DE20007145U1

DE20007145U1 - Aqueous metallic coating composition

Info

Publication number: DE20007145U1
Application number: DE20007145U
Authority: DE
Original assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Current assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Priority date: 2000-03-10
Filing date: 2000-04-18
Publication date: 2000-06-29
Anticipated expiration: 2010-04-19

Description

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Dipl.-Chem. Dr. Steffen ANDRAEDipl.-Chem. Dr. Steffen ANDRAE

Dipl.-Phys. Dieter FLACHDipl.-Phys. Dieter FLACH

Dipl.-Ing. Dietmar HAUGDipl.-Ing. Dietmar HAUG

Dipl.-Chem. Dr. Richard KNEISSLDipl.-Chem. Dr. Richard KNEISSL

Dipl.-Ing., Dipl.-Wirtsch.-Ing. Friedrich BAUERDipl.-Ing., Dipl.-Wirtsch.-Ing. Friedrich BAUER

Dipl.-Phys. Dr. Martin FRIESEDipl.-Phys. Dr. Martin FRIESE

Balanstraße 55 D-81541 MünchenBalanstrasse 55 D-81541 Munich

Akte:
Anmelderin:File:
Applicant:

IC3247IC3247

IMPERIAL CHEMICAL INDUSTRIES PLC London, UKIMPERIAL CHEMICAL INDUSTRIES PLC London, UK

Wässrige metallische BeschichtungszusammensetzungAqueous metallic coating composition

Diese Erfindung betrifft eine wässrige metallische Beschichtungszusammensetzung, die zum Auftragen auf architektonische Oberflächen bei Raumtemperatur geeignet ist, wobei die Zusammensetzung Metallteilchen und Verdickungsmittel enthält. Typisch für Beschichtungszusammensetzungen sind wässrige Anstrichstoffe, Lacke, Lackfarben und Holzbeizen, die für das Auftragen auf architektonische Oberflächen wie Decken oder Wände (gegebenenfalls von z.B. Tapete bedeckt) oder Fußböden oder Fenster oder Türrahmen in Gebäuden geeignet sind.This invention relates to an aqueous metallic coating composition suitable for application to architectural surfaces at room temperature, the composition comprising metal particles and thickening agents. Typical coating compositions are aqueous paints, varnishes, enamels and wood stains suitable for application to architectural surfaces such as ceilings or walls (optionally covered by e.g. wallpaper) or floors or windows or door frames in buildings.

Ein Problem, das bei Beschichtungszusammensetzungen, die Metallteilchen enthalten, auftritt, liegt darin, daß die Dichte des Metalls ein Absetzen der Teilchen bewirkt, wenn die Beschichtungszusammensetzungen in Behältern wie in Dosen aufbewahrt und transportiert werden. Die hohe Dichte erschwert auch eine hohe Farbbeladung einer Auftrageinrichtung wie eines Pinsels oder einer Rolle. Darüberhinaus verhindert die hohe Dichte der Teilchen die Redispersion der Teilchen von Hand, sobald sie sich abgesetzt haben, und somit ist es wesentlich, ihre Absetzung zu verhindern.A problem encountered with coating compositions containing metal particles is that the density of the metal causes the particles to settle when the coating compositions are stored and transported in containers such as cans. The high density also makes it difficult to apply a high paint load to an application device such as a brush or roller. In addition, the high density of the particles prevents redispersion of the particles by hand once they have settled, and thus it is essential to prevent their settling.

Zur Zeit wird die Inhibierung der Absetzung und eine hoheCurrently, the inhibition of deposition and a high

Beladung der Auftrageinrichtung erreicht, indem der Beschichtungszusammensetzung mit Hilfe eines sogenannten "Verdickungsmittels für Bedingungen geringer Scherung" wie eines Celluloseverdickungsmittels eine hohe Viskosität bei geringer Scherung verliehen wird. Unter "Verdickungsmittel für Bedingungen geringer Scherung" versteht man ein Verdickungsmittel, das bei Bedingungen wie einer geringen bis keiner Scherung eine Viskosität verleiht, wobei aber diese Viskosität bei geringer Scherung reversibel zerstört wird, wenn die Beschichtungszusammensetzung unter Verwendung einer Auftrageinrichtung wie eines Pinsels oder einer Rolle aufgetragen wird. Bedingungen ohne Scherung treten auf, wenn die Zusammensetzung in einem Aufbewahrungsbehälter statisch ist, und Bedingungen mit einer geringen Scherung treten auf, wenn die Zusammensetzung in einem Behälter transportiert wird, der einer Vibration des Transportfahrzeugs ausgesetzt ist.Loading of the applicator is achieved by imparting a high low shear viscosity to the coating composition using a so-called "low shear thickener" such as a cellulosic thickener. By "low shear thickener" is meant a thickener that imparts viscosity under conditions such as low to no shear, but which low shear viscosity is reversibly destroyed when the coating composition is applied using an applicator such as a brush or roller. No shear conditions occur when the composition is static in a holding container and low shear conditions occur when the composition is transported in a container subject to vibration of the transport vehicle.

Um das Absetzen der sehr dichten Metallteilchen in dem Aufbewahrungsbehälter zu verhindern, ist es notwendig, eine sehr hohe Viskosität bei geringer Scherung zu erzeugen, und dies wird zur Zeit unter Verwendung großer Mengen an Celluloseverdickungsmitteln bewirkt. Jedoch muß die Viskosität bei geringer Scherung, obwohl sie durch hohe Scherkräfte zerstört werden kann, so groß sein (sowohl, um das Absetzen zu verhindern, als auch um eine gute Beladung der Auftrageinrichtung zu gewährleisten), daß die Bedingungen hoher Scherung, die während des konventionellen Auftrags mit einem Pinsel oder einer Rolle auftreten, nicht ausreichen, um die gesamte Viskosität bei geringer Scherung zu zerstören. Somit wird eine aufgetragene Beschichtung nicht fließen und nivellieren. Das bedeutet, daß Pinsel- und Rollespuren in der getrockneten Beschichtung sichtbar bleiben. Dies bedeutet dann wieder, daß die Beschichtungszusammensetzungen nur bei Anstrichen verwendet werden können, bei denen die Pinsel-5 und Rollespuren verdeckt werden können, z.B. wenn es erwünscht ist, einen getüpfelten Effekt zu erzeugen, oder eine unregelmäßige Oberfläche zu bedecken, wie es bei geprägtenIn order to prevent settling of the very dense metal particles in the storage container, it is necessary to produce a very high low shear viscosity and this is currently achieved using large amounts of cellulose thickeners. However, the low shear viscosity, although capable of being destroyed by high shear forces, must be so high (both to prevent settling and to ensure good loading of the applicator) that the high shear conditions encountered during conventional application by brush or roller are insufficient to destroy all of the low shear viscosity. Thus, an applied coating will not flow and level. This means that brush and roller marks will remain visible in the dried coating. This in turn means that the coating compositions can only be used in paints where the brush and roller marks can be concealed, e.g. when it is desired to produce a stippled effect or to cover an irregular surface as is the case with embossed

Wandbedeckungen oder bei geschnitztem Holz oder bei erhabenen Gipsmustern der Fall ist.wall coverings or carved wood or raised plaster patterns.

Es wurde jetzt herausgefunden, daß es unter Verwendung einer Kombination aus einem Verdickungsmittel für Bedingungen hoher Scherung und aus einem Verdickungsmittel für Bedingungen geringer Scherung möglich ist, das Absetzen zu verhindern und eine hohe Auftrageinrichtungsbeladung zu erreichen, während der Zusammensetzung die Möglichkeit gegeben wird, während oder gerade nach dem Auftrag mit einem Pinsel oder einer Rolle zu fließen, was ausreicht, um Pinsel- oder Rollespuren zu beseitigen. Unter "Verdickungsmittel für Bedingungen hoher Scherung" versteht man ein Verdickungsmittel, das der Beschichtungszusammensetzung eine Viskosität von über 1,0 mPa s verleiht, wenn es in einer Menge von 2,5 Gew.-% vorhanden ist, wobei die Viskosität mit dem ICI Platte-Kegel-Viskosimeter gemessen wird, wie es in dem ASTM Test D4287-88 definiert ist.It has now been found that by using a combination of a high shear thickener and a low shear thickener it is possible to prevent settling and achieve high applicator loading whilst allowing the composition to flow during or just after application by brush or roller sufficient to eliminate brush or roller marks. By "high shear thickener" is meant a thickener which imparts a viscosity to the coating composition in excess of 1.0 mPa s when present in an amount of 2.5% by weight, the viscosity being measured with the ICI plate and cone viscometer as defined in ASTM Test D4287-88.

0 Demgemäß stellt diese Erfindung eine wässrige metallische Beschichtungszusammensetzung zum Auftragen auf architektonische Oberflächen bereit, wobei die Zusammensetzung Metallteilchen und Verdickungsmittel enthält, wobei die Zusammensetzung enthält
a) 0,08 bis 0,7 Gew.-% eines Verdickungsmittels0 Accordingly, this invention provides an aqueous metallic coating composition for application to architectural surfaces, the composition comprising metal particles and thickeners, the composition comprising
a) 0.08 to 0.7 wt.% of a thickener

für Bedingungen hoher Scherung, das der Zusammensetzung eine Viskosität bei hoher Scherung von über 1.0 mPa s verleiht, wenn sie mit dem ICI Platte-Kegel-Viskosimeter gemessen wird, undfor high shear conditions, which gives the composition a high shear viscosity of more than 1.0 mPa s when measured with the ICI Cone and Plate Viscometer, and

0 b) 0,04 bis 0,6 Gew.-% eines Verdickungsmittels0 b) 0.04 to 0.6 wt.% of a thickener

für Bedingungen geringer Scherung, das der Zusammensetzung eine Viskosität bei hoher Scherung von nicht mehr als 0,5 mPa s verleiht, wenn sie mit dem ICI Platte-Kegel-Viskosimeter gemessen wird, wobei die Zusammensetzung während des Auftragens auf eine Oberfläche unter Verwendung eines Pinsels oder einer Rolle fließfähig gemacht werden kann.for low shear conditions, which imparts to the composition a high shear viscosity of not more than 0.5 mPa s when measured with the ICI Cone and Plate Viscometer, whereby the composition can be made flowable during application to a surface using a brush or roller.

Das Verdickungsmittel für Bedingungen hoher Scherung erzeugt eine Viskosität, die es ermöglicht, einen Pinsel oder eine Rolle mit einer großen Menge der Beschichtungszusammensetzung zu beladen, und dann zerstört die hohe Scherung, die durch die Bewegung eines Pinsels oder einer Rolle verursacht wird, die Viskosität, die durch das Verdickungsmittel für Bedingungen geringer Scherung erzeugt wurde. Es wurde herausgefunden, daß es den Anschein hat, daß dadurch die aufzutragende Zusammensetzung plastifiziert wird, da sie in der Lage ist, trotz der Anwesenheit des Verdickungsmittels für Bedingungen hoher Scherung zu fließen und zu nivellieren. The high shear thickener creates a viscosity that allows a brush or roller to be loaded with a large amount of the coating composition and then the high shear caused by the movement of a brush or roller destroys the viscosity created by the low shear thickener. It has been found that this appears to plasticize the composition being applied as it is able to flow and level despite the presence of the high shear thickener.

Die Beschichtungszusammensetzungen enthalten vorzugsweise 2 bis 15 Gew.-% der Metallteilchen, die vorzugsweise eine Durchschnittsteilchengröße von 20 bis 50 &mgr;&tgr;&agr; (und vorzugsweise 30 bis 40 &mgr;&tgr;&agr;) , d.h. 20 bis 50 &khgr; &Igr;&Ogr;"⁶ m, aufweisen.The coating compositions preferably contain from 2 to 15% by weight of the metal particles, which preferably have an average particle size of from 20 to 50 μ΄α (and preferably from 30 to 40 μ΄α) , ie from 20 to 50 ^{x 6} m.

Geeignete Metalle schließen ein Aluminium, Kupfer, Messing, Bronze oder nichtrostenden Stahl, wie z.B. Legierungen, die bis zu 7 Gew.-% Nickel und gegebenenfalls 2 Gew.-% Chrom enthalten.Suitable metals include aluminium, copper, brass, bronze or stainless steel, such as alloys containing up to 7% nickel and optionally 2% chromium by weight.

Die Beschichtungszusammensetzung sollte auch ein konventionelles filmbildendes Polymer enthalten, das kommerziell für die Herstellung von Anstrichstoffen, Lacken, Lackfarben und Holzbeizen zur Verwendung auf Oberflächen von Gebäuden verwendet werden kann. Typische Polymere sind die Copolymere von Alkylacrylaten oder Methacrylaten wie Methyl-, Ethyl-, 0 Butyl- oder 2-Ethylhexylacrylate oder -methacrylate und/oder Styrol oder Ethylen, die gegebenenfalls mit bis zu 5 Gew.-% einer Säure wie Acryl- oder Methacrylsäure copolymerisiert sind. Alternativ dazu können Copolymere von Vinylestern, wie Copolymere von Vinylacetat mit Vinyl-"Versatat" (Vinyl-"Versatat" ist der Vinylester der sogenannten "Versatic"-Säure, die eine Mischung aus aliphatischen Monocarbonsäuren darstellt, wobei jede im Durchschnitt 9, 10 oder 11 AtomeThe coating composition should also contain a conventional film-forming polymer which can be used commercially for the manufacture of paints, varnishes, enamels and wood stains for use on building surfaces. Typical polymers are the copolymers of alkyl acrylates or methacrylates such as methyl, ethyl, 0-butyl or 2-ethylhexyl acrylates or methacrylates and/or styrene or ethylene, optionally copolymerized with up to 5% by weight of an acid such as acrylic or methacrylic acid. Alternatively, copolymers of vinyl esters such as copolymers of vinyl acetate with vinyl "versatate" (vinyl "versatate" is the vinyl ester of the so-called "versatic" acid which is a mixture of aliphatic monocarboxylic acids each containing on average 9, 10 or 11 atoms

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enthält, und die kommerziell von der Shell Chemical Company in Carrington, England erhältlich ist) und/oder Ethylen oder Styrol verwendet werden.and which is commercially available from the Shell Chemical Company of Carrington, England) and/or ethylene or styrene.

Die bevorzugten Verdickungsmittel sind Assoziativverdicker auf Polyurethanbasis, die gegebenenfalls durch Anwesenheit eines organischen Lösemittels wie Butylcarbitol oder Propylenglykol modifiziert sind. Das Verdickungsmittel für Bedingungen hoher Scherung wird vorzugsweise in Mengen von 0,35 bis 0,53 Gew.-% (bezogen auf das Gewicht der Beschichtungszusammensetzung) verwendet, und das Verdickungsmittel für Bedingungen geringer Scherung wird vorzugsweise in Mengen von 0,1 bis 0,2 Gew.-% verwendet.The preferred thickeners are polyurethane-based associative thickeners optionally modified by the presence of an organic solvent such as butyl carbitol or propylene glycol. The thickener for high shear conditions is preferably used in amounts of 0.35 to 0.53 wt.% (based on the weight of the coating composition) and the thickener for low shear conditions is preferably used in amounts of 0.1 to 0.2 wt.%.

Die Erfindung wird durch das folgende Beispiel veranschaulicht. The invention is illustrated by the following example.

example 1

Es wurden die folgenden Gewichtsprozente der Bestandteile, die unten aufgelistet sind, in einem Hochgeschwindigkeitsdispergierer für 15 Minuten bei Raumtemperatur (15 bis 3 0⁰C) vermischt. Die nichtrostenden Stahlteilchen wiesen eine Durchschnittsteilchengröße von 35 &mgr;&idiagr;&eegr; auf.The following weight percent of the ingredients listed below were mixed in a high speed disperser for 15 minutes at room temperature (15 to 30 ⁰ C). The stainless steel particles had an average particle size of 35 μηη.

Bestandteilcomponent Gew.-%% by weight WasserWater 1414 organisches Co-Lösemittelorganic co-solvent 11 DispergiermittelDispersants 22 BioeidBio oath 0,20.2 AntischaummittelAntifoam agent 0,20.2 nichtrostende Stahlteilchenstainless steel particles 8,58.5 Lösung des Verdickungsmittels
für Bedingungen hoher ScherungThickener solution
for high shear conditions 2,52.5 Lösung des Verdickungsmittels
für Bedingungen geringer ScherungThickener solution
for low shear conditions 1,01.0

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Die Lösung des Verdickungsmittels für Bedingungen hoher Scherung umfasste eine Lösung mit 17,5 Gew.-% eines assoziativen Polyurethan-Verdickers in Wasser, die eine kleine Menge an Butylcarbitol enthält, während das Verdickungsmittel für Bedingungen geringer Scherung eine Lösung mit 2 Gew.-% eines assoziativen Polyurethan-Verdickers nur in Wasser umfasste.The thickener solution for high shear conditions comprised a 17.5 wt.% solution of an associative polyurethane thickener in water containing a small amount of butyl carbitol, while the thickener for low shear conditions comprised a 2 wt.% solution of an associative polyurethane thickener in water only.

Nach dem Vermischen der obigen Bestandteile wurden 62,1 Gew.-% eines wässrigen Latex, der etwa 50 Gew.-% eines filmbildenden Polymers enthält, in die Mischung unter Verwendung einer Rührergeschwindigkeit von 500 U/min für 10 Minuten eingerührt. Das Polymer war ein gewöhnliches Methylmethacrylat/Butylacrylat-Copolymer der Art, die zur Herstellung von wässrigen Anstrichstoffen für die Verwendung bei Gebäuden verkauft wird.After mixing the above ingredients, 62.1% by weight of an aqueous latex containing about 50% by weight of a film-forming polymer was stirred into the mixture using a stirrer speed of 500 rpm for 10 minutes. The polymer was a common methyl methacrylate/butyl acrylate copolymer of the type sold for the manufacture of aqueous paints for use on buildings.

Es wurde eine Beschichtungszusammensetzung erhalten, die auf die Wand eines Gebäudes bei 18⁰C mit einem Pinsel oder einer 0 Rolle aufgetragen werden konnte, und kurze Zeit nach dem vollständigen Auftrag floß und nivellierte die aufgetragene Beschichtung ausreichend, um Pinsel- oder Rollespuren zu beseitigen.A coating composition was obtained which could be applied to the wall of a building at 18 ⁰ C by brush or roller and, a short time after complete application, the applied coating flowed and leveled sufficiently to eliminate brush or roller marks.

Claims

1. An aqueous metallic coating composition for application to architectural surfaces, the composition comprising metal particles and thickeners, the composition comprising

a) 0.08 to 0.7% by weight of a high shear thickener which imparts to the composition a high shear viscosity of greater than 1.0 mPas when measured with the ICI cone and plate viscometer, and

b) 0.04 to 0.6% by weight of a low shear thickener which imparts to the composition a high shear viscosity of not more than 0.5 mPas when measured by the ICI cone and plate viscometer, whereby the composition can be made flowable during application to a surface using a brush or roller.

2. A coating composition according to claim 1, wherein the composition contains 2 to 15 wt.% metal particles.

3. A coating composition according to claim 1 or 2, wherein the thickeners are associative polyurethane thickeners.