DE2752803C3 - Wäßriges Überzugsmittel auf der Grundlage von kolloidalem Kieselsäureanhydrid - Google Patents

Wäßriges Überzugsmittel auf der Grundlage von kolloidalem Kieselsäureanhydrid

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Description

worin / die Länge der Teilchen, w ihre Breite und Λ 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 : !,das Molverhältnis der Komponenten (D) zur Komponenten (A) zwischen 0,0! : 1 und ! :! 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.
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 —Ο —Η
H —O—Si-
Die Erfindung betrifft ein wäßriges Überzugsmittel 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 Temperatur trocken läßt.dann ist ihre Wasserfestigkeit nicht sonderlich gut, so daß die Beschichtung bei hoher I.uftfeuchte oder in Wasser erweicht und Schaden nimmt. Das Alkalisilikat enthält nämlich /ahlreiche 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 »urcle.
Ah ein M'ltcl, welches ilen Nachteilen des Aik.ilisili kales nicht vollständig, aber wenigstens teilweise begegnet, kennt man kolloidal in Wasser dispergieren Kieselsäureanhydrid. Hierin sind dir Siloxanbindungen vollständig ausgebildet und die Kicsehnureanhylridpar tikel selbst sind in Wasser völlig unlöslich )\v'\v.-.
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 Kieselsäureanhydrid allein kann man auch deshalb keine orauchbaren 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 zu, die das volumenmäßige Schrumpfen der trockenen Überzüge 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
4~> Überzüge 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
■>» Zusammensetzung. Ein bevorzugtes Überzugsmittel ist Gegenstand des Anspruchs 2.
Das erfindungsgemäße Überzugsmittel vermeidet die bei den bekanntem Überzugsmittel 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 Verbin-
h'i düngen durchgeführt, die während der Trocknungsphasc mit ileni kolloidalen kiescisaiircanhydrid reagieren und dessen voli'mcnmäßige Schrumpfung herabsetzen. !s war ein Hrgennis dieser ausgedehnten Untersuchungen, dall Aluminiumoxid und Aluminiumhydroxid
• ■ wirksame Reaktion spartner sind. In wäßriger Lösung werden nämlich die Oberflächen der Aluminiumoxid partikel und der Aliiminiumhydroxidpartikel mit > Al — OH-Cinippen bedeckt, wohingegen die Oberflächen der
kolloidalen Kieselsäureanhydridpartikel in wäßriger Lösung mit silanolischen Gruppen
(-Si-OH)
bedeckt sind. Diese funktioneilen Gruppen reagieren in der Trocknungsphase miteinander unter Wasserstoffbrückenbildung nach folgendem Schema
>A1—Ο—Η
H —O—Si«
oder unter Wasseraustritt zu Bindungen des Typs
Man nimmt ferner an, daß auch die Wasserstoffbrukkenbindungen im weiteren Verlauf der Reaktion zu Bindungen des Typs
(>AI-O-SiH
kondensieren κιΰ dadurch Wasser in der Beschichtung freisetzen.
Die Erfinder haben bereits in einer älteren Patentanmeldung (IJS. Serial No. 719 728) vorgeschlagen, ein Überzugsmittel zum Herstellen von dünnen Beschichtungen zu verwenden, welches kolloidales Kieselsäureanhydrid und Tonerde (AI2O3) enthält Die damit hergestellten Überzüge genügen durchschnittlichen Anforderungen, werden aber z. B. beim Eintauchen in kochendes Wasser weich. Bei einer Luftfeuchtigkeit von mehr als 90% trocknet ein mit diesem Überzugsmittel hergestellter Überzug auch schlecht, vielmehr benötigt der Überzug dann viele Stunden, bis er trocken ist; dies bedingt eine unwirtschaftliche Verarbeitungsweise. Die Erfinder haben sich deshalb darum bemüht, die Trockenzeit auch in sehr feuchter Umgebung zu 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 Kieselsäureanhydrid aus dem Gleichgewicht gebracht wird, setzt augenblicklich eine Koagulationsreaktion ein und das kolloidale Kieselsäureanhydrid geht in den Gelzustand über. Es gibt zahlreiche Verbindungen, auch elektrolytische, die diese Gelbildung verursachen. Die von den Erfindern durchgeführten Untersuchungen haben zu dem Ergebnis geführt, daß zur Erzielung einer großen Härte und Wasserfestigkeit des herzustellenden Überzugs Oxide und Hydroxide der Erdalkalimetalle und das Zinkion besonders 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 die Koagulation mit Übergang in den Gelzustand binnen eines Zeitraums von wenigen Sekunden bis einigen zehn Minuten, so daß eine solche Zubereitung als Mittel zum Beschichten von Gegenständen ganz und gar ungeeignet wäre. Die Erfinder haben deshalb nach Verbindungen gesucht, mit denen die Koagulationsgeschwindigkeit einer Zubereitung aus kolloidalem Kieselsäureanhydrid und Oxiden oder 1 lydroxiden der Erdalkalimetalle oder Zinkionen gesteuert werden kann. Es hat sich im Lauf der Untersuchungen dann herausgestellt, daß dies zwanglos mit wasserlöslichen Aminoalkoholen geschehen kann, nämlich durch Zugabe unterschiedlicher Mengen von Aminoalkohol, bezogen auf die Menge an Oxiden oder Hydroxiden eier Erdalkalimetalle oder an Zinkverbindungen; zusätzlich wird durch Zugabe von Aminoalkohol das Aushärteverhalten des Überzugsmittels verbessert
Aufgrund welcher Wirkungsweise Aminoalkohole in 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 werden, 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 t cstimmt, wie rasch die an den aktiven Stellen, nämlich den silanolischen Gruppen des kolloidalen Kieselsäureaiihydrids 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 Überzugsmittel liefert Beschichtungen von hervorragender Härte und Wasserfestigkeit. Daneben sind das Aushärteverhalten und das Hüftvermögen der ausgehärteten Beschichtung besser als bei den beschriebenen herkömmlichen Überzugsmitteln. Weil das Überzugsmittel 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 Tfc.ierde oder einer
4i) 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 μη) aufweisen.
■η 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 SiO2) liegt. Ist mehr Aminoalkohol als oben angegeben vorhanden, dann
ν kann das Überzugsmittel 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
v· 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
wi das Überzugsmittel praktisch unbrauchbar ist. Vorzugsweise soll das Molverhaltnis von Aminoalkohol zu SiO? zwischen 0.05 : 1 und 0,r> : I liegen.
Bevorzugte Beispiele von wasserlöslichen Aminoalkoholen sind
n". Monoäthanolamin. Diethanolamin,
Triäthanolamin, Isopropannlamin.
Aminoäthyl-athnnolamin
sowie andere Aminoalkohole, die sowohl AminoEmp-
pen als auch Hydroxylgruppen im Molekül haben, wie z.B.
2-AminopropanoI, Diäthyläthanolamin,
Aminomethyl-äthanoiamin,
Dimethyläthanoli>min, 2-Aminobutanol, 2-Amino-2-äthyl-l, 3-propandiol,
2-Amino-2-methyl-l, 3-propandiol und
2-A mino-2-methyl-I-propanol.
Wie oben bereits erläutert wurde, werden Oxide und Hydroxide der Erdalkalimetalle verwendet, um das in Aushärteverhalten und die Wasserfestigkeit der Beschichtungen zu verbessern. Sie werden vorzugsweise in einem Molverhältms von 0,01 : 1 bis 1:1 bezogen auf den SiOj-Gehalt der wäßrigen Kieselsäureanhydriddispersion zugegeben (R.0 : S1O2, worin R für ein 1 -, Erdalkalimetallion steht). Wenn der Anteil der Erdalkalimetalloxide und -hydroxide größer ist als oben angegeben, dann ist die Zeitdauer, während der das Oberzugsmittel verarbeitet werden kann, selbst dann sehr kurz, wenn zur Verzögerung der Koagulation von :o S1O2 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 Oberzüge 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,
Berylliiimhydroxid, Magnesiumhydroxid, Kalziumhydroxid, Strontiumhydroxid und
Bariumhydroxid.
Zu dem gleichen Zweck wie die Erdalkalimetalloxäde und -'ydroxide kann auch metallisches Zink allein oder in Kombination mit Zinkverbindungen benutzt werden, :« und ,r.war bevorzugt in einem Molverhältnis zum in der wäßrigen Dispersion enthaltenen kolloidalen Kieselsäureanhydrid (Zn zu S1O2, 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, Zinkfluorid, h0
Zinkkarbonat, Zink-Alkalimetall-Salze,
Zink-Erdalkalimetall-Salze und
Zink-Ammonium-Salze.
Die Reaktion zwischen dem kolloidalen Kieselsäureanhydrid und dem Aluminiumoxid oder -Hydroxid ist für h-, das Erhärten de.r irfindungsgemäßen Überzugsmittels von großer Wichtigkeit. Die Gestalt des Aluminiumoxids bzw. -hydroxids ist für die Bildung von dünnen Schichten aber ebenfalls von Wichtigkeit und durch ihre geeignete Auswahl kommt man zu besonders vorteilhaft 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.
Bei dem erfindungsgemäßen Oberzugsmittel 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 Alu.niniumoxide liegen vorzugsweise in λ-, β-, ρ-, λ-, γ-, η-, ό- oder λ-Form oder in mehreren dieser Formen vor, während als schuppenförmige Aluminiumhydroxide w allem Gibbsit, Böhmit, Diaspor und Korund in Frage kommen. Bei schuppenförmiger Gestalt der Teilchen läßt sich das Auftreten von Schrumpfspannungen in der erhärtenden Beschichtung weitgeehnd vermeiden und das Reißen der Beschichtung läßt sich damit wesentlich besser vermeiden als mit gekörnten Teilchen, weil schuppenförrnige 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. -hydroxidteilchen kugelig wären, dann hätten sie mit den kugeligen kolloidalen Kieselsäureanhydridteilchen nur wenige Berührungspunkte. Bei Verwendung von Schuppen hingegen werden die einzelnen Aluminiumoxid- bzw. -hydroxidschuppen untereinander durch kolloidales S1O2 miteinander verbunden und die möglichen Berührungspunkte sind sehr zahlreich verglichen mit dem Fall kugeliger an Stelle schuppiger Teilchen. Die Verwendung von schuppenförmigem Material ist auch geeignet, den Anteil an Hohlräumen in den Beschichtungen klein zu halten.
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 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 erhält.
Das Aluminiumoxid und/oder -hydroxid soll in solchen Mengen zugesetzt werden, daß die nichtlöslichen Bestandteile des Präparates etwa 40 — 90 Gew.-% des Überzrgsmittels ausmachen. Wenn man so viel Aluminiumoxid und/oder -hydroxid zusetzt, daß die angegebene obere Bereichsgrenze überschritten wird, dann wird das Überzugsmittel se zäh, daß es noch schw erlich verarbeitet werden kann, wohingegen bei einem Unterschreiten der angegebenen unteren Bereichsgrenze i'nc zu rtarke Schrumpfung beim Erhärten auftritt, die die Beschichtungen reißen läßt. Vorzugsweise machen die nichtlöslichen Bestandteile 55 — 75 Gew.-% des Überzugsmittels aus. Die Teilchengröße des Aluminiiimoxicis und -hydroxids liegt zweckmäßig
zwischen I μπι und 100 μιη, vorzugsweise zwischen 3 μιπ und 50 μπι.
Das erfindungsgemäße Oberzugsmittel kann noch mil den verschiedenen üblichen Pigmenten, z. B. Titandioxid, versetzt werden, um es einzufärben. Zur Verbesserung verschiedener charakteristischer Eigenschaften der Beschichtungen können dem Überzugsmittel noch inerte Füllstoffe zur Verlängerung des Überzugsmittels 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 Kieselsäure-
Zui ijuiiiiiiw auj fMSiiiHuait.111
dem Wasser im Überzugsmittel, also das Verhältnis Si(V(SiO2 + 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 SiO2-Dispersion 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
.'ο
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 Überzugsmittel zu absorbieren, so kann man dem dadurch begegnen, daß man den Gegenstand vor dem Beschichten auf mindestens 400C erwärmt.
Das erfindungsgcmäßc Überzugsmittel kann durch die üblichen Auftragverfahn ι wie Druckluftspritzen, Druckspritzen, Rollen, Pinseln, Gießen u. dgl. verarbeitet werden.
Das Trocknen der Beschichtungen erfolgt am einfachsten bei normaler Umgebungstemperatur, kann jedoch durch Wärme beschleunigt werden.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung werden
nachfolgend Πΰνπ einige Beispiele angegeben. Die Beispiele I —5 betreffen erfindungsgemäße Überzugsmittel. Ihnen sind 5 Vergleichsbeispiele gegenübergestellt. Sämtliche Überzugsmittel wurden mit Spritzpistolen auf Schieferplatten aufgetragen. Die trockenen Beschichtungen hatten eine Dicke von 70 μπι.
In Tabelle 1 findet sich die Zusammensetzung der Überzugsmittel gemäß den Beispielen 1-5 und den Vergleichsbeispielen 1 -3 und 5. Das Vergleichsbeispiel 4 betrifft 'in Überzugsmittel, welches alle Komponenten des Überzugsmittels aus dem Beispiel 1 aufweist mit Ausnahme der wäßrigen Dispersion von kolloidalem 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 verschiedenen Prüfungen unterzogen, deren Ergebnisse in Tabelle 2 aufgeführt sind.
Komponente Dispersion'1)
von SiO2"2)		 Beispiel
1		 1,0 3 4 5
(A) Wasserlösliche Aminoalkohole*^
Monoäthanolamin
Diäthanolamin
Isopropanolamin		 1,0 0,2 1.0 1,0 1.0
(B) Aluminiumoxid oder -hydroxid
Menge*6)		 )
0,1		 AI2OjH-AI(OHh
1,3		 0,05 0,05
0,05
0,05		 0,3
(C) Teilchengestalt*4) Al2O3
1,4		 50äw7/;ä2, 4S AI(OH)3
2,0		 AI2O3
1,0		 Al(OH)3
1,8
Oxide oder Hydroxide von
Erdalkalimetallen
Menge*5)		 //β·21,5
(D) Metallisches Zink oder Zink
verbindungen
Menge*5)		 MgO
0,3		 Zn
0,1		 Ca(OH)2
0,2		 Mg(OH)2
0,5		 Ba(OH)2
0,05
(D) Pigmente
Menge*7)		 Eisenoxid (rot)
0,13		 Zn(OH)2
0,2		 Zn3(PO4)2
0,1		 ZnQ2
0,05
Wasser (H2O)'6) Titanweiß
0,14		 0,5 Kobaltblau
0,2		 Eisenlack (schwarz)
0,1		 Zinkgelb
0,18
0,1 0.75 - U
Tabelle I (fortscl/ung) 9 27 52 803 10 5
Komponente Vergleichsbeispiel
I 2		 3") 1,0
(A) Dispersion'1)
von SiO/')		 1.0 1,0 1,0
(B) Wasserlösliche Aminoalkohole'4) Monoiithanolamin 0,1 Diäthanolamin Isopropanolamin
(C) Aluminiumoxid oder -hydroxid AI3O, Menge'6) 1,4
Teilchcngestalt''')
AljO, + AI(OH)., AI(OIDj
1,3 2,0
50 δ μ/Λ 22, 4 2//if a 1.5
0,1
AI2O, 1,4
w/h 2 1,5,
(D) Oxide oder Hydroxide von
Erdalkalimetallen
Menge'5)		 Titanweiß
0,14		 Eisenoxid (rot)
0,13		 CaO
0,01		 MgO
0,3
(I)) Metallisches Zink oder Zink
verbindungen
Menge'5)		 0,1 0,5
Pigmente
Menge'7)		 Kobaltblau
0,2		 Titanweiß
0.14
Wasser (H2O)'6) 0,75 0,1
Erläuterungen zu Tabelle I:
1) Es wurde eine wäßrige Dispersion von kolloidalem Kieselsäureanhydrid benutzt, welche 50 Gew.-% Trockensubstanz enthielt. ') Es sind die Anzahl Mole an kolloidalem Kieselsäureanhydrid in der Komponente (A) angegeben. 3) Binnen 1 Minute nach der Zubereitung des Überzugsmittels kam es zur Gelbildung, so daß das Überzugsmittel nicht zur
Beschichtung der Schieferplatten verwendet werden konnte.
'4I » bezeichnet die Teilchenbreite, /ι die Teilchendicke und / die Teilchenlänge. ' ) Es sind die Anzahl Mole pro Mol SiO: in der Komponente (A) angegeben. <fl) Es sind die Gewichtsteile pro Gewichtsteil SiO2 in der Komponente (A) angegeben. ) hs sind die Uewichtsteile pro liewichlsteil der Komponente (C) angegeben.
Tabelle 2 Trock
nungs-
zeit		 Prüf- >
dauer*')
(Stunden)		 - Beispiel 2 3 4 5
Prüfbedingungen 1 Tag _ - I
30 Tage - - 5H 4H 3H 5H
Gegenstand der Prüfung 5H 9H 9H 9H 9H
Härtungsverhalten*2) 24 Std. 240 Std. 9H oder besser oder besser oder besser oder besser
24 Std. 1 Std. oder besser gut gut gut gut
24 Std. gut gut gut gut gut
Wasserbeständigkeit
(200C)		 24 Std. gut nicht
brennbar		 nicht
brennbar		 nicht
brennbar		 nicht
brennbar
Kochendwasserbestän
digkeit (1000C)		 24 Std. nicht
brennbar		 100/100 100/100 100/100 100/100
Brennbarkeit*4) 100/100 250 μ 300 a 220 μ 280 μ
Haftfestigkeit"5) 280 μ
Kritische Dicke (u.)
Il Prüf-1
dauer'1)
(Stunden)		 Vergleichsbeispiel 2 12 4 5
Tabelle 2 (Fortsetzung) _ 1
Prüfbedingungen - Il 311 511
3H Il 6 B 911
Gegenstand des Pr'ifung Trock
nungs-
zeit		 240 Std. 4M oder besser
\ lärtungsverhalten*·*) 1 Tag 1 Std. erweicht erweicht gut
30 Tage gering erweicht erweicht erweicht gut
erweicht
Wasserbeständigkeit
(200C)		 24 Std.
Kochendwasserbestän- 24 Std.
digkeit (10O0C)
Brennbarkeit*4) 24 Std. - nicht brennbar nicht brennbar nicht brennbar nicht
brennbar
Haftfestigkeit'5) 24 Std. - 100/100 50/100 50/100 100/100
Kritische Dicke (μ) 24 Std. - 250 μ 230 μ 280 μ 80 μ
Erläuterungen zu Tabelle 2:
"') Die Überzugsmittel aus Tabelle 1 einschl. Vergleichsbeispiel 4 wurden auf Schieferplatlen 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 150 C" 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 1 x 1 mm erzeugt. Die Einschnitte gingen durch bis auf die Schieferplatten. Auf diese quadratischen Felder wurden dann selbstklebende Klebstreifen aufgeklebt und ruckartig wieder 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 Überzugsmittel 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
50 = w/h = 2 und
5 = l/w = 1 genügt,
DE2752803A 1976-11-30 1977-11-26 Wäßriges Überzugsmittel auf der Grundlage von kolloidalem Kieselsäureanhydrid Expired DE2752803C3 (de)

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