DE2506202A1

DE2506202A1 - Anstrichmittel

Info

Publication number: DE2506202A1
Application number: DE19752506202
Authority: DE
Inventors: Harold Arthur Clark
Original assignee: Dow Corning Corp
Current assignee: Dow Silicones Corp
Priority date: 1974-06-25
Filing date: 1975-02-14
Publication date: 1976-01-08
Also published as: GB1502803A; JPS512737A; JPS535042B2; NL160025C; NL7507503A; ATA123075A; BR7503170A; US3976497A; FR2276363A1; BE830557A; AT346991B; CA1046180A; DE2506202B2; AU7878375A; DE2506202C3; NL160025B; FR2276363B1

Description

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Dow Corning Corporation, Midland, Michigan, V.St.A.

Anstrichmittel

Die Erfindung betrifft ein neues Anstrichmittel. Sie bezieht sich einesteils auf ein auf Wasser basierendes Anstrichvehikel, das sich zur Herstellung flammbeständiger überzüge mit einer Reihe von Pigmenten pigmentieren läßt, und andererseits auf hochglänzende Emailleüberzüge.

Es gibt bereits verschiedene Anstrichvehikelsysteme. Für bestimme Anstrichbindemittel werden wässrige Alkalisilikatlösungen oder in Lösungsmitteln lösliche Organosiliciumpolymere verwendet. Aufgrund ihrer anorganischen Natur sind die silikatbezogenen Anstrichmittel im allgemeinen besser flammbeständig als überzüge auf der Basis organischer Polymerer. Die Silikatüberzüge verfügen jedoch über schlechte Oberflächeneigenschaften und bilden durch Verwitterung oft Risse oder spittern ab.

Die erfindungsgemäßen Anstrichmittel enthalten einen verhältnismäßig hohen Anteil an anorganischem Material in dem Vehikel, wodurch sie flammbeständig werden und durch die

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iS,

Gegenwart eines Siloxanpolymers gleichzeitig über eine gute Adhäsion und Wetterbeständigkeit verfügen. Diese Anstrichmittel härten zu einem äußerst harten hochglänzenden Oberflächenüberzug, der bei hohen Temperaturen stabil ist.

Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines neuen Anstrichmittels. Ferner sollen erfindungsgemäß beschichtete Träger mit besserer Flammfestigkeit geschaffen werden, und schließlich ist die Erfindung auf die Schaffung einer hitzebeständigen Emaillezubereitung gerichtet.

Das erfindungsgemäße Anstrichmittel ist dadurch gekennzeichnet, daß es ein Pigment oder Pigmentgemisch enthält, das in einem Vehikel getragen wird, welches praktisch aus einer Dispersion von kolloidalem Siliciumdioxid in einer Lösung des Teilkondensats eines Silanols der Formel RSi(OH)₃ worin R für Alkyl mit 1 bis einschließlich 3 Kohlenstoffatomen, Vinyl, 3,3,3-Trifluorpropyl, gamma-Glycidoxypropyl oder gamma-Methacryloxypropy1 steht, in einem Lösungsmittel aus einem niederen aliphatischen Alkohol und Wasser besteht, wobei wenigstens 70 Gewichtsprozent des Silanols der Formel CH₃Si(OH)₃ entsprechen, das Vehikel 10 bis 50 Gewichtsprozent Feststoffe aus praktisch 10 bis 70 Gewichtsprozent kolloidalem Siliciumdioxid und 30 bis 90 Gewichtsprozent des Teilkondensats enthält, und wobei das Vehikel ferner eine zur Einstellung eines pH-Wertes von 3,0 bis 6,0 ausreichende Menge Säure enthält.

Das Anstrichmittelvehikel ist eine Lösung-Dispersion mit etwa 10 bis 60 Gewichtsprozent Feststoffen, bezogen auf das Gewicht aus dem in dem Vehikel vorhandenen kolloidalen Siliciumdioxid und dem Teilkondensat. Der überwiegende Teil des Teilkondensats entspricht der Formel CH₃Si(OH)₃, und eine geringere Menge (30 % oder weniger) des Siloxanols

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stammt von einer Cokondensation mit C₂H₅Si(OH)₃, C₃H₇Si(OH)₃, CH₂=CHSi(OH)₃, CH₂=CHCCOO (CH₃J₃Si (OH)₃,

CH₃

CH₀-CHCH₀O(CH₀) .,Si (OH)., und Gemischen hiervon. Aus Wirt-0

schaftlichkeitsgründen und aus Gründen optimaler Eigenschaften des gehärteten Anstrichmittels verwendet man zur Formulierung des Vehikels vorzugsweise nur Monomethyltrisilanol. Wie in der älteren DT-PA 24 46 279.1 angegeben, erhält man durch die Gegenwart von wenigstens 70 Gewichtsprozent CH₃SiO₃ ,₂ in der Siloxankomponente des Vehikels eine bessere Härte und günstigere Abriebfestigkeit.

Die Trisilanole der Formel RSi(OH)₃ werden in situ hergestellt, indem man die entsprechenden Trialkoxysilane zu einem sauren wässrigen Medium gibt, vorzugsweise einer sauren wässrigen Dispersion von kolloidalem Siliciumdioxid. Beispiele geeigneter Trialkoxysilane sind solche mit Methoxy-, Äthoxy-, Isopropoxy oder t-Butoxysubstituenten, aus denen bei Hydrolyse der entsprechende Alkohol entsteht, so daß wenigstens ein Teil des in dem Anstrichmittelvehikel vorhandenen Alkohols gebildet wird. Nach erfolgter Bildung des Silanols in dem sauren wässrigen Medium kommt es zu einer Kondensation der Hydroxylsubstituenten unter Bildung von -Si-0-Si-Bindungen. Die Kondensation dauert eine gewisse Zeitspanne und verläuft nicht vollständig, und es bleibt am Siloxan eine ziemliche Menge siliciumgebundener Hydroxylgruppen erhalten, wodurch das Polymer in dem Colösungsmittel aus Alkohol und Wasser löslich wird. Dieses lösliche Teilkondensat läßt sich als Siloxanolpolymer bezeichnen, das auf je drei -Si-O-Si-Einheiten über wenigstens eine siIiciumgebundene Hydroxylgruppe verfügt. Beim Härten des Anstrichmittels hydrolysieren diese restlichen Hydroxylgruppen unter Bildung eines SiI-sesquioxans der Formel

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Die Siliciumdioxidkomponente des Anstrichmittels liegt als kolloidales Siliciumdioxid vor. Wässrige Dispersionen enthalten im allgemeinen kolloidales Siliciumdioxid mit einer Teilchengröße im Bereich von 5 bis 150 Millimikron Durchmesser. Diese Silicahydrosole lassen sich nach bekannten Verfahren herstellen und sind im Handel erhältlich. Vorzugsweise wird kolloidales Siliciumdioxid mit einer Teilchengröße von 10 bis 60 Millimikron verwendet, da man hiermit ein langer lagerfähiges Anstrichmittelvehikel erhält. Kolloidale Siliciumdioxide dieser Art sind verhältnismäßig frei von Na-O und anderen Metallen, und sie enthalten vorzugsweise weniger als 1 Gewichtsprozent Na_O. Diese Siliciumdioxide gibt es sowohl als saure als auch basische Hydrosole. Kolloidales Siliciumdioxid ist von anderen in Wasser dispergierbaren Formen von SiO₂ zu unterscheiden, wie Polykieselsäure oder Alkalisilikatlösungen, die sich erfindungsgemäß nicht eignen.

Das Siliciumdioxid wird in einer Lösung des Siloxanols in einem Colösungsmittel aus einem niederen aliphatischen Alkohol und Wasser dispergiert. Geeignete niedere aliphatische Alkohole sind mit Wasser mischbar, und zu ihnen gehören beispielsweise Methanol, Äthanol, Isopropanol oder t-Butanol. Natürlich lassen sich auch Gemische solcher Alkohole verwenden. Der bevorzugte Alkohol ist Isopropanol, und bei Verwendung von Alkoholgemischen sind in einem derartigen Gemisch vorzugsweise wenigstens 50 Gewichtsprozent Isopropanol vorhanden. Das Lösungsmittelsystem sollte etwa 20 bis 75 Gewichtsprozent Alkohol enthalten, damit sich das Siloxanol entsprechend löst. Wahlweise können auch geringere Mengen (nicht mehr als 20 Gewichtsprozent) eines mit Wasser mischbaren polaren Lösungsmittels, wie Aceton, 2-Butoxyäthanol und dergleichen, in dem Colösungsmittelsystem

vorhanden sein.

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Um das Anstrichmittel lagerbeständig zu machen und eine Gelierung minimal zu halten, muß eine zur Einstellung eines pH-Wert von 3,0 bis 6,0 ausreichende Menge einer mit Wasser mischbaren organischen oder anorganischen Säure vorhanden sein. Als Säuren eignen sich sowohl organische als auch anorganische Säuren, wie Chlorwasserstoff säure, Essigsäure, Chloressigsäure, Zitronensäure, Benzoesäure, Dimethylmalonsäure, Ameisensäure, Glutarsäure, Glycolsäure, Maleinsäure, Malonsäure, Toluolsulfonsäure, Oxalsäure und dergleichen. Die jeweils verwendete Säure hat einen direkten Einfluß auf die Geschwindigkeit der Silanolkondensation, die ihrerseits wiederum die Haltbarkeit des Anstrichmittels bestimmt. Die stärkeren Säuren, wie Chlorwasserstoff säure oder Toluolsulfonsäure, ergeben wesentlich kürzere Lagerbeständigkeiten oder Badbeständigkeiten und erfordern nur eine geringere Alterung, um zum beschriebenen löslichen Teilkondensat zu gelangen. Vorzugsweise setzt man eine derartige Menge einer mit Wasser mischbaren Carbonsäure aus der Gruppe Essigsäure, Ameisensäure, Propionsäure oder Maleinsäure zu, daß man eine Überzugszubereitung mit einem pH-Wert im Bereich von 4 bis 5,5 erhält. Die Alkalisalze dieser Säuren sorgen für eine gute Badbeständigkeit und sind darüberhinaus auch noch löslich, und man kann diese Säuren daher zusammen mit Siliciumdioxiden verwenden, die eine wesentliche Menge (mehr als 0,2 % Na₃O) an Alkalimetall oder Metalloxid enthalten.

Das Vehikel läßt sich ohne weiteres herstellen, indem man Trialkoxysilane, wie RSi(OCH₃J₃, zu kolloidalen Siliciumdioxidhydrosolen gibt und den pH-Wert durch Zusatz der organischen Säure auf die gewünschte Höhe einstellt. Die Säure kann entweder zum Silan oder zum Hydrosol vor dem Vermischen beider Komponenten gegeben werden, sofern das Vermischen rasch vorgenommen wird. Die zur Einstellung des gewünschten pH-Wertes erforderliche Säuremenge hängt vom Alkaligehalt des Siliciumdioxids ab, sie beträgt normalerweise jedoch weniger als 1 Gewichtsprozent der Zubereitung.

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Durch Hydrolyse der siliciumgebundenen Alkoxysubstituenten entsteht Alkohol, und durch Hydrolyse von 1 Mol -Si(OC₂H₅J₃ werden beispielsweise 3 Mol Äthanol gebildet. Je nach dem für die fertige Vehikelzubereitung gewünschten prozentualen Feststoffgehalt können zusätzlich Alkohol, Wasser oder ein mit Wasser mischbares Lösungsmittel zugegeben werden. Das Anstrichmittelvehikel sollte man gut durchmischen und kurzzeitig altern lassen, damit das Teilkondensat sicher entsteht. Die auf diese Weise erhaltene Zubereitung ist eine klare oder leicht trübe niederviskose mehrere Tage stabile Dispersion. Die Kondensation von =SiOH schreitet sehr langsam fort, und die Zubereitung bildet eventuell Gelstrukturen. Die Badbeständigkeit der Zubereitung kann verlängert werden, indem man die Dispersion bei unter Raumtemperatur, beispielsweise bei 5 ⁰C, hält.

Das Vehikel kann mit gepufferten latenten Kondensationskatalysatoren versetzt werden, und die optimalen Eigenschaften des fertigen Überzugs lassen sich dann bei milderen Härtungsbedingungen erreichen. Eine Klasse solcher latenter Katalysatoren sind Alkalisalze von Carbonsäuren, wie Kaliumformiat. Die Amincarboxylate oder quaternären Ammoniumcarboxylate sind weitere Klassen latenter Katalysatoren. Die Katalysatoren müssen sich in dem Colösungsmittelsystem natürlich lösen oder wenigstens teilweise mit diesem mischbar sein. Die Katalysatoren sind in dem Ausmaß latent, daß sie die Haltbarkeit der Vehikelzubereitung bei Raumtemperatur nicht merklich verkürzen. Nach Erhitzen dissoziiert der Katalysator jedoch unter Bildung einer zur Promovierung der Kondensation aktiven Katalysatorspezies, beispielsweise eines Amins. Zur Vermeidung von Einflüssen auf den pH-Wert der Zubereitung werden gepufferte Katalysatoren verwendet. Bestimmte im Handel erhältliche kolloidale Slliciumdioxiddispersionen enthalten freies Alkalimetall, das während der Einstellung des pH-Wertes mit der organischen Säure unter in situ-Bildung des Carboxylatkatalysators reagiert. Diese gilt besonders

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dann, wenn man von einem Hydrosol mit einem pH-Wert von 8 oder 9 ausgeht. Das Anstrichmittelvehikel läßt sich durch Zugabe von Carboxylaten katalysieren, wie Dimethylaminacetat, Äthanolaminacetat, Dimethylanilinformiat, Tetraäthylammoniumbenzoat, Natriumacetat, Natriumpropionat, Natriumformiat oder Benzyltrimethylammoniumacetat. Die Katalysatormenge läßt sich je nach dem gewünschten Härtungszustand variieren. Bei etwa 1,5 Gewichtsprozent Katalysator im Vehikel ist die Beständigkeit jedoch kürzer, und die physikalischen Eigenschaften des Überzugs können beeinträchtigt werden. Vorzugsweise werden etwa 0,05 bis 1 Gewichtsprozent Katalysator verwendet.

Um die Dispersion maximal stabil zu machen und gleichzeitig zu einem gehärteten Anstrich mit optimalen Eigenschaften zu gelangen, wird vorzugsweise eine Vehikelzubereitung mit einem pH-Wert im Bereich von 4 bis 5 verwendet, die 25 bis 40 Gewichtsprozent Feststoffe enthält, wobei der Siliciumdioxidanteil eine Teilchengröße im Bereich von 5 bis 60 Millimikron hat, das Teilkondensat der Formel CH₃Si(OH)₃ in einer Menge von 35 bis 55 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamtfeststoffe, in einem Colösungsmittel aus Methanol, Isopropanol und Wasser vorhanden ist, wobei die Alkohole 30 bis 60 Gewichtsprozent des Colösungsmittelsystems ausmachen, und wobei als Katalysator Natriumacetat und/oder Benzyltrimethylammoniumacetat in einer Menge von 0,05 bis 0,5 Gewichtsprozent der Zubereitung vorhanden ist. Ein derartiges Vehikel ist verhältnismäßig stabil und etwa einen Monat haltbar. Nach Pigmentieren und Auftragen auf einen Träger kann das Anstrichmittel in verhältnismäßig kurzer Zeit bei Temperaturen von 75 bis 125 ⁰C gehärtet werden.

In das oben beschriebene Anstrichmittelvehikel können verschiedene Pigmente eingearbeitet werden. Unter dem Begriff Pigment werden dabei alle Arten organischer und

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stückiger anorganischer färbender Materialien unter Einschluß von Füllstoffen und Streckmitteln für Pigmente verstanden. Geeignete Pigmente sind beispielsweise Alkalicarbonate, wie Kalk, Magnesiumcarbonate Dolomit/ ausgefälltes Calciumcarbonat und Bariumcarbonat, Talkum, Aluminiumoxidhydrat, Zinkoxid, Magnesiumoxid, Fluorit, basisches Bleicarbonat, weiße und gefärbte Pigmente auf Basis von Titandioxid, Eisenoxidrot, Eisenoxidschwarz, Manganschwarz, Ruß, Bariumgelb, Strontiumchromat, Calciumchromat, Zinkgelb, Zinkgrün, Cadmiumgelb, Cadmiumrot, Cadmiumvermillon, Cadmopon, Vermilion, ultramarin, Bleichromat, Chromgelb, Molybdatrot, Molybdatorange, Chromoxidgrün, Chromoxiddehydratgrün, Manganviolett, Manganblau, Kobaltblau, Kobaltgrün, Kobaltviolett, Neapelgelb sowie organische Pigmente der Azoreihe.

Im Pigmentteil des Anstrichmittels können ferner keramische und glasartige Fritten verwendet werden, wodurch man porzellanartige Überzüge erhält. Eine weitere Klasse erfindungsgemäß geeigneter Pigmente sind pulverisierte Metalle, wie Zinkstaub, Aluminiumflocken, Bronzepulver und dergleichen. In die Pigmente können Glaskügelchen eingearbeitet werden, wodurch man einen reflektierenden Überzug erhält, wie er beispielsweise für Verkehrszeichen öder Straßenlackierungen verwendet werden kann. Derartige Pigmente sind bekannt. Eine detaillierte Aufstellung von organischen sowie anorganischen Pigmenten ist in The Encyclopedia of Chemistry, Clark and Hawley, Reinhold Publishing Corp., New York (1966) ab Seite 833 zu finden.

Die erfindungsgemäßen Anstrichmittel können übliche Zusätze enthalten, wie Verdickungsmittel, beispielsweise Natriumsalze von Acryl- und Polymethacrylsäure, Carboxymethylcellulose oder Methy!cellulose, Mittel gegen Mehltau, Mittel

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gegen Schaumbildung, Korrosionsinhibitoren und dergleichen.

Die Pigmentmenge im Anstrichmittel kann ziemlich breit schwanken, und beispielsweise zwischen 1 und 200 Gewichtsteilen Pigment auf 100 Gewichtsteile des beschriebenen Vehikels liegen. Die meisten Anwendungen auf Metall erfordern 20 bis 150 Teile Pigment auf 100 Teile Vehikel. Die Pigmente können auf einer Kugelmühle oder auf sonstigen Vormischvorrichtungen vermischt werden.

Sobald das Pigment dem Anstrichmittelvehikel zugesetzt ist, ist die Zubereitung nur mehr verhältnismäßig kurz lagerbeständig. Zur Herstellung eines optimalen Überzuges sollte das Anstrichmittel daher nach Einarbeiten des Pigments innerhalb von 24 Stunden verwendet werden. Die Anstrichmittel können nach herkömmlichen Techniken aufgetragen werden, beispielsweise durch Fließbeschichtung, Tauchbeschichtung, Walzenbeschichtung, Aufsprühen oder Aufbürsten. Die überzüge lassen sich auf eine Reihe fester Träger aufbringen, beispielsweise auf Metall, Glas, Keramikmaterialien, Holz, Kunststoffe, Asphalt, Beton und dergleichen. Besonders interessant ist das Auftragen auf brennbare Träger, wie Holz und geschäumte Kunststoffe, beispielsweise Schaumpolystyrol. Der Träger kann zur Verbesserung der Haftung gewünschtenfalls vorbehandelt oder mit üblichen Haftvermittlern grundiert werden. Die Stärke des Anstrichfilms ist eine Funktion des Feststoffgehaltes, der Viskosität der Zubereitung und der Auftragmethode. Durch Anwendung der erfindungsgemäßen Anstrichmittel erhält man im allgemeinen einen Farbfilm zwischen 25,4 und 635 bis 762 ,u Stärke. Die pigmentierten überzüge trocknen in 1 bis 2 Stunden an der Luft zu einem nicht mehr klebenden Zustand und innerhalb von etwa 24 Stunden zu einer vernünftigen Härte. Durch Erhitzen der überzüge auf Temperaturen von 75 bis 125 ⁰C werden diese unter völliger Kondensation der Siloxanolkomponente des Anstrichmittelvehikels weiter gehärtet. Der gehärtete überzug enthält

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ein in einer Bindermatrix aus kolloidalem Siliciumdioxid (SiO„) und RSiO^y₂ gleichförmig einverleibtes Pigment.

Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele näher erläutert.

Beispiel 1

Ein Anstrichmittelvehikel mit 36 Gewichtsprozent Feststoffgehalt, von dem die Hälfte SiO „ ist und die andere Hälfte ein auf der Basis des Gewichtes von CH₃SiO₃ «₂ berechnetes Siloxanol ist, wird formuliert, indem man 68 g CH₃Si(OCH₃)₃ zu 100 g einer sauren wässrigen Dispersion eines 30 % SiO₃ enthaltenden kolloidalen Siliciumdioxids mit einer Teilchengröße von 13 bis 14 Millimikron gibt. Die kolloidale Dispersion ist ein im Handel erhältliches Material (pH 9,8, Na₂O-Gehalt 0,32 %), das durch Zusatz von Eisessig auf einen pH-Wert von 4,8 angesäuert wurde. Nach etwa einstündigem Vermischen wird die Dispersion von kolloidalem Siliciumdioxid in der Lösung aus CH₃Si(OH)₃~Teilkondensat in dem Colösungsmittel aus Methanol und Wasser mit TiO₂ (36 g) versetzt. Die Zugabe des Pigments erfolgt durch Vermählen auf einem Waring-Mischer bis zum Erhalt eines homogenen Anstrichmittels.

Nach 1 Stunde wird das Anstrichmittel auf 7,62 χ 22,86 cm messende phosphatierte Stahlplatten gesprüht. Die Endfilmstärke beträgt 25 bis 50 ,um. Durch zweistündiges Trocknen des Überzugs an der Luft erhält man ein nicht mehr klebendes hochglänzendes weißes Email. Nach 24-stündiger Alterung ergibt das Anstrichmittel keinen zufriedenstellenden überzug mehr auf dem Stahl.

Die bestrichenen Platten werden dann bezüglich ihres Oberflächenaussehens, ihrer Härte, ihrer Adhäsion, ihrer Farbe, sowie ihres Glanzes untersucht. Nach 24 Stunden langer

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Lagerung bei Raumtemperatur weist der überzug keine Risse oder Adern auf, verfügt über eine Bleistiftstärke von mehr als 9H, eine Querschnittsadhäsion von 100 % sowie einen Farbbeurteilungswert von 10 (keine Verfärbung) mit einem Gardnerglanz (% Reflexion) bei 60 ⁰C von 87. Ein Scheuern des Überzugs mit Stahlwolle zeigt keinen sichtbaren Einfluß. Der überzug behält diese Eigenschaften mit Ausnahme einer leichten Abnahme im Glanz sogar nach 100-stündiger Alterung bei einer Temperatur von 315 ⁰C.

Nachdem sich durch die Bleistifthärte keine quantitative Bestimmung erreichen ließ, wurde der oben beschriebene luftgetrocknete Anstrich dem Härtetest von Sward unterzogen. Dieser Test ist in Gardner and Sward, Paint Testing Manual, 13. Auflage, 1972 beschrieben. Der überzug verfügt über eine Swardhärte von 88, die mit einer Swardhärte von 100 für Fensterglas zu vergleichen ist. Die meisten im Handel erhältlichen Epoxy- oder Siliconanstriche haben eine Swardhärte im Bereich von 30 bis 50.

Die obigen Werte zeigen, daß die erfindungsgemäßen Anstrichmittel zur Herstellung hitzebeständiger Emailleüberzüge verwendet werden können, deren Härte an die des Prozellans hinkommt. Ein derartiger Anstrich eignet sich besonders als überzug für verschiedene Geräte und als Außenüberzug für Kochgeschirr.

Beispiel- 2

Das Anstrichmittelvehikel gemäß Beispiel 1 wird durch Zusatz von 42,3 g Glimmer (1000 mesh) und 21,9 g TiO₂ pigmentiert. Nach gründlichem Durchmischen wird das Anstrichmittel auf Platten aus geschäumten Polystyrol (1,9 cm starke Verschalungsplatte mit einer Breite von 10,2 cm und einer Länge von 60,96 cm) gesprüht, worauf man 24 Stunden

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an der Luft trocknen läßt. Man erhält einen etwa 50 bis 75 , starken Film.

Ein zweiter Anstrichmittelträger wird formuliert, indem man eine wässrige Dispersion aus 50 bis 70 Millimikron kollidalem Siliciumdioxid (50 % Feststoffe, pH 8,5, Na₂O-Gehalt etwa 0,2 %) mit Essigsäure auf einen pH-Wert von 4,8 einstellt. 24,5 g der angesäuerten kolloidalen Dispersion werden mit Methyltrimethoxysilan (10,8 g) versetzt und mit 16 g Wasser weiter verdünnt. Die Bestandteile des Vehikels werden etwa 1 Stunde vermischt, wodurch man eine Lösungs-Dispersion aus Methanol und Wasser erhält, die 50 % Feststoffe, 20 Gewichtsprozent kolloidales SiO- und als Rest eine entsprechende Gewichtsprozentmenge an Siloxanol in Form von CH₃SiO₃^₂ erhält. Dieses Vehikel wird mit 43,7 g Glimmer (1000 mesh) und 21,9 g Ti0_ vermischt, wodurch man ein zweites Anstrichmittel mit 49 Teilen Pigment auf 100 Teile Vehikel erhält. Das auf diese Weise hergestellte Anstrichmittel wird ebenfalls auf Platten aus Schaumpolystyrol aufgetragen und in der oben beschriebenen Weise gehärtet.

Die Brennbarkeit der Überzüge wird bestimmt, indem man die bestrichenen Platten einem sogenannten Two-Foot Tunnel Test unterzieht, wie er in The Journal of Paint Technology, Band 44, No. 575, Seite 64 beschrieben ist. Beide Anstrichmittel brennen überhaupt nicht und bleiben sogar vernünftig intakt, nachdem die Oberzüge am Berührungspunkt mit der Flamme rot werden. Während des Versuchs schmilzt der Polystyrolträger und schrumpft vom Anstrich ab. Es kommt solange nicht zum Brennen, bis im überzug ein Loch oder ein Riß entsteht, wodurch Gase entweichen. Die auftretenden Gase entzünden sich, sind jedoch so wenig, daß sich keine reproduzierbaren Brennbarkeitsdaten ermitteln lassen.

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Die beiden Anstrichmittel werden auch auf eloxierte Aluminiumplatten aufgebracht, wodurch man einen 10 ,mu starken Überzug erhält. Nach 48-stündiger Härtung bei Raumtemperatur verfügen die Anstriche auf Aluminium über eine Adhäsion von 90 bis 95 %, und zwar bestimmt nach dem Querschnittsklebstreifentest.

Beispiel3

Schwarzes Eisenoxid (Mapico Black Pigment) wird mit einem nach Beispiel 1 hergestellten Anstrichmittelvehikel vermischt, 60 g des Pigments werden mit 111 g des Vehikels etwa 4 Stunden in einer Kugelmühle vermählen. Die so erhaltene Zubereitung wird anschließend auf einen Gehalt von 40 Gewichtsprozent Pigment mit einem 50:50 Gemisch aus Isopropanol und Wasser verdünnt. Dieses Anstrichmittel wird auf die Außenoberfläche eines Rohres aus rostfreiem Stahl mit einem Durchmesser von 0,64 cm aufgetragen. Nach Trocknen an der Luft wird der überzug 2 Stunden bei 100 ⁰C gehärtet.

Die bestrichenen Oberflächen werden Sonnenlicht ausgesetzt, und durch das Rohr leitet man Wasser, das sich rasch erwärmt. Dieser Versuch zeigt, daß man die erfindungsgemäßen Anstrichmittel auch als wärmeleitende überzüge auf Oberflächen zum Einfangen von Sonnenenergie aufbringen kann.

Beispiel 4

Das gemäß Beispiel 2 hergestellte Anstrichmittel, das kolloidales Siliciumdioxid mit einer Korngröße von 13 bis 14 Millimikron enthält, wird auf Isolatoren aus Hartpolyurethan aufgetragen. Der Anstrich wird an der Luft getrocknet. Nach 60 Tage langem Betrieb der Isolatoren in einer chlorgashaltigen Umgebung mit erhöhter

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Temperatur läßt sich auf dem überzug keine sichtbare Schädigung feststellen.

Beispiel 5

2,27 kg Essigsäure werden mit 6,8 kg Wasser verdünnt und unter Rühren über eine Zeitspanne von 30 Minuten zu 81,6 kg der in Beispiel 1 beschriebenen 30-prozentigen kolloidalen Siliciumdioxiddispersion gegeben. Diese Zugabe erfolgt in einem 378,5 Liter fassenden offenen Mischtank, der mit einem explosionssicheren Rührer versehen ist. Das angesäuerte kolloidale Siliciumdioxid wird dann über eine Zeitspanne von 30 Minuten mit Methyltrimethoxysilan (68 kg) versetzt. Während dieser Zugabe beträgt die Maximaltemperatur etwa 40 ⁰C. Wach weiterem 30-minütigem Rühren wird die Hydrolyse des Methoxysilans als beendet angesehen. Mit diesem Anstrichmittelvehikel wird dann ein Gemisch aus Glimmer (0,044 mm Korngröße - -325 mesh)und TiO₂ vermischt. Es werden insgesamt 45,4 kg Glimmer und 22,5 kg Ti0„ (niederer Kalkgehalt) zugegeben. Die pigmentierte Zubereitung wird anschließend mit einer kleinen Menge (85 g) Hydroxymethylcellulose als Verdickungsmittel versetzt. An diesem Abschnitt des Formulierungsverfahrens wird eine Menge von 80,9 Liter des Anstrichmittels aus dem Tank entnommen, und im Rest des Tankinhalts werden rasch 2,04 kg Zinkstaub dispergiert.

Innerhalb von 8 Stunden nach der Formulierung werden 18,9 des zinkfreien Anstrichmittels auf eine Fläche von etwa

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37,2 m Zement-Dachziegel gesprüht. Weitere 185,8 m an Ort und Stelle befindliche Dachziegel werden mit 75,7 1 des zinkhaltigen Anstrichmittels besprüht. Deck- und Überzugskraft beider Anstrichmittel sind sehr gut. Nach 24-stündigem Trocknen sind die überzüge beständig gegenüber Angriff durch

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verdünnte wässrige Chlorwasserstoffsäure. Dachziegel mit einem ähnlichen überzug zeigen nach 6-monatiger Einwirkung der Klimabedingungen Südfloridas keine Veränderung.

Beispiel

Ein Pigmentgemisch aus 3,18 g TiO₂ und 9,5 3 g Chinaton wird mit 42 g des Anstrichmittelvehikels nach Beispiel 1 in einer Kugelmühle vermischt. Die auf diese Weise erhaltene pigmentierte Zubereitung verwendet man zum überziehen von Granulaten für die Herstellung von Dächern, und diese werden auf diese Weise sowohl gefärbt als auch widerstandsfähig gegenüber einem Verschmutzen durch Asphalt.

Das Anstrichmittel wird auf 100 g nichtbeschichtete Granulate zur Dachherstellung gegossen. Nach Zugabe einer zur völligen Befeuchtung der Teilchen ausreichenden Menge Anstrichmittel werden die feuchten Teilchen mit einem Spatel durchmischt, wobei man gleichzeitig zur Verhinderung einer Agglomeration über die Oberfläche heiße Luft bläst. Die getrockneten überzogenen Teilchen werden dann 20 Minuten bei 100 ⁰C weiter gehärtet, wodurch man heiße reflektierende Granulate für die Herstellung von Dächern erhält.

Zur Herstellung eines Asphaltsubstrats werden 15g Dachasphalt auf eine kreisförmige Metallplatte mit einer Fläche

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von etwa 96,77 cm gebracht. Das Ganze wird etwa 15 Minuten

bei 205 ⁰C in einen Ofen gegeben, wodurch der Asphalt gleichmäßig über die Metalloberfläche verschmilzt. Hierauf läßt man den Asphalt abkühlen und streut auf die Oberfläche dann 18 g des beschichteten Granulats auf. Zu Vergleichszwecken werden im Handel erhältliche Granulate zur Dachherstellung (ein mit Keramik überzogenes Mineralaggregat) in der gleichen

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Weise auf einen Asphaltträger gebracht. Zur Herstellung eines gleichförmigen Überzugs aus den Granulaten werden die Platten umgekehrt und 1 Stunde bei 80 ⁰C in einen Ofen gelegt. Nach Abkühlen werden die Platten wiederum 4 Tage in den auf 80 C geheizten Ofen gegeben, um auf diese Weise das Ausmaß der Verschmutzung mit Asphalt zu beurteilen. Auf den mit dem erfindungsgemäßen Anstrichmittel beschichteten Granulaten ist keine Beschmutzung zu sehen, die im Handel erhältlichen Granulate sind demgegenüber jedoch leicht beschmutzt.

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Claims

Patentansprüche

1. Anstrichmittel aus einem in einem Vehikel befind^ liehen Pigment, dadurch gekennzeichnet, daß es praktisch aus einer Dispersion von kolloidalem Siliciumdioxid in einer Lösung des Teilkondensats eines Silanols der Formel RSi(OH)₃, worin R für Alkyl mit 1 bis einschließlich 3 Kohlenstoffatomen, Vinyl, 3,3,3-Trifluorpropyl, gamma-Glycidoxypropyl oder gamma-Methacryloxypropy1 steht, in einem Colösungsmittel aus einem niederen aliphatischen Alkohol und Wasser besteht, wobei wenigstens 70 Gewichtsprozent des Silanols der Formel CH₃Si(OH)₃ entsprechen, das Vehikel 10 bis 60 Gewichtsprozent Feststoffe aus praktisch 10 bis 70 Gewichtsprozent kolloidalem Siliciumdioxid und 30 bis 90 Gewichtsprozent des Teilkondensats enthält, und wobei das Vehikel ferner eine zur Einstellung eines pH-Wertes von 3,0 bis 6,0 ausreichende Menge Säure enthält.

2. Anstrichmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es als Säure eine mit Wasser mischbare organische Säure aus der Gruppe Essigsäure, Ameisensäure, Propionsäure oder Maleinsäure enthält.

3. Anstrichmittel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Colösungsmittel aus Alkohol und Wasser eine Menge von 20 bis 75 Gewichtsprozent Alkohol enthält, bezogen auf das Gesamtgewicht des Colösungsmittels.

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4. Anstrichmittel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens 50 Gewichtsprozent des Alkohols Isopropanol sind.

5. Anstrichmittel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es ferner 0,05 bis 1,5 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht des Vehikels, eines gepufferten latenten Silanolkondensationskatalysators enthält.

6. Anstrichmittel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator ein Alkalisalz einer Carbonsäure oder ein guaternäres Ammoniumsalζ einer Carbonsäure ist.

7. Anstrichmittel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator Natriumacetat ist.

8. Anstrichmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vehikel 25 bis 40 Gewichtsprozent Feststoffe enthält, das kolloidale Siliciumdioxid eine Teilchengröße von 50 bis 60 Millimikron Durchmesser besitzt, das Teilkondensat von CH₃Si(OH)₃ in einer Menge von 35 bis 55 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamtfeststoffe, in einem Colösungsmittel aus Methanol, Isopropanol und Wasser vorliegt, wobei die Alkohole in Mengen von 30 bis 60 Gewichtsprozent des Colösungsmittels zugegen sind.

9. Anstrichmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es 20 bis 150 Gewichtsteile Pigment auf 100 Teile Vehikel enthält.

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10. Anstrichmittel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß es als Pigment Titandioxid oder ein Gemisch aus Titandioxid und Glimmer enthält.

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