КОМПОЗИТНЫЙ МАТЕРИАЛ И ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ Российский патент 2022 года по МПК C08K3/34 C09D133/02 

Настоящее изобретение относится к технической сфере переключаемых композитных материалов, в частности, применения переключаемых композитных материалов в композициях покрытий для производства функциональных покрытий.

В частности, настоящее изобретение относится к композитному материалу, который является подходящим для использования при производстве водоотталкивающих и открытых для диффундирования водяных паров покрытий, а также применению композитного материала.

Кроме того, настоящее изобретение относится к способу изготовления композитного материала.

Функциональные покрытия характеризуются тем, что они обычно имеют дополнительные положительные свойства, также называемые функциями, в сравнении с обыкновенными покрытиями. Таким образом, функциональные фасадные покрытия не только предназначаются для защиты фасадов зданий от погодных воздействий, но также и зачастую демонстрируют улучшенные скорости диффундирования водяных паров или делают возможной улучшенную теплоизоляцию.

Широко используемые фасадные покрытия имеют в своей основе краски и могут быть разделены на три группы, а именно, минеральные краски, пластиковые дисперсионные краски и силиконовые эмульсионные краски.

Вышеупомянутые системы покрытий на практике все еще представляют собой наиболее широко используемые фасадные краски. При условии правильного выбора они могут быть использованы для нанесения покрытия почти на любой фасад.

Однако, как это необходимо отметить, в пределах вышеупомянутых трех групп должны быть проведены дополнительные тонкие различия. Несмотря на обычное содержание в минеральных красках силикатного или известкового связующего существуют, например, и типы синтетических дисперсионных красок, которые являются оптимизированными на предмет хороших характеристик диффундирования водяных паров; однако, другие типы, зачастую представляющие собой эластичные, самозалечивающие трещины системы, характеризуются увеличенным сопротивлением диффундированию.

В случае силиконовых эмульсионных красок различные их типы в значительной степени различаются по доле более дорогостоящей связующей силиконовой смолы; отсутствует какая-либо стандартизация, которая определяет минимальный уровень содержания силикона. Для составления рецептуры силиконовых эмульсионных красок значимыми являются три типа силиконов или исходных веществ, которые различаются, в частности, по степени конденсации или полимеризации. Значение силиконов увеличивается при использовании низкомолекулярных силанов в отношении силоксанов для получения полисилоксанов или силиконовых смол. Только высококачественные силиконовые смолы в сбалансированной комбинации с полимерной дисперсией в результате приводят к получению подлинной силиконовой краски. Данная краска демонстрирует хорошие значения проницаемости для водяных паров, а также высокую проницаемость для углекислого газа, хорошую атмосферостойкость и очень хорошие характеристики водоотталкивания.

Однако производство силиконовых эмульсионных красок является очень дорогостоящим, и проницаемость для водяных паров у силиконовых эмульсионных красок может быть дополнительно улучшена, в особенности, для обеспечения быстрого просушивания фасадов.

Несмотря на демонстрацию минеральными красками очень высокой проницаемости для водяных паров они являются не водоотталкивающими, а в значительной степени капиллярно-активными и поэтому впитывают жидкую воду, которую они высвобождают в каменную кладку. По данной причине минеральные краски в общем случае будут подходящими для использования в областях применения вне помещения только в случае использования больших количеств водоотталкивающих добавок. В данном случае необходимо добиться достижения полной капиллярной гидрофобности, чего обычно добиваются только частично.

В противоположность этому, полимерные дисперсионные краски зачастую являются в значительной степени самозалечивающими трещины таким образом, что могут быть скомпенсированы механические напряжения и деформации, такие как формирующие трещины, в подложке, в частности, на фасадах зданий. Однако они обычно являются водоотталкивающими и только слегка проницаемыми для водяных паров. По данной причине всегда существует риск увлажнения фасада при использовании полимерных эмульсионных красок, что благоприятствует возникновению плесени и водорослей на фасаде.

Поэтому непрерывно предпринимаются попытки введения в фасадное покрытие новых или улучшенных функциональностей при использовании специальных наполнителей в новых рецептурах красителей.

Функциональные наполнители для фасадных покрытий используются, например, в следующих далее областях применения:

В патентной заявке WO 2011/132132 A1, соответствующей публикации DE 20 2010 005 960 A1, описывается функциональная штукатурка, включающая полые микросферы, вермикулит или пеностекло в качестве функционального наполнителя для получения улучшенной звукоизоляции. В частности, в целях достижения оптимального звукопоглощения рекомендуется многослойная структура покрытия или штукатурки.

В публикации ЕР 1 775 272 А2, соответствующей публикации DE 10 2005 048 538 B3, описывается штукатурка для использования внутри помещения, которая полностью обходится без органических связующих компонентов при уровне содержания вермикулита, доходящем вплоть до 20% (мас.). Преимущество данного покрытия видится в низком сопротивлении диффундированию водяных паров μ, которое должно быть в 100 раз меньшим, чем соответствующая характеристика стандартных дисперсионных красок для использования внутри помещения. В то же самое время определенная величина комнатной влажности сохраняется в покрытии и высвобождается снова при сухом комнатном воздухе. Регулирование комнатной влажности в комбинации с быстрыми впитыванием и высвобождением влаги через функциональное покрытие надолго предотвращает какой-либо рост плесени. Сопоставимые продукты, содержащие наполнители на основе перлита, туфа или ячеистой вспученной глины, используются в качестве капиллярно-активных реставрационных штукатурок, а также используются в качестве огнезащитных штукатурок.

Публикация WO 2013/117511 A1 является представителем усилий по разработке супергидрофобных поверхностных покрытий. Для этого работу проводят не только в отношении использования гидрофобных добавок на основе силанов и силанолов, но, прежде всего, и в отношении подходящего для использования структурирования поверхности. В частности, описываются частицы карбоната кальция, характеризующиеся ярко выраженной ежеобразной структурой, что делает возможным достижение краевых углов смачивания водой 140°С.

В публикации CN 103 351 817 A описывается саморегулирующаяся энергосберегающая краска для использования внутри помещения и вне помещения. Преимущества данной окраски представляют собой благоприятную теплоизоляцию, низкое впитывание воды, огнезащиту и сопротивление старению. В качестве активного компонента перечисляется оксид кальция в количестве в диапазоне от 8 до 16 массовых частей.

В дополнение к этому, в строительном секторе также используют набухаемые материалы. Набухаемые герметизирующие материалы в основном используются в строительном секторе в качестве набухаемых лент для трубных перекачиваний, горизонтальных водозащитных барьеров и в качестве торкрет-масс. Для данной цели используются набухаемые материалы, такие как суперабсорбенты и бентониты, химически модифицированные полиуретановые эластомеры и бутилкаучук. Набухающие каучуки на основе модифицированных полиуретанов представляет собой относительно новый класс материалов. В данном случае набухание проводят при использовании набухаемых в воде полимерных смол на основе полихлоропрена, которые неотделимо связывают с полихлоропреновой матрицей в результате вулканизации. Поэтому «вымывание» набухающих смол в ходе способа набухания невозможно.

Кроме того, в публикации CN 103 172 785 B «Superabsorbent self-crosslinking epoxy acrylate copolymer and its preparation and application» в качестве материала покрытия описывается сополимер, который характеризуется большим впитыванием воды. Данное покрытие имеет в своей основе сополимер, и при содействии пористых наполнителей оно достигает большого впитывания воды и проницаемости для водяных паров и может быть использовано в целях регулирования влажности в зонах внутри помещения. Однако, данное покрытие не является подходящим для использования при герметизации в качестве покрытия вне помещения.

В частности, в случае фасадных покрытий в высшей степени значимым является воздействие на регулирование уровня содержания влаги в нижележащих каменной кладке или конструкции здания.

Воздействие фасадного покрытия на управление уровнем содержания влаги в конструкции здания определяют два физических параметра: с одной стороны, коэффициент впитывания воды – так называемое число W, что описывает впитывание воды в покрытие, а, с другой стороны, сопротивление диффундированию водяных паров – так называемое число μ, что выражает сопротивление водяным парам в компоненте здания. Чем меньшим будет впитывание воды, тем лучшей будет защита от влаги и дождя. Нагретые конструкции здания, в особенности зимой, характеризуются наличием температурного градиента изнутри наружу. Теплый воздух может поглощать больше влаги воздуха, которая диффундирует наружу в направлении температурного градиента и удерживается по месту фасадным покрытием, которое отчасти исполняет функцию паронепроницаемого барьера. Это может привести к увлажнению фасада, а впоследствии к другому повреждению фасада, такому как возникновение водорослей и грибков или выкрашивание фасадного покрытия.

Поэтому на современном уровне техники постоянно стараются разработать фасадные покрытия, которые при одновременном обеспечении защиты снаружи от проникновения влаги также делают возможным высушивание фасада.

При разработке покрытий для фасадных красок в настоящее время предпринимаются попытки по разработке дисперсионных красок, в которых использование полисилоксанов и силанолов создает капиллярную гидрофобность в целях увеличения величин диффундирования водяных паров, которые в ином случае являются низкими. Однако по мере увеличения доли полисилоксанов поверхность фасада становится более подверженной загрязнению и посерению.

Однако, для защиты здания фасадные краски, которые делают возможным сбалансированное управление уровнем содержания влаги в стене, имеют решающее значение. Силикатным дисперсионным краскам свойственно преимущество в виде высокой скорости диффундирования водяных паров, но также и недостаток в виде большого капиллярного впитывания воды. Полимерным эмульсионным краскам не хватает достаточной проницаемости для водяных паров. Силиконовые эмульсионные краски обеспечивают достижение лучших значений диффундирования водяных паров, но достигнутые значения все еще нуждаются в улучшении, а производство силиконовых красок связано с высокими издержками.

Поэтому в современном уровне техники все еще не хватает системы, которая делает возможным производство водоотталкивающих и открытых для диффундирования водяных паров покрытий.

В частности, имеет место нехватка систем, которые могут обрабатываться подобно обыкновенным краскам, но которые демонстрируют увеличенные характеристики водоотталкивания и высокую проницаемость для водяных паров в сопоставлении с ними.

В современном уровне техники неизвестны ни системы покрытий, ни добавки, которые могли бы быть использованы в самых разнообразных условиях применения и все еще обеспечивали бы получение согласованно хороших результатов.

В частности, в современном уровне техники неизвестны какие-либо наполнители, которые сделали бы возможным модифицирование известных систем покрытий таким образом, чтобы увеличилась бы проницаемость покрытия при диффундировании водяных паров в то же самое время при сохранении или даже улучшении у покрытия характеристик водоотталкивания.

В дополнение к этому, на сегодняшний день неизвестны системы покрытий, которые являются простыми в производстве и демонстрируют улучшенные скорости диффундирования водяных паров и характеристики водоотталкивания в сопоставлении с тем, что имеет место в современном уровне техники.

Поэтому задача настоящего изобретения заключается в предложении материала, который устраняет или, по меньшей мере, ослабляет проявление вышеупомянутых недостатков, связанных с современным уровнем техники.

В частности, одна задача настоящего изобретения заключается в предложении материала, который улучшает проницаемость для водяных паров у покрытий, в частности, фасадных покрытий, в то же самое время не допуская увеличения у покрытия способности по впитыванию воды в ожидаемой степени, то есть, не допуская увеличения в сравнении с известными системами, но характеристики водоотталкивания по возможности даже улучшаются.

В дополнение к этому, одна дополнительная задача настоящего изобретения заключается в предложении материала, который может быть включен в большое количество покрытий, и который увеличивает у покрытия проницаемость для водяных паров в то же самое время при противодействии впитыванию жидкой воды.

В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения вышеупомянутая задача решается при использовании композитного материала, соответствующего пункту 1 формулы изобретения; дополнительные выгодные варианты осуществления данного аспекта настоящего изобретения представляют собой предмет соответствующих зависимых пунктов формулы изобретения.

Дополнительный объект настоящего изобретения, соответствующий второму аспекту настоящего изобретения, представляет собой применение композитного материала, соответствующее пункту 14 формулы изобретения.

Опять-таки, один дополнительный объект настоящего изобретения, соответствующий третьему аспекту настоящего изобретения, представляет собой способ изготовления композитного материала, соответствующий пункту 15 формулы изобретения; дополнительные выгодные варианты осуществления данного аспекта настоящего изобретения представляют собой предмет соответствующих зависимых пунктов формулы изобретения.

Само собой разумеется, что конкретные признаки, упомянутые в следующем далее изложении, в частности, в специальных вариантах осуществления и тому подобном, которые описываются только в отношении одного аспекта изобретения, также применяются и в отношении других аспектов изобретения, причем это не требует какого-либо явно выраженного упоминания.

Кроме того, как это необходимо отметить в рамках данного изобретения, для всех относительных или процентных, в частности, полученных при расчете на массу, количеств или величин, указанных ниже, последние должны быть выбраны специалистами в соответствующей области таким образом, чтобы сумма ингредиентов, добавок или вспомогательных веществ и тому подобного всегда в результате приводила бы к получению 100 процентов или 100 массовых процентов. Однако для специалистов в соответствующей области техники это все само собой разумеется.

В дополнение к этому, специалисты в соответствующей области техники могут отклоняться от значений, диапазонов или количеств, перечисленных ниже, в зависимости от области применения и индивидуального случая, не выходя за пределы объема данного изобретения.

В дополнение к этому, все параметры, указанные ниже, и тому подобное могут быть определены при использовании стандартизованных или однозначно указанных методов определения или при использовании широко используемых методов определения, самих по себе известных для специалистов в соответствующей области техники.

После приведения данной оговорки сущность настоящего изобретения разъясняется более подробно в следующем далее изложении.

Таким образом, объект настоящего изобретения – в соответствии с первым аспектом настоящего изобретения – представляет собой композитный материал, в частности, переключаемый функциональный материал, предпочтительно композитные частицы, содержащий

(а) пористый материал носителя, в частности, пористые частицы, и

(b) набухаемый материал,

причем поры пористого материала носителя содержат набухаемый материал.

Специальный признак композитного материала или композитных частиц, соответствующих изобретению, заключается в демонстрации им или ими предпочтительно высокой проницаемости для водяных паров. В то же самое время набухаемый материал набухает при контакте с жидкой водой и закрывает поры композитного материала таким образом, что дополнительное количество жидкой воды не может проникать через композитный материал. Данным образом обеспечивается, что при контакте с жидкостями, в частности, с водой, жидкость не достигает глубинных слоев в результате капиллярного действия пористого композитного материала, а после начального впитывания воды композитным материалом и, в частности, набухаемым материалом, поры пористого материала носителя, который предпочтительно имеет форму пористых частиц, закрываются набухающим набухаемым материалом и, таким образом, предотвращается поступление внутрь дополнительного количества жидкости, в частности, дополнительного количества воды.

Таким образом, в частности, композитный материал, соответствующий изобретению, делает возможным производство покрытий, в частности, фасадных покрытий, которые разработаны демонстрирующими переключаемость по отношению к их проницаемости для воды. В частности, при использовании так называемых сверхвпитывающих полимеров (superabsorbent, SAP), таких как полиакрилаты, коэффициент впитывания воды (число W) у фасадного покрытия будет сведен к минимуму в результате переключаемости покрытия, содержащего композитный материал, соответствующий изобретению, в случае появления контакта с водой, например, вследствие проливного дождя.

При использовании высокопористых материалов носителей, в частности, высокопористых наполнителей или частиц, в покрытии, в частности, в фасадном покрытии, могут быть созданы системы пор при включении в покрытия композитного материала, соответствующего изобретению, таким образом, чтобы покрытия характеризовались бы толщиной слоя воздуха, эквивалентной диффундированию водяных паров, (числом Sd), составляющей менее чем 0,1 м, и поэтому рассматривались бы как диффузионно высокопроницаемые.

В результате функционализации пористого материала носителя за счет использования набухаемого материала, в частности, набухаемого полимера, поры набухают при попадании в контакт с жидкостью, в частности, с водой, и, таким образом, достигается целевая и обратимая герметизация, в то время как композитный материал в ином случае является высокопроницаемым для водяных паров.

Поэтому композиции покрытий, в частности, краски, которые содержат композитный материал, соответствующий изобретению, являются в особенности хорошо подходящими для использования вне помещения и сводят к минимуму капиллярное впитывание воды фасада. В результате набухания набухаемого материала и закрытия пор предотвращается проникновение воды через поры и капилляры фасадного покрытия в глубинные слои и увлажнение ею материалов здания.

При использовании композитного материала, соответствующего изобретению, в качестве высокопористых переключаемых функциональных материалов, в частности, наполнителей, могут быть объединены два противоречащих друг другу требования к физике здания, а именно, высокая диффузионная проницаемость поверхности фасада и эффект водоотталкивания.

Фасадные покрытия, которые характеризуются наличием композитного материала, соответствующего изобретению, демонстрируют, как это уже упоминалось, переключаемость по отношению к жидкой воде, в частности, по отношению к проливному дождю, и сведенное к минимуму капиллярное впитывание воды при одновременном сохранении высокой скорости диффундирования водяных паров. В частности, при использовании сверхвпитывающих полимеров (SAP) капиллярное впитывание воды (число W) у диффузионно проницаемой краски для стен может быть уменьшено от первоначально более чем 0,5 кг/м²-час^0,5 до совокупных значений в диапазоне от 0,05 до 0,2 кг/м²-час^0,5, таким образом, что такое покрытие рассматривается как водоотталкивающее. Покрытия обычно характеризуются толщиной слоя воздуха, эквивалентной диффундированию водяных паров, (числом Sd) в диапазоне между 0,01 до 0,1 м и поэтому являются высокопроницаемыми.

В современном уровне техники открытые для диффундирования водяных паров и водоотталкивающие покрытия зачастую производят при использовании дисперсионных красок, которые капиллярно гидрофобизируют при использовании полисилоксанов и силанолов в целях увеличения величин диффундирования водяных паров, которые в другом случае были бы низкими. Однако, покрытия, полученные данным образом, зачастую не являются настолько эффективными, как это было бы желательно, являются дорогостоящими в производстве и имеют ограниченное применение.

В объеме настоящего изобретения теперь возможным является создание материала, который может конкретно улучшить управление уровнем содержания влаги в зданиях.

Кроме того, композитные материалы, соответствующие изобретению, в частности, композитные частицы, могут быть использованы в широком спектре покрытий и увеличивают у покрытий проницаемость для водяных паров при одновременном, по меньшей мере, сохранении у покрытия собственных характеристик водоотталкивания. При использовании композитного материала, соответствующего изобретению, отрицательное воздействие также не оказывается и на механические свойства покрытий.

В частности, композитные частицы, соответствующие изобретению, могут быть использованы в пластиковых дисперсионных красках или силиконовых эмульсионных красках в целях улучшения у них проницаемости для водяных паров.

В контексте настоящего изобретения набухаемый материал, в частности, является материалом, который увеличивает свой объем в результате впитывания, то есть, впитывания жидкости, в частности, жидкой воды. Изменение объема является обратимым, при этом уменьшение объема предпочтительно имеет место в результате высвобождения прежде впитанной жидкости, в частности, воды, в газообразной форме, в частности, в виде водяных паров.

В соответствии с одним предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения композитный материал присутствует в форме дисперсного материала, то есть, в форме композитных частиц. При использовании дисперсных композитных материалов, в частности, композитных частиц, композитный материал, соответствующий изобретению, превосходным образом может быть включен во множество покрытий или композиций покрытий.

В случае присутствия в объеме настоящего изобретения композитного материала в форме композитных частиц успешной оказалась демонстрация композитными частицами размеров частиц в диапазоне от 0,5 мкм до 5 мм, в частности, от 0,5 мкм до 1 мм, предпочтительно от 1 до 500 мкм, более предпочтительно от 1 мкм до 200 мкм, в особенности предпочтительно от 2 до 100 мкм, более предпочтительно от 3 до 80 мкм, в особенности предпочтительно от 5 до 30 мкм. При наличии вышеупомянутых размеров частиц могут быть получены в особенности тонкослойные покрытия, при этом в то же самое время может быть достигнута высокая плотность наполнения поверхности подложки композитными частицами в матрице связующего, что в результате приводит к получению у покрытия высокой скорости диффундирования водяных паров.

Как это уже разъяснялось выше, пористый материал подложки, в частности, пористые частицы, в контексте настоящего изобретения используются в качестве материала основы для композитного материала, соответствующего изобретению. В контексте настоящего изобретения в особенности хорошие результаты будут получены в случае демонстрации пористым материалом носителя пористости в диапазоне от 20 до 99%, в частности, от 25 до 98%, предпочтительно от 30 до 98%. В контексте настоящего изобретения пористость представляет собой соотношение между объемом пор, также называемым объемом пустот, пористого материала носителя и совокупным объемом пористого материала носителя. Пористость композитных частиц или материала носителя, соответствующих изобретению, или материала носителя в процентах может быть определена, в частности, при использовании ртутной порометрии или в результате вычисления в соответствии с моделью метода БЭТ или в виде маслоемкости.

В целях обеспечения наличия у композитного материала высоких скоростей диффундирования водяных паров предпочтительной является высокая пористость материалов носителей.

В контексте настоящего изобретения в особенности хорошие результаты будут получены в случае включения в пористый материал носителя преимущественно открытопористой системы, то есть, преимущественно открытой пористости. В данном контексте в особенности предпочтительным является включение в пористый материал носителя открытопористой системы, то есть, поры пористого материала носителя сформированы, по меньшей мере, преимущественно, предпочтительно почти что исключительно, из открытых пор. В данном контексте открытые поры определяются как поры пористого материала носителя, которые находятся в непосредственном контакте с окружающей средой, в то время как закрытые поры располагаются внутри материала носителя и полностью окружены материалом носителя таким образом, что у них отсутствует непосредственный контакт с окружающей средой, и, следовательно, не может иметь место какой-либо обмен веществом с окружающей средой. Под открытой пористостью, в частности, должна пониматься часть совокупной пористости, которая сформирована открытыми порами.

Открытопористая система, в частности, высокая доля открытых пор, у пористого материала носителя является в особенности выгодной, поскольку это делает возможным достижение в особенности высоких скоростей диффундирования водяных паров.

В данном контексте в особенности предпочтительным является формирование открытыми порами, по меньшей мере, 50%, в частности, по меньшей мере, 60%, предпочтительно, по меньшей мере, 70%, от совокупного объема пор у пористого материала носителя.

Подобным образом, в особенности хорошие результаты будут получены в случае формирования открытыми порами от 50 до 100%, в частности, от 60 до 99%, предпочтительно от 70 до 98%, от совокупного объема пор у пористого материала носителя.

Что касается размера пор для пор у пористого материала носителя, то он естественным образом может варьироваться в пределах широкого диапазона. Однако эффективным оказалось наличие у пористого материала носителя пор, характеризующихся размерами пор в диапазоне от 10 нм до 2 мкм, в частности, от 15 нм до 1,5 мкм, предпочтительно от 20 нм до 1,3 мкм, более предпочтительно от 25 нм до 1 мкм. Размеры пор в вышеупомянутом диапазоне, с одной стороны, делают возможными хорошую проницаемость для водяных паров и высокие скорости диффундирования водяных паров и не являются уже закупоренными в результате включения набухаемого материала. С другой стороны, они являются достаточно узкими для закрывания набухаемым материалом пор при впитывании жидкой воды. В объеме настоящего изобретения определение размера пор может быть проведено с применением методов, которые являются широко используемыми специалистами в соответствующей области техники, в частности, при использовании, например, ртутной порометрии или в соответствии с моделью метода БЭТ.

В соответствии с одним предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения пористый материал носителя характеризуется объемом пор в диапазоне от 0,4 до 1,0 мл/г, в частности, от 0,5 до 0,9 мл/г, предпочтительно от 0,6 до 0,8 мл/г.

В соответствии с одним предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения пористый материал носителя представляет собой наполнитель, в частности, минеральный наполнитель, или смесь из наполнителей. В случае материала носителя, представляющего собой высокопористый наполнитель, в частности, высокопористый наполнитель, или смесь из наполнителей, композитный материал, соответствующий изобретению, или, в частности, композитные частицы, соответствующие изобретению, могут быть добавлены в качестве наполнителей к обыкновенным системам покрытий. В частности, композитные частицы, соответствующие изобретению, могут замещать части обыкновенных наполнителей в композициях покрытий таким образом, что использование композитных частиц, соответствующих изобретению, увеличивает скорость диффундирования водяных паров, но характеристики водоотталкивания у покрытий либо улучшаются, либо, по меньшей мере, сохраняются обычно при одновременном сохранении механических свойств покрытий в неизменном виде.

В случае использования в контексте настоящего изобретения минерального наполнителя в качестве пористого материала носителя минеральный наполнитель обычно выбирается из диоксидов кремния, в частности, пирогенных диоксидов кремния, ксерогелей, в частности, силикагелей, диатомитовой земли, цеолитов, аэрогелей, перлита, туфа, вспученной глины, вермикулита и других слоистых силикатов, таких как бентонит или каолинит, соответственно, и их смесей.

В особенности хорошие результаты в данном контексте получены в случае выбора минерального наполнителя из диоксидов кремния, в частности, пирогенных диоксидов кремния, силикагелей, диатомитовой земли и их смесей, предпочтительно пирогенных диоксидов кремния, силикагелей и их смесей.

Что касается наполнения пористого материала носителя набухаемым материалом, то она может варьироваться в пределах широкого диапазона в зависимости от соответствующих требований. Однако степень наполнения пористого материала носителя набухаемым материалом предпочтительно корректируют таким образом, чтобы набухаемый материал в набухших состояниях не выступал из пор материала носителя и, таким образом, не оказывал бы отрицательного воздействия, например, на механические свойства покрытия. В объеме настоящего изобретения в особенности хорошие результаты получены в случае степени заполнения пористого материала носителя набухаемым материалом в диапазоне от 0,05 до 0,5, в частности, от 0,08 до 0,4, предпочтительно от 0,10 до 0,30. Степень заполнения определяют, в частности, в виде частного от деления массы набухаемого материала в ненабухшем состоянии на массу пористого материала носителя, в частности, наполнителя.

В случае использования в качестве набухаемого материала сверхвпитывающего полимера (SAP), который формируется в присутствии пористого материала носителя и, в частности, в его порах, успешным является варьирование степени заполнения материала носителя раствором мономера для получения набухаемого материала в диапазоне от 0,2 до 3, в частности, от 0,4 до 2,5, предпочтительно от 0,5 до 2. При использовании вышеупомянутых полученных при расчете на массу соотношений между растворами мономеров и пористым материалом носителя, с одной стороны, в общем случае возможным является достижение достаточно высокого заполнения пористого материала носителя полимером для обеспечения закрытия пор, в то время как, с другой стороны, заполнение является достаточно низким с точки зрения достижения высокой проницаемости для водяных паров.

Заполнение пористого материала носителя набухаемым материалом или формирование набухаемого материала в порах материала носителя предпочтительно проводят, по меньшей мере, в частично набухшем состоянии. Таким образом обеспечиваются, что в порах пористого материала носителя не сохраняется чрезмерно большого количества набухаемого материала, или что поры материала носителя являются закупоренными уже в ненабухшем состоянии.

Как это уже упоминалось выше, в настоящем изобретении обычно предусматривается набухание набухаемого материала в результате впитывания жидкости, в частности, жидкой воды.

Что касается увеличения объема набухаемого материала вследствие впитывания жидкости, в частности, воды, то данное увеличение объема также может варьироваться в пределах широких диапазонов. Однако успешным оказалось увеличение объема набухаемого материала в ходе процесса набухания по отношению к объему ненабухшего набухаемого материала, соответствующее, по меньшей мере, коэффициенту 0,5, в частности, по меньшей мере, коэффициенту 1, предпочтительно, по меньшей мере, коэффициенту 2, более предпочтительно, по меньшей мере, коэффициенту 3.

Выгодным также оказывается увеличение объема набухаемого материала в ходе процесса набухания по отношению к объему ненабухшего набухаемого материала, соответствующее коэффициенту в диапазоне от 0,5 до 10, в частности, от 1 до 8, предпочтительно от 2 до 7, более предпочтительно от 3 до 6.

Исходное значение для ненабухшего набухаемого материала представляет собой объем набухаемого материала в ненабухшем состоянии в стандартных условиях, соответствующих документу DIN ISO 291:2008-08, то есть, при 23°С, влажности воздуха 65% и давлении воздуха в диапазоне между 0,86 бар и 1,06 бар.

В особенности хорошие результаты в объеме настоящего изобретения получены в случае демонстрации набухаемым материалом степени набухания в диапазоне от 1 до 10, в частности, от 1 до 8, предпочтительно от 1,5 до 7, более предпочтительно от 2 до 6. В контексте настоящего изобретения степень набухания у набухаемого материала понимается как частное от деления массы набухшего полимера, в частности, от впитанной воды, на массу ненабухшего набухаемого материала.

Что касается выбора набухаемого материала, то могут быть выбраны все подходящие для использования материалы, при этом подходящие для использования материалы известны для специалистов в соответствующей области техники. В частности, возможным является выбор набухаемого материала из природных полимеров, синтетических полимеров, минеральных веществ и их смесей. Хорошие результаты в данном контексте будут получены в случае выбора набухаемого материала из природных и синтетических полимеров и их смесей, предпочтительно синтетических полимеров. В особенности хорошие результаты в контексте настоящего изобретения будут получены в случае использования сверхвпитывающих полимеров (SAP) – так называемых суперабсорбентов.

В случае использования в контексте настоящего изобретения природного полимера в качестве набухаемого материала эффективным оказался выбор природного полимера из альгинатов, альгиновой кислоты, амилозы, амилопектина, агар-агара, желатина, каллозы, каррагенана, целлюлозы, хитина, хитозана, декстрана, гулуроновой кислоты, инулина, ламинарина, лихенина, пуллулана, пустулана, крахмала, производных крахмала, ксантана и их смесей.

Однако, в случае выбора в контексте настоящего изобретения синтетического полимера успешным оказался выбор синтетического полимера из (мет)акрилатов, поли(мет)акриловой кислоты, солей поли(мет)акриловой кислоты, полиакриламида, полиспиртов, а также их со- и терполимеров и смесей. В частности, предпочтительными являются синтетические полимеры, которые производят в присутствии сшивателей, или которые дополнительно сшивают после их производства. В данном контексте в качестве сшивателей могут быть использованы сложные диэфиры акриловой кислоты, аллилметакрилаты, триаллиламины, тетрааллилоксиэтаны и полифункциональные винильные мономеры.

Как это уже упоминалось выше, в особенности хорошие результаты в объеме настоящего изобретения будут получены в случае набухаемого материала, представляющего собой так называемый сверхвпитывающий полимер.

В объеме настоящего изобретения обычно предполагается, что композитные частицы имеют насыпную плотность в диапазоне от 500 до 1500 г/л, в частности, от 600 до 1250 г/л, предпочтительно от 750 до 1100 г/л, более предпочтительно от 800 до 1000 г/л.

Следующие далее фигуры демонстрируют в соответствии с

Фиг. 1 – схематическую структуру композитной частицы, соответствующей изобретению и включающей набухаемый материал в ненабухшем состоянии;

Фиг. 2 – схематическое представление композитной частицы, соответствующей изобретению и включающей набухаемый материал в набухшем состоянии;

Фиг. 3 – схематическое представление системы покрытия, функционализованной в соответствии с изобретением;

Фиг. 4 – полученное при использовании оптического микроскопа изображение при увеличении 500х для покрытия, функционализоанного в соответствии с изобретением, в сухом состоянии; и

Фиг. 5 – полученное при использовании оптического микроскопа изображение при увеличении 500х для покрытия, функционализованного в соответствии с изобретением, после обработки окрашенной водой.

Дополнительный объект настоящего изобретения – в соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения – представляет собой применение композитного материала, в частности, композитных частиц, который соответствует представленному выше описанию изобретения, в покрытиях, в частности, в фасадных покрытиях, противокоррозионных покрытиях, противообледенительных покрытиях и/или деревозащитных покрытиях.

Композитные материалы, описанные выше, являются превосходно подходящими для использования при включении во все системы покрытий, используемые для регулирования уровня содержания влаги в подложке. В дополнение к уже описанным водоотталкивающим и открытым для диффундирования водяных паров фасадным покрытиям композитные материалы также являются в особенности хорошо подходящими для использования при включении в противокоррозионные покрытия, поскольку сбалансированный уровень содержания влаги в слое краски будет предотвращать образование конденсационной воды в случае наличия разниц температур в покрытии и, таким образом, защищать противокоррозионные покрытия от повреждения.

Композитные материалы также могут быть успешно использованы и в противообледенительных покрытиях, поскольку впитывание поверхностной влаги замедляет и, возможно, предотвращает формирование льда на покрытии.

Композитные частицы также могут быть успешно использованы в деревозащитных покрытиях, в частности, деревозащитных лаках, поскольку покрытие, модифицированное данным образом, сохраняет постоянный уровень содержания влаги в древесине и, таким образом, предотвращает развитие натяжений вследствие усадки или набухания древесной подложки.

Таким образом, цель изобретения также представляет собой применение композитного материала, в частности, композитных частиц, который соответствует представленному выше описанию изобретения, для регулирования баланса влаги в подложках в результате нанесения покрытия.

Что касается дополнительных подробностей по данному аспекту настоящего изобретения, то ссылка может быть сделана на представленные выше разъяснения по поводу композитного материала, соответствующего изобретению, которые, соответственно, применяются и в отношении применения, соответствующего изобретению.

Дополнительный объект настоящего изобретения – в соответствии с третьим аспектом настоящего изобретения – представляет собой способ изготовления композитного материала, в частности, композитных частиц, в котором

(а) на первой стадии способа подают пористый несущий материал и

(b) на второй стадии способа, следующей после первой стадии способа (а), набухаемый материал вводят в поры пористого материала носителя и/или получают в порах пористого материала носителя.

Набухаемый материал, например, может быть введен в контакт с пористым материалом носителя и введен в поры пористого материала носителя в растворенной или тонко диспергированной форме. Однако, также возможным является и непосредственное синтезирование набухаемого материала в порах пористого материала носителя. В особенности хорошо подходящим для использования является набухаемый материал, представляющий собой синтетический полимер, такой как сверхвпитывающий полимер.

В соответствии с одним предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения на стадии способа (а) получают пористый материал носителя в массе или в виде дисперсии. В контексте настоящего изобретения предпочитается получение пористого материала носителя в массе, то есть, в форме слоя порошкообразного материала, а впоследствии его введение в контакт с набухаемым материалом. Использованию пористого материала носителя, в частности, пористых частиц, в виде слоя порошкообразного материала или порошкообразного материала в виде насыпной массы свойственно преимущество, заключающееся в свободной доступности систем пор пористого материала носителя для растворов или дисперсий, содержащих набухаемый материал или его предшественников.

Однако, также возможными являются и получение пористого материала носителя в форме дисперсии, а после этого, например, добавление к дисперсии реагентов для получения набухаемого материала.

В контексте настоящего изобретения обычно предполагается содержание в дисперсии жидкой диспергирующей добавки. Таким образом, в случае предоставления на первой стадии способа (а) пористого материала носителя в форме дисперсии обычно твердый пористый материал носителя будут получать в жидкой дисперсионной среде или дисперсионной среде таким образом, чтобы была бы получена дисперсия «твердое вещество в жидкости». В контексте настоящего изобретения термин «дисперсия» должен пониматься, в частности, в качестве обозначения гетерогенной смеси, по меньшей мере, двух веществ, которые не подвергаются или с трудом подвергаются растворению или химическому объединению друг с другом и, таким образом, формируют двухфазную смесь. Обычно одно или несколько веществ, представляющих собой так называемые дисперсную фазу или диспергированную фазу, являются тонко диспергированными в еще одном непрерывном веществе, представляющем собой так называемые дисперсионную среду или диспергатор. Дисперсии «твердое вещество в жидкости», предпочтительно используемые в контексте настоящего изобретения, также обозначаются термином «суспензии».

В соответствии с одним предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения на стадии способа (b) набухаемый материал или предшественников набухаемого материала добавляют в жидкой форме к пористому материалу носителя, в частности, в виде раствора или дисперсии.

В данном контексте в особенности хорошо подходящим для использования оказалось применение тех же самых растворителя или диспергирующей добавки, что и на стадии способа (а). Растворитель или диспергатор, предпочтительно используемые в контексте настоящего изобретения, представляют собой воду. Использование воды делает возможными введение набухаемого материала в поры материала носителя в набухшем состоянии или синтезирование его в них, что, таким образом, обеспечивает не закупоривание системы пор в пористом материале носителя после удаления растворителя или диспергатора из набухаемого материала, а сохранение ее проницаемости, в частности, для водяных паров.

В особенности хорошие результаты в объеме настоящего изобретения будут получены в случае формирования пористого материала носителя на стадии способа (а) и медленного добавления жидких растворов или дисперсий раствора набухаемого полимера или мономера в целях обеспечения по возможности наиболее однородного заполнения пористого материала носителя набухаемым материалом. В случае использования растворов мономеров их впоследствии будут полимеризовать, например, в результате проведения последующей полимеризации радикалов. В частности, при использовании растворов мономеров возможным является по возможности наиболее однородное нанесение на внутренние поры пористого материала носителя покрытия из набухаемого материала.

В данном контексте получены в особенности хорошие результаты в случае содержания в использованном растворе мономера от 60 до 95% (мас.), предпочтительно от 70 до 90% (мас.), растворителей или диспергаторов, предпочтительно воды, при расчете на раствор мономера.

В контексте настоящего изобретения предпочтительно набухаемый материал в форме сверхвпитывающего полимера (SAP) синтезируют в порах пористого материала носителя. В особенности хорошие результаты будут получены в случае – как это уже упоминалось выше – производства сверхвпитывающих полимеров на акрилатной основе. В частности, успешным оказалось синтезирование сверхвпитывающих полимеров на основе акриловой кислоты при использовании N,N’-метиленбисакриламида в качестве сшивателя. В случае использования в контексте настоящего изобретения раствора мономера для производства набухаемого материала в порах пористого материала носителя эффективным оказалось наличие в растворе, содержащем мономер, доли в диапазоне от 1 до 10% (моль.), в частности, от 2 до 8% (моль.), предпочтительно от 3 до 7% (моль.), более предпочтительно от 4 до 6% (моль.), мономеров по отношению к совокупному количеству вещества в растворе.

Кроме того, в контексте настоящего изобретения хорошие результаты получены в случае дополнительного содержания в растворе мономера, по меньшей мере, одной сшивающей добавки. В случае содержания в растворе мономера сшивающей добавки, раствор мономера будет содержать сшивающую добавку, в частности, в количествах в диапазоне от 0,1 до 10% (моль.), предпочтительно от 0,5 до 8% (моль.), более предпочтительно от 1 до 7% (моль.), в особенности предпочтительно от 2,5 до 6% (моль.), при расчете на совокупное количество вещества раствора мономера. Вышеупомянутые соединения и классы соединений являются в особенности хорошо подходящими для использования в качестве сшивателей.

В случае необходимости производства сверхвпитывающих полимеров на основе акриловой кислоты предпочтительным будет задание степени нейтрализации на уровне 0%.

В результате получения сверхвпитывающих полимеров в вышеупомянутых условиях возможным является покрытие пор пористого материала носителя таким образом, чтобы набухаемый материал не выступал из пористого материала носителя. В дополнение к этому, после добавления раствора мономера к пористому материалу носителя возможным является добавление дополнительного количества раствора или дисперсии, которое в целях инициирования полимеризации содержит, по меньшей мере, один инициатор для инициирования реакции полимеризации.

Использование дисперсий или растворов как для получения набухаемого материала, так и для включения в поры материала носителя делает возможными очень быстрое смешивание и однородное распределение набухаемого материала или предшественников в порах пористого материала носителя.

В объеме настоящего изобретения также могут быть предусмотрены и выделение на третьей стадии способа (с), следующей после второй стадии способа (b), материала носителя, наполненного набухаемым материалом, при необходимости с последующим его промыванием, а после этого и высушиванием. Заполненный материал носителя может быть выделен, в частности, при использовании всех методик, которые сами по себе известны для специалистов в соответствующей области техники, например, при использовании способов фильтрования, просеивания или удаления растворителя или диспергирующей добавки в результате перегонки, где способы фильтрования и просеивания являются предпочтительными вследствие их простого осуществления.

В результате промывания выделенного заполненного материала носителя из композитных материалов могут быть удалены остатки нежелательных продуктов реакции или растворы непрореагировавших мономеров или добавки. Растворитель или диспергатор, использованные для реакции, обычно используют и для промывания.

В случае высушивания выделенного композитного материала успешным оказалось высушивание композитного материала при температурах в диапазоне от 20 до 100°С, в частности, от 30 до 90°С, предпочтительно от 40 до 80°С, более предпочтительно от 50 до 70°С.

Что касается дополнительных подробностей способа, соответствующего изобретению, то ссылка может быть сделана на представленные выше разъяснения по поводу композитного материала, соответствующего изобретению, и его применения, которые, соответственно, применяются и в отношении соответствующего изобретению способа изготовления композитного материала.

Композитный материал или композитные частицы, описанные выше, превосходно подходят для композиций покрытий, предназначенных для производства функциональных покрытий, предпочтительно водоотталкивающих и открытых для диффундирования покрытий.

В частности, композиция покрытия, предназначенная для производства функционального покрытия, предпочтительно водоотталкивающего и открытого для диффундирования покрытия, содержит предпочтительно

(А) композитный материал, в частности, композитные частицы, которые соответствуют представленному выше описанию изобретения, и

(В) связующую добавку.

Теперь, что касается количества, в котором композиция покрытия содержит композитный материал, то оно естественным образом может варьироваться в пределах широких диапазонов. Однако подходящим для использования оказалось содержание в композиции покрытия композитного материала в количествах в диапазоне от 5 до 60% (мас.), в частности, от 7 до 50% (мас.), предпочтительно от 10 до 40% (мас.), более предпочтительно от 15 до 25% (мас.), при расчете на композицию покрытия.

Подобным образом, может быть предусмотрено содержание в композиции покрытия связующего в количествах в диапазоне от 5 до 50% (мас.), в частности, от 7 до 40% (мас.), предпочтительно от 10 до 30% (мас.), более предпочтительно от 15 до 35% (мас.), при расчете на композицию покрытия.

В особенности хорошие результаты будут получены в случае связующего, представляющего собой полимер или смесь из полимеров. В данном контексте эффективным оказалось наличие связующего, представляющего собой органический полимер или смесь из органических полимеров.

Кроме того, предпочитается проведение выбора полимера из полиуретанов, полистиролов, поливинилацетатов, поливиниловых сложных эфиров и/или полиакрилатов, а также их смесей и сополимеров. В особенности предпочтительным в данном контексте является полимер, представляющий собой сополимер поливинилацетат-этилен-акрилат.

Предпочтительные системы связующего будут характеризоваться кислотным значением рН таким образом, как в случае сополимеров винилацетат-этилен-акрилат. В таких связующих или системах связующих поверхностно-кислотные наполнители обычно легко могут быть включены и без стимулирования набухания или флоккулирования суперабсорбентов в композитных частицах. Сополимеры винилацетат-этилен-акрилат сохраняют переключаемость композитных частиц и делают возможным быструю герметизацию покрытия. В дополнение к этому, связующие на основе сополимеров винилацетат-этилен-акрилат обычно характеризуются в особенности низкими уровнями содержания летучих органических соединений (ЛОС).

В соответствии с этим, может быть предусмотрено, что композиция покрытия имеет значение рН в диапазоне от 3 до 6, в особенности от 4 до 5.

Что касается минимальной температуры пленкообразования (МТП) у полимера, используемого в композиции покрытия, то она может варьироваться в широких пределах в зависимости от конкретных требований. Однако, выгодной оказалась демонстрация полимером низкой минимальной температуры пленкообразования в диапазоне от – 40 до 20°С, предпочтительно от – 20 до 10°С, более предпочтительно от – 10 до 0°С. Полимеры, характеризующиеся вышеупомянутыми минимальными температурами пленкообразования, с одной стороны, делают возможным широкий диапазон возможностей применения, но, с другой стороны, они также делают возможным и получение однородного замкнутого покрытия.

В общем случае композиция покрытия имеет форму дисперсии, в частности, дисперсии «твердое вещество в жидкости».

В случае композиции покрытия, имеющей форму дисперсии, обычно будет предполагаться содержание в композиции покрытия диспергатора. В особенности хорошие результаты будут получены в случае содержания в композиции покрытия диспергатора в количествах в диапазоне от 20 до 80% (мас.), в частности, от 30 до 70% (мас.), предпочтительно от 35 до 60% (мас.), более предпочтительно от 40 до 50% (мас.), при расчете на композицию покрытия.

Диспергатор может быть выбран из воды или широко используемых органических растворителей или из смесей воды и органических растворителей в зависимости от соответствующих требований. Однако, в качестве диспергирующей добавки предпочтительно используют воду, поскольку вода доступна при низкой стоимости, а также является безвредной исходя из аспектов экологии и эксплуатационного срока службы.

Предпочитается содержание в композиции покрытия, по меньшей мере, одного дополнительного наполнителя. В случае содержания в композиции покрытия дополнительного наполнителя эффективным оказалось содержание в композиции покрытия дополнительного наполнителя в количествах в диапазоне от 0,01 до 50% (мас.), предпочтительно от 0,05 до 35% (мас.), более предпочтительно от 0,1 до 30% (мас.), в особенности предпочтительно от 0,1 до 25% (мас.), в высшей степени в особенности предпочтительно от 1 до 10% (мас.), при расчете на композицию покрытия.

Подобным образом, эффективным оказался дополнительный наполнитель, являющийся неорганическим наполнителем, в частности, дисперсным неорганическим наполнителем.

В данном контексте в особенности хорошие результаты будут получены в случае выбора дополнительного наполнителя из карбоната кальция, оксида алюминия, гидроксида алюминия, гидроксида магния, сульфата бария, сульфата кальция, кварца, силиката кальция и их смесей, предпочтительно карбоната кальция. При использовании дополнительных наполнителей может быть сведено к минимуму использование высокозатратных связующих, и могут быть откорректированы механические свойства получающегося в результате покрытия.

Кроме того, может быть предположено содержание в композиции покрытия, по меньшей мере, одного пигмента. В случае содержания в композиции покрытия пигмента в особенности хорошие результаты получены при содержании в композиции покрытия пигмента в количествах в диапазоне от 1 до 30% (мас.), предпочтительно от 2 до 25% (мас.), более предпочтительно от 3 до 20% (мас.), в особенности предпочтительно от 5 до 15% (мас.), при расчете на композицию покрытия. Использование пигментов, в особенности в вышеупомянутых количествах, делает возможным корректирование целенаправленным образом окрашивания получающегося в результате покрытия. Одним специальным признаком может быть использование описанных выше композиций покрытий для производства почти что любого окрашенного покрытия, которое является переключаемым функциональным покрытием по отношению к жидкой воде.

В объеме настоящего изобретения может быть использовано большое количество пигментов, известных для специалистов в соответствующей области техники. Однако, в особенности хорошие результаты будут получены в случае выбора пигмента из группы, состоящей из диоксида титана, оксида цинка, оксидов железа, оксидов хрома, сульфида кадмия, сульфида цинка и хроматов и их смесей, предпочтительно диоксида титана и оксида цинка и их смесей.

Что касается количества частиц в композиции покрытия, то оно естественным образом может варьироваться в пределах широкого диапазона. Однако, успешной оказалась демонстрация композицией покрытия совокупного уровня содержания частиц, в частности, в форме композитного материала, дополнительных наполнителей и пигментов, составляющего менее, чем 74% (об.), в частности, менее, чем 60% (об.), при расчете на объем композиции покрытия.

Подобным образом, может быть предусмотрена демонстрация композицией покрытия совокупного уровня содержания частиц, в частности, в форме композитного материала, дополнительных наполнителей и пигментов, в диапазоне от 10 до 74% (об.), в частности, от 20 до 65% (об.), предпочтительно от 25 до 60% (об.), более предпочтительно от 35 до 60% (об.), при расчете на композицию покрытия.

Композиция покрытия не должна содержать более чем 74% (об.) частиц или наполнителей, поскольку при более высоких долях наполнителей наполнители быстро выделяются из раствора, покидая получающееся в результате покрытие; пленка покрытия разрушается.

Однако, для достижения низких значений S_d выгодной является по возможности более высокая доля композитных частиц в композиции покрытии, доходящая вплоть до критической объемной концентрации пигмента 74% (об.). Однако, при увеличении концентрации наполнителя выше 66% (об.) капиллярное впитывание воды радикально ухудшается. Выгодной оказалась объемная концентрация композитных частиц в диапазоне от 20 до 60% (об.), в особенности от 35 до 55% (об.), при расчете на композицию покрытия.

Кроме того, выгодным является содержание в композиции покрытия, по меньшей мере, одной гидрофобизирующей добавки, в особенности силанизирующей добавки.

В случае содержания в композиции покрытия гидрофобизирующей добавки композиция покрытия обычно будет содержать гидрофобизирующую добавку в количествах в диапазоне от 0,01 до 10% (мас.), предпочтительно от 0,1 до 7,5% (мас.), предпочтительно от 0,5 до 5% (мас.), в особенности предпочтительно от 1 до 3% (мас.), при расчете на композицию покрытия.

Предпочтительно гидрофобизирующую добавку, в частности, силанизирующую добавку, выбирают из группы, состоящей из силанов, олигомерных силанов, силанолов, силоксанов, силиконатов и их смесей, в частности, олигомерных силанов, силанолов, силоксанов и их смесей. В данном контексте в особенности предпочтительными являются гидролизуемые силаны или их олигомеры, то есть, силоксаны. В особенности хорошие результаты в контексте настоящего изобретения будут получены в случае выбора гидрофобизирующей добавки из алкилдиметоксисиланов, диалкилдиметоксисиланов, фенилтриэтоксисиланов и дифенилдиметоксисиланов и их смесей и продуктов конденсации, в частности, метилтриметоксисилана, октилтриэтоксисилана, фенилтриэтоксисилана, диметилдиметоксисилана, дифенилдиэтоксисилана и их смесей и олигомеров.

Что касается композиции покрытия, то обычно предусматривается содержание в композиции покрытия, по меньшей мере, одного дополнительного компонента, в частности, в форме добавки и/или наполнителя.

В данном контексте дополнительный компонент обычно выбирают из группы, состоящей из реологических добавок, консервантов, стабилизаторов, ассоциативных загустителей, кислот и/или оснований, поверхностно-активных веществ, компонентов, уменьшающих кислотность, пленкообразователей, восков, поглотителей УФ-излучения, биогенных активных ингредиентов, стабилизаторов значения рН, регуляторов значения рН и красителей. Использование дополнительных компонентов, в частности, добавок и вспомогательных веществ, делает возможным, с одной стороны, корректирование целенаправленным образом свойств композиции покрытия, в частности, свойств композиции покрытия, которые являются значимыми для переработки и хранения, а также свойств получающихся в результате покрытий.

В случае содержания в композиции покрытия дополнительного компонента композиция покрытия обычно будет содержать дополнительный компонент в количествах в диапазоне от 0,01 до 15% (мас.), в частности, от 0,05 до 10% (мас.), предпочтительно от 0,1 до 8% (мас.), более предпочтительно от 0,1 до 5% (мас.), при расчете на композицию покрытия.

Одна в особенности выгодная композиция покрытия содержит

(А) композитный материал в количествах в диапазоне от 5 до 60% (мас.),

(В) связующее в количествах в диапазоне от 5 до 50% (мас.),

(С) диспергирующую добавку, в частности, воду, в количествах в диапазоне от 20 до 80% (мас.),

(D) по меньшей мере, один дополнительный наполнитель в количествах в диапазоне от 0,01 до 50% (мас.),

(Е) по меньшей мере, один пигмент в количествах в диапазоне от 1 до 30% (мас.),

(F) гидрофобизирующую добавку в количествах в диапазоне от 0,01 до 10% (мас.) и

(G) вспомогательные вещества и/или добавки в количествах в диапазоне от 0,01 до 15% (мас.),

в каждом случае при расчете на композицию покрытия.

К данной предпочтительной композиции покрытия могут быть, соответственно, применены все представленные выше параметры и характеристики.

Обычно композиция покрытия характеризуется уровнем содержания твердого вещества в диапазоне от 30 до 70% (мас.), в частности, от 35 до 60% (мас.), предпочтительно от 40 до 55% (мас.), при расчете на композицию покрытия.

Что касается вязкости композиции покрытия, то она может варьироваться в пределах широкого диапазона в зависимости от предполагаемого варианта использования и применяемого вида нанесения. Однако, в общем случае композиция покрытия характеризуется динамической вязкостью по Брукфильду при 20°С в диапазоне от 100 до 50000 мПа-сек, в частности, от 500 до 30000 мПа-сек, предпочтительно от 1000 до 20000 мПа-сек, более предпочтительно от 2000 до 15000 мПа-сек, в особенности предпочтительно от 3000 до 10000 мПа-сек, в высшей степени в особенности предпочтительно от 4000 до 8000 мПа-сек.

Композиция покрытия может быть нанесена на подложки с применением любого подходящего для использования способа, известного для специалистов в соответствующей области техники. Однако, обычно композицию покрытия наносят в результате нанесения кистью, нанесения валиком, нанесения ракельным ножом и/или распыления на подложку, в частности, фасад здания.

Что касается нанесения композиции покрытия, то выгодным оказалось нанесение композиции покрытия, характеризующейся толщиной слоя в диапазоне от 20 до 600 мкм, в частности, от 50 до 500 мкм, предпочтительно от 100 до 350 мкм, более предпочтительно от 100 до 200 мкм, на подложку, в частности, фасад здания.

Подобным образом, эффективным также оказалось нанесение композиции покрытия при получении от 1 до 10, в частности, от 1 до 5, предпочтительно от 2 до 3, слоев на подложке.

Кроме того, может быть предположено нанесение композиции покрытия на подложку в количестве в диапазоне от 100 до 500 г/м², в частности, от 150 до 400 г/м², предпочтительно от 150 до 350 г/м², более предпочтительно от 150 до 250 г/м².

При использовании описанных выше композитного материала или композиции покрытия доступными являются новые и в особенности высокотехнологичные покрытия.

Одно в особенности выгодное покрытие, в особенности для нанесения покрытия на фасады зданий, содержит

(А) композитный материал, который соответствует представленному выше описанию изобретения; и

(В) отвержденное связующее.

Обычно покрытие имеет толщину в диапазоне от 20 до 500 мкм, в частности, от 50 до 400 мкм, предпочтительно от 100 до 300 мкм, более предпочтительно от 150 до 250 мкм.

В дополнение к этому, может быть предположена демонстрация покрытием поверхностной плотности в диапазоне от 90 до 200 г/м², в частности, от 100 до 190 г/м², предпочтительно от 110 до 180 г/м², более предпочтительно от 120 до 180 г/м².

Кроме того, в объеме настоящего изобретения может быть предусмотрена демонстрация покрытием водоотталкивания, в частности, непроницаемости для проливного дождя. Однако, также может быть предусмотрена и демонстрация покрытием открытости для диффундирования водяных паров.

Предпочитается демонстрация покрытием водоотталкивания, в частности, непроницаемости для проливного дождя, и открытости для диффундирования водяных паров. Один специальный признак описанного покрытия заключается в возможности демонстрации им как водоотталкивания, так и открытости для диффундирования водяных паров.

Успешным оказалась демонстрация покрытием капиллярного впитывания воды согласно определению в соответствии с документом DIN EN ISO 1062-3 в диапазоне от 0,001 до 0,5, в частности, от 0,005 до 0,4, предпочтительно от 0,01 до 0,3, более предпочтительно от 0,01 до 0,1.

Предпочтительно покрытие характеризуется толщиной слоя воздуха, эквивалентной диффундированию водяных паров, согласно определению в соответствии с документом DIN EN ISO 7783-2 в диапазоне от 0,001 до 0,5, в частности, от 0,001 до 0,3, предпочтительно от 0,005 до 0,2, более предпочтительно от 0,01 до 0,1. Таким образом, покрытие предпочтительно является высокопроницаемым.

Подобным образом, как это может быть предположено, покрытие является самозалечивающим трещины. При использовании покрытий, самозалечивающих трещины, могут быть скомпенсированы как неравномерность, так и натяжение в каменной кладке без растрескивания покрытия и без ухудшения его функции. Высокая эластичность используемого связующего создает эффект самозалечивания трещин у фасадной краски и дополнительно предотвращает возникновение трещин, обусловленных высушиванием.

Обычно предполагается демонстрация покрытием относительного удлинения при разрыве, в соответствии с документом DIN 5350 EN доходящим вплоть до 500%, в частности, 400%, предпочтительно 350%. Подобным образом, также может быть предположена демонстрация покрытием относительного удлинения при разрыве в соответствии с документом DIN 5350 EN в диапазоне от 70 до 500%, в частности, от 80 до 400%, предпочтительно от 100 до 350%.

При использовании вышеупомянутых композитного материала и композиции покрытия согласно изобретению доступными для нанесения на подложку являются системы покрытий, включающие покрытие, которое соответствует представленному выше описанию изобретения.

В данном контексте выгодным может оказаться предусматривание слоя грунтовки между покрытием и подложкой.

В случае расположения грунтовки между подложкой и покрытием может быть предположено нахождение грунтовки в непосредственном контакте с покрытием и/или подложкой. В данном контексте в особенности предпочитается нахождение слоя грунтовки в непосредственном контакте с покрытием и подложкой.

Возможным является слой грунтовки на основе, по меньшей мере, одного органического полимера и, по меньшей мере, одного кремнийорганического соединения.

В данном контексте может быть предусмотрен выбор полимера из полиакрилатов и сложных полиэфиров и их смесей.

Что касается кремнийорганического соединения, то его обычно выбирают из силанов, силанолов и силоксанов.

В частности, хорошие результаты получены в случае выбора кремнийорганического соединения из группы, состоящей из алкилтриметоксисиланов, диалкилдиметоксисиланов, фенилтриэтоксисиланов, дифенилдиметоксисиланов и их смесей и олигомеров. В частности, может быть предусмотрен выбор кремнийорганического соединения из группы, состоящей из метилтриметоксисилана, октилтриэтоксисилана, фенилтриэтоксисилана, диметилдиметоксисилана, дифенилдиметоксисилана и их олигомеров.

При использовании вышеупомянутого грунтовочного покрытия может быть гарантировано наличие адгезии описанного покрытия или описанной композиции покрытия даже на очень неблагоприятных подложках. В частности, слои грунтовки, характеризующиеся вышеупомянутыми высокими долями кремнийорганических соединений, также обеспечивают получение высокой проницаемости при диффундировании водяных паров у слоя грунтовки и, следовательно, всей системы покрытия.

Однако, в альтернативном варианте, также может быть предусмотрено добавление к вышеупомянутой композиции покрытия согласно изобретению вплоть до 10% (мас.) доступного на коммерческих условиях основы глубокого покрытия или вплоть до 10% (мас.) вышеупомянутых кремнийорганических соединений для получения композиции покрытия, которую наносят в один слой на подложку. Впоследствии наносят дополнительные слои композиции покрытия без основы глубокого покрытия или больших количеств кремнийорганических соединений. Это зачастую позволяет обойтись без специального слоя грунтовки.

Что касается толщины слоя у слоя грунтовки, то успешной оказалась демонстрация слоем грунтовки толщины слоя в диапазоне от 10 до 100 мкм, в частности, от 20 до 80 мкм, предпочтительно от 20 до 70 мкм, более предпочтительно от 20 до 50 мкм.

Кроме того, композитные материалы, соответствующие изобретению, делают возможным доступ к способу изготовления системы покрытия, в частности, для нанесения покрытия на фасад здания, где композицию покрытия наносят на подложку, в частности, фасад здания, и отверждают или сшивают таким образом, чтобы было бы получено покрытие.

Обычно предусматривают нанесение композиции покрытия на подложку в результате нанесения кистью, нанесения валиком, нанесения ракельным ножом и/или распыления, в частности, в результате нанесения кистью, нанесения валиком и/или нанесения ракельным ножом.

Что касается времени высушивания композиции покрытия, то наилучшими оказались отверждение или сшивание, в частности, высушивание, композиции покрытия на протяжения периода времени в диапазоне от 1 до 24 часов, в частности, от 4 до 20 часов, предпочтительно от 6 до 16 часов, более предпочтительно от 8 до 12 часов.

Предпочтительным является нанесение на подложку слоя грунтовки, в частности, в форме композиции грунтовки, до нанесения композиции покрытия.

В данном контексте в особенности хорошие результаты будут получены в случае композиции грунтовки на основе дисперсии, в частности, водной дисперсии.

Как это уже упоминалось выше в связи с системой покрытия, в особенности хорошие результаты будут получены в случае содержания в композиции покрытия, по меньшей мере, одного органического полимера и, по меньшей мере, одного кремнийорганического соединения.

В особенности хорошие результаты получены в случае выбора кремнийорганического соединения из силанов, силанолов и силоксанов, при этом предпочтительным является использование вышеупомянутых конкретных силанов или их олигомеров. В особенности хорошие результаты будут получены в случае выбора кремнийорганического соединения из группы, состоящей из алкоксисиланов и алкоксисилоксанов, в частности, метилтриметоксисилана, октилтриэтоксисилана, фенилтриэтоксисилана, диметилдиметоксисилана, дифенилдиметоксисилана и их олигомеров.

Обычно предполагается включение в композицию грунтовки кремнийорганического соединения в количествах в диапазоне от 0,5 до 25% (мас.), в частности, от 1 до 15% (мас.), предпочтительно от 1 до 10% (мас.), при расчете на композицию основы. Это будет применяться, в частности, в случае использования специальной композиции грунтовки.

Однако, как это упоминалось выше, также допустимой является и возможность модифицирования прежде описанной композиции покрытия в результате добавления от 10 до 15% (мас.) доступного на коммерческих условиях основы глубокого покрытия или в результате добавления как максимум 10% (мас.) силанов или силоксанов или силанолов и использования ее в качестве нижнего слоя системы покрытия. После этого на данный слой наносят немодифицированную композицию покрытия.

Что касается вязкости композиции грунтовки, то, как это было установлено, композиция грунтовки характеризуется динамической вязкостью по Брукфильду при 20°С в диапазоне от 80 до 2500 мПа-сек, в частности, от 85 до 1500 мПа-сек, предпочтительно от 85 до 1000 мПа-сек, более предпочтительно от 90 до 700 мПа-сек, в особенности предпочтительно от 100 до 500 мПа-сек.

Обычно предполагается нанесение композиции грунтовки на подложку в результате нанесения кистью, нанесения валиком, нанесения ракельным ножом и/или распыления.

Подобным образом, может быть предположено нанесение на подложку композиции грунтовки, характеризующейся толщиной слоя в диапазоне от 10 до 150 мкм, в частности, от 20 до 120 мкм, предпочтительно от 20 до 100 мкм, более предпочтительно от 20 до 80 мкм.

Объект настоящего изобретения, кроме того, разъясняется ниже неограничивающим образом на основании предпочтительных вариантов осуществления при использовании описаний фигур и рабочих примеров.

На фиг. 1 показана схематическая структура композитного материала, соответствующего изобретению, в форме композитной частицы 1, включающей систему пор, которая предпочтительно сформирована открытыми порами 2. Материал носителя композитной частицы 1 предпочтительно состоит из силикагеля или кремниевой кислоты при размерах частиц в диапазоне от 10 до 60 мкм. Для стенок пор 2 композитных частиц 1 проводят заполнение или нанесение покрытия при использовании набухаемого материала 3, предпочтительно сверхвпитывающего полимера на акрилатной основе, где набухаемый материал 3 не закрывает пор 2 композитного материала 1 в ненабухшем состоянии, как это продемонстрировано на фиг. 1. Таким образом, композитная частица 1 характеризуется высокой скоростью диффундирования водяных паров, то есть она является высокопроницаемой для газообразной воды. То же самое относится и к покрытиям, в которые включается композитная частица.

На фиг. 2 показано схематическое представление композитного материала, соответствующего изобретению, в частности, композитной частицы 1, после контакта с жидкой водой 4. В результате контакта с жидкой водой 4 набухаемый материал 3, продемонстрированный на фиг. 1, изменяется в порах 2 композитной частицы 1, переходя в набухшее состояние 5, продемонстрированное на фиг. 5, что приводит к закрытию пор 2 композитного материала 1 таким образом, что через поры композитного материала 1 не может быть впитано дополнительное количество воды.

Композитный материал 1 в соответствии с изобретением характеризуется, в частности, тем, что жидкая вода 4, которая впитана в набухшем полимере 5, может снова высвобождаться в газообразной форме таким образом, что набухший набухаемый материал, в частности, набухший сверхвпитывающий полимер, может возвратиться в ненабухшее состояние 3, как это продемонстрировано на фиг. 1. Таким образом, композитный материал 1, соответствующий изобретению, делает возможным производство переключаемых функциональных материалов, которые являются высокопроницаемыми для водяных паров, но поры которых закрываются при контакте с жидкой водой таким образом, что материалы становятся водоотталкивающими. Вследствие процесса набухания покрытия, включающие композитный материал, соответствующий изобретению, демонстрируют высокое капиллярное впитывание воды в начале, в частности, в пределах первого получаса контакта с водой, которое, однако, после закрытия пор набухшим полимером падает до значений, намного меньших, чем соответствующие значения для обыкновенных покрытий, таким образом, что покрытия, изготовленные с использованием композитного материала, соответствующего изобретению, являются совершенно водоотталкивающими.

Кроме того, на фиг. 3 демонстрируется система покрытия 6, содержащая композитный материал, соответствующий изобретению, которую наносят на подложку 7. Подложка 7 предпочтительно представляет собой фасад здания или стену здания. Система покрытия 4 состоит из покрытия, в частности, функционального покрытия 8, которое содержит переключаемые композитные частицы 1, и слоя грунтовки 9. Покрытие 7 содержит композитные частицы 1 и поэтому является высокопроницаемым для водяных паров, но является водоотталкивающим при контакте с жидкой водой.

Связующее покрытия 8 обычно представляет собой связующий полимер винилацетат-этилен-акрилат, который, с одной стороны, является высоководоотталкивающим, а, с другой стороны, характеризуется превосходным относительным удлинением при разрыве, доходящим вплоть до 330%, таким образом, что покрытие 8 также может компенсировать термоиндуцированные изменения и натяжения в подложке 7 без возникновения повреждения.

Слой грунтовки 9 обычно имеет в своей основе полимерное связующее, в частности, акрилатное связующее, которое содержит вплоть до 10% (мас.) гидролизуемых силанов, силоксанов или силанолов. Использование силанов, силоксанов и силанолов, с одной стороны, улучшает адгезию к подложке 7 как слоя грунтовки 9, так и покрытия 8, нанесенного на него, а, с другой стороны, обеспечивает получение высокой проницаемости для водяных паров у слоя грунтовки 9. Таким образом влага всегда может быть высвобождена из подложки, в частности, каменной кладки, в окружающую среду, что эффективно предотвращает возникновение плесени.

На фиг. 4 демонстрируется полученное при использовании оптического микроскопа изображение покрытия, включающего композитные частицы, соответствующие изобретению, в ненабухшем состоянии при увеличении 500х. Продемонстрированное покрытие характеризуется объемной долей композитных частиц 55%. Композитные частицы производили в результате проведения реакции между силикагелем и акриловой кислотой и метиленбисакриламидом. На фиг. 4 отдельные композитные частицы в покрытии являются явно видимыми.

На фиг. 5 демонстрируется то же самое покрытие, что и на фиг. 4, в форме полученного при использовании оптического микроскопа изображения, увеличенного в 500 раз, после обработки покрытия окрашенной водой, в частности, после его введения в контакт с нею. Перед получением фотографии любое избыточное количество воды, не впитанное покрытием, удаляли. Как это можно очень ясно видеть на фиг. 5, вода впиталась в композитные частицы, что может быть распознано в виде темного окрашивания композитных частиц. Вследствие впитывания жидкой воды сверхвпитывающий полимер набухает в порах пористого материала носителя таким образом, что дополнительное количество жидкой воды не может быть впитано в результате капиллярного действия наполнителей. Таким образом, покрытие становится водоотталкивающим.

Рабочие примеры:

1. Производство функционализованных композитных частиц

В следующем далее изложении описывается производство композитных частиц, соответствующих изобретению, при использовании силикагелевого материала носителя и сверхвпитывающего полимера на акрилатной основе.

Растворы в виде раствора мономера и раствора инициатора получают при использовании следующих далее композиций:

Раствор мономера

64 г акриловой кислоты (мономера)

8,4 г N,N’-метиленбисакриламида (сшивателя)

325,6 г воды

Получают 400 г раствора мономера, характеризующегося уровнем содержания мономера 4,8% (моль.), уровнем содержания сшивателя 6,1% (моль.) и степенью нейтрализации 0%.

Раствор инициатора

0,32 г пероксодисульфата аммония

0,32 г метабисульфита натрия

5 мл воды

Впоследствии подают 516 г силикагеля, характеризующегося размером частиц в диапазоне от 0,040 до 0,063 нм. Раствор инициатора и раствор мономера разделяют на меньшие части и смешивают друг с другом до добавления к наполнителю в целях предотвращения протекания преждевременной полимеризации для раствора мономера.

Объединенные растворы добавляют к твердому материалу на протяжении периода времени в 60 минут при использовании перистальтического насоса при U = 10 об/мин и дозировке, составляющей приблизительно 5 мл/мин. При перемешивании добавляют раствор мономера, после чего остается свободно-текучий продукт.

Перемешивание проводят при менее, чем 100 об/мин при использовании якорного перемешивающего устройства.

Силикагель находится в состоянии на пределе проведения заполнения, что означает наличие больше уже не пылевидного продукта, который характеризуется мучнистой, но влажной консистенцией. После этого реакционную емкость омывают азотом и вслед за этим проводят полимеризацию на водяной бане при 60°С при перемешивании на протяжении 1 часа.

Вследствие недостаточного смешивания в периферийных зонах во время полимеризации могут формироваться агломераты, но они относительно легко могут быть растворены. Полученный продукт высушивают на протяжении ночи в сушильной печи при 60°С. Легкое агломерирование является возможным, но оно может быть легко разрушено.

2. Получение композиции покрытия

В представленной ниже таблице 1 демонстрируется состав предпочтительной композиции покрытия.

Таблица 1: Композиция покрытия на основе дисперсии сополимера VEA

Функция Ингредиент / продукт Доля [% (мас.)] Полимерное связующее Mowilith LDM1865WP, сополимер винил ацетат-этилен-акрилат, содержание твердого: 53,5% (мас.) 29,5 Набухаемый наполнитель Композитные частицы 17,5 Другие наполнители OMYACARB 2, карбонат кальция 1 SOCAl P3, осажденный карбонат кальция 1,5 Пигмент Kronos 2190, диоксид титана 15,0 Силанизирующая добавка Гидрофобизирующая добавка 1,2 Вспомогательные материалы Регулятор значения рН 0,2 Диспергирующая добавка 0,2 Загуститель 1 Противопенообразователь 0,3 Биоцид 0,1 Диспергатор Вода 32,5

Для получения композиции покрытия в расчете на 1000 мл, как это продемонстрировано в таблице 1, при перемешивании при использовании мешалки, работающей при числе оборотов в диапазоне от 750 до 500 об/мин, смешивают 250 мл воды и 175 г композитных частиц. После этого добавляют и перемешивают на протяжении еще 5 минут еще 65 мл воды.

Вслед за этим при перемешивании при использовании мешалки, работающей при числе оборотов в диапазоне от 1500 до 2000 об/мин, добавляют 2,0 г диспергатора и 175 г диоксида титана.

Впоследствии при перемешивании при использовании мешалки, работающей при числе оборотов в диапазоне от 1500 до 2000 об/мин, добавляют 25 г карбоната кальция со следующим далее добавлением 10,0 г силиката алюминия при перемешивании при использовании мешалки, работающей при числе оборотов в диапазоне от 1500 до 2000 об/мин. Вслед за этим смесь перемешивают на протяжении 10 минут.

К смеси добавляют 3,0 г противопенообразователя при перемешивании при использовании мешалки, работающей при числе оборотов в диапазоне от 500 до 750 об/мин, на протяжении 10 минут.

После этого быстро добавляют 295 г связующего на основе винилацетата/этилена/акриловой кислоты и проводят перемешивание при использовании мешалки, работающей при числе оборотов при 2000 об/мин. К смеси добавляют 10 мл воды и 1,0 г загустителя со следующим далее дополнительным перемешиванием при использовании мешалки, работающей при числе оборотов 2000 об/мин, на протяжении 10 минут.

К смеси добавляют 1,0 г биоцида и смесь перемешивают при использовании мешалки, работающей при числе оборотов 750 об/мин, на протяжении 5 минут.

3. Нанесение покрытия на подложку

3.1 Подготовка поверхности

До нанесения системы покрытия подложку подвергают предварительной обработке в результате удаления некачественных покрытий при использовании механических средств или струйной подачи вводы под давлением. Подложка должна быть сухой перед нанесением первого покрытия.

3.2 Грунтовочное покрытие

В результате добавления как максимум 10% (мас.) глубокой грунтовки к композиции покрытия, описанной в п. 2, в большинстве случаев можно обойтись без дополнительного слоя грунтовки.

3.3 Грунтовка, промежуточное и конечное покрытие

Композицию покрытия предпочтительно наносят в виде 2 или 3 покрытий в результате нанесения грунтовки, возможно промежуточного и конечного окрашивания на подложке, в частности, фасаде здания. Предпочтительно ее наносят кистью или валиком.

Что касается грунтовочного покрытия, то в случае ненанесения грунтовочного покрытия к композиции покрытия – как это уже упоминалось выше – может быть добавлено как максимум 10% (мас.) глубокой грунтовки.

Грунтовочное или промежуточное покрытие должно быть разбавлено при использовании как максимум 10% (мас.) воды. На шероховатых поверхностях в зависимости от структуры и впитываемости для промежуточных и конечных покрытий должны быть обеспечены несколько большее разбавление и хорошее пропитывание. Степень разбавления должна быть определена при использовании покрытия для испытаний.

Для выравнивания неравномерно растертой штукатурки и затирания мелких трещин в штукатурке может быть нанесено промежуточное покрытие при разбавлении водой в количестве как максимум в диапазоне от 5 до 10% (мас.).

Конечное покрытие может быть разбавлено водой в количестве как максимум в диапазоне от 5 до 10% (мас.). В частности, в случае интенсивных окрасок конечное покрытие должно быть разбавлено водой в количестве 10% (мас.) для получения поверхности свободной от пролысок.

Между нанесениями покрытий должно быть обеспечено наличие времени высушивания, составляющего, по меньшей мере, 12 часов. Для нанесения покрытия на гладкую подложку обычно достаточными являются приблизительно от 150 до 200 мл/м² композиции покрытия. На шероховатых поверхностях потребление увеличивается соответствующим образом. Точное потребление может быть определено в результате нанесения покрытия для испытаний.

4. Сопоставление с покрытиями современного уровня техники

Покрытие, содержащее композитные частицы, соответствующие изобретению, и покрытия на основе коммерческих силикатных красок, пластиковых дисперсионных красок и силиконовых красок подвергают испытанию в идентичных условиях. Результаты показаны в таблице 2.

Таблица 2: Сопоставление покрытия, функционализованного при использовании композитных материалов, соответствующих изобретению, и покрытий, доступных на коммерческих условиях

Фасадная краска Число S_d-[м]¹ Число μ Число W [кг/м²*час^0,5]² Обратная сушка [3 час]² Капиллярное активное высушивание [24 час]² Силиконовая краска 0,14 1500 0,08 3% 8% Силикатная краска 0,01 50 1,0 4% 22% Пластиковая дисперсионная краска 0,70 4000 0,03 5% 18% Пластиковая эмульсионная краска + функционализованные наполнители (в соответствии с изобретением) От 0,01 до 0,3 150 От 0,05 до 0,2 19% 35%

1: в соответствии с документом DIN EN 7783

2: в соответствии с документом DIN EN 1062

В таблице 2 демонстрируются некоторые важные характеристики окрашивающего вещества различных фасадных красок, при этом силиконовые краски на сегодняшний день представляют собой наивысший стандарт современного уровня техники и обеспечивают получение наилучшей комбинации из низкого капиллярного впитывания воды и наивысшей из возможных скорости диффундирования водяных паров. Пластиковая дисперсионная каска, включающая функционализованные наполнители, соответствующие изобретению, дополнительно улучшает данные значения.

В дополнение к этому, использование функционализованных наполнителей делает возможным более быстрое высушивание фасадной поверхности после воздействия дождя: по истечении 24-часового периода вымачивания (в соответствии с документом DIN EN 1062-3) скорость повторного высушивания увеличивалась от 5% до 19% в пределах первого часа при использовании модифицированных наполнителей, то есть композитных частиц, соответствующих изобретению.

Гидрофобно откорректированная фасадная краска, соответствующая изобретению, приводит к распределению влаги поверхности и формированию равномерной пленки влаги, которая может испаряться быстрее. Это исключает базу для микробиологического заражения в форме влаги поверхности. Это дополнительно улучшается в результате высокой диффузионной проницаемости фасадного покрытия.

В дополнение к этому, наблюдали воздействие капиллярного активного высушивания на сырые минеральные поверхности, что обеспечивает всасывание капиллярно-связанной воды в подложке в поверхность и возможность ее более быстрого высушивания. Это в результате приводило к получению улучшенного высушивания в сопоставлении с тем, что имеет место для силиконовых красок. В результате хранения краски впоследствии в воде в соответствии с документом DIN EN 1062-3 на протяжении 24 часов гравиметрически проводили определение для повторного высушивания. По истечении 24 часов песчано-известковые кирпичи с нанесенным покрытием из функционализованной фасадной краски, соответствующей изобретению, продемонстрировали высвобождение воды в 35% (мас.) в сопоставлении с 18% (мас.) для силиконовых покрытий.

В результате функционализации пористых наполнителей при использовании сверхвпитывающих полимеров (SAP) капиллярное впитывание воды (число W) у краски для диффузионно проницаемой стены, функционализованной в соответствии с изобретением, может быть уменьшено от первоначально более чем 0,5 кг/м²-час 0,5 до значений в диапазоне менее чем 0,005 кг/м²-час 0,5 таким образом, чтобы в результате были бы получены совокупные числа W в диапазоне от 0,1 до 0,03 кг/м²-час 0,5, и фасадные краски, функционализованные в соответствии с изобретением, стали бы считаться водоотталкивающими. Капиллярное впитывание воды определяют в соответствии с документом DIN 1062 EN. Как это становится очевидным, в особенности в начале измерения вплоть до 4 часов времени измерения, фасадное покрытие, содержащее композитные частицы, соответствующие изобретению, впитывают больше воды в сопоставлении с покрытиями, доступными на коммерческих условиях, на основе пластиковых дисперсионных красок. Впитывание воды вызывает закрытие пор покрытия, содержащего композитные частицы, соответствующие изобретению, вследствие набухания полимера SAP, и скорость впитывания воды значительно падает.

Достижения этого добиваются при одновременном выдерживании высокой диффундируемости водяных паров в сухом состоянии. Краски для стен, функционализованные в соответствии с изобретением, характеризуются толщиной слоя воздуха, эквивалентной диффундированию водяных паров, (числом S_d) в диапазоне между 0,01 и 0,1 м и поэтому считаются высокопроницаемыми.

Ссылочные позиции:

1 композитные частицы 6 система покрытия 2 поры 7 подложка 3 набухаемый материал 8 покрытие 4 жидкая вода 9 грунтовочное покрытие 5 набухший набухаемый материал

Группа изобретений относится к композитному материалу, который является подходящим для использования при производстве водоотталкивающих и открытых для диффундирования водяных паров покрытий, а также к применению композитного материала и к способу изготовления композитного материала. Композитный материал содержит минеральный пористый материал носителя и набухаемый материал. Поры минерального пористого материала носителя содержат набухаемый материал. Минеральный пористый материал носителя представляет собой минеральный наполнитель или смесь из минеральных наполнителей. Минеральный пористый материал носителя имеет преимущественно открытопористую систему. При этом набухаемый материал получен в порах минерального пористого материала носителя. Техническим результатом является улучшение проницаемости для водяных паров у покрытий, при этом исключается увеличение у покрытия способности по впитыванию воды. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 2 табл., 5 ил.

1. Композитный материал, содержащий

(а) минеральный пористый материал носителя и

(b) набухаемый материал,

причем поры минерального пористого материала носителя содержат набухаемый материал,

причем минеральный пористый материал носителя представляет собой минеральный наполнитель или смесь из минеральных наполнителей,

причем минеральный пористый материал носителя имеет преимущественно открытопористую систему, и

причем набухаемый материал получен в порах минерального пористого материала носителя.

2. Композитный материал по п. 1, отличающийся тем, что композитный материал является дисперсным материалом, предпочтительно композитными частицами.

3. Композитный материал по п. 1 или 2, отличающийся тем, что композитные частицы характеризуются размерами частиц в диапазоне от 0,5 мкм до 5 мм, в частности, от 0,5 мкм до 1 мм, предпочтительно от 1 до 500 мкм, предпочтительно от 1 до 200 мкм, более предпочтительно от 2 до 100 мкм, в особенности предпочтительно от 3 до 80 мкм, в частности, предпочтительно от 5 до 30 мкм.

4. Композитный материал по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что минеральный пористый материал носителя имеет открытопористую систему.

5. Композитный материал по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что минеральный наполнитель выбран из диоксидов кремния, в частности, пирогенных диоксидов кремния, ксерогелей, в частности, силикагелей, диатомитовой земли, цеолитов, аэрогелей, перлита, туфа, вспученной глины, вермикулита и дополнительных слоистых силикатов, в частности, бентонита и/или каолинита, и их смесей.

6. Композитный материал по п. 5, отличающийся тем, что минеральный наполнитель выбран из диоксидов кремния, в частности, пирогенных диоксидов кремния, силикагелей, диатомитовой земли и их смесей, предпочтительно пирогенных диоксидов кремния, силикагелей и их смесей.

7. Композитный материал по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что

объем набухаемого материала в ходе процесса набухания увеличивается по отношению к объему ненабухшего набухаемого материала в соответствии, по меньшей мере, с коэффициентом 0,5, в частности, по меньшей мере, с коэффициентом 1, предпочтительно, по меньшей мере, с коэффициентом 2, более предпочтительно, по меньшей мере, с коэффициентом 3, и/или

тем, что объем набухаемого материала в ходе процесса набухания увеличивается по отношению к объему ненабухшего набухаемого материала в соответствии с коэффициентом в диапазоне от 0,5 до 10, в частности, от 1 до 8, предпочтительно от 2 до 7, более предпочтительно от 3 до 6.

8. Композитный материал по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что набухаемый материала выбран из природных полимеров, синтетических полимеров, минеральных веществ и их смесей, в частности, природных и синтетических полимеров и их смесей, предпочтительно синтетических полимеров.

9. Композитный материал по п. 8, отличающийся тем, что природный полимер выбран из альгинатов, альгиновой кислоты, амилозы, амилопектина, агар-агара, желатина, каллозы, каррагенана, целлюлозы, хитина, хитозана, декстрана, гулуроновой кислоты, инулина, ламинарина, лихенина, пуллулана, пустулана, крахмала, производных крахмала, ксантана и их смесей.

10. Композитный материал по п. 8, отличающийся тем, что синтетический полимер выбран из (мет)акрилатов, поли(мет)акриловой кислоты, солей поли(мет)акриловой кислоты, полиакриламида, полиспиртов и их со- и терполимеров и смесей.

11. Композитный материал по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что набухаемый полимер представляет собой сверхвпитывающий полимер.

12. Применение композитного материала по любому из пп. 1 - 11 в фасадных покрытиях, противокоррозионных покрытиях, противообледенительных покрытиях и/или деревозащитных покрытиях.

13. Применение по п. 12, отличающееся тем, что композитный материал является композитными частицами.

14. Способ изготовления композитного материала по любому из пп. 1 - 11,

отличающийся тем, что

(а) на первой стадии способа подают минеральный пористый несущий материал и

(b) на второй стадии способа, следующей после первой стадии способа (а), набухаемый материал получают в порах минерального пористого материала носителя.

15. Способ по п. 14, отличающийся тем, что на стадии способа (а) вводят минеральный пористый материал носителя в массе или в виде дисперсии.

16. Способ по п. 14 или 15, отличающийся тем, что на стадии способа (b) к минеральному пористому материалу носителя добавляют предшественников набухаемого материала в жидкой форме, в частности, в виде раствора или дисперсии.

17. Способ по любому из пп. 14 - 16, отличающийся тем, что композитный материал является композитными частицами.