DE60208098T2

DE60208098T2 - Verfahren zur Verbesserung der Viskositätsstabilität nach Zugabe einer Färbemittelkomponente

Info

Publication number: DE60208098T2
Application number: DE60208098T
Authority: DE
Inventors: Joseph David Fort Washington Tanzer; Jerome Michael Penllyn Harris; Henry Jude Havertown Eichman; Homayoun Lansdale Jamasbi
Original assignee: Rohm and Haas Co
Current assignee: Rohm and Haas Co
Priority date: 2001-02-28
Filing date: 2002-02-15
Publication date: 2006-08-03
Anticipated expiration: 2022-02-16
Also published as: JP2002309151A; US7125919B2; AU784842B2; CN1373166A; DE60208098T3; MXPA02002051A; BR0200522A; CA2373569A1; EP1236776B1; EP1236776A1; AU1564402A; DE60208098D1; EP1236776B2; CN1325584C; US20030176569A1

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf eine Färbezusammensetzung und ein Verfahren zur Verbesserung der Viskositätsstabilität einer Beschichtungszusammensetzung bei der Zugabe einer Färbemittelkomponente.
Assoziative Verdickungsmittel sind wasserlösliche oder wasserquellbare Polymere, die chemisch angelagerte hydrophobe Gruppen aufweisen. Die assoziativen Verdickungsmittel sollen die Systeme verdicken, zu denen sie zugegeben werden, durch nicht-spezifische Assoziationen, wie Adsorption auf Oberflächen und Aggregation in Lösung, ähnlich der Mizellenbildung, zwischen den hydrophoben Gruppen an den Verdickungsmittelmolekülen und Einheiten an den anderen Komponenten in dem System, ähnlich den nicht-spezifischen Assoziationen von konventionellen oberflächenaktiven Mitteln.
Da die hydrophobe Assoziation, die durch assoziative Verdickungsmittel gezeigt wird, nicht-spezifisch ist, wird sie stark durch die Gegenwart von oberflächenaktiven Mitteln und wassermischbaren organischen Lösungsmitteln beeinflußt. Die hydrophoben Verbindungen von oberflächenaktiven Mitteln können um die Adsorptionsstellen auf den Teilchenoberflächen kämpfen, und können die Assoziationen zwischen hydrophoben Verdickungsmitteln in Abhängigkeit des HLB des oberflächenaktiven Mittels verhindern oder verbessern. Wenn ein assoziatives Verdickungsmittel vollständig von einem Teilchen, wie ein Latexteilchen, desorbiert ist, kann es sich wie ein nicht-absorbierendes Verdickungsmittel verhalten und das Latex durch das Volumenrestriktionsverfahren ausflocken.
Ein klassisches Problem bei Anstrichen, die assoziative Verdickungsmittel enthalten, ist ein Abfall der Viskosität mit mittlerer Scherung (Krebs-Stormer-Viskosität), wenn Färbemittel, die hohe Niveaus an oberflächenaktivem Mittel enthalten, zugegeben werden. Dies ist besonders problematisch, wenn der Anstrich in einen dunklen Ton gefärbt wird, da ein hohes Niveau an oberflächenaktivem Mittel im allgemeinen mit dem Färbemittel verbunden ist. Die Färbemittel werden zu den Anstrichen in Einheiten von Milliliter an Färbemittel pro Liter Anstrich (hierin nachstehend als „ml/Liter" bezeichnet) oder Unzen an Färbemittel pro Gallone Anstrich (hierin nachstehend als „oz/gal" bezeichnet) zugegeben. Leicht gefärbte Anstriche (Pastell) enthalten typischerweise nicht mehr als 31,2 ml/Liter (4 oz/gal) Färbemittel. Anstriche mit mittlerem Farbton enthalten typischerweise mehr als 31,2 ml/Liter (4 oz/gal) bis 62,5 ml/Liter (8 oz/gal) Färbemittel. Anstriche mit dunklem Farbton enthalten typischerweise mindestens 62,6 ml/Liter (8 oz/gal) Färbemittel.
Im allgemeinen ist es möglich, einen leicht gefärbten Grundanstrich bei einer ausreichend hohen Viskosität mit mittlerer Scherung zu formulieren, so daß Färbemittel, die dazugegeben werden, die Viskosität nicht auf einen inakzeptablen Grad senken. Es ist festgestellt worden, daß Kombinationen von assoziativen Verdickungsmitteln in einigen Fällen weniger empfindlich auf die Färbemittelzugabe reagieren als einzelne Verdickungsmittel allein. Jedoch ist keine dieser Lösungen vollständig zufriedenstellend, da sie entweder langwierige Neuformulierung, zusätzliche Kosten oder beides erfordern, speziell bei Anstrichen mit dunklem Farbton.
US-A-5,137,571 und US-A-5,376,709 offenbaren Verfahren zur Verwendung von Cyclodextrin-enthaltenden Verbindungen mit assoziativen Verdickungsmitteln für eine Vielzahl von Verwendungen, einschließlich zur Verringerung des Viskositätsabfalls von Formulierungen bei der Zugabe von Färbemitteln zu der Formulierung. In Beispiel 9 von US-A-5,137,571 wurden β-Cyclodextrin, β-Cyclodextrinethoxylat und β-Cyclodextrinpropoxylat zu einer Latexanstrichformulierung, enthaltend ein hydrophob-modifiziertes ethoxyliertes Urethanharz („HEUR"), zugegeben, um Viskositätsstabilisierte Latexanstrichformulierungen zu bilden. Die Krebs-Stormer-Viskosität wurde von jeder Formulierung gemessen. Zwei Unzen/Gallone Anstrich des vordispergierten Lampenschwarzfärbemittels wurden zu den Viskositäts-stabilisierten Latexanstrichformulierungen zugegeben und die Krebs-Stormer-Viskosität wurde erneut von jeder Formulierung gemessen. Die Verwendung von nachträglich zuge gebenem Cyclodextrin stellt in jedem Fall eine Verringerung der Viskositätsveränderung vor und nach der Färbemittelzugabe in bezug auf ein Kontrollsystem, das kein Cyclodextrin enthält, bereit. Derselbe Trend wurde in Beispiel 2 (Tabelle 3.1) von US-A-5,376,709 gezeigt.
Einer der Nachteile des Ansatzes, der in US-A-5,137,571 und US-A-5,376,709 beschrieben wird, ist, daß ein einzelnes Niveau an Cyclodextrin zu der Anstrichformulierung zugegeben wird. Dies berücksichtigt nicht den Typ und das Niveau an Färbemittel, das während des Färbeverfahrens zugegeben werden kann. Wenn der Typ und das Niveau von Cyclodextrin für ein spezielles Färbemittel, wie Lampenschwarzfärbemittel von Beispiel 9 oben, optimiert wird, dann ist es an sich unwahrscheinlich, daß der Typ und das Niveau von Cyclodextrin für einen anderen Typ von Färbemittel optimiert wird. Daher kann in einigen Fällen zu viel Cyclodextrin eingesetzt werden und in einigen Fällen zu wenig Cyclodextrin. Wenn die Formulierung das maximale Niveau an Cyclodextrin verwendet, um dem größten erwarteten Viskositätsabfall (basierend auf dem Färbemitteltyp und -niveau) entgegenzuwirken, wird dann überschüssiges Cyclodextrin für die meisten Formulierungen verwendet. Dies ist ein unwirtschaftlicher und teurer Ansatz.
Viele konventionelle Färbemaschinen setzen zwölf unterschiedliche Färbemittel ein, um die große Palette von Farben zu mischen, die typischerweise für die meisten Anstrichlinien angeboten werden. Daher würde es stark wünschenswert sein, die Viskositätsstabilität irgendeiner gegebenen Formulierung zuzuschneiden, basierend auf dem Typ und dem Niveau der Färbemittelkomponente, die zugegeben werden soll, so daß der richtige Typ und das Niveau an Cyclodextrin eingesetzt wird. Die Zusammensetzung und das Verfahren der vorliegenden Erfindung stellen eine solche Lösung bereit.
Der erste Aspekt dieser Erfindung stellt die Verwendung einer Zusammensetzung, enthaltend mindestens eine Färbemittelzusammensetzung und 0,05 bis 15% Trockengewicht von mindestens einem Additiv, ausgewählt aus assoziativem Verdickungsmittel und einer makromolekularen Verbindung mit einer hydrophoben Kavität, ausgewählt aus Cyclodextrin, Cyclodextrin-Derivaten, Cycloinulohexose, Cycloi nuloheptose, Cycloinulocotose, Calixaren und Kavitand, bezogen auf das Gewicht der mindestens einen Färbemittelzusammensetzung, als eine Färbezusammensetzung zur Zugabe zu einem Grundanstrich zur Herstellung einer Beschichtungszusammensetzung bereit.
Der zweite Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung einer Beschichtungszusammensetzung bereit, umfassend die Schritte: Bereitstellen eines Grundanstriches; und Zugeben einer Färbezusammensetzung zu dem Grundanstrich, welche mindestens eine Färbemittelzusammensetzung und 0,05 bis 15 Trockengewicht von mindestens einem Additiv, ausgewählt aus assoziativem Verdickungsmittel und einer makromolekularen Verbindung mit einer hydrophoben Kavität, ausgewählt aus Cyclodextrin, Cyclodextrin-Derivaten, Cycloinulohexose, Cycloinuloheptose, Cycloinulocotose, Calixaren und Kavitand, bezogen auf das Gewicht der mindestens einen Färbemittelzusammensetzung, enthält.
Wie hierin verwendet, soll „universelles Färbemittel" ein Färbemittel bedeuten, das mit sowohl wasserbasierenden als auch nicht-wässerigen Zusammensetzungen kompatibel ist.
Wie hierin verwendet, soll „kompatibel" das Gemisch der Färbemittelkomponente bedeuten und der Grundanstrich zeigt keine Anzeichen von kolloidaler Instabilität, wie Ausflockung. Vorzugsweise zeigt das Gemisch weniger als 5 g Rest, wie Gel und Splitt pro Liter der Zusammensetzung, wenn die Zusammensetzung durch einen Sieb mit 200 Mesh geleitet wird, stärker bevorzugt weniger als 1 g Rest.
Wie hierin verwendet, ist die Pigmentvolumenkonzentration (hierin nachstehend als „PVK" bezeichnet) ein Maß, wie „Bindemittel-reich" eine Formulierung ist. Sie wird hierin durch die folgende Formel berechnet:
Wie hierin verwendet, ist der Volumenfeststoffgehalt (hierin „VS") das Trockenvolumen von Pigment(en) plus das Trockenvolumen von Streckmittel(n) plus das Trockenvolumen von Bindemittel(n). Er wird hierin durch die folgende Formel berechnet:
Wenn Additive vorliegen, sind ihre Volumen bei der Bestimmung des Gesamttrockenvolumens nicht eingeschlossen.
Wie hierin verwendet, soll „KU" die Krebs-Einheiten bedeuten und ist ein Maß der Viskosität mit mittlerer Scherung, wie durch ein Krebs-Stormer-Viskosimeter gemessen.
Wie hierin verwendet, soll die „Viskositätsstabilität" die Fähigkeit einer Zusammensetzung bedeuten, den Veränderungen in der Viskosität zu widerstehen, wie durch KU bei der Zugabe eines oberflächenaktiven Mittels oder einer Zusammensetzung, die das oberflächenaktive Mittel enthält, gemessen. Ein bevorzugter Viskositätsstabilisator für Latexanstriche muß KU-Viskositätsveränderungen von weniger als etwa 10 Einheiten bei der Zugabe von bis zu 93,7 ml/Liter (12 oz/gal) Färbemittel bereitstellen. Ein stärker bevorzugter Viskositätsstabilisator für Latexanstriche muß KU-Viskositätsveränderungen von weniger als etwa 5 Einheiten bei der Zugabe von bis zu 93,7 ml/Liter (12 oz/gal) Färbemittel bereitstellen.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Färbezusammensetzung, die zur Herstellung einer Beschichtungszusammensetzung mit verbesserter Viskositätsstabilität nützlich ist. Die Färbezusammensetzung enthält mindestens eine Färbemittelzusammensetzung und mindestens ein Additiv. Die Färbezusammensetzung kann als ein universelles Färbemittel eingesetzt werden.
Die Färbemittelzusammensetzung ist ein Material oder Gemisch aus Materialien, das zu einer Zusammensetzung zugegeben wird, um einer anderen Substanz oder einem Gemisch aus Materialien (hierin „Grundanstrich") Farbe zu verleihen, und umfaßt Pigmente, Metalleffektmittel und Kombinationen davon. Beispiele von geeigne ten Pigmenten umfassen Titandioxidweiß, Ruß, Lampenschwarz, schwarzes Eisenoxid, rotes Eisenoxid, gelbes Eisenoxid, braunes Eisenoxid (eine Mischung aus rotem und gelbem Oxid mit schwarz), Phthalocyaningrün, Phtalocyaninblau, organisches rotes Pigment (wie Naphtholrot, Chinacridonrot und Toluidinrot), Chinacridonmagenta, Chinacridonviolett, DNA-Orange und organisches gelbes Pigment (wie Hansa-Gelb) und Kombinationen davon. Ein Beispiel eines Metalleffektmittels umfaßt Glimmer mit einer Titandioxidschicht.
Die Färbemittelzusammensetzung umfaßt oberflächenaktive Mittel und gegebenenfalls Dispergiermittel zur Unterstützung der Dispersion und der Stabilisierung der Pigmente oder der Metalleffektmittel in dem flüssigen Medium der Färbemittelzusammensetzung. Das flüssige Medium kann Wasser, Glykole, wie Ethylenglykol und Propylenglykol, und Alkohole, wie Isopropanol, enthalten. Andere Materialien, die üblicherweise in Färbemittelzusammensetzungen involviert sind, sind Dispersionsharze; Polyethylenoxidpolymere; Polyethylenoxidglykole; Streckmittel, wie Talk und Calciumcarbonat; Feuchthaltemittel; Verdickungsmittel; Antischaummittel; Dispersionsharz; und Biozide.
Die Färbezusammensetzung kann mehr als eine Färbemittelzusammensetzung enthalten. Beispielsweise kann eine Färbezusammensetzung mit einem braunen Farbton durch Vereinigen einer roten Färbemittelzusammensetzung und einer gelben Färbemittelzusammensetzung hergestellt werden.
Die erfindungsgemäße Färbezusammensetzung enthält ebenso mindestens ein Additiv, um die Viskositätsverringerung auszugleichen, die bei der Zugabe der Färbemittelzusammensetzung zu einem Grundanstrich auftritt. Das Additiv ist ein assoziatives Verdickungsmittel oder eine makromolekulare Verbindung mit einer hydrophoben Kavität. Die Färbezusammensetzung kann ein oder mehrere assoziative Verdickungsmittel, eine oder mehrere makromolekulare Verbindungen mit einer hydrophoben Kavität oder eine Kombination davon enthalten. Das Niveau und der Typ des assoziativen Verdickungsmittels und das Niveau und der Typ der makromolekularen Verbindung mit einer hydrophoben Kavität werden ausgewählt, um eine Färbezusammensetzung bereitzustellen, die die Viskositätsverringerung bei der Zugabe zu einem Grundanstrich verringert. Die Faktoren, die die Wahl des assoziativen Verdickungsmittels beeinflussen, sind das hydrophobe Niveau, der hydrophobe Typ und das Molekulargewicht des assoziativen Verdickungsmittels. Außerdem ist es wünschenswert, daß die Färbezusammensetzung eine Viskosität aufweist, die leichte Handhabung und leichtes Mischen in einen Grundanstrich ermöglicht.
Das assoziative Verdickungsmittel ist ein wasserlösliches oder wasserquellbares Polymer, das chemisch angelagerte hydrophobe Gruppen aufweist. Beispiele von assoziativen Verdickungsmitteln umfassen nicht-ionische, hydrophob modifizierte Ethylenoxid-Urethan-Blockcopolymere (hierein als „HEUR" bezeichnet), hydrophob modifizierte alkalilösliche Polymere, einschließlich hydrophob modifizierten alkalilöslichen Emulsionen (hierin als „HASE" bezeichnet), hydrophob modifizierte Celullosen, einschließlich hydrophob modifizierter Hydroxyethylcellulose (hierin als „HMHEC" bezeichnet), hydrophob modifiziertes Poly(acrylamid) und Gemische hiervon. Die Färbezusammensetzung kann 0,05 bis 15% Trockengewicht, vorzugsweise 0,1 bis 12% Trockengewicht und stärker bevorzugt 0,2 bis 10% Trockengewicht von einem oder mehreren assoziativen Verdickungsmitteln enthalten, basierend auf dem Gesamtgewicht der Färbemittelzusammensetzung.
Die makromolekulare organische Verbindung mit einer hydrophoben Kavität ist eine Verbindung, die mit dem oberflächenaktiven Mittel komplexieren kann, wodurch die Viskositätsverringerungswirkung des oberflächenaktiven Mittels auf die Beschichtungszusammensetzung vermindert wird. Die makromolekularen organischen Verbindungen mit einer hydrophoben Kavität sind Cyclodextrin, Cyclodextrin-Derivate, Cycloinulohexose, Cycloinuloheptose, Cycloinulocotose, Calixaren und Kavitand. Cyclodextrin umfaßt α-Cyclodextrin, β-Cyclodextrin und γ-Cyclodextrin. Cyclodextrin-Derivate beziehen sich auf α-Cyclodextrine, β-Cyclodextrine und γ-Cyclodextrine, bei denen mindestens eine Hydroxylgruppe, die an dem Rand des Cyclodextrinrings lokalisiert ist, mit einer Substituentengruppe, wie Methyl-, Acetyl-, Hydroxypropyl- und Hydroxyethylgruppen, funktionalisiert worden ist. Cyclodextrin-Derivate umfassen ebenso Cyclodextrinmoleküle mit mehreren Substituentengruppen, einschließlich Cyclodextrinmolekülen mit mehr als einem Typ an Substituentengruppen. Cyclodextrin-Derivate umfassen keine Polymere mit mehr als einem angelagerten Cyclo dextrinring. Bevorzugte Cyclodextin-Derivate sind Methyl-β-cyclodextrin und Hydroxypropyl-β-cyclodextrin. Methyl-β-cyclodextrin ist das am stärksten bevorzugte Cyclodextrin-Derivat.
Die cyclischen Oligosaccharide mit einer hydrophoben Kavität, wie Cycloinulohexose, Cycloinuloheptose, die in der Zusammensetzung und dem Verfahren der Erfindung nützlich sind, werden von Takai et al., Journal of Organic Chemistry, 1994, Band 59, Nummer 11, Seiten 2967–2975, beschrieben.
Die Calixarene, die in der Zusammensetzung und dem Verfahren der Erfindung nützlich sind, werden in US-A-4,699,966, WO 89/08092; JP-A-88/197544 und JP-A-89/007837 beschrieben.
Die Kavitanden, die in der Zusammensetzung und dem Verfahren der Erfindung nützlich sind, werden in der Italienischen Anmeldung 22522 A/89 und Moran et al., Journal of the American Chemical Society Band 184, 1982, Seiten 5826–5828 beschrieben.
Die nicht-cyclischen Polysaccharide, die in der Zusammensetzung und dem Verfahren der Erfindung nützlich sind, werden in der PCT-Anmeldung WO 98/24821 beschrieben. Geeignete nicht-cyclische Polysaccharide umfassen sowohl nicht-modifizierte Polysaccharide als auch modifizierte Polysaccharide, die teilweise oder vollständig an den Hydroxylgruppen derivatisiert sind.
Die Färbezusammensetzung kann 0,05 bis 15% Trockengewicht, vorzugsweise 0,1 bis 12% Trockengewicht und stärker bevorzugt 0,2 bis 10% Trockengewicht von einer oder mehreren makromolekularen organischen Verbindungen mit einer hydrophoben Kavität enthalten, basierend auf dem Gesamtgewicht der Färbemittelzusammensetzung.
Die Dispersionsharze, wie styrolisierte Acrylate, können zu der Färbezusammensetzung zur Unterstützung der Dispersion oder Stabilität der Pigmente und Metalleffektmittel zugegeben werden.
In einer Ausführungsform enthält die Färbezusammensetzung mindestens ein assoziatives Verdickungsmittel und mindestens eine makromolekulare Verbindung mit einer hydrophoben Kavität. Das Gesamtniveau des assoziatives Verdickungsmittels und der makromolekularen Verbindung mit einer hydrophoben Kavität liegt in dem Bereich von 0,05 bis 15% Trockengewicht, vorzugsweise 0,1 bis 12% Trockengewicht und stärker bevorzugt 0,2 bis 10% Trockengewicht, basierend auf dem Gesamtgewicht der Färbemittelzusammensetzung. In einer bevorzugten Ausführungsform liegt das Verhältnis des assoziatives Verdickungsmittels und der makromolekularen Verbindung mit einer hydrophoben Kavität in dem Bereich von 4 : 1 bis 1 : 4, vorzugsweise in dem Bereich von 3 : 1 bis 1 : 3 und stärker bevorzugt in dem Bereich von 2 : 1 bis 1 : 2, basierend auf den Trockengewichten des assoziativen Verdickungsmittels und der makromolekularen Verbindung mit einer hydrophoben Kavität.
In einer Ausführungsform enthält die Färbezusammensetzung mindestens ein assoziatives Verdickungsmittel und mindestens eine makromolekulare Verbindung mit einer hydrophoben Kavität. In dieser Ausführungsform ist das Verhältnis dieser beiden Additive so, daß die Mole der makromolekularen Verbindung mit einer hydrophoben Kavität im Vergleich zu den Molen der hydrophoben Gruppen der assoziativen Verdickungsmittel in dem Bereich von 1 : 1 bis 1,1 : 1 liegen.
Die Färbezusammensetzung kann zu einem Grundanstrich zugegeben werden, um die Beschichtungszusammensetzung herzustellen. Die Färbezusammensetzung wird zugegeben, um die Farbe des Grundanstriches zu verändern oder um die Farbe oder das Aussehen einer Beschichtung, die aus der Beschichtungszusammensetzung hergestellt wurde, zu modifizieren. Der Grundanstrich kann ein nicht-wässeriger Grundanstrich oder ein wässeriger Grundanstrich sein. Außerdem kann der Grundanstrich ein neutraler Grundanstrich, der zur Herstellung von klaren Beschichtungen nützlich ist, oder ein weißer Grundanstrich sein. Der neutrale Grundanstrich enthält kein Titandioxid oder andere Materialien, die Opazität bereitstellen. Der weiße Grundanstrich enthält typischerweise Titandioxid oder andere weiße Pigmente und wird zur Herstellung von opaken Beschichtungen verwendet.
Das Titandioxid ist in dem weißen Grundanstrich als Teilchen enthalten. Die Titandioxidteilchen weisen typischerweise einen durchschnittlichen Durchmesser in dem Bereich von 80 nm bis 250 nm auf, und können eine Beschichtung aus Siliciumdioxid oder eine Beschichtung aus Aluminiumoxid aufweisen. Geeignete Formen von Titandioxid umfassen Rutiltitandioxid und Anatastitandioxid. Der weiße Grundanstrich kann Titandioxid bei einem Niveau von 58 g/Liter bis 2034 g/Liter (10 lbs/100 gal bis 350 lbs/100 gal) wässerigen Grundanstrich enthalten.
Der nicht-wässerige Grundanstrich enthält Polymerbindemittel, wie Acrylcopolymere, Polyurethanpolymere, Polysulfidpolymere und Alkyde; und Lösungsmittel, wie Toluol, Alkohole und Ketone.
Der wässerige Grundanstrich enthält ein Polymerbindemittel und einen Rheologiemodifikator. Das Polymerbindemittel wird als Polymerteilchen in dem wässerigen Medium des wässerigen Grundanstriches dispergiert und kann durchschnittliche Teilchendurchmesser in dem Bereich von 20 nm bis 1000 nm aufweisen. Geeignete Polymerbindemittel umfassen Acryl(co)polymere, Vinylacetatpolymere, Vinyl/Acryl-Copolymere, Styrol/Acryl-Copolymere, Polyurethane, Polyharnstoffe, Polyepoxide, Polyvinylchloride, Ethylen/Vinylacetat-Copolymere, Styrol/Butadien-Copolymere, Polyesterpolymere, Polyether und dergleichen und Gemische hiervon. Das Polymerbindemittel kann als eine wässerige Dispersion, wie ein Emulsionspolymer, bereitgestellt werden. Das Polymerbindemittel kann ausgewählt werden, um eine Beschichtung bereitzustellen, die aus der wässerigen Beschichtungszusammensetzung hergestellt wird, mit den Eigenschaften wie Haftung an ein Substrat, Glanz, Abriebbeständigkeit und Barriereeigenschaften, wie Feuchtigkeitsbeständigkeit und Lösungsmittelbeständigkeit. Das Niveau an Bindemittel in dem wässerigen Grundanstrich kann in dem Bereich von 145 g/Liter bis 2034 g/Liter (25 trocken-lbs/100 gal bis 350 trocken-lbs/100 gal) des wässerigen Grundanstriches liegen.
Der wässerige Grundanstrich enthält ebenso mindestens einen Rheologiemodifikator zur Verdickung des wässerigen Grundanstriches und zur Modifikation der Rheologie, um die Auftragung auf Substrate ohne übermäßiges Spritzen oder Tropfen der wäs serigen Beschichtungszusammensetzung oder Ablaufen des nassen Anstrichfilms zu ermöglichen. Typischerweise wird mehr als ein Rheologiemodifikator zu einem Anstrich zugegeben, um einen wässerigen Anstrich mit der gewünschten Rheologie bereitzustellen. Geeignete Rheologiemodifikatoren umfassen nicht-hydrophob modifizierte Rheologiemodifikatoren, wie Hydroxyethylcellulose (HEC), alkalilösliche Emulsionen (ASE), und Polyvinylalkohol; und hydrophob modifizierte Rheologiemodifikatoren, ebenso bezeichnet als assoziative Verdickungsmittel, wie hydrophob modifizierte Ethylenoxid-Urethan-Blockcopolymere (hierin als „HEUR" bezeichnet), hydrophob modifizierte alkalilösliche Polymere, einschließlich hydrophob modifizierte alkalilösliche Emulsionen (hierin als „HASE" bezeichnet), hydrophob modifizierte Celullosen, einschließlich hydrophob modifizierte Hydroxyethylcellulose (hierin als „HMHEC" bezeichnet), hydrophob modifiziertes Poly(acrylamid); und Gemische hiervon. Der Rheologiemodifikator kann bei einem Niveau von 5,8 g/Liter bis 116 g/Liter (1 lb/100 gal bis 20 lb/100 gal) des wässerigen Grundanstrichs vorliegen.
Wie hierin verwendet, wird eine „flüchtige organische Verbindung" (VOC) hierin als eine Kohlenstoff-enthaltende Verbindung definiert, die einen Siedepunkt unter 280°C bei Atmosphärendruck aufweist, wobei Verbindungen wie Wasser und Ammoniak von VOCs ausgeschlossen sind. Eine flüchtige organische Verbindung (VOC) kann zu einer Beschichtungszusammensetzung zugegeben werden, um die Filmeigenschaften zu verbessern oder die Auftragungseigenschaften der Beschichtungszusammensetzung zu unterstützen. Beispiele solcher Verbindungen umfassen Lösungsmittel und Koaleszenzmittel, wie Glykolether, organische Ester, aromatische Verbindungen, Ethylen- und Propylenglykol und aliphatische Kohlenwasserstoffe.
In einer Ausführungsform ist der wässerige Grundanstrich eine Zusammensetzung mit geringer VOC, enthaltend 0 bis weniger als 6 Gew.-% VOC, vorzugsweise 0 bis weniger als 3 Gew.-% VOC und stärker bevorzugt 0 bis weniger als 2 Gew.-% VOC, basierend auf dem Gesamtgewicht des wässerigen Grundanstriches. Eine wässerige Beschichtungszusammensetzung, die 0 bis weniger als 6 Gew.-% VOC, vorzugsweise 0 bis weniger als 3 Gew.-% VOC und stärker bevorzugt 0 bis weniger als 2 Gew.-% VOC enthält, basierend auf dem Gesamtgewicht der wässerigen Be schichtungszusammensetzung, kann aus einem wässerigen Grundanstrich mit einer Zusammensetzung mit geringer VOC hergestellt werden.
In einer Ausführungsform enthält der Grundanstrich mindestens ein assoziatives Verdickungsmittel. Das assoziative Verdickungsmittel kann in die wässerige Zusammensetzung bei einem Niveau von mindestens 0,05 Gew.-% der Feststoffe, basierend auf dem Gewicht der Zusammensetzung, vorliegen.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfaßt den Schritt der Zugabe der erfindungsgemäßen Färbezusammensetzung zu einem Grundanstrich zur Herstellung einer Beschichtungszusammensetzung. Dieser Schritt wird durch die Zugabe der Färbezusammensetzung unter Mischen leicht erreicht.
Die Zusammensetzung und das Verfahren der Erfindung sind zur Verbesserung der Viskositätsstabilität einer Zusammensetzung, speziell bei der Zugabe einer Färbemittelkomponente, die hohe Niveaus an oberflächenaktivem Mittel enthält, nützlich. Die Zusammensetzung und das Verfahren der Erfindung sind durch den Typ der Färbmittelkomponente, die zu der Zusammensetzung zugegeben wird, nicht eingeschränkt, und sind für jede Färbemittelkomponente nützlich, die oberflächenaktives Mittel oder andere Additive enthält, die mit den nicht-spezifischen Assoziationen der assoziativen Verdickungsmittel, die zu der Zusammensetzung zugegeben werden, interferieren.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfaßt den Schritt der Zugabe der erfindungsgemäßen Färbezusammensetzung zu einem Grundanstrich zur Herstellung der Beschichtungszusammensetzung. Dieser Schritt wird durch die Zugabe der Färbezusammensetzung unter Mischen leicht erreicht. Die Menge an Färbezusammensetzung, die zu dem Grundanstrich zugegeben wird, kann in dem Bereich von 7,8 ml/Liter (1 oz/gal) bis 31,2 ml/Liter (4 oz/gal), um eine leicht gefärbte Beschichtungszusammensetzung herzustellen, 31,2 ml/Liter (4 oz/gal) bis 62,5 ml/Liter (8 oz/gal), um eine Beschichtungszusammensetzung mit mittleren Farbton herzustellen, und 62,5 ml/Liter (8 oz/gal) bis 93,7 ml/Liter (12 oz/gal), um eine Beschichtungszusammensetzung mit dunklem Farbton herzustellen, liegen.
Die Färbezusammensetzung und das Verfahren dieser Erfindung sind zur Verbesserung der Viskositätsstabilität einer Beschichtungszusammensetzung, speziell bei der Zugabe der Färbezusammensetzung zu einem Grundanstrich, der mindestens ein assoziatives Verdickungsmittel enthält, nützlich. Die Zusammensetzung und das Verfahren der Erfindung sind durch den Typ des Pigments, das zu der Beschichtungszusammensetzung zugegeben wird, nicht eingeschränkt.
Die Wasserbeständigkeitseigenschaften, einschließlich Blasenbeständigkeit, Naßhaftung und Scheuerbeständigkeit der Zusammensetzungen, die unter Verwendung der Färbezusammensetzung und des Verfahrens dieser Erfindung hergestellt wurde, werden erwartungsgemäß verbessert, weil die Materialien mit niedrigem Molekulargewicht, wie oberflächenaktive Mittel, mit den makromolekularen Verbindungen mit einer hydrophoben Kavität komplexiert werden können. Außerdem können die Beschichtungszusammensetzungen, die unter Verwendung der Färbezusammensetzung und des Verfahrens dieser Erfindung hergestellt wurden, wie vorauszusehen war mit den zugegebenen Färbezusammensetzungen reagieren, was die Farbanpassung leichter macht und die Verwendung von Software zur Farbanpassung erleichtert. Ebenso soll die Viskositätsfluktuation in der Beschichtungszusammensetzung verringert werden. Außerdem wird erwartet, daß die Gefrier-Tau-Stabilität der Beschichtungszusammensetzung, das Verteilen der Färbezusammensetzung (kein Verschmieren) und die Ablaufbeständigkeitseigenschaften von nassen Filmen, die aus Beschichtungszusammensetzungen unter Verwendung der Färbezusammensetzungen und der Verfahren der Erfindung hergestellt wurden, verbessert werden.
Die Beschichtungszusammensetzung kann frei von organischem Lösungsmittel sein oder kann ein koaleszierendes Lösungsmittel enthalten. Die Beschichtungszusammensetzung kann typischerweise Beschichtungsadditive, wie Füllstoffe, Antischaummittel, Vernetzungsmittel, Katalysatoren, oberflächenaktive Mittel, Stabilisatoren, Antiflockungsmittel, Koaleszenzmittel, Wachse, Antioxidationsmittel und geeignete Lösungsmittel, wie wassermischbare Lösungsmittel enthalten.
Die Beschichtungszusammensetzung kann durch in der Technik allgemeine bekannte Verfahren aufgetragen werden, wie Druckluftspray, Airless-Spray, Mehrkomponentenspray, Bürste, Rollenquetscher, Walzenauftragmaschine, Lackgießer und dergleichen. Substrate, auf die die Beschichtungszusammensetzung aufgetragen werden kann, umfassen beispielsweise Bauholz, einschließlich, aber nicht darauf beschränkt, Zeder, Kiefer, Teakholz, Eiche, Ahorn und Walnuß; verarbeitetes Bauholz, einschließlich, aber nicht darauf beschränkt, Faserplatte mit mittlerer Dichte, Spanplatte, Laminate; Mineralsubstrate, einschließlich, aber nicht darauf beschränkt, Mauerwerk, Beton, Stuck, Faser, Mörtel, Zement, Asbestzement, Putz, Gipskartonplatte, glasierte und unglasierte Keramik; Metall, einschließlich, aber nicht darauf beschränkt, verzinktes Eisen, verzinkter Stahl, Bandstahl, Aluminium, Schweißstahl, gesenkgeschmiedeter Strahl und Edelstahl; zuvor gestrichene oder grundierte Oberflächen (frisch, älter oder verwittert), einschließlich, aber nicht darauf beschränkt, Acrylbeschichtungen, Vinylacrylbeschichtungen, Styrolacrylbeschichtungen, pulverbeschichtete Oberflächen, Lösungsmittelacrylbeschichtungen, Alkydharzbeschichtungen, Lösungsmittelurethanbeschichtungen und Epoxybeschichtungen; synthetische Substrate, einschließlich, aber nicht darauf beschränkt, Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Polyethylen und Polypropylen; Asphalt; Cellulosesubstrate, wie Papier, Pappe, Tapete und Wandpappe; Glas; und Leder. Die Beschichtungszusammensetzung kann beispielsweise als eine Holzbeschichtung, Instandhaltungsbeschichtung, Innen- oder Außenwandbeschichtung, Metallgrundierung oder -beschichtung, Kunststoffbeschichtungen, Straßenanstrich, Lederbeschichtung, Bandstahlbeschichtung, Baubeschichtung verwendet werden. Die Beschichtungen, die aus der Beschichtungszusammensetzung hergestellt wurden, können flache Beschichtungen, Satinbeschichtungen, Halbglanzbeschichtungen, Glanzbeschichtungen, Grundierung, Strukturbeschichtungen und dergleichen sein.
Die Färbezusammensetzung und das Verfahren der vorliegenden Erfindung sind in Systemen besonders nützlich, welche verzögerte Produktdifferenzierung einsetzen, einschließlich Färben und Mischen der Produktkomponenten zum Zeitpunkt der Herstellung, des Verkaufs und der Verwendung, wie die, die in den vorläufigen US-Anmeldungen Serien-Nr. 60/183,655, eingereicht am 18. Februar 2000, 60/183,656, eingereicht am 18. Februar 2000, und 60/247,639, eingereicht am 10. November 2000, offenbart werden.
Alle hierin verwendeten Bereiche sind einschließlich und kombinierbar. Einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun in den folgenden Beispielen ausführlich beschrieben.
Die Krebs-Stormer-Viskosität wurde unter Verwendung des ASTM-Verfahrens D562 gemessen.
Beispiel 1 – Herstellung des Grundanstrichs enthaltend assoziatives Verdickungsmittel HEUR
Ein Grundanstrich wurde hergestellt, der assoziative Verdickungsmittel enthielt. Die assoziativen Verdickungsmittel waren hydrophob modifizierte Ethylenoxid-Urethan-Blockcopolymere. Zunächst wurde ein Anstrichpulver durch Vereinigen der Materialien in der Reihenfolge, die in Tabelle 1.1 aufgelistet ist, hergestellt Tabelle 1.1 – Anstrichpulver

Tamol: ist eine Marke von Rohm and Haas Company.
Foamaster: ist eine Marke von Cognis Corp.
Nurosept: ist eine Marke von Huls America Corp.

Als nächstes wurde ein Grundanstrich durch Vereinigen des Anstrichpulvers mit den Materialien, die in Tabelle 1.2 aufgelistet sind, hergestellt. Tabelle 1.2 – Grundanstrich, enthaltend assoziatives Verdickungsmittel HEUR

Acrysol: ist eine Marke von Rohm and Haas Company.
Triton: ist eine Marke von Dow Chemical Co.
Texanol: ist eine Marke von Eastman Chemical Co.
Isopar: ist eine Marke von Exxon Corp.

Der Grundanstrich ist ein wässeriger Grundanstrich, enthaltend ein assoziatives Verdickungsmittel HEUR, und wies einen pH von 8,4, eine PVK von 10,5% und einen VS von 30% auf.
Beispiel 2 – Herstellung des Grundanstrichs enthaltend assoziatives Verdickungsmittel HASE
Ein Grundanstrich wurde hergestellt, der ein assoziatives Verdickungsmittel enthielt. Das assoziative Verdickungsmittel war eine hydrophob modifizierte, alkalilösliche Emulsion. Zunächst wurde ein Anstrichpulver gemäß dem Verfahren in Tabelle 1.1 hergestellt. Als nächstes wurde ein Grundanstrich gemäß dem Verfahren in Tabelle 1.2 hergestellt, außer, daß der Acrysol^TM SCT-275 Rheologiemodifikator durch 14,00 g Acrysol^TM DR-73 Rheologiemodifikator (HASE) ersetzt wurde.
Der Grundanstrich war ein wässeriger Grundanstrich, enthaltend ein assoziatives Verdickungsmittel HASE, und wies einen pH von 8,5, eine PVK von 10,5% und einen VS von 30% auf.
Beispiel 3 – Beschichtungszusammensetzung, enthaltend eine Färbezusammensetzung enthaltend assoziatives Verdickungsmittel und makromolekulare Verbindung mit einer hydrophoben Kavität
Ein Additivgemisch wurde durch Vereinigen von 2 Gewichtsteilen von Acrysol^TM RM-8 Rheologiemodifikator (Rohm and Haas Company), einem assoziativen Verdickungsmittel HEUR und 1 Trockengewichtsteil Methyl-β-cyclodextrin hergestellt. Das Additivgemisch wurde zu mehreren Färbemittelzusammensetzungen bei Niveaus von 5, 10 und 15% Trockengewicht unter Mischen zur Herstellung der Färbezusammensetzungen zugegeben.
Die Beschichtungszusammensetzungen wurden durch Mischen der Färbezusammensetzung in die Grundanstriche von Beispiel 1 und Beispiel 2 bei einem Niveau von 93,7 ml/Liter (12 oz/gal) hergestellt. Die Krebs-Stormer-Viskosität der Beschichtungszusammensetzungen wurde vor und 24 Stunden nach der Zugabe der Färbezusammensetzungen gemessen.
Tabelle 3.1 – Viskositätsverringerung (KU) für eine Beschichtungszusammensetzung, enthaltend HEUR Rheologiemodifikator und Färbezusammensetzung
Tabelle 3.2 – Viskositätsverringerung (KU) für eine Beschichtungszusammensetzung, enthaltend HASE Rheologiemodifikator und Färbezusammensetzung
Die Ergebnisse in Tabelle 3.1 und Tabelle 3.2 zeigen, daß die Färbezusammensetzungen, die die Kombination des assoziativen Verdickungsmittels und der makromolekularen Verbindung mit hydrophober Kavität als Additive enthielten, Beschichtungszusammensetzungen mit geringeren Viskositätsverringerungen im Vergleich zu der Färbemittelzusammensetzung, die kein Additiv enthielt, bereitstellten.
Beispiel 4 – Beschichtungszusammensetzung enthaltend ein Färbezusammensetzung enthaltend assoziatives Verdickungsmittel
Ein Grundanstrich wurde hergestellt, der assoziative Verdickungsmittel enthielt. Die assoziativen Verdickungsmittel waren hydrophob modifizierte Ethylenoxid-Urethan-Blockcopolymere. Zunächst wurde ein Titandioxidpulver durch Vereinigen der Materialien in der in Tabelle 4.1 aufgelisteten Reihenfolge hergestellt. Tabelle 4.1 – Titandioxidpulver

Kathon, Rhoplex und Acrysol: sind Marken von Rohm and Haas Company.
Foamaster: ist eine Marke von Cognis Corp.
Ti-Pure: ist eine Marke von E. I. DuPont de Nemours and Co.

Als nächstes wurde ein Grundanstrich durch Vereinigen des Titandioxidpulvers mit den in Tabelle 4.2 aufgelisteten Materialien hergestellt. Tabelle 4.2 – Wässerige Grundanstrichformulierung

Ropaque: ist eine Marke von Rohm and Haas Company.
Texanol: ist eine Marke von Eastman Chemical Co.

Der Grundanstrich war ein wässeriger Grundanstrich, enthaltend assoziative Verdickungsmittel HEUR, und wies eine PVK von 3,3% und einen VS von 33,8% auf.
Eine Phthaloblau-Färbemittelzusammensetzung (100 g) wurde mit 10,5 g Acrysol^TM RM-825 Rheologiemodifikator (25% aktiv) und 6 g Wasser formuliert, um die Färbezusammensetzung herzustellen. Der Acrysol^TM RM-825 Rheologiemodifikator ist ein assoziatives Verdickungsmittel HEUR. Die Beschichtungszusammensetzung, Beispiel 4.1, wurde durch Beimischen von 20,51 g der Färbezusammensetzung in 100 g des Grundanstriches hergestellt. Eine Vergleichsbeschichtungszusammensetzung, Vergleich A, wurde durch Zugeben von 100 g der Phthaloblau-Färbemittelzusammensetzung und 16,5 g Wasser zu dem Grundanstrich hergestellt.
Tabelle 4.3 – Viskositätsverringerung (KU) für eine Beschichtungszusammensetzung, enthaltend HEUR Rheologiemodifikator und Färbezusammensetzung, enthaltend assoziatives Verdickungsmittel
Die Ergebnisse in Tabelle 4.3 zeigen, daß die erfindungsgemäße Färbezusammensetzung, die ein assoziatives Verdickungsmittel enthält, eine Beschichtungszusammensetzung mit geringerer Viskositätsverringerung im Vergleich zu der Vergleichsbeschichtungszusammensetzung, die die Färbemittelzusammensetzung enthält, bereitstellte.
Beispiel 5 – Beschichtungszusammensetzung, enthaltend eine Färbezusammensetzung enthaltend eine makromolekulare Verbindung mit einer hydrophoben Kavität
Der Grundanstrich war ein wässeriger Grundanstrich, enthaltend assoziatives Verdickungsmittel HEUR, hergestellt in Beispiel 4.
Eine Phthaloblau-Färbemittelzusammensetzung (100 g) wurde mit 0,85 g Methyl-β-cyclodextrin (50% aktiv) und 15,65 g Wasser formuliert, um die Färbezusammensetzung herzustellen. Die Beschichtungszusammensetzung, Beispiel 5.1, wurde durch Beimischen von 20,51 g der Färbezusammensetzung in 100 g des Grundanstriches hergestellt. Eine Vergleichsbeschichtungszusammensetzung war Vergleich A von Beispiel 4.
Tabelle 5.1 – Viskositätsverringerung (KU) für eine Beschichtungszusammensetzung, enthaltend HEUR Rheologiemodifikator und Färbezusammensetzung, enthaltend eine makromolekulare Verbindung mit einer hydrophoben Kavität
Die Ergebnisse in Tabelle 5.1 zeigen, daß die erfindungsgemäße Färbezusammensetzung, die eine makromolekulare Verbindung mit einer hydrophoben Kavität enthält, eine Beschichtungszusammensetzung mit einer geringeren Viskositätsverringerung im Vergleich zu der Vergleichsbeschichtungszusammensetzung, die die Färbemittelzusammensetzung enthält, bereitstellte.

Claims

Verwendung einer Zusammensetzung, umfassend: a) mindestens eine Färbemittelzusammensetzung und b) von 0,05 bis 15% Trockengewicht von mindestens einem Additiv, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem assoziativen Verdickungsmittel und einer makromolekularen Verbindung mit einer hydrophoben Kavität, ausgewählt aus Cyclodextrin, Cyclodextrin-Derivaten, Cycloinulohexose, Cycloinuloheptose, Cycloinulocotose, Calixaren und Kavitand, bezogen auf das Gewicht der mindestens einen Färbemittelzusammensetzung, als eine Färbezusammensetzung zur Zugabe zu einem Grundanstrich zur Herstellung einer Beschichtungszusammensetzung.
Verwendung nach Anspruch 1, umfassend von 0,05 bis 15% Trockengewicht der einen makromolekularen Verbindung mit einer hydrophoben Kavität.
Verwendung nach Anspruch 1, umfassend von 0,05 bis 15% Trockengewicht des assoziativen Verdickungsmittels.
Verwendung nach Anspruch 1, wobei das Verhältnis der makromolekularen Verbindung mit einer hydrophoben Kavität zu dem Verdickungsmittel in einem Bereich von 4 : 1 bis 1 : 4, bezogen auf Trockengewichte, liegt.
Verwendung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, wobei das assoziative Verdikkungsmittel aus der Gruppe, bestehend aus einem nichtionischen, hydrophob modifizierten Ethylenoxid-Urethan-Blockcopolymer, einem hydrophob modifi zierten alkalilöslichen Polymer, hydrophob modifizierten Cellulosen, einem hydrophob modifizierten Polyacrylamid und Gemischen davon, ausgewählt ist.
Verfahren zur Herstellung einer Beschichtungszusammensetzung, umfassend die Schritte: a) Bereitstellen eines Grundanstrichs und b) Zugeben einer Färbezusammensetzung zu dem Grundanstrich, welche i) mindestens eine Färbemittelzusammensetzung und ii) von 0,05 bis 15% Trockengewicht von mindestens einem Additiv, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus einem assoziativen Verdickungsmittel und einer makromolekularen Verbindung mit einer hydrophoben Kavität, ausgewählt aus Cyclodextrin, Cyclodextrin-Derivaten, Cycloinulohexose, Cycloinuloheptose, Cycloinulocotose, Calixaren und Kavitand, bezogen auf das Gewicht der mindestens einen Färbemittelzusammensetzung, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Färbezusammensetzung von 0,05 bis 15% Trockengewicht der makromolekularen Verbindung mit einer hydrophoben Kavität umfasst.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Färbezusammensetzung von 0,05 bis 15% Trockengewicht des assoziativen Verdickungsmittels umfasst.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Färbezusammensetzung ein Verhältnis von der makromolekularen Verbindung mit einer hydrophoben Kavität zu dem assoziativen Verdickungsmittel in einem Bereich von 4 : 1 bis 1 : 4, bezogen auf Trockengewichte, aufweist.
Verfahren nach Anspruch 6, 7, 8 oder 9, wobei der Grundanstrich mindestens ein assoziatives Verdickungsmittel, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem nichtionischen, hydrophob modifizierten Ethylenoxid-Urethan- Blockcopolymer, einem hydrophob modifizierten alkalilöslichen Polymer, hydrophob modifizierten Cellulosen, einem hydrophob modifizierten Polyacrylamid und Gemischen davon, umfasst.