ПРИСАДКИ ДЛЯ УЛУЧШЕНИЯ РАННЕЙ СТОЙКОСТИ К ЛИВНЯМ СОСТАВОВ ДЛЯ ПОКРЫТИЙ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ Российский патент 2014 года по МПК C09D7/12 

Предложенное изобретение относится к средствам для улучшения физических характеристик составов для покрытия, в частности присадкам для улучшения ранней стойкости к ливням физически отвержденных составов для покрытия на основе водных акрилатных дисперсий, а также к его применению.

Физически отвержденные составы для покрытия на основе водных акрилатных дисперсий, которые в качестве основных компонентов содержат водный акрилатный латекс, неорганические наполнители и обычные вспомогательные вещества, такие как противовспениватели, пластификаторы, консерванты, разбавители, смачиватели, диспергаторы и сгустители, в большом объеме применяют для покрытия поверхностей, подверженных временным атмосферным воздействиям. Недостатками таких систем, в частности, если их применяют для противопожарных покрытий, что требуется толщина слоя влаги равна 3 мм или больше, является чисто физически протекающая сушка составов для покрытия. Это с одной стороны сильно зависит от влияния окружающей среды, в частности влажности воздуха и температуры. С другой стороны при быстром образовании поверхностной пленки вследствие возникшего паронепроницаемого слоя замедляется следующая сушка пленки. Теперь таким образом оставляют без внимания или продолжительное время сушки, или перестраивают системы или системы, содержащие растворитель с высоким содержанием твердых веществ, которые базируются на очевидно дорогостоящих исходных материалах, и вследствие паров растворителей представляют возможную опасность для людей и окружающей среды.

В немецкой заявке на патент DE 19956128 описывают быстросохнущее, водное средство для покрытия, которое содержит водное связующее средство и, по меньшей мере, один водорастворимый, четвертичный поли(аллиламин) и таким образом показывает ускоренную сушку без заметного изменения окраски вследствие сушки.

Из европейской заявки на патент ЕР 0804514 уже известен быстро отверждающийся водный состав для покрытия, который, в частности, применяют для красящих составов для дорожной разметки и очень быстро после нанесения на поверхность проезжей части образует твердую поверхность в виде твердой мази, которая допускает возобновление обычного движения транспорта при минимальном перерыве. Данный состав для покрытия включает от 90 до 99,6% масс. анионной стабилизированной эмульсии сополимеров этилен-ненасыщенных мономеров, которые содержат полиимин с молекулярной массой от 250 до 20000 и летучее основание. С помощью такого состава для покрытия получают возможные, быстросохнущие покрытия с толщиной слоя влаги исключительно до 0,5 мм.

Разумеется, такие составы для покрытия не пригодны для получения толстых слоев для нанесения, особенно в том случае, если обрабатываемые поверхности расположены вертикально, как является обычным при противопожарных защитных слоях для фасадного применения дополнительно к горизонтальному применению. Более того, быстрого отверждения известных составов для покрытия путем быстрого образования поверхностной пленки достигают посредством того, что при толстых нанесенных слоях из-за сниженного рассеивания водяного пара через поверхностную пленку приводят к неудовлетворительно продолжительному времени отверждения, что, в частности, является отягчающим обстоятельством, если после нанесения состава для покрытия происходит сильный дождь, такой как ливень, который может вызвать вымывание и удаление компонентов массы для покрытия или смыва всего покрытия. Таким образом, слабый поверхностный слой может разрушаться вследствие ливня и нижележащий не отвержденный материал смывается.

Следующим недостатком таких физически отвержденных масс для покрытия на основе водных акрилатных дисперсий состоит в том, что они перед отверждением имеет недостаточную стойкость к ливням. В качестве ливней обозначают сильные дожди, чьи капли в зависимости от размеров капель и скорости ветра могут повредить еще не отвержденную основанную на воде массу для покрытия посредством того, что поверхностная область, которая еще не достаточно отверждена, вымывается или выбиваются нанесенные швы. Это может привести к удалению наполнителей, содержащихся в массе для покрытия, или в случае выбивания вызывает пониженную прочность последней отвержденной покрывающей пленки. Это является особенно отягчающим обстоятельством при покрытии фасадов высотных зданий, где в случае сильного дождя может произойти вымывание еще не достаточно отвержденной нижней области покрытия. Оба приводят к пониженной дымонепроницаемости и газонепроницаемости до разрушения покрытия вследствие движения обработанной поверхности с таким образом полученными провалами защитного действия в случае пожара.

Поэтому нужно учитывать явление ливня при конструкции зданий. Под стойкостью к ливням таким образом понимают свойства поверхности длительно выдерживать эти сильные дожди.

Важным значением является достижение достаточно высокой стойкости к ранним ливням, то есть свойство, физически отвержденной массы для покрытия на основе водных акрилатных дисперсий также быстро после их нанесений и перед полным отверждением выдерживать влияние таких ливней. Такие основанные на воде массы для покрытия после нанесения на обрабатываемую поверхность проходят период, фазы отверждения, во время которой массы для покрытия является растворимой в воде и таким образом не стойкой к ливням. Это обязательно происходит при обычно применяемых основанных на воде системах, так как они во время переработки должны быть водорастворимыми и легко очищаться водой. Период между присущей данной системе недостаточной стойкостью к ливням перед нанесением на обрабатываемую поверхность до достижения стойкости к ливням в рамках предложенного изобретения обозначают как раннюю стойкость к ливням. Чем быстрее ранняя стойкость к ливням такого основанного на воде состава для покрытия, тем меньше риск повреждения ранее нанесенного покрытия перед отверждением вследствие происходящего ливня.

Теперь задача изобретения состоит в том, что добавляют присадку, с которой можно достигнуть улучшения ранней стойкости к ливням физически отверждаемых составов для покрытия на основе водных акрилатных дисперсий, причем физически отверждаемые составы для покрытия отверждаются быстрее и таким образом можно достигнуть ранней стойкости к ливням и не образуется ни пленка, которая ухудшает последующую необходимую сушку, ни исключительно толстый слой состава для покрытия, который не в состоянии выдержать ливень. Причем по сравнению с обычными составами для покрытия высказанное время сушки в следующей области температуры и влажности значительно сокращается и это при пониженном количестве присадки.

Решением данной проблемы является теперь присадка согласно основному пункту. Зависимые пункты касаются предпочтительных вариантов осуществления данной присадки, а также к ее применению.

Таким образом, изобретение относится к присадке для улучшения стойкости к ливням физически отвержденных составов для покрытия на основе водных акрилатных дисперсий, в которых с помощью органического основания, летучего при температуре окружающей среды, устанавливают щелочное значение pH, отличающаяся тем, что она представляет водную дисперсию, содержащую от 41,0 до 51,0% масс. регулируемой основанием водной эмульсии пчелиного воска с частью пчелиного воска 15,0%масс, от 40,0 до 52,0%масс.по меньшей мере, одного пленкообразователя, выбранного из группы, включающей 2,2,4-триметил-1,3-пентандиол и его сложные эфиры, бутилдигликольацетат и метоксипропанол, от 5,0 до 10,0% масс. пигмента, и от 0,5 до 2,0% масс. распределителя пигмента.

Благодаря применению необходимых компонентов предложенный согласно изобретению состав для покрытия обеспечивает ускоренную сушку посредством того, что воду, содержащуюся в составе для покрытия можно азеотропно испарять, понижается температура образования минимальной пленки, достигают сосшивания, которое способствует пленкообразованию первичных полимеров на поверхности и после первого пленкообразования получают гидрофобную поверхность, которая уменьшает проникновение воды, например, дождевой воды, в покрытие, тем не менее рассеивание водяного пара в атмосферу сокращается не существенно.

Если в состав для покрытия вводят предложенную согласно изобретению присадку в количестве от 5 до 35% масс. предпочтительно от 8 до 15% масс. например, 10% масс. в расчете на массу покрытия, можно достигнуть сокращения времени (утверждения от 24 часов до 10 часов при температуре 23°C и 50% относительной влажности воздуха, причем можно достигать соответственно ускоренного пленкообразования также при других температурах, таких как 5°C или 40°C, и других влажностях воздуха 50% и 90% относительной влажности. Предложенная согласно изобретению присадка содержит в качестве эмульсии пчелиного воска, регулируемой основанием, предпочтительно не содержащую эмульгаторов эмульсию пчелиного воска или другим образом стабилизированную дисперсию пчелиного воска с гидрофобным действием с содержанием пчелиного воска в области от 5 до 35% масс., предпочтительно от 8 до 15% масс., и имеет значение pH от 9 до 13, предпочтительно от 10 до 12, в частности 11. особенно предпочтительной эмульсией пчелиного воска является Aquacer 560, коммерчески доступная у фирмы Byk Cera.

Предложенные согласно изобретению составы для покрытия содержат в качестве пленкообразователей предпочтительно 2,2,4-триметил-1,3-пентандиол, 2,2,4-триметил-1,3-пентандиол-монопропионат, 2,2,4-триметил-1,3-пентандиол-дипропинат, 2,2,4-триметил-1,3-пентандиол-моноизопропионат, 2,2,4-триметил-1,3-пентандиол-диизопропионат, 2,2,4-триметил-1,3-пентандиол-монобутират, 2,2,4-триметил-1,3-пентандиол-дибутират, 2,2,4-триметил-1,3-пентандиол-моноизобутират и 2,2,4-триметил-1,3-пентандиол-диизобутират или также смеси из одного или нескольких этих соединений.

Предложенные согласно изобретению составы для покрытия могут содержать, при необходимости, один органический и/или неорганический пигмент, предпочтительно Fe₃O₄, борат цинка, а также распределитель пигментов, как полимер на основе акрилата аммония с содержанием твердого вещества 35% и значением pH между 7,5 и 9,5.

Особенно предпочтительный вариант осуществления предложенной согласно изобретению присадки представляют в форме водной дисперсии, которая содержит водную дисперсию, содержащую от 41,0 до 51,0% масс. водной эмульсии пчелиного воска с водной частью 15,0% масс. от 40,0 до 52,0% масс. пленкообразователя, от 5,0 до 10,0% масс. пигмента, от 0,5 до 2,0% масс. распределителя пигмента.

Следующим объектом изобретения является применение вышеописанной присадки для улучшения ранней стойкости к ливням физически отверждаемых составов для покрытия на основе водных акрилатных дисперсий, в которых устанавливают щелочное значение pH, которое состоит в том, что от 5 до 35, предпочтительно от 10 до 20% масс. и еще более предпочтительно 10% масс. вышеопределенной присадки перед определенным применением вводят в состав для покрытия и равномерно перемешивают таким образом, что сразу потребитель может проверить при применении пигмента в присадке.

Особенно предпочтительно предложенную согласно изобретению присадку вводят в обычные составы для противопожарного покрытия, которые содержат водный акрилатный латекс, а также противовспениватели, пластификаторы, консерванты, наполнители, разбавители, смачиватели, диспергаторы и сгустители в качестве обычных вспомогательных средств, и с помощью аммиака или легколетучего при температуре окружающей среды аминоспирта, такого как этанол, устанавливают значение pH в области от 8,0 до 9,0, предпочтительно 8,5.

Благодаря применению предложенной согласно изобретению присадки удается также при низких температурах и высоких влажностях воздуха, достигнуть быстрой сушки пленки, образованной с помощью предложенного согласно изобретению состава для покрытия, которая может иметь толщина слоя влаги несколько миллиметров. Благодаря альтернативному добавлению присадки к обычным составам для покрытия, в частности составам для противопожарного покрытия, потребитель может применять универсально и предложенную согласно изобретению присадку при необходимости, в частности при угрожающих ливнях. Благодаря достигнутой согласно изобретению быстрой сушке достигают более ранней стойкости к ливням и таким образом обеспечивают совершенную пленку, которая обладает достаточной проницаемостью для водяного пара и таким образом способствует необходимой сушке и при этом получают отвержденное сухое покрытие, которое обеспечивает требуемую противопожарную защиту, а также дымонепроницаемость и газонепронимаемость и таким образом обеспечивают основные требования противопожарных свойств составов для покрытия.

Следующие примеры и сравнительные примеры служат для пояснения изобретения.

Пример 1

Предложенную согласно изобретению присадку подготавливают путем перемешивания следующих составляющих:

46% масс. эмульсии пчелиного воска с частью пчелиного воска 15% масс. и значением pH 11,0 (Byk Aquacer 560)

46% масс. 2,2,4-триметил-1,3-пентандиолдиизобутирата (Texanol)

7% масс черного пигмента оксида железа (Fe₃CO₄ 1309-38-2)

1% масс. водного раствора аммонийакрилатного полимера (распределитель пигментов, BASF)

Получают жидкую смесь присадки, которую сразу можно вводить в базирующиеся на воде, физически отвеждаемые составы для покрытия на основе водных акрилатных дисперсий.

Пример 2

Пример применения

Применяют обычный состав для противопожарного покрытия со следующим составом:

55% масс. водной акрилатной дисперсии

10% масс воды

28% масс. мела и/или гидроксида алюминия в качестве смешенного наполнителя

1% масс. аммиака

6% масс. обычных вспомогательных веществ

В случае водной акрилатной дисперсии речь идет о водной дисперсии сополимера этилакрилат/2-этилгексилакрилат/акрилнитрил/акриловая кислота/N-метилолакриламид с содержанием твердого вещества 58% масс. и распределением размеров частиц сополимеров в области от 0,2 до 0,4 мкм.

В качестве обычных добавок применяют противовспениватели, пластификаторы, консерванты, смачиватели, фунгициды, пигменты и сгустители.

В состав для противопожарного покрытия с помощью аммиака устанавливают значение pH 8,5. В состав для противопожарного покрытия вводят 10% масс. смеси присадки согласно примеру 1 при применении буровой машины с насадкой для смешивания растворов или другим пригодным инструментов для перемешивания до достижения однородного цвета.

Смесь, поученную данным способом, перерабатывают в течение следующего периода переработки, по меньшей мере, 3 часа. Время сушки до достижения ранней стойкости к ливням при температуре 23°С и относительной влажности воздуха 50% сокращается относительно составов для противопожарного покрытия без присадки с примерно 24 часов до 10 часов.

Причем под "ранней стойкостью к ливням" понимают как более быстрое время, при котором образец покрытия выдерживает испытание на стойкость к ливням без повреждения, который заключается в том, что при комнатной температуре одновременно капли воды с высоты 4 м капают на образец покрытия, расположенный под наклоном 45°. Расход воды при этом составляет примерно 250 мл/15 мин. Причем в среднем на образец падают 4 капли в секунду. Испытание считают состоявшимся, если образец выдерживает испытание без повреждения. Устанавливают самое ранее время сушки, при котором образец выдерживает испытание.

Изобретение относится к присадке для улучшения ранней стойкости к ливням физически отверждаемых составов для покрытия на основе водных акрилатных дисперсий, в которых устанавливают щелочное значение pH, а также к применению такой присадки в составах для покрытий. Присадка представляет собой водную дисперсию, содержащую от 41,0 до 51,0% масс. регулируемой основанием водной эмульсии пчелиного воска с частью пчелиного воска 15,0% масс., от 40,0 до 52,0% масс. по меньшей мере одного пленкообразователя, выбранного из группы, включающей 2,2,4-триметил-1,3-пентандиола и его сложные эфиры, бутилдигликольацетат и метоксипропанол, от 5,0 до 10,0% масс. пигмента и от 0,5 до 2,0% масс. распределителя пигмента. Технический результат - получение быстроотверждающейся присадки, улучшающей раннюю стойкость к ливням физически отверждаемых составов для покрытия на основе водных акрилатных дисперсий. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 2 пр.

1. Присадка для улучшения ранней стойкости к ливням физически отвержденных составов для покрытия на основе водных акрилатных дисперсий, в которых устанавливают щелочное значение pH, отличающаяся тем, что она представляет водную дисперсию, содержащую от 41,0 до 51,0 мас.% регулируемой основанием водной эмульсии пчелиного воска с частью пчелиного воска 15,0 мас.%, от 40,0 до 52,0 мас.%, по меньшей мере, одного пленкообразователя, выбранного из группы, включающей 2,2,4-триметил-1,3-пентандиола и его сложные эфиры, бутилдигликольацетат и метоксипропанол, от 5,0 до 10,0 мас.% пигмента и от 0,5 до 2,0 мас.% распределителя пигмента.

2. Присадка по п.1, отличающаяся тем, что водная эмульсия пчелиного воска имеет значение pH от 9 до 13, предпочтительно от 10 до 12.

3. Присадка по п.1, отличающаяся тем, что часть воска водной эмульсии пчелиного воска имеет температуру расплава от 50 до 90°C, предпочтительно от 60 до 80°C.

4. Присадка по п.1, отличающаяся тем, что она в качестве пленкообразователя содержит, по меньшей мере, один представитель из группы, включающей 2,2,4-триметил-1,3-пентандиол, 2,2,4-триметил-1,3-пентандиол-монопропионат, 2,2,4-триметил-1,3-пентандиол-дипропинат, 2,2,4-триметил-1,3-пентандиол-моноизопропионат, 2,2,4-триметил-1,3-пентандиол-диизопропионат, 2,2,4-триметил-1,3-пентандиол-монобутират, 2,2,4-триметил-1,3-пентандиол-дибутират, 2,2,4-триметил-1,3-пентандиол-моноизобутират и 2,2,4-триметил-1,3-пентандиол-диизобутират.

5. Присадка по п.1, отличающаяся тем, что она в качестве пигмента содержит органический и/или неорганический пигмент, предпочтительно Fe₃O₄ или борат цинка.

6. Присадка по одному из пп.1-5, отличающаяся тем, что она в качестве распределителя пигмента содержит полимер на основе акрилат аммония с содержанием твердого вещества 35% и значением pH между 7,5 и 9,5.

7. Применение присадки по одному из пп.1-6 для улучшения ранней стойкости к ливням физически отверждаемых составов для покрытия на основе водных акрилатных дисперсий, в которых устанавливают щелочное значение pH, отличающееся тем, что от 5 до 20%, предпочтительно от 8 до 15% присадки вводят в состав для покрытия перед надлежащим применением.

8. Применение по п.7, отличающееся тем, что присадку вводят в обычные составы для противопожарного покрытия, которые содержат водный акрилатный латекс, а также противовспениватели, пластификаторы, консерванты, наполнители, разбавители, смачиватели, диспергаторы и сгустители в качестве обычных вспомогательных средств и устанавливают значения pH от 8,0 до 9,0, предпочтительно 8,5.