DE60025007T2

DE60025007T2 - Zusammensetzung zum verleihen von gewünschten eigenschaften an materialien

Info

Publication number: DE60025007T2
Application number: DE60025007T
Authority: DE
Inventors: James Canorro; A. Robert GELMAN; B. Matthew HOWLE; Andrea Keys; Joanne Lefever; W. William MASLANKA; I. Jeffrey MELZER; M. Kevin MOTTERN; T. Michael RAAB; William Rodriquez; A. Richard STUHRKE; E. Jennifer STEED; G. Robert SZEWCZYK
Original assignee: Armstrong World Industries Inc; Hercules LLC
Current assignee: Armstrong World Industries Inc; Hercules LLC
Priority date: 1999-07-08
Filing date: 2000-07-10
Publication date: 2006-08-24
Anticipated expiration: 2020-07-11
Also published as: AU770880B2; AU5923700A; CA2378841C; PL202959B1; EP1214383A1; ES2251384T3; US20030199629A1; EP1214383B1; DE60025007D1; CN100412149C; CN1360620A; KR100686290B1; AR024696A1; TWI266793B; JP2003504484A; ATE313607T1; KR20020026238A; WO2001004224A1; PL352708A1; MXPA02000009A

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldung
Die vorliegende Anmeldung ist eine "Continuation-in-Part" von US-Anmeldung Nr. 09/348,346, eingereicht am 8. Juli 1999.
Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft wäßrige Zusammensetzungen, um Materialien eine Vielzahl von Eigenschaften zu verleihen. Zum Beispiel schließen wäßrige Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung Zusammensetzungen für Überzugs/Sperrschichten, Austauschmittel/Streckmittel für Latex und Vernetzer für eine Vielzahl von Stoffen sowie in Haftvermittlern/Bindemitteln ein. Solche Zusammensetzungen können damit beschichteten und/oder imprägnierten Substraten verschiedene gewünschte Eigenschaften verleihen. Wäßrige Zusammensetzungen der Erfindung sind besonders geeignet zum Beschichten von Substraten wie physiologischen Substraten, porösen Substraten, Cellulose-Substraten, Textilien und Baumaterialien wie Holz, Metall und Glas. Die erfindungsgemäße wäßrige Zusammensetzung kann auch in Tinten, Farbstofffixierern, Haftvermittlern, Dichtungsmassen, Celluloseprodukten, Körperpflegeprodukten wie Kosmetika und Haarformgebungsprodukten, Harzen, Anstrichmittel, Beschichtungen und Vliesprodukten zur Bereitstellung von Adhäsion, Abgabe, Oberflächenmodifikation, Festigkeit und/oder Struktur und zum Schutz vor den Wirkungen von Flüssigkeiten und Dampf und Gasen verwendet werden. Eine Vliesstruktur kann ein Blatt, eine Bahn oder eine Fasermatte aus gerichtet oder zufällig orientierten Fasern aus natürlichen und/oder künstlichen Fasern oder Filamenten, gebunden durch Reibung und/oder Kohäsion und/oder Adhäsion sein, ausschließlich Papier und Produkten, die gewebt, gestrickt, vernadelt, nahtgewirkt oder durch Naßmahlung verfilzt oder nicht zusätzlich vernadelt sind, oder die aneinander durch beliebige fachbekannte Techniken gebunden sind. Ein Beispiel für eine Vliesstruktur schließt einen Vliesstoff ein, der eine flache, flexible poröse Blattstruktur ist, die durch Ineinandergreifen von Schichten oder Netzwerken von Fasern, Filamenten oder folienartiger filamentöser Struktur erzeugt wird.
Zusätzlich ist die erfindungsgemäße Zusammensetzung geeignet zur Verwendung in Metallumwandlungsbeschichtungen zur Steigerung der Korrosionsbeständigkeit von Metalloberflächen und der Anstrichmittelhaftung daran.
Die vorliegende Erfindung schließt auch Produkte ein, die solche Zusammensetzungen umfassen, sowie Verfahren zur Herstellung solcher Produkte.
2. Hintergrund der Erfindung und Stand der Technik
Materialien können mit einer Vielzahl von Zusammensetzungen behandelt werden, um ihnen gewünschte Eigenschaften zu verleihen.
Substrate werden häufig mit einer Beschichtungszusammensetzung beschichtet, um dem Substrat, einschließlich dessen Oberfläche, gewünschte Eigenschaften zu verleihen.
Verschiedene Substrate sind beschichtet oder in anderer Weise mit Beschichtungszusammensetzungen behandelt worden, um dem Substrat, einschließlich dessen Oberfläche, gewünschte Eigenschaften zu verleihen. Zum Beispiel gibt es eine große Vielzahl von Bau- und Deckmaterialien, die in der Konstruktion von feststehenden Strukturen wie Wohnhäusern und anderen Gebäuden und gewerblichen Strukturen, Schulen, öffentlichen Einrichtungen und dgl. eingesetzt werden. Viele solcher Materialien basieren auf Vliesstoffen. Außerdem werden viele solcher Materialien mit einem Oberflächendeckanstrich beschichtet und/oder imprägniert, entweder während der Herstellung, vor dem Einbau oder nach dem Einbau oder in einer Kombination der obigen Situationen.
Solche Materialien, insbesondere Deckenfliesen, sind mit Grundierungsüberzügen versehen worden, die Ethylen-Vinylchlorid-Copolymeremulsionen umfassen. Besonders geeignete Materialien schließen diejenigen ein, die von Air Products and Chemicals Inc., Allentown, Pennsylvania, unter der Marke AIRFLEX^® erhältlich sind. Spezifische Beispiele für solche Emulsionen werden in US-PS 4,673,702 (IACOVIELLO) und US-PS 4,962,141 (IACOVIELLO et al.) offenbart, beide übertragen auf Air Products and Chemicals Inc., Allentown, Pennsylvania.
Papier für bestimmte Anwendungen wird herkömmlich mit Harzen verfestigt, um ihm Festigkeit zu verleihen, wenn das Papier naß ist. Solche Harze werden üblicherweise als "Naßfestharze" bezeichnet. Ein häufig für die Verwendung in Papieren verwendetes Naßfestharz ist das der großen Klasse von Polyamidoamin-Epihalogenhydrin-Harzpolymeren für Harze. Solche Harze schließen die unter der Marke KYMENE^® von Hercules Incorporated, Delaware, vermarkteten ein. Solche Harze und Verfahren zu ihrer Herstellung werden zum Beispiel offenbart in US-PSen 2,926,116 und 2,926,154 (KEIM), US-PS 5,614,597 (BOWER); US-PS 5,644,021 und 5,668,246 (MASLANKA), alle übertragen auf Hercules Incorporated.
US-PS 4,859,527 offenbart cellulosische Vliesprodukte mit erhöhter Wasser- und/oder Lösungsmittelbeständigkeit, die durch Vorbehandlung der Cellulosefasern erhalten werden. In einigen Ausführungsformen offenbart dieses Patent, daß geeignete Vorbehandlungsmittel Poly(aminoamid)-Epichlorhydrin-Harze einschließen. Geeignete Decküberzugsbindemittel werden als Ethylen-Vinylchlorid-Acrylamid-Polymere einschließend offenbart. Spezifische Beispiele für die Vorbehandlungsmittel schließen KYMENE^® und HERCOBOND^®, einschließlich HERCOBOND^® 5100 ein; Decküberzugsbindemittel schließen Bindemittel wie AIRFLEX^® "EVCI"-Copolymere (AIRFLEX^® 4500) ein. Es gibt auch einen Bedarf an flexiblen Beschichtungen, wie zum Beispiel Vorbehandlungen und Vorbeschichtungen auf verschiedene Substraten. Solche Substrate, auf denen eine Notwendigkeit für eine flexible Beschichtung existiert, schließen Substrate ein, die gebogen oder durchgebogen werden. Solche Substrate können auch diejenigen einschließen, die geschnitten werden können. Deckenfliesen sind Beispiele für solche Substrate.
Beschichtungszusammensetzungen, die Poly(aminoamid)-Epihalogenhydrin-Harze wie KYMENE und Latizes wie AIRFLEX umfassen, werden zur Behandlung von Deckenfliesen verwendet, wie es in der gleichzeitig anhängigen Anmeldung Nr. 09/348,346 offenbart wird.
Nagelpolitur ist ein weiteres Beispiel für eine Beschichtung für Substrate. Nagelpolituren auf Wasserbasis werden in der gemeinsam übertragenen, gleichzeitig anhängigen Anmeldung Nr. 09/348,345 offenbart. Nagelpolitur ist besonders gewöhnlich eine gefärbte Flüssigkeit, die, ähnlich wie Farbe, zu einem harten, glänzenden Überzug trocknet. Nagelpolituren, die als Handelserzeugnisse verkauft werden, sind typischerweise Lösungen und/oder Dispersionen in einem organischen Lösungsmittel wie Toluol oder Aceton.
Herkömmliche Nagelpolituren verwenden allgemein Nitrocellulose als Filmbildner. Typische Formulierungen werden in "Formulating Nail Lacquer", B. Albert, Drug and Cosmetic Industry, Bd. 48 (November 1998) offenbart.
US-PS 5,120,259 offenbart eine Nagelpolitur auf Wasserbasis, die aus wenigstens einem Polyurethan und/oder Polyurethan-Copolymer in dispergierter Form als Bindemittel mit einem Verdicker und acryliertem Styrol-Copolymer besteht. Das acrylierte Styrol-Copolymer wird zur Erhöhung der Härte des getrockneten Überzugs verwendet.
US-PS 5,716,603 offenbart eine Nagelpoliturzusammensetzung, die eine wäßrige Lösung umfaßt, die ein mit einem difunktionellen acrylierten Urethan-Oligomer vernetztes Acrylharz enthält. Dieses Patent stellt fest, daß Nagelpoliturformulierungen andere Additive wie Weichmacher und Tropfenbildner zur Modifizierung des Films und/oder Bereitstellung anderer gewünschter oder funktioneller Eigenschaften wie Glanz, gleichförmige Farbe oder Beständigkeit gegen Abplatzen enthalten.
EP-A-0 606 005 offenbart ein faseriges verfestigtes Bahnmaterial, das ein polymeres Bindemittel (z.B. Polyvinylalkohol), ein Naßfestharz (z.B. ein Polyamid-Polyamin-Epichlorhydrin-Harz) und ein Keten-Dimer (z.B. ein Alkylketendimer) umfaßt.
EP-A-0 579 081 offenbart ein Bindemittelsystem, das auf einem basischen Polykondensat, das kationische Gruppen enthält, erhalten durch Reaktion von Polyaminen und/oder Polyamidoaminen mit Dichlorethan, einem Vernetzer, erhalten aus Polyaminen und Epichlorhydrin und anschließende Reaktion mit einer oder mehreren Basen und anschließende Stabilisierung mit anorganischen Säuren und/oder Carbonsäuren, und gegebenenfalls einem Homopolymer oder Copolymer einer Vinyl-Verbindung beruht.
US-A-5 314 945 offenbart eine Beschichtungszusammensetzung auf Wasserbasis, die 10–30 Gew.% eines in einem wäßrigen Träger dispergierten filmbildenden Bindemittels umfaßt, worin das Bindemittel 20–85 Gew.% auf Basis des Bindemittels eines Acryl-Polymers, 10–40 Gew.% eines Polyurethans und 5–40 Gew.% eines wasserlöslichen oder wasserdispergierbaren alkylierten Melamin-Formaldehyd-Vernetzungsmittels enthält.
US-A-4,049,607 offenbart eine wärmeumwandelbare wasserlösliche Beschichtungszusammensetzung, die ein teilweise neutralisiertes tertiäres Alkanolaminsalz eines filmbildenden Acryl-Additionscopolymers umfaßt. Das teilweise neutralisierte Salz ist zur Vernetzung mit Aminoplast angepaßt, wenn es aus einem wäßrigen Medium auf ein wärmebeständiges Substrat aufgetragen wird.
US-A-3,714,298 offenbart einen Polyblend-Kautschuk aus Ethylen/Vinylchlorid/Acrylamid-Interpolymer und Polyacrylamid, der nützlich als Haftvermittlerbindemittel in anorganischen Papierzusammensetzungen ist.
US-A-4,594,108 beschreibt Verdickungszusammensetzungen, die ein wasserlösliches organisches Polymer mit hohem Molekulargewicht und ein wasserunlösliches wasserdispergierbares und wasserquellbares anorganisches Polymer umfassen, das mit dem wasserlöslichen Polymer kompatibel ist. US-A-5,698,305 offenbart Zeitungspapier, das mit einem Oberflächenbehandlungsmittel gestrichen ist, das eine Verbindung auf Polyacrylamidbasis und ein Vinylacetat/Maleinsäurehalbester-Copolymer einschließt.
Veränderungen der Gesamtformulierung von Substratbeschichtungen wurden versucht. Zum Beispiel wurden Versuche unternommen, die physikalischen Eigenschaften wie Wasserbeständigkeit, Haltbarkeit, Kratzfestigkeit etc. sowie ein gutes Erscheinungsbild, einschließlich Deckfarbe, zu verbessern. Jedoch besteht ein fortgesetzter Bedarf an Verbesserung.
Substrate werden häufig mit einer Beschichtungszusammensetzung beschichtet, um dem Substrat, einschließlich dessen Oberfläche, gewünschte Eigenschaften zu verleihen. Poröse Baustoffe sind illustrativ für solche Substrate. Eine große Vielzahl von Bau- und Deckmaterialien existiert, die in der Konstruktion von ruhenden Strukturen wie Wohnhäusern und anderen Gebäuden und gewerblichen Strukturen, Schulen, öffentlichen Einrichtungen und dgl. eingesetzt werden. Viele solche Materialien beruhen auf Vliesstoffen. Ferner werden viele solcher Materialien mit einer Oberflächendeckbeschichtung überzogen und/oder imprägniert, entweder während der Herstellung, vor dem Einbau oder nach dem Einbau oder in einer Kombination der obigen Situationen.
Hochqualitative akustische Deckenfliese wird wegen ihres Erscheinungsbildes und ihrer Schalleigenschaften vermarktet. Die Herstellung solcher Materialien kann allgemein in zwei Stufen unterteilt werden: eine Naßpartie-Formulierungsstufe und eine Fertigungsstufe.
In der Naßpartie-Formulierungsstufe wird die Rückwandfliese aus einer Aufschlämmungsmischung aus zum Beispiel Mineralwolle, Papier, Perlit, Ton und Stärke hergestellt, die auf einer Naßpartie-Formgebungsmaschine oder Papiermaschine oder einem ähnlichen System entwässert und getrocknet wird, wodurch eine dicke Matte hergestellt wird. In der Fertigungsstufe wird die resultierende Matte anschließend geschliffen, geschnitten, mit einem Muster verziert und "angestrichen" (oder beschichtet). In solchen Produkten ist es wünschenswert, bestimmte Eigenschaften in bezug auf Haltbarkeit, Handhabbarkeit und Bearbeitbarkeit bereitzustellen. Zum Beispiel ist es bei Deckenfließen äußerst wichtig, Deckenfliesen bereitzustellen, die so geringe Abblätter- und Abplatzeigenschaften wie möglich aufweisen, insbe sondere beim Vornehmen von Kantenschnitten oder beim Einbau der Fliesen im Deckenstützgitter. Versuche wurden unternommen, diese Eigenschaften durch Modifizieren der rohen Zellstoffzusammensetzung des Materials, das der Pappenfabrik zugeführt wird, sowie durch Modifikationen der Beschichtungen, wie der Grundierungsbeschichtungen, der Deckanstrichmittel, Deckbeschichtungen und Kantenbeschichtungen zu verbessern. Allgemein haben solche Ansätze Versuche eingeschlossen, neue Rohstoffe und/oder Veränderungen anderer Herstellungsverfahren zu modifizieren oder bereitzustellen.
In bezug auf Deckenfliesen wurden Veränderungen der Gesamtformulierung des Brettmaterials (d.h. der Aufschlämmung, aus der das Brett hergestellt wird) und der Grundierungsbeschichtung versucht. Zum Beispiel wurden Versuche unternommen, physikalische Eigenschaften wie Schneidbarkeit, Haltbarkeit, Kratzfestigkeit, Reduzierung von Abblättern, Abplatzen etc. sowie ein gutes Erscheinungsbild, einschließlich Deckfarbe, zu verbessern. Jedoch besteht ein fortgesetzter Bedarf an Verbesserung.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft wäßrige Zusammensetzungen, die Komponente (A), die wenigstens ein wasserlösliches Polyamidoamin-Epihalogenhydrin-Polymer mit wenigstens einer funktionellen Gruppe umfaßt, die eine Vernetzungsreaktion beim Trocknen und/oder Erwärmen erfährt; und Komponente (B) umfassen, die wenigstens ein filmbildendes Latexmaterial umfaßt.
Die erfindungsgemäßen wäßrigen Zusammensetzungen können als Überzug/Sperrschichten, Austauschmittel/Streckmittel für Latex und Vernetzer sowie in Haftvermittlern/Bindemitteln verwendet werden. Bei Verwendung als Überzug/Sperrschichten liefert die erfindungsgemäße wäßrige Zusammensetzung eine Feuchtigkeitssperre, Kantenversiegelung, Streckmittel für Latizes, Fleckenbeständigkeit, Wasserbeständigkeit/Abstoßung und Porositätskontrolle für poröse Substrate wie Papier und Textilien. Beispiele für Überzug/Sperrschichten schließen ohne Beschränkung Additive für Textur in Anstrichmitteln, Bindemittel für Überzüge (zum Beispiel in Anstrichmittel), Anstrichmittelgrundierungen für alle Oberflächen, Additive für Papier (z.B. Papierstreichmittel, Papierbedruckbarkeit, Papierleimung und Papier-Naß/Trockenfestigkeitsmittel), Vorstreichungen für gestrichenes Papier, Grundierungen für den Druck und Austauschmittel/Streckmittel für Latex in allen Anwendungen ein, die Latex verwenden. Zusätzlich ist die erfindungsgemäße Zusammensetzung geeignet zur Verwendung in der Metallumwandlungs beschichtung zur Steigerung der Korrosionsbeständigkeit von Metalloberflächen und der Anstrichmitteladhäsion daran.
Die erfindungsgemäße wäßrige Zusammensetzung kann auch in Haftvermittlern/Bindemitteln wie Haftvermittlern, Bindemitteln (z.B. für Beschichtungen und Körperpflegeprodukte wie Kosmetika und Haarformgebungsprodukte), Additiven für konstruierte Holzerzeugnisse, Farbstofffixierern, Papier-Naß/Trockenfestadditiven, Additiven in Anstrichmitteln, Harzen wie permanenten Preßharzen (z.B. für Faltenbeständigkeit), Vorstreichungen für gestrichene Papiere, Grundierungen für das Bedrucken beliebiger Oberflächen (z.B. Holz, Papier, Metall, etc.), Schutzüberzügen, Oberflächenmodifikatoren für Holz/Metall/Glas und Austauschmitteln/Streckmitteln für Latex als interne Bindemittel in allen Anwendungen, die Latex verwenden, verwendet werden. Bei Verwendung in einem Haftvermittler/Bindemittel kann die erfindungsgemäße wäßrige Zusammensetzung Formstabilitätskontrolle und/oder Festigkeit für Papier, Holz und Textilien sowie Textur in Anstrichmitteln bereitstellen.
Zusätzlich kann die erfindungsgemäße wäßrige Zusammensetzung auch als Vernetzer in Additiven für konstruierte Holzerzeugnisse, Papierleimungsmittel, Papier-Naß/Trockenfestadditive, permanente Preßharze, Austauschmittel für Latex als internes Bindemittel in allen Anwendungen, die Latex verwenden, Oberflächenmodifikatoren in Holz/Metall/Glas, Tintenträger und textile Naßverarbeitungshilfen verwendet werden. Die Verwendung der erfindungsgemäßen wäßrigen Zusammensetzung als Vernetzer liefert Versiegelungseigenschaften, Fleckenbeständigkeit, Textilfestigkeit und Wasserbeständigkeit/Abstoßung.
Zum Beispiel kann Komponente (A) vorteilhaft aus wenigstens einem aus vernetzbaren Polymeren auf Acrylamidbasis (z.B. kationisch funktionalisierten Polyacrylamiden), Polyamidoamin-Epihalogenhydrin-Harzen, Polyaminen und Polyiminen ausgewählt werden.
In einigen bevorzugten Ausführungsformen kann die wenigstens eine funktionelle Gruppe der Komponente (A) aus Epoxy, Azetidinium, Aldehyd, Carboxyl, Acrylat und Derivaten davon, Acrylamid und Derivaten davon und quaternärem Amin ausgewählt werden.
Das filmbildende Polymer kann zum Beispiel aus wenigstens einem Polymer ausgewählt werden, das aus Monomeren von Alkylhalogeniden mit 2 bis 12 C-Atomen, Alkenhalogeniden mit 2 bis 12 C-Atomen, Alkylacrylamiden mit 2 bis 12 C-Atomen, Alkenacrylamiden mit 2 bis 12 C-Atomen, Alkylacrylaten mit 2 bis 12 C-Atomen und Alkenacrylaten mit 2 bis 12 C-Atomen abgeleitet ist.
Einige bevorzugte Polymere schließen diejenigen ein, die aus wenigstens einem Monomer abgeleitet sind, das aus Styrol, Dimethylstyrol, Vinyltoluol, Chloropren, Butadien, Ethylen, Acrylamid, Acrylnitril, Acrolein, Methylacrylat, Ethylacrylat, Acrylsäure, Methacrylsäure, Methylmethacrylat, n-Butylacrylat, Vinylidenchlorid, Vinylester, Vinylchlorid, Vinylacetat, acryliertem Urethan, Hydroxyethylacrylat, Dimethylaminoethylenacrylat und Vinylacetat ausgewählt ist. Zum Beispiel kann das filmbildende Polymer ein Latex sein, der aus wenigstens einem Polymer ausgewählt ist, das aus wenigstens einem Monomer abgeleitet ist, das Struktureinheiten umfaßt, die aus einem Alkylhalogenid mit wenigstens einer Doppelbindung wie Vinylhalogenid, z.B. Vinylchlorid, und einem Alken wie Ethylen abgeleitet sind, worin das Alkylhalogenid 2 bis 12 C-Atome aufweist und worin das Alken 2 bis 12 C-Atome aufweist. Das Alkylhalogenid kann zum Beispiel ein Vinylhalogenid sein. In einigen Ausführungsformen schließt die Zusammensetzung ferner wenigstens eine Säure ein, bevorzugt eine Fluosäure (z.B. Fluotitansäure, Fluozirkonsäure, Fluokieselsäure und Fluoborsäure).
Die Zusammensetzung hat ein Trockengewichtsverhältnis von (A) zu (B) von ca. 5:1 bis 1:1, besonders bevorzugt von ca. 2:1 bis 1:1 oder ca. 1,69:1.
Die Erfindung betrifft auch Verfahren zur Herstellung eines beschichteten Substrats, das zum Beispiel das Beschichten eines Substrats mit einer Beschichtungszusammensetzung, die die Komponenten (A) und (B) einschließt, und das Härten der Beschichtungszusammensetzung auf dem Substrat umfaßt. Ferner können die Verfahren das Beschichten eines Substrats mit einer Beschichtungszusammensetzung, die die Komponenten (A) und (B) einschließt, und das Trocknen der Zusammensetzung vor Ort auf der Oberfläche eines Substrat oder das Spülen eines Substrats mit einer Beschichtungszusammensetzung einschließen.
Zusätzlich ist die vorliegende Erfindung auch auf beschichtete Substratmaterialien gerichtet, die Substrate wie Celluloseprodukte beschichten und Vliesprodukte wie Bahnen, Deckenfließen und Metall beschichten. Bevorzugt ist die vorliegende Erfindung auch auf Verfahren zur Herstellung von beschichteten Substraten wie Celluloseprodukte, Vliesbahnen, Deckenfliesen und Metall unter Verwendung der Komponenten (A) und (B), z.B. unter Verwendung einer gehärteten Zusammensetzung der Komponenten (A) und (B), gerichtet.
Die vorliegende Erfindung ist auch spezifisch auf Verfahren für die Metallumwandlungsbeschichtung unter Verwendung der Zusammensetzung gerichtet, die die Komponenten (A) und (B) und wenigstens eine Säure enthält, bevorzugt Fluosäure (z.B. Fluotitansäure, Fluozirkonsäure, Fluokieselsäure und Fluoborsäure), bevorzugt bei einem pH von ca. 1,5 bis ca. 5,0. Bevorzugt ist die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zur Bildung einer im wesentlichen chromfreien Umwandlungsbeschichtung auf einer Metalloberfläche unter Verwendung der Zusammensetzung gerichtet, die die Komponenten (A) und (B) und wenigstens eine Säure enthält, bevorzugt eine Fluosäure (z.B. Fluotitansäure, Fluozirkonsäure, Fluokieselsäure und Fluoborsäure), bevorzugt bei einem pH von ca. 1,5 bis ca. 5,0. Besonders bevorzugt ist die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zur Bildung einer im wesentlichen chromfreien, vor Ort getrockneten Umwandlungsbeschichtung auf einer Metalloberfläche unter Verwendung der Zusammensetzung gerichtet, die die Komponenten (A) und (B) und wenigstens eine Säure enthält, bevorzugt eine Fluosäure (z.B. Fluotitansäure, Fluozirkonsäure, Fluokieselsäure und Fluoborsäure), bevorzugt bei einem pH von ca. 1,5 bis ca. 5,0. Die Menge der Zusammensetzung in (1) kann bevorzugt ca. 0,1 bis ca. 90 Gew.% sein, und die Menge der Säure kann bevorzugt ca. 0,2 bis ca. 20 Gew.% sein.
Die vorliegende Erfindung ist auch auf Substrate, bevorzugt Metallsubstrate, gerichtet, die eine gehärtete Zusammensetzung umfassen, die Komponente (A) umfaßt, die wenigstens eine wasserlösliche Komponente umfaßt, die wenigstens eine funktionelle Gruppe umfaßt, die eine Vernetzungsreaktion beim Trocknen und/oder Erwärmen erfährt; und die Komponente (B) umfaßt, die wenigstens ein filmbildendes Latexmaterial umfaßt.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung auch Verfahren zur Herstellung von Celluloseprodukten, bevorzugt Deckenfliesen und Vliesprodukten wie Bahnen.
Zum Beispiel liefert die Erfindung ein Verfahren der im wesentlichen gleichzeitigen oder aufeinanderfolgenden Zugabe zu einem System, das Cellulosefasern umfaßt, worin das System aus wenigstens einem aus einem wäßrigen System, einem Filz, einer Bahn und Kombinationen daraus ausgewählt ist, von (A) wenigstens einer wasserlöslichen Komponente, die wenigstens eine funktionelle Gruppe umfaßt, die eine Vernetzungsreaktion erfährt; und (B) wenigstens einem filmbildenden Polymer.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch Celluloseprodukte, bevorzugt Deckenfließen und Vliesprodukte wie Bahnen, die eine Zusammensetzung umfassen, die die Komponente (A) umfaßt, die die wenigstens eine wasserlösliche Komponente umfaßt, die wenigstens eine funktionelle Gruppe umfaßt, die eine Vernetzungsreaktion beim Trocknen und/oder Erwärmen erfährt; und die Komponente (B) umfaßt, die wenigstens ein filmbildendes Latexmaterial umfaßt.
In einigen Aspekten stellt die vorliegende Erfindung eine Beschichtungszusammensetzung für Substrate und insbesondere poröse Substrate bereit, speziell poröse Substrate, die nach dem Beschichten verarbeitet oder verändert werden können.
In einigen Aspekten betrifft die Erfindung Baumaterialien, einschließlich Deckenfliesen und dgl., die eine verbesserte Schneidbarkeit aufweisen, wie es durch ein geringes Maß an Abplatzen und/oder Abblättern gezeigt wird.
Die vorliegende Erfindung stellt eine Beschichtungszusammensetzung für Baumaterialien bereit, einschließlich Deckenfliesen und dgl., die eine gewünschte Deckfarbe und Oberflächenhaltbarkeit erreichen (wie zum Beispiel Kratzbeständigkeit, Abriebbeständigkeit und Scheuereigenschaften).
Bevorzugt liefert die Erfindung solche Materialien, die eine Kombination aus verbesserter Schneidbarkeit aufweisen, wie es durch ein geringes Maß an Abplatzen und/oder Abblättern und Abriebbeständigkeit gezeigt wird.
Die Erfindung stellt vorzugsweise auch Beschichtungszusammensetzungen für Baumaterialien, einschließlich Deckenfliesen, bereit, die dann, wenn die Baumaterialien mit der Zusammensetzung beschichtet werden und die Zusammensetzung gehärtet wird, eine Kombination aus den vorhergehenden Eigenschaften aufweisen, während sie auch eine gute Akustik, geringes Durchhängen, gute Haltbarkeit, gute Alterungseigenschaften, gute Farb- oder Deckeigenschaften, gute Feuerbeständigkeit und vorteilhafte Eigenschaften für den Einbau bereitstellen.
Die Beschichtungen der Erfindung können auf ein Fasersubstrat vom porösen Typ (wie eine Deckenfliese) aufgetragen werden und verleihen diesem Substrat Haltbarkeitseigenschaften, ohne es zu versiegeln, die porösen Eigenschaften (wie Akustik) zu verlieren oder das ästhetische Erscheinungsbild zu vermindern, während noch eine Feuerbeständigkeit der Klasse A beibehalten wird.
Die Erfindung stellt die vorhergehenden Vorteile bereit. Die Erfindung stellt auch eine Zusammensetzung bereit, die leicht verwendet werden kann.
Die Komponenten der Zusammensetzung können leicht vermischt werden, speziell in Ausführungsformen, in denen sie in flüssiger Form sind, wie zum Beispiel in Form einer Emulsion.
Zusammensetzungen der Erfindung benötigen bei Aushärtung keinen hohen Belüftungsgrad.
Zusammensetzungen der Erfindung sind auch zeitlich stabil.
Zusammensetzungen der Erfindung besitzen Eigenschaften, die sie besonders geeignet zur Aufbringung auf Substrate durch Aufsprühen machen. Zum Beispiel besitzen die Zusammensetzungen der Erfindung geringe Viskositäten und enthalten einen geringen Feststoffgehalt. Daher können die Zusammensetzungen der Erfindung ohne wesentliches Verstopfen der Sprühausrüstung während des Betriebs versprüht werden. Zusätzlich können die Zusammensetzungen der Erfindung ohne die Notwendigkeit großer Luftmengen für das Versprühen versprüht werden; als Ergebnis der geringen Viskosität der Zusammensetzungen können die Zusammensetzungen leicht bei niedrigeren Pumpendrücken atomisiert werden.
In einigen Aspekten liefert die Erfindung eine Beschichtungszusammensetzung, die folgendes umfaßt:

(A) wenigstens ein Polyamidoamin-Epihalogenhydrin-Harz; und
(B) wenigstens ein Material in einer ausreichenden Menge, um einem Substrat, das mit der gehärteten Beschichtungszusammensetzung beschichtet ist, einen Schneidfähigkeitswert von weniger als ca. 15 zu verleihen.

In einigen Aspekten stellt die Erfindung eine Beschichtungszusammensetzung bereit, die folgendes umfaßt:

(A) wenigstens ein Polyamidoamin-Epihalogenhydrin-Harz; und
(B) wenigstens ein Material, das aus weichmachenden Materialien, Vernetzungsinhibitoren und Kombinationen daraus ausgewählt ist, in einer ausreichenden Menge, um einem mit der Beschichtungszusammensetzung beschichteten Substrat einen Schneidfähigkeitswert von weniger als ca. 15 zu verleihen.

(A) wenigstens ein Polyamidoamin-Ephihalogenhydrin-Harz; und
(B) wenigstens ein Polymer, das Struktureinheiten umfaßt, die aus einem Alkylhalogenid mit wenigstens einer Doppelbindung und einem Alken abgeleitet sind.

In einigen Aspekten stellt die Erfindung Baueinheiten bereit, die mit einer Zusammensetzung beschichtet sind, die folgendes umfaßt:

(A) wenigstens ein Polyamidoamin-Epihalogenhydrin-Harz; und
(B) wenigstens ein Polymer, das Struktureinheiten umfaßt, die aus einem Alkylhalogenid mit wenigstens einer Doppelbindung und einem Alken abgeleitet sind.

In einigen Aspekten stellt die Erfindung Beschichtungszusammensetzungen bereit, die folgendes umfassen:

(A) wenigstens ein Polyamidoamin-Epihalogenhydrin-Harz; und
(B) wenigstens ein Material in einer ausreichenden Menge, um ausreichend Flexibilität zu verleihen, so daß dann, wenn die Beschichtung auf ein Substrat aufgetragen und gehärtet wird, die gehärtete Beschichtung im wesentlichen keine Delaminierung vom Substrat oder Rißbildung aufweist, wenn das Substrat substantiell um 180° nach dem Härten gebogen wird. Die Dicke der Beschichtung nach dem Härten ist bevorzugt im Bereich von ca. 127–254 μm (5–10 mils) im gehärteten Zustand.

Bevorzugt weisen solche Zusammensetzungen ausreichend Flexibilität auf, so daß dann, wenn die Beschichtung auf ein Substrat aufgetragen und gehärtet wird, die gehärtete Beschichtung im wesentlichen keine Delaminierung oder Rißbildung aufweist, wenn das Substrat substantiell um 360° gebogen wird.
Komponente (A) kann eine wäßrige Lösung von Komponente (A) umfassen, die in einer Menge im Bereich von ca. 5 bis ca. 95 Gew.% auf Basis des Gesamtgewichts aller Komponenten der Zusammensetzung vorhanden ist, und Komponente (B) kann eine wäßrige Emulsion von Komponente (B) umfassen, die in einer Menge im Bereich von ca. 5 bis ca. 95 Gew.% auf Basis des Gesamtgewichts aller Komponenten der Zusammensetzung vorhanden ist. Komponente (A) kann eine wäßrige Lösung von Komponente (A) umfassen, die in einer Menge im Bereich von ca. 50 bis ca. 85 Gew.% auf Basis des Gesamtgewichts aller Komponenten der Zusammensetzung vorhanden ist, und Komponente (B) kann eine wäßrige Emulsion von Komponente (B) umfassen, die in einer Menge im Bereich von ca. 8 bis ca. 50 Gew.% auf Basis des Gesamtgewichts aller Komponenten der Zusammensetzung vorhanden ist. Komponente (A) kann eine wäßrige Lösung von Komponente (A) umfassen, die in einer Menge von ca. 75 Gew.% auf Basis des Gesamtgewichts aller Komponenten der Zusammensetzung vorhanden ist, und Komponente (B) kann eine wäßrige Emulsion von Komponente (B) umfassen, die in einer Menge von ca. 11 Gew.% auf Basis des Gesamtgewicht aller Komponenten der Zusammensetzung vorhanden ist.
Die Beschichtungszusammensetzungen können ferner ein Tensid umfassen. Das Tensid kann ein nichtionisches Octylphenoxypolyethoxyethanol-Tensid umfassen. Das Tensid kann in einer Menge von bis zu 5 Gew.% vorhanden sein. Das Tensid kann in einer Menge von bis zu ca. 1 Gew.% vorhanden sein. Das Tensid kann in einer Menge von ca. 0,05–0,25 Gew.% vorhanden sein.
Die Erfindung stellt auch beschichtete Baueinheiten bereit, die ein Substrat umfassen, das mit solchen Beschichtungszusammensetzungen wie oben aufgeführt beschichtet ist. Das Substrat kann eine Deckenfliese oder eine Leichtbauplatte umfassen.
Solche beschichteten Baueinheiten weisen einen Hess-Rake-Testwert von wenigstens ca. 8 und einen Schneidfähigkeitswert von weniger als ca. 15 auf.
Bevorzugt weisen solche beschichteten Baueinheiten einen Hess-Rake-Testwert von wenigstens ca. 10 und einen Schneidfähigkeitswert von weniger als ca. 10 auf; bevorzugt einen Hess-Rake-Testwert von wenigstens ca. 12 und einen Schneidfähigkeitswert von weniger als ca. 2; bevorzugt einen Hess-Rake-Testwert von wenigstens ca. 14 und einen Schneidfähigkeitswert von weniger als ca. 1.
Das Substrat kann eine Deckenfliese und/oder eine Leichtbauplatte umfassen.
Bevorzugt weisen solche beschichteten Baueinheiten einen Hess-Rake-Testwertbereich von wenigstens ca. 8 und einen Schneidfähigkeitswert von weniger als ca. 15 auf; bevorzugt einen Hess-Rake-Testwert von wenigstens ca. 10 und einen Schneidfähigkeitswert von weniger als ca. 10; besonders bevorzugt einen Hess-Rake-Testwert von wenigstens ca. 12 und einen Schneidfähigkeitswert von weniger als ca. 2; und besonders bevorzugt einen Hess-Rake-Testwert von wenigstens ca. 14 und einen Schneidfähigkeitswert von weniger als ca. 1.
Komponente (B) wird bevorzugt aus Copolymeren ausgewählt, die aus Monomeren abgeleitet werden können, die wenigstens einen Vertreter aus Alkylhalogeniden, Alkenen, Methylmethacrylat, Butylacrylat, Styrol, Vinylidenchlorid, Acrylsäure, Methacrylsäure und Materialien auf Vinylacrylbasis einschließen.
Komponente (B) umfaßt bevorzugt ein Alkylhalogenid, bevorzugt ein Vinylhalogenid und bevorzugt Vinylchlorid. Bevorzugt umfaßt das Alken ein Olefin, bevorzugt Ethylen.
Die Erfindung stellt auch Verfahren zur Herstellung eines beschichteten Substrats bereit, die folgendes umfassen:

(1) Beschichten eines Substrats mit der Beschichtungszusammensetzung, die folgendes umfaßt:
(A) wenigstens ein Polyamidoamin-Epihalogenhydrin-Harz; und
(B) wenigstens ein Material in einer ausreichenden Menge, um dem beschichteten Substrat bei Härtung der Beschichtungszusammensetzung einen Schneidfähigkeitswert von weniger als ca. 15 zu verleihen; und
(2) Härten der Beschichtungszusammensetzung auf dem Substrat. Bevorzugt ist der Schneidfähigkeitswert weniger als ca. 10, besonders bevorzugt weniger als ca. 2, besonders bevorzugt weniger als ca. 1. Die eingesetzten Substrate und Zusammensetzungen sind wie oben definiert.

Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Die vorliegende Erfindung betrifft wäßrige Zusammensetzungen, die Komponente (A) wie hier definiert und Komponente (B) wie hier definiert umfassen.
Die wäßrigen Zusammensetzungen dieser Erfindung besitzen verschiedene Anwendungen, die Verwendungen als Überzug/Sperrschichten, Austauschmittel/Streckmittel für Latex und Vernetzer sowie Verwendungen in Haftvermittlern/Bindemitteln einschließen. Bei Verwendung als Überzug/Sperrschichten liefert die erfindungsgemäßen wäßrige Zusammensetzung eine Feuchtigkeitssperre, Kantenversiegelung, Streckmittel für Latizes, Fleckenbeständigkeit, Wasserbeständigkeit/Abstoßung und Porositätskontrolle für poröse Substrate. Beispiele für poröse Substrate schließen ohne Beschränkung Papierprodukte, Vliesprodukte, wie Bahnen und Textilien ein. "Streckmittel für Latizes" bezeichnet die Fähigkeit der erfindungsgemäßen Zusammensetzung (d.h. Komponenten (A) und (B)), ein Ersatz für Latex zu sein, und kann anstelle oder als Teilersatz für einen Latex in beliebigen Anwendungen verwendet werden, in denen Latex verwendet werden könnte.
Beispiele für Überzug/Sperrschichten schließen ohne Beschränkung Additive für Textur in Anstrichmittel, Bindemittel für Beschichtungen (z.B. in Farbe), Anstrichgrundierungen für alle Oberflächen, Additive für Papier (z.B. Papierbeschichtungen, Papierbedruckbarkeit, Papierleimung und Papier-Naß/Trockenfestmittel), Vorbeschichtungen für gestrichenes Papier, Grundierungen für den Druck und Austauschmittel/Streckmittel für Latex als interne Bindemittel in allen Anwendungen, die Latex verwenden.
Die erfindungsgemäße wäßrige Zusammensetzung kann in Haftvermittlern/Bindemitteln wie Haftvermittlern, Bindemitteln (z.B. für Beschichtungen und Körperpflegeprodukte wie Kosmetika und Haarformgebungsprodukte), Additiven für konstruierte Holzerzeugnisse, Farbstofffixierern, Papier-Naß/Trockenfestadditiven für Celluloseprodukte (z.B. Vliesprodukte wie Bahnen und Deckenfliesen), Additiven in Anstrichmittel, Harzen wie permanenten Preßharzen (z.B. Knitterbeständigkeit), Vorbeschichtungen für gestrichene Papiere, Grundierungen für den Druck, Schutzüberzügen, Oberflächenmodifikatoren für Holz/Metall/Glas und als Austauschmittel/Streckmittel für Latex als interne Bindemittel in allen Anwendungen verwendet werden, die Latex verwenden. Bei Verwendung in einem Haftvermittler/Bindemittel kann die erfindungsgemäße wäßrige Zusammensetzung Formstabilitätskontrolle und/oder Festigkeit für Papier, Holz und Textilien sowie Textur in Anstrichmittel bereitstellen (so daß sie, wenn ein Anstrich trocken ist, eine Oberfläche mit unregelmäßigen Konturen bildet).
Die erfindungsgemäße wäßrige Zusammensetzung kann auch als Vernetzer in Additiven für konstruierte Holzerzeugnisse, Papierleimungsmittel, Papier-Naß/Trockenfestadditive, permanente Preßharze, Austauschmittel für Latex als interne Bindemittel in allen Anwendungen, die Latex verwenden, Oberflächenmodifikatoren in Holz/Metall/Gals, Tintenträger (die einen Einfluß auf das Tintensetzen und den Glanz liefern) und textile Naßverarbeitungshilfen verwendet werden. Die Verwendung der erfindungsgemäßen wäßrigen Zusammensetzung als Vernetzer liefert Versiegelungseigenschaften, Fleckenbeständigkeit, textile Festigkeit und Wasserbeständigkeit/Abstoßung.
Zusätzlich ist die vorliegende Erfindung auch auf Verfahren zur Herstellung von beschichteten Substraten wie Celluloseprodukten, Vliesprodukten wie Bahnen, Deckenfliesen und Metall gerichtet. Bevorzugt ist die vorliegende Erfindung auch auf Verfahren zur Herstellung von beschichteten Substraten wie Celluloseprodukten, Vliesbahnen, Deckenfliesen und Metall unter Verwendung der Komponenten (A) und (B) gerichtet.
Die Erfindung betrifft auch Verfahren zur Herstellung eines beschichteten Substrats, die zum Beispiel das Beschichten eines Substrats mit einer Beschichtungszusammensetzung, die die Komponente (A) und (B) einschließt; und das Härten der Beschichtungszusammensetzung auf dem Substrat umfassen. Ferner schließt die vorliegende Erfindung Verfahren zur Metallumwandlungsbeschichtung ein, die das Beschichten eines Substrats mit einer Beschichtungszusammensetzung, die die Komponenten (A) und (B) einschließt, und das Trocknen der Zusammensetzung vor Ort auf der Oberfläche eines Substrats oder das Spülen eines Substrats mit einer Beschichtungszusammensetzung einschließen. Die Verfahren zur Metallumwandlungsbeschichtung umfassen die Verwendung der Zusammensetzung, die die Komponenten (A) und (B) und wenigstens eine Säure enthält, bevorzugt eine Fluosäure (z.B. Fluotitansäure, Fluozirkonsäure, Fluokieselsäure und Fluoborsäure), bevor zugt bei einem pH von ca. 1,5 bis ca. 5,0. Bevorzugt ist die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zur Bildung eines im wesentlichen chromfreien Umwandlungsüberzugs auf einer Metalloberfläche unter Verwendung der Zusammensetzung gerichtet, die die Komponenten (A) und (B) und wenigstens eine Säure enthält, bevorzugt eine Fluosäure (z.B. Fluotitansäure, Fluozirkonsäure, Fluokieselsäure und Fluoborsäure), bevorzugt bei einem pH von ca. 1,5 bis ca. 5,0. Besonders bevorzugt ist die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zur Bildung eines im wesentlichen chromfreien, vor Ort getrockneten Umwandlungsüberzugs auf einer Metallfläche unter Verwendung der Zusammensetzung gerichtet, die die Komponenten (A) und (B) und wenigstens ein Säure enthält, bevorzugt eine Fluosäure (z.B. Fluotitansäure, Fluozirkonsäure, Fluokieselsäure und Fluoborsäure), bevorzugt bei einem pH von ca. 1,5 bis ca. 5,0.
"Im wesentlichen chromfreier Umwandlungsüberzug" bezeichnet einen Umwandlungsüberzug, der nicht absichtlich hinzugegebenes Chrom einschließt, aber eine Spur Chrom enthalten kann.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung auch Verfahren zur Herstellung von Celluloseprodukten bevorzugt Deckenfliesen und Vliesprodukten wie Bahnen unter Verwendung der Zusammensetzung, die die Komponenten (A) und (B) enthält. Spezifisch betrifft die vorliegende Erfindung Verfahren zur Herstellung von Celluloseprodukten, die (1) das im wesentlichen gleichzeitige oder aufeinanderfolgende Zugeben einer Zusammensetzung zu einem System umfassen, das Cellulosefasern umfaßt, worin das System aus wenigstens einem Vertreter aus einem wäßrigen System, einem Filz, einer Bahn und Kombinationen daraus ausgewählt ist, und worin die Zusammensetzung (A) wenigstens ein wasserlösliche Polamidoamin-Epihalogenhydrin-Polymer mit wenigstens einer funktionellen Gruppe, die eine Vernetzungsreaktion erfährt; und (B) wenigstens ein filmbildendes Latexmaterial umfaßt.
"Im wesentlichen gleichzeitiges Hinzugeben" oder "gleichzeitiges Hinzugeben" bezeichnet das Hinzugeben von zwei Substanzen zu einer Aufschlämmung oder Suspension (z.B. einer Celluloseaufschlämmung) mit im wesentlichen keinem Zeitunterschied und im wesentlichen in der gleichen Position im System oder Prozeß. Die zwei hinzugegebenen Substanzen können in Form einer Mischung sein sowie separat hinzugegeben werden, z.B. durch Hinzugeben einer Substanz während der Zugabe der anderen.
"Aufeinanderfolgende Zugabe" bezeichnet wenigstens zwei unterschiedliche Substanzen, die zu unterschiedlichen Orten zur gleichen Zeit oder zu einer unterschiedlichen Zeit und/oder am gleichen Ort zu unterschiedlicher Zeit auf einer Maschine hinzugegeben werden, die zur Herstellung von Celluloseprodukten verwendet wird. Diese Orte sind weit genug voneinander entfernt, so daß die eine hinzugegebene Substanz mit der Celluloseaufschlämmung vermischt wird, bevor eine weitere Substanz hinzugegeben wird. Eine Kombination aus aufeinanderfolgender und gleichzeitiger Zugabe kann ebenfalls eingesetzt werden.
In einigen Aspekten betrifft die vorliegende Erfindung den Befund, daß Zusammensetzungen, die Mischungen umfassen, die Komponente (A), die ein Polyamidoamin-Epihalogenhydrin umfaßt, und (B) umfassen, die eine Komponente umfaßt, die mit den Eigenschaften der Komponente (A) cooperiert oder diese moderiert und bevorzugt aus weichmachenden Komponenten, Komponenten, die die Vernetzung hemmen, und Mischungen daraus ausgewählt ist, ein unerwartet überlegenes Eigenschaftsspektrum bei Anwendung als Beschichtung auf verschiedenen Substraten liefern. Zusammensetzungen der Erfindung sind besonders geeignet zum Beschichten von porösen Substraten. Exemplarische Substrate schließen Baumaterialien wie Deckenfliesen, Leichtbauplatten und dgl. ein. Gemäß einer Definition wie hier verwendet wird angenommen, ohne an die Theorie gebunden zu sein zu wünschen, daß die Funktionen der weichmachenden Komponente zumindest teilweise eine Vernetzung der Komponente (A) behindern.
Komponente (A)
Komponente (A) ist wenigstens ein Polyamidoamin-Epihalogenhydrin-Polymer mit wenigstens einer funktionellen Gruppe, die eine Vernetzung beim Trocknen und/oder Erwärmen erfährt. Ohne an die Theorie gebunden zu sein zu wünschen, schließen geeignete Materialien für Komponente (A) ohne Beschränkung Materialien ein, die auf molekularer Ebene unter Bildung eines in der Komponente (B) verteilten Netzwerks wechselwirken, wenn Komponenten (A) und (B) gehärtet werden.
Wie oben erörtert, umfaßt Komponente (A) der erfindungsgemäßen wäßrigen Zusammensetzung wenigstens eine wasserlösliche Komponente, die wenigstens eine funktionelle Gruppe umfaßt, die eine Vernetzungsreaktion beim Trocknen und/oder Erwärmen erfährt. "Wasserlösliche Komponente" bezeichnet eine Komponente, die sich in Wasser unter Bildung einer homogenen Flüssigkeit löst. Beispiele für geeignete funktionelle Gruppen der Komponente (A) schließen bevorzugt ohne Beschränkung Epoxy, Azetidinium, Aldehyd, Carboxy, Acrylat und Derivate davon, Acrylamidbase und Derivate davon und quaternäres Amin ein, besonders bevorzugt Azetidinium, Epoxy und Aldehyd und am meisten bevorzugt Azetidinium und Epoxy.
Komponente (A) ist wenigstens ein Polyamidoamin-Epihalogenhydrin-Harz, bevorzugt Polyamidoamin-Epihalogenhydrin-Harze wie diejenigen, die in US-PSen 2,926,116 und 2,926,154 (KEIM) offenbart werden.
In einigen Aspekten der vorliegenden Erfindung schließen die bevorzugten Materialien für Komponente (A) Polyamidoamin-Epihalogenhydrin-Harze wie diejenigen ein, die in US-PSen 2,926,116 und 2,926,154 (KEIM) offenbart werden. Bevorzugte Polyamidoamin-Epihalogenhydrin-Harze können auch gemäß den Lehren von US-PS 5,614,597 (BOWER, allgemein auf Hercules Incorporated übertragen) hergestellt werden. Wie in US-PS 5,614,597 (BOWER) erörtert wird, involvieren diese Prozesse typischerweise das Umsetzen von wäßrigem Polyamidoamin mit einem Überschuß von Epihalogenhydrin, um die Amin-Gruppen im Polyamidoamin vollständig zu Epihalogenhydrin-Addukten umzuwandeln. Während der Reaktion werden Halogenhydrin-Gruppen an die sekundären Amin-Gruppen des Polyamidoamins wie im folgenden Beispiel gezeigt addiert, das Epichlorhydrin als Epihalogenhydrin verwendet:
worin R₁N- eine sekundäre Amin-Gruppe des Polyamidoamins darstellt.
Nachdem das Epihalogenhydrin addiert wurde und wenn die Wärmeentwicklung aufgehört hat, wird die Reaktionsmischung erwärmt, um eine Vernetzung und Viskositätszunahme zu bewirken. Während dieser Reaktion werden Azetidinium-Gruppen gebildet. Die funktionellen Gruppen werden typischerweise eingesetzt, um dem Papier Naßfestigkeit zu verleihen, indem ein starkes vernetztes Netzwerk mit den Papierfasern gebildet wird. Bevorzugte Polyamidoamin-Epihalogenhydrin-Harze schließen Polyamidoamin-Epichlorhydrine wie diejenigen ein, die von Hercules Incorporated, Wilmington, Delaware unter verschiedenen Markennamen verkauft werden. Bevorzugte Polyamidoamin-Epihalogenhydrin-Harze, die von Hercules erhältlich sind, schließen die KYMENE^®-Harze und HERCOBOND^®-Harze ein. Harz KYMENE 557H^®; Harz KYMENE 557LX^®; Harz KYMENE 557SLX^®; Harz KYMENE 557ULX^®; Harz KYMENE 557ULX2^®; Harz KYMENE 709^®; Harz KYMENE 736^® und Harz HERCOBOND 5100^®. Darunter sind KYMENE 557H^®-Harz und HERCOBOND 5100^® besonders bevorzugte Polyamidoamine, die in Form wäßriger Lösungen verfügbar sind. KYMENE 763^®-Harz (ein Polyamin) kann auch als Komponente (A) eingesetzt werden. Es wird ausdrücklich erwogen, daß Äquivalente zu jedem der vorhergehenden Harze im Umfang der vorliegenden Erfindung sind.
Komponente (H)
Ohne an die Theorie gebunden zu sein zu wünschen, schließen geeignete Materialien für Komponente (B) alle Materialien ein, die eine kontinuierliche Phase bilden können, die durch die Netzwerkstruktur der oben beschriebenen Komponente (A) modifiziert werden kann. Wie oben erörtert umfaßt Komponente (B) wenigstens ein filmbildendes Latexmaterial.
Beispiele für andere filmbildende Materialien schließen bevorzugt ohne Beschränkung Polymere ein, die aus Monomeren abgeleitet sind, die wenigstens einen Vertreter aus Alkylhalogeniden mit 2 bis 12 C-Atomen, Alkenhalogeniden mit 2 bis 12 C-Atomen, Alkylacrylamiden mit 2 bis 12 C-Atomen, Alkenacrylamiden mit 2 bis 12 C-Atomen, Alkylacrylaten mit 2 bis 12 C-Atomen und Alkenacrylaten mit 2 bis 12 C-Atomen einschließen.
In einigen Aspekten der vorliegenden Erfindung ist die filmbildende Schicht ein Latex, der aus wenigstens einem Polymer ausgewählt ist, das Struktureinheiten umfaßt, die aus einem Alkylhalogenid mit wenigstens einer Doppelbindung und einem Alken abgeleitet sind, worin das Alkylhalogenid 2 bis 12 C-Atome aufweist und worin das Alken 2 bis 12 C-Atome aufweist.
"Latex" bezeichnet eine wäßrige Dispersion eines wasserunlöslichen Polymers. Latexmaterialien werden in einem Emulsionspolymerisationsprozeß hergestellt, worin das unlösliche Monomer mit einem Tensid zu kleinen Teilchen mit weniger als ca. 10 000 nm oder 10 μm Durchmesser in Wasser emulgiert und unter Verwendung eines wasserlöslichen Initiators polymerisiert wird. Das resultierende Produkt ist eine kolloidale Suspension von feinen Teilchen, bevorzugt mit einem Durchmesser von ca. 50 bis 1000 nm. Siehe zum Beispiel Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, 4. Auflage, Band 15, Seite 51 (J. Wiley & Sons, New York, 1995). "Kolloidale Suspension" bezeichnet eine Dispersion von feinen Tröpfchen oder Teilchen in einem flüssigen Medium.
Geeignete Latizes können leicht durch die Durchschnittsfachleute auf Basis von physikalischen Eigenschaften unter Verwendung völlig herkömmlicher Erwägungen identifiziert werden, die Stabilität, Rheologie, Filmbildung und Filmeigenschaften einschließen, und Grenzflächenreaktivität und Substratadhäsion können durch kolloidale und polymere Eigenschaften des Latex bestimmt werden. Kolloidale Eigenschaften schließen Teilchengröße und Morphologieverteilung, Feststoffe, pH, Viskosität und Stabilität ein. Die Molekulargewichtsverteilung, Monomerabfolge und -verteilung, Glasübergangstemperatur und Kristallinität sind allgemein fachbekannt.
Latexanwendungen schließen ohne Beschränkung Verwendungen als Haftvermittler, Bindemittel, Beschichtungen, elastische Materialien, Schaumstoffe, Modifikatoren und Träger für die Immobilisierung von anderen Materialien ein.
Handelsübliche Latizes sind aus einer großen Vielzahl von Monomeren abgeleitet, die ohne Beschränkung Styrol, Dimethylstyrol, Vinyltoluol, Chloropren, Butadien, Ethylen, Acrylamid, Acrylnitril, Acrolein, Methylacrylat, Ethylacrylat, Acrylsäure, Methacrylsäure, Methylmethacrylat, n-Butylacrylat, Vinylidenchlorid, Vinylester, Vinylchlorid, Vinylacetat, acryliertes Urethan, Hydroxyethylacrylat, Dimethylaminoethylenacrylat und Vinylacetat einschließen.
Andere Beispiele für Latexmaterial schließen bevorzugt ohne Beschränkung Copolymere von Alkylhalogeniden und Alkenhalogeniden wie Copolymere von Vinyl- oder Allylhalogeniden und Alkenen ein. Alle Alkylhalogenide und alle Alkenhalogenide, die unter Bildung von Copolymeren miteinander copolymerisieren, können eingesetzt werden. Standardlehrbücher führen exemplarische Materialien auf. Siehe zum Beispiel Organic Chemistry, Morrison & Boyd, Allyn and Bacon, Inc. 1973. Bevorzugte Alkylhalogenide schließen Allyl- und/oder Vinylhalogenide mit 2 bis 12-C-Atomen, bevorzugt 2 bis 6 C-Atomen, besonders bevorzugt 2 bis 4 C-Atomen und am meisten bevorzugt ca. 2 C-Atomen ein. Copolymere von Vinylhalogeniden (speziell Vinylchlorid) und Alkenen, bevorzugt mit 2 bis 12 C-Atomen, bevorzugt mit 2 bis 6 C-Atomen, besonders bevorzugt mit 2 bis 4 C-Atomen und am meisten bevorzugt mit ca. 2 bis 3 C-Atomen, speziell Propylen und/oder Ethylen, sind besonders bevorzugt.
In einigen Aspekten der Erfindung kann Komponente (B) jede Komponente umfassen, die unter Kooperation mit oder Moderierung der Eigenschaften von Komponente (A) wirkt. Gemäß einer Definition hier umfassen Materialien für Komponente (B) Materialien, die unter Weichmachung von Komponente (A) wirken, nachdem die Zusammensetzungen der Erfindung als Beschichtung aufgetragen sind, Materialien die zur Hemmung der Vernetzung von Komponente (A) neigen, und Mischungen aus solchen Materialien werden exemplarisch erwogen. Materialien für Komponente (B) sind jedoch nicht auf diese exemplarischen Definitionen beschränkt.
Der Grad, mit der Komponente (A) durch Komponente (B) weichgemacht wird, kann als Schneidfähigkeitswert ausgedrückt werden. Ein exemplarisches Verfahren zur Bestimmung des Schneidfähigkeitswertes eines Substrats (wie zum Beispiel einer Deckenfliese oder einer Leichtbauplatte), das mit der Zusammensetzung der Erfindung beschichtet ist, wird in den nachfolgenden Beispielen dargestellt. Der Grad, mit der Komponente (A) durch Komponente (B) weichgemacht wird, kann als Grad ausgedrückt werden, mit dem ein Substrat (wie eine Bahn aus Aluminium, wie zum Beispiel ein Backblech), das mit einer Zusammensetzung der Erfindung beschichtet ist, die anschließend gehärtet wird, ohne Reißen oder Delaminieren der Beschichtung vom Substrat gebogen werden kann. Ein exemplarisches Verfahren zur Bestimmung dieses Flexibilitätsgrades wird ebenfalls in den Beispielen nachfolgend dargestellt.
Bevorzugte Materialien für Komponente (B) schließen Copolymere von Alkylhalogeniden und Alkenen wie Copolymere von Vinyl- oder Allylhalogeniden und Alkenen ein. Jedes Alkylhalogenid und jedes Alken, die unter Bildung von Copolymeren miteinander copolymerisieren, kann eingesetzt werden. Standardlehrbücher führen exemplarische Materialien auf. Siehe zum Beispiel Organic Chemistry, Morrison & Boyd, Allyn and Bacon, Inc. 1973. Bevorzugte Alkylhalogenide schließen Allyl- und/oder Vinylhalogenide mit 2 bis 12 C-Atomen, bevorzugt mit 2 bis 6 C-Atomen, besonders bevorzugt mit 2 bis 4 C-Atomen und am meisten bevorzugt mit ca. 2 C-Atomen ein. Copolymere von Vinylhalogeniden (speziell Vinylchlorid) und Alkenen, bevorzugt mit 2 bis 12 C-Atomen, bevorzugt mit 2 bis 6 C-Atomen, besonders bevorzugt mit 2 bis 4 C-Atomen und am meisten bevorzugt mit ca. 2 bis 3 C-Atomen, speziell Propylen und/oder Ethylen, sind besonders bevorzugt.
Alle Copolymere von Vinylchlorid und Ethylen können als Komponente (B) eingesetzt werden. Exemplarische Copolymere von Vinylchlorid und Ethylen werden in US-PS 4,673,702 (IACOVIELLO) und US-PS 4,962,141 (IACOVIELLO et al.) offenbart. Diese Copolymere (hier als "EVCl"-Copolymere bezeichnet) können in jeder Weise hergestellt werden. Beispielsweise können sie (bevorzugt in Form einer Emulsion) wie in US-PS 4,962,141 (IACOVIELLO et al.) durch die folgenden Verfahren hergestellt werden.
Geeignete EVCl-Copolymeremulsionen können durch Copolymerisieren der Monomere in Gegenwart geeigneter Emulgatoren, d.h. Schutzkolloide und Tenside, in einem wäßrigen Medium unter Drücken, die allgemein ca. 100 atm nicht übersteigen, und in Gegenwart eines Redox-Systems, das nach und nach hinzugegeben wird, hergestellt werden. Die Copolymerisationsreaktion wird unter einem Ethylendruck durchgeführt, der ausreichend ist, um das Copolymer mit ca. 5 bis 35 Gew.% Ethylengehalt, bevorzugt ca. 15 bis 25 Gew.%, bereitzustellen. Drücke von ca. 50 bis 100 atm werden allgemein verwendet, um einen solchen Ethylengehalt zu liefern.
Die EVCl-Copolymeremulsionen können zusätzlich 0,1 bis 30 Gew.% eines externen Vernetzungsmittels auf Basis des Gesamtgewichts des Copolymers enthalten. Geeignete externe Vernetzungsmittel schließen Melamin/Formaldehyd-Harze, Polyisocyanate wie wasserdispergierbare polymere Methyldiphenyldiisocyanate und Phenolharze auf Wasserbasis ein.
Bei der Durchführung der Polymerisation wird im wesentlichen der gesamte Polyvinylalkohol und ein Teil des Vinylchlorids zuerst in das Polymerisationsgefäß gefüllt, das dann mit Ethylen unter Druck gesetzt wird. Höchst vorteilhaft werden wenigstens ca. 5 Gew.% und bevorzugt wenigstens ca. 15 Gew.% des gesamten zu polymerisierenden Vinylchlorids zuerst in den Reaktor gefüllt. Der Rest des Vinylchlorids wird hinzugegeben, wünschenswert mit einer im wesentlichen gleichförmigen Rate, nachdem der anfänglich eingefüllte Vinylchlorid-Monomergehalt wesentlich reduziert wurde, wie es durch eine Abnahme der Polymerisationsgeschwindigkeit nachgewiesen wird. Diese kontrollierte Zugabe vermeidet einen Überdruck des Reaktors. Nicht mehr als ca. 60 % des Vinylchlorids sollten anfänglich eingefüllt werden, da ein Präpolymer in situ erzeugt werden kann, um die gewünschten stabilen Emulsionen zu erhalten.
Die Menge des Ethylens, das in das Copolymer eingeführt wird, wird durch den Druck, das Vermischen, die Zugaberate und die Menge der freie Radikale erzeugenden Quelle beeinflußt. Der Ethylen-Gehalt des Copolymers kann durch Verwendung eines höheren Ethylendrucks, Erhöhen des Rührens während des Vermischens oder Einsatz einer höheren Rate der Quelle für freie Radikale erhöht werden.
Der Prozeß der Bildung der EVCl-Copolymeremulsionen kann das Herstellen einer wäßrigen Lösung umfassen, die im wesentlichen das gesamte Polyvinylalkohol-Dispergiermittel enthält. Diese wäßrige Lösung und die Anfangsbefüllung mit Vinylchlorid können in das Polymerisationsgefäß gegeben werden, und der Ethylendruck kann dann auf den gewünschten Wert angelegt werden. Die Mischung wird sorgfältig vermischt, um das Ethylen im Vinylchlorid und in der wäßrigen Phase zu lösen. Die Befüllung kann zweckmäßig auf eine Polymerisationstemperatur während dieser Mischperiode erhöht werden. Eine Polymerisationstemperatur von ca. 55°C und ein Ethylendruck im Bereich von 5,2 bis 6,9 MPa (750 bis 1000 psig) können eingesetzt werden, um ein Copolymer mit ca. 20–30 Gew.% Ethylen bereitzustellen. Das Mischen kann mittels eines Rührers oder anderen bekannten Mechanismus bewirkt werden.
Die Polymerisation wird durch Einführen anfänglicher Mengen einer freie Radikale erzeugenden Quelle in das Reaktionsgefäß eingeleitet, das die Monomervormischung enthält. Bei Einsatz eines Redox-Systems kann entweder die Oxidationsmittel- oder Reduktionsmittelkomponente zunächst zum wäßrigen Medium hinzugegeben werden, das den Polyvinylalkohol und das Vinylchlorid enthält, wobei die andere Redox-Komponente zur Einleitung der Reaktion hinzugegeben wird. Bei Einleitung der Polymerisation kann jedes gewünschte Monomer wie die hier offenbarten Hydroxyalkyl- oder Carbonsäurehaltigen funktionellen Comonomere inkrementell zum Reaktionsgefäß hinzugegeben werden.
Die Reaktion kann allgemein fortgesetzt werden, bis die Polymerisation nicht mehr selbstlaufend ist, und wünschenswert, bis der Restvinylchlorid-Gehalt unter 0,5 % ist. Das vollständige Reaktionsprodukt wird von der Gegenwart von Ethylen befreit und auf einer Temperatur oberhalb des Tg-Wertes des Copolymers gehalten, während es gegen die Atmosphäre versiegelt wird. Die Reaktionsmischung kann auch in einen Entgaser zur Entfernung von nicht-umgesetztem Ethylen überführt werden.
Es wird für die Durchschnittsfachleute leicht ersichtlich sein, daß das vorhergehende nur exemplarisch ist, und daß die allgemein und/oder spezifisch definierten Reaktanden und Bedingungen durch äquivalente Reaktanden und Bedingungen ersetzt werden können. Speziell bevorzugte Copolymere für Komponente (B) schließen diejenigen ein, die von Air Products and Chemicals, Inc., Allentown, Pennsylvania, unter der Marke AIRFLEX^® vermarktet werden; speziell AIRFLEX 4530^®, AIRFLEX 4514^®, AIRFLEX 4500^®. Es wird ausdrücklich erwogen, daß Äquivalente zu solchen Vinylchlorid/Ethylen-Copolymeren im Umfang der vorliegenden Erfindung sind. So ist zum Beispiel jedes Polymer oder Copolymer, das Komponente (A) moderiert, wie zum Beispiel zum Weichmachen von Komponente (A), und/oder jedes Polymer oder Copolymer, das die Vernetzung inhibiert, so daß es dann, wenn das Wasser aus der Zusammensetzung entfernt und die Beschichtung gehärtet wird, um 180°, bevorzugt 360°, ohne Rißbildung oder Delaminieren gebogen werden kann, im Umfang der Erfindung ist. Bevorzugt ist jedes Copolymer, das zum Weichmachen von Komponente (A) funktioniert, und/oder jedes Polymer oder Copolymer, das die Vernetzung inhibiert, so daß die Beschichtung dann, wenn die Beschichtung auf ein Substrat wie ein Aluminiumblech aufgetragen und das Wasser aus der Zusammensetzung entfernt wird, um 180°, bevorzugt 360°, ohne Rißbildung oder Delaminieren vom Substrat gebogen werden kann, im Umfang der Erfindung. Bevorzugt führt die Kombination der Komponenten (A) und (B) zu Zusammensetzungen, die zusätzlich zur oben erörterten guten Flexibilität ein gutes Erinnerungsvermögen aufweisen. Zum Beispiel weisen solche Zusammensetzungen bevorzugt ein gutes Erinnerungsvermögen auf, so daß eine gehärtete Beschichtung bei Deformation in die Position oder Konfiguration zurückkehren wird, in der sie vor der Deformation war.
Andere Materialien für Komponente (B) schließen ohne Beschränkung ein: NEOCAR^®, hergestellt von Union Carbide (Vinylester/Acrylsäure), RES 3077^®, hergestellt von Rohm & Haas (Vinylacetat/Acrylsäure), FLEXTHANE 620^® von Air Products (Vinylchlorid-Amind-Terpolymer), VINAC 884^® von Air Products (Vinylacetat), DOW 620^® von Dow Chemical Company (Styrol-Butadien-Kautschuk), FLEXBOND 325^® (Vinylacetat-Acryl-Copolymerlatex) von Air Products, LUCIDENE 243^® (Styrol-Acryl-Polymeremulsion), HYCAR 26256^® (Acrylester-Copolymerlatex) und MORKOTE 1725^® (Acryl-Copolymeremulsion).
Wie oben erörtert, schließen solche Materialien für Komponente (B) wasserkompatible Systeme wie Copolymere ein, die die folgenden Monomere enthalten können: Methylmethacrylat, Butylacrylat, Styrol, Vinylidenchlorid, Acrylsäure und Methacrylsäure. Geeignete Copolymere schließen acrylierte Urethane ein, die durch Umsetzen eines Hydroxyacrylats oder -methacrylats; eines Diols, Polyesters oder Diamins; und eines Diisocyanats hergestellt werden. Bevorzugte Monomere werden in US-PS 5,716,603 offenbart. Andere Copolymere, die nützlich zu sein scheinen, schließen Materialien auf Acryl- und Vinylacryl-Basis ein.
Andere Beispiele für (B) schließen ohne Beschränkung Vinylester/Acryl, Vinylacetat/Acryl, Vinylacetat/Ethylen, Vinylchlorid-Amid-Terpolymer, Vinylacetat und Styrol/Butadien ein.
Andere Materialien für Komponente (B) können auch FLEXBOND 325^® (Vinylacetat/Acryl-Copolymerlatex), LUCIDENE 243^® (Styrol-Acryl-Polymeremulsion), HYCAR 26256^® (Acrylester-Copolymerlatex) und MORKOTE 1725^® (Acryl-Copolymeremulsion) einschließen.
Zusammensetzungen
Die wäßrigen Zusammensetzungen der Erfindung werden bevorzugt in Form eines wäßrigen Gemisches eingesetzt, bevorzugt als wäßrige Emulsion, und zweckmäßig in bevorzugten Ausführungsformen in Form eines wäßrigen Emulsionssystems, das aus dem Gemisch von Komponente (A) und Komponente (B) resultiert. Zusätzlich kann die wäßrige Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung Wasser und wenigstens ein Tensid und/oder Additiv einschließen.
Der pH der wäßrigen Zusammensetzung, die die Komponenten (A) und (B) enthält, kann zur Eignung für besondere Anwendungen eingestellt werden. Bevorzugt ist der pH ca. 3 bis ca. 9, besonders bevorzugt ca. 3 bis ca. 7 und am meisten bevorzugt ca. 4,5.
Die vorliegende Erfindung wird bevorzugt durch Zugeben von 75 g von Komponente (A), bevorzugt Hercobond 5100^® oder Kymene 557H^®, zu 11,11 g einer Emulsion von Komponente (B), bevorzugt Airflex 4530^®, unter mechanischem Rühren und Zugeben von Wasser auf 100 g Lösung hergestellt.
Die Beschichtungszusammensetzungen der Erfindung werden bevorzugt in Form eines wäßrigen Gemisches eingesetzt, bevorzugt als wäßrige Emulsion, und zweckmäßig in bevorzugten Ausführungsformen in Form eines wäßrigen Emulsionssystems, das aus dem Gemisch einer Lösung von Komponente (A) und einer Emulsion von Komponente (B) und gegebenenfalls Wasser und einem Tensid resultiert.
So können Zusammensetzungen der Erfindung durch Vermischen handelsüblicher Lösungen von Komponente (A) und Komponente (B) hergestellt werden. Weil solche Produkte kommerziell erhältlich sind, ist es angebracht, und zweckmäßig, die Komponenten (A) und (B) "wie erhalten" vom Lieferanten einzusetzen, obwohl dies nicht erforderlich ist. Als illustrative Beispiele sind solche Lösungen in Konzentrationen von ca. 12,5 % ((zweckmäßig ausgedrückt als Prozent Feststoffe) auf Basis von Masse Harz zum Gesamtgewicht von Lösung "wie erhalten") für Komponente (A) und in Konzentrationen von ca. 50 % (auf Basis von Masse Harz zum Gesamtgewicht von Emulsion "wie erhalten") für Komponente (B) erhältlich.
Bei Konzentrationen von ca. 12,5 % für eine Lösung von Komponente (A) und ca. 50 % für eine Emulsion von Komponente (B) werden Lösungen von Komponente (A) in den Zusammensetzungen in Mengen von ca. 5 bis ca. 95 %, bevorzugt von ca. 50 bis ca. 85 %, besonders bevorzugt ca. 75 % eingesetzt (bezogen auf das Gesamtgewicht aller Komponenten der Zusammensetzung), und Emulsionen von Komponente (B) werden in den Zusammensetzungen in Mengen von ca. 5 bis ca. 95 %, bevorzugt von ca. 8 bis ca. 50 %, besonders bevorzugt ca. 11 % eingesetzt (bezogen auf das Gesamtgewicht aller Komponenten der Zusammensetzung). Zusammensetzungen aus ca. 75 % für Komponente (A) und 11,11 % für Komponente (B) haben sich als besonders bevorzugt erwiesen, wobei die verbleibenden Komponenten der Zusammensetzung Tensid (bevorzugt in einer Menge von 0,06 %) und Wasser sind.
Dies kann auch derart ausgedrückt werden, daß die Zusammensetzungen der Erfindung einen Feststoffgehalt von Komponente (A) (als aktiver Bestandteil, d.h. Harz) in einem Bereich von ca. 1 bis ca. 85 %, bevorzugt ca. 1,5 bis ca. 82,5 %, am meisten bevorzugt ca. 63 % (bezogen auf das Gesamtgewicht der zwei Harze, d.h. bezogen auf das Gesamtgewicht der Harze von Komponente (A) und (B)) und einen Gehalt von Harz der Komponente (B) (als aktiver Bestandteil, d.h. Harz) in einem Bereich von ca. 15 bis ca. 99 %, besonders bevorzugt ca. 17,4 bis ca. 98,7 %, am meisten bevorzugt ca. 37 % haben (bezogen auf das Gesamtgewicht der zwei Harze, d.h, bezogen auf das Gesamtgewicht der Harze der Komponente (A) und (B)).
Die in den wäßrigen Zusammensetzungen der Erfindung eingesetzten Mengen der Komponente (A) und der Komponente (B) können auch als Verhältnis (A):(B) ausgedrückt werden, bezogen auf das Trockengewicht von Polymer von Komponente (A) zu Trockengewicht des Polymers der Komponente (B). Die wäßrigen Zusammensetzungen der Erfindung schließen diejenigen ein, worin das Verhältnis (A):(B) ca. 5:1 bis ca. 1:5 ist, besonders bevorzugt ca. 2:1 bis ca. 1:1 und besonders bevorzugt ca. 1,69:1.
Die in den Zusammensetzungen der Erfindung eingesetzten Mengen der Komponente (A) und der Komponente (B) können auch als Verhältnis (A):(B) ausgedrückt werden, bezogen auf das Gewicht von Polymer der Komponente (A) zum Gewicht des Polymers der Komponente (B) (d.h. (A)/(B)). Zusammensetzungen der Erfindung schließen diejenigen ein, worin das Verhältnis (A):(B) ca. 0,05 bis ca. 19 ist, bevorzugt ca. 4 bis ca. 12, besonders bevorzugt ca. 6 bis ca. 8, besonders bevorzugt ca. 6,5 bis ca. 7,0, am meisten bevorzugt ca. 6,75.
Optionale Tenside und Additive
Bei der Herstellung der wäßrigen Zusammensetzungen der Erfindung können Lösungen aus den Komponenten (A) und (B), Wasser und gegebenenfalls wenigstens einem Tensid und/oder wenigstens einem Additiv und/oder wenigstens einer Säure in jedem geeigneten Mischgefäß vermischt werden, bevorzugt unter Bewegen wie Rühren. Ein mit einem Rührer ausgerüstetes Mischgefäß kann insbesondere für diesen Zweck eingesetzt werden. Diese Komponenten können in das Mischgefäß in jeder Zugabereihenfolge oder gleichzeitig gegeben werden.
Die Zusammensetzungen umfassen auch bevorzugt ein Tensid. Geeignete Tenside schließen nichtionische, anionische und kationische Tenside ein. TERGITOL^®, TRITON GR7M^®, TRITON X 100^®, Triethylamin (TEA), AQUAQUEST 2120^® (erhältlich von GEO Specialty Chemicals, Cedertown, GA) und Wasser sind exemplarisch. Ein bevorzugtes Tensid ist TRITON X-100^® (ein nichtionisches Octylphenoxypolyethoxyethanol-Tensid), erhältlich von Union Carbide Chemicals and Plastics Company, Incorporated, Danbury, Connecticut. Tenside werden bevorzugt in Mengen von bis zu ca. 10 Gew.% eingesetzt. Bevorzugte Bereiche für Tensidmengen sind im Bereich ca. 0–5 Gew.%, besonders bevorzugt ca. 0–1 %, am meisten bevorzugt werden Tenside in Mengen von ca. 0,05–0,25 Gew.% auf Basis der Gesamtgewichts der Zusammensetzung eingesetzt.
Die wäßrige Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann auch Additive wie Pigmente einschließen, um Farben bereitzustellen. Geeignete Pigmente schließen diejenigen des organischen Typs und diejenigen des anorganischen Typs ein. Bevorzugte organische Pigmente schließen D und C Red, Nrn. 10, 11, 12 und 13, D und C Red Nr. 7, D und C Red Nrn. 5 und 6, D und C Red Nrn. 30 und 40, D und C Yellow Nr. 5 und D und C Red. Nr. 2 ein. Anorganische Pigmente schließen Titandioxid, Bismutoxychlorid, braunes Eisenoxid und die roten Eisenoxide ein.
Die Pigmente können bevorzugt in Mengen von bis zu ca. 5 Gew.% eingesetzt werden, bevorzugt von ca. 0,01 bis ca. 5 Gew.%, besonders bevorzugt in Mengen von ca. 0,5 bis ca. 2 Gew.%.
Andere Bestandteile können zur Beschleunigung des Trocknens hinzugegeben werden. Diese schließen Glykolester wie Butylglykolacetat und flüchtige Alkohole wie Ethylen und 2-Propanol ein. Trocknungsbeschleuniger können in Mengen von bis zu ca. 5 Gew.% hinzugegeben werden, besonders bevorzugt von ca. 0,01 bis ca. 5 Gew.%, besonders bevorzugt von ca. 0,5 bis ca. 2,5 Gew.%.
Andere Bestandteile wie Weichmacher und Koaleszenzmittel können auch eingesetzt werden. Diese schließen zum Beispiel die in US-PS 5,716,603 offenbarten ein.
Verdicker können auch eingesetzt werden, zum Beispiel in Mengen in einem Bereich von ca. 0,01 bis ca. 5 Gew.%. Geeignete Verdicker schließen Cellulose und Derivate, einschließlich Carboxymethylcellulose und Hydroxyethylcellulose, natürliche Gummen wie Carrageenan, Pectin und Xanthangummi, Silicate, Tone wie Laponit und synthetische Polymere wie Polymere vom Ethylenoxid-, Vinylalkohol-, Acryl- oder Polyurethan-Typ ein.
Es ist allgemeine Praxis, Füllstoffe zu den Beschichtungen zu geben, um Eigenschaften von Oberflächenhaltbarkeit, Farbe und Feuerbeständigkeit zu ergeben. Jedoch wird eine große Menge an Füllstoffen, (z.B. 40 Gew.% oder mehr) typischerweise eine plattenartige versiegelte Oberfläche auf dem Brett bilden, was wünschenswert für die Oberflächenhaltbarkeit ist, aber die akustischen Eigenschaften beeinträchtigen wird. Sie verhindern auch das Eindringen der Beschichtung in das Brett und verursachen das Abplatzen der Farbe, wenn ein Schnitt vorgenommen wird. Füllstoffe dienen auch zum "Verbergen" der Farbe des Substrats (in vielen Zusammensetzungen wird das Bindemittel selbst nicht das Substrat verbergen).
Additive können auch eingesetzt werden. Der Begriff "Additive" schließt ein breites Spektrum von festen und flüssigen Materialien ein, die normalerweise zu Beschichtungszusammensetzungen hinzugegeben werden. Geeignete Additive können leicht durch die Durchschnittsfachleute identifiziert und eingesetzt werden. Additive schließen Füllstoffe wie Kieselerden, Tone (einschließlich Kaolin, kugelförmig, delaminiert, gebrannt etc.), Calciumcarbonat, Titandioxid, Pigmente, optische Aufheller, etc. ein. Bei Einsatz können Additive in Mengen im Bereich von ca. 0–40 % auf Basis des Gesamtgewichts der Zusammensetzung eingesetzt werden.
Geeignete Säuren, die in Kombination mit der erfindungsgemäßen Zusammensetzung verwendet werden können, schließen ohne Beschränkung Fluosäure ein. Beispiele für Fluosäure schließen ohne Beschränkung Fluotitansäure, Fluozirkonsäure, Fluokieselsäure und Fluoborsäure ein, bevorzugt Fluotitansäure und Fluozirkonsäure.
Verwendungen der Zusammensetzung
Wie oben erörtert können die erfindungsgemäßen wäßrigen Zusammensetzungen als Additive für Textur in Anstrichmitteln, Additive für konstruierte Holzerzeugnisse, Haftvermittler, Bindemittel für Beschichtungen, zur Kontrolle der Porosität von Papier und Textilien, zur Kontrolle der Formstabilität von Papier, Holz und Textilien, als Farbstofffixierer, Kantenversiegelung, Kantenversiegelungsstreckmittel für Latizes, Haarformgebung, Tintenträger, Latexaustauschmittel/Streckmittel, Feuchtigkeitssperren, Anstrichbindemittel, Anstrichgrundierungen für alle Oberflächen, Papierbeschichtungsadditive, Papierbedruckbarkeitsadditive, Papierleim, Papierfestigkeitsadditive (wie Naß- und Trockenadditive), permanente Preßharze, zur Porositätskontrolle, Vorbeschichtung für gestrichenes Papier, Grundierung für den Druck, Schutzanstriche, Austauschmittel für Latex als internes Bindemittel in allen Anwendungen, Versiegelungsmittel, für die Fleckenbeständigkeit, Oberflächenmodifikatoren für Holz, Metalle und Glas, für die textile Festigkeit, als textile Naßverarbeitungshilfen und für Wasserbeständigkeit/Abstoßung verwendet werden.
Die erfindungsgemäßen wäßrigen Zusammensetzungen sind höchst geeignet für die Beschichtung physiologischer Substrate (z.B. Nägel und Haare), poröser Substrate (z.B. Holz und Papier), von Cellulosesubstraten, Textilien und Baumaterialien (z.B. Deckenfliesen, Leichtbauplatten, Gipskarton und Metalle).
Die erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzungen liefern Kratz-, Wasser- und Fleckenbeständigkeit sowie andere Eigenschaften wie die Aufrechterhaltung von Flexibilität, Bereitstellung von Schneidfähigkeit, Haltbarkeit, gewünschter Oberflächenfarbe und Beständigkeit gegen wäßrige Flüssigkeiten.
Die erfindungsgemäße wäßrige Zusammensetzung kann auch in Farbstofffixierern, Haftvermittlern, Versiegelungsmitteln, Celluloseprodukten zur Bereitstellung von Festigkeit und/oder Textur verwendet werden. Beispiele für Celluloseprodukte schließen ohne Beschränkung Deckenfliesen, Papierprodukte, Vliesprodukte wie Bahnen und Anstrichmittel ein. Vliesprodukte wie Bahnen können natürlich oder synthetisch sein. Beispiele für Vliesprodukte wie Bahnen schließen ohne Beschränkung Einwegwindeln, medizinische Einwegprodukte und Absorptionskissen ein.
Das Celluloseprodukt in der vorliegenden Erfindung umfaßt bevorzugt eine gehärtete Zusammensetzung, die die Komponenten (A) und (B) in einer Menge von bis ca. 10 % Trockengewicht umfaßt, besonders bevorzugt ca. 0,005 bis ca. 2 % Trockengewicht.
Die Deckenfliese der vorliegenden Erfindung umfaßt bevorzugt eine gehärtete Zusammensetzung, die die Komponenten (A) und (B) in einer Menge von bis zu ca. 20 % Trockengewicht umfaßt, besonders bevorzugt ca. 0,005 bis ca. 2 % Trockengewicht.
Das Vliesprodukt der vorliegenden Erfindung umfaßt bevorzugt eine gehärtete Zusammensetzung, die die Komponenten (A) und (B) in einer Menge von bis zu ca. 20 % Trockengewicht umfaßt, besonders bevorzugt ca. 0,005 bis ca. 15 % Trockengewicht.
Das Anstrichmittelprodukt der vorliegenden Erfindung umfaßt bevorzugt eine gehärtete Zusammensetzung, die die Komponenten (A) und (B) in einer Menge von bis zu ca. 25 % Trockengewicht umfaßt, besonders bevorzugt bis zu ca. 20 % Trockengewicht.
Verwendungen der Zusammensetzung in Metallumwandlungsbeschichtungen
Obwohl Metallumwandlungsbeschichtungen allgemein fachbekannt sind, sind herkömmliche Chromatbeschichtungen aufgrund der erhöhten Kosten, die mit industriellen Umweltverschmutzungsbedenken verbunden sind, unwirtschaftlich geworden.
Die Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung sind sehr geeignet zur Verwendung als chromfreie Umwandlungsbeschichtungen für Metalloberflächen, zum Beispiel zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit und Haftung von später aufgetragenen Beschichtungen auf Metallen wie Stahl, galvanisiertem Stahl, Aluminium, Zink-Aluminium-beschichtetem Stahl und Aluminiumlegierungen. Solche später aufgetragenen Beschichtungen können Anstrichmittel, Tinten, Lacke, Kunststoffe und andere Trockenbeschichtungen einschließen. Die erfindungsgemäße Zusammensetzung kann als wäßrige Lösung aufgetragen werden und kann allein oder mit Additiven wie einem oder mehreren Vertretern aus Essigsäure, Glykolsäure und Fluosäuren wie Dihydrohexafluotitansäure, Dihydrohexafluokieselsäure, Dihydrohexafluozirkonsäure und Fluoborsäure verwendet werden.
Die Weise der Behandlung einer Metalloberfläche kann das Auftragen einer wäßrigen Lösung der Zusammensetzung (z.B. bis zu ca. 90 Gew.%) und das Trocknen der Zusammensetzung vor Ort auf der Oberfläche oder das Spülen wie z.B. durch ein Wasserbad oder eine Berieselung einschließen, bevorzugt das Trocknen der Zusammensetzung vor Ort auf der Oberfläche. Eine Säure kann vorteilhaft in der Lösung vorgesehen werden, um einen pH von bis zu ca. 5 zu erzeugen. Geeignete Anwendungsverfahren schließen das Sprühen, Tauchen, Fließbeschichten und Walzbeschichten ein.
Die Korrosionsbeständigkeit der beschichteten Metalle kann unter Verwendung des "Neutral Salt Spray"-Tests (Neutralsalzbesprühung) gemessen werden; die Abziehfestigkeit kann durch den "T-Bend"-Test, den "Reverse Impact"-Test oder den "Cross-Hatch"-Test gemessen werden. Der MEK-(Methylethylketon)-Reibtest wird zur Bestimmung verwendet, ob ein Anstrichmittel angemessen auf einer Metalloberfläche gehärtet ist. Diese Tests werden nachfolgend im Abschnitt Beispiele ausführlich dargestellt.
Verwendungen der Zusammensetzung in einer orientiert strukturierten Spanplatte
Die erfindungsgemäße wäßrige Zusammensetzung kann auch in einer orientiert strukturierten Spanplatte (OSB-Platte) verwendet werden. "Orientiert strukturierte Spanplatte" bezeichnet ein Verbundholzprodukt auf Basis der Verwendung von speziellen Formen von Holzspänen. Ein Span ist ein langes, flaches Stück Holz, das eine Länge von ca. 1 bis 4 Zoll (ca. 25–100 mm) hat. Die Länge ist in der Längsrichtung (Maserung); die Dicke beträgt 0,010–0,040 Zoll (0,25–1,00 mm); und die Breite ist variabel. Ein Span hat ein Verhältnis der Länge zur Dicke von wenigstens ca. 100.
Eine OSB-Platte wird durch Vermischen von getrockneten Spänen oder Strängen mit Harzhaftvermittler, Wachs und anderen Additiven und anschließendes Formen der Stränge zu Matten auf einem Breitwand-Beschickblech hergestellt. Die Stränge sind in spezifischen Richtungen orientiert. Die Matte wird dann bei Temperaturen von bis zu ca. 218°C verpreßt (siehe Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, vierte Auflage, Ergänzungsband, J. Wiley and Sons (New York, 1998, S. 803–807)).
Eine OSB-Platte ist ein Kunstholzerzeugnis. Sie stellt eine kostengünstigere Alternative zu Sperrholz und massivem Bauholz bereit und kann in einem großen Spektrum von Dichten hergestellt werden.
Der pH der in orientiert strukturierten Spanplatten verwendeten Emulsion ist wenigstens ca. 4, bevorzugt wenigstens ca. 7,5, besonders bevorzugt ca. 8,8 bis 11,5 und am meisten bevorzugt ca. 10,2.
Verwendungen der Zusammensetzung in Celluloseprodukten
Wie hier verwendet sollen "Celluloseprodukte" Produkte bezeichnen, die Cellulosefasern enthalten, wie Papier, Pappe, Karton und jedes verwandte Produkt. Die folgende Erörterung in bezug auf Papier ist illustrativ und trifft auf alle verwandten Materialien und Prozesse zu.
Papier wird durch ein Verfahren hergestellt, das das Herstellen eines Papierstoffs oder einer Aufschlämmung einschließt, gefolgt vom Formen des Papierstoffs oder der Aufschlämmung zu einer Membran, aus der schließlich der Papierbogen geformt wird. Die Naßpartie (wie dieser Begriff hier verwendet wird) des Verfahrens schließt alle Stufen in der Stoffeintragherstellung ein, einschließlich Papierstoffvermischung und -mahlung, durch Dickstoff- und Dünnstoffvermischung, chemische Additionen und Verdünnungen mit sowohl Siebwasser als auch frisch zutretendem Wasser bis zum Punkt der Abscheidung der Faser und Membranbildung auf dem Sieb in der Naßpartie des Papierherstellungsprozesses. So schließt die Naßpartie des Prozesses alle Stufen des Papierherstellungsprozesses durch die Bildung des Bogens hindurch ein.
In der Papierherstellungsindustrie ist es üblich zu versuchen, Papierherstellungszusammensetzungen zu optimieren, um spezifische funktionelle Eigenschaften so effizient und wirtschaftlich wie möglich bereitzustellen. Eine solche Optimierung kann die Zugabe von Verbindungen zu jedem Teil der Naßpartie des Prozesses sowie zu jedem anderen Teil des Verfahrens einschließen, einschließlich des gebildeten oder sich bildenden Zellstoffs sowie des gebildeten oder sich bildenden Papiers. Typische Zusammensetzungen schließen Leimungsmittel (Masseleimung und extern) und Naß- und/oder Trockenfestharze ein. Wie hier verwendet, bezeichnet die Masseleimung die mit der Zugabe von Leim in der Naßpartie des Papierherstellungsprozesses verbundene Leimung, und somit bezeichnet die Masseleimung oder Leimung in der Naßpartie des Papierherstellungsprozesses die Zugabe von Leim in allen Stufen der Naßpartie des Prozesses. Oberflächenleimung bezeichnet die Zugabe von Stoffen zum gebildeten oder sich bildenden Zellstoff sowie zu gebildetem oder sich bildendem Papier.
Naß- und/oder Trockenfestharze sind ein übliches Additiv für Papierherstellungszusammensetzungen. Diese Stoffe wirken, indem sie dem nassen Papier Festigkeit verleihen, und werden neben anderen Papierprodukten in Papiertaschentüchern und Papierverpackung verwendet. Unter anderen Verwendungen sind sie auch nützlich als Krepphaftvermittler. Naßfestharze können während der Papierherstellung hinzugegeben werden, um die Zellulosefasern zusammenzubinden und um die Festigkeit des hergestellten Papiers zu steigern, so daß das Papier nicht auseinanderfällt, wenn es unter nassen Bedingungen verwendet wird. Naß- und Trockenfestharze können in jedem Teil des Papierherstellungsprozessen hinzugegeben werden, einschließlich der Naßpartie, oder können zum gebildeten Zellstoff und gebildeten Papier hinzugegeben werden.
Verwendung der Zusammensetzung als Beschichtung für Deckenfliesen
Die erfindungsgemäße Beschichtung ist höchst geeignet für Deckenplatten (Deckenfliesen), da die Beschichtung der beschichteten Platte eine verbesserte Oberflächenhaltbarkeit und Schneidfähigkeit verleiht. Obwohl die Beschichtung auf einer Deckenplatte jeder geeigneten Zusammensetzung verwendet werden kann, wurde festgestellt, daß die Platten, für die die vorliegenden Beschichtungszusammensetzungen geeignet sind, Faser in einer Menge im Bereich von ca. 5 bis ca. 85 Gew.%, Füllstoff in einer Menge im Bereich von ca. 5 bis ca. 90 Gew.% und ein Bindemittel in einer Menge im Bereich von ca. 1 bis ca. 25 Gew.% umfassen. Bevorzugt ist die Platte eine Schalldämmplatte, die Faser in einer Menge im Bereich von ca. 20 bis ca. 80 Gew.%, Füllstoff in einer Menge im Bereich von ca. 20 bis ca. 75 Gew.% und ein Bindemittel in einer Menge im Verhältnis von ca. 1 bis ca. 20 Gew.% umfaßt. In einigen Aspekten umfaßt die Schalldämmplatte ca. 10 bis ca. 80 Gew.% einer Faser, die aus wenigstens einem Vertreter aus Mineralwolle und Cellulosefasern ausgewählt ist, einen Füllstoff in einer Menge im Bereich von ca. 5 bis ca. 90 Gew.%, wobei der Füllstoff aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Perlit und Ton besteht, und ein organisches Bindemittel in einer Menge im Bereich von ca. 1 bis ca. 20 Gew.%.
Einige geeignete Schalldämmplatten, die mit den hier beschriebenen Zusammensetzungen beschichtet werden können, werden beschrieben und können in Übereinstimmung mit den Verfahren hergestellt werden, die beschrieben werden in US-PS 4,963,603 (FELEGI et al.), übertragen auf Armstrong World Industries, Inc.
Beschichtungen, die einen "I-Träger"-Effekt mit einer solchen Platte erzeugen, werden gemäß bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bereitgestellt. Die Erfindung stellt eine Oberflächenbehandlung für die Platte bereit, um die Oberfläche fest, aber auch biegsam zu machen, wenn die Platte geschnitten wird. In einigen Aspekten resultiert der "I-Träger"-Effekt aus Konfigurationen, worin jede Hauptoberfläche der Platte, wie zum Beispiel zwei Flächen, mit einer Zusammensetzung der Erfindung beschichtet wird, wobei unbeschichtetes poröses Plattenmaterial wie das oben beschriebene dazwischen unbeschichtet bleibt.
Obwohl Deckenfliesen und Wandplattenmaterial typischerweise die hier erwogenen Baumaterialien sind, werden diese Materialien als repräsentativ für einen Typ von Substrat betrachtet, der zur Beschichtung durch die Zusammensetzungen der Erfindung geeignet ist. Deshalb wird hier zur Vereinfachung der Diskussion auf eine Deckenfliese und insbesondere eine schalldämmende Deckenfliese verwiesen; jedoch wird man leicht verstehen, daß andere Substrate ähnlich sind, und alle solche Materialien sollen im Umfang der vorliegenden Erfindung sein.
Verwendung der Zusammensetzung als Beschichtung für poröse Substrate
Die erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzungen sind besonders geeignet für poröse Substrate. Dies ist speziell der Fall bei Anwendungen, wenn es erwünscht ist, ein poröses Substrat ohne wesentliche Reduzierung der Porosität des Substrats zu beschichten.
Die Beschichtungen der Erfindung haben einen besonderen Nutzen in der Beschichtung von Substraten mit einer Porosität von wenigstens ca. 50–95 %, bevorzugt ca. 85–90 %, bezogen auf die Menge von Luftleerraum. So wird für ein Substrat mit einer Porosität von 90 % 90 % des Substratvolumens durch Luftlöcher dargestellt, während 10 % feste Komponenten sind. Bevorzugt sind solche Substrate offenzellig.
Bevorzugt reduzieren die Zusammensetzungen der Erfindung die Porosität des Substrats bei Beschichtung und Härtung um weniger als ca. 10 %, besonders bevorzugt um weniger als ca. 5 %, besonders bevorzugt um weniger als ca. 2 % und am meisten bevorzugt um weniger als ca. 0,5 %.
Die Porositätsreduzierung kann durch Durchlaufen eines NRC-Tests (beschrieben im nachfolgenden Testabschnitt (Nachhallraumschallabsorptionstest)) und Bestimmung der Veränderung nach Auftragen einer Beschichtung der Zusammensetzung auf ein Substrat und Härtung gemessen werden. Unter Verwendung dieses Tests sollten die Zusammensetzungen der Erfindung die gerundete NRC-Zahl von mit Zusammensetzungen der Erfindung beschichteten und gehärteten Substraten um nicht mehr als ca. 15 im Vergleich zum unbeschichteten Substrat verändern.
Wie hier erörtert sind bestimmte Eigenschaften in bezug auf Baumaterialien allgemein wünschenswert, wie spezifisch insbesondere bei Deckenfliesen veranschaulicht werden kann. Für die fertige Deckenfliese schließen diese Eigenschaften die folgenden ein:

Schalldämmung: die Fähigkeit der Deckenfliese, Schall in und zwischen Räumen zu bekämpfen. Die akustischen Eigenschaften werden auf drei Weisen gemessen, CAC (Übertragungsverlust zwischen zwei Räumen), NRC (Nachhallraumschallabsorption) und AC (offene Raumschalldämpfung).
Farbe: Typischerweise weiß als Farbe und gemessen unter Verwendung der L- und b-Farbskalen, wobei L die Skala von Schwarz nach Weiß ist und b die Skala von Blau nach Gelb ist. Das zur Farbmessung verwendete Instrument ist das Hunter-Farbmeßgerät, d.h. ein Hunter Miniscan^® 45/O-L, Hunter Associates Laboratories, Reston, VA.
Oberflächenhaltbarkeit: Die Fähigkeit der Oberfläche der Platte, Kratzern und Beschädigung während der normalen Installation und im Betrieb des Raums zu widerstehen. Gemessen durch Reibfähigkeit, Fingerkratzbeständigkeit (d.h. Hess-Rake-Test) und Taber-Abrieb, wobei alle Tests im Detail im Abschnitt mit dem Titel "In den Beispielen verwendete Standardtestverfahren" beschrieben werden.

Mit den Zusammensetzungen der Erfindung beschichtete und gehärtete Substrate weisen einen Hess-Rake-Wert von wenigstens ca. 8, bevorzugt wenigstens ca. 10, besonders bevorzugt wenigstens ca. 12 und am meisten bevorzugt wenigstens ca. 14 auf.
Mit Zusammensetzungen der Erfindung beschichtete und gehärtete Substrate weisen einer Taber-Abriebverlustwert von weniger als ca. 1 g, bevorzugt weniger als ca. 0,6 g, besonders bevorzugt weniger als ca. 0,4 g und am meisten bevorzugt weniger als ca. 0,2 g auf.

Schneidfähigkeit: Die Leichtigkeit des Messers, durch die Platte ohne Abplatzen oder Abblättern der Beschichtung zu schneiden. Diese wird durch den Schneidfähigkeitstest gemessen. In diesem Test wird ein gerader Schnitt im Mittelpunkt der Deckfliese unter Verwendung einer scharfen Rasierklinge vorgenommen. Der Schnitt wird dann mit einem 6 Zoll langen Stück Klebeband mit einer Breite von 2 Zoll bedeckt, so daß die Länge des Klebebands entlang der Länge des Schnitts orientiert ist und die Breite des Klebebands vollständig den Schnitt bedeckt, wobei sichergestellt wird, daß das Ende des Schnitts bedeckt ist, an dem das Messer aus dem Schnitt gezogen wurde. Das Klebeband wird dann per Hand abgezogen, während die Abziehrate auf konstanter Geschwindigkeit gehalten wird, und die Anzahl von Farbsplittern, die sich entwickeln, wird gezählt. Eine Schneidfähigkeitszahl wird dann berechnet: (Anzahl Splitter/Zoll²) × 10 (1 Zoll² entspricht 6,45 cm²). Dieser Test simuliert einen gleichmäßigen Schnitt, der während einer Installation eines Deckenfliesensystems vor Ort vorgenommen wird – je geringer die Zahl, desto besser. Substrate, die mit einer Zusammensetzung der Erfindung beschichtet werden, die dann gehärtet wird, weisen einen Schneidfähigkeitswert von weniger als ca. 15, bevorzugt weniger als ca. 10, besonders bevorzugt weniger als ca. 2 und am meisten bevorzugt weniger als ca. 1 auf.
Durchhängen: Die Fähigkeit der Platte, eine flache und ebene Oberfläche bei Kontakt mit Bedingungen hoher Feuchtigkeit zu bewahren. Gemessen unter Verwendung einer Kammer mit kontrollierter Feuchtigkeit und eines Durchbiegungsmeßgeräts.
Feuerbeständigkeit: Die Beständigkeit gegen Flammenausbreitung. Gemessen durch den 30-30 Tunneltest.

Die Zugabe von Beschichtungen zum Substrat wird häufig eingesetzt, um die gewünschten Eigenschaften von Farbe, Oberflächenhaltbarkeit und Feuerbeständigkeit zu erhalten. Jedoch sind typischerweise die Eigenschaften von Schalldämmung und Schneidfähigkeit etwas vermindert, sobald eine Beschichtung hinzugegeben wird.
Es ist übliche Praxis, Füllstoff zu Beschichtungen hinzugegeben, um Eigenschaften von Oberflächenhaltbarkeit, Farbe und Feuerbeständigkeit zu ergeben. Jedoch wird eine hohe Menge an Füllstoffen (zum Beispiel 40 Gew.% oder mehr) typischerweise eine plattenartige versiegelte Oberfläche auf der Platte bilden, was für die Oberflächenhaltbarkeit wünschenswert ist, aber die akustischen Eigenschaften beeinträchtigen wird. Sie verhindern auch das Tränken der Platte mit der Beschichtung und verursachen das Abplatzen der Farbe, wenn ein Schnitt vorgenommen wird. Füllstoffe dienen auch zum "Verbergen" der Farbe des Substrats (in vielen Zusammensetzungen wird das Bindemittel selbst das Substrat nicht verbergen).
Es wurde unerwartet gefunden, daß die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen eine verbesserte Oberflächenhaltbarkeit erreichen, während wenig oder keine Füllstoffe, wie zum Beispiel die oben erörterten Additive, zur Beschichtung hinzugegeben werden. Wie hier verwendet soll der Begriff "wenig oder keine Füllstoff" Zusammensetzungen mit weniger als ca. 15 % Füllstoffen, besonders bevorzugt weniger als ca. 1 %, auf Basis des Gesamtgewicht der Zusammensetzung einschließen. Idealerweise haben die Zusammensetzungen der Erfindung im wesentlichen keine Füllstoffe. Da wenig oder keine Füllstoffe hinzugegeben werden, bleibt die Viskosität der Beschichtung niedrig, und somit wird es der Beschichtung erlaubt, in die Platte einzudringen und sie zu durchtränken. Diese Wirkung wurde erfindungsgemäß eher als dünne oder verdünnte Beschichtung anstelle einer gebildeten "plattierten" Beschichtung beobachtet. Mit anderen Worten durchdringen Beschichtungen der Erfindung eher poröse Strukturen, als daß sie auf der Oberfläche "plattieren", wie zum Beispiel durch Plattieren über Öffnungen hinweg. Dies hält die "Offenheit" der Oberfläche der Platte intakt und vermindert nicht die akustischen Eigenschaften des Substrats (oder der Deckenfliese). Die Beschichtung ergibt auch genügend "Deckkraft", um die Farbe des Substrats bei anschließender Auftragung eines Decküberzugs, wie zum Beispiel mit einem Anstrichmittel, selbst bei wenig oder keinen Füllstoffen abzudecken. Somit kann die Beschichtung vorzugsweise eine klare Farbe haben, nicht signifikant die Schalldämmung beim Härten beeinflussen, aber noch genügend Beschichtungswirkung bereitstellen, so daß anschließend aufgetragenen Beschichtungen aus zum Beispiel Anstrichmitteln die Farbe des Substrats abdecken und verdecken können.
Beschichtungszusammensetzungen der Erfindung haben bevorzugt eine relative geringe Viskosität. In einigen Aspekten haben Beschichtungszusammensetzungen der Erfindung eine Viskosität von 100 cps oder weniger, bevorzugt 50 cps oder weniger und am meisten bevorzugt 35 cps oder weniger gemäß Messung an einem Brookfield-Viskosimeter unter Verwendung einer Spindel Nr. 1, wenn nicht anders im spezifischen Beispiel angegeben, bei einer Temperatur von 25°C und einer Spindelgeschwindigkeit von 100 U/min auf Standardtiefe an der Spindel.
Es wurde festgestellt, daß Komponente (A) eine klare Beschichtung bildet, die es anschließenden Decküberzügen ermöglicht, die Farbe des Substrats zu verdecken. Dies wurde für HERCOBOND 5100^® als Komponente (A) gezeigt. Es wurde festgestellt, daß HERCOBOND 2000^®, HERCOBOND 1000^® und HERCOBOND 5100^®, allein oder in Kombination miteinander, auch eine klare Beschichtung bilden, die es anschließenden Decküberzügen ermöglicht, die Farbe des Substrats zu verdecken.
In einigen Aspekten stellen die Zusammensetzungen der Erfindung Beschichtungen bereit, worin die L- und b-Werte (wobei L und b im obigen "Farbabschnitt" erörtert werden) im wesentlichen unverändert nach der Auftragung der Beschichtung auf das Substrat, gefolgt von der Härtung der Beschichtung, sind. Mit "im wesentlichen unverändert" in bezug auf L- und b-Werte ist hier gemeint, daß sich der L-Wert um weniger als ca. 5, bevorzugt weniger als ca. 1 verändert; und sich der b-Wert um weniger als ca. 1, bevorzugt weniger als ca. 0,1 verändert.
Vorteile
Das unerwartet überlegene Eigenschaftsspektrum, das von den Zusammensetzungen der Erfindung bereitgestellt wird, ist vorteilhafter als dasjenige, das man durch jede Komponente separat zu liefern erwarten würde, insbesondere angesichts der Tatsache, daß die resultierende Zusammensetzung positive Aspekte jeder der Komponenten aufweist, während bestimmte negative Aspekte, die durch die Verwendung jeder Komponente separat erwartet würden, nicht gezeigt werden.
Bei der Entwicklung der Erfindung wurden unterschiedliche Zusammensetzungen probiert, einschließlich Zusammensetzungen aus Komponente (A), wie zum Beispiel Zusammensetzungen auf Polyamidoamin-Basis (ohne Kombination mit einem Copolymer aus einem Alkylchlorid und einem Polyalken); und einschließlich Zusammensetzungen aus Komponente (B), wie zum Beispiel diejenigen auf Basis von Emulsionen von Copolymeren aus Alkylchlorid und Polyalken (ohne Kombination mit einem Polyamidoamin).
Insbesondere wurde in Experimenten, die die Behandlung von Baumatrialsubstraten mit Zusammensetzungen beinhalten, die die Komponenten (A) oder (B) umfassen, festgestellt, daß Zusammensetzungen auf Basis von Emulsionen von Copolymeren aus Alkylchlorid und Alkenen, wie zum Beispiel Copolymeren aus Vinylchlorid und Ethylen, eine sehr gute Schneidfähigkeit und kein Abplatzen oder Abblättern lieferten; jedoch erreichten diese Zusammensetzungen nicht die gewünschte Deckfarbe in der Deckenfliesenanwendung (zum Beispiel gab es keine Ergiebigkeit der Grundierung, d.h. sie deckte nicht die Farbe des Substrats ab). In ähnlicher Weise lieferten Zusammensetzungen auf Polyamidoamin-Basis sehr gute Kratzbeständigkeit und Deckfarbe, aber lieferten schlechte Ergebnisse in bezug auf Schneiden oder Abblättern. Es wurde erwartet, daß diese negativen oder schlechten Aspekte der individuellen Komponenten durch die kombinierte Zusammensetzung beibehalten würden. Jedoch wurden diese schlechten Aspekte entgegen den Erwartungen nicht gezeigt, aber die wünschenswerten Aspekte wurden beibehalten.
Grundierungsbeschichtungen
Die Zusammensetzungen der Erfindung haben besondere Anwendung als Grundierungsbeschichtung, wie zum Beispiel Beschichtungen, die auf ein neu hergestelltes Substrat aufgetragen werden. Die grundierten Substrate können dann später angestrichen oder weiter beschichtet werden, entweder vor oder nach der Installation.
Auftragung der Zusammensetzung
Die Zusammensetzungen der Erfindung können auf Substrate in jeder geeigneten Weise aufgetragen werden, wie zum Beispiel durch Beschichtungsausrüstung, einschließlich Sprüh-, Streich-, Walzauftragung und dgl. Die Durchschnittsfachleute können leicht ein geeignetes Auftragungssystem auswählen. Für Baumaterialien im allgemeinen und Deckenfliesen im besonderen können die Substrate bevorzugt durch Sprühen beschichtet werden. Zusammensetzungen der Erfindung können in jeder für die besondere Anwendung geeigneten Menge aufgetragen werden. Für Deckenfliesen sind Mengen im Bereich von ca. 5 bis ca. 50 g Zusammensetzung/Fuß² geeignet, bevorzugt Mengen von ca. 108 bis ca. 431 g/m² (ca. 10 bis ca. 40 g/Fuß²), besonders bevorzugt 161 bis 269 g/m² (ca. 15 bis ca. 25 g/Fuß²). 20 g Beschichtungszusammensetzung pro Fuß² Substrat haben sich als eine besonders geeignete Auftragungsmenge in Übereinstimmung mit der Erfindung erwiesen.
Nach der Auftragung auf das Substrat können die Zusammensetzungen der Erfindung bevorzugt einer beschleunigten Trocknung und Härtung unterworfen werden. Jede geeignete Trocknungsanordnung kann zur Härtung der Beschichtung eingesetzt werden. Das einzige Erfordernis ist, daß das Wasser ausgetrieben wird, so daß die Härtung stattfindet. Das beschichtete Substrat kann in einem Trockenofen bei einer Temperatur im Bereich von 177 bis 238°C (ca. 350 bis ca. 460°F), bevorzugt 177 bis 232°C (350 bis ca. 450°F) getrocknet werden. Eine Temperatur von ca. 232°C (450°F) hat sich als besonders geeignet erwiesen. Alternativen wie Wärmelampen und die Verwendung von spezialisierten Trockenöfen können alternativ oder zusätzlich eingesetzt werden.
Die Zusammensetzungen der Erfindung weisen eine zeitliche Stabilität auf. So quellen die Zusammensetzungen der Erfindung nicht bei Lagerung bei Raumtemperatur (20°C) in einem verschlossenen, versiegelten Behälter für einen Zeitraum von wenigstens ca. 2 Wochen; bevorzugt wenigstens ca. 1 Monat.
Verwendungen der Zusammensetzung, die von derjenigen als Beschichtungszusammensetzung verschieden sind
Die erfindungsgemäße Zusammensetzung kann auch als Bindemittel verwendet werden, zum Beispiel zum Anhaften von Pigmenten in der Beschichtungsbildung auf der Oberfläche von Papieren. Zusätzlich liefert die Verwendung der Bindemittel auch Bindekraft für das Pigment.
Bei Verwendung als Bindemittel ist die erfindungsgemäße Zusammensetzung bevorzugt eine Emulsion und hat ein Verhältnis von Komponente (A) zu Komponente (B) von bevorzugt ca. 5:1 bis ca. 1:5, besonders bevorzugt von ca. 2:1 bis ca. 1:1 und am meisten bevorzugt von ca. 1,69:1.
Der pH der Emulsion ist bevorzugt größer als ca. 3, besonders bevorzugt größer als ca. 6 und am meisten bevorzugt größer als ca. 7,5.
Ohne weitere Ausführung wird angenommen, daß ein Fachmann unter Verwendung der vorangehenden Beschreibung die vorliegende Erfindung in ihrem vollsten Ausmaß nutzen kann.
Die folgenden bevorzugten spezifischen Ausführungsformen sollen deshalb bloß als illustrativ und nicht als beschränkend für den Rest der Offenbarung in jeglicher Weise aufgefaßt werden. In den folgenden Beispielen sind alle Temperaturen unkorrigiert in Grad Fahrenheit angegeben; wenn nicht anders angegeben sind alle Teile und Prozentwerte gewichtsbezogen.
Beispiele
Die folgenden Experimente werden mit dem Ziel durchgeführt, (1) die Eigenschaften von Baumaterialien zu verbessern, insbesondere die Beständigkeit gegen das Eindringen von Wasser; (2) die Eigenschaften von orientiert strukturierter Spanplatte zu verbessern; (3) die Bindungs- und Haftfestigkeitseigenschaften von Papierbeschichtungen zu verbessern; (4) die Wirksamkeit von verschiedenen Latizes zu untersuchen, die in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung verwendet werden könnten; (5) Metallbeschichtungen zu verbessern. Testverfahren für alle bezeichneten Untersuchungen in dieser Beschreibung sind auch nach dem Bericht der resultierenden Daten am Ende der folgenden Beispiele wiedergegeben.
Die Untersuchungen wurden an Platten durchgeführt, die gemäß den Verfahren zur Herstellung von Deckenplatten (Fliesen) gebildet wurden. In solchen Untersuchungen wurden Beschichtungen der Erfindung in Form einer Grundierung zum Substrat hinzugegeben, gefolgt von zwei Beschichtungen von Deckschicht und anschließender Untersuchung. Die Grundierung wird hinzugegeben, nachdem sie texturiert oder gemustert wurde. Diese Textur kann sich leicht abreiben, so daß eine Grundierung hinzugegeben und ausgewertet wird, die einen verläßlichen Hinweis auf die Leistung der beschichteten Fliese im typischen Markt/Einbau liefert.
Die folgenden Experimente werden mit dem Ziel durchgeführt, die Eigenschaften von Baumaterialien zu verbessern, insbesondere die Oberflächenhaltbarkeit und Schneidfähigkeit. Testverfahren für alle in dieser Beschreibung angegebenen Untersuchungen sind im Anschluß an den Bericht der resultierenden Daten am Ende der folgenden Beispiele wiedergegeben.
Beispiel 1
Auswertung von Formulierungen, die unterschiedliche Polymere und Latizes enthalten
Dieses Beispiel ist auf die in der nachfolgenden Tabelle 1 gezeigten Proben 1–11 gerichtet. Spezifisch veranschaulicht dieses Beispiel Eigenschaften der Proben 1–9, die unterschiedliche Latizes enthalten, und der Proben 10 und 11, die unterschiedliche Polymere enthalten.
Proben 1–9 werden wie folgt hergestellt:
Für Proben 1–9 wird 1 l Emulsion durch Zugeben von 42,2 g (trocken) KYMENE^® 557H Naßfestharz (erhalten von Hercules Incorporated, Wilmington, DE) zu 25 g (trocken) Latex unter mechanischem Rühren hergestellt. 62,5 g entmineralisiertes Wasser werden zur Emulsion hinzugegeben, um eine schwach blaue, opake weiße Dispersion zu liefern. Die Dispersion wird dann für 15 Minuten bei Raumtemperatur gerührt.
Proben 10 und 11 werden wie folgt hergestellt:
Probe 10 wird unter Verwendung der Verfahren zur Herstellung der Probe 1–9 mit der Ausnahme hergestellt, daß Reten^® 201 (Dimethylamin-Epichlorhydrin-Polymer), erhalten von Hercules Incorporated, Delaware, verwendet wird.
Probe 11 wird unter Verwendung der Verfahren zur Herstellung von Probe 10 mit der Ausnahme hergestellt, daß Reten^® 203 (polyDADMAC (Diallyldimethylammoniumchlorid)), erhalten von Hercules Incorporated, Delaware, verwendet wird.
Die Brookfield-Viskosität jeder Probe wird anfänglich und dann erneut nach einer Woche (am 8. Tag) unter Verwendung des programmierbaren Brookfield LV DV-II und der Viskosimeterspindel #2 bei 60 U/min und 25°C gemessen. Die Viskosität jeder Probe ist in Tabelle 1 aufgezeichnet.
Die Dispersion und Farbe jeder Probe wird ebenfalls anfänglich und dann erneut nach einer Woche (am 8. Tag) mit dem bloßen Auge beobachtet und in Tabelle 1 aufgezeichnet.
Anwendung und allgemeine Beobachtungen für Aluminium und Holz
Eine Teilmenge von 20 g der Emulsion von jeder der Proben 1–11 (hergestellt wie oben erörtert) wird an einem Farbroller mit 10,2 cm × 1,3 cm (4 Zoll × 1/2 Zoll) absorbiert und auf 11 Teile aus Aluminium und 11 Teile aus Holz mit einer Rate von 0,046 Pfund pro m² aufgetragen.
Die Aluminium- und Holzteile werden dann für 5 Minuten bei 150°C gehärtet. Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle 1 gezeigt.
Wie in Tabelle 1 gezeigt, konnten unterschiedliche Latizes zur Herstellung der erfindungsgemäßen Zusammensetzung verwendet werden. Insbesondere liefern alle Proben mit Ausnahme von Probe 6 eine stabile Dispersion und bilden Filme.
Beispiel 2
Anwendung und allgemeine Beobachtungen zur Verwendung der Zusammensetzung als Bindemittel
Dieses Beispiel veranschaulicht, daß die erfindungsgemäße Zusammensetzung ausgezeichnete Bindungseigenschaften im Vergleich zu herkömmlichen Bindungszusammensetzungen auf diesem Gebiet hat.
Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung:
1 l Emulsion wird durch Zugeben von 42,2 g (trocken) HERCOBOND^® 5100 Naßfestharz (erhalten von Hercules Incorporated, Wilmington, DE) zu 25 g (trocken) DOW^® 620 SBR (erhalten von Dow Chemical Company, Midland, MI) unter mechanischem Rühren hergestellt. 62,5 g entmineralisiertes Wasser werden zur Emulsion hinzugegeben, um eine schwach blaue opake weiße Dispersion zu liefern. Die Dispersion wird dann für 15 Minuten bei Raumtemperatur gerührt.
Das fertige Produkt hat einen Feststoffgehalt von 14,6 %.
Kontrollzusammensetzung (Zusammensetzung von herkömmlicher Bindungszusammensetzung):
Eine Kontrollbeschichtungsformulierung wird durch Zugeben von 0,1 Teilen (0,5 g) Natriumpolyacrylat-Dispergiermittel (Dispel N40, erhalten von Allied Colloids, Suffolk, VA) zu 102 g Wasser unter Rühren hergestellt. 100 Teile Calciumcarbonat (erhalten von Omya Inc., Florence, VT), gefolgt von Zugabe von 10 Teilen einer Kontrollzusammensetzung (die 1 l der wie oben beschrieben hergestellten Emulsion (unter Verwendung von HERCOBOND^® 5100 und DOW^® 620) enthält) werden bei reduzierter Rührgeschwindigkeit hinzugegeben. 0,3 Teile Carboxymethylcellulose (CMC 9M31, erhalten von Hercules Incorporated, Wilmington, DE) werden hinzugegeben, und die Mischung wird für mehrere Stunden gerührt.
Die Brookfield-Viskosität sowohl der Beschichtungsmischungen, die die erfindungsgemäße Zusammensetzung enthalten, als auch der Kontrollzusammensetzung werden unter Verwendung eines Brookfield-Viskosimeters (das ein Erzeugnis von Brookfield Engineering, Stoughton, MA ist) unter Verwendung einer Spindel Nr. 5 bei 100 U/min der Beschichtungen gemessen.
Die Brookfield-Viskosität der Beschichtungsmischung, die die erfindungsgemäße Zusammensetzung enthält, beträgt 234 cps. Die Brookfield- Viskosität der Beschichtungsmischung, die die Zusammensetzung der Kontrollprobe enthält, beträgt 214 cps.
Drei Tropfen der Beschichtungsmischung, die die erfindungsgemäße Zusammensetzung enthält, werden auf ein erstes Stück gebleichtes Brett gegeben. Ein zweites Stück gebleichtes Brett wird verwendet, um das erste Stück gebleichtes Brett zu bedecken, um eine Sandwich-Struktur zu erzeugen. Ein Gewicht von 2,27 kg (5 Pfund) wird auf die Struktur für ca. 18 Stunden bei Umgebungstemperatur gestellt.
Drei Tropfen der Beschichtungsmischung, die die Kontrollprobe enthält, werden auf ein erstes Stück gebleichtes Brett gegeben. Ein zweites Stück gebleichtes Brett wird verwendet, um das erste Stück gebleichtes Brett zu bedecken, um eine Sandwich-Struktur zu erzeugen. Ein Gewicht von 2,27 kg (5 Pfund) wird auf die Struktur für ca. 18 Stunden bei Umgebungstemperatur gestellt.
Beide oben hergestellte Sandwich-Strukturen werden dann von Hand getrennt. Die mit der erfindungsgemäßen Zusammensetzung hergestellte Struktur erfordert eine höhere Kraft zur Trennung. Die Struktur mit der Kontrollzusammensetzung trennt sich leicht und hat einen brüchigen getrockneten Film. Im Gegensatz hat die Struktur mit der erfindungsgemäßen Zusammensetzung ausgezeichnete Hafteigenschaften. Zusätzlich ist der durch die erfindungsgemäße Zusammensetzung gebildete Film nicht vollständig getrocknet und besitzt somit Wasserhalteeigenschaften.
Beispiel 3
Anwendung und allgemeine Beobachtungen zur Verwendung als Umwandlungsbeschichtung für Metall
Dieses Beispiel ist auf die Proben 1–8 in der nachfolgenden Tabelle 2 gerichtet und veranschaulicht die Neutralsalz-Spray-(NSS)-Leistung und physikalische Haltbarkeit von angestrichenen Metallblechen.
Jede der Proben 1–5 wird wie folgt hergestellt:
1 l Emulsion wird durch Zugabe von 42,2 g (trocken) KYMENE^® 557H Naßfestharz (erhalten von Hercules Incorporated, Wilmington, DE) zu 25 g (trocken) Airflex^® 4530 unter mechanischem Rühren hergestellt. 62,5 g entmineralisiertes Wasser werden zur Emulsion hinzugegeben, um eine schwachblaue opake weiße Dispersion zu liefern. Die Dispersion wird dann für 15 Minuten bei Raumtemperatur gerührt.
Die Dispersion hat einen Feststoffgehalt von 14,6 %, einen pH von 4,5 bis 5,0 und eine Brookfield-Viskosität von 28 cps bei 25°C. (Die Brookfield-Viskosität wird unter Verwendung des programmierbaren Brookfield LV DV-II und einer Viskosimeterspindel #2 bei 60 U/min und 25°C gemessen).
Für jede der Proben 1–5 wird die Dispersion (hergestellt wie oben beschrieben) zu 0,30 Gew.% Fluozirkonsäure (erhalten von Allied Signal) gegeben. Die zur Herstellung jeder der Proben 1–5 verwendete Menge der Dispersion beträgt 0,7 Gew.%, 3,4 Gew.%, 6,75 Gew.%, 33,8 Gew.% bzw. 84,5 Gew.%.
Proben 6–8:
Probe 6 enthält 0,30 Vol.-% Fluorzirkonsäure.
Probe 7 enthält 10 Vol.-% Permatreat 1500, das eine von BetzDearborn erhaltene abspülfreie Verchromungsbehandlung ist.
Probe 8 hat 15 Vol.-% Permatreat 1021B, das eine von BetzDearborn erhaltene chromfreie Behandlung ist.
Feuerverzinkte Metallbleche werden von ACT Corp. erhalten und mit BetzDearborn KL4010, einem kommerziellen alkalischen Reiniger, der von BetzDearborn erhältlich ist, gereinigt. Die Metallbleche werden mit entionisiertem Wasser für 5 Sekunden gespült und anschließend mit den Proben 1–8 durch Rotationsbeschichtung gefolgt von erzwungener Lufttrocknung aufgetragen. Zweifache Bleche für jede Probe behandelt. Die behandelten Bleche werden mit einem von Akzo-Nobel erhältlichen Zweischichtenanstrichmittel, das typischerweise in Rollenanwendungen verwendet wird, angestrichen. Die Grundierungs- und Deckschicht werden aufgetragen und gemäß den Angaben des Herstellers gehärtet.
Die beschichteten Metallbleche erfahren dann den NSS-Test, den T-Bent-, Cross-Hatch-, Reverse-Impact- und Methylethylketon-(MEK)-Doppelreibtest. Die Metallbleche werden beobachtet, und die Ergebnisse sind in den Tabellen 2 (NSS) und 3 (andere Testdaten) gezeigt.
Die Ergebnisse des Neutralsalzsprays sind in Tabelle 2 als "Einritzen, Feld" angegeben. Zusätzlich gibt Tabelle 2 ''/'' für Ergebnisse von zweifachen Metallblechen wider, die mit jeder Probe beschichtet sind (wie in Spalte 5 von Tabelle 2 gezeigt). Ergebnisse sind für zweifache Bleche und werden gemäß ASTM D-1654 bewertet (wobei 10 perfekt ist); T-Bend-Daten beschreiben die Tendenz des Anstrichmittels, an einer Biegung um 180° im Metall nicht mehr zu haften, gemessen gemäß ASTM D4145-83 (worin 0T perfekt ist); Cross-Hatch-Daten (Kreuzschraffur) beschreiben die Tendenz, an Flächen zwischen eng benachbarten Linien durch die Farbe nicht anzuhaften. Der Test erfolgte trocken gemäß ASTM D3359 (mit einer Skala von 0B bis 5B, worin 5B perfekt ist); Reverse Impact-Daten beschreiben die Tendenz von Farbe, an Metall nicht anzuhaften, das durch einen Aufprall mit bekanntem Impuls auf der Rückseite der Testoberfläche deformiert wird, gemäß ASTM D2794; MEK-Reibdaten beschrieben, ob die Farbe angemessen gehärtet ist, und werden in der Methode II-18 der National Coil Coaters' Association (NCCA) beschrieben.
Tabelle 2 NSS-Daten für angestrichene Bleche
Tabelle 3 Physikalische Haltbarkeit

*1 in/lb entspricht 5,60 cm/kg

Beispiel 4
Anwendung und allgemeine Beobachtungen zur Verwendung als Umwandlungsbeschichtung für Metall
Dieses Beispiel ist auf die nachfolgend in Tabelle 4 gezeigten Proben 1–4 und 6–8 gerichtet. Das Verfahren zur Herstellung der Proben 1–4 ist das gleiche wie für die Proben 1–4 in Beispiel 3 mit der Ausnahme, daß 0,45 Gew.% Fluozirkonsäure verwendet werden. Proben 6–8 werden unter Verwendung der gleichen Verfahren wie zur Herstellung der Proben 6–8 in Beispiel 3 hergestellt. Die Daten in Tabelle 4 sind für eine einschichtige schwarze Polyesterfarbe, die von PPG erhalten wird.
Tabelle 4

* Neutralsalzspray-Ergebnisse werden aus Anritzen, Feld angegeben; "--" bezeichnet eine Probe, die unterhalb 2 bewertet wurde; und ''/'' bezeichnet Ergebnisse von zweifachen Blechen.
** 1 in/lb entspricht 5,60 cm/kg

Beispiel 5
Auswertung von potentiellen Materialien für Vorbeschichtung
Die folgenden Materialien wurden ausgewertet:
KYMENE 557H^® (erhältlich von Hercules Incorporated, Wilmington, DE)
KYMENE 450^® (erhältlich von Hercules Incorporated, Wilmington, DE)
HERCOBOND 1000^® (erhältlich von Hercules Incorporated, Wilmington, DE)
HERCOBOND 2000^® (erhältlich von Hercules Incorporated, Wilmington, DE)
HERCOBOND 5100^® (erhältlich von Hercules Incorporated, Wilmington, DE)
PICCONAL AA101^® (thermoplastisches Harz, erhältlich von Hercules Incorporated, Wilmington, DE)
PICCOTAC 95-55wk^® (thermoplastisches Harz, erhältlich von Hercules Incorporated, Wilmington, DE)
TACCOLYN 5001^® (thermoplastisches Harz, erhältlich von Hercules Incorporated, Wilmington, DE)
AIRFLEX 4530^® (erhältlich von Air Products and Chemicals, Allentown, PA)
AIRFLEX 320^® (erhältlich von Air Products and Chemicals, Allentown, PA)
FLEXBOND 325^® (erhältlich von Air Products and Chemicals, Allentown, PA)
CHARTWELL^® B523.6WH (als Additiv, erhältlich von Chartwell, International, Attleboro Falls, MASS)
HYCAR 26256 (erhältlich von BF Goodrich, OHIO)
AZC (Ammoniumzirkoniumcarbonat, von Hopton Technologies, Albany, OR)
LUCIDENE^® 243 (erhältlich von Morton International, Chicago, IL)
LUCIDENE^® 245 (erhältlich von Morton International, Chicago, IL)
MORKOTE^® 1725 (erhältlich von Morton International, Chicago, IL)
TRITON X-100^® (erhältlich von Union Carbide Chemicals and Plastics Company, Incorporated, Danbury, Connecticut)
Die Untersuchung der unterschiedlichen Materialien wurde an Platten durchgeführt, die aus der Produktionsreihe entnommen wurden, bevor die Oberfläche mit irgend etwas angestrichen wurde, aber nachdem sie texturiert oder gemustert wurde. Die für die Untersuchung verwendete Qualität war Standardqualität, 1,8 cm (0,710 Zoll) dickes SAG aus der Anlage von Armstrong World Insutries Beaver Falls. Die Platten wurden dann unter Verwendung der Chemikalien aus der obigen Liste wie in der nachfolgenden Tabelle 5 beschrieben handbesprüht. Nach dem Besprühen wurden die Platten durch einen Verarbeitungstrockner geführt, um die Beschichtung zu trocknen (Ofentemperaturbereich 204–238°C (400–460°F)). Die Platten wurden dann mit zwei Beschichtungen aus Deckfarbe geglättet (Standardanstrichmittel auf Wasserbasis mit ca. 48 Gew.% Feststoffen für die Glättung von Deckenfliesen) und bei einer Temperatur im Bereich von 204–238°C (400–460°F) ofengetrocknet und zur Untersuchung zur Seite gestellt.
Die Untersuchung war auf drei Parameter zur Beurteilung der Produkte gerichtet. Diese sind: Kratztest unter Verwendung des HESS-Kratzeisens (Hess-Rake) (auch als Fingerkratzeisen bezeichnet), Schneidtest mit einer Rasierklinge und Farbe. Die Schneid- und Kratzuntersuchungen sind etwas subjektiv, aber liefern ein sehr gutes Gefühl dafür, wie unterschiedliche Produkte zueinander stehen. Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle 5 wiedergegeben.
In der obigen Tabelle 5 wurden vier Reihen von Untersuchungen (A–D) durchgeführt, wobei jede Reihe während einer separaten Testsitzung durchgeführt wurde. Die erste Reihe A wurde zur Auswertung durchgeführt, wie das Material geschnitten wurde (anders als der "Schneidfähigkeitstest" wie hier an anderer Stelle erörtert), und um den Probekörper in bezug auf den HESS-Kratzeisentest auszuwerten.
Der Farbtest wurde später begonnen, erst nachdem eine anfängliche Untersuchung gute Festigkeitsergebnisse zeigte. In anfänglichen Untersuchungen, obwohl nicht in der Tabelle widergespiegelt, war die Farbabweichung nicht akzeptabel (z.B. für L ein Wert von +/–5 entfernt vom gewünschten Standard und für b ein Wert von +/– 1 entfernt vom gewünschten Standard), was eine schlechte Lichtreflexion und gelbe Farbe zeigt. Die Ergebnisse für die Untersuchungen sollten wie folgt interpretiert werden: Kratztest (Hess-Kratzeisentest) – je höher die Zahl, desto besser. Schneidtest – je höher die Zahl, desto besser, wobei 5 am besten für diese Reihe ist und 5 im wesentlichen kein Abplatzen pro Quadratzoll ist und 4 ein oder zwei Abplatzer pro Quadratzoll sind. In bezug auf die Farbe ist es das Ziel, einen Weißwert von L von ca. 92 bis ca. 93 und b von ca. 1,6 bis ca. 2,4 nach Auftragung der Deckanstriche zu erreichen (d.h. nach Auftragung der Deckanstriche über oder auf den Beschichtungen der Erfindung).
Die obigen Daten zeigen, daß die AIRFLAX-Zwischenschicht (Formel A2) die besten Kratz- und Schneidzahlen lieferte, aber nicht die Fähigkeit der Deckschicht optimierte, die Farbe des Substrats abzudecken, wenn die Deckschicht über die Beschichtung der Erfindung aufgetragen wurde. HERCOBOND 5100^® (Formel C9) lieferte gute Kratzzahlen und gute Farbzahlen. Die vielversprechendsten Ergebnisse schließen diejenigen bei einem Gewichtsverhältnis von 75 % HERCOBOND 5100^® und 11 % AIRFLEX 4530^® ein, wobei der Rest Wasser und Tensid ist (zum Beispiel Formel D2).
Bestimmte untersuchte Harze versagten aufgrund der in den Öfen verwendeten hohen Temperaturen, die die Platten und die Grundierungsbeschichtung bis zu dem Punkt verdunkelten, an dem die zwei Beschichtungen aus Deckanstrich sie nicht mehr abdecken konnten. Zusätzlich waren manche Harze zu spröde nach dem Trocknen, um die gestellten Ziele zu erreichen. KYMENE 450^® hatte auch Farbprobleme und arbeitete nicht so gut für die Festigkeit. HERCOBOND 2000^® ergab gute Ergebnisse auf der Platte ausgenommen das Schneiden, aber es war schwierig, das Produkt auf die Platte zu sprühen. Diese Eigenschaft würde hinsichtlich des Sprühbetriebs als äußerst unerwünscht erwartet. HERCOBOND 1000 ergab gute Ergebnisse ausgenommen das Schneiden.
Beispiel 6
Nachfolgend veranschaulicht, wie die Beschichtung der Erfindung zwei Typen von verbesserter Haltbarkeit für das Deckenfliesenprodukt verleiht: verbesserte Oberflächenhaltbarkeit und verbesserte Haftung/Schneid/Abblättereigenschaften. Die Oberflächenhaltbarkeit wird durch die Untersuchungen von Hess-Kratzeisen/Fingerkratzen (BF.5), Abrieb nach Taber (A/7), Reibfähigkeit (BS.10) und Kugelhärte (BH.10) gemessen. Diese Untersuchungen simulieren die wiederholte Bewegung von sich bewegenden Deckenfliesen aus dem Raster für den Zugang zu Heizung, Belüftung, elektrischen Systemen und Installation. Haftung/Schneiden/Abblättern wird durch den Schneidfähigkeitstest oder den 6 Zoll-Klebeband-Test wie oben erörtert gemessen.
Wie in Beispiel 5 gezeigt, wurden die Beschichtungen der Erfindung aus Beschichtungssystemen entwickelt, die vielversprechend in der Laboruntersuchung waren. Ein Typ von Beschichtung (A2) war eine verdünnte Durchdringungsmittellösung aus AIRFLEX 4530^®, Wasser und TRITON X-100^®. Wie in Beispiel 5 gezeigt, lieferte diese Beschichtung eine gute Oberflächenhaltbarkeit und Schneiden, aber schlechte Farbzahlen (L- und b-Werte). Eine andere Beschichtung war unverdünntes HERCOBOND 5100^®. Diese Beschichtung lieferte gute Oberflächenhaltbarkeit und Farbzahlen, aber schlechtere Schneideigenschaften. Die zwei unterschiedlichen Chemiesysteme wurden dann kombiniert. Es wurde festgestellt, daß ein Gewichtsverhältnis von 75 % HERCOBOND 5100^® und 11 % AIRFLEX 4530^® (Rest Tensid und Wasser, Formel D2) zu optimaler Oberflächenhaltbarkeit, Schneidfähigkeit und Farbzahlen führten.
Die nachfolgenden Daten sind für Beschichtungsproben der Erfindung, die unter Laborbedingungen grundiert und unter normalen Herstellungsbedingungen (d.h. in der gewerblichen Anlage von Armstrong World Industries, Beaver Falls) fertiggestellt wurden. Geschliffenes, trockenes Material aus der Naßpartie wurde zu Proben mit 61 × 61 cm (2 Fuß × 2 Fuß) geschnitten und dann nach dem Bemustern mit 215 g/m² (20 g/ft²) der Beschichtung handbesprüht. Die Beschichtung wurde anstelle einer normalen Grundierungsbeschichtung aufgetragen. Die Platten wurden dann in Herstellungsöfen (204–238°C) (400–460°F) getrocknet und normal in der Produktion mit zwei Überzügen von Deckfarbe beschichtet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 6 dargestellt.
Tabelle 6

¹⁾ Airflex 4530^® 10,8 Gew.%; Wasser 52,3 Gew.%; Füllstoffe (Ton) 36,9 %
²⁾ Hercobond 5100^® 75 Gew.%; Airflex 4530^® 11,11 Gew.%; Triton X-100^® 0,06 Gew.%; Wasser 13,83 Gew.%

Die Proben wurden dann weiter durch unterschiedliches Personal untersucht. Die Ergebnisse sind in Tabelle 7 dargestellt.
Tabelle 7

Beispiel 7
Das nächste Beispiel veranschaulicht eine Maßstabsvergrößerung für eine Machbarkeitsstudie. Für diesen Test wurde die Beschichtung anstelle eines herkömmlichen Grundierungsanstrichs in einer Produktionsreihe verwendet. Die Beschichtung wurde auf die Platte gesprüht und in der Produktionsstraße getrocknet und dann wie in der normalen Fabrikationsstraße fertiggestellt. Die Beschichtungsformulierung war die gleiche wie in den Untersuchungen im Labormaßstab – 75 % HERCOBOND 5100^®, 11,11 % AIRFLEX 4530^®, 0,06 % TRITON X-100^® und 13,83 % Wasser. Die Auftragsmengen waren wie folgt:

Testmaterial – 215 g/m² (20 g/ft²) Beschichtung der Erfindung, hergestellt durch Vermischen der Komponenten der Formel D2 bei Raumtempe ratur in einem Mischer mit einem Fassungsvermögen von 150 Gallonen auf insgesamt 100 Gallonen, 517 g/m² (48 g/ft²) Deckanstrich.
Kontrollmaterial – 215 h/m² (20 g/ft²) Grundierungsanstrich, 463,3 g/m² (43 g/ft²) Deckanstrich.

Wiederum wurden verbesserte Oberflächenhaltbarkeit und Schneidfähigkeit erreicht, wie in Tabelle 8 angegeben:
Tabelle 8

Beispiel 8
Dieses Beispiel veranschaulicht, daß die Beschichtungen der Erfindung auf ein Fasersubstrat vom porösen Typ (wie eine Deckenfliese) aufgetragen werden können und dem Substrat Haltbarkeitseigenschaften verleihen, ohne es zu versiegeln, ohne daß es seine porösen Eigenschaften (wie Schalldämmung) verliert oder ohne daß vom ästhetischen Eindruck abgewichen wird, während noch eine Feuerbeständigkeit der Klasse A bewahrt bleibt, und wobei dennoch die Durchhangeigenschaft der Fliese nicht unerwünscht beeinträchtigt wird. Akustische Eigenschaften wurden durch die Versuche CAC (AL20), NRC (AL10) und AC (AL60) gemessen, während Feuereigenschaften durch einen 30/30 Tunnelversuch (A5.21) gemessen wurden. Die Ergebnisse sind in Tabelle 9 dargestellt.
Tabelle 9
¹⁾ Airflex 4530^® 10,8 Gew.%; Wasser 52,3 Gew.%; Füllstoffe (Ton) 36,9 %
²⁾ Hercobond 5100^® 75 Gew.%; Airflex 4530^® 11,11 Gew.%; Triton X-100^® 0,06 Gew.%; Wasser 13,83 Gew.%
Ohne von der Theorie gebunden zu sein zu wünschen, wird angenommen, daß diese Werte wegen des geringen Feststoffgehalts in den Beschichtungen neben der Vernetzungsfähigkeit von HERCOBOND 5100^® unter Wärme erreicht werden. Der niedrige Feststoffgehalt erlaubt es der Beschichtung, in das Substrat einzuziehen, was eine gute Haftung/Schneidfähigkeit ergibt, jedoch nicht die akustischen Eigenschaften des Materials behindert. HERCOBOND 5100^® allein vernetzt mit sich unter Wärme unter Bildung einer steifen beständigen Schicht. Durch Zugabe einer kleinen Menge eines Modifizierers wie AIRFLEX 4530^® zur Beschichtung wird angenommen, daß die Höhe der HERCOBOND 5100^®-Vernetzung gehindert wird, wodurch Flexibilität und bessere Schneid/Abblättereigenschaften bereitgestellt werden. Die physikalischen Eigenschaften von repräsentativen Beschichtungen sind in Tabelle 10 dargestellt:
Tabelle 10
Beispiel 9
Flexibilitätstest
Eine Zusammensetzung der Erfindung (D2 in Tabelle 5) wurde hergestellt. 50 g der Zusammensetzung wurden auf die innere Bodenoberfläche einer Kuchenform aus Aluminium gegossen (22,9 cm (9 Zoll) Durchmesser). Die Kuchenform wurde dann in einen Trockenofen für einen ausreichenden Zeitraum gestellt, um die gesamte Feuchtigkeit bei dieser Temperatur auszutreiben (ca. 3 Stunden). Die resultierende gehärtete Beschichtung am Boden der Form hatte eine Dicke von ca. 127–254 μm (5–10 mils) und haftete fest am Boden der Form.
Die Form mit der daran anhaftenden Beschichtung wurde dann auf sich selbst zurückgebogen, so daß die Biegung im Boden der Form einen Gesamtwinkel von im wesentlichen ca. 180° hatte. Bei diesem Ausmaß der Biegung war die Beschichtung noch immer nicht delaminiert oder hatte sich in anderer Weise von der Form getrennt, und die Beschichtung wies im wesentlichen keine sichtbaren Risse auf. Die Form wurde dann erneut abgeflacht, und die Biegung wurde fortgesetzt, bis die Form erneut um 180° aus der flachen Konfiguration gebogen war, in die Richtung gegenüber derjenigen der ersten 180°-Biegung (somit betrug der gesamte Weg unter Kombination beider Biegungen im wesentlichen 360°). Wiederum war die Beschichtung noch immer nicht delaminiert oder hatte sich in anderer weise von der Form getrennt, und die Beschichtung wies keine sichtbaren Risse auf.
Es war möglich, die Beschichtung mit einem Messer zu schneiden und separat Stücke aus dem Rest in der Form herauszuschneiden, indem die Beschichtung mit dem Messer abgestemmt wurde.
In den Beispielen verwendete Standardtestverfahren
Nachhallraumschallabsorption (A110)

Referenzen: ANSI/ASTM C 423-90a, E 122, E 548, E 795; ANSI Standard S 1.6, S 1.26, S 1.11, ISO R 354–1963.
Zweck: Bestimmung der Fähigkeit eines Testprobekörpers, Schall in einer Kontroll-, wiederhallenden und diffusen Laborumgebung zu absorbieren.

Probenvorbereitung:
Einsatz von ausreichend Material für wenigstens 2,4 m × 2,4 m (8 Zoll × 8 Zoll) Deckeninstallation. Wandmaterialien sollten eine ausreichende Menge sein, um sie in einer Fläche von 2,3 m × 2,7 m (7,5 Zoll × 9 Zoll) zu installieren, wenn die Proben 76 cm (30 Zoll) breit sind, oder in einer Fläche von 2,4 × 2,7 m² (8 Zoll × 9 Zoll), wenn die Proben 61 cm (24 Zoll) breit sind. Kleinere Proben als 4,3 m² (46 ft²) sollen nicht für diesen Versuch eingesetzt werden.
Versuchsparameter:
Die Art der eingesetzten Befestigungen sollte übereinstimmend zwischen den Proben sein. Die folgenden Befestigungssysteme können eingesetzt werden, solange sie übereinstimmend zwischen den hergestellten Proben sind:
E-400 Befestigung – 40,6 cm (16 Zoll) Luftraum hinter der Probe
Ergebnisse:
NRC (Schallreduktionskoeffizient), das die einzelne Zahl ist, die durch Mitteln der Absorptionskoeffizienten bei 250 Hz, 500 Hz, 1000 Hz und 2000 Hz und Runden zum nächsten 0,05-Wert bestimmt wird. Die Absorptionskoeffizienten in Intervallen von 1/3 Oktave zwischen 100 Hz und 5000 Hz. Wenn der Probekörper eine Anzahl von Objekten ist, wie zum Beispiel frei stehende Schirme oder Gitter, werden die Ergebnisse in Sabius pro Einheit angegeben.
Zweiraum-Übertragungsverlust (A120)

Referenzen: ASTM-Bestimmung: E 1414 – 91a, C 423, C 634, C636, E 90, E 336, E 413, E 548, E 717; ANSI-Standard S 1.11-1986; AMA I-II-1967
Zweck: Messung der Schalldämpfung, die durch eine hängende Decke in Gegenwart eines kontinuierlichen Raumvolumens unter vorgeschriebenen Laborbedingungen erhalten wird.

Probenvorbereitung:
Ausreichend Material zur Installation in zwei Versuchsräumen mit ca.:
38,6 m² (416 ft²) für 2 × 2 Platten
41,6 m² (448 ft²) für 2 × 4 Platten
37,5 m² für 600 × 600 Platten
40,5 m² für 600 × 1200 Platten
Versuchsparameter:
Der Gittertyp soll übereinstimmend zwischen den Proben sein. Die Standardgittertypen sind:
2,38 cm (15/16 Zoll) T-Balken
1,43 cm (6/16 Zoll) T-Balken
metrisch weit und metrisch eng Bolzenschlitz
Ergebnisse:
Die normalisierten Dämpfungswerte bei jedem 1/3-Oktavenband zum nächsten 1 dB. Die Gesamtanzahl von Fehlern aus der Kriteriumskurve und der berechnete CAC-Wert, erhalten aus dem Versuch, werden angegeben.
"Open Plan"-Schalldämpfung (A160)

Referenzen: ASTM-Bestimmung: E 1111-88, E 1375-90, E 1376-90, C 423, C 634, E 795, E 1110, E 1130, E 1179; ANSI-Standards S 1.4, S 1.6, S 1.11, S 1.12
Zweck: Objektive Messung der Fähigkeit des Probekörpers, Schall in einem Raum mit offener Ebene zu dämpfen.

Probenvorbereitung:

1. Möbelplatte: Die Probenhöhe sollte wenigstens 1,5 m (5 Fuß) hoch und nicht mehr als 2,4 m (8 Fuß) hoch sein. Die Breite der Probe sollte wenigstens das 2-fache der Höhe, aber nicht mehr als 6,1 m (20 Fuß) breit sein. Träger für die Probe und Verbindungseinzelheiten sollten übereinstimmend zwischen den Proben sein.
2. Wandoberflächen: Ausreichend Material zur Abdeckung einer 2,7 m (9 Fuß) hohen und 3,0 m (10 Fuß) breiten harten reflektierenden Oberfläche ist erforderlich. Das Befestigungsverfahren sollte übereinstimmend zwischen den Proben sein. Ausreichend Glasfasermaterial zur Installation in der Decke des Versuchsraums auf eine Dicke von 6 Zoll kann eingesetzt werden, falls dies zwischen den Proben übereinstimmt.
3. Decken: Eine minimale Menge von Material zur Bedeckung einer Fläche von 4,6 m (15 Fuß) × 9,1 m (30 Fuß) ist erforderlich. In einigen Fällen kann eine Fläche von 6,1 m (20 Fuß) × 9,1 m (30 Fuß) erforderlich sein.

Ergebnisse:
Die gemessenen Interzonendämpfungen auf das nächste 1 dB für alle Positionen und Frequenzen werden untersucht. Die normalen Interzonendämpfungen und die Werte der Artikulationsklasse werden angegeben.
Durchhang – Standardzyklus (BS.5)

Referenzen: Neues Verfahren anhängig
Zweck: Bestimmung der Wirkungen von Feuchtigkeit, Temperatur und Schwerkraft auf die Deformationseigenschaften von Deckenmaterialien in einer Installationsposition

Probenvorbereitung:
Einsatz von drei Probekörpern mit 61 cm × 122 cm (2 Fuß × 4 Fuß) und vier Probekörpern mit 61 cm × 122 cm (2 Fuß × 4 Fuß) für Untersuchung mit Oberfläche nach oben.
Versuchsparameter:

– Platten werden in eine Position mit der Oberseite nach unten gestellt.
– Ein Zyklus besteht aus 17 h bei 28°C, (82°F)/90 % relative Feuchtigkeit und 6 h bei 28°C (82°F)/35 % relative Feuchtigkeit.
– Mittelpunktsdurchbiegung wird eingangs und nach jedem Segment des Zyklus gemessen.
– Typischerweise vier Durchhangszyklen pro Woche durchgeführt.
– Platten können mehrfachen Zyklen unterworfen werden, falls dies übereinstimmend zwischen den Proben ist.
– Umgekehrte Durchhang-Untersuchung (Oberfläche nach oben) ist verfügbar, falls dies übereinstimmend zwischen den Proben ist.
– Drei Bestimmungen.

Geschätzte Dauer:

– abgelaufene Zeit = 3 Tage.
Ergebnisse: Durchbiegungsablesungen eingangs, naß-feucht, fertig (mil = 25,4 μm) und Vektordaten, falls Untersuchung mit Vorderseite nach oben erforderlich ist. Daten der relativen Feuchtigkeit durch den Zyklus können ebenfalls verfolgt werden.

Reibfähigkeit (BS.10)

Referenzen: Bundesstandard 141A, Methode 6142; MEP 138 R.1
Zweck: Messung der Beständigkeit einer Beschichtung, wie zum Beispiel eines Anstrichs auf einer Deckenfliese, gegen Handreinigung durch einen Verbraucher.
Probenvorbereitung: Bereitstellen eines Probekörpers mit 30,5 cm × 30,5 cm (12 Zoll × 12 Zoll).

Versuchsparameter:

– Probe wird zerschnitten, um für die "Gardner Straight Line"-Waschfähigkeitsmaschine zu passen.
– Eine harte Borstenbürste wird zum Abreiben der Platte verwendet.
– Eine 0,5%ige Lösung von "Ivory"-Flocken wird verwendet, um die Platte während des Versuchs naß zu halten.
– Die Anzahl von Zyklen beim ersten Anzeichen von Durchbruch wird aufgezeichnet.
– Der Versuch wird bis 50 % Versagen oder bis 150 Zyklen fortgesetzt, abhängig davon, was zuerst auftritt.
– Eine Bestimmung: 43 cm (17 Zoll) langer × 18 cm (7 Zoll) breiter hexagonaler Probekörper.

Ergebnisse:
Anzahl der Zyklen bis zum ersten Durchbruch, Gesamtanzahl von Zyklen und visuelle Probekörperauswertung gemäß dem folgenden Bewertungssystem:
Fingerkratzbeständigkeit (BF.5) (Hess-Kratzeisenversuch)

Referenzen: TM 334
Zweck: Bestimmung der Haltbarkeit/Beschädigungsbeständigkeit von Anstrichsystemen oder Oberflächenbehandlungen, die auf Deckenmaterialien aufgetragen werden.
Probenvorbereitung: Bereitstellen eines Probekörpers mit 6,4 cm (2-1/2 Zoll) × 20,3 cm (8 Zoll).

Versuchsparameter:

– Ein "Hess-Katzeisen" ("Hess Rake") wird eingesetzt, das 5 Federstahlzinken oder -finger umfaßt, die allgemein in einer rechenartigen Weise konfiguriert sind. Jede Zinke hat eine unterschiedliche Dicke, gemessen und angegeben in "mils", und hat ein abgerundetes Ende und allgemein einen abgerundeten Querschnitt und ist allgemein fingerförmig. Das Kratzeisen wird in einer Führungsbahn oberhalb der Probe aufgehängt, so daß die Spitzen der Zinken die Probe kaum berühren, und das Kratzeisen wird dann entlang der Führungsbahn bewegt, so daß die Spitzen der Zinken entlang der mit schwachem Druck auf die Oberfläche Oberfläche der Probe gezogen werden.
– Beobachtungen werden für den ersten Anstrichdurchbruch vorgenommen.

Ergebnisse:

– Der dünnste Finger, bei dem ein Anstrichdurchbruch erfolgt (angegeben in mils entsprechend dem Durchmesser des besonderen Fingers), ist der Hess-Kratzeisenwert. Je höher die Zahl desto besser.

Härte – Akustikprodukte (BH.10)

Referenzen: ASTM C 367
Zweck: Bestimmung der Fähigkeit von Deckenfliesen, einem durch einen Aufprall verursachten Eindruck zu widerstehen.
Probenvorbereitung: Bereitstellen von 5 Probekörpern mit 10,2 cm × 10,2 cm (4 Zoll × 4 Zoll) oder einem Probekörper mit 30,5 cm × 30,5 cm (12 Zoll × 12 Zoll).

Versuchsparameter:

– Ein Probekörper wird flach unter die Prüfspitze der Versuchsvorrichtung gelegt (universelle Versuchsvorrichtung, Instron Corporation, Canton, Mass.).
– Eine Stahlkugel mit einem Durchmesser von 5,1 cm (2 Zoll) wird in die Oberfläche des Probekörpers auf eine Tiefe von 0,64 cm (0,25 Zoll) mit einer Geschwindigkeit von 0,25 cm/min (0,10 Zoll/min) gepreßt.
– Die Last an diesem Punkt wird als Härte des Probekörpers aufgezeichnet.

Ergebnisse:

– Härte (1b).
– Anmerkung: Nur Probekörper der gleichen Dicke können direkt verglichen werden, da die Härte mit der Dicke variiert.

Tunnelversuch 30-30 (AS.21)

Referenzen: TM 179 R.4
Zweck: Bestimmung der Oberflächen-Flammenausbreitungseigenschaften von Materialien.
Probenvorbereitung: Bereitstellen von drei Probekörpern mit 9,5 cm × 75,9 cm (3 3/4 Zoll × 29 7/8 Zoll).

Versuchsparameter:

– Der Probekörper wird flach mit der Oberseite nach unten in einem Winkel von 30 Grad abgelegt und der offenen Flamme eines Bunsenbrenners ausgesetzt, die sich auf der unteren Oberseite des Probekörpers befindet.

Geschätzte Dauer:

– Abgelaufene Zeit = 2 Tage
Ergebnisse: Flammenausbreitungsbewertung.

Taber-Abriebversuch

Referenzen: TM 191
Zweck: Bestimmung der Beständigkeit eines vorgegebenen Materials gegen Abrieb.
Probe: Bereitstellen einer Scheibe mit einem Durchmesser von 11,4 cm (4,5 Zoll); Abstanzen (Bohren eines Lochs mit einem Durchmesser von 0,64 cm (1/4 Zoll) in der Mitte von harten Materialien).

Versuchsparameter:

– Anzahl der Umdrehungen (Standard = 1000 Umdrehungen).
– Gewicht (250, 500 oder 1000 g) (gleichförmig zwischen Proben)
– Typ des Abriebrades (gleichförmig zwischen den Proben).

Geschätzte Dauer:

– Abgelaufene Zeit = 15 min/Material (bezogen auf 1000 Umdrehungen).

Ergebnisse:

– Gewichtsverlust (angegeben in Gramm Verlust).

Aus der vorhergehenden Beschreibung kann ein Fachmann leicht die wesentlichen Eigenschaften dieser Erfindung feststellen und kann, ohne von ihrem Umfang abzuweichen, verschiedene Veränderungen und Modifikationen der Erfindung vornehmen, um sie an verschiedene Verwendungen und Bedingungen anzupassen.

Claims

Wässrige Zusammensetzung, die: (A) wenigstens ein wasserlösliches Polyamidoamin-Epihalogenhydrin-Polymer mit wenigstens einer funktionellen Gruppe, die eine Vernetzungsreaktion beim Erwärmen oder Trocknen der Zusammensetzung erfährt; und (B) wenigstens ein filmbildendes Latexmaterial umfasst; worin das Verhältnis von (A) zu (B) 5:1 bis 1:1 auf Basis des Trockengewichts von (A) und (B) ist.
Zusammensetzung gemäss Anspruch 1, worin die funktionelle Gruppe der Komponente (A) Azetidinium umfasst.
Zusammensetzung gemäss Anspruch 1 oder 2, worin das Latexmaterial (B) wenigstens ein aus einem Vinylhalogenid und einem Alken stammendes Polymer ist.
Zusammensetzung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 3, die ferner eine Fluosäure umfasst.
Zusammensetzung gemäss Anspruch 4, worin die Fluosäure aus wenigstens einem Vertreter von Fluotitansäure und Fluozirkonsäure ausgewählt ist.
Substrat, das mit der Zusammensetzung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 5 beschichtet ist.
Celluloseprodukt, Deckenfliese, Vliesprodukt, Latexstreckmittel oder Anstrichmittel, das/die die gehärtete Zusammensetzung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 5 umfasst.
Verfahren zur Herstellung eines beschichteten Substrats, das folgendes umfasst: (1) Beschichten eines Substrats mit einer wässrigen Zusammensetzung wie in einem der Ansprüche 1 bis 5 definiert; und (2) Härten der Beschichtungszusammensetzung auf dem Substrat.