NO840306L - Vandig dispersjonsmaling. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en dispersjonsmaling

med kalk i vandig blanding på basis av et bindemiddel, pulverformede materialer og tilsetningsmiddel for vandig maling i dispersjon, og det særegne ved malingdispersjonen i henhold til oppfinnelsen er at

- bindemidlet utgjøres av en filmdannende kopolymer av alkylakrylat og en ikke-ionogen etylenisk monomer i dispersjon i et vandig stabilt miljø med basisk pH, idet den etyleniske ikke-ionogene monomer er slik at den tilsvarende hompolymer av den nevnte ikke-ionogene etyleniske monomer har et glass-omvandlingspunkt mellom 70 og 170°C;

- de pulverformede materialer inneholder ytterligere

et eller flere pigmenter idet den hydratiserte luftkalk har en lav hydraulisk indeks; - tilsetningsmidlene velges blant dem som er stabile ved basisk pH og omfatter blant annet et stabiliseringsmiddel som utgjøres av D-sorbitol.

Disse og andre trekk ved oppfinnelsen fremgår av patentkravene.

Det forekommer i handelen ikke vannbaserte malinger inneholdende kalk på grunn av den meget dårlige stabilitet ved lagring av vandige blandinger inneholdende kalk.

Formålet for oppfinnelsen er å komme frem til en vann-basert kalkholdig maling som er stabil ved lagring og mot ultrafiolette stråler og som likeledes har en god filmdannende evne.

Man forstår med "malingdispersjon" en dispersjon med flytende konsistens såvel som en dispersjon med pastaformet konsistens eller halv-fluid konsistens som f.eks. en beleggblanding.

I henhold til standard AFNOR T 30-001 betegnes som "pulverformede materialer" faste substanser, uoppløselige i suspensjonsblandingen, finfordelt og dispergert i blandingen etter fuktiging. I det foreliggende tilfelle utgjøres de pulverformede materialer av et eller flere pigmenter og kalk for en flytende dispersjon og videre av fyllstoffer som karbonater for en halv-fluid dispersjon eller pasta.

I henhold til standard AFNOR T 30-001 betegner man som "tilsetningsmidler" substanser som eventuelt innlemmes i mindre mengder i bindemidler, lakk, malinger og i det enkelte tilfelle beleggblandinger for å utvikle visse spesielle egenskaper eller forbedre disse, lette fremstillingsbetingelsene og/eller konservering og/eller anvendelsen under hensyntagen til visse spesifikke egenskaper.

I det foreliggende tilfelle er tilsetningsmidlene blant annet dispergeringsmidler, fortykningsmidler, stabiliserings-midler, anti-skummidler, anti-gelmidler, koalescerende midler og fungisider.

Den filmdannende kopolymer som inngår i blandingen av bindemidlet oppnås fra alkylakrylat og en ikke-ionogen etylenisk monomer.

Blant de ikke-ionogeniske etyleniske monomerer kan nevnes vinylaromatiske monomerer som styren, metylstyrener, vinyltoluener, alkylmetakrylater som metylmetakrylat og akrylnitril.

Alkylakrylatene som kan anvendes er dem hvor den tilsvarende homopolymer har et glassomvandlingspunkt på mellom +10°C og -60°C.

Man kan nevne alkylakrylater hvor alkylgruppen inneholder

1 til 8 karbonatomer og foretrukket 1 til 4 karbonatomer.

De respektive mengder av ikke-ionogen etylenisk monomer og alkylakrylat som anvendes velges slik at den oppnådde kopolymer har et glass-omvandlingspunkt på mellom -5°C og +25°C.

Mengdene av monomer som anvendes er en funksjon av arten av de nevnte komonomerer og glass-omvandlingstemperaturen av den ønskede kopolymer. Disse mengder kan lett bestemmes under anvendelse av f. eks. formelen til FOX gitt i Bull. An. Phys. Soc. 1956, 1, 123, og således for: - en kopolymer av styren-etylenakrylat har et glass-omvandlingspunkt mellom 0°C og 20°C når forholdet styren/etylakrylat varierer mellom 26/74 og 45/55. - en kopolymer av styren-propylakrylat har et glass-omvandlingspunkt som varierer mellom 0°C og 20°C når forholdet styren/propylakrylat varierer mellom 36/64 og 52/48;

polystyren har et glassomvandlingspunkt mer enn 100°C, polyetylakrylatet -2 4°C og polypropylakrylatet -37°C.

Verdiene for glass-omvandlingspunktene som er angitt er dem som måles ved hjelp av metoden '.'Differential scanning calorimetry" beskrevet f.eks. av A. Lambert i "Polymer 10, 319, 1969".

De vandige dispersjoner av kopolymerer av ikke-ionogen etylenisk monomer og alkylakrylat oppnås ved polymerisering i vandig emulsjon av de nevnte monomerer eventuelt i blanding med en stabiliserende monomer i en blanding som er stabil ved alkalisk pH.

Den nevnte polymeriseringsblanding omfatter utover de nevnte monomerer en vandig fase og forskjellige klassiske tilsetningsmidler for polymerisering i emulsjon (katalysatorer, emulgeringsmidler) idet de siste velges blant dem som er stabile i alkalisk miljø.

Man kan som eksempler på katalysatorer nevne organiske hydroperoksyder som peroksyder av kumen, diisopropylbenzen, paramentan, og videre persulfater på basis av natrium, kalium og ammonium.

Blant emulgeringsmidlene som kan være tilstede i blandingen kan nevnes anioniske midler som salter av fettsyrer, alkylsulfater, alkylsulfonater, arylsulfater, arylsulfonater, alkylarylsulfater, alkylarylsulfonater, sulfosuccinater, alkylfosfater av alkalimetaller, ikke-ioniske midler som polyetoksylerte fettalkoholer, polyetoksylerte alkylfenoler og polyetoksylerte fettsyrer.

Den vandige dispersjon av kopolymer av ikke-ionogen etylenisk monomer og alkylakrylat kan inneholde 20 til 60 vekt% tørrstoff og foretrukket 40 til 55 vekt% tørrstoff med en partikkeldiameter mellom 0,05 og 0,5 u.

Man forstår med "hydratisert luftkalk med lav hydraulisk indeks" en fet kalk oppnådd ved brenning av kalksten etterfulgt av en hydratisering med vann og som har en hydraulisk indeks foretrukket lavere enn 0,015.

Den hydrauliske indeks for kalk gis ved forholdet mellom mer sure elementer og mer basiske elementer:

Man har fastslått at en hydratisert luftkalk med en hydraulisk indeks på omtrent 0,007 er spesielt egnet.

I henhold til oppfinnelsen kan kalken som anvendes enten være i pulverform eller i dispersjon i vann.

D-sorbitol kan anvendes enten i ren tilstand eller i form av en vandig oppløsning med hvilken som helst konsentrasjon.

De forskjellige mengder av komponentene i den kalkholdige malingdispersjon som utgjør formålet for oppfinnelsen er slik at pigment volumkonsentrasjon (PVC), dvs. forholdet mellom volumet av pulverformet material (nemlig pigment eller pigmenter + kalk + eventuelle fyllstoffer) inneholdt i malingen i forhold til det tilsvarende for tørrstoff-inneholdet (tørrstoffinnhold av bindemiddel + tørkede pulverformede materialer + tørkede tilsetningsmidler) er av størrelsesorden 15 til 80% og foretrukket omtrent 40

til 70%.

I henhold til oppfinnelsen kan den kalkholdige maling-dispers jon fordelaktig inneholde: - 10 til 850 vekt% og foretrukket 40 til 320 vekt% av kalk i forhold til vekten av tørrstoffinnhold; - 0,1 til 2 vekt% og foretrukket 0,5 til 1,5 vekt% D-sorbitol i forhold til kalkvekten; - 45 til 85 vekt% tørrstoffinnhold (dvs. tørrstoff-innhold av bindemiddel + pulverformede tørre materialer + tørre tilsetningsmidler) i forhold til vekten av malingdispersjonen hvor tørrstoffinnholdet gunstig er 45 - 65% for en fluid maling og 65 - 85% for en beleggblanding.

Blant de pigmenter som kan være tilstede i blandingen kan spesielt nevnes titandioksyd av typen rutil eller anatase.

Mengden av pigmenter som anvendes er en funksjon av typen av den ønskede maling. Den nevnte pigmentmende kan variere mellom 10 og 90% i forhold til vekten av de pulverformede materialer alt ettersom det skal fremstilles en matt eller en blank maling.

Blant de dispergeringsmidler som vanlig er stabile ved basisk pH som kan være tilstede kan spesielt nevnes;.: polyakrylater av alkalimetaller som f.eks. av natrium. Disse kan anvendes i mengde på omtrent 0,15 til 2 vekt%

av tørrstoffinnholdet i forhold til total vekt av malingen.

Blant de fortykningsmidler som vanlig er stabile ved basisk pH og som kan være tilstede kan nevnes ikke-ioniske vannløselige polyuretaner i vandig løsning. Disse kan anvendes i mengde på omtrent 0,15 vekt% av tørrstoff-innholdet i forhold til den totale vekt av malingen.

Den kalkholdige malingdispersjon som utgjør oppfinnelsen kan likeledes eventuelt inneholde: - koalescerende midler som f.eks. etylenglykol- eller dietylenglykol-monobutyleter, etylenglykol-, propylen-glykol- eller dipropylenglykol-fenyleter eller produkter av "mineral-terpentin"-typen med et lite innhold av aromatiske forbindelser for om nødvendig å nedsette den nedre filmdannelsestemperatur for bindemidlet (f.eks. til en nedre temperatur på 0°C) og da i en mengde på 3 til 4 vektdeler for 100 vektdeler bindemiddel; - antiskummidler f.eks. av dimetylpolysiloksanoljetypen for eventuelt å unngå skumdannelse som følger en mekanisk omrøring; - anti-gelmidler som f.eks. alkoholer, alkandioler (propandiol-1,2, dietylenglykol), polyetylenglykoler som kan anvendes i en mengde på opp til 10 vekt% av malingen.

I det følgende beskrives fremstilling av den kalkholdige malingdispersj on.

Den kalkholdige malingdispersjon kan oppnås ved at man under omrøring blander de forskjellige bestanddeler i de mengder som er angitt i det foregående på en måte som vil være kjent for den fagkyndige på området.

Ved en foretrukket fremstillingsmåte dannes den kalkholdige malingdispersjon ved innlemmelse av en pigmentpasta som utgjøres av et pigment dispergert i vandig eller vandig alkoholisk blanding med en blanding som utgjøres av hydratisert luftkalk med lav hydraulisk indeks dispergert i en blanding som inneholder vann, D-sorbitol og bindemidlet. Blandingen kan også oppnås ved å innlemme pigmentpastaen fremstilt på forhånd, de forskjellige tilsetningsmidler, bindemidlet og kalken som man dispergerer i den nevnte blanding.

Anvendelse av pigmentdispersjon såvel som kalken begunstiges ved anvendelse av et dispergeringsmiddel som beskrevet i det foregående.

Malingdispersjonen som utgjør oppfinnelsen er stabil ved lagring uten merkbar økning i viskositeten med tiden.

Malingen kan lett påføres på overflater av hydrauliske bindemidler, plater, treverk og sponplater ved hjelp av konvensjonelle metoder (rulle, pneumatisk sprøytepistol, pensel).

Etter tørking danner malingen en film med gode egenskaper spesielt god hefteevne etter tørking og motstand mot fuktig abrasjon.

Man har blant annet konstatert at malingen som utgjør oppfinnelsen har en pH på minst 12 og er filmdannende (koalescensen foregår etter fjernelse av vannet) uten å

være følsom for hverken basestyrke eller vannoverskudd.

Av denne grunn kan den anvendes på overflater på basis av hydraulisk bindemiddel meget hurtig etter fjernelse av forskalingen fra betongen (etter f.eks. 2 til 3 døgn).

Dette er en spesielt viktig foredel da det vanlig ikke er tilrådelig å overflatebehandle eller male overflater på basis av hydrauliske bindemidler før deres innhold av fuktighet er mindre enn 5% og deres pH lavere enn 12, noe som vanligvis nødvendiggjør en utsettelse på omtrent en måned etter fjernelse av forskalingen.

De følgende eksempler illustrerer oppfinnelsen.

EKSEMPEL 1

- Blanding og dispersjon av kalken

Man blander i en maling-dispergeringsinnretning på 20 1:

- 255 vektdeler av en vandig dispersjon av

kopolymer styren-butylakrylat med følgende egenskaper:

- vektforhold styren/butylakrylat : omtrent 50/50

- mengde tørrstoffinnhold : omtrent 50%

- emulgeringsmidler : natriumalkyl-sulfonat og oksy-etylenert alkyl-f enol - katalysator : ammoniumpersulfat - korndiameter : mellom 0,05 og o,40 ja

- nedre grensetemperatur for

filmdannelse : 16 C

- viskositet (målt ved 20°C på

viskosimeter Brookfield ved

50 omdr./min.) : 50 mPa.s

- 37 deler proandiol-1,2

- 150 deler vann

- 5 deler av en vandig oppløsning med 70 vekt% D-sorbitol - 5,5 deler "COATEX BR/3" som dispergeringsmiddel

(salt av akryl-kopolymer i vandig løsning)

som selges av Société COATEX

- 6 deler "NAPSOL PPf^" som koalescerende middel (fenyleter av dipropylenglykol) som selges av B.P. Chimie

- 4 deler mineralterpentin

- 315 deler hydratisert luftkalk med følgende egenskaper:

- hydraulisk indeks : 0,0072

- viskositet ved 20°C og 750g/l: 0,5 poise

- midlere kornstørrelse : 7 p.

- sikterest : 4,28%

- Piqmentpasta

Man fremstiller på konvensjonell måte en pigmentpasta med følgende bestanddeler:

- 13 deler propan-diol-1,2

- 6,5 deler vann

- 1,5 del dispergeringsmiddel "COATEX BR/3" - 2 deler anti-skummiddel 'NOPCO 8034" som selges av

DIAMOND SHAMROCK

- 60 deler titandioksyd "RL 68" som selges av

THANN et MULHOUSE

Pigmentpastaen innlemmes så kalkdispersjon.

Den oppnådde maling har følgende egenskaper:

- tørrstoffinnhold : omtrent 60%

- P/L (tørt vektforhold pigment/binde-

middel) : 2,94/1

*' • PVC omtrent 55%

- viskositet Brookfield RVT

(2,5 omdr./min.)

- initial : 8400 mPa.s - etter 500 timer ved 20°C : 8000 mPa.s - etter 500 timer ved 40°C : 10.000 mPa.s

- viskositet Brookfield RVT

(50 omdr./min.)

- initial : 2200 mPa.s - etter 500 timer ved 20°C : 21-0 mPa.s - etter 500 timer ved 40°C ' : 3500 mPa.s

- motstand mot tørr- avflakninq

Denne test gjennomføres ved hjelp av et klebebånd med

2 cm bredde ( klebeevne i samsvar med standard NFT

30.038) påført på en ensartet måte på en tilsvarende stor overflate (på forhånd innsnittet til underlaget) og deretter løsrevet med en hurtig og kontinuerlig bevegelse. - 3 malte overflater : trevirke, fiber-sement, glass

- tykkelse av malinglaget : 15 og 30 u

- resultater : ingen avflakning på de tre malte overflater når malinglaget hadde tykkelse 15 u eller 30

- motstand mot fuktig abrasjon

Forsøket gjennomføres ved hjelp av et abrasimeter med belastning 1000 g.

- malt underlag : fiber-sement

- resultat : god for en tykkelse på 15 |j og for en tykkelse på 30 y.

Man betrakter resultatet som "godt" når abrasjonen var mindre enn 50% etter omtrent 10.000 til 20.000 passeringer.

- forsøk med bretting

Bedømmelse av "bøyeligheten" av beleggene i henhold til standard NFT 30.040.

- underlag : polyetylen

- diameter av dor : 1 cm

- varighet av bevegelsen : 10 sek.

- resultat : ingen sprekking for beleggtykkelse 15 Ju

: ingen sprekking for beleggtykkelse 30 p

EKSEMPEL 2

Man fremstiller som i eksempel 1 en maling fra :

- en kalkholdig dispersjon oppnådd ved blanding av: - 100 deler bindemiddel styren-butylakrylat anvendt i eksempel 1 - 2 deler "NAPSOL PPH^<1>(monopropylenglykol-fenyleter) solgt av BP Chimie

- 1,5 deler mineralterpentin

- 100 deler vann

- 1,5 del vannfri oppløsning med 70% D-sorbitol

- 1,7 del "COATEX BR/3"

- 135 deler kalk anvendt i eksempel 1,

- og en piqmentpasta oppnådd ved blanding av:

- 6 deler propan diol-1,2

- 3 deler vann

- 0,9 deler antiskummiddel "NOPCO 8034" - 0,7 deler "COATEX BR/3" - 27 deler titanoksyd "RL 68"

Den oppnådde maling har følgende egenskaper:

- tørrstoffinnhold :omtrent 57%

- P/L : 3,24/1

- PVC : omtrent 5 7%

- viskositet Brookfield

ved 20 C i mPa.s

- ved 2,5 omdr./min. : 9000

- ved 50 omdr./min. : 900

EKSEMPEL 3

Man fremstiller som i eksempel 1 en maling ved å gå ut fra: - en kalkholdig dispersjon oppnådd ved blanding av: - 100 deler bindemiddel styren-butylakrylat anvendt i eksempel 1

- 70 deler vann

- 2 deler butyldiglykol

- 1,5 del mineralterpentin

- 1 del vandig oppløsning med 70% D-sorbitol

- 1,5 del "COATEX BR/3"

- 100 deler kalk anvendt i eksempel 1,

- og en piqmentpasta oppnådd ved blanding av:

- 5,8 deler butandiol-1,2

- 3,2 deler vann

- 0,9 deler antiskummiddel "NOPCO 8034" - 0,7 deler "COATEX BR/3" - 27 deler titanoksyd "RL 68"

Den oppnådde maling har følgende egenskaper:

- tørrstoffinnhold : omtrent 57%

- P/L : 2,54/1 - PVC : omtrent 50,5%

- viskositet Brookfield

ved 20 C i mPa.s

- ved 2,5 omdr./min. : 8000

- ved 50 omdr./min. : 800

EKSEMPEL 4

Man blander i en dispergeringsinnretning for maling:

- 2 30 deler vann

- 50 deler propan-diol-1,2

- 5 deler vandig oppløsning med 70% D-sorbitol

- 8 deler "COATEX BR/3"

- 60 deler bindemiddel styren-butylakrylat anvendt

i eksempel 1

- 5 deler kalk anvendt i eksempel 1

- 2 deler "NOPCO 8034" - 60 deler titanoksyd "RL 68"

- 345 deler kalk anvendt i eksempel 1

Blandingen omrøres deretter i 20 min.

Den oppnådde blanding justeres deretter ved tilsetning av:

- 165 deler bindemiddel styren-butylakrylat anvendt

i eksempel 1

- 6 deler NAPSOL PP H2"

- 3 deler mineralterpentin

- 3 deler fortykningsmiddel COATEX BR/100"

(inneholdende 10% vannløselig ikke-ionisk polyuretan) solgt av COATEX

Den oppnådde blanding har følgende egenskaper:

- tørrstoff : omtrent 57%

- P/L : 3,65/1

- viskositet Brookfield

ved 20 C i mPa.s

- ved 2,5 omdr./min. : 10.000

- ved 50 omdr./min. : 1.880

EKSEMPEL 5

Fremstilling av en beleqqmasse som kan påføres i

tykkelse 1 til 2 mm.

Man fremstiller på konvensjonell måte en pigmentpasta med følgende sammensetning:

- 3,1 del propan-diol-1,2

- 1,55 deler vann

- 0,35 deler "COATEX BR/3" - 0,47 deler antiskummiddel "NAPCO 8034" - 14,28 deler titanoksyd "RL 68"

Man innblander deretter under omrøring:

- 13,1 del vann

- 8,33 deler propan-diol-1,2

- 0,71 del vandig oppløsning med 70% D-sorbitol - 1,30 del "COATEX BR/3" - 100 deler dispersjon styren-butylakrylat med 50% tørrstoffinnhold anvendt i eksempel 1

- 4,76 deler "NAPSOL PP H2<11>

- 35,7 deler kalk anvendt i eksempel 1

- 23,80 deler krystallinsk kalsiumkarbonat med en midlere diameter 40 u opp til 100 u - 142,85 deler krystallinsk kalksiumkarbonat med partikkeldiameter 100 til 700 \ i.

Egenskapene av denne beleggmasse:

- Tørrstoffinnhold 88%

- Forhold P/L 4,33/1

Claims (14)

1. Malingdispersjon med kalkinnhold i vandig blanding på basis av et bindemiddel, med pulverformede materialer og tilsetningsmidler for vandig dispersjonsmaling, karakterisert ved at: - bindemidlet utgjøres av en filmdannende kopolymer av alkylakrylat og en ikke-ionogen etylenisk monomer i dispersjon i den vandige blanding og som er stabil ved basisk pH, idet den ikke ionogene etyleniske monomer er slik at den tilsvarende homopolymer av den nevnte ikke-ionogene etyleniske monomer har et glassomvandlingspunkt på mellom 70 og 170°C - pulverformede materialer inneholdende utover et eller flere pigmenter hydratisert luftkalk med en lav hydraulisk indeks - tilsetningsmidler valgt som er stabile ved basisk pH og inneholder blant annet et stabiliseringsmiddel som utgjøres av D-sorbitol.

2. Malingdispersjon som angitt i krav 1, karakterisert ved at alkylakrylatet er slik at den tilsvarende homopolymer har et glass-omvandlingspunkt mellom +10 og -60°C.

3. Malingdispersjon som angitt i krav 2, karakterisert ved at alkylakrylatet har en alkylgruppe inneholdende 1 til 8 karbonatomer.

4. Malingdispersjon som angitt i krav 3, karakterisert ved at alkylakrylatet har en alkylgruppe inneholdende 1 til 4 karbonatomer.

5. Malingdispersjon som angitt i krav 1-4, karakterisert ved at den ikke ionogene etyleniske monomer er en vinylaromatisk monomer, et alkyl-metakrylat eller akrylnitril.

6. Malingdispersjon som angitt i krav 5, karakterisert ved at den ikke ionogene etyleniske monomer er styren.

7. Malingdispersjon som angitt i krav 1-6, karakterisert ved at kopolymeren av alkylakrylat og ikke-ionogen etylenisk monomer har et glass-omvandlingspunkt på mellom -5 og +25°C.

8. Malingdispersjon som angitt i krav 1- 7, karakterisert ved at bindemidlet inneholder 20 til 60 vekt% tørr stoff med en partikkeldiameter mellom 0,05 og 0,5 Ja.

9. Malingdispersjon som angitt i krav 1-8, karakterisert ved at luftkalken har en hydraulisk indeks under 0,015.

10. Malingdispersjon som angitt i krav 9, karakterisert ved at luftkalken har en hydraulisk indeks på 0,007.

11. Malingdispersjon som angitt i krav 1- 10, karakterisert ved at mengdene av de forskjellige bestanddeler er slik at pigmentvolum-konsentrasjonen er 15 til 80%.

12. Malingdispersjon som angitt i krav 11, karakterisert ved at pigmentvolum-konsentrasjonen er 40 til 70%.

13. Malingdispersjon som angitt i krav 1-12, karakterisert ved at den inneholder : - 10 til 850 vekt% kalk i forhold til tørr vekt av bindemiddel - 0,1 til 2 vekt% D-sorbitol i forhold til vekten av kalken - 45 til 85 vekt% tørrstoffinnhold.

14. Malingdispersjon som angitt i krav 13, karakterisert ved at innholdet av kalk i forhold til tørrstoffinnhold av bindemiddel er 40 til 320% og vekten av D-sorbitol i forhold til vekten av kalken er 0,5 til 1,5%.