulierung verwendet worden waren, um den Pigment-Volumen-Gehalt
in dem trocknen Film bei etwa 63 fr zu halten.
Das Gesamtvolumen der festen Substanzen wurde bei etwa 33 %
gehalten.
Filmbildendes Glasübergangs-
Probe Latexbinde- Gew.-?& feste Teilchen- temperatur
Nr. mittel Substanzen größe Tg
11-27)
S-24-
■Ϊ-25 U-26
V-27
W-28 X-29
Gopolymerisat von 82 % Vinyl acetat und 18 <ρ Dibutylmaleat |
50,0 ja | 6500 £ | 21 0G |
Terpolymerisat von I-iethylmetha- crylat, Butyl acrylat und Acrylsäure |
55,0 $ | 4800 £ | 5 0G |
Üopolyrnerisat von Vinylchlorid und. Butylacrylat |
46,5 % | 1100 £ | unbekannt |
Gopolymerisat von Methylmethacrylat und Butylacrylat |
1000 £ | 9 0G | |
Copolymerisat von 51»0
ö") φ Vinylacetat
und 17 Sb von 2-Äthyl-hexylacrylat
Terpolymerisat von 52,0
Vinylacetat, Vinylchlorid und Äthylen
3500 £
4θ00 £
10 0C
15 °σ
Terpolymerssat von
Methylmethacrylat, Methacrylsäure und Butylacrylat
65»0
30 % 850 £ 0 °G 6000 Ä
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-Jt-
Die vorstehend angegebenen filtnbildenden Latexbindemittel
werden mit den Polystyrolteilchen, den deckend machenden Pigmenten und den inerten Stoffen wie in den vorstehenden
Beispielen vermischt. Die in der 'fabeile 10 angegebenen fumbildenden
Latexbindemittel wurden in genügender !"'.enge benutzt,
um den Pigment-Volumen-Gehalt in dem trocknen Film bei etwa 63 yi>
zu halten. Die filmbildenden Bindemittel in der I'abelle wurden in einem Anteil von 37 >» die monodispersen Polystyrolteilchen
in einem Anteil von 33»O fi>
und i'xOq in einem Anteil
von 13»5 fai bezogen auf das Volumen der trocknen festen Substanzen,
benutzt. Weil das Verhältnis der Bestandteile konstant gehalten wurde, sind jedoch die in der nachfolgenden I'abelle
angegebenen Farben nicht unbedingt optimal, und zwar weil der bevorzugte geeignete PVC von der mittleren 'Teilchengröße der
Kunststoffteilchen und der relativen '!Teilchengröße des Bindemittels abhängt. Aus diesen Farben hergestellte Farbfilme
wurden wie in dem Beispiel 10 getestet, und die erhaltenen Ergebnisse werden in der nachfolgenden Tabelle 11 angegeben.
709843/0477
TM
Probe ^umbildendes Kr. Latexbindemittel
X 37 /- von R-23
Y 37 Je von S-24-
Z 37 vo von T-25
IA 37 ?3 von U-26
AB 37 /o von ¥-27
AO 37 % von W-2ö
AD 37 ,ο von Z-29
Tabelle 11 | Lackerhaltungs fähigkeit |
Kontrast verhältnis |
99,5 % |
0,965 | 87,6 % |
0,967 | 86,5 % |
0,951 | 95,1 ¥> |
0,949 | 47,7 1P |
0,965 | 86,5 P |
0,961 | 86,0 % |
0,967 | |
Das KontrasGverhältnis wurde durch Auftragen eines 0,076 mm
dicken feuchten Films auf eine Lenata Form 3B Opazitätskarte
und Lufttrocknen des Films bei 22 0G für wenigstens 16 Stunden
■gemessen. Die Messungen des Reflexionsvermögens wurden auf den
weißen und den schwarzen !'eilen der Karte unter Benutzung eines
Color Eye-Spektrophotometers vorgenommen. Das Kontrastverhältnis
wird als das ¥erhältnis von dem Reflexionsvermögen auf Schwarz zu dem Reflexionsvermögen auf V/eiß angegeben.
In der iabelle 12 werden die in der Tabelle 10 und der Tabelle
11 angegebenen Bindemittel benutzt, die in optimalen Formulierungen bei dem am meisten bevorzugten P¥G verwendet worden
sind.
7098A3/0477
^umbildendes
Probe Latexbinde- Kontrast- Erhalt unr.-s- Volumenanteil
Nr. mittel PVC verhältnis fähigkeit TiO9
AE | R-23 | 65 | 0,979 | 89,0 f> | 13 fr |
Al' | S-24 | 52 | 0,973 | 88,0 fr | 13 fr |
AG | U-26 | 62 | 0,969 | 88,5 % | 13 fr |
AH | X-29 | 60 | 0,976 | 89,5 fr | 13 fr' |
Ver gleich nach dem Stand der Technik |
R-23 | 4-2 | 0,970 | 87,0 yo | 23 70 |
Earbgemische wurden wie in dem Beispiel 1 hergestellt, und zwar
unter Verwendung eines Iiethylmethacrylathomopolymerisatlatex
als Kunst st off teilchen. Der PVC betrug 4-4 ;?«, TiO2 machte 13
Volumenprozent der festen Substanzen der JParbe aus, und das
Volumen der festen Substanzen der Farbe war 33 #· 31 Volumenprozent
von Kunststoffteilchen blieben in dem trocknen !arbfilm zurück. Der geeignete PVC wurde gewählt, so daß, wie hier
beschrieben ist, der Punkt der kritischen Oberflächenporosität erreicht-wurde. In der Tabelle 13 werden die Ergebnisse der
Opazitäts- und Porositätsmessungen zusammengefaßt angegeben.
709843/0477
Farbgemische wurden wie in dem Beispiel 1 unter Verwendung
von Vinylchloridhomopolymerisat als Kunststoffteilchen formuliert.
Der PVC war 52 ^, die festen Substanzen machten 33
Volumenprozent aus. Der Farbfilm enthielt 13 Volumenprozent TiO2 und 39 Yo Kunst st of ft eilchen. Der geeignete PVC wurde so
gewählt, daß, wie hier beschrieben ist, der Punkt der kritischen Oberflächenporosität erreicht wurde. In der Tabelle 13
werden die Ergebnisse der Opasitäts- und Porositätsmessungen zusammengefaßt wiedergegeben.
Poly- Lacker- Kontrast-Zusammensetzung der Teilchen- disper- haltungs- verhält-Kunststoffteilchen
größe sität PVC vermögen nis
Vinylchloridhomopolymerisat 1790 X 1,12 52 81 % 0,970
Methylmethacrylat-
homopolymerisat 2694 ä 1,06 44 80 # 0,966
Die in dem Beispiel 6 als 0-69 bezeichnete larbprobe wurde durch
"Zugabe vcn.1 Gew.-^ schwarzem !Farbstoff ? der eine 5*1$ig© Dispersion
Ten KuS in Äthylengiykol war9 aodifisiert. Sin feuchter
getrocknet. Der ürockne Film hatte ein Reflexionsvermögen von
78,7, gemessen durch ein Y-Filter eines Color-Eye-Spektrophotometers.
Zum Vergleich hatte ein konventioneller trockner Latexfarbfilm, der in ähnlicher Weise mit 1 % schwarzer Farbe
modifiziert worden war, ein Reflexionsvermögen von 73»S 'P·
Herkömmliche Farbfilme erfordern etwa 50 'f>
mehr TiOp, um der verbesserten Färbekraft der Latexemulsion der Erfindung, gemessen
durch das Reflexionsvermögen, zu entsprechen.
Die folgenden Beispiele 13 bis 17 (Tabellen 14 bis 17) erläutern
Latexfarben, die nicht-fumbildende Polymerisatteilchen
bei hohen PYG-Werten über dem kritischen Oberflächenporositäts-PYG,
gemessen durch das Lackerhaltungsvermögen, enthalten.
Die Fig. 5 erläutert eine gestaffelte Folge von Farben, die
folgendermaßen hergestellt wurden. Zwei pigmentierte Latexemulsionsfarben
wurden durch Dispergieren des Pigments mit hoher Geschwindigkeit mit einer Di^Oergiervorrichtung vom
Flügelradtyp (wie z.B. mit einem Oowles-Dispergator bis zu einem Hegman-Wert von 8 und dann mit niedriger Geschwindigkeit
unter Zugabe des Bindemittellatex und des nicht-filmbilc1 mden
Kunststoffpigmentlatex plus Hilfsmitteln wie folgt hergestellt:
709843/0477
V/asser
Konservierungsmittel: 1-(3-ChIorallyl)
(Dowicil 100)
Hydroxyätliylcellulose (2,5/aige wässrige
Lösung öellulosize QP-I5OOO)
iit hylenglyko1
Entschäumer: Lineralöl und Kieselsäurederivate
(Drew-L-475)
Pigmentdispergiermittel: liatriumpolyscrylat
netzmittel (Triton GP-$2)
Hutil-iDiC^CZopaque HOL-7, Handelsbezeichnung
von SGi'i Corporation)
kg/gal kg/gal 13,6 4,54
0,45 0,45
22,7 | 45,4 |
13,5 | 13,5 |
0,91 | 0,91 |
3,8 | 3,8 |
0,12 | 0,12 |
113,5 113,5
kg/100 gal
V/asser
Entschäumer
Binderait-öellstex, Oopolyraerisat von 50 %
Butylacrylst -r 50 1P Ptetnylmethacrylat,
5Ö0Ö 2, i'g - G°0, 50 Gew.-/j i'estsubstanzen
Kunststoffpigment, Polystyrol, Tg = 100 0G1
55,ö Gew.-^ I'estsubstarizen
Koaleszenzmittel: 2,2,4-'Ürimethyl-1,3-pentandiolisobutyrat
Verdickungsmittel, Hydroxyäthylcellulose
(2,5;-ige wässrige Lösung) Konzentriertes wässriges HH^
PxKiiient-Vol umen-Gehalt
45,4 61,29
0,136 0,091
167,98 56,02
41 $ 18 136,2
4,99 1,82
46,17 34,50
0,68 0,68
40 fo 80 £
709843/OA77
■yr-
Volumen der Festsubstanzen 33 ft 33 %
Gewicht der Festsubstanzen 46,5 *P 4-6,1 $
Eine Reihe von Farben wurde durch Formulieren der 40-PVC- und
80-PVC-Farben mit geeigneten Verhältnissen, so daß eine staffeiförmige
.Reihe innerhalb des PVC-Bereichs von 40 bis 80 %>
erzielt wurde, zubereitet. Nach 24stündigem Aufbewahren der fertigen Farben zur Einstellung des Gleichgewichts wurden
Filme auf geeignete Substantiate mit einem Bird-Filmapplikator
vergossen, so daß 0,076 nnn dicke feuchte Filme vor dem weiteren
Testen erhalten wurden.
Die Opazität bzw. Deckfähigkeit wurde an Filmen getestet, die auf eine Lenata-Karte Form 3B mit einem 0,076 mm-Bird-Applikator
vergossen und für 24 Stunden getrocknet worden waren. Die Messungen des Reflexionsvermögens auf schwarzen und weißen
Teilen der Karte wurden mit einem Golor-Eye-Spektrophotometer vorgenommen, und das Kontrastverhältnis wird definiert als
das Reflexionsvermögen auf Schwarz, dividiert durch das Reflexionsvermögen auf Weiß. Höhere Verhältnisse zeigen eine
größere Opazität oder Deckkraft an.
Die Oberflächenporosität wurde durch die Lackerhaltungsfähigkeit gemessen, wobei der Film nach dem Opazitätstest anschließend
mit einem Glansalkyaemeii unter Benutzung eines
0,038-mm-Bird-Applikators übersogen wurds. Der Slanz des
Alkyds auf der Sestfarbe, dividiert diarcli den Klans des Alkydr
4 -j j %.■ -j
auf der versiegelten Karte allein wird als das prozentuale Lsckerhaltungsvermögen definiert. Höhere Zahlen zeigen eine
geringere Oberflächenporosität an. Der Glanz wird mit einem Hunter-Glanzmesser bei einem Einfalls- und Ablesewinkel von
60° gemessen.
Die Oberflächenporosität kann auch durch Auftragen einer K & N-Testfarbe auf einen Film, wie beim Lackerhaltungsvermögenstest
für 2 Minuten und anschließendes Entfernen mit einem Papiertuch getestet werden. Das Eindringen von Farbe in den
Farbfilm erzeugt ein Dunklerwerden der Farbe, was proportional der Porosität des Films ist und durch Ablesen des Reflexionsvermögens an der Y-Skala eines IDL Color Eye-Spektrophotometers
unter Benutzung von weißem Vitrolite als Standard gemessen wird. Höhere Zahlen zeigen eine geringere Porosität an.
Die Scheuerfestigkeit wird nach dem ASTM Test D-2486 gemessen,
mit der Ausnahme, daß kein Keil benutzt wird. Eine "lO^ige Aufschlämmung
von Grest-Seife wird als schleifendes Scheuermittel benutzt, und die Ergebnisse werden in der Anzahl Zyklen ausgedrückt,
durch die 50 % &©s Farbfilms entfernt werden. Das Abscheuern
-\'ird vorteilhafterweise in Prozenten von einer geeigneten
im iisndel erhältlichen Standardlatexfarbe ausgedrückt,
die gleichzeitig auf der gleichen Testplatte getestet wird. Die liier benutzte Standerdfarbe ist Spred Satin Y34G0 (Glidaen-Durkee
Si", vcn SGfOj eine Latexfarbe, die 2i ja 1IiO^9 3?3 *
OsGO-9 7:'^ :- A-isssIsäure und Silikate, 16,2 ;:'>
Vinylscetst-
709843/0477
26Π669
copolyraerisat, 2, δ % Giykoläther und Glykole und 45 fr V/asser
enthält. Dementsprechend zeigt ein Abscheuern von 100 % an,
daß die Scheuerbeständigkeit derjenigen der Standardfarbe entspricht. Höhere Prozente oder Scheuerwerte zeigen eine bessere
Scheuerfestigkeit an. Die Korrosionsfestigkeit bzw. ÜTleckfestigkeit
und Fleckentfernbarkeit werden nach dem ASTK-Test
D-219Ö gemessen, wobei die Ergebnisse in der Weise angegeben
werden wie bei der Scheuerfestigkeit.
Die Ergebnisse dieser Tests sind bequem anhand eines Diagramms mit Skaleneinteilung zu ersehen, bei dem die entsprechenden
Eigenschaften gegen den PVC aufgetragen sind. Bei gleichem charakteristischem PVO findet eine abrupte .änderung bei jeder
Eigenschaft statt, und diese Änderung wird in Form des kritischen PVC für die betreffende Eigenschaft definiert.
Beispiel 14 ·
Mehrere Latexfarben mit wechselnden Bindemittelpolymerisaten
wurden formuliert und vergleichend auf die ffilmintegritätseigenschaften
hin (Scheuern) als auch das i»ack er halt ungsv ermögen
und die Opazität bzw. Deckfähigkeit (Kontrastverhältnis) hin getestet. Die physikalischen Eigenschaften des Farbfilms
\tferden in Relation zu einer herkömmlichen Latexfarbe hoher
Qualität als Standard (Spred Satin, Handelsbezeichnung) wie
in dem Beispiel 13 angegeben. Die Bewertungsgrößen in der
Tabelle 14 sind relativ zu einer Bewertungsgröße von 100 f>
709843/0477
der Standardfarbe. Alle Farben in der Tabelle 14 wurden mit einem PVC von 60 % formuliert. Das Volumen der Festsubstanzen
wurde bei 32 yo gehalten, von denen 19,2 % auf nicht-f umbildende
Bestandteile und 12,8 % auf filmbildende Bestandteile entfielen. Die Tg des Bindemittels wurde nach der Fox-Gleichung
1/'Tg =.£W^T1 berechnet, worin Tg in 0K für das Copolymerisat
angegeben wird, V/· der Gewichtsanteil von jedem Gomonomeren ist und T. und Tg des Homopolymerisats für jedes Monomere in
K ist. Die Testfarben wurden aus den folgenden Bestandteilen formuliert, worin die Bindemittelzusammensetzung wie angegeben
geändert wurde:
ffarbtaestandteile Volumen der Festsubstanzen/
100
2 4,48 gal
kalzinierter Ton (Optiwhite) 5,46 gal
Kieselsäure (Min-U-Sil 10, Handelsbezeichnung
von Pennsylvenia
Glass Company) 2,26 gal
Glass Company) 2,26 gal
diatomeenartigs Kieselsäure
(Gelite 499) 1,30 gal
Polystyrol, nicht-f umbildende
polymere Teilchen, 2800 S = 100 0G 5,70 gal
Latexfilm-bildendes Bindemittel
(Tabelle 14) 12,80 gal
Koaleszenzmittel 9,08 kg
709843/Q477
O
CO
CO
■£-»
Filmbildendes Bindemittel
a) 50 % Butylacrylat + 25 % Msthylmethacrylat + 25 %
Isobutylmethacrylat bei 65 Gew.-» Feststoffen,
Tg=-40C, und 4 950 A
b) Butylacrylat + Msthylacrylat bei 50 Gew.-I Feststoffen
und 2 000 A wie folgt:
45,5 BA/54,5 MMA. Tg=+11°C 53 BA/ 47 MMA Tg= 0°C
60 BA/40 MiA. Tg=-100C
c) 52 % Bufcrlacrylat + 46 % MethyLmerhacrylat + 2 %
Methaajisäure bei 55 Gew.-9ö
Feststoffen, Tg=2 C, und
6 500 A
d) 60 % Butylacrylat + 39,5 % Ifethylmethacrylat +0,5 %
Aciylaraid bei 50 Gew.-% Feststoffen, Tg=-10 C,
und 2 000 A
e) 87 I Äthylacrylat + 13 % Ivfethylßethacrylat bei 50 Gew.-%
Feststoffen, Tg=-11 C, und 2 000 A
f) Styrolbutadien, Dow Nr.
g) 50 % Butylacrylat + 35 % Methylmethacrylat + 15 %
Styrol (70 PVC)
h) 37 % Vinylacetat + 45,4 I Isobutylacrylat + 1,5 %
Methacrylsäure
83
84
68
84
68
63 %
66 %
66 %
74 %
10 % 58 %
200 I
280 %
390 %
7*400 %
300 %
400 %
150 %
160 %
160 %
110 %
70 %
70 %
106 %
90 % 80 % 84 I
102 %
83 I
85 % 90 %
115 % 102 %
σ)
i) 83 % Vinylacetat +17 1
2-Äthylhexylacrylat 85 % 63 % 97 %
j) 54 % Styrol + 41 %
2-Äthylhexylacrylat +
5 % Acrylsäure 66 % 120 % 80 %
2-Äthylhexylacrylat +
5 % Acrylsäure 66 % 120 % 80 %
k) 82 % Vinylacetat + 18
Dibutylmaleat bei 54,4 Gew.-%
Feststoffen, Tg=2°C, und 5 500 A 29 % 58 % 100 %
1) 83 % Vinylacetat + 17 %
2-Äthylhexylacrylat bei
51 Gew.-% Feststoffen,
Tg=2°C,und 3 000 A 90 % 63 % 97 %
2-Äthylhexylacrylat bei
51 Gew.-% Feststoffen,
Tg=2°C,und 3 000 A 90 % 63 % 97 %
m) 37 % Vinylacetat + 45,4 %
Isobutylacrylat + 10 %
Methykethacrylat + 6,1 % .£
Acrylnitril + 1,5 % Msthacrylsäurg bei 48,5 Gew.-% Feststoffen,
4700 Ä 25 % 70 % 102 %
Latexfarben wurden wie in dem Beispiel 14 formuliert mit der Ausnahme jedoch, daß die Volumen von den nicht-fumbildenden
polymeren Teilchen und dem filmbildenden Bindemittel variiert wurden, um PVG-Werte von 50 bis 75 fr zu erhalten. Das Bindemittel
war 60 c/> Butylacrylat + 40 % hethylmethacrylat mit
50 Gew.-·/«? Jj1G st st off en, Tg = -10 0O und 2000 Ä. Das Kunststoffpigment war Polystyrol mit einer Teilchengröße von 2800 Ä. Das Verhältnis Kunststoffpigment/Bindemittellatex wird in gal je 100 gal -6'arbe angegeben. Die J?arbfilme wurden wie in dem
Beispiel 14 getestet.
50 Gew.-·/«? Jj1G st st off en, Tg = -10 0O und 2000 Ä. Das Kunststoffpigment war Polystyrol mit einer Teilchengröße von 2800 Ä. Das Verhältnis Kunststoffpigment/Bindemittellatex wird in gal je 100 gal -6'arbe angegeben. Die J?arbfilme wurden wie in dem
Beispiel 14 getestet.
Lacker-Kunst st of fragment haltungs- Scheuer- Opazität bzw.
PVC Bindemittellatex fähigkeit festigkeit Deckfähigkeit
30 | 2,50 |
16,00 | |
55 | 4,10 |
14,40 | |
60 | 5,70 |
12,80 | |
65 | 7,30 |
11,20 | |
70 | 6,90 |
9,60 | |
73 | 10,50 |
80 Je | 400 % | 78 ^ |
80 '/ο | 400 JSi | 85 JÖ |
75 % | 400 ?ö | 90 y& |
55 # | 325 % | 105 Ja |
15 J« | 260 5& | 115 Jö |
Γ\ of | 170 % | 125 P |
8,00
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Es wurden Latexfarben wie in dem Beispiel 15 formuliert. Das Bindemittel war ^Q /ä.Butylacrylat + 25 % D-iethylmethacrylat +
25 <p Isobutylmethacrylat mit 65 Gew.-^ Feststoffen, Tg = -4 °ü
und 4950 Ä. Der PVC wurde variiert, wie in der Tabelle 16 angegeben
ist, und es wurde wie in dem Beispiel 15 getestet.
Lacker-Kunst st off pigment haltungs- Scheuer- Opazität bzw.
PVC Bindemittellatex fähigkeit festigkeit Deckfähigkeit
50 | 2,50 |
16,00 | |
55 | 4,10 |
14,40 | |
60 | 5,70 |
12,00 | |
65 | 7,30 |
11,20 | |
70 | 8,90 |
9,bO | |
75 | 10,50 |
. 90 % | 270 % | 86 fr |
85 fr | 270 % | 95 $ |
70 % | 215 % | 110 fr |
35 fr | 160 % | 120 % |
^ /^ | 120 % | 130 % |
0 % | 95 % | 140 % |
8,00
Die vorstehenden erläuternden Beispiele der Erfindung zeigen, daß Latexfarben mit nicht-filmbildenden polymeren Teilchen
gemeinsam mit deckendem bzw. opakmachendem Pigment hergestellt werden können, wobei wesentlich verbesserte deckende
Farbfilme bei PVC-V/erten zv/ischen 30 und 75 % erhalten werden,
709843/0477
-X-
wobei der FVG größer ist als der kritische PVO gemäß Opazitätsinessung.
Die vorstehenden Beispiele sollen die Erfindung nicht ■bec:renzen.
709843/0477
Claims (12)
- Pat ent an spräche./wässrige latexaispersionsi'arbe, die bei einer U;.i{.;ebungskoalessenstemperatur au einem gehärteten !''arbfiim koalesziert und in filubildenden polymeren Bindemitteln dispergiertes deckendes bzw. opakmachendes i-igment enthält, dadurch gekennzeichnet, daL die Latexfarbe einen G-esaiatgeiialt an fosten Substanzen von etwa 30 bis 70 Gew.-,v hat und, bezogen auf das Volumen der trocknen festen Substanzen, enthältZLj bis ',Ό > eines filmbildenden Latexbinclemittels mit einem vorv/iegenden Gexjiclibsanteil von Polymerisatteilchen mit iJurchmessern zwischen etwa 1000 und 10 000 S und mit einer Glasiibergangstemperatur von mindestens etwa 5 υ unter der betreffenden Koaleszenzteraperatur, bei welcher die besagten Binderiiittelteilchen zu einer bindenden hatrix koaleszieren, wobei das Latexbindemittel ein Polymerisat oder ein Oopolyrnerisat von äthylenisch ungesättigten I-ionomeren ist,10 bis 60 Ίο feste, nicht zellulare, nicht-fumbildende Polymerisatteiichen mit einem bewerteten mittleren Durchmesser zwischen etwa 1000 und 10 000 2. und mit einer Glasübergangsteniperatur von mindestens etwa 30 0 über der Glasübergangstemperatur des besagten Bindemittels, wobei diese nicht-filrnbildenden l'eilchen aus polymerisierten dthylenisch ungesättigten honomeren mit ungesättigter Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindung bestehen,70 9 84 3/04775 bis 25 /-■ dockendes bzw. opakmachendes Pigment mit einem Brechungsindex von mindestens etwa 1,8,G bis 60 -,j uicht-deckendes bzw. nicht-opaktnachendes Pigment, wobei diese Latexfarbe einen Pigment-Volumen-Gehalt (PVO) zwischen etwa jü und 75? ':-■ hat und der PVC größer ist als der kritische PVC fjemäß Opazitätsmessung.
- 2. Y/ussrige Latexfarbe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der besagte Pigment-Volumen-Gehalt (PVC) zwischen etwa 4-8 und 64- > liegt.
- 3. Wässrige Latexfarbe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die festen, nicht-zellularen, nicht-fumbildenden teilchen eine Größe zwischen etwa 1000 und 6000 S haben.
- 4-, Wässrige Latexfarbe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie etwa 1 j? bis 50 % feste, nichtzellulare, nicht-f umbildende Teilchen enthält.
- 5. V/ässrige Latexfarbe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch >?ekerinzeichnet, daß die nicht-f umbildenden Polymerisatteilchen Polymerisate enthalten, die aus Styrol, Lethylmethacrylat und Vinylchlorid gewählt sind.
- 6. Wässrige Latexfarbe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie bis herauf zu etwa 20 c/oy bezogen auf das Volumen der trocknen festen öubstanzen,70 9 8A3/CU77Ji'arbpirmente enthält.
- 7. Latexfarbe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die i''arbe zwischen 3 und ^f ,:·, bezogen auf das Volumen der trocknen festen Substanzen, nichtdeckendes bzw. nicht-opaLinachendes Pirment enthält.
- ö. Latexfarbe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch rekennzeichnet, daß der IVO der Latexfarbe größer ist als der kritische FVC gemäß Opasitutsrnessunp' und kleiner ist als der kritische überflächenporositäts-PVO fi;emäß Lackerhaltungsfähigkeitsmessung.
- 9. Latexfarbe, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das deckende b.w. opaKtnachende Pigment in einem voluuetrischen Anteil vorliegt, der gerin-er ist als der volumetrische Anteil der nicht-fils !bildenden Polymerisatteilchen.
- 10.Latexfarbe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das filmbildende Bindemittel aus Acrylcopolymerisaten, die mindestens 40 Gew.->i copolyraerisiertes acrylisch ungesättigtes l.onomer enthalten, Styrolcopolymerisaten, die zwischen etwa 35 und 65 £■ copolymerisiertes Styrol enthalten, Acrylnitrilcopolymerisaten, Vinylcliloridcopolymerisaten und Vinylidencliloridcopolymerisaten gewählt ist.709ÖA3/Ö477
- 11. Latexfarbe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der FVC größer ist als der f.emäß J-ackerhaltungsfähigkeitsf: kritische Oberfldchenporositäts-PVC ist.
- 12. Farbe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch :-ekennzeichnet, daß die nicht-deckenden bzw. nicht-opakuachenden Pigmente aus kalziniertem Ton, amorpher Kieselsäure, diatoKerenförmiger Kieselsäure oder kristalliner Kieselsäure gevrlhlt sind.B 1641 Dr.Ve/He709843/0477
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