AT521421A1

AT521421A1 - Mehrkomponentenzubereitung zur Verwendung als Bodenbeschichtung

Info

Publication number: AT521421A1
Application number: ATA50584/2018A
Authority: AT
Inventors: Hehenberger Markus
Original assignee: Hehenberger Markus
Priority date: 2018-07-06
Filing date: 2018-07-06
Publication date: 2020-01-15
Also published as: EP3818118A1; AT521421B1; US20210261815A1; WO2020006590A1

Abstract

Es wird eine Mehrkomponentenzubereitung zur Verwendung als Bodenbeschichtung, die als Schutzschicht- und als Deckschichtkomponente wenigstens eine wasserbasierte Polyurethan- und/oder Polyacrylat-Harzdispersion und ein Mattierungsmittel umfasst, wobei die Schutzschichtkomponente zusätzlich ein keramisches Additiv aufweist, beschrieben. Um eine derartige Mehrkomponentenzubereitung anzugeben, die nach dem Auftrag rasch wieder begehbar ist und sowohl eine hohe Abriebfestigkeit als auch eine hohe Lösungsmittelbeständigkeit aufweist wird vorgeschlagen, dass die Schutzschichtkomponente einen Vernetzer, einen Katalysator für die Vernetzungsreaktion, ein Dispergiermittel und wenigstens ein Entschäumungsmittel zur Reduktion der Grenzflächenspannungen, sowie einen das Absetzen der Keramikpartikel des keramischen Additivs verhindernden Netzwerkbildner und ein metallfreies Verdickungsmittel aufweist.

Description

Zusammenfassung

1/14 (41944) KA

Die Erfindung bezieht sich auf eine Mehrkomponentenzubereitung zur Verwendung als Bodenbeschichtung, die als Schutzschicht- und als Deckschichtkomponente wenigstens eine wasserbasierte Polyurethan- und/oder Polyacrylat-Harzdispersion und ein Mattierungsmittel umfasst, wobei die Schutzschichtkomponente zusätzlich ein keramisches Additiv aufweist.

Bedingt durch die Zunahme resistenter Bakterienstämme kommen im Bereich von Kranken- und Gesundheitseinrichtungen vermehrt Reinigungsmittel mit einem erheblich höheren Anteil an aggressiven organischen Lösungsmittel zur Reinigung der dort vorhandenen Fußböden zum Einsatz. Es besteht daher ein Bedarf an Beschichtungen bzw. Bodenversieglungen, die neben einer grundsätzlich gewünschten Abriebfestigkeit auch eine hohe Lösungsmittelbeständigkeit, insbesondere eine hohe Desinfektionsmittelbeständigkeit aufweisen sollen, wobei der beschichtete Boden innerhalb kurzer Zeit wieder begehbar sein muss, um den Betrieb der Krankenund Gesundheitseinrichtung nicht einzuschränken.

Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, zur Beschichtung und Oberflächenversiegelung von Böden eine Mehrkomponentenzubereitung aufzutragen, die eine wasserbasierte Polyurethan- und/oder Polyacrylat-Harzdispersion als Schutzschicht- und als Deckschichtkomponente umfasst, wobei die Schutzschichtkomponente zudem ein keramisches Additiv aufweist. Das keramische Additiv umfasst dabei Aluminiumoxid-Partikel, die im ausgehärteten Zustand der auf den Boden aufgetragenen Mehrkomponentenzubereitung aus der Schutz- bzw. Deckschicht teilweise herausragen, sodass dadurch die Abriebfestigkeit des Bodens erhöht wird. Nachteilig ist allerdings, dass die Schutz- bzw. Deckschicht von mit derartigen Mehrkompo

2/14 nentenzubereitungen behandelten Böden durch Reinigungsmittel mit hohen Lösungsmittelanteilen beschädigt wird und die Beschichtung in weiterer Folge ihre Schutzwirkung einbüßt.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Mehrkomponentenzubereitung der eingangs geschilderten Art anzugeben, die nach dem Auftrag rasch wieder begehbar ist und sowohl eine hohe Abriebfestigkeit als auch eine hohe Lösungsmittelbeständigkeit aufweist.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass die Schutzschichtkomponente einen Vernetzer, einen Katalysator für die Vernetzungsreaktion, ein Dispergiermittel, wenigstens ein Entschäumungsmittel sowie einen das Absetzen der Keramikpartikel des keramischen Additivs verhindernden Netzwerkbildner und ein metallfreies Verdickungsmittel aufweist.

Zufolge der erfindungsgemäßen Merkmale wird zum einen eine höhere Vernetzungsdichte bei hoher Reaktionsgeschwindigkeit erzielt, wobei beispielsweise Isocyanate als Vernetzer und Dibutylzinndilaurat, aber auch zinnfreie MetallkomplexLösungen als Katalysator für die Vernetzungsreaktion eingesetzt werden können. Dadurch ist eine ausreichende Beständigkeit auch gegenüber aggressiven Reinigungsmitteln mit Lösungsmittelanteilen von über 75% gegeben. Um die Lagerstabilität sowie das Benetzungsverhalten der Mehrkomponentenzubereitung zu verbessern, müssen aufgrund der erfindungsgemäß vorgesehenen hochreaktiven Vernetzer bzw. Katalysatoren Zusatzmaßnahmen getroffenen werden. Die erfindungsgemäße Schutzschichtkomponente weist daher ein Dispergiermittel, beispielsweise ein quartäres Ammoniumsalz, zur Unterbindung einer vorzeitigen Vernetzung und wenigstens ein Entschäumungsmittel, beispielsweise pyrogenes Siliciumdioxid aufweisende Polyethersiloxan-Copolymer Emulsion oder Polysiloxan/PolyglykolMischungen, zur Stabilisierung von während der Vernetzungsreaktion anfallenden, schaumbildenden Nebenprodukten auf. Durch die Zugabe von derartigen Dispergier- sowie Entschäumungsmitteln wird zwar eine Reduktion und gleichmäßige Verteilung von Grenzflächenspannungen innerhalb der Schutzschichtkomponente be

3/14 wirkt, allerdings kann sich dadurch der aus dem Stand der Technik bekannte Effekt von in der Schutzschichtkomponente schwebenden und teilweise aus der Oberfläche herausragenden Keramikpartikeln nicht einstellen. Verdickungsmittel, insbesondere metallfreie Assoziativverdicker zur Verbesserung einer absetzverhindernden Wirkung können grundsätzlich nicht eingesetzt werden, da derartige Verdickungsmittel bei reduzierten Grenzflächenspannungen im Komponentengefüge nicht wirksam sind. Es hat sich jedoch überraschenderweise gezeigt, dass durch Zugabe eines Netzwerkbildners, beispielsweise auf Polyamidbasis, mit grundsätzlich sehr schwachen absetzverhindernden Eigenschaften in Zusammenwirkung mit metallfreien Verdickungsmitteln und beispielsweise auf pyrogenem Siliciumdioxid basierenden Mattierungsmitteln ein partielles Herausragen gleichmäßig im Netzwerk verteilter Keramikpartikel bewirkt wird, ohne dass es dabei zu unerwünschten Partikelagglomerationen kommt. Dadurch wird erreicht, dass durch die erfindungsgemäße Mehrkomponentenzubereitung trotz der hohen, für die Lösungsmittelbeständigkeit maßgeblichen Vernetzungsdichte auch eine hohe Abriebfestigkeit zufolge der aus der aufgetragenen Bodenbeschichtung teilweise herausragenden Keramikpartikel erreicht wird.

Der Massenanteil der wasserbasierten Polyurethan- und/oder PolyacrylatHarzdispersion kann in der Schutzschichtkomponente 50 % - 80 % und in der Deckschichtkomponente 70 % - 85 % betragen. Der Massenanteil des keramischen Additivs kann 15 % - 30 % an der Schutzschichtkomponente betragen, wobei die beispielsweise auf Aluminiumoxid basierenden Keramikpartikel eine Teilchengröße zwischen 21 μm und 30 μm aufweisen können. Das Dispergiermittel kann einen Massenanteil von 0,1 % -1 %, das wenigstens eine Entschäumungsmittel einen Massenanteil von 0,5 % - 2 %, das Mattierungsmittel einen Massenanteil von 1 % 3 %, der Netzwerkbildner einen Massenanteil von 0,2 % - 0,5 % und das Verdickungsmittel einen Massenanteil von 0,5 % - 2 % aufweisen. Zudem können sowohl die Schutzschichtkomponente als auch die Deckschichtkomponente jeweils ein Verlaufmittel, beispielsweise auf Basis von Fluorsilikontensiden, mit einem Massenanteil von 0,04 % - 0,1 % aufweisen. Um das Filmbildungsverhalten weiter zu verbes

4/14 sern, können Co-Lösungsmittel, beispielsweise auf Basis von Glykolether, mit einem Massenanteil von jeweils 0,25 % -1,5 % zugesetzt werden.

Um die Lösungsmittelbeständigkeit der Mehrkomponentenzubereitung weiter zu erhöhen und dabei eine abriebfeste aber dennoch optisch ansprechende Beschichtung zu ermöglichen wird vorgeschlagen, dass die Deckschichtkomponente einen Vernetzer, einen Katalysator für die Vernetzungsreaktion, ein Dispergiermittel, wenigstens ein Entschäumungsmittel, ein Verdickungsmittel und eine wasserbasierte Wachsdispersion aufweist. Dadurch werden bei einem Auftrag der Deckschichtkomponente auf die durch die Schutzschichtkomponente gebildete Schutzschicht die zwischen den aus der Schutzschicht herausragenden Keramikpartikel entstandenen Täler ausgefüllt, während die Spitzen der herausragenden Keramikpartikel weiterhin unbedeckt bleiben und somit auch aus der Deckschicht herausragen. Zufolge dieser Maßnahmen kann einerseits die durch die Schutzschichtkomponente Abriebfestigkeit bewahrt und andererseits die Lösungsmittelbeständigkeit durch die zusätzliche hoch vernetzte Deckschicht weiter erhöht werden. Je nach Zugabemenge der Wachsdispersion kann ohne Beeinträchtigung der physikalisch-chemischen Eigenschaften der Deckschichtkomponente zudem der Glanzgrad der Beschichtung von matt bis glänzend eingestellt werden, wodurch sich eine Vielzahl an optisch ansprechenden Beschichtungsvarianten ergibt. Der Massenanteil der Wachsdispersion kann beispielsweise 2,5 % - 4,5 % an der Deckschichtkomponente aufweisen.

Um den Boden nach erfolgtem Beschichtungsauftrag innerhalb kurzer Zeit wieder begehen bzw. nutzen zu können und dabei eine noch höhere Lösungsmittelbeständigkeit zu erzielen, kann die wasserbasierte Deckschichtkomponente eine lösungsmittelfreie UV-vernetzbare Polyurethan-Acrylat-Copolymer-Dispersion odereine lösungsmittelfreie UV-vernetzbare Polyester-Polyurethan-Dispersion umfassen. Dadurch können noch höhere Vernetzungsgrade erreicht werden, wobei der lichtinduzierte Vernetzungs- bzw. Aushärtevorgang im Gegensatz zu den auf Lufttrocknung basierenden Vorgängen noch schneller erfolgt. Der Massenanteil kann dabei 60 % - 80% an der Deckschichtkomponente aufweisen.

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Besonders günstige Bedingungen im Zusammenhang mit einer UV-vernetzbaren Deckschichtkomponente ergeben sich, wenn diese einen Photoinitiator, einen Katalysator für die Vernetzungsreaktion, ein Dispergiermittel, ein Entschäumungsmittel, ein metallfreies Verdickungsmittel und eine wasserbasierte Wachsdispersion aufweist. Die Photoinitiatioren können beispielsweise auf Phenylglyoxylaten basieren. Um zudem trotz der schnelleren lichtinduzierten Vernetzung ein vollständiges und phasengrenzenfreies Verschmelzen der Dispersionsteilchen zu ermöglichen, kann ein Koaleszenzmittel zugegeben werden

Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zur Beschichtung und Oberflächenversiegelung von Böden mit einer Mehrkomponentenzubereitung. Dabei werden zunächst die Schutzschichtkomponente und die Deckschichtkomponente separat angemischt, indem der Vernetzer den übrigen Bestandteilen der Schutz- bzw. der Deckschicht unter ständigem Rühren und über einen dünnen Strahl zugeführt wird. Der Vernetzer kann dabei einen Massenanteil von 10% der Schutzschichtkomponente bzw. der Deckschichtkomponente aufweisen. Nach erfolgter Zugabe des Vernetzers werden die Schutz- bzw. Deckschichtkomponentenmischungen zwischen 3 und 5 Minuten weitergerührt, beispielsweise unter Zuhilfenahme eines elektrischen Rührwerks. Zur Bildung einer Schutzschicht wird eine Menge zwischen 50 ml/m² und 80 ml/m², bevorzugt 65 ml/m² der Schutzschichtkomponente auf einen Boden bahnenweise von einer ersten Person aufgetragen und anschließend von einer zweiten Person quer zur Auftragsrichtung gewalzt. Der der von der ersten Person durchgeführte Schichtauftrag kann beispielsweise mittels einer T-Bar erfolgen. Nachdem die Schutzschicht bei Raumtemperatur ausgehärtet ist, wird zur Bildung einer versiegelnden Deckschicht eine Menge zwischen 50 ml/m² und 80 ml/m², bevorzugt 65 ml/m² der Deckschichtkomponente auf die ausgehärtete Schutzschicht aufgetragen. Der Auftrag der Deckschicht erfolgt dabei analog zum Auftrag der Schutzschicht. Unter Aushärten werden sowohl lufthärtende als auch lichthärtende bzw. wärmehärtende Vernetzungs- und Trocknungsvorgänge verstanden.

Um auch bei poröseren Bodenbelägen, beispielsweise bei Holz-, Linoleum, Kautschuk- oder mineralischen Böden, eine optische Beeinträchtigung der Beschichtung

6/14 durch sich bildende Schleier bzw. Schlieren aufgrund der Kapillarwirkung der Poren zu vermeiden, kann vorgesehen sein, dass der unbeschichtete Boden zunächst geschliffen und gereinigt wird, wonach zur Vorbehandlung des Bodens eine porenschließende und haftvermittelnde Grundierung aufgetragen wird, bevor die Schutzschicht sowie die Deckschicht gebildet werden.

Ausführungsbeispiel:

Eine erfindungsgemäße Mehrkomponentenzubereitung kann eine Schutzschichtkomponente mit folgender Rezeptur aufweisen:

Inhaltsstoff	Massenanteil
quartäres Ammoniumsalz (Dispergiermittel)	0,525 %
Dipropylenglykolmonobutylether (Co-Lösungsmittel)	0,475 %
Glykolether (Co-Lösungsmittel)	0,525 %
Keramisches Additiv mit Aluminiumoxidpartikeln bei einer Partikelgröße zwischen 21 μm und 30 μm	17,5 %
wasserbasierte Polyurethanharzdispersion inkl. Isocyanat als Vernetzer)	59,172 %
pyrogenes Siliciumdioxid- basiertes Mattierungsmittel	1,2 %
Dibutylzinndilaurat mit 10 % TPM (Katalysator)	0,059 %
Polyethersiloxan-Copolymer Emulsion (Entschäumungsmittel)	1,1 %

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Polysiloxan/Polyglykol-Mischung (Entschäumungsmittel)	1,17 %
Fluorsilikon-Tensid (Verlaufmittel)	0,06 %
nicht-ionischer Polyurethan-Assoziativverdicker (metallfreies Verdickungsmittel)	1,425 %
Polyamidbasierte Wachslösung (Netzwerkbildner)	0,34 %
Wasser	16,449 %

Eine Deckschichtkomponente kann folgende Rezeptur aufweisen:

Inhaltsstoff	Massenanteil
quartäres Ammoniumsalz (Dispergiermittel)	0,475 %
Glykolether (Co-Lösungsmittel)	1,1 %
wasserbasierte Polyurethanharzdispersion inkl. Isocyanat als Vernetzer)	79,8 %
pyrogenes Siliciumdioxid- basiertes Mattierungsmittel	1,44 %
Polyethylen-Wachsdispersion	3,115 %
Dibutylzinndilaurat mit 10 % TPM (Katalysator)	0,055 %
Polyethersiloxan-Copolymer Emulsion (Entschäu-	0,9 %

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mungsmittel)
Polysiloxan/Polyglykol-Mischung (Entschäumungsmittel)	1,8 %
Fluorsilikon-Tensid (Verlaufmittel)	0,09 %
nicht-ionischer Polyurethan-Assoziativverdicker (metallfreies Verdickungsmittel)	1,2 %
Wasser	10,025 %

Eine UV-vernetzbare Deckschichtkomponente kann folgende Rezeptur aufweisen:

Inhaltsstoff	Massenanteil
quartäres Ammoniumsalz (Dispergiermittel)	0,4 %
lösungsmittelfreie UV-vernetzbare Polyurethanharzdispersion	80 %
pyrogenes Siliciumdioxid- basiertes Mattierungsmittel	2 %
Polyethylen-Wachsdispersion	7 %
Zinkkomplex in n-Butylacetat-Lösung (Katalysator)	0,1 %
Polysiloxan-Copolymer Emulsion (Entschäumungsmittel)	2 %

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Phenylglyoxylat basierender Photoinitiator	1,25 %
nicht flüchtiges Koaleszenzmittel	1,5 %
nicht-ionischer Polyurethan-Assoziativverdicker (metallfreies Verdickungsmittel)	1,25 %
Wasser	4,5 %

Zur Vorbereitung einer erfindungsgemäßen Mehrkomponentenzubereitung werden zunächst die Schutzschichtkomponente und die Deckschichtkomponente separat angemischt, indem eine Isocyanat-Lösung den übrigen Bestandteilen der Schutzbzw. der Deckschicht unter ständigem Rühren und über einen dünnen Strahl zugeführt wird. Die Isocyanat-Lösung kann dabei einen Massenanteil von 10% der Schutzschichtkomponente bzw. der Deckschichtkomponente aufweisen. Nach erfolgter Zugabe des Isocyanats werden die Schutz- bzw. Deckschichtkomponentenmischungen zwischen 3 und 5 Minuten weitergerührt, beispielsweise unter Zuhilfenahme eines elektrischen Rührwerks. Im Fall einer UV-vernetzbaren Deckschichtkomponente wird statt des Isocyanates ein Photoinitiator zugegegeben.

Zur Vorbereitung des Bodens kann dieser zunächst geschliffen und gereinigt werden, wonach zur Vorbehandlung des Bodens eine porenschließende und haftvermittelnde Grundierung, beispielsweise ebenfalls auf Basis einer Polyurethan- und/oder Polyacrylat-Harzdispersion, aufgetragen wird.

Zur Bildung einer Schutzschicht wird eine Menge von 65 ml/m² der Schutzschichtkomponente auf den Boden gleichmäßig und bahnenweise von einer ersten Person aufgetragen und anschließend von einerzweiten Person quer zur Auftragsrichtung gewalzt. Der der von der ersten Person durchgeführte Schichtauftrag kann beispielsweise mittels einer T-Bar bzw. mit einem Gummi- oder Metallschieber erfolgen. Nachdem die Schutzschicht bei Raumtemperatur ausgehärtet ist, wird zur Bil

10/14 dung einer versiegelnden Deckschicht eine Menge von 65 ml/m² der Deckschichtkomponente auf die Schutzschicht aufgetragen, wonach diese ebenfalls aushärtet. Im Fall einer UV-vernetzbaren Deckschicht kann der Aushärtevorgang beispielsweise mittels eines handbetätigten UV-Gerätes erfolgen.

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Patentanwälte

Dipl.-Ing. Helmut Hübscher

Dipl.-Ing. Gerd Hübscher

Dipl.-Ing. Karl Winfried Hellmich

Spittelwiese 4, 4020 Linz (41944) KA

Claims

Patentansprüche

1. Mehrkomponentenzubereitung zur Verwendung als Bodenbeschichtung, die als Schutzschicht- und als Deckschichtkomponente wenigstens eine wasserbasierte Polyurethan- und/oder Polyacrylat-Harzdispersion und ein Mattierungsmittel umfasst, wobei die Schutzschichtkomponente zusätzlich ein keramisches Additiv aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzschichtkomponente einen Vernetzer, einen Katalysator für die Vernetzungsreaktion, ein Dispergiermittel und wenigstens ein Entschäumungsmittel zur Reduktion der Grenzflächenspannungen, sowie einen das Absetzen der Keramikpartikel des keramischen Additivs verhindernden Netzwerkbildner und ein metallfreies Verdickungsmittel aufweist.
2. Mehrkomponentenzubereitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschichtkomponente einen Vernetzer, einen Katalysator für die Vernetzungsreaktion, ein Dispergiermittel und wenigstens ein Entschäumungsmittel zur Reduktion der Grenzflächenspannungen, sowie ein metallfreies Verdickungsmittel und eine wasserbasierte Wachsdispersion aufweist.
3. Mehrkomponentenzubereitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wasserbasierte Deckschichtkomponente eine lösemittelfreie UVvernetzbare Polyurethan-Acrylat-Copolymer-Dispersion oder eine lösemittelfreie UV-vernetzbare Polyester-Polyurethan-Dispersion umfasst.
4. Mehrkomponentenzubereitung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschichtkomponente einen Photoinitiator, einen Katalysator für die Vernetzungsreaktion, ein Dispergiermittel und ein Entschäumungsmittel zur

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Reduktion der Grenzflächenspannungen, ein Koaleszenzmittel, ein metallfreies Verdickungsmittel und eine wasserbasierte Wachsdispersion aufweist.
5. Verfahren zur Beschichtung und Oberflächenversiegelung von Böden mit einer Mehrkomponentenzubereitung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bildung einer Schutzschicht eine Menge zwischen 50 ml/m² und 80 ml/m², bevorzugt 65 ml/m² der Schutzschichtkomponente auf einen Boden bahnenweise aufgetragen und anschließend quer zur Auftragsrichtung gewalzt wird, wonach die Schutzschicht bei Raumtemperatur aushärtet, und dass zur Bildung einer versiegelnden Deckschicht eine Menge zwischen 50 ml/m² und 80 ml/m², bevorzugt 65 ml/m² der Deckschichtkomponente auf die ausgehärtete Schutzschicht bahnenweise aufgetragen und anschließend quer zur Auftragsrichtung gewalzt wird, wonach die Deckschicht aushärtet.
6. Verfahren zur Beschichtung und Oberflächenversiegelung von Böden nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der unbeschichtete Boden zunächst geschliffen und gereinigt wird, wonach zur Vorbehandlung des Bodens eine porenschließende und haftvermittelnde Grundierung aufgetragen wird, bevor die Schutzschicht sowie die Deckschicht gebildet werden.

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