DE4201800A1 - Beschichtung von substratoberflaechen - Google Patents
Beschichtung von substratoberflaechenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beschichtung von
Substratoberflächen mit einer wäßrigen Zusammensetzung
filmbildender Stoffe sowie wasserabweisender Stoffe. Die
Beschichtung dient zum Schutz und zur leichten Reinigung der
Oberflächen.
Die Entfernung von Verunreinigungen, wie Farbe und
Taubenschmutz auf Substraten wie Metallen, Kunststoff,
lackierten Flächen, Holz, Beton und Stein, ist bei der
Anwendung mechanischer Verfahren, wie Bestrahlen mit
Feststoffpartikeln, mit einer Beschädigung der
Substratoberflächen verbunden.
Der Einsatz von Säure, Basen oder organische
Lösungsmittel enthaltenden Reinigungsmitteln ist in sehr
vielen Fällen wegen dem dadurch verursachten Angriff der zu
reinigenden Substratoberfläche nicht möglich.
Die Reinigung mit Kalt- oder Heißwasser oder Wasserdampf,
gegebenenfalls unter Anwendung von Druck, führt,
insbesondere bei offenporigen Substraten, wie Baustoffen, zu
einer starken Wasserbelastung des Substrats mit
Folgeschäden.
Verschiedene bekannte Verfahren ermöglichen eine leichtere
Reinigung durch eine Präventivbehandlung der
Substratoberflächen.
Aus der Praxis ist bekannt, die Substratoberflächen mit
einer konzentrierten Lösung organischer Polymere zu
behandeln. Diese als Versiegelung bezeichneten Behandlungen
sind nicht nur ungenügend wirksam, sondern verstopfen im
Falle poröser Substrate die Poren, so daß die Luft- und
Wasserdampfdurchlässigkeit behindert wird. Die
Versiegelungen führen oft auch zu ungünstigen optischen
Veränderungen der Substratoberflächen, wie Glanz oder
Dunkelfärbung. Die in der Praxis verwendeten Lösungen
organischer Polymere enthalten überwiegend organische
Lösungsmittel, die gesundheitsschädlich, feuergefährlich und
umweltbelastend sind. Die Entfernung von Verunreinigungen
von so vorbehandelten Substratoberflächen kann meistens nur
mit organischen Lösungsmitteln erfolgen.
Eine die Luft- und Wasserdampfdurchlässigkeit weniger
behindernde öl- und wasserabweisende Imprägnierung ist in
DE-A-25 26 287 (M. Roth und H. Glück; offengelegt für
Wacker-Chemie GmbH am 30. 12. 1976) beschrieben. Die
Substratoberflächen werden bei diesem Verfahren mit einer
Kombination aus Organosiliciumverbindungen und fluorhaltigen
organischen Verbindungen behandelt. Die Entfernung von
Verunreinigungen erfordert jedoch die Verwendung von
organischen Lösungsmitteln.
In DE-C-36 30 520 (H. Ramesohl; ausgegeben am 17. 12. 1987)
ist ein Verfahren zur Imprägnierung von Stein bekannt, bei
dem auf den imprägnierten Stein eine farbaufnehmende
ablösbare Beschichtung, die die Imprägnierung nicht
durchdringen kann, aufgetragen wird. Im Ausführungsbeispiel
wird die Steinoberfläche öl- und wasserabweisend
imprägniert und darauf eine Beschichtung aus durch
Lösungsmittel verflüssigten Hartwachsen aufgetragen. Die
Wachsbeschichtung beeinträchtigt jedoch die Luft- und
Wasserdampfdurchlässigkeit so sehr, daß das
Austrocknungsverhalten des mit diesem Verfahren behandelten
Steins verschlechtert wird, was zu Schäden führen kann.
Ferner muß das abgelöste Wachs als umweltbelastender Stoff
als Sondermüll entsorgt werden.
Weiterhin ist aus der Praxis bekannt, wäßrige Lösungen von
Polysacchariden auf die Substratoberfläche aufzutragen und
diese Schicht bei Bedarf zusammen mit den Verunreinigungen
mit Wasser abzuspülen. Dieses Verfahren hat sich
insbesondere wegen der leichten Wasserlöslichkeit der
Polysaccharidschicht auf beregneten Außenflächen nicht
bewährt. Die Polysaccharidschicht ist weder wasser- noch
ölabweisend und schützt das Substrat nicht gegen die
Aufnahme von Wasser oder organischen Flüssigkeiten, wie
Fette und Öle.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es ein Verfahren zur
Beschichtung von nicht wassersaugenden Substratoberflächen
bereitzustellen, wobei die Beschichtung luft- und
wasserdampfdurchlässig und ausreichend witterungsbeständig
sein soll und zusammen mit den Verschmutzungen ohne
organische Lösungsmittel leicht und rückstandsfrei
entfernbar sein soll und weder Glanz noch Dunkelfärbung
aufweisen soll, wobei das Verfahren auch auf einem
wasserabweisend imprägnierten porösen Substrat anwendbar
sein soll.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beschichtung von
nicht wassersaugenden Substratoberflächen, wobei die
Substratoberflächen mit einer durch Behandlung mit Wasser
wieder entfernbaren wäßrigen Zusammensetzung beschichtet
werden, die eine wäßrige Lösung, Dispersion und/oder
Emulsion filmbildender Stoffe sowie wasserabweisender Stoffe
umfaßt.
Die filmbildenden Stoffe und die wasserabweisenden
Stoffe sind gegenüber den zu beschichtenden Substraten
inert. Damit die Beschichtung wieder mit Wasser entfernt
werden kann, dürfen die filmbildenden Stoffe und die
wasserabweisenden Stoffe weder mit sich selbst, noch mit
einem anderen Bestandteil der Beschichtung vernetzen oder
sich mit dem Substrat umsetzen.
Die wäßrigen Zusammensetzungen enthalten vorzugsweise keine
mit Wasser nicht mischbaren organischen Lösungsmittel. Sie
enthalten maximal 10 Gew.-%, vorzugsweise 0 bis 5 Gew.-%,
mit Wasser mischbare Lösungsmittel oder
Lösungsmittelgemische, damit lackierte oder imprägnierte
Substratoberflächen nicht angegriffen werden. Physiologisch
unbedenkliche Lösungsmittel sind bevorzugt. Falls
Lösungsmittel verwendet werden, sind Lösungsmittel oder
Lösungsmittelgemische mit einem Siedepunkt bzw. Siedebereich
von bis zu 160°C bei 0,1 MPa bevorzugt. Beispiele für solche
Lösungsmittel sind Alkohole, wie Methanol, Ethanol, n-
Propanol, iso-Propanol; Ether, wie Dioxan; Glykolether, wie
Diethylenglycoldimethylether, Ethylenglykolmonomethylether,
Ethylenglykolmonoethylether; Ketone, wie Aceton; ether
gruppenhaltige Ester, wie Essigsäure-(ethylenglykolmono
methylether)ester.
Bevorzugte filmbildende Stoffe sind organische synthetische
Polymere wie Polyvinylchlorid, Polyethylen, Polypropylen,
Polyvinylacetat, Polyvinylalkohol, Polycarbonat, Poly
acrylat, Polymethacrylat, Polymethylmethacrylat, Polystyrol,
Polyacrylnitril, Polyvinylidenchlorid, Polyvinylfluorid,
Polyvinylidenfluorid, Polyvinylidencyanid, Polybutadien,
Polyisopren, Polyether, Polyester, Polyamid, Polyurethan,
Polyimid, Silikone, Polyvinylpyrrolidon, Polyacrylamid,
Polyethylenglykol und deren Derivate und ähnliche Polymere
einschließlich Copolymere sowie natürliche Polymere wie
Cellulose, Stärke, Casein und natürliches Gummi, sowie
halbsynthetische hochmolekulare Verbindungen wie Cellulose
derivate, z. B. Methylcellulose, Hydroxymethylcellulose und
Carboxymethylcellulose und deren Natriumsalze.
Besonders bevorzugte filmbildende Stoffe sind wasserlöslich
oder mit Wasser quellbar, wie Polysaccharide und
Polyvinylalkohol.
Als Polysaccharide können beispielsweise Cellulose, die
vorstehend genannten Cellulosederivate, Celluloseether und
cyclische Polysaccharide, wie Cyclodextrine, verwendet
werden.
Der Polyvinylalkohol hat vorzugsweise Verseifungszahlen von
800 bis 0 entsprechend dem Verbrauch von mg KOH/1g
Polyvinylalkohol (die Verseifungszahl 0 entspricht 100% OH-
Gruppen). Besonders bevorzugt sind Verseifungszahlen von
450 bis 0, insbesondere von 200 bis 0. Die Viskosität der
4%igen wäßrigen Lösung eines bevorzugten Vinylalkohols
beträgt bei 20°C 1 bis 200 mPa·s, insbesondere 3 bis 60
mPa·s.
Der Polyvinylalkohol kann neben Vinylacetateinheiten auch
noch 0 bis zu 40 Mol-% gleicher oder verschiedener Einheiten
aus der Gruppe der Acrylsäureester, Methacrylsäureester,
Vinylester, Olefine, Vinylaromaten, ethylenisch
ungesättigter Carbonsäuren und deren Amide enthalten.
Bevorzugt ist jedoch ein Gehalt von 0 bis 10 Mol-%,
insbesondere 0 bis 1 Mol-%, bezogen auf das Gesamtgewicht
des Polymerisats. Die Estergruppen der vorstehenden
Einheiten sind vorzugsweise mindestens teilweise zu den
entsprechenden Säuresalzgruppen und Vinylalkoholgruppen
hydrolysiert.
Bevorzugte (Meth)acrylsäureester, die in Copolymeren mit
Vinylacetat gegebenenfalls hydrolysiert werden oder auch als
Homopolymere eingesetzt werden können, sind die Ester von
Alkoholen mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, wie
Methyl(meth)acrylat, Ethyl(meth)acrylat,
Propyl(meth)acrylat, Butyl(meth)acrylat, 2-
Ethylhexyl(meth)acrylat oder Lauryl(meth)acrylat.
Bevorzugt zu nennende Vinylester sind die Ester von
Alkylcarbonsäuren mit 1 bis 15 C-Atomen, wie Vinylacetat,
Vinylpropionat, Vinylbutyrat, Vinyl-2-ethylhexanoat,
Vinyllaurat oder 1-Methylvinylacetat (Isopropenylacetat).
Geeignete Olefine sind Ethylen, Propylen oder Butadien.
Bevorzugte Vinylaromaten sind Styrol oder Vinyltoluol.
Beispiele für ethylenisch ungesättigte Carbonsäuren und
deren Amide sind Acrylsäure, Methacrylsäure, Itakonsäure,
Fumarsäure, Maleinsäure sowie deren Monoamide und Diamide,
insbesonders (Meth)acrylsäure, (Meth)acrylsäureamid und N-
Methylolacrylamid.
Beispiele für Copolymerisate, die gegebenenfalls vollständig
oder teilweise hydrolysiert als filmbildende Stoffe
eingesetzt werden können, sind Vinylacetat-Ethylen-
Copolymerisate, Vinylacetat-Ethylen-N-Methylol(meth)acryl
amid-Terpolymerisate, Alkylacrylat-N-Methylol-
(meth)acrylamid-Copolymerisate und Vinylacetat-Ethylen-
Acrylat-Mischpolymerisate oder Vinylacetat-Acrylat-Misch
polymerisate, die gegebenenfalls einen N-Methylol(meth)
acrylamid-Anteil aufweisen.
Vorzugsweise werden filmbildende Stoffe eingesetzt, von
denen wäßrige Lösungen herstellbar sind.
Die wäßrige Zusammensetzung umfaßt vorzugsweise 0,1 bis 20
Gew.-%, insbesondere 1,0 bis 10 Gew.-%, filmbildende
Stoffe.
Im erfindungsgemäßen Verfahren können beliebige
wasserabweisende Stoffe eingesetzt werden. Wenn die
wasserabweisenden Stoffe nicht wasserlöslich und nicht
emulgierbar sind, müssen sie so feinteilig eingesetzt
werden, daß sie dispergierbar sind. Die feinteiligen wasser
abweisenden Stoffe haben vorzugsweise eine Oberfläche von
mindestens 20 m2/g.
Im erfindungsgemäßen Verfahren können als wasserabweisende
Stoffe beispielsweise hydrophobierte anorganische Stoffe
oder gegebenenfalls fluorierte Wachse, Paraffine,
Carbonsäuresalze, organische oder siliziumorganische
polymere Verbindungen eingesetzt werden.
Beispiele geeigneter hydrophobierter anorganischer Stoffe
sind Quarz, Diatomeenerde, Calciumsilikat, Zirkoniumsilikat,
Zeolithe, Montmorrillonite, wie Bentonite, Metalloxidpulver,
wie Aluminium-, Titan- oder Zinkoxide bzw. deren Mischoxide,
Bariumsulfat, Calciumcarbonat, Gips, Glaspulver, pyrogen
hergestellte und gefällte Kieselsäure und Silicium-
Aluminium-Mischoxide. Die genannten anorganischen Stoffe
können beispielsweise durch die Behandlung mit Organosilanen
bzw. -siloxanen oder durch Verätherung von Hydroxylgruppen
zu Alkoxygruppen hydrophobiert sein. Bevorzugt sind die
pyrogen hergestellten und gefällten Kieselsäuren, da diese
gut dispergierbar sind und die Beschichtung durchscheinend
bleibt.
Als Wachse sind beispielsweise geeignet natürliche Wachse,
wie pflanzliche Wachse, z. B. Candellila- und Carnaubawachs;
tierische Wachse, z. B. Bienenwachs und Lanolin;
Mineralwachse, z. B. Ceresin und Ozokerit; chemisch
modifizierte natürliche, insbesondere fluorierte Wachse und
synthetische Wachse, z. B. Polyethylenwachse und
Siliconwachse.
Als Carbonsäuresalze eignen sich insbesondere die Salze von
ein- oder mehrwertigen Carbonsäuren mit 8 bis 50
Kohlenstoffatomen pro Carboxylgruppe. Bevorzugt sind die
Salze von fluorierten Carbonsäuren, insbesondere wenn diese
einen Perfluoralkylrest mit mindestens 4 Kohlenstoffatomen
aufweisen. Beispiele für bevorzugte einwertige fluorierte
Carbonsäuresalze sind die Alkalimetallsalze von
Arylcarbonsäuren, wie Benzoesäuren oder Naphthoesäuren mit
einem oder zwei Perfluoralkylresten mit vorzugsweise 4 bis
18 Kohlenstoffatomen.
Als fluorierte organische polymere Verbindungen können im
erfindungsgemäßen Verfahren beispielsweise alle derartigen
Verbindungen eingesetzt werden, die auch bisher zum Wasser-
und Ölabweisendmachen von organischen Stoffen, wie
organischen Fasern, und anorganischen Stoffen verwendet
werden konnten oder verwendet wurden. Beispiele für
derartige Verbindungen sind aus mindestens zum Teil
fluorhaltigen Monomeren hergestellte Polymere, wie
Polytetrafluorethylen, Copolymere aus Tetrafluorethylen und
Hexafluorpropylen, Polyvinylfluorid, Polyvinylidenfluorid,
Polytrifluorchlorethylen, Copolymere aus Trifluorchlor
ethylen und anderen Monomeren, wie Vinylidenfluorid,
Vinylchlorid, Vinylacetat, Methacrylsäuremethylester oder
Styrol; und fluorierte Acrylharze, wie Homo- und Copolymere
von Perfluoralkylgruppen enthaltenden Acrylsäure- und
Methacrylsäureestern mit Acrylsäure und Methacrylsäure und
deren vorstehend bei den filmbildenden Stoffen aufgeführten
Derivaten.
Bevorzugte Beispiele für fluorierte Acrylharze sind Poly-
1,1-dihydroperfluorbutylacrylat und die in der
DE-C-25 26 287 beschriebenen Mischpolymerisate aus n-
Butylacrylat, N-Methylolacrylamid und mindestens 35 Gew.-%
1,1,2,2,-Tetrahydroperfluor-C1- bis C16-alkylmethacrylat mit
linearer Alkylkette.
Besonders bevorzugte fluorierte Acrylharze weisen mindestens
so viele Carbonsäuresalzgruppen auf, daß die Harze
wasserlöslich sind. Beispiele für solche wasserlöslichen
Harze sind die Alkalimetallsalze der Copolymeren aus den
vorstehend aufgeführten Acrylaten, Methacrylaten, Acrylsäure
und Methacrylsäure, die vorzugsweise einen Fluorgehalt von
mindestens 20 Gew.-% aufweisen.
Weitere Beispiele für fluorierte organische polymere
Verbindungen sind nach der Polymerisation fluorierte
organische synthetische Polymere, wie die bei den
filmbildenden Stoffen aufgeführten Polymere, die in den
Seitenketten oder in den Hauptketten fluoriert sind. Die
nach der Polymerisation fluorierten Polymere weisen
vorzugsweise einen Fluorgehalt von mindestens 10 Gew.-% auf.
Besonders bevorzugt sind Polyurethanharze mit einem
Fluorgehalt von 25-35 Gew.-%.
Die fluorierten organischen polymeren Verbindungen sind
nicht nur wasserabweisend, sondern zusätzlich auch noch
ölabweisend.
Wenn die wasserabweisenden Stoffe nicht wasserlöslich sind,
werden vorzugsweise wasserlösliche filmbildende Stoffe
eingesetzt, die die wasserabweisenden Stoffe dispergieren
oder emulgieren können.
Vorzugsweise umfaßt die wäßrige Zusammensetzung
0,1 bis 20 Gew.-%, insbesondere 1,0 bis 10 Gew.-%
wasserabweisende Stoffe.
Als anionische Dispersionsmittel und Emulgatoren eignen sich
im erfindungsgemäßen Verfahren beispielsweise:
- 1. Alkylsulfate, besonders solche mit einer Kettenlänge von 8 bis 18 C-Atomen, Alkyl- und Alkylethersulfate mit 8 bis 18 C-Atomen im hydrophoben Rest und 1 bis 40 Ethylenoxid(EO)- bzw. Propylenoxid(PO)einheiten.
- 2. Sulfonate, besonders Alkylsulfonate mit 8 bis 18 C-Atomen, Alkylarylsulfonate mit 8 bis 18 C-Atomen, Tauride, Ester und Halbester der Sulfobernsteinsäure mit einwertigen Alkoholen oder Alkylphenolen mit 4 bis 15 C-Atomen; ggf. können diese Alkohole oder Alkylphenole auch mit 1 bis 40 EO-Einheiten ethoxyliert sein.
- 3. Alkali- und Ammoniumsalze von Carbonsäuren mit 8 bis 20 C- Atomen im Alkyl-, Aryl-, Alkaryl- oder Aralkylrest.
- 4.Phosphorsäureteilester und deren Alkali- und Ammoniumsalze, besonders Alkyl- und Alkarylphosphate mit 8 bis 20 C-Atomen im organischen Rest, Alkylether- bzw. Alkaryletherphosphate mit 8 bis 20 C-Atomen im Alkyl- bzw. Alkarylrest und 1 bis 40 EO-Einheiten.
Als nichtionische Dispersionsmittel und Emulgatoren eignen
sich im erfindungsgemäßen Verfahren beispielsweise:
- 5. Alkylpolyglycolether, vorzugsweise solche mit 8 bis 40 EO-Einheiten und Alkylresten von 8 bis 20 C-Atomen.
- 6. Alkylarylpolyglycolether, vorzugsweise solche mit 8 bis 40 EO-Einheiten und 8 bis 20 C-Atomen in den Alkyl- und Arylresten.
- 7. Ethylenoxid/Propylenoxid(EO/PO)-Blockcopolymere, vorzugsweise solche mit 8 bis 40 EO- bzw. PO-Einheiten.
- 8. Fettsäuren mit 6 bis 24 C-Atomen.
- 9. Naturstoffe und deren Derivate, wie Lecitin, Lanolin, Saponine, Cellulose; Cellulosealkylether und Carboxyalkylcellulosen, deren Alkylgruppen jeweils bis zu 4 Kohlenstoffatome besitzen.
- 10. Polare Gruppen enthaltende lineare Organo(poly)siloxane, insbesondere solche mit Alkoxygruppen mit bis zu 24 C-Atomen und/oder bis zu 40 EO- und/oder PO-Gruppen.
- 11. Der vorstehend beschriebene Polyvinylalkohol.
Als kationische Dispersionsmittel und Emulgatoren eignen
sich im erfindungsgemäßen Verfahren beispielsweise:
- 12. Salze von primären, sekundären und tertiären Fettaminen mit 8 bis 24 C-Atomen mit Essigsäure, Schwefelsäure, Salzsäure und Phosphorsäuren.
- 13. Quarternäre Alkylbenzolammoniumsalze, insbesondere solche, deren Alkylgruppe 6 bis 24 C-Atome besitzt, insbesondere die Halogenide, Sulfate, Phosphate und Acetate.
- 14. Alkylpyridinium-, Alkylimidazolinium- und Alkyloxazoliniumsalze, insbesondere solche, deren Alkylkette bis zu 18 C-Atome besitzt, speziell die Halogenide, Sulfate, Phosphate und Acetate.
Die wäßrige Zusammensetzung kann für bestimmte Zwecke neben
den vorstehenden Bestandteilen zusätzlich noch Tenside,
Biozide, Duft- und/oder Farbstoffe enthalten. Die Biozide
und Tenside werden vorzugsweise in Mengen von 0,05 bis 0,5
Gew.-% zugesetzt. Geeignete Biozide sind beispielsweise
Fungizide, Bakterizide, Algicide und Mikrobicide.
Tenside umhüllen lipophile Verunreinigungen in
den Beschichtungen und verhindern dadurch gemeinsam mit den
vorstehend aufgeführten, gegebenenfalls anwesenden
Dispersionsmitteln und Emulgatoren, daß die Verunreinigungen
mit dem Substrat in Berührung kommen.
Als Tenside eignen sich besonders:
nichtionische Tenside, wie Oxalkylate, d. h. Reaktionsprodukte von Ethylenoxid und/oder Propylenoxid mit Alkoholen, Alkylphenolen oder Fettsäuren, Fettsäureethanolamide, Fettsäureglycerinester und Fettamine;
Ester von Fettsäuren mit Polyhydroxyverbindungen;
Blockcopolymere des Propylenoxids und Ethylenoxids;
kationische Tenside, wie quarternäre Ammoniumverbindungen in denen das Stickstoffatom der Ammoniumgruppe an Alkyl-, Alkaryl-, Alkylenhydroxy-, Alkylenalkoxy- und Alkylenaminogruppen gebunden ist;
an C- und/oder N-Atomen alkylierte Imidazoliniumsalze, und deren Anion Halogenid, Sulfat, Phosphat oder Acetat ist;
anionische Tenside, wie Carboxylate, speziell Alkali- oder Ammoniumsalze von Fettsäuren, von deren (Poly)oxyalkylen estern; Sulfonate, speziell Alkylbenzolsulfonate, Alkylnaphthalinsulfonate, Alkansulfonate, Olefinsulfonate, α-Sulfofettsäureester, Sulfobernsteinsäurealkylester, Alkoxy-, Acyloxy- und Acylaminoalkansulfonate;
Sulfate, speziell primäre und sekundäre Alkylsulfate und Salze der Schwefelsäurehalbester von Alkyl- oder Alkylaryl oligoglycolethern;
Phosphonate und Phosphate, speziell Alkali und/oder Ammoniumsalze dieser Verbindungen, welche Alkyl- und/oder Alkarylgruppen aufweisen;
amphotere Tenside, wie Aminocarbonsäuren;
Silicon-Tenside, insbesondere Polymethylsiloxane mit Ethylenoxy-, Propylenoxy-, Alkoxy- und Ammoniumgruppen;
Fluortenside, insbesondere Fluoralkancarbonsäuren.
nichtionische Tenside, wie Oxalkylate, d. h. Reaktionsprodukte von Ethylenoxid und/oder Propylenoxid mit Alkoholen, Alkylphenolen oder Fettsäuren, Fettsäureethanolamide, Fettsäureglycerinester und Fettamine;
Ester von Fettsäuren mit Polyhydroxyverbindungen;
Blockcopolymere des Propylenoxids und Ethylenoxids;
kationische Tenside, wie quarternäre Ammoniumverbindungen in denen das Stickstoffatom der Ammoniumgruppe an Alkyl-, Alkaryl-, Alkylenhydroxy-, Alkylenalkoxy- und Alkylenaminogruppen gebunden ist;
an C- und/oder N-Atomen alkylierte Imidazoliniumsalze, und deren Anion Halogenid, Sulfat, Phosphat oder Acetat ist;
anionische Tenside, wie Carboxylate, speziell Alkali- oder Ammoniumsalze von Fettsäuren, von deren (Poly)oxyalkylen estern; Sulfonate, speziell Alkylbenzolsulfonate, Alkylnaphthalinsulfonate, Alkansulfonate, Olefinsulfonate, α-Sulfofettsäureester, Sulfobernsteinsäurealkylester, Alkoxy-, Acyloxy- und Acylaminoalkansulfonate;
Sulfate, speziell primäre und sekundäre Alkylsulfate und Salze der Schwefelsäurehalbester von Alkyl- oder Alkylaryl oligoglycolethern;
Phosphonate und Phosphate, speziell Alkali und/oder Ammoniumsalze dieser Verbindungen, welche Alkyl- und/oder Alkarylgruppen aufweisen;
amphotere Tenside, wie Aminocarbonsäuren;
Silicon-Tenside, insbesondere Polymethylsiloxane mit Ethylenoxy-, Propylenoxy-, Alkoxy- und Ammoniumgruppen;
Fluortenside, insbesondere Fluoralkancarbonsäuren.
Die durch das erfindungsgemäße Verfahren aufgebrachte
Beschichtung ist durch Wasser, insbesondere durch Abspritzen
rückstandsfrei wieder entfernbar. Die Anwendung von Druck
und die Verwendung von erwärmtem Wasser, vorzugsweise von
50 bis 95°C beschleunigt das Ablösen der Beschichtung. Trotz
der Entfernbarkeit mit Wasser sind die nach dem
erfindungsgemäßen Verfahren aufgebrachten Beschichtungen
hinreichend witterungsbeständig, um über Monate durch die
natürliche Beregnung nicht abgelöst zu werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist auch zur Beschichtung
poröser, wassersaugender Substrate geeignet, wenn diese vor
der Beschichtung mit der wäßrigen Zusammensetzung
wasserabweisend behandelt werden. Die Beschichtung ist dann
ebenfalls leicht und rückstandsfrei mit Wasser entfernbar.
Da die Beschichtung wasserdampfdurchlässig ist, kann bei
Verwendung einer ebenfalls wasserdampfdurchlässigen
Imprägnierung ein insgesamt wasserdampfdurchlässiges System
erhalten werden. Beispiele für dafür geeignete bekannte
Imprägnierungsmittel für poröse, wassersaugende Substrat
oberflächen sind die in der DE-A-25 58 184 (M. Roth;
offengelegt am 7. 7. 1977 für Wacker-Chemie GmbH) aufge
führten Organosiliciumverbindungen, wie alkoxygruppenhaltige
Organosilane, deren Teilhydrolysate, Umsetzungsprodukte aus
Organochlorsilanen mit Ethylenglykol oder Diethylenglykol,
Organopolysiloxane mit Alkoxy- und gegebenenfalls Hydroxyl
gruppen und Alkalikohlenwasserstoffsiliconate mit Alkoxy-
und gegebenenfalls Hydroxylgruppen.
Als geeignete Imprägnierungsmittel sind auch wäßrige
Emulsionen von Alkyltrialkoxysilanen, stickstofffreien und
basischen Stickstoff enthaltenden Polyorganosiloxanen mit
Alkoxygruppen aus US-A-46 61 551 (H. Mayer et al.;
ausgegeben am 28. 4. 1987 für Wacker-Chemie GmbH) bekannt.
Wäßrige Emulsionen von Alkyltrialkoxysilanen zum
wasserabweisenden Imprägnieren von Baustoffen sind u. a. aus
US-A-48 77 654 (M.E. Wilson; ausgegeben am 31. 10. 1989 für
PCR Inc.) bekannt. Emulsionen von Alkoxygruppen enthaltenden
Organopolysiloxanen zum Hydrophobieren von Baustoffen sind
in US-A-47 04 416 (H. Eck und M. Roth; ausgegeben am 3. 5.
1988 für Wacker-Chemie GmbH) beschrieben.
Die Behandlung der wassersaugenden Substrate mit oleophoben
Imprägnierungsmitteln beeinträchtigt deren Gas- und
insbesondere Wasserdampfdurchlässigkeit und ist deshalb bei
Baustoffen nicht bevorzugt.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren aufgebrachte
Beschichtung ermöglicht die Entfernung von Verunreinigungen,
wie Farbe, Teer, Dieselruß und Taubenschmutz von
beispielsweise Metalloberflächen, Glasoberflächen,
Kunststoffoberflächen, einschließlich elastomeren und
thermoplastischen Kunststoffen und lackierten Flächen,
imprägnierten Oberflächen von unbemaltem oder bemaltem Holz,
Beton, Natur- oder Kunststein, Verputz und Keramik. Auch
Plakate können leicht nach deren Durchfeuchtung abgezogen
werden. Selbstklebende Aufkleber lassen sich leicht von den
beschichteten Substratoberflächen abziehen.
In den nachfolgenden Beispielen sind, falls jeweils nicht
anders angegeben,
- a) alle Mengen- und Konzentrationsangaben auf das Gewicht bezogen;
- b) alle Drücke 0,10 MPa (abs.);
- c) alle Temperaturen 20°C.
Ein Gemisch aus 4,0 Teilen Polyvinylalkohol mit einer
Verseifung von 140, welches als 4,0%ige Lösung bei
01920°C eine Viskosität von 13 mPa·s aufweist, 5,0 Teilen einer
20%igen Lösung eines 37% Fluor enthaltenden Kaliumsalzes
einer Arylmonocarbonsäure mit einem an der Arylgruppe
gebundenen Perfluoralkylrest von durchschnittlich 7
Kohlenstoffatomen (Scotchgard FX 3535 von 3M Comp, USA)
Wasser/Isopropanol/Butyl Cellosolve® (30/10/40) und 91,0
Gew.-Teilen Wasser, wurde auf die eine Hälfte einer PVC-
Platte, einer Plexiglasplatte, auf Stahlblech, Alu-Blech und
eloxiertes Alu-Blech mit dem Pinsel aufgetragen.
Nach 3 Tagen wurden die beiden Hälften der Platten mit
Autolack sowie mit einem Autounterbodenschutz auf der Basis
von Bitumen besprüht.
Nach weiteren 2 Tagen wurden die so behandelten Flächen mit
Warmwasser unter leichtem Druck behandelt.
Während sich die beiden Verunreinigungen auf allen
Substraten nach kurzer Einwirkungszeit des Wassers restlos
ablösten, konnte bei den unbehandelten Flächen auch nach
einer längeren Einwirkung des warmen Wassers kein
Reinigungseffekt erzielt werden.
Keramische Dachziegel, Kalksandsteine, Faserzement-Platten,
Putzplatten sowie Natursteinplatten wurden zunächst mit
einer hydrophob wirkenden Siliconlösung behandelt. Nach 24
Stunden wurde jeweils auf die Hälfte der so vorbehandelten
aufgetragen. Nach weiteren 24 Stunden wurde auf beiden
Hälften der Proben die im Beispiel 1 genannten
Verunreinigungen sowie auch Graffiti mit Filzstift
aufgebracht.
Nach einer Trocknungszeit von 4 Tagen wurden die Baustoffe
mit Heißwasser unter schwachem Druck behandelt. Während im
Falle der nicht behandelten Flächen alle drei
Verunreinigungen sich nicht ablösten, waren die
Verunreinigungen auf den erfindungsgemäß behandelten Flächen
nach kurzer Einwirkungsdauer des heißen Wassers bei allen
Baustoffen gut bis sehr gut zu entfernen.
Um die Witterungsbeständigkeit der erfindungsgemäß
aufgebrachten Beschichtungen zu testen, wurde auf die im
Beispiel 2 beschriebenen Baustoffe, die vorher mit einer
Siliconlösung hydrophobiert worden waren, mit einer 4,0
%igen Lösung des genannten Polyvinylalkohols (PVA), bzw. mit
dem erfindungsgemäß verwendeten und in Beispiel 1
beschriebenen Gemisch behandelt.
Nach 2 Tagen wurde auf die beiden Flächen jeweils 0,1 ml
Wasser bzw. Speiseöl aufgetropft.
Beurteilung der Wasser- bzw. Öltropfen:
Die mit der reinen PVA-Lösung behandelten Baustoffe konnten
mit Wasser spontan sehr gut benetzt werden. Das Speiseöl
wurde sehr schnell aufgesaugt.
Die erfindungsgemäß aufgebrachten Beschichtungen zeigten
erst nach 2 Stunden eine beginnende Benetzung. Das Speiseöl
war nach 24 Stunden noch nicht aufgesaugt.
Die starke hydrophobe und oleophobe Wirkung der
erfindungsgemäß aufgebrachten Beschichtung verhindert ein
schnelles Abwittern der Präventivmaßnahmen durch
Niederschläge.
97 Teile einer 4,0%igen wäßrigen Lösung einer
Carboxymethylcellulose, die in 2%iger Lösung bei 20°C eine
Viskosität von 25-32 mPa·s aufweist, sowie einer 2,0%igen
wäßrigen Lösung einer Carboxymethylcellulose, die in 2%iger
Lösung bei 20°C eine Viskosität von 200-330 mP·s besitzt,
wurde mit jeweils 3,0 Teilen einer Paste, die 40,0 Gew.-%
fluoriertes Polyurethan mit einem Fluorgehalt von 31 Gew.-%,
40% Wasser und 20% Diethylenglykolmonobutylether enthält,
vermischt.
Diese Mischungen wurden auf jeweils eine Hälfte, von vorher
mit einer Siliconlösung wasserabweisend imprägnierten
Ziegelplatten bzw. Kalksandsteine, mit dem Pinsel
aufgetragen. Nach 4 Tagen wurde auf die ganzen Platten ein
Autolack aufgesprüht. 2 Tage später wurden die Proben mit
Heißwasser unter schwachem Druck behandelt. Während an den
nur wasserabweisend imprägnierten Plattenhälften auch nach
längerer Einwirkungszeit des Wassers keinerlei Reinigung
festzustellen war, konnte an den mit den erfindungsgemäß
behandelten Plattenhälften sehr schnell eine restlose
Entfernung des Lackbelages erreicht werden.
95,0 Teile einer 5,0%igen wäßrigen Lösung einer
Hydroxymethylcellulose, die als 2,0%ige wäßrige Lösung bei
20°C eine Viskosität von 20 mPa·s aufweist, wurden mit 5,0
Teilen einer 30,0%igen anionischen Dispersion des in
Beispiel 1 verwendeten Kaliumsalzes in 60,0% Wasser und
10,0% Ethylenglykol vermischt.
Dieses Gemisch wurde auf Stahlblech sowie auf eine
Glasplatte aufgesprüht. Nach 24 Stunden wurde Autolack,
aufgesprüht.
2 Tage nach dem Aufsprühen des Lackes bzw. des
Unterbodenschutzes wurden die so vorbereiteten Flächen unter
schwachem Druck (Wasserleitungsdruck) mit Heißwasser
beaufschlagt. Während die Verunreinigungen sich von den
erfindungsgemäß vorbehandelten Proben sehr leicht restlos
ablösten, waren die Proben ohne die erfindungsgemäße
Vorbehandlung auch nach längerer Einwirkung des heißen
Wassers nicht zu reinigen.
Claims (10)
1. Verfahren zur Beschichtung von nicht wassersaugenden
Substratoberflächen, wobei die Substratoberflächen mit
einer durch Behandlung mit Wasser wieder entfernbaren
wäßrigen Zusammensetzung beschichtet werden, die eine
wäßrige Lösung, Dispersion und/oder Emulsion
filmbildender Stoffe sowie wasserabweisender Stoffe
umfaßt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei als filmbildende Stoffe
organische Polymere eingesetzt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei als filmbildende
Stoffe Polysaccharide eingesetzt werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei als
filmbildender Stoff Polyvinylalkohol eingesetzt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die
wäßrige Zusammensetzung 0,1 bis 20 Gew.-% filmbildende
Stoffe umfaßt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei als
wasserabweisende Stoffe hydrophobierte anorganische
Stoffe oder gegebenenfalls fluorierte Wachse, Paraffine,
Carbonsäuresalze, organische oder siliziumorganische
polymere Verbindungen eingesetzt werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei als
wasserabweisende Stoffe fluorierte Carbonsäuresalze
eingesetzt werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die
Zusammensetzung zusätzlich noch Tenside, Biozide, Duft-
und/oder Farbstoffe umfaßt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die
Zusammensetzung 0,1 bis 20 Gew.-% wasserabweisende
Stoffe umfaßt.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei
poröse, wassersaugende Substrate vor der Beschichtung
mit der wäßrigen Zusammensetzung wasserabweisend
behandelt werden.
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