присадки для улучшения ранней стойкости к ливням составов для покрытий и их применение

Формула изобретения

1. Присадка для улучшения ранней стойкости к ливням физически отвержденных составов для покрытия на основе водных акрилатных дисперсий, в которых с помощью неорганического или органического основания, летучего при температуре окружающей среды, устанавливают щелочное значение pH, отличающаяся тем, что она представляет водную дисперсию, содержащую от 42,7 до 46,7 мас.% полиэтиленимина со среднечисленной молекулярной массой от 50000 до 3000000, от 20,8 до 23,8 мас.%, по меньшей мере, одного пленкообразователя, выбранного из группы, включающей 2,2,4-триметил-1,3-пентандиол и его сложные эфиры, бутилдигликольацетат и метоксипропанол, от 0,8 до 3,6 мас.% жидкого акрилата и от 0 до 1,0 мас.% пирогенной кремниевой кислоты в качестве сгустителя, от 8,0 до 12,0 мас.% пигмента, от 0,0 до 1,0 мас.% распределителя пигмента и воду в качестве остатка.

2. Присадка по п.1, отличающаяся тем, что она содержит полиэтиленимин со среднечисленной молекулярной массой от 500000 до 2500000.

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

4. Присадка по п.1, отличающаяся тем, что она в качестве жидкого акрилата содержит водный раствор акрилатного сополимера с содержанием твердого вещества от 20 до 40 мас.%, предпочтительно 30 мас.%, плотностью 1,06 и значением pH примерно 3.

5. Присадка по п.1, отличающаяся тем, что она в качестве пигмента содержит органический и/или неорганический пигмент, предпочтительно Fе ₃O₄ или пламенную сажу.

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

7. Применение присадки по одному из пп.1-6 для улучшения ранней стойкости к ливням физически отвержденных составов для покрытия на основе водных акрилатных дисперсий, в которых с помощью аммиака или легколетучего при температуре окружающей среды аминоспирта устанавливают щелочное значение pH, отличающееся тем, что перед надлежащим применением в состав для покрытия вводят от 1,0 до 5,0, предпочтительно от 2,0 до 3,0 мас.% присадки.

8. Применение по п.7, отличающееся тем, что присадку вводят в обычный состав для противопожарного покрытия, который в качестве обычных вспомогательных веществ содержит водный акрилатный латекс, а также противовспениватели, пластификаторы, консерванты, наполнители, разбавители, смачиватели, диспергаторы и сгустители, и с помощью аммиака или аминоэтанола устанавливают значение pH от 8,0 до 9,0, предпочтительно 8,5.

Описание изобретения к патенту

Предложенное изобретение относится к средствам для улучшения физических характеристик составов для покрытия, в частности, присадкам для улучшения ранней стойкости к ливням физически отвержденных составов для покрытия на основе водных акрилатных дисперсий, в которых с помощью неорганического или органического основания, летучего при температуре окружающей среды, устанавливают щелочное значение pH, а также к его применению.

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

Быстросохнущие, физически отвержденные составы для покрытия работают согласно принципу коагуляции, который состоит в том, что состав для покрытия содержит ионное стабилизирующее связующее средство и алкиламин или аммиак в качестве летучего основания. После нанесения состава для покрытия летучее основание выпаривают, что приводит к высыханию и отверждению связующего средства.

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

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

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

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

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

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

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

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

Таким образом, изобретение относится к присадке для улучшения ранней стойкости к ливням физически отвержденных составов для покрытия на основе водных акрилатных дисперсий, в которых с помощью неорганического или органического основания, летучего при температуре окружающей среды, устанавливают щелочное значение pH, отличающейся тем, что она представляет водную дисперсию, содержащую от 42,7% до 46,7% масс. полиэтиленимина со среднечисленной молекулярной массой в области от 50.000 до 3.000.000, от 20,8% до 23,8%масс.по меньшей мере, одного пленкообразователя, выбранного из группы, включающей 2,2,4-триметил-1,3-пентандиол и его сложные эфиры, бутилдигликольацетат и метоксипропанол, от 0,8 до 3,6% масс. жидкого акрилата и от 0 до 1,0% масс. пирогенной кремниевой кислоты в качестве сгустителя, от 0,8 до 12,0% масс. пигмента, от 0,0 до 1,0% масс. распределителя пигмента, и воду в качестве остатка.

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

Если в состав для покрытия вводят предложенную согласно изобретению присадку в количестве от 1,0 до 5,0% масс., например, 2,5% масс., в расчете на массу покрытия, можно достигнуть сокращения времени отверждения с 24 часов до 8 часов при температуре 23°С и 50% относительной влажности воздуха, причем можно достигать соответственно ускоренного пленкообразования также при других температурах, таких как 5°С или 40°С, и других влажностях воздуха 50% и 90% относительной влажности.

Согласно предпочтительному варианту осуществления согласно изобретению применяемый полиэтиленимин имеет среднечисленную молекулярную массу в области от 500000 до 2000000, в частности, 2000000. Среднечисленная молекулярная масса применяемого согласно изобретению полиэтиленимина определяют обычным способом путем гельпроникающей хроматографии при использовании полиэтиленимина известной молекулярной массы в качестве эталона. Особенно предпочтительным полиэтиленимином является Lupasol SK, коммерчески доступный у фирмы BASF.

Предложенные согласно изобретению составы для покрытия содержат в качестве пленкообразователей предпочтительно 2,2,4-триметил-1,3-пентандиол, 2,2,4-триметил-1,3-пентандиол-монопропионат, 2,2,4-три-метил-1,3-пентандиол-дипропинат, 2,2,4-триметил-1,3-пентандиол-моно-изопропионат, 2,2,4-триметил-1,3-пентандиол-диизопропионат, 2,2,4-три-метил-1,3-пентандиол-монобутират, 2,2,4-триметил-1,3-пентандиол-дибу-тират, 2,2,4-триметил-1,3-пентандиол-моноизобутират и 2,2,4-триметил-1,3-пентандиол-дииэобутират или также смеси из одного или нескольких этих соединений.

Следующим важным компонентом предложенных согласно изобретению составов для покрытия является сгуститель, который применяют в форме жидкого акрилата или пирогенной кремниевой кислоты. Причем особенно предпочтительным является водный раствор акрилатного сополимера с содержанием твердых веществ от 20 до 40% масс., предпочтительно 30% масс., плотностью 1,06, а также значением pH примерно 3. особенно предпочтительным сгустителем является Thioxol 53L, который коммерчески доступен в форме водного раствора с содержанием твердых веществ 30% масс.

Предложенные согласно изобретению составы для покрытия могут содержать, при необходимости, один органический и/или неорганический пигмент, предпочтительно Fе₃O₄, борат цинка или пламенную сажу, а также распределитель пигментов, как полимер на основе акрилата аммония с содержанием твердого вещества 35% и значением pH между 7,5 и 9,5.

Особенно предпочтительный вариант осуществления предложенной согласно изобретению присадки представляют в форме водной дисперсии, которая содержит водную дисперсию, содержащую от 42,7 до 46,7% масс. полиэтиленимина, от 20,8 до 23,8% масс. пленкообразоветеля, от 0,8 до 3,6% масс. жидкого акрилата, от 0 до 1,0% масс. пирогенной кремниевой кислоты, от 8,0 до 12,0% масс. пигмента, от 0,0 до 1,0% масс. распределителя пигмента и воду в качестве остатка.

Следующим объектом изобретения является применение вышеописанной присадки для улучшения ранней стойкости к ливням физически отверждаемых составов для покрытия на основе водных акрилатных дисперсий, в которых с помощью аммиака или летучего при температуре окружающей среды аминоэтанола, устанавливают щелочное значение pH, которое при взаимодействии с воздухом нанесенного состава для покрытия сдвигается в область pH 7, которое состоит в том, что от 1,0 до 5,0, предпочтительно от 2,0 до 3,0% масс. и еще более предпочтительно 2,5% масс. вышеопределенной присадки перед определенным применением вводят в состав для покрытия и равномерно перемешивают таким образом, что сразу потребитель может проверить при использовании пигмента в присадке.

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

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

Следующие примеры и сравнительные примеры служат для пояснения изобретения.

Пример 1

Предложенную согласно изобретению присадку подготавливают путем перемешивания следующих компонентов:

46,4% масс. полиэтиленимина с среднечисленной молекулярной массой 2000000 (Lupasol SK)

23,2% масс. 2,2,4-триметил-1,3-пентандиолдиизобутират (Texanol) 1,6% масс. водного раствора акрилатного сополимера с содержанием твердых веществ 30% (Thixol 53L)

4,6% масс черного пигмента оксида железа (Fе₃O ₄ 1309-38-2)

24,2% масс. воды в качестве остатка.

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

Пример 2

Пример применения

Применяют обычный состав для противопожарного покрытия со следующим составом:

55% масс. водной акрилатной дисперсии

10% масс воды

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

1% масс. аммиака

6% масс. обычных вспомогательных веществ

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

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

В состав для противопожарного покрытия с помощью аммиака устанавливают значение pH 8,5.

В состав для противопожарного покрытия вводят 2,5% масс. смеси присадки согласно примеру 1 до достижения однородного цвета.

Смесь, полученную этим способом, перерабатывают в течение последующего периода переработки, по меньшей мере, 3 часа. Время сушки до достижения ранней стойкости к ливням при температуре 23°С и относительной влажности воздуха 50% сокращается относительно составов для противопожарного покрытия без присадки с примерно 24 часов до 8 часов.

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

Для определения стойкости к вымыванию одновременно вода в количестве 1 л/мин течет через также под 45° наклоненный образец покрытия. Испытание считают состоявшимся, если циркулирующая вода в течение 30 минут длящегося времени испытания не мутнеет и образец не вымывается из опытной тарелки.

В данном случае устанавливают самое раннее время сушки, при котором образец выдерживает испытание.

В нижеследующих таблицах 1, 2 приводят самое раннее время сушки для составов для противопожарных покрытий без предложенной согласно изобретению присадки и с предложенной согласно изобретению присадкой, при котором достигают стойкости к ливням или стойкости к вымыванию, определенную в вышеуказанном способе:

Таблица 1
самое быстрое время до достижения стойкости к дождю
	5°/80% относит. влажности	25°/80% относит. влажности	40°/80% относит. влажности
Без присадки	40	28	18
С присадкой (согласно изобретению)	15	7,6	4,5

Таблица 2
самое быстрое время до достижения стойкости к вымыванию
	5°/80% относит. влажности	25°/80% относит. влажности	40°/80% относит. влажности
Без присадки	40	23	12
С присадкой (согласно изобретению)	10	6,5	3

Из вышеуказанных таблиц 1, 2 следует, что благодаря применению предложенной согласно изобретению присадки в указанных массах для противопожарных покрытий достигают улучшения стойкости к ливням на фактор 3-4 и стойкости к вымыванию на фактор 4.