DE69818300T2

DE69818300T2 - Dispergierte harze für die herstellung von überzugszusammensetzungen

Info

Publication number: DE69818300T2
Application number: DE69818300T
Authority: DE
Inventors: Gary Failsworth BAKER; William John Whitworth PRINCE
Original assignee: OMG UK Ltd
Current assignee: Fedchem Llc(ndgesdstaates Ohio Betlehem P
Priority date: 1997-12-04
Filing date: 1998-12-03
Publication date: 2004-07-15
Anticipated expiration: 2018-12-04
Also published as: EP1036119A1; NZ504567A; HUP0100715A3; GB2331993B; WO1999028395A1; RU2219204C2; AU1345399A; TR200001581T2; HUP0100715A1; US6388002B1; ID26481A; BR9815342A; GB9725778D0; EP1036119B1; GB2331993A; GB2331993A9; DE69818300D1; CA2310497A1; AU744072B2; PL340960A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft dispergierte Harze, die in Beschichtungszusammensetzungen, wie Farben, Verwendung finden.
In den letzten Jahren hat es, abgesehen von Emulsionsfarben, eine steigende Nachfrage hinsichtlich Farben auf Wasserbasis entwickelt. Diese Farben werden hergestellt, indem das Harz oder andere filmbildende Materialien emulgiert werden und ein Pigment, falls geeignet, in die emulgierte Zusammensetzung eingegeben wird. Um die Emulgierung zu unterstützen, ist es übliche Praxis, ein oberflächenaktives Mittel mit einzugeben. Allerdings besteht eines der Probleme, die mit der Verwendung eines oberflächenaktiven Mittels zusammenhängen, darin, dass, obwohl es die Emulgierung des Harzes vereinfacht, es ebenfalls die Tendenz zeigt, die entstehende Beschichtung gegenüber Wassereindringung empfindlicher zu machen. Dieses ist insbesondere dann auffällig, wenn die Farbe auf Wasserbasis über ein Eisenmaterial aufgetragen ist, weil sich bei feuchten Bedingungen Rost unter der Beschichtung bildet. Die Oberflächenaktivitäten des oberflächenaktiven Mittels verursacht diesen Effekt. Daher hat die eigentliche Eigenschaft, die das oberflächenaktive Mittel bei der Herstellung der Zusammensetzung geeignet erscheinen lässt, eine nachteilige Wirkung auf die damit hergestellte Beschichtung.
Es ist nun überraschenderweise festgestellt worden, dass ein besonderes System mit einem oberflächenaktiven Mittel, während es bei der Emulgierung der Harze effektiv ist, hinterher seinen Effekt als oberflächenaktives Mittel in der Weise ver liert, dass der nachteilige Effekt üblicher oberflächenaktiver Mittel nicht beobachtet oder im großen Ausmaß reduziert ist.
Eine wässrige Zusammensetzung, die ein Reaktionsprodukt aus
i) mindestens einer Carbonsäure, die 3 bis 22 Kohlenstoffe enthält und
ii) mindestens einem unsubstituierten oder substituierten aliphatischen Amin oder polyfunktionellen aromatischen Aminen, das 2 bis 25 Kohlenstoffatome enthält, oder einem Amid der Formel: R-C(O)-NR¹R², worin R, R¹ und R² jeweils voneinander unabhängig Wasserstoff oder eine wahlweise substituierte Alkylgruppe mit 1–5 Kohlenstoffatomen bedeuten;
iii) einem Vernetzungsmittelkomplex aus einem Metall, das Zink, Aluminium, Titan, Kupfer, Chrom, Eisen, Zirkonium oder Blei ist;
iv) einem Harz oder Öl, wobei das Gewichtsverhältnis des Harzes oder Öls zur Summe aus (i), (ii) und (iii) mindestens 2,5 : 1 beträgt und
v) einem Verdickungsmittel, so dass eine kontinuierliche trockene Schicht, die durch Auftragen der Zusammensetzung auf Western Red Cedar erhalten wird, einen Kontaktwinkel mit Wasser von nicht über 80° ergibt, umfasst.
Die obere Grenze des Harzes oder Öls (nachfolgend einfach als das "Harz" bezeichnet) ist nicht besonders kritisch, allerdings sollte das Gewichtsverhältnis von 2,5 : 1 bis 100 : 1 oder mehr betragen. Des weiteren noch üblicher beträgt das Gewichtsverhältnis von 5 : 1 bis 75 : 1 und insbesondere von 10 : 1 bis 60 : 1. Das bevorzugte Verhältnis hängt von der Art der Beschichtungszusammensetzung ab, für die das emulgierte Harz eingesetzt werden soll. Ein insbesondere bevorzugter Bereich für einen Primer liegt von 2,5 : 1 oder 2,6 : 1 bis 20 : 1, während er für eine Farbe von 30 : 1 bis 50 : 1 liegt.
Es sollte selbstverständlich sein, dass die emulgierte Harzformulierung als solche als Beschichtungszusammensetzung verwendet werden kann, oder es können übliche Bestandteile, wie Pigmente, eingearbeitet sein.
Es sollte so sein, dass die Bestandteile (i) und (ii) miteinander reagieren. In einigen Fällen, insbesondere, wenn die Säure fest ist, ist es notwendig, dass man die Bestandteile zur Reaktion veranlasst, typischerweise durch Schmelzen der festen Säure (ein festes Amin ist im Allgemeinen ohne weiteres wasserlöslich). Anschließend, das heißt, wenn die Zusammensetzung einmal auf das Substrat aufgetragen worden ist, dann reagiert das Vernetzungsmittel mit diesem Reaktionsprodukt, was die Beschichtung resistenter gegenüber Wassereindringung macht.
Die Zeit, die die Beschichtung zum Trocknen braucht, hängt natürlich von verschiedenen Faktoren, wie dem Wassergehalt und atmosphärischen Bedingungen, ab. Typischerweise ist sie allerdings innerhalb 24 Stunden trocken, was die Zeit ist, die das Vernetzungsmittel braucht, mit den Reaktionsprodukten von (i) und (ii) zu reagieren. Die substantielle Vernetzung tritt bereits in einer beträchtlich kürzeren Zeit als dieser auf. Beispielsweise kann 80% Vernetzung bereits in sechs Stunden erfolgt sein.
Um eine vorzeitige Reaktion des Vernetzungsmittels zu verhindern, sollte die Zusammensetzung in einem geschlossenen Raum vor der Verwendung gelagert werden.
Typischerweise variiert der Feststoffgehalt der emulgierten Formulierung von 15% bis 75%, bezogen auf das Gewicht, im Allgemeinen von 25% bis 75%, bezogen auf das Gewicht und insbesondere von 35% bis 55%, bezogen auf das Gewicht. Die Konzentration des Reaktionsprodukts wird im Allgemeinen bei 0,1 bis 10%, bevorzugt 0,5% bis 3%, insbesondere 0,5 bis 1,5%, bezogen auf das Gewicht, liegen.
Typische Harze, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, umfassen Silikone, ein Alkydharz, Kollophoniumester, Polyurethane und Acrylpolymere. Es können anstelle dieser Harze Öle verwendet werden. Es sollte so sein, dass es bei einigen Formulierungen erwünscht ist, eine Kombination daraus zu verwenden, um bestimmte Effekte zu erreichen. Es ist insbesondere für Primer bevorzugt, zwei verschiedene Harzarten, beispielsweise ein Alkydharz oder ein Kollophonium, zu verwenden, so dass eines dieser Harze, etwas in das Substrat eindringt, beispielsweise das Alkydharz, während das andere auf der Oberfläche, beispielsweise das Kollophonium, verbleibt und als "Schlüssel" für die darauf folgende Farbschicht zu wirken.
Die in der vorliegenden Erfindung verwendeten Silikonharze im Allgemeinen die Formel M_αD_βT_γO_δ(OR)_ε (I) worin M = R¹R²R³SiO_1/2 D = R⁴R⁵SiO_2,2 T = R⁶SiO_3/2 Q = SiO_4/2 R¹, R², R³R⁴R⁵ und R⁶, die gleich oder unterschiedlich sein können, ein C₁-C₁₂-, insbesondere ein C₁-C₈-Kohlenwasserstoffradikal bedeutet,
R: ein Wasserstoffatom oder ein lineares oder verzweigtes C₁-C₄-Alkylradikal,
wobei das Copolymer mindestens eine T- oder Q-Gruppierung umfasst;
die Symbole α, β, γ, δ jeweils voneinander unabhängig Zahlen bedeuten, die der Anzahl der Siliciumatome des Typs M, D, T und Q relativ zu einem Siliciumatom im Harz der Formel (I) entsprechen; das Symbol ε die Mol-Fraktion der Enden =SiOR relativ zu einem Siliciumatom des Harzes der Formel (I) bedeuten; wobei diese Symbole die folgenden Einschränkungen aufweisen:
α: 0 bis 0,5
β: 0 bis 0,95
γ: 0 bis 0,9
δ: 0 bis 0,8
ε: 0,05 bis 2
mit α + β + γ + δ = 1.
Die Gruppen M können gleich oder unterschiedlich sein, wenn mehr als eine vorhanden ist; ähnliches trifft auf die Gruppierungen D und T zu. In ähnlicher Weise können die Gruppierungen OR gleich oder unterschiedlich sein.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Harz ein Copolymer der Formel (I), worin R¹ bis R⁶, die gleich oder unterschiedlich sind, ein lineares oder verzweigtes C₁-C₉-Alkylradikal bedeuten, R ein Wasserstoffatom oder ein lineares oder verzweigtes C₁-C₄-Alkylradikal bedeutet, wobei die Copolymere mindestens eine T-Gruppierung (wobei das Symbol γ eine Zahl anders als 0 ist), die mit einer oder mehreren Gruppierungen M und D verbunden ist, enthalten.
Bevorzugte Harze sind solche der Formeln A und B unten:
A: Copolymere M_αD_βT_γQ_δ(OR)_ε (II),
mit A1 nach einer ersten Definition:
R¹ bis R⁶ identische oder unterschiedliche C₁-C₈-Alkylradikale;
R: ein Wasserstoffatom oder ein C₁-C₄-Alkylradikal
α: 0,1 bis 0,3
β: 0,1 bis 0,5
γ: 0,4 bis 0,8
ε: 0,08 bis 1,5
mit α + β + γ = 1.
A2: Nach einer zweiten Definition:
R¹ bis R⁶: C₁-C₃-Alkylradikale
R: ein Wasserstoffatom oder ein C₁-C₄-Alkylradikal
α: 0,1 bis 0,3
β: 0, 1 bis 0, 5
γ: 0,4 bis 0,8
ε: 0, 08 bis 1, 5
mit α + β + γ = 1.
B : Die Copolymere D_βT_γ(OR)_ε (III), mit B1. Nach der ersten Definition:
R⁴ bis R⁶, die gleich oder unterschiedlich sein können, bedeuten lineare oder verzweigte C₁-C₈-Alkylradikale:
R: ein Wasserstoffatom oder ein lineares oder verzweigtes C₁-C₄-Alkylradikal, wobei
mindestens 25% einer oder mehrere der Substituenten R⁴ bis R⁶ ein lineares oder verzweigtes C₃-C₈-Alkylradikal bedeuten,
β: 0,2 bis 0,9
γ: 0,1 bis 0,8
ε: 0,2 bis 1,5
B2. Nach einer bevorzugteren Definition:
R⁴ und R⁵: Sind gleich und bedeuten ein C₁-C₂-Alkylradikal,
R⁶: ein lineares oder verzweigtes C₃-C₈-Alkylradikal;
R ein Wasserstoffatom oder ein lineares C₁-C₃-Radikal,
β: 0,2 bis 0,6
γ: 0,4 bis 0,8
ε: 0,3 bis 1,0.
Im Allgemeinen kann jedes der Radikale R¹ bis R⁶ ein lineares oder verzweigtes Alkyldradikal sein, beispielsweise Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl oder Isobutyl; ein Alkenylradikal, wie Vinyl; ein Arylradikal, wie Phenyl oder Naphthyl; ein Arylal kylradikal, wie Benzyl oder Phenylethyl; ein Alkylarylradikal, wie Tolyl oder Xylyl; oder ein Aralylradikal, wie Bisphenyl.
Typische Alkydharze können in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, wobei sowohl trockende und nicht trockende Alkydharze eingeschlossen sind. Somit umfassen geeignete Alkylharze den Öltyp mit Ölen mit einer langen Kohlenstoffkette, beispielsweise C₁₆-C₂₂, insbesondere C₁₈ und typischerweise einer oder zwei ungesättigten Doppelbindungen, wie Leinsamenöl, Sojaöl oder Färberdistelöl, die zusammen mit geblasenem Rapssamenöl, Riziniusöl, Kokosnussöl und Baumwollsamenöl bevorzugt sind und Alkydharze vom Alkoholtyp mit Alkoholen, wie Pentaerythrit und Glyzerin oder eine Mischung aus Alkoholen, zusammen mit modifizierten Alkydharzen, wie mit einem Urethan, Phthalsäureanhydrid, Isophthalsäure oder einem hydroxylierten Polyester oder einem ölfreien Alkyd.
Andere Harze, die in der vorliegenden Erfindung verwendet können, umfassen Kollophoniumester, die bevorzugt sind, Polyurethane, Acrylpolymere, Epoxidharze, Harnstoff/Formaldehyd-Harze und Melaminharze. Typische Beispiele für geeignete Kollophoniumester, die verwendet werden können, umfassen solche, die vom Triethylenglykol abgeleitet sind, was bevorzugt ist, Glyzerinester, Polypentaerythritester und Diethylenglykolester zusammen mit flüssigem Kollophonium und Estern mit modifiziertem oder polymerisiertem Kollophonium.
Geeignete Öle, die verwendet werden können, umfassen Fettsäureöle und trocknende Öle, wie Leinsamenöl, Rapssamenöl, Fischöl, Sonnenblumenöl und Färberdistelöl, die bevorzugt sind, und auch Maisöl, Sojaöl, Tungöl und dehydratisierte Öle, wie Rizinusöl, Kohlenwasserstoff-/Mineralöle, wie Paraffinöl, Weißöl und Prozessöle und essentielle Öle, wie Lavendelöl, das bevorzugt ist und auch Rosenöl und Pinienöl. Silikonöl kann ebenfalls verwendet werden.
In den in der vorliegenden Erfindung verwendeten Zusammensetzungen enthält der Vernetzungsmittelkomplex ein oder mehrere Metalle. Natürlich sollte das Metall so gewählt sein, dass es nicht mit dem eingesetzten Harz reagiert. Die Vernetzungsmittel enthalten Zink, Aluminium, Titan, Kupfer, Chrom, Eisen, Zirkonium und/oder Blei.
Das Vernetzungsmittel kann ein Salz oder ein Komplex des (der) Metalls(e) sein. Die Salze können sauer, basisch oder neutral sein. Geeignete Salze umfassen Halogenide, Hydroxide, Carbonate, Nitrate, Nitrite, Sulfate, Phosphate, etc.
Die bevorzugten Vernetzungsmittel sind Zirkoniumkomplexe, beispielsweise solche, die in der GB-1002103 beschrieben sind, die Salze des Zirkonylradikals mit mindestens zwei Monocarbonsäuren sind, wobei eine Säuregruppe 1–4 Kohlenstoffatome aufweist und die andere mehr als vier Kohlenstoffatome aufweist, die hergestellt werden können, indem die Carbonsäure mit 1–4 Kohlenstoffatomen mit einer Zirkonylcarbonatpaste unter Rückfluss erhitzt wird und dann die Carbonsäure mit mehr als vier Kohlenstoffatomen hinzugegeben wird. Es können ebenfalls wasserlösliche anorganische Metallverbindungen verwendet werden. Ammoniumzirkoniumcarbonat ist insbesondere bevorzugt.
Typischerweise wird das Metallkomplexmittel in ungefähr stöchiometrischen Mengen relativ zum Amin/Säure-Reaktionsprodukt eingesetzt. Im Allgemeinen sollte die Menge des Metallkomplexmittels nicht die stöchiometrische Menge überschreiten, weil mit der Erhöhung der Menge eine Verschlechterung der Stabilität der Beschichtungszusammensetzung erreicht werden kann. Im Allgemeinen beträgt das Molverhältnis von Metall zum Reaktionsprodukt 1 : 1 bis 0,1, im Allgemeinen 0,75 bis 0,2 und bevorzugt 0,6 bis 0,4. Wenn die Menge zu stark reduziert ist, dann ergibt die Beschichtungszusammensetzung keine ausreichende Wasserbeständigkeit.
Die Carbonsäure ist eine wahlweise substituierte, beispielsweise durch Hydroxy, eine geradkettige oder verzweigte, gesättigte oder ungesättigte C₃-C₂₂-, bevorzugt C₁₂-C₁₆-Fettsäure, beispielsweise Öl-, Isostearin-, Stearin-, Rizinol- oder Tallölfettsäure.
Das unsubstituierte oder substiuierte aliphatische Amin oder polyfunktionelle aromatische Amin ist vorzugsweise wasserlöslich, um eine wasserdispergierbare Verbindung herzustellen, wenn es mit der Carbonsäure umgesetzt wird. Es kann ein primäres, sekundäres oder tertiäres Amin, das wahlweise substituiert ist, beispielsweise durch ein oder mehrere Hydroxyle, sein oder in Form eines Amid, beispielsweise eines Amid der Formel R-C (O) -NR¹R² vorliegen, worin R, R¹ und R² jeweils Wasserstoff oder eine wahlweise substituierte Alkylgruppe mit 1–5 Kohlenstoffatomen bedeuten. Geeignete Substituenten für die obigen wahlweise substituierten Gruppen umfassen Halogen, Hydroxy oder eine Alkylgruppe bevorzugt mit 1–5 Kohlenstoffatomen.
Beispiele für geeignete Amine und substituierte Amine umfassen: Ethylamin, 2-Amino-2-methylpropan-1-ol, Diethylamin, Triethylamin, 2-Amino-2-ethylpropan-1,3-diol, 3-Amino-1,2-propandiol, Formamid, Acetamid, N-Ethylacetamid, N,N-Dimethylbutyramid, Hydrazin, Hexamethylendiamin und Trishydroxymethylaminomethan.
Wie der Fachmann wissen wird, sollte die spezielle Kombination aus der Säure und dem Amid in Abhängigkeit des zu verwendenden Harzes und des gewünschten Feststoffgehalts gewählt werden. Die Natur der Säure bestimmt, ob das Reaktionsprodukt fest oder flüssig ist. Ein festes Reaktionsprodukt hat eine eingeschränkte Löslichkeit, so dass weniger verwendet werden kann, was für Harze, die schwierig zu emulgieren sind, beispielsweise Kollophonium, nützlich ist. Im Gegensatz dazu können Reaktionsprodukte aus flüssigen Säuren und festen Aminen für hohe Feststoffgehalte, beispielsweise für Alkydharze, verwendet werden.
Das Verdickungsmittel ist ein wesentlicher Bestandteil der Zusammensetzung, um ihre Viskosität und damit die Bürstenauftragung der Beschichtungszusammensetzung zu erhöhen und ebenfalls die Eindringung der Zusammensetzung unterhalb der Oberfläche des zu behandelnden Substrats herabzusetzen. Das Verdickungsmittel ist im Allgemeinen in einer Menge von mindestens 0,1 Gew-% vorhanden. Typischerweise ist das Verdickungsmittel in einer Menge von 0,1 bis 5%, insbesondere von 0,3 bis 4% vorhanden, obwohl für Primer die Konzentration im Allgemeinen nicht ein Gewichtsprozent überschreiten sollte. Geeignete Verdickungsmittel umfassen Polyurethane, insbesondere nichtionische wasserlösliche Polyurethane, Cellulosen, wie Hydroxyethylcellulose und Xanthangummi, Acrylverdickungsmittel, bei spielsweise alkalienlösliche Polyacrylatemulsionen und Chelatverdickungsmittel, wie ammoniakalische Zirkoniumverbindungen, die bevorzugt in einer Menge von 0,3 bis 2 Gew-% vorhanden sind, und Ton, der bevorzugt in einer Menge von 1 bis 4 Gew-% vorhanden ist.
Es sollte in der Regel so sein, dass die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen prinzipiell als Primer und Unterschichten Verwendung finden. Demzufolge sollte die erhaltene Beschichtung dafür geeignet sein, noch eine obere Beschichtung zu erhalten. Aus diesem Grund muss die Oberfläche natürlich nicht wasserabweisend sein. Deswegen sollte der Kontaktwinkel zwischen dem Substrat und dem Wasser nicht 80° übersteigen. Der Kontaktwinkel sollte im Allgemeinen nicht 60° und bevorzugt nicht mehr als 50° übersteigen. Somit beträgt typischerweise der Kontaktwinkel 60° bis 30°, insbesondere 55° bis 35°.
Der Kontaktwinkel kann bestimmt werden, indem als erstes eine kontinuierliche Schicht der Zusammensetzung auf eine Holzprobe aufgetragen wird. Für diesen Zweck kann Western Red Cedar in einem guten Zustand, das eben gemacht worden ist, als Substrat verwendet werden. Dieses wird dann mit der Zusammensetzung unter Bildung einer kontinuierlichen Schicht beschichtet. Das wird im Allgemeinen am besten erreicht, indem zwei Schichten der Zusammensetzung aufgetragen werden. Anscheinend variiert die maximale Menge, die aufgetragen werden kann, mit der Bildung, allerdings ist es ausreichend, dass das Holz damit überdeckt ist. Die Schicht oder Schichten sollten dann getrocknet werden, bevor der Kontaktwinkel gemessen wird. Der Kontaktwinkel kann unter Anwendung beispielsweise eines Kruss-Kontaktwinkelmessers G1, dessen Oberfläche einen Wassertropfen, der einmal destilliert worden ist, aufgetragen aufweist, bestimmt werden. Die Messungen sollten durchgeführt werden, wenn das Gleichgewicht erreicht worden ist. Dieses variiert allerdings mit der Holzprobe. In vielen Fällen ist das Gleichgewicht in 3 bis 5 Minuten erreicht, allerdings ist in einigen Fällen eine längere Zeit, beispielsweise etwa 30 Minuten, erforderlich. Um Veränderungen in der Holzoberfläche zu berücksichtigen, ist es wünschenswert, 5 Messungen vorzunehmen und dann den Mittelwert zu berechnen.
Andere Bestandteile, die entweder in dem emulgierten Harz oder in den Ölformulierungen oder in der entstandenen Beschichtungszusammensetzung vorhanden sein können, umfassen Pigmente und Farbstoffe, typischerweise in einer Menge von 3% bis 30 %, bezogen auf das Gewicht, Antikorrosionsmittel, wie Zinkphosphat, typischerweise in einer Menge von 2% bis 5%, bezogen auf das Gewicht, Streckmittel, wie Calciumcarbonat, Silika, Baryte und Talk, typischerweise in einer Menge von 1% bis 30%, bezogen auf das Gewicht, Bentonit in einer Menge von bis zu etwa 1 Gew-%, Biocide in einer Menge bis zu 1 Gew-%, Benetzungsmittel, wie Phosphatester in einer Menge bis zu 0,5 Gew%, Koalierungsmittel, wie Butyldiglykol, typischerweise in einer Menge bis zu etwa 5 Gew-%, Antischaummittel, typischerweise in einer Menge bis zu 0,5 Gew-%, Antioxidatien, typischerweise in einer Menge bis zu 0,5 Gew-% und Haftungsbeschleuniger, wie ein Acryllatex, typischerweise in einer Menge von 1 bis 10 Gew-% und Wachse, einschließlich Petroleumwachse, wie Paraffinwachs (raffiniert, teilweise raffiniert oder nichtraffiniert), mikrokristallines Wachs und Gatsch, pflanzliche Wachse, wie Montanwachs, Carnaubawachs und Candellilawachs, tierisches Wachs, wie Bienenwachs oder Schellackwachs, Kohlenwasserstoffmineralwachs, wie Ceresin, synthetisches Wachs, wie Polyethylenwachs und Mischungen aus Wachsen, beispielsweise paraffinische und mikrokristalline Wachsmischungen. Für Mauerwerkfarben und dergleichen können kleine Grießteilchen und Füllstoffe, die üblicherweise in diesen Farben verwendet werden, enthalten sein, beispielsweise Chinaton, Titandioxid und Silikas. Je nach der Natur des Harzes kann es erwünscht sein, Vernetzungsmittel, wie Melaminharze für nicht-trocknende Alkydharze zusammen mit trocknenden Mitteln, auf der Basis von Metallen, wie Cobalt, Zirkonium, Zink, Calcium, Lithium, Mangan, Aluminium und Blei, beispielweise Cobalt- oder Zirkoniumoctat, einzuschließen.
Der Rest der Zusammensetzung ist natürlich Wasser.
Zur Herstellung der erfindungsgemäßen emulgierten Harzzusammensetzungen werden typischerweise das Amin und die Säure in Wasser auf ungefähr 75°C bis 80°C erhitzt und dann homogenisiert. Das Harz wird dann zusammen mit den Verdickungsmitteln und beliebigen Additiven versetzt, und man lässt die Mischung abkühlen, bevor der Metallkomplex hinzugegeben wird. Für die Umwandlung in eine Beschichtungszusammensetzung werden Pigmente und dergleichen hinzugegeben, und die Mischung wird homogenisiert.
Die folgenden Beispiele erläutern weiterhin die vorliegende Erfindung.
BEISPIEL 1

Es wurde eine Alkydemulsion aus den folgenden Bestandteilen hergestellt:

	g
AEPD (2-Amino2-methylpropan-1-ol)	0,60
Stearinsäure	1,40
Fischölalkyd	40,00
Ammoniumzirkoniumcarbonat (AZC)	6,10
10% Cobaltoctoat	0,20
18% Zirkoniumoctoat	0,02
Meko (Antioxidanz)	0,40
Wasser 1	0,90
Coatex BR125 (Polyurethanverdickungsmittel)	0,10
Wasser 2	149,18
AF1907 (Antischaum)	0,10
0,88 Ammoniak	1,00
	200,00

Die Formulierung wurde auf folgende Weise hergestellt:

1. Einsetzen von AEPD, Stearinsäure und Wasser 2. Erhitzen auf 75°C bis 80°C:
2. Homogenisieren bei 6.000 upm.
3. Hinzufügen von Alkyd.
4. Hinzufügen der mit Meko vermischten Trockenmittel.
5. Abkühlen mit der Homogenisierung auf 30°–35°C, Stoppen der Homogenisierung.
6. Hinzufügen von AZC und 0,88 Ammoniak und Mischen.
7. Hinzufügen von Coatex und Wasser 1 Vormischung.
8. Gut mischen.
9. In Flasche abfüllen.

Die Effektivität der erhaltenen Alkydemulsion bei der Verhinderung der Absorption von Wasser wurde gegen eine Kontrolle gemessen, indem die Zusammensetzung auf weiße Pinie aufgetragen wurde. Die erhaltenen Ergebnisse sind wie folgt:
Deckschicht aus Alkydharzen Weiße Pinie
BEISPIEL 2

Die folgende Formulierung wurde aus den Teilen A und B unten hergestellt: Teil A

	g
THMAM	3,0
(Trishydroxymethyl)aminomethan) Tallölfettsäure	7,0
A 90 Alkyd	25,0
AD Gelb 42	10,0
RHODOPOL 23 (Xanthangummiverdickungsmittel)	1,0
Wasser 1} Vormischung	100,0
Ammoniumzirkoniumcarbonat	29,4
Wasser 2	324,6
AF1907	0,04
	500,00

Teil B

AEPD	0,75
Stearinsäure	1,75
Bevitack 210 (Kollophoniumester)	12,50
AD Gelb 42	5,00
RHODOPOL 23}	0,50
Wasser 1} Vormischung	50,00
Ammoniumzirkoniumcarbonat	14,70
Wasser 2	164,80
AF1907	0,02
	250,02

450 g von Teil A wurde mit 56,25 g von Teil B und 56,25 g DS1029, ein Acryllatex, um die Haftung zu verbessern, vermischt, wobei die folgende Prozedur angewendet wurde:
Teil A

1. Einsetzen von Wasser 2, Tris(hydroxymethyl)aminomethan, Tallölfettsäure und A 90 Alkyd.
2. Erhitzen auf 40°C und Homogenisieren bei 6.000 upm
3. Nach 5 Minuten Homogenisieren, Abkühlen auf <30°C
4. Zugeben von RHODOPOL 23 und Wasser 1 Vormischung.
5. Zugeben des Pigments.
6. Hinzugeben von AF1907.
7. Hinzugeben vom Ammoniumzirkoniumcarbonat.

Teil B:

1. Einsetzen von Wasser 2, AEPD, Stearinsäure und Bevitack 210.
2. Erhitzen auf 70–75°C und Homogenisieren bei 6.000 upm.
3. Nach 5 Minuten Homogenisieren, Abkühlen auf <30°C.
4. Hinzufügen von RHODOPOL und Wasser 1 Vormischung.
5. Hinzugeben des Pigments.
6. Hinzugeben von AF1907.
7. Hinzugeben vom Ammoniumzirkoniumcarbonat.

Die Wasserabsorption der erhaltenen Formulierung wurde gegen eine Kontrolle, ein Lösungsmittel auf der Basis eines kommerziellen Produkts und eine Alkydharzformulierung auf Wasserbasis untersucht. Die Formulierung auf Wasserbasis hatte einen Feststoffgehalt von 30%, während die Formulierung dieses Beispiels einen Feststoffgehalt von nur 15% aufwies. Die erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle aufgeführt:
Der Kontaktwinkel der Zusammensetzung wurde unter Verwendung von einmal destilliertem Wasser und Western Red Cedar bestimmt; die aufgetragene Menge betrug 52 ml pro Quadratmeter.
ALKDYPRIMER
BEISPIEL 3
Die folgende Formulierung wurde hergestellt:

AEPD 1,20

Stearinsäure 2,80

Trocknendes Öl 120,00

Zinkneodecanoat 0,38

10% Cobaltoctoat 0,60

18% Zirkoniumoctoat 0,60

Meko 0,60

Wasser 261,50

AZC 12,30

400,00
Die Formulierung wurde nach folgender Prozedur hergestellt:

1. Erhitzen von AEPD und Stearat in Wasser auf 80°C–85°C.
2. Homogenisieren bei 6.000 upm.
3. Hinzugeben des trocknenden Öls, der Trockenmittel, Meko und Vermischen.
4. Homogenisieren bei 6.000 upm für 10 Minuten.
5. Herabsetzen der Homogenisatorgeschwindigkeit auf ein Minimum und Abkühlen auf <35°C.
6. Hinzugeben von AZC.

Wasseradsorption und Quellung von Pinie, die mit dieser Zusammensetzung beschichtet ist, in Relation zu einer Kontrolle. Während für die Kontrolle die Prozent-Quellung 2,36 betrug und das absorbierte Wasser in Prozent 49,5 betrug, waren für das erfindungsgemäße Produkt die Werte nur 0,26 bzw. 3,10.
Die Ergebnisse der Quellungstests ergaben Werte für eine Kontrolle von 2,7% und 4,3% nach 30 Minuten bzw. 120 Minuten. Für die Formulierung von diesem Beispiel waren die entsprechenden Werte nur 0,25% und 0,9%.
BEISPIEL 4
Die folgende Formulierung wurde verwendet:

g

AEPD 1,5

Stearinsäure 3,5

A90 Alkyd 200,0

AZC 15,4

Wasser 279,6

500
Diese Formulierung wurde nach folgender Methode erhalten:

1. Erhitzen von AEPD und Stearat in Wasser auf 80°C.
2. Homogenisieren bei 6.000 upm.
3. Hinzugabe von Alkyd A90 so schnell wie möglich.
4. Homogenisieren bei 6.000 upm für 2 Minuten.
5. Reduktion des Homogenisators auf die Minimalgeschwindigkeit und Abkühlen auf <35°C.
6. Hinzugabe von AZC, leichtes Vermischen und Abfüllen in die Flasche.

Es wurde die Wasserabsorption und Quellung der Pinie, die mit dieser Zusammensetzung beschichtet war, in Relation zu einer Kontrolle gemessen. Während für die Kontrolle die %-Quellung 2,36 betrug und das absorbierte Wasser in % 49,5 betrug, waren für das Produkt der vorliegenden Erfindung die Werte nur 0,26 bzw. 3,10.
BEISPIEL 5
Es wurden Quellungstests mit weißer Pinie unter Verwendung eines polymierisierten Leinsamenölalkydharzes (50%) durchgeführt. Die Tests wurden mit einer einfachen Mischung aus Lösungsmittel und Alkyd und mit einer Emulsion auf Wasserbasis, die das Amin und die Säure enthielt, mit und ohne AZC, durchgeführt. Diese Formulierung war wie folgt:

Bestandteil Gew.-teile

AEPD 3,62

Stearinsäure 8,38

Alkyd 500,00

AZC 23,17

Wasser 464,83

1.000,00
Es wurden die folgenden Ergebnisse erhalten:
Die "Blindprobe" ist unbehandeltes Holz.
Der Effekt von AZC kann deutlich gesehen werden.
BEISPIEL 6
Die in dem vorangegangenen Beispiel verwendete erfindungsgemäße Formulierung wurde auf ihre Stabilität durch Verändern der Zr-Gehalte getestet. Die erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle gezeigt:

Raggy: schlecht definierte Grenzschicht.
Seife: Amin/Säure-Reaktionsprodukt.

Diese Ergebnisse zeigen, dass sich die Stabilität erhöht, wenn die Zr-Menge unterhalb der stöchiometrischen Menge reduziert ist.
Es wurden ebenfalls Tests durchgeführt, um den Effekt der Änderung des Zr : Seifen-Verhältnisses bei der Quellung (von weißer Pinie) und der Wasserabsorption zu untersuchen. Die erhaltenen Ergebnisse waren wie folgt:
Dieses zeigt, dass die Konzentration von Zr ohne großen Leistungsverlust reduziert werden kann.

Claims

Wässrige Zusammensetzung, die ein Reaktionsprodukt aus (i) mindestens einer Carbonsäure, die 3 bis 22 Kohlenstoffatome enthält, und (ii) mindestens einem unsubstituierten oder substituierten aliphatischen Amin oder polyfunktionellen aromatischen Amin, das 2 bis 25 Kohlenstoffatome enthält oder einem Amid der Formel: R-C(O)-NR¹R², worin R, R¹ und R² jeweils voneinander unabhängig Wasserstoff oder eine wahlweise substituierte Alkylgruppe mit bis zu 5 Kohlenstoffatomen bedeuten; (iii) einem Vernetzungsmittelkomplex mit einem Metall, das Zink, Aluminium, Titan, Kupfer, Chrom, Eisen, Zirkonium oder Blei ist; (iv) einem Harz oder Öl, wobei das Gewichtsverhältnis des Harzes oder des Öls zur Summe aus (i), (ii) und (iii) mindestens 2,5 : 1 beträgt und (v) einem Verdickungsmittel, so dass eine kontinuierliche trockene Schicht, die durch Auftragen der Zusammensetzung auf Western Red Cedar erhalten wird, einen Kontaktwinkel mit Wasser von nicht über 80° ergibt, umfasst.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, worin das Gewichtsverhältnis des Harzes oder des Öls zur Summe aus (i), (ii) und (iii) 10 : 1 bis 60 : 1 beträgt.
Zusammensetzung nach Anspruch 2, worin das Gewichtsverhältnis 30 : 1 bis 50 : 1 beträgt.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, die in Form eines Primers vorliegt und worin das Gewichtsverhältnis 2,5 : 1 bis 20 : 1 beträgt.
Zusammensetzung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, worin der Kontaktwinkel 60° nicht übersteigt.
Zusammensetzung nach Anspruch 5, worin der Kontaktwinkel 35° bis 55° beträgt.
Zusammensetzung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, worin der Feststoffgehalt 25 bis 75 Gew.-% beträgt.
Zusammensetzung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, worin das Harz ein Silicon, ein Alkydharz, ein Harzester, ein Polyurethan oder ein Acrylpolymer ist.
Zusammensetzung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, die zwei oder mehrere verschiedene Harze umfasst.
Zusammensetzung nach Anspruch 9, die ein Alkydharz oder einen Harzester umfasst.
Zusammensetzung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, worin das Öl ein Fettöl, ein Trockenöl, ein dehydratisiertes Öl, ein Kohlenwasserstoff/Mineralöl oder ein essenzielles Öl ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 12, worin das Vernetzungsmittel ein Zirkoniumkomplex ist.
Zusammensetzung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, worin das Verdickungsmittel in einer Menge von 0,3 bis 4 Gew.-% vorhanden ist.
Zusammensetzung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, worin das Verdickungsmittel ein Polyurethan, Cellulose, Xanthangummi, ein Acrylverdickungsmittel oder ein Chelatverdickungsmittel ist.
Zusammensetzung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, die ein Pigment umfasst.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, die im Wesentlichen in einem der Beispiele beschrieben ist.
Verfahren zur Herstellung einer Zusammensetzung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Amin und die Säure und das Harz, in Wasser, wahlweise mit Wärme, vermischt werden und das Verdickungsmittel, der Vernetzungsmittelkomplex in der entstehende Mischung hinzugegeben werden, nachdem man sie abkühlen ließ.
Verfahren nach Anspruch 17, worin die Säure ein Feststoff ist und vor der Zugabe in das Wasser geschmolzen wird.
Verfahren nach Anspruch 17, das im Wesentlichen in einem der Beispiele beschrieben ist.
Verwendung einer Zusammensetzung, die aus den Bestandteilen (i), (ii), (iii), (iv) und (v) abgeleitet ist und in Anspruch 1 definiert sind, bei der Herstellung einer wässrigen Überzugszusammensetzung, wobei eine kontinuierliche trockene Schicht, die durch Auftragen der Überzugszusammensetzung auf Western Red Cedar erhalten wird, einen Kontaktwinkel mit Wasser von nicht über 80°C ergibt.