DE60000264T2 - Verfahren zur Herstellung einer schnellbindenden wässrigen Lackzusammensetzung aus zwei Komponenten und so erhaltene Lackzusammensetzung - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer schnellbindenden, wässrigen Zweikomponenten- oder Mehrkomponenten-Anstrichzusammensetzung, insbesondere einer Straßenmarkierungsfarbe, die einen reduzierenden Bestandteil in einer Komponente und einen oxidierenden Bestandteil in der anderen Komponente der Zweikomponenten- Anstrichzusammensetzung aufweist. Die vorliegende Erfindung betrifft auch die gemäß dem Verfahren hergestellte wässrige Zweikomponenten-Anstrichzusammensetzung.
• Eines der sehr wichtigen Merkmale von Beschichtungen bzw. Anstrichen, insbesondere von Straßenmarkierungen oder Straßenmarkierungsanstrichen, ist die Geschwindigkeit, mit der sie auf der Oberfläche eines bestimmten Untergrunds bzw. Substrats nach dem Aufbringen trocknen. Die Trocknungsgeschwindigkeit eines Straßenmarkierungsanstrichs beispielsweise bestimmt die Länge der Behinderungen des Straßenverkehrs, während der der Anstrich aufgetragen werden kann und der Anstrich gründlich trocknen kann. Dem Trend nach werden kürzere Verkehrsstörungen gefordert, indem schneller trocknende (schneller bindende) Anstriche eingesetzt werden.
• Herkömmliche schnelltrocknende Zusammensetzungen von Beschichtungen oder Anstrichen weisen organische polymere Harze (auch als Bindemittel bezeichnet) als Basis auf, die gelöst, suspendiert oder auf andere Weise in relativ tiefsiedenden organischen Lösungsmitteln dispergiert sind. Tiefsiedende organische Lösungsmittel evaporieren rasch nach dem Aufbringen bzw. Auftragen des Anstriches auf die Straße, um die gewünschten schnelltrocknenden Eigenschaften einer frisch aufgetragenen Straßenmarkierung zu liefern. Zusätzlich zu der Freisetzung von organischen Lösungsmitteln in die Umwelt neigt jedoch dieser Typ von Anstrichzusammensetzung dazu, dass die betroffenen Arbeiter den Dämpfen der organischen Lösungsmittel ausgesetzt werden. Aufgrund dieser Unzulänglichkeiten und zunehmend strenger Verordnungen von Regierungen und Kommunen ist die Entwicklung von umweltfreundlicheren Beschichtungen oder Anstrichen besonders gewünscht, wobei die schnelltrocknenden Eigenschaften und/oder Merkmale erhalten bleiben sollen.
• Eine umweltfreundlichere Beschichtung verwendet eher auf Wasser basierende Polymere oder Harze (Bindemittel), als solche Polymere oder Harze, die auf organischen Lösungsmitteln basieren. Hauptsächlich aufgrund einer Kombination des hohen Siedepunktes von Wasser, hoher latenter Verdampfungshitze, hoher Polarität und Wasserstoffbindung liegen die Trocknungszeiten von wässrigen Anstrichen oder Beschichtungen im Allgemeinen höher als die von Beschichtungen, die auf organischen Lösungsmitteln basieren.
• Die WO 94/29391 offenbart die Verwendung eines wässrigen Anstrichs, der (a) auf einem einzigartigen Typ eines wässrigen Dispersionspolymers, wie es in der EP-B-0 322188 und der EP-A-409 459 beschrieben ist, und (b) auf der Aufbringung einer wasserlöslichen Säure auf den frisch aufgetragenen Anstrich basiert. Im Hinblick auf die zugrunde liegende Chemie scheint es, dass sie nur für Säure-koagulierbare Anstrichzusammensetzungen von Nutzen ist.
• Die US-Patentschrift 5,403,393 beschreibt Beschichtungszusammensetzungen auf Wasserbasis, welche eine wässrige anionisch stabilisierte Dispersion von wasserunlöslichem Polymer umfasst, das entweder durch Emulsionspolymerisation oder mechanisches Emulgieren hergestellt wurde, wobei das anorganische Pigment mit anionischen Polymeren, Salz, oder Seifen, und dem Propionsäure-Salz von Calcium dispergiert ist. Während des Auftragens entwickeln die Beschichtungen rasche Widerstandskraft gegen Auswaschung durch versehentliche Ausfällung.
• Es wurde überraschenderweise gefunden, dass eine schnellbindende, wässrige, ein Bindemittel enthaltende Zweikomponenten- oder Mehrkomponenten-Anstrichzusammensetzung dadurch hergestellt werden kann, dass ein reduzierender Bestandteil in eine "Komponente" ("pack") und ein oxidierender Bestandteil in die andere "Komponente" gegeben wird und die zwei Komponenten anschließend während des Auftragens bzw. Aufbringens auf eine Oberfläche eines Substrats, oder zu einem geeigneten Zeitpunkt vor dem Auftragen gemischt werden. Dieses Komponentenpaar ist hier als ein "Redoxpaar" zu verstehen. Der Begriff "Zweikomponenten" bedeutet hier, wie es vom Fachmann verstanden wird, dass eine Anstrichzusammensetzung aus zwei einzelnen Teilen oder Komponenten besteht, die entweder während oder kurz vor dem Aufbringen des Anstriches auf die Oberfläche vereinigt werden. Die Verwendung einer Mehrkomponenten-Zusammensetzung liegt auch im Umfang der vorliegenden Erfindung. Das Bindemittel kann in einer Zweikomponenten- Zusammensetzung entweder in einer oder in beiden Komponenten vorliegen, wobei dies von den chemischen und physikalischen Eigenschaften und Kompatibilitäten des Bindemittels, dem ausgewählten oxidierenden Bestandteil und dem ausgewählten reduzierenden Bestandteil abhängt. Das Bindemittel kann alternativ in einer Mehrkomponenten-Zusammensetzung als dritte Komponente vorliegen.
• Die vorliegende Erfindung kann für viele Beschichtungs-, Anstrichs- oder Markierungsanwendungen eingesetzt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Zusammensetzung können beispielsweise für Straßenmarkierungsfarben, Straßenmarkierungen, Gebäudeanstriche, Instandhaltungs- bzw. Pflegebeschichtungen für äußere und innere Gebäudeflächen, Wände, Dächer, Decken und andere Strukturen verwendet werden. Andere Anwendungen beinhalten das Beschichten von Metallflächen einer Reihe von Gegenständen wie beispielsweise Schildern, Booten, Autos und dergleichen. Die Flächen können schon eine Schicht oder mehrere Schichten einer schon vorhandenen Beschichtung oder eines Anstrichs aufweisen. Die Flächen können auch ein Grundiermittel bzw. einen Grundieranstrich aufweisen.
• Im Zusammenhang mit Straßenmarkierungen oder Straßenmarkierungsanstrichen wird der Begriff "Straße" hier als ein allgemeiner Begriff verwendet. Er beinhaltet irgendeine Innen- oder Außen-Festfläche, die Fußgängern, sich bewegenden Fahrzeugen, Traktoren, anderen sich bewegenden Gegenständen oder Luftfahrzeugen ununterbrochen, ständig oder periodisch ausgesetzt ist oder ausgesetzt sein kann. Einige nicht beschränkende Beispiele für eine "Straße" schließen Bundesstraßen, Straßen, Zufahrtsstraßen, Bürgersteige, Start- und Landebahnen, Rollbereiche auf der Rollbahn, befestigte Rollfeldbereiche, Parkplätze, Dächer, Innenraumböden (wie beispielsweise in einem Einkaufszentrum) und dergleichen ein. Das Oberflächenmaterial kann Mauerwerk, Teer, Asphalt, Harze, Beton, Zement, Stein, Stuck, Ziegel/Kacheln, polymere Materialien, Holz und Kombinationen davon sein. Das Aufbringen einer solchen wässrigen Zweikomponenten- oder Mehrkomponenten-Beschichtung auf eine andere frische oder ältere, schon auf die Fläche aufgetragene Beschichtung oder Markierung liegt im Umfang der Erfindung. Ein Grundiermittel kann auch auf der Fläche sein.
• Die Begriffe "schnelltrocknend", "schneller trocknend", "raschbindend", "schnellbindend", "schnelltrocknende Eigenschaft", "zunehmend trocknend" und "beschleunigt trocknend" werden hier austauschbar mit der Bedeutung verwendet, dass eine Zweikomponenten- oder Mehrkomponenten-Zusammensetzung, die gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt und verwendet wird, eine kürzere Trocknungszeit aufweist als eine Zusammensetzung ohne die Verwendung der Zusammensetzung aus oxidierendem Bestandteil/reduzierendem Bestandteil. Die Trocknungsgeschwindigkeit wird gewöhnlich durch die "Durchtrocknungszeit" ("dry-through time") gemäß einem Standardtestverfahren, ASTM D1640, gemessen, mit der Maßgabe, dass kein Daumendruck angewandt wird. Die bevorzugte Durchtrocknungszeit der Anstrich- oder Beschichtungs-Zusammensetzung(en) der vorliegenden Erfindung beträgt eine Stunde oder weniger bei 25ºC und 90% relativer Feuchtigkeit (RF).
• In der vorliegenden Erfindung bestehen zahlreiche allgemeine Anforderungen sowohl an den oxidierenden Bestandteil als auch an den reduzierenden Bestandteil. Der oxidierende Bestandteil und der reduzierende Bestandteil müssen erstens mit anderen Verbindungen und Materialien, die aus zwei Komponenten oder mehreren Komponenten bestehen, kompatibel sein. Diese Kompatibilitätsanforderung kann limitierend bestimmen, welche Verbindung mit dem oxidierenden Bestandteil in einer Komponente zusammenkommt, und welche mit dem reduzierenden Bestandteil in der anderen Komponente zusammenkommt. Zweitens müssen beide Bestandteile in den individuellen Komponenten unter Lagerungsbedingungen relativ stabil sein. Dies würde die beiden einzelnen Komponenten zu angemessenen Lagerbeständigkeiten vor der Verwendung befähigen. Drittens ist es bevorzugt, dass beide Bestandteile und ihre Reaktionsprodukte nicht stark gefärbt sind, um für möglichst viele Anstrichfarben einsetzbar zu sein. Viertens sollte die Reaktion zwischen dem oxidierenden Bestandteil und dem reduzierenden Bestandteil, insbesondere für eine schnelltrocknende Anstrich-Zusammensetzung, innerhalb einer relativ kurzen Zeitspanne abgeschlossen sein. Eine Zeitspanne von weniger als fünf Minuten ist innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung bevorzugt. In Abhängigkeit von der Aufbringungsart kann eine sehr kurze Reaktionszeit, 0,1 Sekunden bis 60 Sekunden, bevorzugt oder nicht bevorzugt sein, da die fertige Beschichtung oder Markierung u. U. nicht über die gewünschte Oberflächengüte und/oder andere Eigenschaften verfügt.
• Für die reduzierenden Bestandteile ist kennzeichnend, dass sie bei der Oxidation Ionen mit einem Valenzzustand von mindestens +1, vorzugsweise +2 oder höher bilden. Ein weiteres bevorzugtes Kennzeichen eines geeigneten reduzierenden Bestandteils ist, dass sie bei Oxidation Ionen mit einer höheren positiven Ladung bilden können als solche, die gegebenenfalls im oxidierenden Bestandteil vorkommen. Die reduzierenden Bestandteile können organisch, anorganisch, organometallisch oder Kombinationen davon sein. Ohne notwendigerweise darauf beschränkt zu sein, beinhaltet ein geeigneter, anorganischer, reduzierender Bestandteil beispielsweise metallenthaltende Verbindungen, wie beispielsweise elementares Metall, Eisen(II)-Verbindungen, Kobalt(II)-Verbindungen, Zinn(II)- Verbindungen, und Gemische davon. Einige spezifische reduzierende Bestandteile beinhalten elementares Aluminium, Eisensulfat, Kobaltchlorid, Kobaltacetat, Zinnsulfat und Gemische davon. Die spezifischen chemischen Verbindungen beinhalten auch ihre entsprechenden Hydrate, falls welche vorhanden sind. Für die Brauchbarkeit eines Gemisches muss unter den unterschiedlichen einzelnen Bestandteilen chemische Kompatibilität bestehen.
• Für die vorliegende Erfindung geeignete oxidierende Bestandteile können organisch, anorganisch, organometallisch oder Kombinationen sein. Sie müssen ein Standard-Reduktions- Potential aufweisen, das positiver als das der reduzierenden Verbindung ist (siehe Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press Inc. 8-21 bis 8-31, David R. Lide, Chefredakteur, 76. Ausgabe (1995-1996)). Ohne notwendigerweise darauf beschränkt zu sein, beinhalten Beispiele eines für die vorliegende Erfindung geeigneten oxidierenden Bestandteils Kupfer- (Kupfer II+)-Verbindungen, wie beispielsweise Kupferchlorid, Kupferbromid, Chlorite wie beispielsweise Natriumchlorit (NaClO&sub2;), Hypochlorite wie beispielsweise Natriumhypochlorit, Perchlorate wie beispielsweise Kaliumperchlorat, und Gemische davon. Die spezifischen chemischen Verbindungen beinhalten auch ihre entsprechenden Hydrate, soweit vorhanden. Für die Brauchbarkeit eines Gemisches eines oxidierenden Bestandteils muss chemische Kompatibilität unter den unterschiedlichen einzelnen Bestandteilen bestehen.
• Der oxidierende Bestandteil und der reduzierende Bestandteil müssen nicht in der jeweiligen "Komponente" löslich sein, um für die vorliegende Erfindung geeignet zu sein. Für einen guten Kontakt, eine gute Reaktionsgeschwindigkeit und schnellbindende Eigenschaften ist es jedoch bevorzugt, dass mindestens eine der beiden Bestandteile eine gute Wasserlöslichkeit von größer als 1 g pro 100 g Wasser, bevorzugter größer als 10 g pro 100 g Wasser, aufweisen sollte. Bei Unlöslichkeit eines Bestandteils ist es bevorzugt, dass er als feines Pulver, als Suspension, Mizelle oder als Kolloid vorliegt. Die Teilchengröße eines solchen Pulvers, Suspension, Mizelle oder Kolloids liegt bevorzugt im Bereich von 0,1 Mikrometern (Mikrons, oder "u") bis 100 Mikrometern, bevorzugter im Bereich von 1 Mikrometer bis 50 Mikrometern.
• Es ist auch wichtig, dass ein oxidierender Bestandteil in einer Komponente mit einem Reduktionspotential vorliegt, das mit dem Oxidationspotential des reduzierenden Bestandteils in der anderen Komponente kompatibel ist.
• Beispiele für geeignete "Redoxpaare" beinhalten, jedoch ohne notwendigerweise darauf beschränkt zu sein, (1) einen oxidierenden Bestandteil, der im Wesentlichen aus Kupferchlorid (CuCl&sub2;) besteht und einen reduzierenden Bestandteil, der im Wesentlichen aus Al(s) besteht, (2) einen oxidierenden Bestandteil, der im Wesentlichen aus NaClO&sub2; besteht, und einen reduzierenden Bestandteil, der im Wesentlichen aus Al(s) besteht, und (3) einen oxidierenden Bestandteil, der im Wesentlichen aus NaClO&sub2; besteht, und einen reduzierenden Bestandteil, der im Wesentlichen aus SnSO&sub4; besteht. Das "(s)" bedeutet, dass das verwendete Aluminium, Al, in Festform (solid) vorliegt.
• Das Mischen der Bestandteile kann auf verschiedene Weise erfolgen: Bei "Redoxpaaren" mit relativ langen Reaktionszeiten können die Bestandteile per Hand, oder unter Verwendung einer elektrischen Schaufelmischvorrichtung gemischt werden. Die Bestandteile können in allen Fällen unter Verwendung eines Zweikomponenten-Misch-Sprühsystems gemischt werden. Sollen die Bestandteile in Verhältnissen im Bereich von 18 : 1 bis 1 : 18 gemischt werden, können Misch-Sprühsysteme wie beispielsweise die Graco-Modelle 226-932 oder 226-930 verwendet werden. Falls die Bestandteile in Verhältnissen von ≥ 18 : 1 oder ≤ 1 : 18 gemischt werden sollen, können Misch-Sprühsysteme wie beispielsweise das DeVilbiss Pro Bond 2KTM verwendet werden.
• In einer schnellbindenden, wässrigen Zweikomponenten-Anstrichzusammensetzung muss/müssen ein oder mehrere Bindemittel in einer oder beiden Komponenten vorhanden sein. Das gewählte/die gewählten Bindemittel muss/müssen mit dem oxidierenden und/oder reduzierenden Bestandteil ausreichend chemische und physikalische Kompatibilitäten aufweisen, um vor dem Auftragen eine ausreichende Lagerstabilität bereitzustellen. Es ist möglich, inkompatible Substanzen durch eine Mehrkomponenten-Zusammensetzung voneinander getrennt zu halten. Die zahlreichen Komponenten werden in diesem Fall auf eine Fläche in einer derartigen Art und Weise aufgetragen, wie sie hier zur Herstellung eines gewünschten Oberflächenbeschichtungstyps offenbart ist.
• Für die vorliegende Erfindung können viele unterschiedliche Bindemitteltypen verwendet werden, einschließlich konventioneller Bindemittel, Bindemittel zur Schnelltrocknung, abnutzungsbeständige Bindemittel und eine Kombination davon. Geeignete Bindemittel sind in zwei allgemeine Typen zu unterteilen. Der erste Typ enthält solche wässrigen, anionisch stabilisierten Emulsionspolymere, die anionisch geladen sind. Der zweite Typ enthält wässrige, nichtionische Polymere, die bei Anwesenheit von anionischen Tensiden oder Emulgatoren in einem stabilisierten Emulsionszustand sind. Geeignete anionische Tenside oder Emulgatoren enthalten, ohne jedoch notwendigerweise darauf beschränkt zu sein, Alkyl- oder Arylsulfate, Alkyl- oder Arylsulfonate, Alkyl- oder Arylphosphate, Alkyl- oder Arylphosphonate und Alkyl- oder Arylcarboxylate. Geeignete anionische Tenside enthalten beispielsweise Natriumlaurylsulfat, Natriumdodecylsulfat, Triton® H-55, und Mononatrium- N-cocyl-L-glutamat. Triton ist eine eingetragene Marke von der Union Carbide Corporation.
• Viele dieser Bindemittel wurden in den US-Patenten 5,820,993, 5,804,627, 5,672,379 und der RE-36,032 beschrieben. Soweit verschiedene Bindemittel und Beschichtungszusammensetzungen in diesen Patenten offenbart sind, sind sie hier unter Bezugnahme eingebracht. Wässrige, anionisch stabilisierte Polymere (vorstehend als "erster Typ" beschrieben), wobei die meisten durch wässrige Emulsionspolymerisationen hergestellt werden, sind für die vorliegende Erfindung bevorzugt. Diese Bindemittel können durch zahlreiche Verfahren hergestellt werden, wie beispielsweise solche, die in "Emulsion Polymerization of Acrylic Monomers", veröffentlicht von Rohm & Haas Company, Mai 1966, beschrieben sind.
• Für das Bindemittel sind im Allgemeinen eine Glasübergangstemperatur (Tg) bei 0ºC oder höher und ein GPC- zahlgemitteltes Molekulargewicht (Mn), im Bereich von 1000 bis 1.000.000, vorzugsweise im Bereich von 5000 bis 200.000, und bevorzugter im Bereich von 5000 bis 50.000, bevorzugt. Die Bindemittel können auch mehrere Tg-Werte aufweisen, von denen einer tiefer als 0ºC liegen kann.
• Der Feststoffgehalt eines Anstrichs wird im Allgemeinen so hoch wie möglich liegen, solange eine angemessene Auftragungsviskosität aufrechterhalten wird. Feststoffe von Anstrichen können überall im Bereich von 20 bis 90%, vorzugsweise im Bereich von 40 bis 70%, bevorzugter im Bereich von 50 bis 65%, bezogen auf das Volumen, liegen. Die Feststoffe im Bindemittel müssen nur hoch genug liegen, dass der gewünschte Anstrich-Feststoffgehalt der Anstrichformulierung erreicht wird.
• Einige Beispiele an polymeren Materialien, die für die Verwendung als Bindemittel in dem ersten Bestandteil der wässrigen Zwei- oder Mehrkomponenten-Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung geeignet sind, sind aus mindestens einem Monomer polymerisiert oder copolymerisiert, das aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus Acryl-, Methacryl- und Crotonsäureester-Monomeren einschließlich, ohne jedoch notwendigerweise darauf beschränkt zu sein, Methyl(meth)acrylat oder -crotonat, Ethyl(meth)acrylat oder -crotonat, n-Propyl(meth)acrylat oder -crotonat, n-Butyl(meth)acrylat oder -crotonat, 2-Ethylhexyl- (meth)acrylat oder -crotonat, Decyl(meth)acrylat oder -crotonat, Lauryl(meth)acrylat, Isobornyl(meth)acrylat, Isodecyl(meth)acrylat, Oleyl(meth)acrylat, Palmityl(meth)acrylat, Stearyl(meth)acrylat, 2-Hydroxyethyl(meth)acrylat oder -crotonat, 3-Hydroxypropyl(rneth)- acrylat or -crotonat, 4-Hydroxybutyl(meth)acrylat oder -crotonat, Glycidyl(meth)acrylat; Monomere mit Säurefunktion, wie beispielsweise Acrylsäure, Methacrylsäure, Crotonsäure, Itaconsäure, Citraconsäure, Fumarsäure und Maleinsäure; Monomethylitaconat; Monomethylcitraconat; Monomethylfumarat; Mono(n-butyl)fumarat; Maleinsäureanhydrid; Citraconsäureanhydrid, Acrylamid oder substituierte Acrylamide; Natriumvinylsulfonat; Phosphoethyl- (meth)acrylat; Acrylamidopropansulfonat; Diacetonacrylamid; Glycidylmethacrylat; Acetoacetylethylmethacrylat; Acrolein und Methacrolein; Dicyclopentadienylmethacrylat; Dimethylmetaisopropenylbenzylisocyanat, Isocyanatethylmethacrylat; Styrol oder substituierte Styrole; Butadien; Ethylen; Vinylacetat oder andere Vinylester; Vinyl-Monomere wie beispielsweise Vinylhalid, vorzugsweise Vinylchlorid, Vinylidenhalid, vorzugsweise Vinylidenchlorid, N-Vinylpyrrolidon; Aminomonomere, wie beispielsweise N,N'-Dimethylamino(meth)acrylat und Acrylonitril oder Methacrylonitril.
• Eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft polymere Materialien oder Bindemittel, die aus mindestens einem Stickstoff-enthaltenden Monomer mit anderen, wie vorstehend beschriebenen Monomeren copolymerisiert sind. Die US-Patentanmeldungs-Nr. 08/812,492, die US-Patente 5,364,891, die 5,494,961 und 4,367,298 sind hier unter Bezugnahme eingebracht, soweit sie Stickstoff-enthaltende Monomere und andere Monomere offenbaren. Geeignete Verfahren beinhalten Additionspolymerisation von ethylenisch ungesättigten Monomeren mit Amin-Funktionalität; Polymerisation von Monomeren, die ohne Weiteres Amine durch Hydrolyse erzeugen; Reaktionen von Aziridinen mit Carboxyl-enthaltenden Polymeren; Reaktionen von Polymeren mit einer enolischen Carbonylgruppe, beispielsweise Acetoacetoxyethylmethacrylat ("AAEM"), und von Diaminen; Reaktionen von Aminen mit Epoxy-enthaltenden Polymeren; und Reaktionen von Amin mit Vinylbenzylchlorid-Polymeren.
• Es können auch ein oder mehrere polyfunktionale Amine oder Polyimine (wie beispielsweise Polyethylenimin) in dem das Bindemittel-enthaltenden Bestandteil vorhanden sein. Zur Bildung solcher polyfunktionalen Amine oder Imine können viele Monomere polymerisiert sein. Die US-Patente 5,804,627, 5,672,379 und RE 36,032 sind hier unter Bezugnahme eingebracht, soweit sie solche Monomere offenbaren. Als Beispiele, jedoch ohne notwendigerweise darauf beschränkt zu sein, sind Aminoalkylvinylether, Aminoalkylvinylsulfide, α,β-ungesättigte Acrylamide mit C=C-Doppelbindungen, N-Acryloxyalkyloxazolidine, N-Acryloxyalkyltetrahydro-1,3-oxazine, Aziridine und andere eingenommen. Spezifischere Beispiele sind Ethylenimin, Propylenimin und solche, die in US-Patent 5,804,627, Spalte 3, Zeile 52 bis Spalte 6, Zeile 26 offenbart sind und die hier unter Bezugnahme eingebracht ist. Das Herstellungsverfahren ist das gleiche wie das in US-Patent 5,804,627, Spalte 6, Zeilen 27-59 offenbarte, und ist hier auch unter Bezugnahme eingebracht. Viele der Monomere können funktionelle Gruppen enthalten, die durch Reaktionen wie Hydrolyse in Amino-funktionelle Gruppen überführt werden können.
• Es ist auch bevorzugt, dass eine Base in dem ersten Bestandteil zusammen mit einem wässrigen, anionisch stabilisierten Bindemittel enthalten ist, insbesondere wenn ein polyfunktionelles Amin/Imin und/oder ein Bindemittel aus mindestens einem Stickstoff-enthaltenden, wie vorstehend beschriebenen Monomer copolymerisiert ist. Beispiele für Basen sind Alkylamine mit geringem Molekulargewicht und Ammoniak (oder seine wässrige Form - Ammoniumhydroxid). Alkylamine, die in diese Kategorie fallen, schließen Methylarnin, Dimethylamin, Trimethylamin, Ethylamin, Methylethylamin, Diethylamin, Triethylamin, Ethanolamin, Diethylhydroxylamin, Ethylendiamin, und Gemische davon ein. Zahlreiche schwerere Amine können auch verwendet werden. Beispiele sind Morpholin, Piperazin, Cyclohexylamin, Anilin, Pyridin, Gemische davon, und Gemische davon mit anderen Alkylaminen oder Ammoniak. Die Verwendung einer Base oder eines Basengemisches, die/das relativ flüchtig ist oder bei einer Temperatur im Bereich von 0ºC bis 50ºC einen relativ hohen Dampfdruck aufweist, nämlich größer als 5 kPa, vorzugsweise größer als 20 kPa, ist bevorzugt. Ammoniak (oder sein wässriges Äquivalent - Ammoniumhydroxid-Lösung in verschiedenen Konzentrationen) ist eine besonders bevorzugte Base, wenn eine flüchtige Base verwendet wird.
• Die Menge an einer Base oder an einem Basengemisch in dem ersten Bestandteil, der auch ein anionisch stabilisiertes Bindemittel enthält, kann in einem weiten Konzentrationsbereich, von 0,01 Gew.-% bis 75 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des enthaltenen Bindemittels, vorliegen. Eine bevorzugte Konzentration liegt im Bereich von 0,1 Gew.-% bis 60 Gew.-%, bevorzugter im Bereich von 1 Gew.-% bis 50 Gew.-%, die sich alle auf das Gesamtgewicht des in dem ersten Bestandteil enthaltenen Bindemittels beziehen. Bei Anwesenheit eines Polyamins oder eines Polyimins in dem Bindemittel ist es bevorzugt, dass eine Basenmenge enthalten ist, die zur Aufrechterhaltung von im Wesentlichen allen Stickstoff-enthaltenden funktionellen Gruppen in einem nicht-ionischen oder im Wesentlichen nicht-ionischen Zustand (nicht-protoniertem Zustand) ausreicht. Unter den bevorzugten Polyiminen sind Polyethylenimin (PEI) und Polypropylenimin. PEI kann über Aldrich Chemical Company, Sigma Chemical Company, ICN Biomedicals, Inc. und andere bezogen werden.
• Ein bevorzugter pH-Wert des ersten Bestandteils liegt im Bereich von 7 bis 11,5, bevorzugter von 7,5 bis 10. Dieser pH-Wert kann unter Verwendung vieler verschiedener Reagenzien oder Verfahren erhalten oder erreicht werden. Zur Einstellung der gewünschten pH-Wert-Stufe wird dem Bestandteil beispielsweise eine organische, anorganische Base oder ein Getisch davon zugesetzt. Wie in dem vorstehenden Abschnitt beschrieben wurde, soll ein gewünschter pH-Wert in Anwesenheit eines Polyamins oder Polyimins alle oder im Wesentlichen alle Amino-funktionellen Gruppen deprotonieren.
• Zur weiteren Verbesserung anderer Eigenschaften wie beispielsweise der Abnutzungsbeständigkeit von Straßenmarkierungsfarben können andere Zusatzstoffe oder bestimmte Siliziumenthaltende Monomere zugesetzt werden oder entweder in die Endformulierung und/oder das Bindemittel und/oder in ein polyfunktionelles Amin eingebracht werden. Die Einbringung einer Enaminfunktionalität in die Bindemittelzusammensetzung liegt ebenfalls innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung. Die US-Patente 5,820,993 und 5,672,379 sind hier, soweit sie solche Zusatzstoffe, funktionelle Gruppen, Monomere, Polymere oder Copolymere offenbaren, unter Bezugnahme eingebracht.
• Der Zusammensetzung können zusätzliche Bestandteile zugefügt werden, wie es im Allgemeinen angestrebt wird und von der beabsichtigten Verwendung des Anstriches abhängt. Diese zusätzlichen Bestandteile beinhalten, jedoch ohne darauf beschränkt zu sein, Vordickungsmittel; Fließeigenschaften-Modifizierungsmittel; Farbstoffe; Maskierungsmittel; Biozide bzw. Schädlingsbekämpfungsmittel; Dispersionsmittel; Pigmente wie beispielsweise Titandioxid, organische Pigmente, Ruß; Füll- bzw. Streckmittel, wie beispielsweise Calciumcarbonat, Talk, Tonerden, Siliziumdioxide und Silikate; Füllstoffe, wie beispielsweise Glas oder polymere Mikrosphären, Quarz und Sand; Frostschutzmittel; Weichmacher; Adhäsionsbeschleuniger; Koaleszenzmittel; Feuchthaltemittel; Wachse; oberflächenaktive Substanzen (Tenside); Gleitmittel; Vernetzungsmittel; Entschäumungsmittel; Färbemittel; Klebrigmacher; Wachse; Konservierungs- bzw. Stabilisierungsstoffe; Gefrier/Schmelzschutzstoffe, Korrosionsinhibitoren; Flockungsinhibitoren; und alkalische oder wasserlösliche Polymere.
• Glasbeads, Quarzbeads oder Keramikbeads verleihen den Verkehrsanstrichen oder Straßenmarkierungsbeschichtungen, insbesondere bei Nachtfahrten, nützliche reflektierende Eigenschaften. Alle zusammen werden hier als "Glasbeads" bezeichnet. Die Teilchengröße der Glasbeads liegt im Bereich von 50 u bis 1500 u, vorzugsweise 80 u bis 1250 u, bevorzugter im Bereich von 1000 u bis 1000 u. Glasbeads können über verschiedene handelsübliche Quellen wie Potters Industries, Inc. (PQ Corporation), Minnesota Mining and Manufacturing Company (3M) und andere bezogen werden. Für diese Anwendung geeignete, charakteristische Glasbeads sind solche, die in der AASHTO-Bezeichnung M 247-81 (1993) beschrieben sind, die von der American Association of State Highway and Transportation Officials (Washington, DC) entwickelt wurde. Die Glasbeads werden im Allgemeinen in einer Konzentration von 0,72 bis 2,9 kg/l oder höher für Anstriche zur Nachtsicht oder für widrige Witterungssichtweiten aufgetragen.
• Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand von Beispielen und Vergleichsbeispielen erläutert.
BEISPIEL (ERFINDUNG)a
• Der folgende Grundanstrich wurde durch Vereinigen der Inhaltsstoffe in der Reihenfolge, wie unten aufgelistet, unter Rühren hergestellt.
• Rhoplex AC-630 460,1 g
• Tamol 901 7,2 g
• Surfynol CT-136 2,8 g
• Drew L-493 2,0 g
• Ti-Pure R-900 100,0 g
• Omyacarb 5 760,6 g
• Vormischung:
• Methanol 30,0 g
• Texanol 23,0 g
• Wasser 11,6 g
• Natrosol 250HR (2%) 7,0 g
• Drewplus L-493 3,5 g
• Wasser notwendige Menge für die Viskosität = 71KU
• Die folgenden 2-Komponenten-Anstrichsysteme wurden hergestellt: TABELLE A
• a: Rhoplex und Tamol (eingetragene Warenzeichen); Bindemittel Rhoplex AC-630 und Dispersionsmittel Tamol 901, ein von Rohm & Haas Company, Philadelphia, Pennsylvania @ angebotenes Ammoniumsalz eines Polyelektrolyts, das zu 30 Prozent auf den Feststoffen basiert; Tensid Surfynol (ein eingetragenes Warenzeichen) CT-136, ein acetylenisches Tensid, das von Air Products and Chemicals, Inc., Allentown, Pennsylvania, angeboten wird; Schaumverhütungsmittel Drewplus (ein eingetragenes Warenzeichen) L-493, das von Ashland Chemical Company, Drew Industrial Division, Boonton, New Jersey geliefert wird; Titaniumdioxid Ti-Pure (eingetragenes Warenzeichen) R-900, das von E. I. duPont de Nemours & Company, Wilmington, Delaware geliefert wurde; Omyacarb (eingetragenes Warenzeichen) 5, das von Pluess-Staufer Industries, Inc., Proctor; Vermont, geliefert wurde; Esteralkohol Texanol (eingetragenes Warenzeichen), das von Eastman Chemicals, Kingsport, Tennessee, geliefert wurde; Sparkle Silver (eingetragenes Warenzeichen), das von Silberline Manufacturing Company, Inc., geliefert wurde.
• Komponente 1 der Anstriche wurde in einen Kunststoffbehälter gegeben. Unter Rühren wurde Komponente 2 rasch in Komponente 1 injiziert, und der Anstrich wurde auf eventuelle sichtbare Anzeichen einer Viskositätsveränderung beobachtet. Die Viskosität erschien in allen Fällen bis zu einer plötzlich eintretenden Gelierung im Wesentlichen unverändert zu bleiben. Die Zeit bis zur Gelierung wurde aufgenommen und ist nachstehend angegeben. TABELLE B
VERGLEICHSBEISPIEL
• Die folgenden Anstriche wurden hergestellt: TABELLE C
• Keiner dieser Vergleichsanstriche gelierte innerhalb einer einstündigen Trocknungszeit.
• Die Ergebnisse aus den Anstrichen P1-P3 zeigten, dass ein raschbindender 2-Komponenten- Anstrich hergestellt werden kann, indem geeignete oxidierende Verbindungen in einer Komponente und geeignete reduzierende Verbindungen in der zweiten Komponente zugefügt und die beiden Komponenten anschließend vereinigt werden. Die Ergebnisse der Vergleichsanstriche CP1-CP6 zeigen, dass eine schnelle Bindung des Anstrichs nicht verursacht wird, wenn nur die oxidierende Verbindung oder nur die reduzierende Verbindung beigefügt ist.
• Die hier beschriebenen Beispiele dienen nur zu erläuternden Zwecken. Sie sollen nicht als das Wesen oder den Umfang der vorliegenden Erfindung, der durch die vorliegenden Ansprüche und die Beschreibung dargelegt ist, einschränkend ausgelegt werden.

Claims (9)

1. Verfahren zur Herstellung einer schnellbindenden, wässrigen Zweikomponenten-Anstrichzusammensetzung, umfassend ein Bindemittel, wobei das Verfahren umfasst:

Zubereiten einer ersten Komponente, welche einen reduzierenden Bestandteil umfasst, wobei der reduzierende Bestandteil Ionen eines Valenzzustandes von mindestens +1 bei Oxidation bildet;

Zubereiten einer zweiten Komponente, welche einen oxidierenden Bestandteil umfasst, wobei der oxidierende Bestandteil ein Standard-Reduktions-Potential hat, das positiver ist als der reduzierende Bestandteil; und

Vereinigen der ersten Komponente mit der zweiten Komponente.

2. Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Vereinigen auf eine Weise durchgeführt wird, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus gleichzeitiges Mischen während einer Aufbringung auf ein Substrat, Mischen vor der Aufbringung, Aufbringen der ersten Komponente auf ein Substrat, gefolgt vom Aufbringen der zweiten Komponente, und Aufbringen der zweiten Komponente zuerst auf das Substrat, gefolgt vom Aufbringen der ersten Komponente.

3. Das Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der reduzierende Bestandteil ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus einem elementaren Metall, Eisenverbindungen, Kobaltverbindungen, Zinnverbindungen und Gemischen davon.

4. Das Verfahren nach Anspruch 3, wobei der reduzierende Bestandteil ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus elementarem Aluminium, Eisensulfat, Kobaltchlorid, Kobaltacetat, Zinnsulfat und Gemischen davon.

5. Das Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der oxidierende Bestandteil ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus einer Kupferverbindung, einem Chlorit, einem Hypochlorit, einem Perchlorat und Gemischen davon.

6. Das Verfahren nach Anspruch 5, wobei der oxidierende Bestandteil ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Kupferchlorid (CuCl&sub2;), Kupferbromid, Natriumchlorit (NaClO&sub2;) und Gemischen davon.

7. Das Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der oxidierende Bestandteil und der reduzierende Bestandteil ausgewählt sind aus der Gruppe, bestehend aus Redoxpaaren von (1) dem oxidierenden Bestandteil, bestehend im Wesentlichen aus CuCl&sub2;, und dem reduzierenden Bestandteil, bestehend im Wesentlichen aus Al(s), (2) dem oxidierenden Bestandteil, bestehend im Wesentlichen aus NaClO&sub2;, und dem reduzierenden Bestandteil, bestehend im Wesentlichen aus Al(S) und (3) dem oxidierenden Bestandteil, bestehend im Wesentlichen aus NaClO&sub2; und dem reduzierenden Bestandteil, bestehend im Wesentlichen aus SnSO&sub4;.

8. Eine schnellbindende, wässrige Zweikomponenten-Anstrichzusammensetzung, umfassend ein Bindemittel, wobei die Zusammensetzung umfasst eine erste Komponente, welche einen reduzierenden Bestandteil umfasst, worin der reduzierende Bestandteil Ionen eines Valenzzustandes von mindestens +1 bei Oxidation bildet, und eine zweite Komponente, welche einen oxidierenden Bestandteil umfasst, wobei der oxidierende Bestandteil ein Standard-Reduktions-Potential hat, das positiver ist als der reduzierende Bestandteil.

9. Eine schnellbindende, wässrige Zweikomponenten-Anstrichzusammensetzung gemäß Anspruch 8, worin der reduzierende Bestandteil ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus elementarem Metall, einer Eisenverbindung, einer Kobaltverbindung, einer Zinnverbindung und Gemischen davon, und der oxidierende Bestandteil ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus einer Kupferverbindung, einem Chlorit, einem Hypochlorit, einem Perchlorat und Gemischen davon.