DE2752803B2 - Wäßriges Überzugsmittel auf der Grundlage von kolloidalem Kieselsäureanhydrid - Google Patents

Wäßriges Überzugsmittel auf der Grundlage von kolloidalem Kieselsäureanhydrid

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Description

50 = w/h = 2 und
5 = 1/w = 1 genügt,
worin 1 die Länge der Teilchen, w ihre Breite und h ihre Höhe angibt, und wobei die nichtlöslichen Bestandteile in diesem Mittel etwa 40-90 Gew.-% betragen, das Molverhältnis der Komponente (C) zur Komponenten (A) zwischen 0,01:1 und 1:1, das Moiverhiitnis der Komponenten (D) zur Komponenten (A) zwischen 0,01:1 und 1:1 liegt und das Gewichtsverhältnis der Komponenten (A) zum Wasser einschließlich der Komponenten A wenigstens 0,1 beträgt
2. Präparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchengröße der Komponenten (A) zwischen 1 und 100 μπι liegt
Die Erfindung betrifft ein wäßriges Oberzugsmittel gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Es ist bekannt, zum Beschichten von Gegenständen innerhalb und außerhalb von Gebäuden, z. B. als Wand- und Fassadenfarbe wäßrige Dispersionen von Vinylpolymeren und andere organische Präparate zu verwenden, welche zumeist keine organischen Lösungsmittel enthalten. Wegen der organischen Bestandteile sind sie jedoch leicht brennbar und erzeugen beim Brennen Qualm und schädliche, auch giftige Gase. Um diesen Nachteilen zu begegnen, ist schon vorgeschlagen worden, anorganische Binder für Beschichtungsmaterialien zu verwenden. Zum Beispiel hat man schon Alkalisilikat als Binder benutzt, und wenn man damit hergestellte dünne Beschichtungen bei hoher Temperatur wärmebehandelt, erhalten sie einige gute Eigenschaften, nämlich Haftfestigkeit, Zähigkeit, Nichtbrennbarkeit und hohe Härte. Wenn man die Alkalisilikat enthaltende Beschichtung aber bei gewöhnlicher Tem· peratur trocken läßt, dann ist ihre Wasserfestigkeit nicht sonderlich gut, so daß die Beschichtung bei hoher Luftfeuchte oder in Wasser erweicht und Schaden nimmt Das Alkalisilikat enthält nämlich zahlreiche Alkalimetallionen und durch diese werden innere Siloxanbindungen aufgebrochen, und deshalb wird das als Binder vorhandene Alkalisilikat in Wasser oder feuchter Umgebung wieder aufgelöst und die Beschichtung wird weich, wenn sie bei gewöhnlicher Temperatur getrocknet wurde.
Als ein Mittel, welches den Nachteilen des Alkalisilikates nicht vollständig, aber wenigstens teilweise begegnet, kennt man kolloidal in Wasser dispergiertes Kieselsäureänhydrid. Hierin sind die Siloxanbindungen vollständig ausgebildet und die Kieselsäureanhydridpartikel selbst sind in Wasser völlig unlöslich. Beim Trocknen bei niedriger Temperatur verbinden sich die Kieselsäureanhydridpartikel untereinander jedoch nicht über verhältnismäßig feste Siloxanbindungen
(-♦ Si-O-Si*-)
sondern werden schwach über Wasserstoffatome gebunden, etwa nach dem Schema
♦Si—9—H
H—0—Si-
Die durch Trocknung bewirkte Aggregation des kolloidalen Kieselsäureanhydrids wird bei längerem Eintauchen in Wasser teilweise wieder aufgehoben und Kieselsäureanhydridpartikel werden wieder kolloidal in Wasser dispergiert Mit kolloidalem Kieseuäureanhydrid allein kann man auch deshalb keine brauchbaren dünnen Beschichtungen herstellen, weil eine starke Schrumpfung auftritt, die die Beschichtungen an vielen Stellen reißen läßt Um der Schrumpfung zu begegnen, setzt man dem kolloidalen Kieselsäureanhydrid als Füllstoffe pulverförmige Feststoffe za, die das volumenmäßige Schrumpfen der trockenen Oberzüge herabsetzen. So ist z. B. in der US-PS 33 20 082 eine Farbe mit hohem Zinkgehalt als Rostschutzfarbe für Eisen und andere Metalle offenbart, welche dadurch hergestellt wird, daß kolloidales Kieselsäureanhydrid mit großen Mengen metallischen Zinkpulvers versetzt wird.
Als Mittel zum Strecken des kolloidalen Kieselsäureanhydrids und damit zum Verringern der volumenmäßigen Schrumpfung beim Trocknen sind folgende Stoffe gebräuchlich: Baryt, Schlämmkreide, Silikaweiß, Kaolin, Talk usw. Mit solchen Zusätzen läßt sich mit kolloidalem Kieselsäureanhydrid als Binder eine scheinbare zufriedenstellende Beschichtung herstellen. Man muß jedoch feststellen, daß solche Beschichtungen eine ungenügende Härte aufweisen und obendrein in Wasser und feuchter Atmosphäre erweichen, weil in Anwesenheit von Wasser eine Dissoziation des koagulierten kolloidalen Kieselsäureanhydrids erfolgt
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein nichtbrennbares Überzugsmittel der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß damit hergestellte
Oberzüge oder Beschichtungen hart, dauerhaft und wasserfest sind, in feuchter Umgebung auch nicht weich werden und kontrolliert getrocknet werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Überzugsmittel mit der im Anspruch 1 angegebenen
so Zusammensetzung. Ein bevorzugtes Überzugsmittel ist Gegenstand des Anspruchs 2.
Das erfindungsgemäße Überzugsmittel vermeidet die bei den bekannten Überzugsmitteln geschilderten Nachteile. Ein damit hergestellter Überzug entwickelt im Feuer weder Rauch noch schädliche Gase, er ist nicht brennbar und hat die anderen gewünschten Eigenschaften.
Auf dem Weg zur erfindungsgemäßen Lösung haben die Erfinder ausgedehnte Untersuchungen mit Verbindüngen durchgeführt, die wahrend der Trocknungsphase mit dem kolloidalen Kieselsäureanhydrid reagieren und dessen volumenmäßige Schrumpfung herabsetzen. Es war ein Ergebnis dieser ausgedehnten Untersuchungen, daß Aluminiumoxid und Aluminiumhydroxid wirksame Reaktionspartner sind. In wäßriger Lösung werden nämlich die Oberflächen der Aluminiumoxidpartikel und der Aluminiumhydroxidpartikel mit > Al— OH-Gruppen bedeckt, wohingegen die Oberflächen der
kolloidalen Kieselsäureanhydridpartikel in wäßriger Lösung mit silanolischen Gruppen
(-+Si-OH)
bedeckt sind. Diese funktionellen Gruppen reagieren in der Trocknungsphase miteinander unter WasserstofffbrQckenbildung nach folgendem Schema
>A1—Ο—Η
H—0—Si<
oder unter Wasseraustritt zu Bindungen des Typs
(> Al-O-Si*-)
Mau nimmt ferner an, daß auch die Wasserstoffbrülckenbindungen im weiteren Verlauf der Reaktion «tu Bindungen des Typs
(> Al-O-Si-)
kondensieren und dadurch Wasser in der Beschichtung freisetzen.
Die Erfinder haben bereits in einer älteren Patentanmeldung (ILS. Serial No. 719 728) vorgeschlagen, ein Oberzugsmittel zum Herstellen von dünnen Beschkatitungen zu verwenden, welches kolloidales Kieselsäuneanhydrid und Tonerde (AI2O3) enthält Die damit hergestellten Überzüge genügen durchschnittlichen Anforderungen, werden aber z. R beim Eintauchen in kochendes Wasser weich. Bei einer Luftfeuchtigkeit von mehr als 90% trocknet ein mit diesem Überzugsmittel hergestellter Oberzug auch schlecht, vielmehr benötigt der Oberzug dann viele Stuüden, tt, er trocken ist; dies bedingt eine unwirtschaftliche Verarbeitungsweise. Die Erfinder haben sich deshalb dat m bemüht, die Trockenzeit auch in sehr feuchter Umgebung ;ni verkürzen und die Härte, die hohe Festigkeit und Unversehrtheit im Aufbau sowie die Beständigkeit der Überzüge gegen kochendes Wasser zu verbessern.
Wenn die Oberflächenladung des kolloidalen Kiesdsäureanhydrid aus dem Gleichgewicht gebracht wind, setzt augenblicklich eine Koagulationsreaktion ein und das kolloidale Kieselsäureanhydrid geht in den Gelzustand fiber. Es gibt zahlreiche Verbindungen, auch elektrolytische, die diese Gelbildung verursachen. Etie von den Erfindern durchgeführten Untersuchungen haben zu dem Ergebnis geführt, daß zur Erzielung einer großen Härte und Wasserfestigkeit des herzusteüendtn Überzugs Oxide und Hydroxide der Erdalkalimetalle und das Zinkion beionders geeignet sind, die Koagulation zu bewirken. Wenn man jedoch eine beliebige Menge an Oxiden oder Hydroxiden der Erdalkalimetalle oder leicht Zinkionen abspaltende Verbindungen einfach der kolloidales Kieselsäureanhydrid enthaltenden wäßrigen Dispersion zusetzt, dann erfolgt de Koagulation mit Übergang in den Gelzustand binnitn eines Zeitraums von wenigen Sekunden bis einigen zefyn Minuten, so daß eine solche Zubereitung als Mittel zuin Beschichten von Gegenstanden ganz und gar ungeeignet wäre. Die Erfinder haben deshalb nach Verbindungen gesucht, mit denen die Ko«gulationsgeschwindi|[-keit einer Zubereitung aus kolloidalem Kieselsäureatihydrid und Oxiden oder Hydroxiden der Erdalkalimeutl-Ie oder Zinkionen gesteuert werden kann. Es hat sich im Lauf der Untersuchungen dann herausgestellt, daß dies zwanglos mit wasserlöslichen Aminoalkoholen geschahen kann, nämlich durch Zugabe unterschiedlicher Mengen von Aminoalkohol, bezogen auf die Menge iin Oxiden oder Hydroxiden der Erdalkalimetalle oder »n Zinkverbindungen; zusätzlich wird durch Zugabe von Aminoalkohol das Aushärteverhalten des Überzugsmittels verbessert
Aufgrund welcher Wirkungsweise Aminoalkohole in s der Lage sind, die Koagulationsgeschwindigkeit zu steuern, ist noch nicht restlos geklärt Man nimmt an, daß Aminoalkohole, die der wäßrigen Dispersion von kolloidalem Kieselsäureanhydrid zugegeben wurden, selektiv an silanolischen Gruppen an der Oberfläche der
ίο kolloidalen Kieselsäureanhydridpartikel adsorbiert werden und dadurch deren aktive Stellen schützen, welche sonst mit den Oxiden oder Hydroxiden der Erdalkalimetalle bzw. mit den Zinkionen reagieren. Die Koagulationsgeschwindigkeit wird danach dadurch
is bestimmt, wie rasch die an den aktiven Stellen, nämlich den silanolischen Gruppen des kolloidalen Kieselsäureanhydrids in der wäßrigen Dispersion adsorbierten Aminoalkohole durch die Oxide oder Hydroxide der Erdalkalimetalle bzw. durch Zinkionen ersetzt werden, und es ist offenkundig, daß die Koagulationszeit dadurch verlängert wird, und daß das Ausmaß der
Verlängerung durch die Zugabe von Aminoalkohol
steuerbar ist
Das dergestalt entwickelte anorganische Überzugs-
mittel liefert Beschichtungen von hervorragender Härte und Wasserfestigkeit. Daneben sind das Aushärteverhalten und das Haftvermögen der ausgehärteten Beschichtung besser als bei den beschriebenen herkömmlichen Überzugsmitteln. Weil das Oberzugsmittel im wesentlichen aus anorganischen Bestandteilen zusammengesetzt ist, brennt eine damit hergestellte
Beschichtung noch nicht einmal dann, wenn sie einer Gasflamme unmittelbar ausgesetzt wird. Die erfindungsgemäß benutzte wäßrige Dispersion
von kolloidalem Kieselsäureanhydrid enthält etwa 10—50 Gew.-% SiO2, welches durch eine geringe Menge Alkalimetall- oder Ammoniumionen stabilisiert ist Eine wäßrige Dispersion, in welcher die kolloidalen Kieselsäureanhydridpartikel mit Tonerde oder einer organischen Silikonverbindung modifiziert sind, kann ebenfalls erfindungsgemäß verwendet werden. Die dispergierten Kieselsäureanhydridpartikel sollen jedenfalls sehr klein sein und vorzugsweise einen Durchmesser zwischen 1 und 100 μπι aufweisen.
Es wird so viel Aminoalkohol verwendet, daß das Molverhältnis zwischen dem oder den Aminoalkoholen und dem SiO2 in der wäßrigen Dispersion zwischen 0,01:1 und 1:1 (Aminoalkohol zu SiOj) liegt Ist mehr Aminoalkohol als oben angegeben vorhanden, dann
so kann das Oberzugsmittel unerwünscht Haut, Augen und Nase von Personen reizen, die damit umgehen. Auch können die fertigen Beschichtungen dadurch einen Belag erhalten, der das Aussehen stört Wenn andererseits weniger Aminoalkohol als angegeben zugesetzt wird, dann ist die Verzögerung der Koagulation des Kieselsäureanhydrids mit den Oxiden oder Hydroxiden der Erdalkalimetalle oder mit Zinkverbindungen zu gering. Die Zeit, während der das Überzugsmittel verarbeitbar ist, ist dann so kurz, daß
£0 das Überzugsmittel praktisch unbrauchbar ist. Vorzugsweise soll du Molverhältnis von Aminoalkohol zu SiO2 zwischen 0,05:1 und 04:1 liegen.
Bevorzugte Beispiele von wasserlöslichen Aminoalkoholen sind
es Monoäthanolamin, Diäthanolamin,
Triethanolamin, Isopropanolamin,
Aminoäthyl-äthanolamin
sowie andere Aminoalkohole, die sowohl Aminogrup-
pen als auch Hydroxylgruppen im Molekül haben, wie z.B.
2-Aminopropanol,Diäthyläthanolamin,
Aminomethyl-äthanolamin,
Dimethyläthanolamin, 2-Aminobutanol,
2-Amino-2-äthyl-l, 3-propandiol,
2-Amino-2-methjl-l, 3-propandiol und
2-Amino-2-methyl-l-propanoL
Wie oben bereits erläutert wurde, werden Oxide und Hydroxide der Erdalkalimetalle verwendet, um das Aushärteverhalten und die Wasserfestigkeit der Beschichtungen zu verbessern. Sie werden vorzugsweise in einem Molverhältnis von 0,01 :1 bis 1 :1 bezogen auf den SiOrGehalt der wäßrigen Kieselsäureanhydriddispersion zugegeben (RO: SiO2, worin R für ein Erdalkalimetallion steht). Wenn der Anteil der Erdalkalimetalloxide und -hydroxide größer ist als oben angegeben, dann ist die Zeitdauer, während der das Überzugsmittel verarbeitet werden kann, selbst dann sehr kurz, wenn zur Verzögerung der Koagulation von SiO2 und diesen Oxiden bzw. Hydroxiden gleichzeitig Aminoalkohole benutzt werden; ein solches Überzugsmittel ist praktisch unbrauchbar. Wenn dagegen die Menge der Erdalkalimetalloxide und -hydroxide die angegebene Untergrenze unterschreitet, dann ist die Festigkeit der Überzüge gegen kochendes Wasser nicht mehr gut Folgende Oxide und Hydroxide, die einzeln oder in Kombination verwendet werden können, eignen sich für die Zwecke der Erfindung besonders gut:
Berylliumoxid, Magnesiumoxid,
Magnesium-Aluminium-Oxid,
Magnesium-Eisen-Oxid, Kalziumoxid,
Strontiumoxid, Eisen-Strontium-Oxid,
Bariumoxid, Aluminium-Barium-Oxid,
Berylliumhydroxid, Magnesiumhydroxid,
Kalziumhydroxid, Strontiumhydroxid und
Bariumhydroxid.
Zu dem gleichen Zweck wie die Erdalkalimetalloxide und -hydroxide kann auch metallisches Zink allein oder in Kombination mit Zinkverbindungen benutzt werden, und zwar bevorzugt in einem Molverhältnis zum in der wäßrigen Dispersion enthaltenen kolloidalen Kieselsäureanhydrid (Zn zu SiO2, worin Zn die Anzahl Mole an metallischem Zink oder von Zinkverbindungen bezeichnet) von 0,01 :1 bis 1:1. Wenn der Anteil an Zink und/oder Zinkverbindungen die angegebene Grenze überschreitet, dann weist die hergestellte Beschichtung einen schlechten Zustand auf, weil bei Verwendung von metallischem Zink sich dieses auf der Oberfläche der Beschichtung ablagert, während bei der Verwendung von Zinkverbindungen die Beschichtung kreidig werden kann. Wenn der Anteil an Zink und/oder Zinkverbindungen andererseits unterhalb des angegebenen Bereiches liegt, wird die Festigkeit der Beschichtung gegen kochendes Wasser schlecht Besonders geeignete Zinkverbindungen sind
Zinkoxid, Zinkhydroxid, Zinkchlorid,
Zinkborat, Zinkphosphat, Zinkphosphit,
Zinkpyrophosphat, Zinksilikat,
Zinksilikofluorid, Zjnkfluorid,
Zinkkarbonat, Zink-Alkalimetall-Salze,
Zink-Erdalkalimetall-Salze und
Zink-Ammonium-Salze.
Die Reaktion zwischen dem kolloidalen Kieselsäureanhydrid und dem Aluminiumoxid oder -hydroxid ist für das Erhärten des erfindungsgemäßen Überzugsmittel von großer Wichtigkeit Die Gestalt des Alutniniumoxids bzw. -hydroxide ist für die Bildung von dünnen Schichten aber ebenfalls von Wichtigkeit und durch ihre geeignete Auswahl kommt man zu besonders vcrteilliaft nutzbaren Überzugsmitteln.
Die bei der obengenannten Reaktion auftretende Schrumpfung der dünnen Schichten kann zu einem gewissen Grade dadurch unterbunden werden, daß man Aluminiumoxid bzw. -hydroxid in Granulatform verwendet, besonders wirksam aber vor allem in Gestalt von Schuppen oder Blättchen.
ίο Bei dem erfindungsgemäßen Überzugsmittel erreicht man die angestrebte Härtungsreaktion in der aufgetragenen Beschichtung und die Verminderung bzw. Vermeidung von Schrumpfspannungen beim Erhärten zur gleichen Zeit und deshalb besitzen damit hergestellte Beschichtungen eine ausgezeichnete Dauerhaftigkeit Die schuppenförmigen Aluminiumoxide liegen vorzugsweise in et-, ß-, Q-, λ-, γ-, η-, d- oder λ-Form oder in mehreren dieser Formen vor, während als schuppenförmige Aluminiumhydroxide vor allem Gibbsit, Böhmit Diaspor und Korund in Frage !yvmmen. Bei schuppenförmiger Gestalt der Teilchen lädt sich das Auftreten von Schrumpfspannungen in der erhärtenden Beschichtung weitgeehnd vermeiden und das Reißen der Beschichtung läßt sich damit wesentlich besser vermeide?: als mit gekörnten Teilchen, weil schuppenförmige Teilchen übereinander und einander überlappend in der Beschichtung eingelagert sind. So erhält man Schichten hoher Festigkeit und von durchgehend gutem, unversehrtem Aufbau. Schließlich haben Schuppen eine relativ große Oberfläche, und deshalb wird durch sie der Ablauf der Reaktion zischen dem kolloidalen Kieselsäureanhydrid und dem Aluminiumoxid bzw. -hydroxid gefördert Wenn die Aluminiumoxid bzw. -hydroxidteflchen kugelig wären, denn hätten sie mit den kugeligen kolloidalen Kieselsfiureanhydridteilchen nur wenige Berührungspunkte, Bei Verwendung von Schuppen hingegen werden die einzelnen Aluminiumoxid- bzw. -hydroxidschuppen untereinander durch kolloidales SX)2 miteinander verbunden und die möglichen Berflh-
Ao ningspunkte sind sehr zahlreich verglichen mit dem Fall kugeliger an Stelle schuppiger Teilchen. Die Verwendung von schuppenförmigem Material ist auch geeignet, den Anteil an Holdräumen in den Bescniohtungen klein zuhalten.
Nach den Untersuchungen der Erfinder ist der Anteil an Hohlräumen und das Auftreten von Schrumpfspannungen in der Beschichtung am geringsten, wenn das Verhältnis von Breite zu Dicke der Aluminiumoxidbzw, -hydroxidschuppen mindestens 2 beträgt und das
so Verhältnis ihrer Länge zur Breite zwischen 5 und 1 liegt Das Verhältnis von Breite zu Dicke der Schuppen soll jedoch nicht größer als 50 werden, weil sonst die Oberfläche der Beschichtung flockig wird und ein schlechtes Aussehen erhalt
Das Aluminiumoxid und/oder -hydroxid soll in solchen Mengen zugesetzt werden, daß die nichtlöslichen Bestandteile des Präparates etwa 40-90 Gew.-% des überzugsmittel* ausmachen. Wenn man so viel Aluminiumoxid und/oder -hydroxid zusetzt, daß die angegebene obere Bereichsgrenze überschritten wird, dann wird das überzugsmittel so zäh, daß es noch schwerlich verarbeitet werden kann, wohingegen bei einem Unterschreiten der angegebenen unteren Bereichsgrenze eine zu starke Schrumpfung beim Erhärten auftritt, die die Beschichtungen reißen läßt Vorzugsweise machen die nichtlöslichen Bestandteile 55-75 Gew.-% des Oberzugsmittels aus. Die Teilchengröße des Aluminiumoxids und -hydroxids licet zweckmäßig
zwischen 1 μπι und 100 μπι, vorzugsweise zwischen 3 μηι und 50 μπι.
Das erfindungsgemäße Überzugsmittel kann noch mit den verschiedenen üblichen Pigmenten, z.B. Titandioxid, versetzt werden, um es einzufärben. Zur Verbesserung verschiedener charakteristischer Eigen· schäften der Beschichtungen können dem Oberzugsmittel noch inerte Füllstoffe zur Verlängerung des Oberzugsmittels zugegeben werden, z. B. Ton, Glimmer, Talkum und Karbonate der Erdalkalimetalle, die bei solcherart Überzugsmitteln üblicherweise verwendet werden.
Ferner können dem Überzugsmittel noch Substanzen wie Bentonit zur Steuerung des FlieBverhaltens, Mittel zur Verhinderung von Schaumbildung, oberflächenaktive Substanzen u. dgl. zugesetzt werden.
Das Mengenverhältnis von kolloidalem Kieselsäureanhydrid (S'Q;) 7||r Kumme ans kolloidalem SiO; und dem Wasser im Überzugsmittel, also das Verhältnis SiO2Z(SiO2-I-H2O), soll größer als 0,1 sein.
Wenn es kleiner als 0,1 ist, werden die Beschichtungen kreidig und schlecht, weil der Bindemittelanteil zu gering ist.
Das erfindungsgemäße Überzugsmittel kann nach üblichen Verfahren hergestellt werden. Wenn möglich, wird der Aminoalkohol als erster in der wäßrigen SiOrDispersion gelöst und danach werden die pulverigen Komponenten hinzugefügt und in einem schnellaufenden Mischer oder in einer Kugelmühle dispergiert. Nach einem anderen mit Vorteil anwendbaren Verfahren wird zunächst das Aluminiumoxid und/oder -hydroxid in der wäßrigen SiO2-Dispersion dispergiert während der wasserlösliche Aminoalkohol, Pigmente, oberflächenaktive Substanzen und sonstige Komponenten getrennt davon in Wasser dispergiert werden und vor der Anwendung beide Dispersionen miteinander
Tabelle 1
vermischt werden.
Das erfindungsgemäße überzugsmittel liefert besonders auf Keramik, Glas, Beton, Mörtel, Kalziumsilikatplatten, Schiefer, Stahlplatten sowie auf zinkreichen
', Anstrichen guthaftende Beschichtungen. Sollte der zu beschichtende Gegenstand dazu neigen, das Oberzugsmittel zu absorbieren, so kann man dem dadurch begegnen, daß man den Gegenstand vor dem Beschichten auf mindestens 40° C erwärmt
in Das erfindungsgemäße Überzugsmittel kann durch die üblichen Auftragverfahren wie Druckluftspritzen, Druckspritzen, Rollen, Pinseln, Gießen u. dgl. verarbeitet werden.
Das Trocknen der Beschichtungen erfolgt am
r> einfachsten bei normaler Umgebungstemperatur, kann jedoch durch Wärme beschleunigt werden.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung werden nachfolgend noch einige Beispiele angegeben. Die Beispiele 1 — 5 betreffen erfindungsgemiiße Überzugs-
2<> mittel. Ihnen sind 5 Vergleichsbeispiele gegenübergestellt. Sämtliche Überzugsmittel wurden mit Spritzpistolen auf Schieferplatten aufgetragen. Die trockenen Beschichtungen hatten eine Dicke von 70 μηι.
In Tabelle 1 findet sich die Zusammensetzung der
2~, Überzugsmittel gemäß den Beispielen 1-5 und den Vergleichsbeispielen 1 —3 und 5. Das Vergleichsbeispiel 4 betrifft ei" Überzugsmittel, welches alle Komponenten des Überzugsmittels aus dem Beispiel I aufweist mit Ausnahme der wäßrigen Dispersion von kolloidalem
jo Kieselsäureanhydrid, welches durch eine 40%ige wäßrige Lösung von Natriumsilikat (Na2O · 3 SiO2) ersetzt wurde.
Die gemäß den Beispielen 1 —5 und den Vergleichsbeispielen 1, 2, 4, 5 hergestellten Proben wurden
r> verschiedenen Prüfungen unterzogen, deren Ergebnisse in Tabelle 2 aufgeführt sind.
Komponente Dispersion'1) Beispiel 2 3 4 5
von SiO2*2) 1 1,0 1,0 1,0 1,0
(A) Wasserlösliche Aminoalkohole*5) 1,0
Monoäthanolamin
(B) Diäthanolamin 0,05 0,3
Isopropanolamin 0,1 0,2 0,05
Aluminiumoxid oder -hydroxid 0,05 0,05
Menge*6) A12O3+A1(OH)3 Al(OH)3 Al2O3 Al(OH)3
(C) Teilchengestalt*4) Al2O3 1,3 2,0 1,0 1,8
Oxide oder Hydroxide von 1,4 5oaw/Ä>2, 4a /Av > 1,5
Erdalkalimetallen Ca(OH)2 Mg(OH)2 Ba(OH)2
(D) Menge*5) MgO
Metallisches Zink oder Zink 0,2 O^ 0,05
verbindungen 0,3 Zn Zn(OH)2 Zn3(PO4)2 ZnCl2
(D) Menge*5)
Pigmente 0,1 0,2 0,1 0,05
Menge*7) Eisenoxid (rot) Kobaltblau Eiseniack (schwarz) Zinkgelb
Wasser (H2O)*6) Titanweiß 0,13 0,2 0,1 0,18
0,14 0,5 0,75 -
0,1
ίο
Tabelle 1 (Fortsetzung)
Komponente
Vergleichsbeispiel
1 2
3*3)
(A' Dispersion*1) 1,0
von SiO2*2)
(B) Wasserlösliche Aminoalkohole*^
Monoäthanolamin 0,1
Diethanolamin
Isopropanolamin
(C) Aluminiumoxid oder -hydroxid Al2O3
Menge'6) 1,4
Teiichengesiaii*'1)
(D) Oxide oder Hydroxide von
Erdalkalimetallen
Menge'5)
(D) Metallisches Zink oder Zink
verbindungen
Menge'5)
Pigmente Titanweiß
Menge'7) 0,14
Wasser (H2O)*6) 0,1
1,0
AI2O3 + AI(OH)3 Al(OH)3 1,3 2,0
CaO 0,01
1,0
0,1
Al2O3 1,4
w/h —! 5 1/wäf '
MgO
0,3
Eisenoxid (rot) Kobaltblau Titanweiß I
0,13 0,2 0,14
0,5 0,75 0,1
Erläuterungen zu Tabelle 1:
*') Es wurde eine wäBrige Dispersion von kolloidalem Kieselsäureanhydrid benutzt, welche 50 Gew.-% Trockensubstanz enthielt.
*2) Es sind die Anzahl Mole an kolloidalem Kieselsäureanhydrid in der Komponente (A) angegeben.
'}) Binnen 1 Minute nach der Zubereitung des Überzugsmittels kam es zur Gelbildung, so daß das Überzugsmittel nicht zur
Beschichtung der Schieferplatten verwendet werden konnte.
'4) Ii bezeichnet die Teilchenbreite, h die Teilchendicke und I die Teilchenlänge. *5) Es sinJ die Anzahl Mole pro Mol SiO2 in der Komponente (A) angegeben. *6) Es sind die Gewichtsteile pro Gewichtsteil SiO2 in der Komponente (A) angegeben. *') Es sind die Gewichtsteile pro Gewichtsteil der Komponente (C) angegeben.
Tabelle 2
Prü !bedingungen Trock Prüf- — Beispiel 2 3 ·■ gut 4 5
nungs- dauer*1) 1
Gegenstand der Prüfung zeit (Stunden) - nicht
ITag _ - brennbar
30 Tage - 5H 4H 100/100 3H 5H
Härtungsverhalten*2) 5H 9H 9H 300μ 9H 9H
24 Std. 240 Std. 9H oder besser oder besser oder besser oder besser
oder besser gut gut gut gut
Wasserbeständigkeit 24 Std. IStd. gut
(200C) gut gut gut
Kochendwasserbestän 24 Std. gut
digkeit (1000Q nicht micht nicht
Brennbarkeit*4) 24 Std. nicht brennbar trennbar brennbar
24 Std. brennbar 100/iOO 100/100 100/100
Haftfestigkeit*5) 100/100 250 μ 220 μ 280 μ
Kritische Dicke (μ) 280 μ
U Prüf _ 27 52 803 2 ; 12 5
dauer*')
Tabelle 2 (Fortsetzung) (Stunden) -
Prüfbedingungen _ - Vergleiühsbeispiel 4
Trock - 1 H 5H
Gegenstand des PrUAing nungs- H 9 H
zeit 240 Std. oder besser
1 Tag erweicht 3H gut
HSrtungsverhalten*2) 30 Tage 1 Std. 3H 6B
4H erweicht gut
24 Std. erweicht
Wasserbeständigkeit gering erweicht nicht brennbar nicht
(200C) 24 Std. erweicht brennbar
Kochendwasserbestän- erweicht 50/100 100/100
diRkeit (1000C) 24 Std. 230 μ nicht brennbar 80 μ
Brennbarkeit'4) nicht 'brennbar
24 Std. 50/100
Haftfestigkeit'5) 24 Std. 100/lÜO 280 μ
Kritische Dicke (μ) 250 μ
Erläuterungen zu Tabelle 2:
*') Die Überzugsmittel aus Tabelle 1 einschl. Vergleichsbeispiel 4 wurden auf Schieferplatten aufgetragen, getrocknet und anschließend verschiedenen Prüfungen unterzogen. Die »Prüfdauer« gibt die Zeit an, während der die beschichteten Platten in Wasser bzw. Kochendwasser eingetaucht waren.
*2) Die Prüflinge wurden 1 Tag lang bei einer Temperatur von 200C und bei 75 % relativer Feuchte aufbewahrt und danach 30 Tage der Witterung im Freien ausgesetzt Anschließend wurde die Härte der Beschichtung durch Ritzen mit unterschiedlich harten Bleistiften geprüft. Die Prüflinge nach Beispiel 5 wurden allerdings unmittelbar nach dem Auftragen des Präparates 10 Minuten lang bei 150X getrocknet, während die übrigen Prüflinge bei normaler Temperatur trockneten. Es sind die Härtegrade der Bleistifte angegeben mit denen sich die Beschichtungen gerade noch nicht ritzen ließen.
*4) Die Prüflinge wurden 3 Minuten lang mit einem Bunsenbrenner erhitzt und dann der Zustand der Beschichtung überprüft.
*5) Durch zweimal elf Einschnitte im Abstand von 1 mm wurden bei Prüflingen in den Beschichtungen je 100 Quadrate von 1X1 mm erzeugt Die Einschnitte gingen durch bis auf die Schieferplatten. Auf diese quadratischen Felder wurden dann selbstklebende Klebstreifen aufgeklebt und ruckartig weder abgezogen. In der Tabelle ist angegeben, wieviel von je 100 Quadraten auf der Schieferplatte haften blieben.
>6) Angegeben ist die Schichtdicke, bei der noch keine Risse entdeckt wurden. Die Prüflinge wurden mit einer Lupe mit 30facher Vergrößerung untersucht

Claims (1)

Patentansprüche:
1. Wäßriges Oberzugsmittel auf der Grundlage von kolloidalem Kieselsäureanhydrid (A), dadurch gekennzeichnet, daß es schuppenförmiges Aluminiumoxid und/oder Aluminiumhydroxid (B), wasserlösliches Aminoalkohol (C) und Zink, Zinkverbindungen, Erdalkalimetalloxide oder -hydroxide (D) enthält, wobei die Teilchengröße der Komponenten (B) den Formeln
DE2752803A 1976-11-30 1977-11-26 Wäßriges Überzugsmittel auf der Grundlage von kolloidalem Kieselsäureanhydrid Expired DE2752803C3 (de)

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