DE202020106552U1

DE202020106552U1 - Wässriger Beschichtungsstoff sowie Dispersionsfarbe, Grundierung oder Putzmasse umfassend diesen wässrigen Beschichtungsstoff sowie Beschichtung erhalten durch Auftragen des wässrigen Beschichtungsstoffs

Info

Publication number: DE202020106552U1
Application number: DE202020106552.1U
Authority: DE
Original assignee: DAW SE
Current assignee: DAW SE
Priority date: 2020-11-16
Filing date: 2020-11-16
Publication date: 2020-12-08
Anticipated expiration: 2030-11-17

Abstract

Wässriger Beschichtungsstoff, gebildet aus und/oder enthaltenda) mindestens ein Netz- und/oder Dispergiermittel, enthaltend, insbesondere gefälltes, Calciumcarbonat mit einer durchschnittlichen Partikelgröße D50im Bereich von 20 bis 120 nm, bevorzugt im Bereich von 30 bis 110 nm und besonders bevorzugt im Bereich von 40 bis 100 nm,b) mindestens einen Füllstoff und/oder mindestens ein Pigment,c) mindestens ein organisches Bindemittel,d) Wasserglas und/oder Kieselsol, insbesondere Wasserglas,e) mindestens ein Alkylalkoxysilan, Alkylalkoxysiloxan, wasserlösliches Alkalialkylsilikonat, insbesondere Kaliummethylsilikonat, Monoalkylsilantriol, Dialkylsilandiol, Trialkylsilanol, Alkalisalz von Monoalkylsilantriol, insbesondere Kaliummethylsilantriolat und/oder Kaliumethylsilantriolat, Dialkylsilandiol oder Trialkylsilanol oder beliebigen Mischungen hiervon,f) mindestens ein Rheologieadditiv, insbesondere Verdicker, undg) mindestens ein Additiv, wobei dieser Beschichtungsstoff einen pH-Wert größer 7,0, bevorzugt im Bereich von 9,0 bis 12,0 und besonders bevorzugt im Bereich von 10,0 bis 11,5 aufweist oder auf einen Wert im Bereich oberhalb von 7,0, bevorzugt im Bereich von 9,0 bis 12,0 und besonders bevorzugt im Bereich von 10,0 bis 11,5 eingestellt ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen wässrigen Beschichtungsstoff, einen aus diesem wässrigen Beschichtungsstoff dargestellten pastösen Beschichtungsstoff, insbesondere eine Farbpaste, eine Dispersionsfarbe, eine Grundierung oder eine Putzmasse sowie die Verwendung des erfindungsgemäßen wässrigen Beschichtungsstoffs zur Herstellung von oder als Dispersionsfarbe, Grundierung oder Putzmasse. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Beschichtung erhalten oder erhältlich durch ein- oder mehrmaliges Auftragen des erfindungsgemäßen Beschichtungsstoffs.
Im Hinblick auf die Ökologie und auch die Gesundheit der Nutzer, insbesondere im Innenraum, gewinnen Beschichtungsstoffe auf Wasserbasis immer mehr an Bedeutung. Um jedoch die Lagerstabilität auch solch wässriger Beschichtungsstoffe zu gewährleisten, enthalten diese regelmäßig oberflächenaktive bzw. die Oberflächenspannung beeinflussende Substanzen, wie Netz- und/oder Dispergiermittel. Dispergiermittel sollen dabei die Bildung von Agglomeraten und/oder die Flokkulation pulverförmiger oder körniger Stoffe verhindern und deren gleichmäßige Verteilung in dem Beschichtungsstoff erleichtern. Netzmittel dienen hierbei der Verringerung der Oberflächenspannung durch Benetzen der pulverförmigen oder körnigen Stoffe mit einem Flüssigkeitsfilm und können dabei auch die Wirkungsweise der Dispergiermittel beeinflussen.
Typischerweise werden als oberflächenaktive Substanzen wie Netz- und/oder Dipergiermittel organische Verbindungen, wie Derivate natürlicher Fettsäuren oder Fettalkohole, daraus abgeleitete Amine, (poly)alkoxylierte Derivate oder Polyacrylsäuren in Form von Homo- oder Copolymeren sowie beliebige Mischungen hiervon eingesetzt. Die kommerziell erhältlichen organischen Verbindungen liegen dabei immer in Form wasserlöslicher polarer Salze vor, um gut von dem wässrigen Medium der Beschichtungsstoffe aufgenommen werden zu können.
Problematisch ist hierbei, dass diese wasserlöslichen organischen Verbindungen auch nach dem Auftragen und der Trocknung des Beschichtungsstoffs in der Beschichtung, wie beispielsweise einem Farbfilm, verbleiben. Kommt dieser nun in Kontakt mit Feuchtigkeit, beispielsweise aufgrund erhöhter Luftfeuchtigkeit oder witterungsbedingt, begünstigen die polaren Eigenschaften der Verbindungen das Eindringen von Wasser, was zu einer schlechten Nassabriebbeständigkeit der Beschichtung gemäß ISO 11998:2006-10 führt. Im Falle von Beschichtungen im Außenbereich, wie beispielsweise Fassadenputzen, kann dies auch dazu führen, dass die wasserlöslichen organischen Verbindungen durch Tau und Regen nach und nach aus dem Produkt ausgewaschen werden. Im Falle einer wieder trockenen Beschichtung hinterlassen diese optisch unschöne Spuren auf der Oberfläche, sogenannte „Emulgatorläufe“. Weiterhin kann es im Falle mehrerer organischer polarer Verbindungen in den wässrigen Beschichtungsstoffen und deren veränderter Konzentration durch das Auswaschen auch zu Wechselwirkungen zwischen diesen kommen, was zu nicht vorhersagbaren Produkteigenschaften, wie beispielsweise einer Flokkulation der enthaltenen Pigmente oder einer veränderter Effektivität eingesetzter Verdicker, führen kann.
Ein Verzicht von Netz- und/oder Dispergiermitteln ist aufgrund einer erschwerten Herstellung solcher wässriger Beschichtungen, als auch im Hinblick auf die Lagerstabilität aber regelmäßig nicht möglich.
Es wäre wünschenswert, auf Netz- und/oder Dispergiermittel basierend auf den genannten organischen Verbindungen verzichten zu können und solche bereitzustellen, die keinen negativen Effekt auf die Nassabriebbeständigkeit aufweisen, das Phänomen der visuell unschönen Emulgatorläufe unterbinden und/oder keine unerwünschten Wechselwirkungen mit den anderen Komponenten der Beschichtung eingehen.
Inzwischen gibt es einige Ansätze, Systeme zu entwickeln, welche die vorangehenden Nachteile umgehen sollen.
Die EP 2 992 059 A1 offenbart die Anwendung eines Silikonverbundwerkstoffs in Beschichtungen auf Wasserbasis, wobei der Silikonverbundwerkstoff Alkalimetallalkylsilikonate umfasst. Diese sollen hierbei die üblichen insbesondere alkalischen pH-Stabilisatoren ersetzen und so eine verbesserte Waschbeständigkeit und Umweltverträglichkeit aufgrund des niedrigeren Anteils an VOC (volatile organic compounds) ermöglichen.
Die EP 1 292 539 B1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines feinteiligen, partikelförmigen mikronisierten Bariumsulfats, welches als Additiv in Kosmetika, Farben, Klebstoffen oder Kautschukartikeln eingesetzt werden soll.
Die DE 10 2007 020 162 A1 offenbart eine Beschichtung enthaltend nanoskaliges Bariumsulfat mit einer mittleren Teilchengröße zwischen 3 und 100 nm. Dies soll zu einer verbesserten Kratz- und Chemikalienbeständigkeit von insbesondere lackierten Oberflächen führen.
Die EP 2 268 724 B1 stellt ab auf Dispersionen, die mindestens einen Wachs sowie Partikel auf der Basis mindestens eines anorganischen Materials aufweisen, wobei die Komponenten eine bimodale Partikelgrößenverteilung aufweisen. Diese sollen in Lacken, Farben, Kunststoffen und Kosmetika eingesetzt werden könne und deren Kratzfestigkeit erhöhen.
Die alternativen Systeme, die aus dem Stand der Technik bekannt sind, setzen insbesondere Bariumsulfat in wässrigen Beschichtungsstoffen ein, um deren Kratz- und Chemikalienbeständigkeit zu erhöhen. Gerade aber in wässrigen Beschichtungsstoffen hat Bariumsulfat den Nachteil, dass dieses schwerlöslich ist, und zwar unabhängig vom pH-Wert des Mediums. Demnach zeigt der Einsatz von Bariumsulfat in wässrigen Beschichtungsstoffen den Nachteil, dass weitere Komponenten zugesetzt werden müssen, um diesen Stoff überhaupt in Lösung zu bringen. Gerade als Netz- und/oder Dispergiermittel in wässrigen Systemen scheint Bariumsulfat demnach eher weniger bevorzugt.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Systeme sind demnach noch stets mit Nachteilen behaftet und lassen Wünsche offen. Der vorliegenden Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Stands der Technik betreffend Netz- und Dispergiermittel in wässrigen Beschichtungsstoffen zu überwinden einen wässrigen Beschichtungsstoff mit einem einfachen, kostengünstigen und verfügbaren Netz- und/oder Dispergiermittel bereitzustellen, der eine verbesserte Nassabriebbeständigkeit und Lagerstabilität aufweist und Emulgatorläufe und nachteilige Eigenschaften, wie Flokkulation von Pigmenten oder veränderte Effektivität von Verdickern, in den erhaltenen Beschichtungen verhindert oder jedenfalls signifikant unterbinden hilft.
Demgemäß wurde ein wässriger Beschichtungsstoff gefunden, gebildet aus und/oder enthaltend

a) mindestens ein Netz- und/oder Dispergiermittel, enthaltend, insbesondere gefälltes, Calciumcarbonat mit einer durchschnittlichen Partikelgröße D50 im Bereich von 20 bis 120 nm, bevorzugt im Bereich von 30 bis 110 nm, besonders bevorzugt im Bereich von 40 bis 100 nm und insbesondere im Bereich von 40 bis 90 nm,
b) mindestens einen Füllstoff und/oder mindestens ein Pigment,
c) mindestens ein organisches Bindemittel,
d) Wasserglas und/oder Kieselsol, insbesondere Wasserglas,
e) mindestens ein Alkylalkoxysilan, Alkylalkoxysiloxan, wasserlösliches Alkalialkylsilikonat, insbesondere Kaliummethylsilikonat, Monoalkylsilantriol, Dialkylsilandiol, Trialkylsilanol, Alkalisalz von Monoalkylsilantriol, insbesondere Kaliummethylsilantriolat und/oder Kaliumethylsilantriolat, Dialkylsilandiol oder Trialkylsilanol oder beliebigen Mischungen hiervon,
f) mindestens ein Rheologieadditiv, insbesondere Verdicker, und
g) mindestens ein Additiv,

Die angegebenen durchschnittlichen Partikelgrößen D50 werden geeigneter Weise ermittelt gemäß DIN ISO 9276-1:2004-09 (Darstellung der Ergebnisse von Partikelgrößenanalysen - Teil 1: grafische Darstellung) und ISO 9276-2:2014-05 (Darstellung der Ergebnisse von Partikelgrößenanalysen - Teil 2: Berechnung von mittleren Partikelgrößen/- durchmessern und Momenten aus Partikelgrößenverteilungen).
Ein „wässriger Beschichtungsstoff‟ im Sinne der vorliegenden Erfindung stellt insbesondere einen pastösen Beschichtungsstoff dar, insbesondere mit einer Viskosität größer als 500 mPas (bestimmt mit einem Brookfield Viskosimeter bei 50 U/min und 20 °C mit Spindel 5). Dieser kann dabei bevorzugt als Farbpaste ausgebildet sein. Alternativ kann der wässrige Beschichtungsstoff auch eine Dispersionsfarbe, eine Grundierung oder eine Putzmasse darstellen.
Im Falle von Beschichtungen, die Füllstoffe b) enthalten, haben sich solche wässrigen Beschichtungsstoffe als geeignet erwiesen, bei denen die Füllstoffe b) ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Silikaten, insbesondere Aluminiumsilikaten, z.B. Kaolin und/oder kalziniertes Kaolin, Carbonaten, Flußspat, Sulfaten und Oxiden.
Im Falle von Beschichtungen mit Pigmenten b) haben sich solche wässrigen Beschichtungsstoffe als zweckmäßig erwiesen, bei denen die Pigmente b) ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Titandioxid, Zinksulfid, Zinkoxid, Baryt, Ruß, Eisenoxid, Chromoxid, Kobaltblau, Phtalocyaninpigmenten, Spinellpigmenten, Nickel- und Chromtitanat sowie einer beliebigen Mischung hiervon.
Es sind hierbei Beschichtungen denkbar, die sowohl Füllstoffe und Pigmente als Komponente b) enthalten, oder aber auch nur Füllstoffe oder nur Pigmente.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das organische Bindemittel c) der erfindungsgemäßen wässrigen Beschichtungsstoffe in Form einer wässrigen Dispersion eingesetzt wird. Diese kann dabei auf Basis von Vinylacetat/Ethylen-Copolymeren, Copolymeren auf Basis von Vinylaromaten, insbesondere Styrol, und Acrylaten und/oder Copolymeren auf Basis von Reinacrylaten, vorliegen. Es hat sich bei der Herstellung des wässrigen Beschichtungsstoffs gezeigt, dass es vorteilhaft ist, dass organische Bindemittel c) erst nach dem Wasserglas und/oder Kieselsol d) zuzugeben, um einen gleichmäßigen pastösen homogen Beschichtungsstoff zu erhalten. Alternativ kann das organische Bindemittel c) auch mit dem Wasserglas und/oder Kieselsol d) in Form eines hybriden Bindemittels eingesetzt werden.
Dabei sind solche erfindungsgemäßen wässrigen Beschichtungsstoffe bevorzugt, bei denen das Wasserglas d) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Natrium-, Kalium-, Lithiumwasserglas und beliebigen Mischungen hiervon.
In einer zweckmäßigen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen wässrigen Beschichtungsstoffs ist das mindestens eine Additiv g) ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Entschäumern, Konservierungsmitteln, pH-Stabilisatoren, Flammschutzmitteln, Hydrophobierungsmitteln, Mattierungsmitteln, insbesondere Fällungskieselsäure, Oberflächenadditiven, insbesondere Silikonoberflächenadditiven, beispielsweise polyethermodifiziertes Polymethylalkylsiloxan und/oder Silikonpolyether-Copolymere, Schichtsilikaten und Mischungen dieser Verbindungen. Die Wahl der eingesetzten Additive g) hängt dabei selbstverständlich von der Art der herzustellenden Beschichtung und deren Einsatzgebiet ab.
Es haben sich solche erfindungsgemäßen wässrigen Beschichtungsstoffe als geeignet erwiesen, bei denen das Rheologieadditiv, insbesondere der Verdicker, f) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Polyacrylat-Verdickern, Polyurethan-Verdickern, Polyharnstoff-Verdickern, Cellulose-Verdickern, insbesondere Hydroxyethylcellulose und/oder Methylcellulose, Polyvinylalkohol-Verdickem, Polyetherpolyol-Verdickern, Schichtsilikat-Verdickern, Polysaccharid-Verdickern, insbesondere Xanthan, und beliebigen Mischungen hiervon. Besonders geeignet sind dabei Verdicker, die wasserlösliche nichtionische Polyurethan-Verdicker und/oder Cellulose-Verdicker, insbesondere Methylcellulose und/oder Hydroxyethylcellulose umfassen.
In einer zweckmäßigen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen wässrigen Beschichtungsstoffs kann dieser ferner

h) mindestens eine quartäre Ammoniumverbindung,
i) mindestens ein pH-Wert-Einstellmittel, insbesondere ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Alkalihydroxiden, Erdalkalihydroxiden, Ammoniak, Aminverbindungen und beliebigen Mischungen hiervon, und/oder
j) Fasern, insbesondere Glas- und/oder Cellulosefasern umfassen.

Besonders gut geeignet sind jene erfindungsgemäße wässrigen Beschichtungsstoffe, bei denen die Komponente a) ferner plättchenförmige anorganische Partikel, insbesondere Talk, Bentonit oder Kaolin, umfasst, wobei auch Mischungen der genannten plättchenförmigen anorganischen Partikel denkbar sind. Vorzugsweise weisen die plättchenförmigen anorganischen Partikel eine durchschnittliche Partikelgröße D50 im Bereich von 0,1 bis 20 µm auf, bevorzugt im Bereich von 0,5 bis 15 µm und besonders bevorzugt im Bereich von 0,75 bis 10 µm. Auch hierbei wird die durchschnittliche Partikel größe D₅₀ vorzugsweise gemäß DIN ISO 9276-1:2004-09 (Darstellung der Ergebnisse von Partikelgrößenanalysen - Teil 1: grafische Darstellung) und ISO 9276-2:2014-05 (Darstellung der Ergebnisse von Partikelgrößenanalysen - Teil 2: Berechnung von mittleren Partikelgrößen/-durchmessern und Momenten aus Partikelgrößenverteilungen) bestimmt. Besonders zweckmäßig sind jedenfalls solche plättchenförmigen anorganischen Partikel, insbesondere Talk, Bentonit und/oder Kaolin, die eine absolute Partikelgröße nicht oberhalb von 50 µm aufweisen. Alternativ oder zusätzlich sind ebenfalls solche erfindungsgemäßen wässrigen Beschichtungsstoffe gut geeignet, bei denen der Anteil an plättchenförmigen anorganischen Partikeln mit einer Partikelgröße kleiner 2 µm, bezogen auf die Gesamtmenge an plättchenförmigen anorganischen Partikeln, im Bereich von 10 bis 60 Gew.-% liegt.
Bevorzugt ist die Herstellung solcher wässrigen Beschichtungsstoffe, bei denen die Komponente a) in Form einer wässrigen Dispersion eingesetzt wird. Vorzugsweise weist die Komponente a), insbesondere die wässrige Dispersion 50 bis 95 Gewichtsteile an den plättchenförmigen anorganischen Partikeln und 5 bis 50 Gewichtsteile an dem, insbesondere gefällten, Calciumcarbonat auf. In zweckmäßigen Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen wässrigen Beschichtungsstoffe beträgt der Gehalt an den plättchenförmigen anorganischen Partikeln und an dem, insbesondere gefällten, Calciumcarbonat in der Dispersion mindestens 30 Gew.-%.
Insbesondere unter dem Aspekt der Herstellung und dem Auftragen, insbesondere dem zwei- oder mehrmaligen Auftragen der erfindungsgemäßen wässrigen Beschichtungsstoffe sind solche Dispersionen bevorzugt, die eine Brookfield-Viskosität (bestimmt bei 100 U/min und einer Temperatur von 20 °C) im Bereich von 200 bis 5000 cP aufweisen.
Im Hinblick auf die mit der Erfindung beabsichtigte Verbesserung der Nassabriebbeständigkeit sowie einer Unterbindung von visuell unschönen Emulgatorläufen haben sich solche wässrigen Beschichtungsstoffe als zweckmäßig erwiesen, die im Wesentlichen frei von organischen Netz- und/oder Dispergiermitteln sind, insbesondere vollständig frei von organischen Netz- und/oder Dispergiermitteln.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen wässrigen Beschichtungsstoffs umfasst dieser 0,01 bis 1,0 Gew.-%, bevorzugt 0,04 bis 0,75 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,08 bis 0,4 Gew.-% und insbesondere 0,10 bis 0,25 Gew.-%, an, insbesondere gefälltem, Calciumcarbonat gemäß Komponente a),
20 bis 75 Gew.-%, bevorzugt 30 bis 60 Gew.-% und besonders bevorzugt 40 bis 50 Gew.-%, an Komponente b),
0,5 bis 15 Gew.-%, bevorzugt 1 bis 10 Gew.-% und besonders bevorzugt 2 bis 8 Gew.-%, an Komponente c),
0,2 bis 5 Gew.-%, bevorzugt 0,5 bis 3 Gew.-% und besonders bevorzugt 1 bis 2 Gew.-%, an Komponente d),
0,1 bis 5 Gew.-%, bevorzugt 0,3 bis 3 Gew.-% und besonders bevorzugt 0,5 bis 2 Gew.-%, an Komponente e),
0,1 bis 4 Gew.-%, bevorzugt 0,2 bis 3 Gew.-% und besonders bevorzugt 0,4 bis 1,5 Gew.-%, an Komponente f),
0,01 bis 4 Gew.-%, bevorzugt 0,02 bis 3 Gew.-% und besonders bevorzugt 0,08 bis 2 Gew.-%, an Komponente g),
0,05 bis 4 Gew.-%, bevorzugt 0,1 bis 3 Gew.-% und besonders bevorzugt 0,2 bis 2 Gew.-%, an Komponente h),
0,01 bis 2 Gew.-%, bevorzugt 0,02 bis 1,5 Gew.-% und besonders bevorzugt 0,03 bis 1,0 Gew.-%, an Komponente i) und/oder
20 bis 70 Gew.-%, bevorzugt 25 bis 60 Gew.-% und besonders bevorzugt 30 bis 50 Gew.-%, an Wasser,
wobei die den Beschichtungsstoff bildenden Komponenten jeweils 100,0 Gew.-% ergeben.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird weiterhin gelöst durch eine Beschichtung erhalten oder erhältlich durch ein- oder mehrmaliges Auftragen des erfindungsgemäßen wässrigen Beschichtungsstoffes. Dadurch können Beschichtungen erhalten werden, deren Nassabrieb nach 10.000 Zyklen kleiner 40 µm und vorzugsweise kleiner 30 µm ist (bestimmt nach DIN ISO 11998:2006-10 unter Mitverwendung von DIN EN ISO 13300:2002-11). Weiterhin können Beschichtungen erhalten werden, deren Deckvermögen im Bereich von von 6 m²/L Klasse 2 bis 8 m²/L Klasse 1 liegt, ermittelt im Sinne der Erfindung nach der VdL-Richtlinie Nr. 09 des Verbands der deutschen Lackindustrie e.V. (Ausgabe Juli 2002) unter Rückgriff auf DIN ISO 6504-3:2007-05 und (zu Klassifizierungszwecken) in Verbindung mit DIN EN 13300 (November 2002), insbesondere Ziffer 5.4. Unter Deckvermögen (auch Kontrastverhältnis genannt) wird im Allgemeinen die Fähigkeit eines Beschichtungsstoffes verstanden, die Farbe oder die Farbunterschiede eines Untergrundes zu verdecken.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch die Verwendung des erfindungsgemäßen wässrigen Beschichtungsstoffs für die Herstellung von oder als Dispersionsfarbe, Grundierung oder Putzmasse und die Verwendung der erfindungsgemäßen Komponente a) als Netz- und/oder Dispergiermittel in Dispersionsfarben, Grundierungen oder Putzmassen.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen wässrigen Beschichtungsstoffs, umfassend die Schritte

i) Zurverfügungstellung der Komponenten a) bis g),
ii) Vermengen der Komponenten a) bis g) unter Erhalt eines wässrigen Beschichtungsstoffs, wobei Wasser anteilig oder vollständig vorgelegt wird und wobei die Komponente d) vor der Komponente c) zugegeben wird, und
iii) Isolieren der Beschichtungsmasse.

Mit dem erfindungsgemäßen wässrigen Beschichtungsstoff, einen aus diesem wässrigen Beschichtungsstoff dargestellten pastösen Beschichtungsstoff, insbesondere einer Farbpaste, einer dargestellten Dispersionsfarbe, einer Grundierung oder einer Putzmasse sowie die Verwendung des erfindungsgemäßen wässrigen Beschichtungsstoffs zur Herstellung von oder als Dispersionsfarbe, Grundierung oder Putzmasse, sowie der Beschichtung erhalten oder erhältlich durch ein- oder mehrmaliges Auftragen des erfindungsgemäßen Beschichtungsstoffs und dem Verfahren zur dessen Herstellung geht die überraschende Erkenntnis einher, dass nanoskaliges Calciumcarbonat als Netz- und/oder Dispergiermittel in wässrigen Beschichtungsstoffen verwendet werden kann ohne den Zusatz weiterer organischer Netz- und/oder Dispergiermittel zu benötigen. Dabei ist Calciumcarbonat günstig und in der Natur frei verfügbar, zudem fällt es in vielen großtechnischen Prozessen oder Aufreinigungsvorgängen als Abfallprodukt an.
Die erfindungsgemäßen wässrigen Beschichtungsstoffe sind in ihrer Lagerstabilität vergleichbar mit jenen, die organischen Netz- und/oder Dispergiermittel enthalten, zeigen jedoch eine verbesserte Nassabriebbeständigkeit. Weiterhin kann durch den Einsatz anorganischer Netz- und/oder Dispergiermittel das Phänomen der visuell unschönen Emulgatorläufe und die unerwünschten Wechselwirkungen mit den anderen Komponenten des Beschichtungsstoffs unterbunden werden.
Beispiele
Nachfolgend ist in Ausführungsbeispiel 1 ein erfindungsgemäßer wässriger Beschichtungsstoff mit dem erfindungsgemäßen nanoskaligen Calciumcarbonat als Netz- und/oder Dispergiermittel gemäß der Komponente a) gezeigt. Das Referenzbeispiel 1 zeigt einen wässrigen Beschichtungsstoff mit kommerziell erhältlichen organischen Netz- und/oder Dispergiermitteln, das Referenzbeispiel 2 zeigt als Vergleichsbeispiel einen wässrigen Beschichtungsstoff, bei dem Bariumsulfat als Netz- und/oder Dipergiermittel eingesetzt ist.
Als Füllstoffe b) sind in den Beispielen Talcum und Kaolin umfasst, als Komponente d) ist Wasserglas eingesetzt und die Additive g) umfassen pH-Stabilisatoren und Entschäumer. Die Rheologieadditive f) umfassen Verdicker und für die Komponente e) ist stellvertretend ein Methylsiliconat ausgewählt. Die wässrigen Beschichtungsstoffe in den Ausführungsbeispielen wurden mittels 20%iger Natronlauge auf einen pH-Wert im Bereich von 9 bis 12 eingestellt.
Für die Komponente a) wurden eine 35%ige wässrige Dispersion und alternativ auch ein Feststoff eingesetzt, für das Referenzbeispiel 1 eine wässrige Dispersion eines organischen Netz- und/oder Dispergiermittels in Form eines Natriumsalzes einer Polyacryläure, für das Ausführungsbeispiel 1 die eines erfindungsgemäßen nanoskaligen Calciumcarbonats (durchschnittliche Partikelgröße D50 8o bis 90 nm)und für das Referenzbeispiel 2 eine Dispersion nanoskaligen Bariumsulfats.

Das Gewicht der Komponenten in den Ausführungsbeispielen bezieht sich (abgesehen von Wasser) jeweils auf den Feststoffanteil der eingesetzten Komponente. Tabelle 1: Zusammensetzung der wässrigen Beschichtungsstoffe

	Referenzbeispiel 1 [Gew.-%]	Ausführungsbeispiel 1 (erfgemäß) [Gew.-%]	Referenzbeispiel 2 [Gew.-%]
Netz- und/oder Dispergiermittel a)	0,4	0,135	0,138
Pigmente b)	8,0	8,0	8,0
Füllstoffe b)	37,0	37,0	37,0
Org. Bindemittel c)	8,0	8,0	8,0
Wasserglas d)	5,0	5,0	5,0
Methylsiliconat e)	1,0	1,0	1,0
Verdicker f)	0,8	0,8	0,8
Additive g)	0,8	0,8	0,8
Wasser	39,0	39,265	39,262

Dabei zeigt die Lagerstabilität in Tabelle 2 in einem Überwachungszeitraum von 3 Monaten bei 40°C für den erfindungsgemäßen wässrigen Beschichtungsstoff minimal niedrigere Werte für die Viskosität im Vergleich zur Beschichtung gemäß Referenzbeispiel 1. Die Werte für die Beschichtung gemäß Referenzbeispiel 2 mit Bariumsulfat liegen niedriger als mit dem erfindungsgemäßen Calciumcarbonat. Tabelle 2: Lagerstabilität/Brookfield-Viskosität der wässrigen Beschichtungsstoffe

Referenzbeispiel 1 [cP] Ausführungsbeispiel 1 [cP] Referenzbeispiel 2 [cP]

Nach 1 Monat 760 620 590

Nach 2 Monaten 600 610 570

Nach 3 Monaten 630 610 580
Der Nassabrieb zeigt sowohl im Vergleich mit der Beschichtung gemäß Referenzbeispiel 1 enthaltend kommerziell erhältliche organische Netz- und Dispergiermittel als auch mit dem wässrigen Beschichtungsstoff gemäß Referenzbeispiel 2 enthaltend Bariumsulfat nach Ausführungsbeispiel 2 bessere Werte nach 28 Tagen (200 Zyklen) Trocknung der Beschichtung bei 23 °C bei 50 % r.LF.(bestimmt nach DIN ISO 11998:2006-10 unter Mitverwendung von DIN EN ISO 13300:2002-11) (siehe Tabelle 3). Im Falle des Deckvermögens, ermittelt gemäß VdL-Richtlinie Nr. 09 des Verbands der deutschen Lackindustrie e.V. (Ausgabe Juli 2002) unter Rückgriff auf DIN ISO 6504-3:2007-05 und (zu Klassifizierungszwecken) in Verbindung mit DIN EN 13300 (November 2002), insbesondere Ziffer 5.4, zeigt der erfindungsgemäße wässrige Beschichtungsstoff vergleichbar gute Werte. Tabelle 3: Nassabrieb und Deckvermögen der wässrigen Beschichtungsstoffe

Referenzbeispiel 1 Ausführungsbeispiel 1 Referenzbeispiel 2

Nassabrieb (nach 28 Tagen) 22 µm 26 µm 21 µm

Deckvermögen bei 6 qm 99,4 99,4 99,4

Deckvermögen bei 7 qm 99,0 98,9 99,0
Die in der voranstehenden Beschreibung und den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in jeder beliebigen Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2992059 A1 [0008]
EP 1292539 B1 [0009]
DE 102007020162 A1 [0010]
EP 2268724 B1 [0011]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

ISO 11998:2006-10 [0004]
DIN ISO 9276-1:2004-09 [0025]
DIN ISO 11998:2006-10 [0030, 0040]
DIN EN ISO 13300:2002-11 [0030, 0040]
DIN ISO 6504-3:2007-05 [0040]
DIN EN 13300 [0040]

Claims

Wässriger Beschichtungsstoff, gebildet aus und/oder enthaltend a) mindestens ein Netz- und/oder Dispergiermittel, enthaltend, insbesondere gefälltes, Calciumcarbonat mit einer durchschnittlichen Partikelgröße D₅₀ im Bereich von 20 bis 120 nm, bevorzugt im Bereich von 30 bis 110 nm und besonders bevorzugt im Bereich von 40 bis 100 nm, b) mindestens einen Füllstoff und/oder mindestens ein Pigment, c) mindestens ein organisches Bindemittel, d) Wasserglas und/oder Kieselsol, insbesondere Wasserglas, e) mindestens ein Alkylalkoxysilan, Alkylalkoxysiloxan, wasserlösliches Alkalialkylsilikonat, insbesondere Kaliummethylsilikonat, Monoalkylsilantriol, Dialkylsilandiol, Trialkylsilanol, Alkalisalz von Monoalkylsilantriol, insbesondere Kaliummethylsilantriolat und/oder Kaliumethylsilantriolat, Dialkylsilandiol oder Trialkylsilanol oder beliebigen Mischungen hiervon, f) mindestens ein Rheologieadditiv, insbesondere Verdicker, und g) mindestens ein Additiv, wobei dieser Beschichtungsstoff einen pH-Wert größer 7,0, bevorzugt im Bereich von 9,0 bis 12,0 und besonders bevorzugt im Bereich von 10,0 bis 11,5 aufweist oder auf einen Wert im Bereich oberhalb von 7,0, bevorzugt im Bereich von 9,0 bis 12,0 und besonders bevorzugt im Bereich von 10,0 bis 11,5 eingestellt ist.
Wässriger Beschichtungsstoff nach Anspruch 1, ferner enthaltend h) mindestens eine quartäre Ammoniumverbindung, i) mindestens ein pH-Wert-Einstellmittel, insbesondere ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Alkalihydroxiden, Erdalkalihydroxiden, Ammoniak, Aminverbindungen und beliebigen Mischungen hiervon, und/oder j) Fasern, insbesondere Glas- und/oder Cellulosefasern.
Wässriger Beschichtungsstoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Additiv g) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Entschäumern, Konservierungsmitteln, pH-Stabilisatoren, Flammschutzmitteln, Hydrophobierungsmitteln, Mattierungsmitteln, insbesondere Fällungskieselsäure, Oberflächenadditiven, insbesondere Silikonoberflächenadditiven, beispielsweise polyethermodifiziertes Polymethylalkylsiloxan und/oder Silikonpolyether-Copolymere, Schichtsilikaten und Mischungen dieser Verbindungen.
Wässriger Beschichtungsstoff nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdicker f) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Polyacrylat-Verdickern, Polyurethan-Verdickern, Polyharnstoff-Verdickern, Cellulose-Verdickern, insbesondere Hydroxyethylcellulose und/oder Methylcellulose, Polyvinylalkohol-Verdickem, Polyetherpolyol-Verdickern, Schichtsilikat-Verdickern, Polysaccharid-Verdickern, insbesondere Xanthan, und beliebigen Mischungen hiervon.
Wässriger Beschichtungsstoff nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdicker f) wasserlösliche nichtionische Polyurethan-Verdicker und/oder Cellulose-Verdicker, insbesondere Methylcellulose und/oder Hydroxyethylcellulose, umfasst.
Wässriger Beschichtungsstoff nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllstoffe b) ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Silikaten, insbesondere Aluminiumsilikaten, z.B. Kaolin und/oder kalziniertes Kaolin, Carbonaten, Flussspat, Sulfaten und Oxiden.
Wässriger Beschichtungsstoff nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das organische Bindemittel c) in Form einer wässrigen Dispersion auf Basis von Vinylacetat/Ethylen-Copolymeren, Copolymeren auf Basis von Vinylaromaten, insbesondere Styrol, und Acrylaten und/oder Copolymeren auf Basis von Reinacrylaten, vorliegt oder dass das organische Bindemittel c) und Wasserglas und/oder Kieselsol d) in Form eines hybriden Bindemittels vorliegen.
Wässriger Beschichtungsstoff nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pigmente b) ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Titandioxid, Zinksulfid, Zinkoxid, Baryt, Ruß, Eisenoxid, Chromoxid, Kobaltblau, Phtalocyaninpigmenten, Spinellpigmenten, Nickel- und Chromtitanat sowie einer beliebigen Mischung hiervon.
Wässriger Beschichtungsstoff nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasserglas d) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Natrium-, Kalium-, Lithiumwasserglas und beliebigen Mischungen hiervon.
Wässriger Beschichtungsstoff nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponente a) ferner plättchenförmige anorganische Partikel, insbesondere Talk, Bentonit und/oder Kaolin, umfasst, vorzugsweise mit einer durchschnittlichen Partikelgröße D₅₀ im Bereich von 0,1 bis 20 µm, bevorzugt im Bereich von 0,5 bis 15 µm und besonders bevorzugt im Bereich von 1 bis 10 µm.
Wässriger Beschichtungsstoff nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponente a) in Form einer wässrigen Dispersion oder als Pulver, insbesondere in Form einer wässrigen Dispersion, vorliegt.
Wässriger Beschichtungsstoff nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponente a), insbesondere in Form der wässrigen Dispersion, 50 bis 95 Gewichtsteile an den plättchenförmigen anorganischen Partikeln und 5 bis 50 Gewichtsteile an dem, insbesondere gefällten, Calciumcarbonat aufweist.
Wässriger Beschichtungsstoff nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehalt an den plättchenförmigen anorganischen Partikeln und an dem, insbesondere gefällten, Calciumcarbonat in der Dispersion mindestens 30 Gew.-% beträgt.
Wässriger Beschichtungsstoff nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Dispersion eine Brookfield-Viskosität (bestimmt bei 100 U/min und einer Temperatur von 20 °C) im Bereich von 200 bis 5000 cP aufweist.
Wässriger Beschichtungsstoff nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieser im Wesentlichen frei von organischen Netz- und/oder Dispergiermitteln, insbesondere frei von organischen Netz- und/oder Dispergiermitteln, ist.
Wässriger Beschichtungsstoff nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieser einen pastösen Beschichtungsstoff, insbesondere eine Farbpaste, darstellt.
Wässriger Beschichtungsstoff nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieser eine Dispersionsfarbe, eine Grundierung oder eine Putzmasse darstellt.
Wässriger Beschichtungsstoff nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die plättchenförmigen anorganischen Partikel, insbesondere Talk, Bentonit und/oder Kaolin, eine absolute Partikelgröße nicht oberhalb von 50 µm aufweisen und/oder dass der Anteil an plättchenförmigen anorganischen Partikeln mit einer Partikelgröße kleiner 2 µm, bezogen auf die Gesamtmenge an plättchenförmigen anorganischen Partikeln, im Bereich von 10 bis 60 Gew.-% liegt.
Wässriger Beschichtungsstoff nach einem der vorangehenden Ansprüche, enthaltend 0,01 bis 1,0 Gew.-%, bevorzugt 0,04 bis 0,75 Gew.-% und besonders bevorzugt 0,08 bis 0,4 Gew.-%, an, insbesondere gefälltem, Calciumcarbonat gemäß Komponente a), 20 bis 75 Gew.-%, bevorzugt 30 bis 60 Gew.-% und besonders bevorzugt 40 bis 50 Gew.-%, an Komponente b), 0,5 bis 15 Gew.-%, bevorzugt 1 bis 10 Gew.-% und besonders bevorzugt 2 bis 8 Gew.-%, an Komponente c), 0,2 bis 5 Gew.-%, bevorzugt 0,5 bis 3 Gew.-% und besonders bevorzugt 1 bis 2 Gew.-%, an Komponente d), 0,1 bis 5 Gew.-%, bevorzugt 0,3 bis 3 Gew.-% und besonders bevorzugt 0,5 bis 2 Gew.-%, an Komponente e), 0,1 bis 4 Gew.-%, bevorzugt 0,2 bis 3 Gew.-% und besonders bevorzugt 0,4 bis 1,5 Gew.-%, an Komponente f), 0,01 bis 4 Gew.-%, bevorzugt 0,02 bis 3 Gew.-% und besonders bevorzugt 0,08 bis 2 Gew.-%, an Komponente g), 0,05 bis 4 Gew.-%, bevorzugt 0,1 bis 3 Gew.-% und besonders bevorzugt 0,2 bis 2 Gew.-%, an Komponente h), 0,01 bis 2 Gew.-%, bevorzugt 0,02 bis 1,5 Gew.-% und besonders bevorzugt 0,03 bis 1,0 Gew.-%, an Komponente i) und/oder 20 bis 70 Gew.-%, bevorzugt 25 bis 60 Gew.-% und besonders bevorzugt 30 bis 50 Gew.-%, an Wasser, wobei die den Beschichtungsstoff bildenden Komponenten jeweils 100,0 Gew.-% ergeben.
Beschichtung erhalten oder erhältlich durch ein- oder mehrmaliges Auftragen des Beschichtungsstoffes nach einem der vorangehenden Ansprüche auf einer Substratoberfläche.
Beschichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass deren Nassabrieb (bestimmt nach DIN ISO 11998:2006-10 unter Mitverwendung von DIN EN ISO 13300:2002-11) nach 10.000 Zyklen kleiner 40 µm, vorzugsweise kleiner 30 µm, ist und/oder dass deren Deckvermögen, ermittelt nach der VdL-Richtlinie Nr. 09 des Verbands der deutschen Lackindustrie e.V. (Ausgabe Juli 2002) unter Rückgriff auf DIN ISO 6504-3:2007-05 und (zu Klassifizierungszwecken) in Verbindung mit DIN EN 13300 (November 2002), insbesondere Ziffer 5.4, im Bereich von 6 m²/L Klasse 2 bis 8 m²/L Klasse 1 liegt.