DE3918980A1

DE3918980A1 - Ueberzugsmittel fuer die beschichtung von holz

Info

Publication number: DE3918980A1
Application number: DE3918980A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Hantschke; Hans Kasprzyk; Guenther Mensing; Rolf Peter-Pollmann; Franz-Josef Sandmann
Original assignee: BASF Lacke und Farben AG
Current assignee: BASF Coatings GmbH
Priority date: 1988-11-18
Filing date: 1989-06-10
Publication date: 1990-06-07
Also published as: DE3918980C2

Description

Die Erfindung betrifft Überzugsmittel für die Beschichtung von Holz, die

A) Bindemittel, ausgewählt aus der Gruppe
- a) mittel- bis langöliger Alkydharze auf der Basis trocknender Fettsäuren und/oder trocknender Öle, aliphatischer Di- und/oder Polycarbonsäuren und aliphatischen Di- und/oder Polyole oder
- b) wasserverdünnbarer, physikalisch trocknender Acrylatharze,
B) ggf. Lösemittel
C) ggf. Pigmente - ausgenommen metallische Pigmente - sowie ggf. Füll- und Hilfsstoffe und
D) ein Lichtschutzmittel

enthalten.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist außerdem ein Verfahren zum Beschichten von Holz, bei dem die obengenannten Überzugsmittel eingesetzt werden sowie die Verwendung dieser Überzugsmittel.

Insbesondere wenn zum Schutz von Holz lasierende und farblose Beschichtungen angewandt werden, besteht die Gefahr, daß energiereiche kurzwellige Strahlung Abbaureaktionen im Lackfilm und auch in der darunterliegenden Holzoberfläche bewirkt. Es resultiert eine Zerstörung des Lignins im Holz sowie ein Ablösen des farblosen Lackfilms.

Um derartigen Schäden vorzubeugen, sollte der Lackfilm im trockenen Zustand möglichst wenig kurzwellige UV-Strahlung an die Holzoberfläche lassen. Eine mögliche Schutzmaßnahme ist es, die Überzugsmittel mit sogenannten UV-Absorbern zu versehen, die die schädliche UV-Strahlung im Lackfilm auf ungefährliche Weise umwandeln und somit nicht auf die Holzoberfläche gelangen lassen. So werden z. B. gemäß der Lehre der EP-A-2 37 749 Holzlacken auf Alkydharz-Basis lösliche Oxalsäurediamid-Derivate als Lichtschutzmittel zugesetzt. Neben dem hohen Preis dieser Lichtschutzmittel ist besonders die mit der Zeit abnehmende Stabilität der resultierenden Beschichtung unter Witterungseinflüssen nachteilig.

Eine andere bekannte Schutzmaßnahme gegen die schädliche Wirkung der UV-Strahlung ist die UV-Abschirmung (UV-Screen). Der Grundgedanke bei dieser Methode ist der, das Eindringen der UV-Strahlung in die Schicht dadurch zu verhindern, daß die Schicht für UV-Licht undurchlässig gemacht wird. Nach dieser Methode schützende Holzlacke sind beispielsweise aus der EP-B-1 62 260 bekannt. Die UV-Abschirmung der Holzlacke wird hier durch Zusatz von transparenten ultraviolett- absorbierenden Eisenoxidpigmenten erzielt. Diese Eisenoxidpigmente weisen aber den entscheidenden Nachteil von farbgebenden und deckenden Eigenschaften auf, so daß sie zur Herstellung farbloser und lasierender Überzugsmittel nicht geeignet sind.

Weiterhin ist es aus der US-PS 47 53 829 bekannt, Metallplättchenpigmente enthaltenden Beschichtungsmitteln, insbesondere für die Automobillackierung, 1,1 bis 10,5 Gew.-% transparente Titandioxidpigmente zuzusetzen. Die so erhaltenen Beschichtungsmittel weisen eine sehr hohe Farbigkeit und Opaleszenz auf. Gerade diese Eigenschaften sollten Holzlacke aber nicht haben, da trotz schützender Lackschicht die Eigenfarbe und Maserung des Holzes erkennbar bleiben soll.

Der vorliegenden Erfindung lag somit die Aufgabe zugrunde, lufttrocknende Überzugsmittel für lasierende und farblose Holzbeschichtungen zur Verfügung zu stellen, die auch bei langfristiger Beanspruchung von mehreren Jahren zu witterungs- und UV-stabilen Überzügen führen. Dabei sollten die Überzugsmittel leicht und preisgünstig herstellbar sein. Weiterhin sollten Klarlacke eine möglichst geringe gelbliche Eigenfarbe aufweisen.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird überraschenderweise durch ein Überzugsmittel für die Beschichtung von Holz gelöst, das

A) Bindemittel, ausgewählt aus der Gruppe
- a) mittel- bis langöliger Alkydharze auf der Basis trocknender Fettsäuren und/oder trocknender Öle aliphatischer Di- und/oder Polycarbonsäuren und aliphatischer Di- und/oder Polyole oder
- b) wasserverdünnbarer, physikalisch trocknender Acrylatharze,
B) ggf. Lösemittel
C) ggf. Pigmente - ausgenommen metallische Pigmente - sowie ggf. Füll- und Hilfsstoffe und
D) ein Lichtschutzmittel

enthält und das dadurch gekennzeichnet ist, daß als Lichtschutzmittel eine Kombination aus

I) 0,2 bis 4,0 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung aus den Komponenten A bis D, transparentes Titandioxid oder transparentes Bariumsulfat oder einer Mischung aus 1 Gewichtsteil transparentem Titandioxid und 1 Gewichtsteil transparentem Bariumsulfat und
II) 0,2 bis 6,0 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung aus den Komponenten A bis D, transparentes Siliciumdioxid

eingesetzt wird, wobei die Mengen der Komponenten I und II so gewählt werden, daß das Verhältnis aus der Menge an eingesetztem transparentem Titandioxid oder transparentem Bariumsulfat oder einer Mischung aus 1 Gewichtsteil transparentem Titandioxid und 1 Gewichtsteil transparentem Bariumsulfat und der Menge an eingesetztem transparentem Siliciumdioxid zwischen 1 : 1 und 1 : 10 beträgt.

Es war überraschend und nicht vorhersehbar, daß bei der großen Zahl bekannter Lichtschutzmittel gerade durch den Einsatz einer Kombination aus transparentem Titandioxid oder transparentem Bariumsulfat oder einer 1 : 1-Mischung aus transparentem Titandioxid und transparentem Bariumsulfat und transparentem Siliciumdioxid als Lichtschutzmittel Holzlacke zur Verfügung gestellt werden konnten, die zu Überzügen führen, die auch bei langfristiger Beanspruchung von 2 Jahren eine hohe Witterungs- und UV-Stabilität aufweisen. Dies ist um so überraschender, da transparentes Siliciumdioxid üblicherweise als Mattierungsmittel in Überzugsmitteln eingesetzt wird und wenn es als alleiniges transparentes Pigment eingesetzt wird, keine UV-Stabilisierung bewirkt, in Kombination mit transparentem Titandioxid oder transparentem Bariumsulfat oder einer 1 : 1-Mischung aus transparentem Titandioxid und transparentem Bariumsulfat aber eine zusätzliche UV-Stabilisierung bewirkt.

Ein weiterer Vorteil dieser erfindungsgemäßen Überzugsmittel besteht darin, daß die Eigenfärbung von Alkydharzmaterialien und Acrylatdispersionen vermindert wird. Schließlich werden durch die erfindungsgemäßen Überzugsmittel helle Hölzer aufgehellt.

Als Bindemittel in den erfindungsgemäßen Überzugsmitteln einsetzbar sind mittel- bis langölige Alkydharze, d. h. einer Öllänge von 40 bis 70%, bevorzugt sind die in der EP-A-2 37 749 beschriebenen Alkydharze. Sie sind erhältlich aus

1) 50 bis 70 Gew.-% natürlicher, linolsäurereichen, trocknenden Ölen und/oder deren Fettsäuren,
2) 15 bis 30 Gew.-% gesättigten cycloaliphatischen Di- und/oder Polycarbonsäuren und
3) 15 bis 25 Gew.-% aliphatischer Di- und/oder Polyolen, wobei die Summe von 1, 2 und 3 stets 100 Gew.-% beträgt.

Als Komponente 1 geeignete Fettsäuren aus natürlichen, linolsäurereichen, trocknenden Ölen bzw. geeignete Öle sind Sojaölfettsäure, Sonnenblumenölfettsäure, Tallölfettsäure, Saflorölfettsäure und die entsprechenden Öle. Es können sowohl die Fettsäuren als auch deren Glyceride eingesetzt werden.

Bis zu 10 Gew.-% der Fettsäuren der Komponente 1 können ersetzt sein durch gesättigte, aliphatische oder cycloaliphatische oder durch aromatische Monocarbonsäuren. Zu nennen sind dabei Pivalinsäure, Laurinsäure, Stearinsäure, Cyclopentancarbonsäure, Cyclohexancarbonsäure und Benzoesäure.

Vorteilhaft ist es, wenn die trocknenden Fettsäuren bzw. die trocknenden Öle der Komponente 1 konjugierte Doppelbindungen aufweisen. Als Ölkomponente mit einer konjugierten Doppelbindung ist 9,11-Linolsäure, also die Rizinensäure, zu nennen.

Beispiele für geeignete gesättigte cycloaliphatische Di- oder Polycarbonsäuren (Komponente 2) sind Cyclopentan-1,2-dicarbonsäure, Cyclopentan-1,3-dicarbonsäure, Hexahydrophthalsäure, Cyclohexan-1,3-dicarbonsäure, Methylcyclohexan-1,2-dicarbonsäure, Endomethylencyclohexan-1,2-dicarbonsäure, Endoisopropylidencyclohexan- 1,2-dicarbonsäure, Cyclohexan-1,2,4-tricarbonsäure und Cyclohexan-1,2,4,5-tetracarbonsäure. Bevorzugt ist hierbei die Cyclohexan-1,2-dicarbonsäure, also Hexahydrophthalsäure.

Es ist möglich, bis zu 20 Gewichts-% der gesättigten cycloaliphatischen Di- oder Polycarbonsäuren durch gesättigte, offenkettige, aliphatische Di- und/oder Polycarbonsäuren zu ersetzen. Zu nennen sind hierbei Adipinsäure, Acelainsäure, Sebacinsäure, 2,2,4-Trimethyladipinsäure, 1,2,3-Propantricarbonsäure, 1,1,3-Propantricarbonsäure und 1,3,3,5-Pentantetracarbonsäure.

Bis zu 10 Gew.-% der Komponente 2 können auch durch aromatische Di- und/oder Polycarbonsäuren ersetzt werden.

Die gesättigten cycloaliphatischen Di- oder Polycarbonsäuren der Komponente 2 können vollständig oder nur zum Teil ersetzt werden durch aliphatische Di- und/oder Polyisocyanate, wie z. B. Hexamethylen-1,6-diisocyanat, Isophorondiisocyanat und Tetramethylendiisocyanat. Die Isocyanate können zu Präpolymeren mit höherer Molmasse verknüpft sein. Zu nennen sind hierbei ein aus 3 Molekülen Hexamethylendiisocyanat gebildetes Biuret sowie die Trimeren des Hexamethylendiisocyanates.

Beispiele für geeignete Di- oder Polyole (Komponente 3) sind Ethylenglykol, Propylenglykol, 2,2-Dimethyl-1,3-propandiol, 1,6-Hexandiol, Trimethylolethan, Trimethylolpropan, Ditrimethylolpropan, Glycerin, Pentaerythrit, Dipentaerythrit, Tripentaerythrit, 1,4-Dimethylolcyclohexan, 1,3-Dimethylolcyclohexan, 1,2-Cyclohexandiol und 1,4-Cyclohexandiol.

Die Umsetzung der Komponenten 1 bis 3 zu den Alkydharzen erfolgt in bekannter Weise (vgl. z. B. EP-A-2 37 749) in der Schmelze oder in organischen Lösungsmitteln, ggf. in Anwesenheit von geeigneten Katalysatoren, bei Temperaturen von 200 bis 260°C.

Außer diesen bevorzugt eingesetzten Alkydharzen sind aber als Bindemittel in den erfindungsgemäßen Überzugsmitteln auch alle anderen bekannten mittel- bis langöligen Alkydharze einsetzbar. Der Gehalt an trocknenden Ölen und/oder deren Fettsäuren in den Alkydharzen beträgt i. a. 40 bis 70 Gew.-%, bezogen auf das Alkydharz.

Als Bindemittel in den erfindungsgemäßen Überzugsmitteln für die Beschichtung von Holz einsetzbar sind außerdem wasserverdünnbare, physikalisch trocknende Acrylatharze. Derartige Acrylatharze sind bekannt und werden hergestellt durch Copolymerisation geeigneter Monomerer. Durch die Auswahl der eingesetzten Monomeren können gezielt die mechanischen Eigenschaften des gehärteten Lackfilms gesteuert werden.

Beispiele für geeignete Monomere zum Aufbau der wasserverdünnbaren bzw. wasserdispergierbaren Acrylatharze sind Alkyl(meth)acrylate, wie z. B. Methyl(meth)acrylat, Ethyl(meth)acrylat, Propyl(meth)acrylat, Butyl(meth)acrylat, Isopropyl(meth)acrylat, Isobutyl(meth)acrylat, Pentyl(meth)acrylat, Isoamyl(meth)acrylat, Hexyl(meth)acrylat, Cyclohexyl(meth)acrylat, Octyl- und Isooctyl(meth)acrylat; Hydroxialkyl(meth)acrylate, wie z. B. Hydroxiethyl(meth)acrylat, Hydroxipropyl (meth)acrylat, Hydroxibutyl(meth)acrylat, Hydroxiamyl(meth)acrylat, Hydroxihexyl(meth)acrylat, Hydroxioctyl(meth)acrylat, Trimethylolpropanmono(meth)acrylat, Pentaerythritmono(meth)acrylat und deren Ester mit Fettsäuren, Diester der Fumarsäure, Itaconsäure, Maleinsäure mit 4 bis 8 Kohlenstoffatomen in der Alkoholkomponente; vinylaromatische Verbindungen, wie z. B. Styrol, Vinyltoluole, a-Methylstyrole, Chlorstyrole, o-, m- und p-Methylstyrol, 2,5-Dimethylstyrol, p-Methoxistyrol, p-tert.-Butylstyrol, Vinylphenol, Vinylester von Alkanmonocarbonsäuren mit 2 bis 5 C-Atomen, wie Vinylacetat und Vinylpropionat, (Meth)Acrylamide sowie weitere, ethylenisch ungesättigte Verbindungen, wie z. B. (Meth)Acrylsäure, (Meth)Acrylnitril und N-Methoximethyl(meth)acrylsäureamid.

Zur Herstellung der Polyacrylatdispersionen werden entweder die Monomeren in Form einer wäßrigen Emulsion zur Polymerisation gebracht, so daß nach erfolgter Polymerisation das Polymerisat in feiner, stabiler Verteilung dispergiert vorliegt oder es wird zunächst ein Polymerisat in einer organischen Phase polymerisiert und dann in eine wäßrige Phase überführt (Sekundärdispersion).

Als erfindungswesentlichen Bestandteil enthalten die Überzugsmittel eine Kombination aus 0,2 bis 4,0 Gew.-%, bevorzugt 0,5 bis 1,5 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Gesamtrezeptur, transparentes Titandioxid oder transparentes Bariumsulfat oder eine 1 : 1-Mischung aus transparentem Titandioxid und transparentem Bariumsulfat und 0,2 bis 6,0 Gew.-%, bevorzugt 0,5 bis 4,0 Gew.-%, und ganz besonders bevorzugt 0,5 bis 2,0 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtrezeptur, transparentes Siliciumdioxid. Unter Gesamtrezeptur wird dabei das Überzugsmittel aus Bindemittel, Lösemittel, Pigmenten und allen weiteren Bestandteilen einschließlich aller Hilfsstoffe verstanden. Die Menge an transparentem Titandioxid oder transparentem Bariumsulfat oder einer 1 : 1-Mischung aus transparentem Titandioxid und transparentem Bariumsulfat (Komponente I) und transparentem Siliciumdioxid (Komponente II) wird dabei so gewählt, daß das Verhältnis aus der Menge an eingesetztem transparentem Titandioxid oder transparentem Bariumsulfat oder der 1 : 1-Mischung aus transparentem Bariumsulfat und transparentem Titandioxid und der Menge an eingesetztem transparentem Siliciumdioxid zwischen 1 : 1 und 1 : 10, bevorzugt 1 : 1 bis 1 : 4 beträgt.

Die in dem erfindungsgemäßen Überzugsmittel eingesetzten transparenten Titandioxid-Pigmente haben typischerweise eine Teilchengröße zwischen 10 und 50 nm, bevorzugt zwischen 30 und 50 nm, und ganz besonders bevorzugt 40 nm. Besonders bevorzugt eingesetzt werden die handelsüblichen transparenten Titandioxide mit Rutilstruktur der Firma Teikoku Kako Co. Ltd. in Osaka, Japan. Selbstverständlich sind aber auch alle übrigen transparenten Titandioxid-Pigmente der oben angegebenen Teilchengröße einsetzbar. Diese Titandioxid- Pigmente können nach einer Vielzahl bekannter Methoden hergestellt werden, wie beispielsweise in der US-PS 47 53 829, Spalte 6, Zeile 54 bis Spalte 7, Zeile 6 beschrieben.

Das in dem erfindungsgemäßen Überzugsmittel statt des transparenten Titandioxids oder zusammen mit dem transparenten Titandioxid als 1 : 1-Mischung eingesetzte transparente Bariumsulfat hat typischerweise eine Teilchengröße zwischen 5 und 50 nm, bevorzugt zwischen 20 und 50 nm und ganz besonders bevorzugt 40 nm.

Besonders bevorzugt eingesetzt werden die handelsüblichen transparenten Bariumsulfate der Firma Sachtleben. Selbstverständlich sind aber auch alle übrigen transparenten Bariumsulfate der oben angegebenen Teilchengröße einsetzbar.

Das in Kombination mit dem transparenten Titandioxid und/oder Bariumsulfat eingesetzte transparente Siliciumdioxid hat typischerweise eine Sekundärteilchengröße zwischen 0,7 und 10 µm, bevorzugt zwischen 1 und 7 µm.

Besonders bevorzugt eingesetzt werden handelsübliche, oberflächenbehandelte Kieselsäuren, die üblicherweise als Mattierungsmittel eingesetzt werden. Beispiele hierfür sind das Handelsprodukt OK 412 der Firma Degussa sowie das Handelsprodukt Syloid ED 5 der Firma Graec.

Durch die Zugabe dieser oberflächenbehandelten Kieselsäure in hohen Mengen, d. h. von mehr als 4 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung, kann selbstverständlich auch in den erfindungsgemäßen Überzugsmitteln der Glanzgrad der resultierenden Beschichtung eingestellt werden. Eine Verbesserung der UV-Schutzwirkung der resultierenden Beschichtung wird allerdings nur bei Zugabe geringer Mengen bis etwa 2 Gew.-% von transparentem Siliciumdioxid beobachtet, während der Zusatz hoher Mengen an transparentem Siliciumdioxid keine weitere Verbesserung der UV-Schutzwirkung hervorruft. Es muß darauf hingewiesen werden, daß selbstverständlich auch eine langfristige UV-Schutzwirkung der Überzugsmittel erzielt wird, wenn nur transparentes Titandioxid allein, d. h. ohne Zusatz von transparentem Siliciumdioxid, in den oben angegebenen Mengen eingesetzt wird. Aber die erfindungsgemäße Kombination von transparentem Titandioxid und transparentem Siliciumdioxid zeigt eine gegenüber Titandioxid verbesserte UV-Schutzwirkung. Dies ist um so überraschender, wenn man berücksichtigt, daß der Zusatz von transparentem Siliciumdioxid allein keine UV-Schutzwirkung bewirkt.

Das erfindungsgemäße Überzugsmittel kann gegebenenfalls noch Lösungsmittel, Pigmente, Füllstoffe, Hilfsstoffe und Trockenstoffe enthalten.

Neben Wasser im Falle der Acrylatdispersionen können die erfindungsgemäßen Überzugsmittel auch organische Lösungsmittel, wie z. B. aromatische Kohlenwasserstoffe, wie z. B. Xylol, Toluol, Solvent Naphtha®, Schwerbenzol, verschiedene Solvesso®- Typen, verschiedene Shellsol®-Typen sowie aliphatische und cycloaliphatische Kohlenwasserstoffe, wie z. B. verschiedene Benzine, beispielsweise Testbenzin, welches einen Aromatenanteil von 19 bis 20 Gew.-% aufweist, Mineralterpentinöl, Tetralin und Dekalin enthalten. Als geeignete Pigmente kommen sowohl natürliche als auch synthetische Pigmente, wie z. B. Ruß und transparente Eisenoxidpigmente in Frage. Den günstigsten Mengenanteil an zugesetztem Pigment kann der Fachmann leicht ermitteln. Bei der Auswahl der Art und Menge der Pigmente ist aber darauf zu achten, daß sie zur Herstellung von Lasuren geeignet sind.

Enthalten die erfindungsgemäßen Überzugsmittel als Bindemittel lufttrocknende Alkydharze, so ist der Zusatz eines Trockenstoffes erforderlich.

Beispiele für geeignete Trockenstoffe sind Metallsalze (cyclo) aliphatischer, natürlicher oder synthetischer Säuren, wie zum Beispiel Linolsäure, Napthensäure oder 2-Ethylhexansäure, wobei als geeignete Metalle Kobalt, Mangan, Blei, Zirkon, Calcium und Zink zu nennen sind. Selbstverständlich können auch Mischungen von Sikkativen verwendet werden. Bezogen auf den Metallanteil werden die Trockenstoffe in einem Anteil von 0,001 bis etwa 3 Gewichts-%, bezogen auf den Bindemittelfestkörper, verwendet.

Weiterhin kann das erfindungsgemäße Überzugsmittel Füllstoffe, wie z. B. Siliciumdioxid sowie Hilfs- und Zusatzstoffe, wie z. B. oberflächenaktive Substanzen, Dispergierhilfsmittel, Mattierungsmittel in üblichen Mengen, bevorzugt 1 bis 4 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung enthalten. Ein für Holzlacke bekanntermaßen häufig eingesetzter Zusatzstoff ist Wachs, da der Zusatz von Wachs die Feuchtigkeitsbeständigkeit der resultierenden Beschichtung erhöht. Eingesetzt werden Paraffinwachse, wie z. B. Polyethylen- und Polypropylenwachse, mit einem Schmelzpunkt im Bereich von 80 bis 140°C in Mengen von 1 bis 5 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung.

Die erfindungsgemäßen Überzugsmittel können durch Spritzen, Fluten, Tauchen oder Streichen auf die Holzoberfläche aufgebracht werden, wobei der Film anschließend bei Umgebungstemperatur zu einem festhaftenden Überzug gehärtet wird.

Je nach Einsatzzweck des beschichteten Holzes ist es auch möglich, mehrere verschiedene Holzlacke zu applizieren, wobei jeder Holzlack die erfindungsgemäße Kombination aus transparentem Titandioxid (TiO₂) und/oder transparentem Bariumsulfat (BaSO₄) und transparentem Siliciumdioxid (SiO₂) enthält. So können z. B. bei maßhaltigem Holz (z. B. für Fensterrahmen) zunächst ein TiO₂- und/oder BaSO₄/SiO₂-haltiges Außenholzschutzmittel und danach bekannte filmbildende Überzugsmittel, die ebenfalls die erfindungsgemäße Kombination aus transparentem TiO₂ und/oder BaSO₄ und SiO₂ enthalten, appliziert werden.

Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zum Beschichten von Holz, bei dem ein Überzugsmittel auf die Holzoberfläche aufgebracht wird, das

enthält, dadurch gekennzeichnet, daß als Lichtschutzmittel eine Kombination aus

Zur näheren Beschreibung der in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten Überzugsmittel wird auf die Seiten 5 bis 12 dieser Beschreibung verwiesen.

Die erfindungsgemäßen Überzugsmittel eignen sich insbesondere als Klarlack und als lasierende Beschichtungsmittel für die Beschichtung von Holz. Sie weisen eine überraschend gute Witterungs- und Lichtbeständigkeit auf und bieten einen Langzeitschutz (d. h. für die Dauer von mindestens 2 Jahren) des Holzes vor schädlichen UV-Strahlen.

Die Erfindung wird in den folgenden Beispielen näher erläutert. Alle Angaben über Teile und Prozentsätze sind Gewichtsangaben, falls nicht ausdrücklich etwas anderes festgestellt wird.

Beispiel 1

Aus folgenden Komponenten wird nach bekannten Methoden (vgl. z. B. Glasurit-Handbuch Teil 1, Abschnitt 7.1-7.4) ein farbloser Holzlack hergestellt:

59,7 Tle
einer 57%igen Lösung eines langöligen Tallölalkydharzes in Benzin
1,9 Tle	Polyethylenwachs mit einem Schmelzpunkt von ca. 107°C
2,0 Tle	10%ige Lösung eines Magnesiumschichtsilikats in Solventnaphtha®
3,0 Tle	oberflächenbehandelte Kieselsäure mit einer Sekundärteilchengröße von 1-7 µm (transparentes Siliciumdioxid)
0,5 Tle	transparentes Titandioxid mit einer Teilchengröße von 40 nm (Annahme eines kugelförmigen Teilchens)
1,0 Tle	50%ige Lösung von Methylethylketoxim in Schwerbenzin
1,0 Tle	Calcium-Naphthenat, gelöst in Testbenzin (4% Ca)
0,3 Tle	Cobaltoctoat, gelöst in Testbenzin (6% Co)
5,0 Tle	Zirkonoctoat, gelöst in Testbenzin (6% Zr)
6,0 Tle	Xylol
19,6 Tle	eines Gemisches aus paraffinischen, naphthenischen und aromatischen Kohlenwasserstoffen mit
	9-11 C-Atomen
100,0 Tle

Von diesem Holzlack und einem analog aufgebauten Holzlack, der aber kein transparentes Titandioxid und keine oberflächenbehandelte Kieselsäure enthielt, wurde die UV-Absorption mit dem UV-Meßgerät 554 der Firma Perkin Elmer gemessen.

Ein Vergleich beider Werte ergab eine UV-Undurchlässigkeitsverbesserung von 30%. Die Undurchlässigkeitsverbesserung ist dabei definiert als das Verhältnis der gemessenen UV-Absorption des Holzlackes ohne TiO₂/SiO₂-Zusatz und der gemessenen UV-Absorption des Holzlackes mit TiO₂/SiO₂-Zusatz.

Dieser Holzlack wird auf Holz gestrichen (3 Aufträge mit einer Naßfilmstärke von jeweils 60 µm).

Das Holz wurde anschließend 360 Tage einer Freibewitterung in einer Bewitterungsstation in Florida ausgesetzt und danach der Gesamteindruck (d. h. die Oberflächenbeschaffenheit und die Erhaltung des Anstrichs nach DIN 53 230) bewertet. Das Ergebnis ist in Tabelle 1 aufgeführt.

Beispiel 2

Analog Beispiel 1 wurde ein klarer Holzlack aus folgenden Komponenten hergestellt:

36,00 Tle
44,5%ige Lösung eines Sojaalkydharzes (mittelölig) in Mineralölterpentin
11,00 Tle	Sojastandöl, 80%ig in Benzin
9,00 Tle	Tetrahydronaphthalin
1,40 Tle	Synourinfettsäure (Umwandlungsprodukt aus Ricinusöl; Gemisch gesättigter und ungesättigter pflanzlicher Fettsäuren)
0,20 Tle	Zinkoxid
0,54 Tle	10%ige Lösung eines Magnesiumschichtsilikats in Solventnaphtha®
0,30 Tle	Dimethylphenylsulfamid
1,10 Tle	oberflächenbehandelte Kieselsäure mit einer Sekundärteilchengröße von 1-7 µm (transparentes Siliciumdioxid)
0,50 Tle	transparentes Titandioxid mit einer Teilchengröße von 50 nm (kugelförmiges Teilchen)
1,00 Tle	50%ige Lösung von Methylethylketoxim in Schwerbenzin
1,50 Tle	Zirkonoctoat, gelöst in Testbenzin (6% Zr)
1,00 Tle	Calciumnaphthenat, gelöst in Testbenzin (4% Ca)
0,60 Tle	Cobaltoctoat, gelöst in Testbenzin (6% Co)
0,20 Tle	Mangannaphthenat, gelöst in Testbenzin (6% Mn)
3,00 Tle	Xylol
32,66 Tle	Gemisch aus paraffinischen, naphthenischen und aromatischen Kohlenwasserstoffen mit
	10-12 C-Atomen
100,00 Tle

Analog zu Beispiel 1 wurde auch von diesem Lack und einem analog aufgebauten Holzlack, der aber kein transparentes Titandioxid und keine oberflächenbehandelte Kieselsäure enthielt, die UV-Absorption gemessen. Es ergab sich eine UV-Undurchlässigkeitsverbesserung von 30%.

Weiterhin wurde auch dieser Holzlack gemäß Beispiel 2 auf Holz gestrichen (3 Aufträge mit einer Naßfilmstärke von jeweils 60 µm).

Nach 360 Tagen Floridabewitterung wurde analog Beispiel 1 der Gesamteindruck bewertet. Das Ergebnis ist in Tabelle 1 aufgeführt.

Beispiel 3

52,00 Tle
60%ige Lösung eines langöligen Tallölalkydharzes in Benzin
3,75 Tle	80%ige Lösung eines langöligen Sojaalkydharzes in Benzin
24,70 Tle	40%ige Lösung eines thixotropen mittelöligen Juvandolalkydharzes in Benzin
0,10 Tle	10%ige Lösung eines Magnesiumschichtsilikats in Solventnaphtha®
3,40 Tle	oberflächenbehandelte Kieselsäure mit einer Sekundärteilchengröße von 1-7 µm
0,50 Tle	transparentes Titandioxid mit einer Teilchengröße von 40 nm (kugelförmiges Teilchen)
1,00 Tle	50%ige Lösung von Methylethylketoxim in Schwerbenzin
0,63 Tle	Magnesiumsilikat
0,50 Tle	α-Ethylhexansäure
0,15 Tle	Zinkoxid
3,10 Tle	Zirkonoctoat, gelöst in Testbenzin (6% Zr)
0,40 Tle	Cobaltoctoat, gelöst in Testbenzin (6% Co)
9,77 Tle	Gemisch aus paraffinischen, naphthenischen und aromatischen Kohlenwasserstoffen mit 9 bis
	11 C-Atomen
100,00 Tle

Weiterhin wurde auch dieser Holzlack gemäß Beispiel 3 auf Holz gestrichen (3 Aufträge mit einer Naßfilmstärke von jeweils 60 µm).

Beispiel 4

69,60 Tle
einer handelsüblichen 50%igen wäßrigen Dispersion eines Methacrylsäureestercopolymers, Primärteilchengröße 0,01-1 µm
0,72 Tle	eines handelsüblichen Verdickungsmittels auf Basis einer wäßrigen Lösung eines Acrylatcopolymerisats
1,50 Tle	eines handelsüblichen Fettalkoholethoxilaturethans in einem Gemisch aus Wasser und Lösemitteln
0,70 Tle	einer handelsüblichen Entschäumerlösung auf Basis einer hydrophoben Siliciumverbindung
0,06 Tle	eines handelsüblichen Netzmittels auf Basis eines Natriumsalzes einer organischen Säure
0,30 Tle	40%ige Lösung von 3-Jodo-2-2-propinylbutylcarbamat in aromatischen Kohlenwasserstoffen
3,50 Tle	2-Butoxiethanol
1,52 Tle	synthetische, amorphe Kieselsäure mit einer Teilchengröße von 1 bis 7 µm (transparentes Siliciumdioxid)
0,50 Tle	transparentes Titandioxid mit einer Teilchengröße von 40 nm
0,30 Tle	Silikonöllösung
4,00 Tle	einer 40%igen wäßrigen Dispersion eines Polyethylenwachses mit einem Schmelzpunkt von 140°C
17,30 Tle	entionisiertes Wasser
100,00 Tle

Weiterhin wurde auch dieser Holzlack gemäß Beispiel 4 auf Holz gestrichen (3 Aufträge mit einer Naßfilmstärke von jeweils 60 µm).

Beispiel 5

Analog Beispiel 1 wurde ein Holzlack aus folgenden Komponenten hergestellt:

61,60 Tle
einer 50%igen wäßrigen Dispersion ohne Weichmacher und Lösungsmittel eines Copolymerisats auf Basis von Acryl- und Methacrylsäureestern, Primärteilchengröße 0,01-1 µm
0,56 Tle	eines handelsüblichen Verdickungsmittels auf Basis einer wäßrigen Dispersion eines Acrylatcopolymerisats
1,50 Tle	eines handelsüblichen Verdickungsmittels auf Basis einer wäßrigen Polyurethandispersion
0,70 Tle	einer handelsüblichen Entschäumerlösung auf Basis einer hydrophoben Siliciumverbindung
0,10 Tle	Ammoniak, 25%ige in Wasser
0,26 Tle	eines handelsüblichen Netzmittels auf Basis eines Natriumsalzes einer organischen Säure
0,08 Tle	Isothiazolinonderivate
0,30 Tle	40%ige Lösung von 3-Jodo-2-propinylbutylcarbamat in aromatischen Kohlenwasserstoffen
2,80 Tle	2-Butoxiethanol
5,00 Tle	Propandiol
1,52 Tle	synthetische amorphe Kieselsäure mit einer Teilchengröße von 1 bis 7 µm (transparentes Siliciumdioxid)
0,50 Tle	transparentes Titandioxid mit einer Teilchengröße von 40 nm
2,00 Tle	einer 40%igen wäßrigen Dispersion eines Polyethylenwachses mit einem Schmelzpunkt von 140°C
23,08 Tle	entionisiertes Wasser
100,00 Tle

Weiterhin wurde auch dieser Holzlack gemäß Beispiel 5 auf Holz gestrichen (3 Aufträge mit einer Naßfilmstärke von jeweils 60 µm). Nach 360 Tagen Floridabewitterung wurde analog Beispiel 1 der Gesamteindruck bewertet. Das Ergebnis ist in Tabelle 1 aufgeführt.

Beispiele 6 bis 10

Es wurden analog zu den Beispielen 1 bis 5 Holzlacke 6 bis 10 hergestellt, die sich von den Holzlacken der Beispiele 1 bis 5 nur dadurch unterscheiden, daß statt 0,5 Teilen transparentem Titandioxid jetzt 0,5 Teile transparentes Bariumsulfat mit einer Teilchengröße von 40 nm eingesetzt wurde.

Analog zu den Beispielen 1 bis 5 wurde auch von diesen Holzlacken der Beispiele 6 bis 10 die UV-Undurchlässigkeitsverbesserung gemessen. Die Undurchlässigkeitsverbesserung ist dabei analog zu Beispiel 1 bis 5 definiert als das Verhältnis der gemessenen UV-Absorption des Holzlackes ohne BaSO₄/SiO₂-Zusatz und der gemessenen UV-Absorption des Holzlackes mit BaSO₄/SiO₂-Zusatz. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 dargestellt.

Außerdem werden analog zu Beispiel 1 bis 5 die Holzlacke der Beispiele 6 bis 10 auf Holz gestrichen (3 Aufträge mit einer Naßfilmstärke von jeweils 60 µm). Das Holz wurde anschließend einer Freibewitterung in einer Bewitterungsstation in Florida ausgesetzt und danach der Gesamteindruck (d. h. die Oberflächenbeschaffenheit und die Erhaltung des Anstrichs nach DIN 53 230) bewertet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 aufgeführt.

Beispiele 11 bis 15

Es wurden analog zu den Beispielen 1 bis 5 Holzlacke 11 bis 15 hergestellt, die sich von den Holzlacken der Beispiele 1 bis 5 nur dadurch unterscheiden, daß statt 0,5 Teilen transparentem Titandioxid jetzt 0,5 Teile einer Mischung aus 1 Gewichtsteil transparentem Titandioxid (Teilchengröße 40 nm) und 1 Gewichtsteil transparentem Bariumsulfat (Teilchengröße 40 nm) eingesetzt wurde.

Analog zu den Beispielen 1 bis 5 wurde auch von diesen Holzlacken der Beispiele 11 bis 15 die UV-Undurchlässigkeitsverbesserung gemessen. Die Undurchlässigkeitsverbesserung ist dabei analog zu Beispiel 1 bis 5 definiert als das Verhältnis der gemessenen UV-Absorption des Holzlackes ohne TiO₂/BaSO₄/SiO₂-Zusatz und der gemessenen UV-Absorption des Holzlackes mit TiO₂/BaSO₄/SiO₂-Zusatz. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 dargestellt.

Außerdem werden - analog zu Beispiel 1 bis 5 - die Holzlacke der Beispiele 11 bis 15 auf Holz gestrichen (3 Aufträge mit einer Naßfilmdicke von jeweils 60 µm). Das Holz wurde anschließend einer Freibewitterung in einer Bewitterungsstation in Florida ausgesetzt und danach der Gesamteindruck (d. h. die Oberflächenbeschaffenheit und die Erhaltung des Anstrichs nach DIN 53 230) bewertet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 aufgeführt.

Tabelle 1

Prüfergebnisse der Holzlacke der Beispiele 1 bis 5

Tabelle 2

Prüfergebnisse der Holzlacke der Beispiele 6 bis 10

Tabelle 3

Prüfergebnisse der Holzlacke der Beispiele 11 bis 15

Claims

1. Überzugsmittel für die Beschichtung von Holz, enthaltend

A) Bindemittel, ausgewählt aus der Gruppe
- a) mittel- bis langöliger Alkydharze auf der Basis trocknender Fettsäuren und/oder trocknender Öle, aliphatischer Di- und/oder Polycarbonsäuren und aliphatischen Di- und/oder Polyole oder
- b) wasserverdünnbarer, physikalisch trocknender Acryllatharze
B) ggf. Lösemittel
C) ggf. Pigmente - ausgenommen metallische Pigmente - sowie ggf. Füll- und Hilfsstoffe und
D) ein Lichtschutzmittel

dadurch gekennzeichnet, daß als Lichtschutzmittel eine Kombination aus

2. Verfahren zum Beschichten von Holz, bei dem ein Überzugsmittel auf die Holzoberfläche aufgebracht wird, das

A) Bindemittel, ausgewählt aus der Gruppe
- a) mittel- bis langöliger Alkydharze auf der Basis trocknender Fettsäuren und/oder trocknender Öle, aliphatischer Di- und/oder Polycarbonsäuren und aliphatischen Di- und/oder Polyole oder
- b) wasserverdünnbarer, physikalisch trocknender Acrylatharze
B) ggf. Lösemittel
C) ggf. Pigmente - ausgenommen metallische Pigmente - sowie ggf. Füll- und Hilfsstoffe und
D) ein Lichtschutzmittel

3. Überzugsmittel nach Anspruch 1 oder Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Lichtschutzmittel eine Kombination aus

I) 0,5 bis 1,5 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung aus den Komponenten A bis D, transparentes Titandioxid oder transparentes Bariumsulfat oder einer Mischung aus 1 Gewichtsteil transparentem Titandioxid und 1 Gewichtsteil transparentem Bariumsulfat und
II) 0,5 bis 4,0 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung aus den Komponenten A bis D, transparentes Siliciumdioxid eingesetzt wird.

4. Überzugsmittel oder Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis aus der Menge an eingesetztem transparentem Titandioxid oder transparentem Bariumsulfat oder einer Mischung aus 1 Gewichtsteil transparentem Titandioxid und 1 Gewichtsteil transparentem Bariumsulfat und der Menge an eingesetztem transparentem Siliciumdioxid zwischen 1 : 1 und 1 : 4 beträgt.

5. Überzugsmittel oder Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das transparente Siliciumdioxid eine Teilchengröße zwischen 0,7 und 10 µm, bevorzugt zwischen 1 und 7 µm aufweist.

6. Überzugsmittel für die Beschichtung von Holz, enthaltend

dadurch gekennzeichnet, daß als Lichtschutzmittel transparentes Titandioxid in einer Menge von 0,2 bis 4,0 Gew.-%, bevorzugt 0,5 bis 1,5 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung aus den Komponenten A bis D, eingesetzt wird.

7. Verfahren zum Beschichten von Holz, bei dem das Überzugsmittel nach Anspruch 6 auf die Holzoberfläche aufgebracht wird.

8. Überzugsmittel oder Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das transparente Titandioxid eine Teilchengröße zwischen 10 und 50 nm, bevorzugt 30 bis 50 nm aufweist.

9. Überzugsmittel oder Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das transparente Bariumsulfat eine Teilchengröße zwischen 5 und 50 nm, bevorzugt 20 bis 50 nm aufweist.

10. Überzugsmittel oder Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel ein Alkydharz eingesetzt wird, das erhältlich ist aus

1) 50 bis 75 Gew.-% natürlichen, linolsäurereichen, trocknenden Ölen und/oder deren Fettsäuren
2) 15 bis 30 Gew.-% gesättigten cycloaliphatischen Di- und/oder Polycarbonsäuren und
3) 15 bis 25 Gew.-% aliphatischen Di- und/oder Polyolen,

wobei die Summe der Komponenten 1, 2 und 3 jeweils 100 Gew.-% beträgt.

11. Verwendung der Überzugsmittel nach einem der Ansprüche 1, 3, 4, 5, 6, 8, 9 und 10 als Holzanstrichmittel.