DE102006050748A1 - Paint binder, e.g. for two-component clearcoats, comprises a polymer matrix and a stabilised suspension of nano-particles made by milling inorganic particles with solvent in a high-energy mill and adding dispersant - Google Patents
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Abstract
Description
Polyesterlacke, die zum Beispiel für die Bandblechbeschichtung eingesetzt werden, zeichnen sich durch hohe Flexibilität und moderate Kratzfestigkeit aus. Die Flexibilität wird insbesondere durch den T-Bend-Test, bei dem ein beschichtetes Blech um 180°C gebogen wird, nachgewiesen. Mit Isocyanat-gehärteten Polyesterlacken beschichtete Bleche überstehen diesen Test ohne Aufreißen oder Delaminieren der Lackschicht. In der Praxis werden zunehmend kratzfestere Beschichtungen, die jedoch keine oder nur geringe Einbußen in ihrer Flexibilität zeigen, gefordert. Zur Verbesserung der Kratzfestigkeit kann der Vernetzungsgrad erhöht werden, wobei jedoch die Flexibilität deutlich verringert wird. Durch Füllen eines Lacks mit partikulären Füllstoffen gelingt ebenfalls eine Verbesserung der Kratzfestigkeit, jedoch führt diese Maßnahme abhängig von der Teilchengröße der Füllstoffe bei Klarlacken zu einer Trübung, Mattierung und/oder Aufrauung der Lackoberfläche. Das Einbringen von Partikeln in die Lackrezeptur geht auch mit einem Verlust der Dehnbarkeit der Beschichtung einher und äußert sich zum Beispiel durch Glanzverlust oder Mattierungseffekte beim Dehnen oder Biegen lackierter Substrate an den gedehnten Stellen.Polyester coatings, for example for the band plate coating are used, characterized by high flexibility and moderate scratch resistance. Flexibility is especially ensured by the T-Bend test, in which a coated sheet is bent by 180 ° C, proved. Isocyanate-cured Polyester lacquer coated sheets survive this test without Rip or delaminating the lacquer layer. In practice, they are increasing scratch resistant coatings, but no or little loss in their flexibility show, demanded. To improve the scratch resistance of the Increased degree of crosslinking but the flexibility is significantly reduced. By filling a varnish with particulate fillers also succeeds in improving the scratch resistance, however leads this measure depending on the particle size of the fillers in clearcoats to a haze, Matting and / or roughening of the paint surface. The introduction of particles in the paint formulation also goes with a loss of ductility accompanying the coating and expresses itself for example, by loss of gloss or matting effects during stretching or Bending painted substrates at stretched areas.
Aus
Um die Anreicherung der Nanopartikel an der Lackoberfläche herbeizuführen, wird eine siloxanhaltige Rezeptur eingesetzt, welche die Entmischung von Bindemitteln und Nanopartikeln begünstigt. Als Nanopartikel werden Organosole eingesetzt, die in Kombination mit den Polysiloxanen die Verbesserung der Kratzfestigkeit bewirken. Die erforderliche Siloxanmenge zur Stabilisierung der monodispersen Nanopartikel ist vergleichsweise hoch. Im Beispiel 2A werden 10,3 Gewichtsteile Polysiloxan für 6,7 Gewichtsteile SiO2 (Werte bezogen auf Feststoff) benötigt. Im Beispiel 1C werden sogar 15,3 Gewichtsteile Polysiloxan für 6,7 Gewichtsteile SiO2 gebraucht. Organosole werden nach aufwendigen Verfahren über den Sol-Gel-Prozess oder über Lösemittelaustausch und Oberflächenmodifizierung aus Kieselsolen hergestellt. Die Kosten für Organosole und Polysiloxane sind gemessen an den Lackkosten für großtechnische Produkte sehr hoch und limitieren den Einsatzbereich.In order to bring about the enrichment of the nanoparticles on the paint surface, a siloxane-containing formulation is used, which favors the separation of binders and nanoparticles. As nanoparticles, organosols are used which, in combination with the polysiloxanes, improve the scratch resistance. The amount of siloxane required to stabilize the monodisperse nanoparticles is comparatively high. Example 2A requires 10.3 parts by weight of polysiloxane for 6.7 parts by weight of SiO 2 (values based on solids). In Example 1C, even 15.3 parts by weight of polysiloxane are needed for 6.7 parts by weight of SiO 2 . Organosols are prepared by complex processes via the sol-gel process or via solvent exchange and surface modification of silica sols. The costs of organosols and polysiloxanes are very high in terms of paint costs for large-scale products and limit the range of application.
Aus
Bauer,
Unter
den in
Obwohl zahlreiche Verfahren zur Formulierung kratzfester Überzüge für verschiedenste Substrate beschrieben werden, besteht ein Bedarf an kratzfesten, abriebfesten und transparenten Beschichtungen, die gegenüber den unmodifizierten nur eingeschränkt kratzfesten Rezepturen keine signifikante Verschlechterung der Eigenschaften aufweisen.Even though Numerous methods for the formulation of scratch-resistant coatings for a variety of Substrates are described, there is a need for scratch-resistant, abrasion resistant and transparent coatings that are opposite the unmodified only limited scratch-resistant formulations no significant deterioration of properties exhibit.
Insbesondere
ist die Trübung
der Lacke bei den am effektivsten wirksamen Kratzfestadditiven auf
Basis hochbrechender Metalloxide, wie vor allem Aluminiumoxid zu
hoch für
die Anwendung in klar transparenten Klarlacken. Auch die Verwendung
geringer Mengen nanokristalliner Primärteilchen (
Andere Wege zur Erzielung kratzfester Beschichtungen über hohe Nanopartikel-Konzentrationen mit geringbrechenden Pigmenten, wie z. B. Organosilicasolen haben den Nachteil, dass die Überzüge im Vergleich zum unmodifizierten Material deutlich an Flexibilität verlieren. Die Wirkung derartig massiver Eingriffe auf Haftung, Überlackierbarkeit und Langzeiteigenschaften ist kritisch und muss noch untersucht werden.Other Ways to achieve scratch-resistant coatings over high nanoparticle concentrations with low refractive indexes Pigments, such as. B. Organosilicasols have the disadvantage that the coatings in comparison to loose unmodified material significantly in flexibility. The effect of such massive interventions on adhesion, recoatability and long term properties are critical and still under investigation become.
Für die Praxis ergibt sich daher die Forderung nach einem kratzfesten Lacksystem mit vollständigem oder zumindest weitgehendem Erhalt der wichtigsten Lackeigenschaften. Die gewünschte Verbesserung soll sich in einem breiten Verarbeitungsfenster zeigen und in einem einfach zu handhabenden Lacksystem ermöglicht werden. Die Verwendung großer Siloxanmengen zur Stabilisierung von Nanopartikeln in 2K und 1K-PU-Lacksystemen ist unerwünscht, da Siloxane, wie dem Fachmann bekannt in hoher Dosierung Haftungsprobleme verursachen und zur Instabilität und Entmischung des flüssigen Lacks führen können. Ein für die Praxis nicht unerheblicher Faktor sind die Kosten des Lacksystems.For the practice Therefore, there is the demand for a scratch-resistant paint system with complete or at least largely preserving the most important paint properties. The desired Improvement should show up in a wide processing window and in an easy-to-use paint system. The use of large Siloxane quantities for the stabilization of nanoparticles in 2K and 1K PU coating systems is undesirable, da siloxanes, as known in the art in high dosage adhesion problems cause and instability and segregation of the liquid Paint leads can. One for the Practice not insignificant factor is the cost of the paint system.
Eine Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines mit nanoskaligen Partikeln modifizierten Lackbindemittels für Lacksysteme sowie eines mit nanoskaligen Partikeln modifizierten Lacks und eines Mahlverfahrens für Agglomerate nanoskaliger anorganischer Partikel, das von preiswerten Rohstoffen ausgeht und im Produktionsmaßstab reproduzierbar durchführbar ist. Da sowohl Siloxane als auch nanoskalige Partikel, wie z. B. Organosole einen erheblichen Kostenfaktor darstellen, sollten sie bereits in geringer Menge eine ausreichende Wirkung herbeiführen oder durch preiswertere Systeme ersetzt werden.A The object of the invention is to provide a nanoscale Particles modified paint binder for paint systems and one with nanoscale particles of modified varnish and a milling process for agglomerates nanoscale inorganic particles, that of inexpensive raw materials going out and on a production scale reproducible feasible is. Since both siloxanes and nanoscale particles such. B. Organosols represent a significant cost factor, they should already cause a sufficient effect in a small amount or be replaced by cheaper systems.
Die bisher bekannten Mahlverfahren zur Herstellung nanoskaliger Partikel, z. B. über Rührwerkskugelmühlen führen selbst mit harten kleinen Mahlkugeln, z. B. aus Ceroxid oder Zirkonoxid zu einem nicht zu vernachlässigenden Abrieb, der vom Mahlgut nicht entfernt werden kann und die Klarheit und Transparenz der damit hergestellten Beschichtungen stört. (siehe auch J. Winkler, Farbe + Lack, 2/2006),The previously known grinding process for the production of nanoscale particles, z. B. over Agitator ball mills lead themselves with hard little balls, z. B. of ceria or zirconia to a not negligible Abrasion that can not be removed from the regrind and clarity and transparency of the coatings produced therewith. (please refer also J. Winkler, color + lacquer, 2/2006),
Das
in
In der Patentliteratur werden kratzfeste Beschichtungen beschrieben, die einen hohen Anteil an monodispersen Nanofüllstoffen aufweisen. Beim Einsatz aggregierter Füllstoffe mit zumindest teilweise mikroskaligen Dimensionen gelingt zwar die Erhöhung der Härte, die Transparenz und vor allem die Klarheit gehen jedoch aufgrund der Lichtstreuung stark zurück. Auch Systeme aus Kombinationen nanoskaliger und mikroskaliger Rohstoffe verlieren Ihre Transparenz und Klarheit, wenn auch nicht in diesem Maße.The patent literature describes scratch-resistant coatings which have a high proportion of monodisperse nanofillers. Although the use of aggregated fillers with at least partially microscale dimensions succeeds in increasing the hardness, the transparency and, above all, the clarity are greatly reduced due to the light scattering. Also systems of combinations nanoscale and mikroska Raw materials lose their transparency and clarity, if not to that extent.
Es wurde nun überraschend gefunden, dass die zuvor geschilderten Probleme im Hinblick auf ein Lackbindemittel gelöst werden können, welches eine Matrix auf Basis eines oder einer Mehrzahl von Polymeren und auf 100 Gew.-% des gesamten Bindemittels eine stabilisierte Suspension nanoskaliger Partikel, in einer als Feststoffanteil der Suspension gemessenen Menge von 0,5 bis 25 Gew.-%, aufweist und sich dadurch auszeichnet, dass die Suspension der Partikel erhältlich ist durch a) Vermahlung der Partikel unter Zusatz eines Lösemittels in einer Hochdruckmühle, die unter einem Druck im Bereich von > 500 – etwa 10.000 bar Agglomerate und/oder Aggregate der Partikel in nanoskalige Fragmente zerlegt; und b) Zusatz eines oder mehrerer Dispergieradditive zur Stabilisierung der Oberfläche der gemahlenen Partikel, wobei das (die) Dispergieradditiv(e) in einer Menge von 1 bis 25 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile der Partikel, vorhanden ist (sind).It was now surprising found that the previously described problems with regard to a paint binder dissolved can be which is a matrix based on one or a plurality of polymers and stabilized to 100% by weight of the total binder Suspension of nanoscale particles, in a solid fraction of the Suspension measured amount of 0.5 to 25 wt .-%, and characterized in that the suspension of the particles is available by a) grinding the particles with the addition of a solvent in a high-pressure mill, under a pressure in the range of> 500 - about 10,000 bar agglomerates and / or aggregates of the particles in nanoscale Fragments decomposed; and b) adding one or more dispersing additives to stabilize the surface the milled particle, wherein the dispersing additive (s) in an amount of 1 to 25 parts by weight based on 100 parts by weight the particle is present (are).
Die erfindungsgemäßen Lackbindemittel lassen sich auf klassische Weise zu Lacken oder Lacksystemen formulieren. Überraschend wurde nun gefunden, dass nach der Formulierung unter Verwendung des erfindungsgemäßen Lackbindemittels resultierende Lacke bestehend aus
- a) einem Harzsystem,
- b) einem Härtersystem,
- c) einem Füllstoffsystem,
- d) gegebenenfalls Lösemitteln und
- e) gegebenenfalls weiteren in Lacken und Beschichtungen üblichen Additiven, wobei zumindest die Bestandteile a) und c) aus dem Lackbindemittel stammen,
- a) a resin system,
- b) a hardener system,
- c) a filler system,
- d) optionally solvents and
- e) optionally further customary in paints and coatings additives, wherein at least the components a) and c) come from the paint binder,
Eine Besonderheit des erfindungsgemäßen Lackbindemittels/Lacksystems besteht im Einsatz von auf besondere Weise erhaltenen nanoskaligen Partikeln, die zweckmäßig in stabilisierter Suspension vorliegend eingesetzt werden. Der Begriff „nanoskalige Partikel" bezieht sich auf solche Partikel, deren Größe als Aggregate von Primärpartikeln bestimmt auf einer Skala im Nanometerbereich, das ist der Bereich von 1,0 bis etwa 500 nm liegt. Es handelt sich bei der Größenangabe der Primärpartikelaggregate um die mittlere Teilchengröße d50 bestimmt mittels Horiba LA 920 Partikelgrößenanalysator. Die nanoskaligen Partikelaggregate (Primärpartikelaggregate) können sich in erfindungsgemäßen Lacksystemen nicht zu größeren Gebilden zusammenballen (agglomerieren/Agglomerate bilden).A Particularity of the paint binder / paint system according to the invention consists of the use of specially obtained nanoscale Particles useful in stabilized Suspension used in the present case. The term "nanoscale Particle "refers on such particles whose size as aggregates of primary particles determined on a scale in the nanometer range, that's the range from 1.0 to about 500 nm. It is in the size specification the primary particle aggregates determined by the average particle size d50 using Horiba LA 920 particle size analyzer. The nanoscale particle aggregates (primary particle aggregates) can become in coating systems according to the invention not to larger entities agglomerate (agglomerate / form agglomerates).
Im Sinne der Erfindung sind Lackbindemittel von besonderem Interesse, bei welchen die in stabiliserter Suspension vorliegenden nanoskaligen Partikel eine mittlere Partikelgröße d50 im Bereich von 0,05 bis 10 μm haben bestimmt mittels Lichtstreuung nach Mie. Ganz besonders bevorzugt sind solche Lackbindemittel, die sich dadurch auszeichnen, dass die nanoskaligen Partikel einen d50 Wert im Bereich von 0,05 bis 0,5 μm, vorzugsweise 0,1 bis 0,5 μm aufweisen. Wie bereits gesagt ist zwischen der Größe der primären Partikel, der Größe der Primärpartikelaggregate („nanoskalig") und der Größe der Partikelaggregate in stabilisierter Suspension/Dispersion zu unterscheiden.in the According to the invention paint binders are of particular interest, in which the nanoscale present in stabilized suspension Particles have a mean particle size d50 in the range of 0.05 up to 10 μm have determined by means of light scattering to Mie. Very particularly preferred are such paint binders, which are characterized in that the nanoscale particles have a d50 value in the range of 0.05 to 0.5 μm, preferably 0.1 to 0.5 μm exhibit. As already said, between the size of the primary particles, the size of the primary particle aggregates ("Nanoscale") and the size of the particle aggregates to be distinguished in stabilized suspension / dispersion.
Eine besondere Ausführungsform des Lackbindemittels der Erfindung kennzeichnet sich dadurch, dass die nanoskaligen Partikel aus Primärpartikeln bestehen, die globulär sind, eine Größe im Bereich von 5 bis 30 nm aufweisen, und eine Fraktalität < 3 haben, gemessen durch N2-Adsorption im Druckbereich p/p0 von 0,5 bis 0,8.A special embodiment of the paint binder of the invention is characterized in that the nanoscale particles consist of primary particles that are globular, a size in the range from 5 to 30 nm, and have a fractinity <3 as measured by N 2 adsorption in the pressure range p / p0 from 0.5 to 0.8.
Partikel mit den vorgenannten Eigenschaften können aus einer ganzen Reihe von Stoffgruppen rekrutiert werden. Interessante Lackbindemittel weisen nanoskalige Partikel auf, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus oxidischen, nitridischen und carbidischen Metall- und Halbmetallverbindungen, sowie Mischungen von zwei oder mehreren der vorstehenden Substanzen. In diesem Zusammenhang sind Lackbindemittel besonders bevorzugt, bei denen die nanoskaligen Partikel ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus alpha-Aluminiumoxid, gamma-Aluminiumoxid, delta-Aluminiumoxid, theta-Aluminiumoxid, Zirkondioxid, Yttrium-dotiertem Zirkondioxid, Titandioxid, Rutil, Anatas, Brookit, Siliciumdioxid, Antimonoxid, Zinkoxid, Ceroxid, Eisenoxide, Palladiumdioxid, Indiumzinnoxid, Antimonzinnoxid, Verbindungen vom Spinelltyp, Aluminiumspinelle, Eisenspinelle, Chromspinelle, Titanspinelle, Cobaltspinelle, keramische Partikel, Bornitrid, Borcarbid, Siliciumcarbid, Siliciumnitrid, Mischverbindungen und Mischoxide aus den oben genannten Elementen sowie Mischungen, die zwei oder mehr der vorstehenden Substanzen aufweisen.Particles with the aforementioned properties can be recruited from a whole range of substance groups. Interesting lacquer binders have nanoscale particles selected from the group consisting of oxidic, nitridic and carbidic metal and semimetal compounds, as well as mixtures of two or more of the above. In this context, paint binders are particularly preferred in which the nanoscale particles are selected from the group consisting of alpha-alumina, gamma-alumina, delta-alumina, theta-alumina, zirconia, yttrium-doped zirconia, titania, rutile, anatase, brookite , Silica, antimony oxide, zinc oxide, cerium oxide, iron oxides, palladium dioxide, indium tin oxide, antimony tin oxide, spinel type compounds, aluminum spinels, iron spinels, chromium spinels, titanium spinels, cobalt spinels, ceramic particles, boron nitride, boron carbide, silicon carbide, silicon nitride, mixed compounds and mixed oxides of the above-mentioned elements, and mixtures comprising two or more of the above substances.
Von besonderem Interesse für die im erfindungsgemäßen Lackbindemittel einzusetzenden Partikel sind deren Oberflächen. So zeichnet sich eine zweckmäßige Ausführungsform des Lackbindemittels der Erfindung dadurch aus, dass die Oberfläche der nanoskaligen Partikel durch Nachoxidation, Adsorption, Reaktionen an der Oberfläche oder Komplexierung von beziehungsweise mit anorganischen und/oder organischen Reagenzien modifiziert ist. Hierdurch lassen sich überraschend positive Eigenschaften bei den fertigen Lacken erzielen.From special interest for in the paint binder according to the invention Particles to be used are their surfaces. That's how one stands out expedient embodiment the paint binder of the invention characterized in that the surface of the nanoscale particles by post-oxidation, adsorption, reactions on the surface or complexation of or with inorganic and / or organic reagents is modified. This can be surprising achieve positive properties in the finished coatings.
In diesem Zusammenhang sind solche Modifikationen des Lackbindemittels besonders bevorzugt, bei denen die Oberfläche der nanoskaligen Partikel mit zwei oder mehr voneinander verschiedenen Arten funktioneller Gruppen modifiziert ist. Hierdurch wird eine Stabilisierung der Suspension der Partikel in jedem Stadium der Verarbeitung unterstützt.In In this context, such modifications of the paint binder particularly preferred in which the surface of the nanoscale particles with two or more different types of functional Groups is modified. This will stabilize the Supports suspension of the particles at each stage of processing.
Den Lackbindemitteln der Erfindung werden Dispergieradditive zur Stabilisierung der Suspension der nanoskaligen Primärpartikelaggregate zugesetzt. Es kommt eine Reihe von Additiven für diesen Zweck in Frage. Besonders bevorzugte Lackbindemittel der Erfindung sind dadurch gekennzeichnet, dass das zugesetzte Dispergieradditiv ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus
- a) Alkyltrialkoxysilane der allgemeinen Formel R-Si-O-R'3 , wobei R ein aliphatischer oder gemischt aliphatisch/aromatischer Rest sein kann und Heteroatome ausgewählt aus der Gruppe N, O, S, Cl enthalten sein können, die auch die Hauptkette unterbrechen können; und wobei R' ein aliphatischer Rest ist;
- b) Hexamethyldisilazan und seine Derivaten;
- c) Silikonbasierten Verbindungen mit einer Hauptkette aus [SiR2-O]-Bausteinen und davon abweichenden Endgruppen sowie [SiR,R'-O]-Bausteinen bei denen R' für eine auf die Hauptkette aufgepfropfte Seitenkette steht;
- d) Vinylischen Homo- oder Copolymeren oder Oligomeren mit funktionellen Gruppen, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Cl, CO2R mit R = H, Aryl oder Alkyl mit optional weiteren funktionellen Gruppen; OH, NH2, NR2, wobei R ein Wasserstoff, aliphatischer und/oder aromatischer Rest sein kann, der weitere Heteroatome enthalten kann; C=ONR2, wobei R ein Wasserstoff, aliphatischer und/oder aromatischer Rest sein kann, der weitere Heteroatome enthalten kann;
- e) Blockcopolymeren mit einem Gehalt an polaren erotischen oder polaren aprotischen funktionellen Gruppen in mindestens einem der Blöcke;
- f) Polykondensaten, wie z.B. Polyester und Polyamiden;
- g) Verbindungen der allgemeinen Formel R-(CH2-CH2-X)n-R', wobei R und R' für ggf. funktionell substituierte aliphatische und/oder aromatische Reste, X für O, NR mit R = H, Alkyl steht;
- h) Hyperverzweigten Oligomeren oder Polymeren wie z.B. Polyimine mit darauf aufgepfropften Polyether- und/oder Polyesterseitenketten, hyperverzweigten Polyglycerinen;
- i) Sternpolymeren;
- j) Verbindungen mit einer Polyethyleniminhauptkette und darauf aufgepfropften Seitenketten, ausgewählt aus der Gruppe: Polyether, Polyester;
- k) phosphorhaltigen Oligomeren, wie z. B. tego dispers 655; und Mischungen enthaltend wenigstens eine der Verbindungen a) bis k).
- a) alkyltrialkoxysilanes of the general formula R-Si-O-R '3, where R can be an aliphatic or mixed aliphatic / aromatic radical and hetero atoms selected from the group N, O, S, Cl may be included, which may also interrupt the main chain; and wherein R 'is an aliphatic radical;
- b) hexamethyldisilazane and its derivatives;
- c) silicone-based compounds having a backbone of [SiR 2 -O] building blocks and end groups differing therefrom, and [SiR, R'-O] building blocks in which R 'is a side chain grafted onto the main chain;
- d) vinylic homo- or copolymers or oligomers having functional groups selected from the group consisting of Cl, CO 2 R where R = H, aryl or alkyl with optionally further functional groups; OH, NH 2, NR 2, where R may be a hydrogen, aliphatic and / or aromatic radical which may contain further heteroatoms; C = ONR 2 , where R can be a hydrogen, aliphatic and / or aromatic radical which can contain further heteroatoms;
- e) block copolymers containing polar erotic or polar aprotic functional groups in at least one of the blocks;
- f) polycondensates, such as polyesters and polyamides;
- g) Compounds of the general formula R- (CH 2 -CH 2 -X) n -R ', where R and R' are optionally functionally substituted aliphatic and / or aromatic radicals, X is O, NR with R = H, alkyl stands;
- h) hyperbranched oligomers or polymers such as, for example, polyimines having polyether and / or polyester side chains grafted thereon, hyperbranched polyglycerols;
- i) star polymers;
- j) Compounds having a polyethyleneimine backbone and side chains grafted thereto selected from the group consisting of: polyethers, polyesters;
- k) phosphorus-containing oligomers, such as. B. tego dispers 655; and mixtures containing at least one of the compounds a) to k).
Auch bestimmte Kombinationen aus Partikelmaterial und Dispergieraditiv können besonders zweckmäßige Lackbindemittel ergeben. Eine spezielle Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lackbindemittels umfasst als nanoskalige Partikel Aluminiumoxid und als Dispergieradditiv phosphorhaltige Oligomere. Hierbei ist als phosphathaltiges Oligomer tego dispers 655 ganz besonders bevorzugt.Also certain combinations of particulate material and dispersing additive can particularly suitable paint binders result. A special embodiment the paint binder of the invention comprises as nanoscale particle aluminum oxide and as dispersing additive phosphorus-containing oligomers. Here is as phosphate-containing oligomer tego dispers 655 very particularly preferred.
Neben dem Mahlvorgang in einer Hochdruckmühle könnten weitere Behandlungsschritte vorgeschaltet/nachgeschaltet sein. Ein besonderes Lackbindemittel der Erfindung ist daher dadurch gekennzeichnet, dass die Suspension der Partikel erhältlich ist, indem man vor dem Schritt der Vermahlung in einer Hochenergiemühle eine Vordispergierung der Partikel in einer flüssigen Phase in einem Rotor-Stator-Durchlauf-Aggregat vornimmt. Dies führt zu einer weiteren unerwarteten Verbesserung der Stabilität der Suspension.Next The grinding process in a high-pressure mill could be further treatment steps upstream / downstream. A special paint binder The invention is therefore characterized in that the suspension the particle available is by placing one in a high energy mill before the step of grinding Predispersing the particles in a liquid phase in a rotor-stator-run aggregate performs. this leads to to another unexpected improvement in the stability of the suspension.
Der Vermahlvorgang kann auch durch weitere Maßnahmen unterstützt werden. So ist die Zugabe eines Lösungsmittels essentiell. Eine zweckmäßige Variante des erfindungsgemäßen Lackbindemittel ist nun dadurch gekennzeichnet, dass das zur Vermahlung zugesetzte Lösemittel ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus aliphatischen und cycloaliphatischen Verbindungen, aromatischen und substituierten aromatischen Verbindungen, in Lacken einsetzbaren Erdöl- und Benzinfraktionen, Estern, Lactonen, Ethern, Glykolethern, Ketonen, Alkoholen, Mischungen aus zwei oder mehr der vorstehend genannten Verbindungen und Mischungen, die wenigstens eine Verbindung der vorstehend genannten Substanzen umfassen.The grinding process can also be supported by further measures. Thus, the addition of a solvent is essential. An expedient variant of the paint binder according to the invention is now characterized in that the solvent added for grinding is selected from the group consisting of aliphatic and cycloaliphatic compounds, aromatic and substituted aromati compounds, petroleum and gasoline fractions usable in paints, esters, lactones, ethers, glycol ethers, ketones, alcohols, mixtures of two or more of the abovementioned compounds and mixtures comprising at least one compound of the abovementioned substances.
Sehr günstig für die Lackbindemittel der Erfindung ist es auch, wenn das Lösemittel eine Kombination von Lösemitteln unterschiedlichen Siedepunkte und/oder Verdunstungszahl und/oder unterschiedlicher Polarität umfasst. Besondere Ausführungsformen sind dadurch gekennzeichnet, dass die eingesetzte Lösemittelkombination Solvesso 150/Butylglykol und/oder Solvesso 150/Methoxypropylacetat und/oder Solvesso 150/Dibasisches Estergemisch DBE und/oder Lösemittelkombinationen mit Xylol oder Butylacetat umfasst.Very Cheap for the Paint binder of the invention is also when the solvent a combination of solvents different boiling points and / or evaporation rate and / or different polarity includes. Special embodiments are characterized in that the solvent combination used Solvesso 150 / butylglycol and / or solvesso 150 / methoxypropylacetate and / or Solvesso 150 / dibasic ester mixture DBE and / or solvent combinations with xylene or butyl acetate.
Auch im Hinblick auf das als Matrix fungierende Harz bestehen beim Lackbindemittel der Erfindung weite Variationsmöglichkeiten. Zweckmäßige Ausgestaltungen sind dadurch gekennzeichnet, dass die Matrix ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus organischen Oligomeren mit freien Hydroxylgruppen, die für eine Reaktion mit einem Härter zur Verfügung stehen, organischen Polymeren mit freien Hydroxylgruppen, die für eine Härtungsreaktion geeignet sind, Kombinationen von vorstehend genannten Oligomeren und Polymeren, sowie Mischungen, die Oligomere und/oder Polymere mit freien Hydroxylgruppen aufweisen, die für eine Reaktion mit einem Härter zur Verfügung stehen.Also with respect to the resin acting as a matrix, the paint binder the invention wide variations. Advantageous embodiments are characterized in that the matrix is selected from the group consisting of organic oligomers with free hydroxyl groups, the one for one Reaction with a hardener to disposal stand, organic polymers with free hydroxyl groups, which are responsible for a curing reaction are suitable combinations of the above-mentioned oligomers and polymers, and mixtures, the oligomers and / or polymers having free hydroxyl groups suitable for reaction with a curing agent disposal stand.
Weiterhind bevorzugte Lackbindemittel sind dadurch gekennzeichnet, dass die Matrix Polyacrylat-, Polyester-, Polycaprolacton-, Polyether-, Polycarbonat-, Polyurethanpolyol-Harze, beliebige Mischungen der vorstehenden Substanzen, oder Mischungen umfasst, die wenigstens eine der vorstehenden polymeren Substanzen aufweisen. Hiervon sind Lackbindemittel ganz besonders zweckmäßig, bei denen die Matrix Polyesterharze und/oder Polyacrylatharze umfasst.Weiterhind preferred paint binders are characterized in that the Matrix polyacrylate, polyester, polycaprolactone, polyether, polycarbonate, Polyurethane polyol resins, any mixtures of the above substances, or mixtures comprising at least one of the above polymeric substances exhibit. Of these, paint binders are particularly useful at the matrix comprises polyester resins and / or polyacrylate resins.
Die Lackbindemittel der Erfindung weisen eine hohe Transparenz auf und ermöglichen hoch transparente Überzüge. Bevorzugt weisen die Lackbindemittel eine hohe Transparenz von mehr als 70% Transmission, besonders bevorzugt mehr als 85% Transmission, noch mehr bevorzugt von mehr als 88% auf.The Paint binders of the invention have a high transparency and enable high transparent coatings. Prefers the paint binders have a high transparency of more than 70% Transmission, more preferably more than 85% transmission, still more preferably more than 88%.
Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zur Herstellung von Lackbindemitteln, bei welchem Verfahren man
- i) eine Matrix auf Basis eines oder einer Mehrzahl von Polymeren bereitstellt;
- ii) die bereitgestellte Matrix mit einer stabilisierten Suspension nanoskaliger Partikel mischt; und
- iii) gegebenenfalls zur Mischung aus ii) weitere übliche Additive hinzufügt; wobei auf 100 Gew.-% des gesamten Bindemittels, nanoskalige Partikel in einer als Feststoffanteil der Suspension gemessenen Menge von 0,5 bis 25 Gew.-%, eingearbeitet werden; wobei sich das Verfahren dadurch auszeichnet, dass die Suspension der Partikel erhältlich ist durch a) Vermahlung der Partikel unter Zusatz eines Lösemittels in einer Hochdruckmühle, die unter einem Druck im Bereich von > 500 – etwa 10.000 bar Agglomerate und/oder Aggregate der Partikel in nanoskalige Fragmente zerlegt; und b) Zusatz eines oder mehrerer Dispergieradditive zur Stabilisierung der Oberfläche der gemahlenen Partikel, wobei das (die) Dispergieradditiv(e) in einer Menge von 1 bis 25 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile der Partikel, vorhanden ist (sind).
- i) provides a matrix based on one or a plurality of polymers;
- ii) mixing the provided matrix with a stabilized suspension of nanoscale particles; and
- iii) optionally adding to the mixture of ii) other conventional additives; wherein on 100 wt .-% of the total binder, nanoscale particles in a measured as a solids content of the suspension amount of 0.5 to 25 wt .-%, incorporated; wherein the method is characterized in that the suspension of the particles is obtainable by a) grinding of the particles with the addition of a solvent in a high pressure mill under a pressure in the range of> 500 - about 10,000 bar agglomerates and / or aggregates of the particles in nanoscale Fragments decomposed; and b) adding one or more dispersing additives to stabilize the surface of the milled particles, wherein the dispersing additive (s) is present in an amount of 1 to 25 parts by weight based on 100 parts by weight of the particles.
Die Lackbindemittel der Erfindung sowie nach dem Verfahren der Erfindung erhältliche Lackbindemittel lassen sich äußerst zweckmäßig zusammen mit aliphatischen Polyisocyanaten in Zweikomponenten-Klarlacken verwenden. Eine weitere bevorzugte Verwendung der Lackbindemittel bezieht sich auf die Kombination mit Härtern, die mit Hydroxylgruppen zur Reaktion gebracht werden können, zur Herstellung von Überzügen und Beschichtungen. Hierbei ist die Verwendung in Kombination mit Härtern ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyisocyanaten, verkappten Polyisocyanaten, Isocyanatprepolymeren, Melaminen, Silanen, silylgruppenhaltigen Verbindungen, Mischungen von einer oder mehreren der vorstehenden Verbindungen sowie Mischungen, die wenigstens eine der vorstehenden Verbindungen umfassen, besonders bevorzugt.The Paint binders of the invention and according to the method of the invention available Paint binders can be very useful together with aliphatic polyisocyanates in two-component clearcoats use. Another preferred use of the paint binders refers to the combination with hardeners containing hydroxyl groups can be reacted for the production of coatings and Coatings. Here, the use in combination with hardeners is selected from the group consisting of polyisocyanates, capped polyisocyanates, Isocyanate prepolymers, melamines, silanes, silylgruppenhaltigen Compounds, mixtures of one or more of the above Compounds and mixtures containing at least one of the above Compounds include, more preferably.
Zur Erfindung gehört auch ein Lack aufweisend ein Lackbindemittel wie hierin beschrieben. Ebenso gehören zur Erfindung lackierte Gegenstände aufweisend einen Überzug aus einem gehärteten Lack, der ein Lackbindemittel wie hierin beschrieben enthält/enthielt.to Invention belongs also a paint comprising a paint binder as described herein. Likewise belong to the invention painted objects having a coating from a hardened Lacquer containing / containing a lacquer binder as described herein.
Nachfolgend
wird die Erfindung an Hand der Beschreibung der einzelnen Komponenten/Verfahrensschritte
näher erläutert:
Die
erfindungsgemäßen Lacke
bestehen aus:
- a) einem oligomeren oder polymeren Harz oder einer Mischung oligomerer und/oder polymerer Harze, die für die Lackhärtung nutzbare funktionelle Gruppen enthalten können,
- b) einem Härtersystem, das selbst oligomere Bestandteile enthalten kann
- c) einem Füllstoffsystem, das im wesentlichen aus einem nanoskaligen partikulären Füllstoff oder einer Mischung von im wesentlichen nanoskaligen partikulären Füllstoffen besteht, wobei die Füllstoffe ausgewählt werden aus der Gruppe anorganischer amorpher oder kristalliner Materialien oder an der Oberfläche organisch modifizierter anorganischer Materialien und wobei der Füllstoff oder die Mischung der Füllstoffe in einem Lösemittel vermahlen werden und zur Vermahlung eine Hochdruckmühle eingesetzt wird, die unter sehr hohem Druck Agglomerate und/oder Aggregate des Füllstoffs in nanoskalige Fragmente zerlegen kann und die Reaggregation bzw. Reagglomeration der Partikel durch Stabilisierung der Partikeloberfläche mit Silanen und/oder phosphorhaltigen Verbindungen; Silanen und/oder oligomeren Dispergieradditiven; oder Kombinationen phosphorhaltiger Verbindungen mit oligomeren Dispergieradditiven verhindert wird.
- d) optional einem Lösemittel oder einer Kombination von Lösemitteln und
- e) weiteren in Lacken und Beschichtungen üblichen Additiven, ausgewählt aus der Gruppe der Verlaufhilfsmittel, Netzmittel, Dispergiermittel, Antioxidantien, Härtungskatalysatoren, Trocknungsmittel, Reaktivverdünner, Pigmente, Trennmittel, Slipadditive, Haftungsvermittler, Silane, Phoshorverbindungen, Alkylphosphonate.
The paints according to the invention consist of:
- a) an oligomeric or polymeric resin or a mixture of oligomeric and / or polymeric resins which may contain usable functional groups for the lacquer hardening,
- b) a hardener system which may itself contain oligomeric components
- c) a filler system consisting essentially of a nanoscale particulate filler or a mixture of substantially nanoscale particulate fillers, wherein the fillers are selected from the group of inorganic amorphous or crystalline materials or on the surface of organically modified inorganic materials and wherein the filler or the mixture of fillers are ground in a solvent and used for grinding a high-pressure mill, which can decompose agglomerates and / or aggregates of the filler into nanoscale fragments under very high pressure and the reaggregation or reagglomeration of the particles by stabilizing the particle surface with silanes and / or phosphorus-containing compounds; Silanes and / or oligomeric dispersing additives; or combinations of phosphorus-containing compounds with oligomeric dispersing additives is prevented.
- d) optionally a solvent or a combination of solvents and
- e) other customary in paints and coatings additives selected from the group of flow aids, wetting agents, dispersants, antioxidants, curing catalysts, drying agents, reactive diluents, pigments, release agents, slip additives, adhesion promoters, silanes, phosphorus compounds, alkyl phosphonates.
Das erfindungsgemäße Lacksystem zeichnet sich ferner dadurch aus, dass die zur Oberflächenstabilisierung eingesetzten Silane, Phosphorverbindungen bzw. oligomeren Dispergieradditive ausgewählt werden aus der Gruppe der
- a) Alkyltrialkoxysilane der allgemeinen Formel R-Si-O-R'3 , wobei R ein aliphatischer oder gemischt aliphatisch/aromatischer Rest sein kann und Heteroatome enthalten sein können, ausgewählt aus der Gruppe N, O, S, Cl, die auch die Hauptkette unterbrechen können; und wobei R' ein aliphatischer Rest ist.
- b) Hexamethyldisilazan.
- c) Silikonbasierte Dispergieradditive mit einer Hauptkette aus [SiR2-O]-Bausteinen und davon abweichenden Endgruppen sowie [SiR,R'-O]-Bausteinen bei denen R' für eine auf die Hauptkette aufgepfropfte Seitenkette steht.
- d) Vinylischen Homo- oder Copolymeren oder Oligomeren mit funktionellen Gruppen, ausgewählt aus der Gruppe, Cl, CO2R mit R = H, Aryl oder Alkyl mit optional weiteren funktionellen Gruppen; OH, NH2, NR2, wobei R ein Wasserstoff, aliphatischer und/oder aromatischer Rest sein kann, der weitere Heteroatome enthalten kann; C=ONR2, wobei R ein Wasserstoff, aliphatischer und/oder aromatischer Rest sein kann, der weitere Heteroatome enthalten kann.
- e) Blockcopolymeren mit einem Gehalt an polaren erotischen oder polaren aprotischen funktionellen Gruppen in mindestens einem der Blöcke
- f) Polykondensaten, wie z.B. Polyester und Polyamiden
- g) Verbindungen der allgemeinen Formel R-(CH2-CH2-X)n-R', wobei R und R' für ggf. funktionell substituierte aliphatische und/oder aromatische Reste, X für O, NR mit R = H, Alkyl steht.
- h) Hyperverzweigten Oligomeren oder Polymeren
- i) Sternpolymeren
- j) Verbindungen mit einer Polyethyleniminhauptkette und darauf aufgepfropften Seitenketten, ausgewählt aus der Gruppe: Polyether, Polyester.
- k) phosphorhaltigen Oligomeren, wie z. B. tego dispers 655
- a) alkyltrialkoxysilanes of the general formula R-Si-O-R '3, where R can be an aliphatic or mixed aliphatic / aromatic radical and hetero atoms can be included, selected from the group N, O, S, Cl, may also interrupt the main chain ; and wherein R 'is an aliphatic radical.
- b) hexamethyldisilazane.
- c) Silicone-based dispersing additives having a backbone of [SiR 2 -O] units and other end groups, and [SiR, R'-O] units where R 'is a side chain grafted onto the backbone.
- d) vinylic homo- or copolymers or oligomers having functional groups selected from the group Cl, CO2R with R = H, aryl or alkyl with optionally further functional groups; OH, NH 2, NR 2, where R may be a hydrogen, aliphatic and / or aromatic radical which may contain further heteroatoms; C = ONR2, where R can be a hydrogen, aliphatic and / or aromatic radical which can contain further heteroatoms.
- e) block copolymers containing polar erotic or polar aprotic functional groups in at least one of the blocks
- f) polycondensates, such as polyesters and polyamides
- g) Compounds of the general formula R- (CH 2 -CH 2 -X) n -R ', where R and R' are optionally functionally substituted aliphatic and / or aromatic radicals, X is O, NR with R = H, alkyl stands.
- h) hyperbranched oligomers or polymers
- i) star polymers
- j) Compounds having a polyethyleneimine backbone and side chains grafted thereon selected from the group consisting of polyether, polyester.
- k) phosphorus-containing oligomers, such as. B. tego dispers 655
Wesentlich für die Erfindung ist die Vermahlung der nanoskaligen Füllstoffe die unter sehr hohem Druck erfolgt, so dass bereits Partikel-Aggregate, die unter üblichen Dispergierprozessen nicht zerstört werden, in ihre Bestandteile zerlegt werden können.Essential for the Invention is the grinding of nanoscale fillers under very high pressure takes place, so that already particle aggregates, which under usual Dispersing processes not destroyed be broken down into their components.
Beschreibung des erfindungsgemäßen VermahlungssystemsDescription of the grinding system according to the invention
Als besonders geeignet hat sich ein Verfahren erwiesen, bei dem man die Dispergierung zunächst mit einem Energieeintrag von weniger als 1000 kJ/m3 unter Bildung einer Vordispersion durchführt (z:B. Dissolver oder Rotor-Stator-Maschinen), die Vordispersion in mindestens zwei Teilströme aufteilt, diese Teilströme in einer Hochenergiemühle unter einem Druck von mindestens 500 bar setzt, über eine Düse entspannt und in einem gas- oder flüssigkeitsgefüllten Reaktionsraum aufeinandertreffen lässt und gegebenenfalls die Hochenergievermahlung ein oder mehrere Male wiederholt.A process has proven particularly suitable in which the dispersion is first carried out with an energy input of less than 1000 kJ / m 3 to form a predispersion (eg dissolver or rotor-stator machines), the predispersion in at least two Divide sub-streams, these sub-streams in a high-energy mill under a pressure of at least 500 bar sets, relaxed via a nozzle and meet in a gas- or liquid-filled reaction space and optionally repeated high energy milling one or more times.
Durch die Anwesenheit geeigneter oberflächenaktiver Substanzen in der Dispersionslösung, ausgewählt aus den Gruppen a) bis j) werden die neu geschaffenen Oberflächen stabilisiert und eine Reaggregation bzw. Reagglomeration der Partikel verhindert.By the presence of suitable surfactants in the Dispersion solution selected from groups a) to j) the newly created surfaces are stabilized and prevents reaggregation or reagglomeration of the particles.
Beschreibung des Lacksystems:Description of the paint system:
Das Lacksystem besteht aus:
- • einem Harz oder einer Mischung von Harzen
- • einem Lösemittel oder einer Mischung von Lösemitteln
- • einem Härter oder einer Mischung von Härtern
- • Additiven
- • nanopartikulären Füllstoffen, sowie
- • weiteren in Lacken üblichen Komponenten
- • a resin or a mixture of resins
- • a solvent or a mixture of solvents
- • a hardener or a mixture of hardeners
- • additives
- • nanoparticulate fillers, as well
- • other common components in paints
Die
Komponenten des Lacksystems werden zur Erläuterung der Erfindung beschrieben:
Erfindungsgemäße Harze
sind organische Polymere mit freien Hydroxylgruppen, die für eine Reaktion
mit einem Harter verfügbar
sind; z. B. Polyesterharze und Polyacrylate.The components of the paint system are described to illustrate the invention:
Resins of the present invention are organic polymers having free hydroxyl groups available for reaction with a hardener; z. For example, polyester resins and polyacrylates.
Gesättigte Polyesterharze werden meist durch Kondensation von gesättigten Polycarbonsäuren, wie z.B. Dicarbonsäuren, oder deren Anhydriden oder anderen veresterbaren Derivaten mit Polyolen, z.B. Diolen oder Triolen hergestellt. Ihre Eigenschaften hängen weitgehend von Art und Mengenverhältnissen der Ausgangsstoffe ab.Saturated polyester resins are usually prepared by condensation of saturated polycarboxylic acids, e.g. dicarboxylic acids, or their anhydrides or other esterifiable derivatives with polyols, e.g. Diols or triplets made. Their properties are largely dependent of type and proportions of the starting materials.
Beispiele für geeignete Säuren oder Säurederivate zur Herstellung der Polyester sind Phthalsäure, Isophthalsäure, Terephthalsäure, 1,4-Cyclohexandicarbonsäure, Bernsteinsäure, Sebazinsäure, Methyltetrahydrophthalsäure, Methylhexahydrophthalsäure, Pyromellitsäure, Dimerfettsäuren, und/oder Trimellitsäure, deren Säureanhydride und/oder niedrige Alkylester wie z.B. Methylester.Examples for suitable acids or acid derivatives for the production of the polyesters are phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid, succinic acid, sebacic acid, methyltetrahydrophthalic acid, methylhexahydrophthalic acid, pyromellitic acid, dimer fatty acids, and / or Trimellitic acid, whose anhydrides and / or lower alkyl esters such as e.g. Methylester.
Beispiele für geeignete Polyole sind: Ethylenglykol, 1,2- Propandiol, 1,3-Propandiol, Diethylenglykol, Dipropylenglykol, Triethylenglykol, Tetraethylenglykol, 1,4-Butandiol, 1,3-Butylethylpropandiol, 2-Methyl- 1,3-propandiol, 1,5-Pentandiol, Cyclohexandimethanol, Glycerin, 1,6-Hexandiol, Neopentylglykol, Trimethylolethan, Trimethylolpropan, 1,2,6-Trihydroxyhexaerythrit, Trishydroxyethylisocyanurat, Pentaerythrit, Sorbit, Mannit, Xylit, 1,4-Benzyldimethanol, 1,4-Benzyldiethanol, 2,4-Dimethyl-2-ethylhexan-1,3-diol, Dicidol.Examples for suitable Polyols are: ethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, diethylene glycol, dipropylene glycol, Triethylene glycol, tetraethylene glycol, 1,4-butanediol, 1,3-butylethylpropanediol, 2-methyl-1,3-propanediol, 1,5-pentanediol, cyclohexanedimethanol, Glycerol, 1,6-hexanediol, neopentyl glycol, trimethylolethane, trimethylolpropane, 1,2,6-Trihydroxyhexaerythrit, Trishydroxyethyl isocyanurate, pentaerythritol, sorbitol, mannitol, xylitol, 1,4-benzyldimethanol, 1,4-benzyldiethanol, 2,4-dimethyl-2-ethylhexan-1,3-diol, Dicidol.
Die
erfindungswesentlichen Polyester werden nach bekannten Verfahren
(siehe
Die erfindungsgemäßen gesättigten Polyester können eine Säurezahl zwischen 0 und 10 mg KOH/g, vorzugsweise 0 bis 5 mg KOH/g und besonders bevorzugt 0 bis 3 mg KOH/g; eine Hydroxylzahl zwischen 3 und 80 mg KOH/g, vorzugsweise 10 bis 50 mg KOH/g und besonders bevorzugt 15 bis 30 mg KOH/g.The saturated according to the invention Polyester can an acid number between 0 and 10 mg KOH / g, preferably 0 to 5 mg KOH / g and especially preferably 0 to 3 mg KOH / g; a hydroxyl number between 3 and 80 mg KOH / g, preferably 10 to 50 mg KOH / g and more preferably 15 to 30 mg KOH / g.
Die zahlengemittelten Molekulargewichte Mn der linearen oder verzweigten, vorzugsweise linear oder schwach verzweigten Polyester liegen zwischen 2000 und 20.000; die Glasübergangstemperatur (Tg) zwischen –20°C und +60°C, vorzugsweise zwischen –10°C und +40°C,The number-average molecular weights Mn of the linear or branched, preferably linear or slightly branched polyester lie between 2000 and 20,000; the glass transition temperature (Tg) between -20 ° C and + 60 ° C, preferably between -10 ° C and + 40 ° C,
Das HärtersystemThe hardener system
Als Härterkomponenten können Verbindungen, die mit Hydroxylgruppen zur Reaktion gebracht werden können, eingesetzt werden. Geeignete Verbindungen sind Polyisocyanate, verkappte Polyisocyanate, Isocyanatprepolymere, Melamine, Silane und silylgruppenhaltige Verbindungen, weitere Verbindungen, die bei Raumtemperatur oder erhöhter Temperatur, ggf. unter Zuhilfenahme eines Katalysators mit Hydroxylgruppen eine Reaktion unter Kettenverlängerung oder Vernetzung eingehen.When hardener components can Compounds that are reacted with hydroxyl groups can, be used. Suitable compounds are polyisocyanates, capped Polyisocyanates, Isocyanatprepolymere, melamines, silanes and silylgruppenhaltige Compounds, other compounds at room temperature or increased Temperature, optionally with the aid of a catalyst having hydroxyl groups Reaction under chain extension or networking.
Geeignete Verbindungen werden z. B. in: Bodo Müller/Ulrich Poth: Lackformulierung und Lackrezeptur, Vincentz-Verlag Hannover, 2003, Teil II, Kapitel 2: Einbrennlacke und in der darin zitierten Literatur angegeben.suitable Connections are z. B. in: Bodo Müller / Ulrich Poth: paint formulation and Paint Recipe, Vincentz-Verlag Hannover, 2003, Part II, Chapter 2: baked enamels and specified in the literature cited therein.
Beschreibung des Füllstoffsystems:Description of the filler system:
Das Füllstoffsystem, das im wesentlichen aus einem nanoskaligen partikulären Füllstoff oder einer Mischung von im wesentlichen nanoskaligen partikulären Füllstoffen besteht, wobei die Füllstoffe ausgewählt werden aus der Gruppe anorganischer amorpher oder kristalliner Materialien oder an der Oberfläche organisch modifizierter anorganischer Materialien ist eine wesentliche Komponente der erfindungsgemäßen Lacke und Beschichtungen und wird durch sorgfältige Dispergierung und/oder Vermahlung in Kombination mit geeigneten oberflächenaktiven Komponenten in nanoskaliger Form zur Verfügung gestellt.The filler system, which consists essentially of a nanoscale particulate filler or a mixture of substantially nanoscale particulate fillers, wherein the fillers are selected from the group of inorganic amorphous or crystalline materials or on the surface of organically modified inorganic materials is an essential component of the coatings of the invention and Coatings and is provided by careful dispersion and / or grinding in combination with suitable surface active components in nanoscale form.
Auswahl geeigneter Partikel:Selection of suitable particles:
Geeignet
sind anorganische Partikel einer bestimmten Größe und einer bestimmten Struktur.
Erreicht wird dies, indem man den Polymeren keramische Partikel
mit nicht-kugeliger Morphologie zusetzt. Diese Partikel können aus
Aggregaten von globulären
Primärteilchen
(Größe der Primärteilchen:
5 bis 30 nm) bestehen, die zur Erreichung der hohen Oberfläche eine
Fraktalität
von kleiner 3, bevorzugt kleiner 2,8 besonders bevorzugt kleiner
2,5 aufweisen. Die Fraktalität
wurde nach der in der
Die Partikel werden in einer Weise zugesetzt, daß eine einmal eingestellte Partikelverteilung, nur solche Veränderungen erfährt, die die gewünschte Verbesserung des Eigenschaftsprofils nur unwesentlich verändert.The Particles are added in such a way that once set Particle distribution, only undergoes such changes, the the desired Improvement of the property profile only insignificantly changed.
Die Füllmengen variieren dabei von 0,1 bis 20 w%, bevorzugt 0,2 bis 10 w% und besonders bevorzugt 0,5 bis 3 w% bezogen auf Festharz.The Capacities vary from 0.1 to 20 w%, preferably 0.2 to 10 w% and especially preferably 0.5 to 3% by weight, based on solid resin.
Ein geeignetes Herstellungsverfahren für Partikel mit fraktalen Strukturen ist das Flammpyrolyseverfahren der Degussa AG zur Herstellung von pyrogenen Oxiden. Fraktale Strukturen können z.B. durch Aggregation sphärischer, ellipsoider, kristalliner oder unregelmäßig geformter Partikel beim Herstellungsprozess, zum Beispiel bei der Flammpyrolyse in einer heißen Flamme oder unmittelbar hinter der heißen Flamme gebildet werden. Partikel mit fraktaler Struktur können z. B. aus Aggregaten von mindesten zwei und bis zu mehreren hundert sphärischen, ellipsoiden, kristallinen oder unregelmäßig geformten Primärpartikeln bestehen. Es sind jedoch auch Partikel mit fraktalen Strukturen, die nach einem anderen Verfahren hergestellt worden sind, geeignet. Beispiele für weitere geeignete Verfahren sind Fällungsverfahren, hydrothermale Verfahren oder Plasmaverfahren.One suitable production method for particles with fractal structures is the flame pyrolysis process of Degussa AG for the production of pyrogenic oxides. Fractal structures can e.g. through aggregation spherical, ellipsoid, crystalline or irregularly shaped particles in the Manufacturing process, for example, in the flame pyrolysis in one be called Flame or formed immediately behind the hot flame. Particles having a fractal structure can, for. B. from aggregates of at least two and up to several hundred spherical, ellipsoidal, crystalline or irregularly shaped primary particles consist. However, there are also particles with fractal structures, which have been prepared by another method suitable. examples for other suitable processes are precipitation processes, hydrothermal Method or plasma method.
Die erfindungsgemäßen Partikel werden durch Oberflächenmodifizierung mit der Polymermatrix kompatibel gemacht. Der Begriff Oberflächenmodifizierung umfasst Nachoxidation, Adsorption, Reaktionen an der Oberfläche oder Komplexierung von beziehungsweise mit anorganischen und/oder organischen Reagenzien.The particles according to the invention be through surface modification made compatible with the polymer matrix. The term surface modification includes post-oxidation, adsorption, surface reactions or Complexation of or with inorganic and / or organic Reagents.
In einer besonderen Ausführungsform sind dabei die Partikel so modifiziert, dass diese funktionelle Gruppen tragen, die eine positive Wechselwirkung vom Typ van der Waals und/oder Wasserstoffbrückenbindung und/oder elektrostatische Bindung und/oder ionische Bindung und/oder koordinative Bindung und/oder kovalente Bindung, zwischen dem Partikel und dem Polymeren ermöglichen.In a particular embodiment are the particles modified so that these functional groups carry a positive interaction of the van der Waals type and / or Hydrogen bonding and / or electrostatic binding and / or ionic bonding and / or coordinative binding and / or covalent bonding, between the particle and allow the polymer.
In einer weiteren besonderen Ausführungsform enthalten die Partikel mindestens zwei, besonders bevorzugt mindestens drei funktionelle Gruppen unterschiedlicher Reaktivität, um in allen Phasen des Herstellungs- und Verarbeitungsprozesses eine gute Anbindung der Partikel an die Polymermatrix zu erreichen.In another particular embodiment the particles contain at least two, more preferably at least three functional groups of different reactivity to in all phases of the manufacturing and processing process a good To achieve binding of the particles to the polymer matrix.
Allgemein
sind oxidische, nitridische und carbidische Metall und Halbmetallverbindungen,
bevorzugt:
Aluminiumoxid (alpha, beta, delta, theta), Zirkondioxid,
yttriumdotiertes Zirkondioxid, Titandioxid, (Rutil, Anatas und Brookit),
Siliciumdioxid, Antimonoxid, Zinkoxid, Ceroxid, Eisenoxide, Palladiumdioxid,
Mischoxide aus den oben genannten Elementen. Weiterhin Indiumzinnoxid,
Antimonzinnoxid. Weiterhin Materialien vom Spinelltyp, wie Aluminium-,
Eisen-, Chrom-, Titan- und Cobaltspinelle. Außerdem folgende keramische
Partikel wie Bornitrid, Borcarbid, Siliciumcarbid, Siliciumnitrid.
Die oxidischen Partikel weißen
je nach gewähltem
Herstellungsverfahren außer
den oxidischen Gruppen auch noch freie Hydroxylgruppen in unterschiedlichen
Mengenanteilen auf. Die Hydroxylgruppen können bei einer folgenden Oberflächenmodifizierung
bevorzugt zur Reaktion gebracht werden.Generally, oxidic, nitridic and carbidic metal and metalloid compounds are preferred:
Alumina (alpha, beta, delta, theta), zirconia, yttria-doped zirconia, titania, (rutile, anatase and brookite), silica, antimony oxide, zinc oxide, ceria, iron oxides, palladium dioxide, mixed oxides of the above elements. Furthermore, indium tin oxide, antimony tin oxide. Furthermore, spinel type materials such as aluminum, iron, chromium, titanium and cobalt spinels. In addition, the following ceramic particles such as boron nitride, boron carbide, silicon carbide, silicon nitride. Depending on the manufacturing process chosen, the oxidic particles also have free hydroxyl groups in different proportions in addition to the oxidic groups. The hydroxyl groups may preferably be reacted in a subsequent surface modification.
Die Partikel werden in einer bevorzugten Ausführungsform oberflächenmodifiziert, um eine Anpassung an die Polymermatrix zu gewährleisten. Die Oberflächenmodifizierung kann in mehreren Stufen erfolgen und bereits bei der Synthese erfolgen. Ein bevorzugtes Verfahren ist die Nachoxidation wobei die Anzahl der Hydroxylgruppen an der Oberfläche vermindert werden kann. Durch diese Modifizierung erhält man Partikel mit reduziertem Aggregationsverhalten, die sich durch gute Dispergierbarkeit auszeichnen.The Particles are surface-modified in a preferred embodiment, to ensure an adaptation to the polymer matrix. The surface modification can take place in several stages and already take place during the synthesis. A preferred method is the post-oxidation wherein the number the hydroxyl groups on the surface can be reduced. Obtained by this modification one particle with reduced aggregation behavior, which is characterized by good dispersibility.
In einer Ausführungsform der Erfindung werden die Partikel nur in einem Schritt oberflächenmodifiziert.In an embodiment According to the invention, the particles are surface-modified only in one step.
Besonders bevorzugt ist die Oberflächenmodifizierung mit zwei oder mehr verschiedenen funktionellen Gruppen. Die erste Oberflächenmodifizierung der Partikel kann im Anschluss an die Partikelsynthese z. B. durch Umsetzung der pyrogenen Oxide mit reaktiven niedermolekularen; funktionellen oligomeren oder reaktiven oligomeren Substanzen erfolgen. Beispiele für geeignete Modifizierungsmittel sind siliziumhaltige Verbindungen, wie z. B. Silane, substituierte Silane, Silikonöl, Hexamethyldisilazan, Alkyltrialkoxysilane, Alkyltrihalogensilane, Dialkyldialkoxysilane, Dialkyldihalogensilane, Trialkylalkoxysilane, Trialkylhalogensilane, Glycidyloxypropyltrialkoxysilane, Aminopropyltrialkoxysilane, Methacryloxypropyltrialkoxysilane, per- und teilfluorierte Alkyltrialkoxysilane, Silane mit weiteren funktionellen Gruppen.Especially the surface modification is preferred with two or more different functional groups. The first surface modification the particle can be after the particle synthesis z. B. by Reaction of pyrogenic oxides with reactive low molecular weight; functional take place oligomeric or reactive oligomeric substances. Examples for suitable Modifiers are silicon-containing compounds, such as. B. Silanes, substituted silanes, silicone oil, hexamethyldisilazane, alkyltrialkoxysilanes, Alkyltrihalosilanes, dialkyldialkoxysilanes, dialkyldihalosilanes, Trialkylalkoxysilanes, trialkylhalosilanes, glycidyloxypropyltrialkoxysilanes, Aminopropyltrialkoxysilanes, methacryloxypropyltrialkoxysilanes, per- and partially fluorinated alkyltrialkoxysilanes, silanes with further functional Groups.
Weitere geeignete Verbindungen sind phosphorhaltige Substanzen, wie z. B. organisch modifizierte Phosphate, Phosphonate, Di- oder Polyphosphorverbindungen, Alkylphosphonate, Phosphorverbindungen mit gemischten organischen Resten, Mischungen von Phosphorverbindungen oder Oligomere und Polymere mit phosphathaltigen Resten, wie z. B. tego dispers 655 von Degussa, Essen. Phosphorverbindungen sind besonders wirksam zur Oberflächenmodifizierung von Aluminiumoxiden geeignet, können aber auch auf anderen pyrogenen Oxiden eingesetzt werden. Zur erfindungsgemäßen Oberflächenmodifizierung von Aluminiumoxid reicht meistens ein Modifizierungsschritt aus. In einer bevorzugten Ausführungsform werden Aluminiumoxidpartikel in einem Verfahrensschritt mit mehreren Modifizierungsmitteln oberflächenmodifiziert.Further suitable compounds are phosphorus-containing substances, such as. B. organically modified phosphates, phosphonates, di- or polyphosphorus compounds, Alkylphosphonates, phosphorus compounds with mixed organic Rests, mixtures of phosphorus compounds or oligomers and polymers with phosphate-containing radicals, such as. B. tego dispers 655 from Degussa, Eat. Phosphorus compounds are particularly effective for surface modification of alumina suitable but also be used on other pyrogenic oxides. For surface modification according to the invention Of alumina is usually sufficient from a modification step. In a preferred embodiment be alumina particles in one step with several Modifying agents surface-modified.
In einer Ausführungsform werden Dispergiermittel für die Modifizierung eingesetzt. In einer besonderen Ausführungsform werden Dispergiermittel für die zweite Modifizierung eingesetzt. Unter Dispergiermittel sind Mittel zu verstehen, welche das Dispergieren von Partikeln in einem Dispersionsmittel, der flüssigen Phase einer Dispersion, durch Herabsetzen der Grenzflächenspannung erleichtern. Die Eigenschaft des Dispergiermittels, durch Herabsetzen der Grenzflächenspannung zwischen der festen und flüssigen Phase das Dispergieren der Partikel zu erleichtern, zeigt sich, wenn die erfindungsgemäßen Partikel in einer organischen Flüssigkeit in eine Dispersion überführt werden. Die Dispergiermittel unterstützen das Aufbrechen von Agglomeraten, benetzen bzw. belegen als oberflächenaktive Materialien die Oberfläche der zu dispergierenden Partikel und stabilisieren diese gegen eine unerwünschte Reagglomeration.In an embodiment become dispersants for the modification used. In a particular embodiment become dispersants for the second modification used. Under dispersants are Means to understand the dispersing of particles in one Dispersing agent, the liquid Phase of a dispersion, by lowering the interfacial tension facilitate. The property of the dispersant, by lowering the interfacial tension between the solid and liquid Phase to facilitate dispersion of the particles, when the particles of the invention in an organic liquid be converted into a dispersion. The dispersants support the breaking up of agglomerates, wet or occupy as surface-active Materials the surface the particles to be dispersed and stabilize them against a undesirable Reagglomeration.
Die optionale zweite Funktionalisierung der Partikel kann zusammen mit der ersten Funktionalisierung, im Anschluss an die erste Funktionalisierung oder bevorzugt vor, bei oder nach dem Dispergierprozess, vor, bei oder nach dem erfindungsgemäßen Mahlprozess erfolgen. In einer bevorzugten Ausführungsform werden die für die zweite Oberflächenmodifizierung erforderlichen Substanzen vor dem Dispergierprozess zu einer lösemittelhaltigen Dispersion der nanoskaligen Füllstoffe bzw. ihrer Precursoren oder zu einer bindemittelhaltigen Dispersion der Füllstoffe bzw. Precursoren in organischen Lösemitteln zugesetzt.The optional second functionalization of the particles can be done together with the first functionalization, following the first functionalization or preferably before, during or after the dispersing process, before, at or after the grinding process according to the invention respectively. In a preferred embodiment, those for the second surface modification required substances before the dispersion process to a solvent-containing Dispersion of nanoscale fillers or their precursors or to a binder-containing dispersion the fillers or precursors added in organic solvents.
Die Modifizierungsmittel für die zweite Oberflächenmodifizierung können mit denen der ersten Modifizierung identisch oder davon verschieden sein. Geeignete Modifizierungsmittel für die zweite Modifizierung sind die bei der ersten Modifizierung genannten Siliziumverbindungen, Phosphorverbindungen und darüber hinaus oligomere Dispergierhilfsmittel mit geeigneten funktionellen Gruppen. Die Auswahl der funktionellen Gruppen hat so zu erfolgen, dass diese nicht oder nur in untergeordnetem Maße in den Härtungsprozess eingreifen. Abgesehen von der chemischen Natur der funktionellen Gruppen spielt daher auch die Zugänglichkeit und Lage im Molekül eine Rolle. Bevorzugte oligomere Dispergierhilfsmittel enthalten aprotische polare Gruppen, besonders bevorzugt Ether-, Ester← und Amidgruppen. Protische oder ionische funktionelle Gruppen erweisen sich günstig für den Dispergierprozess, können jedoch ggf. mit dem Härtungssystem reagieren. Im Falle der Isocyanathärtung ist der Gehalt an erotischen oder ionischen funktionellen Gruppen im Dispergiermittel daher nicht zu vernachlässigen. Es ist jedoch möglich eine bestimmte Menge erotischer oder ionischer Gruppen einzuführen, um die Dispergierwirkung zu verbessern. Dies gilt insbesondere dann wenn das Lacksystem toleranter gegen eine Veränderung des Harz-Härter-Verhältnisses ist. Im Falle von Aluminiumoxid haben sich oligomere Dispergieradditive mit phoshorhaltigen Resten, wie z. B. tego dispers 655 besonders bewährt.The Modifier for the second surface modification can identical to or different from those of the first modification be. Suitable modifiers for the second modification are the silicon compounds mentioned in the first modification, Phosphorus compounds and above In addition, oligomeric dispersing aids with suitable functional Groups. The selection of the functional groups has to be done that they do not or only to a minor extent intervene in the hardening process. apart from the chemical nature of the functional groups therefore plays also the accessibility and Location in the molecule a role. Contain preferred oligomeric dispersing aids aprotic polar groups, more preferably ether, ester and amide groups. Protic or ionic functional groups are favorable for the dispersion process, can however, if necessary with the curing system react. In the case of isocyanate curing, the content of erotic or ionic functional groups in the dispersant therefore not to neglect. It is possible, however to introduce a certain amount of erotic or ionic groups to improve the dispersing effect. This is especially true if the paint system is more tolerant of a change in resin-to-hardener ratio is. In the case of alumina, oligomeric dispersing additives with phoshorhaltigen residues, such. B. tego dispers 655 especially proven.
Detaillierte Beschreibung der Dispergiermittel:Detailed description of the dispersants:
Die zur Oberflächenstabilisierung eingesetzten Silane, Phosphorverbindungen bzw. oligomeren Dispergieradditive werden ausgewählt aus der Gruppe der
- a) Alkyltrialkoxysilane der allgemeinen Formel R-Si-O-R'3 , wobei R ein aliphatischer oder gemischt aliphatisch/aromatischer Rest sein kann und Heteroatome ausgewählt aus der Gruppe N, O, S, Cl enthalten sein können, die auch die Hauptkette unterbrechen können; und wobei R' ein aliphatischer Rest ist.
- b) Hexamethyldisilazan und seine Derivate
- c) Silikonbasierte Dispergieradditive mit einer Hauptkette aus [SiR2-O]-Bausteinen und davon abweichenden Endgruppen sowie [SiR,R'-O]-Bausteinen bei denen R' für eine auf die Hauptkette aufgepfropfte Seitenkette steht.
- d) Vinylischen Homo- oder Copolymeren oder Oligomeren mit funktionellen Gruppen, ausgewählt aus der Gruppe, Cl, CO2R mit R = H, Aryl oder Alkyl mit optional weiteren funktionellen Gruppen; OH, NH2, NR2, wobei R ein Wasserstoff, aliphatischer und/oder aromatischer Rest sein kann, der weitere Heteroatome enthalten kann; C=ONR2, wobei R ein Wasserstoff, aliphatischer und/oder aromatischer Rest sein kann, der weitere Heteroatome enthalten kann.
- e) Blockcopolymeren mit einem Gehalt an polaren erotischen oder polaren aprotischen funktionellen Gruppen in mindestens einem der Blöcke
- f) Polykondensaten, wie z.B. Polyester und Polyamiden
- g) Verbindungen der allgemeinen Formel R-(CH2-CH2-X)n-R', wobei R und R' für ggf. funktionell substituierte aliphatische und/oder aromatische Reste, X für O, NR mit R = H, Alkyl steht.
- h) Hyperverzweigten Oligomeren oder Polymeren wie z.B. Polyimine mit darauf aufgepfropften Polyether- und/oder Polyesterseitenketten, hyperverzweigten Polyglycerinen,
- i) Sternpolymeren
- j) Verbindungen mit einer Polyethyleniminhauptkette und darauf aufgepfropften Seitenketten, ausgewählt aus der Gruppe: Polyether, Polyester.
- k) phosphorhaltigen Oligomeren, wie z. B. tego dispers 655
- a) alkyltrialkoxysilanes of the general formula R-Si-O-R '3, where R can be an aliphatic or mixed aliphatic / aromatic radical and hetero atoms selected from the group N, O, S, Cl may be included, which may also interrupt the main chain; and wherein R 'is an aliphatic radical.
- b) hexamethyldisilazane and its derivatives
- c) Silicone-based dispersing additives having a backbone of [SiR 2 -O] units and other end groups, and [SiR, R'-O] units where R 'is a side chain grafted onto the backbone.
- d) vinylic homopolymers or copolymers or oligomers having functional groups selected from the group consisting of Cl, CO 2 R where R = H, aryl or alkyl with optionally further functional groups; OH, NH 2, NR 2, where R may be a hydrogen, aliphatic and / or aromatic radical which may contain further heteroatoms; C = ONR 2 , where R can be a hydrogen, aliphatic and / or aromatic radical which can contain further heteroatoms.
- e) block copolymers containing polar erotic or polar aprotic functional groups in at least one of the blocks
- f) polycondensates, such as polyesters and polyamides
- g) Compounds of the general formula R- (CH 2 -CH 2 -X) n -R ', where R and R' are optionally functionally substituted aliphatic and / or aromatic radicals, X is O, NR with R = H, alkyl stands.
- h) hyperbranched oligomers or polymers such as, for example, polyimines having polyether and / or polyester side chains grafted onto them, hyperbranched polyglycerols,
- i) star polymers
- j) Compounds having a polyethyleneimine backbone and side chains grafted thereon selected from the group consisting of polyether, polyester.
- k) phosphorus-containing oligomers, such as. B. tego dispers 655
Geeignete Netz- und Dispergiermittel sind z.B. von der Degussa AG, Essen unter dem Handelsnamen tego dispers, von EFKA (jetzt Ciba) oder von Byk Chemie, Wesel erhältlich. Geeignete Silane sind von Degussa AG, Geschäftsbereich Aerosil & Silane, Rheinfelden erhältlich.suitable Wetting and dispersing agents are e.g. from the Degussa AG, Essen under the trade name tego dispers, EFKA (now Ciba) or Byk Chemistry, Wesel available. Suitable silanes are from Degussa AG, business unit Aerosil & Silane, Rheinfelden available.
Geeignete partikuläre Füllstoffe sind z. B. unter den Handelsnamen Aerosil®, Aeroxide®, AdNano® oder unter den chemischen Namen der Metalloxide bei Degussa AG, Geschäftsbereich Aerosil & Silane erhältlich.Suitable particulate fillers are, for. B. under the trade names Aerosil ® , Aeroxide ® , AdNano ® or under the chemical name of the metal oxides at Degussa AG, Aerosil & Silane division available.
Das Mahlverfahren:The milling process:
Die nanoskaligen Füllstoffe werden unter sehr hohem Druck in Lösemitteln, die mindestens ein niedermolekulares, oligo- oder polymeres Dispergieradditiv enthalten, durch eine Düse gepreßt. Bei dem Durchtritt durch die Düse treten sehr hohe Scherkräfte auf und das Material wird bei diesem Entspannen auf hohe Geschwindigkeiten beschleunigt. In bevorzugter Weise wird mindestens ein Teilstrom durch eine zweite Düse entspannt und die erzeugten beschleunigten Flüssigkeitsstrahlen auf einen gemeinsamen Punkt fokussiert, um durch Prallwirkung auch größere Aggregate zu vermahlen. Hierbei ist es günstig, wenn die Flüssigkeitsstrahlen aus der entgegen gesetzten Richtung aufeinander prallen. Dabei wird praktisch bei optimaler Justage die kinetische Energie zur Vermahlung der Partikel verwendet bzw. in Wärme umgewandelt, wodurch eine zu hohe abrasive Schädigung der Mahlkammerwände vermieden wird. Da jedoch eine optimale Justage nur schwer möglich ist, werden bei Anwendung eines Winkels von 180° die gegenüberliegenden Düsenhalterungen beschädigt. Um dies zu vermeiden wird entweder ein geringer Winkel verwendet und damit die Wirkung reduziert und die Mahlkammerwände müssen durch das ständige Auftreffen von nicht vollständig abgebremsten Partikeln durch Hartstoffe geschützt werden, oder es werden in einer besonders bevorzugten Ausführungsform 3 Teilströme gewählt und in einer Ebene unter einem Winkel von jeweils 120° justiert. Auch hier wird vorsichtshalber noch durch Hartstoffe die metallische Mahlkammerwandung geschützt. Bei der Vermahlung wird zweckmäßig ein möglichst hoher Feststoffgehalt eingestellt.The nanoscale fillers be under very high pressure in solvents containing at least one contain low molecular weight, oligomeric or polymeric dispersing additive, through a nozzle pressed. When passing through the nozzle very high shear forces occur on and the material is relaxing at high speeds accelerated. Preferably, at least a partial stream through a second nozzle relaxed and the generated accelerated liquid jets on a Focused common point to impact due to larger units to grind. Here it is favorable when the liquid jets off the opposite direction collide. It becomes practical with optimal adjustment, the kinetic energy for grinding the Particles used or in heat converted, thereby avoiding too high abrasive damage to the grinding chamber walls becomes. However, since an optimal adjustment is difficult, when using an angle of 180 °, the opposite nozzle mounts damaged. To avoid this, either a small angle is used and thus reduces the effect and the grinding chamber walls must go through the constant Impact of not complete brazed particles are protected by hard materials, or it can be in a particularly preferred embodiment, 3 partial flows are selected and adjusted in one plane at an angle of 120 ° each. As a precaution, the metallic material is also replaced by hard materials Protected Mahlkammerwandung. When grinding is appropriate one preferably set high solids content.
Zur Vermahlung wird ein Mahlaggregat eingesetzt, das unter hohem Druck Agglomerate und/oder Aggregate des Füllstoffs in nanoskalige Fragmente zerlegen kann. Die Reaggregation bzw. Reagglomeration der Partikel wird durch Stabilisierung der Partikeloberfläche mit Silanen und/oder phosphorhaltigen Verbindungen; Silanen und/oder oligomeren Dispergieradditiven; Kombinationen phosphorhaltiger Verbindungen mit oligomeren Dispergieradditiven verhindert.to Grinding is a grinding unit used under high pressure Agglomerates and / or aggregates of the filler in nanoscale fragments can disassemble. Reaggregation or reagglomeration of the particles is achieved by stabilizing the particle surface with silanes and / or phosphorus-containing Links; Silanes and / or oligomeric dispersing additives; combinations phosphorus-containing compounds with oligomeric dispersing additives prevented.
Ein geeignetes zweistufiges Verfahren ist die Vordispergierung der Nanomaterialien in der flüssigen Phase in einem Rotor-Stator-Durchlauf-Aggregat, Typ Ystral Conti TDS und die anschließende Vermahlung der Prädispersion in einer Hochenergiemühle bei einem Druck über 500 bar, bevorzugt zwischen 500 und 5000 bar und von z. B. 2500 bar.One A suitable two-stage process is the predispersion of the nanomaterials in the liquid phase in a rotor-stator-continuous-unit, type Ystral Conti TDS and the subsequent one Milling the predispersion in a high energy mill at a pressure over 500 bar, preferably between 500 and 5000 bar and z. B. 2500 bar.
Mit dem erfindungsgemäßen Mahlverfahren erhält man fraktale nanoskalige Partikel, die einerseits klein genug sind, um keinen nennenswerten Beitrag zur Lichtstreuung und damit zur Trübung des damit hergestellten Lacks zu leisten und andererseits ihren fraktalen Charakter noch nicht eingebüßt haben. Ziel der Vermahlung ist daher nicht die Erzeugung von Primärpartikeln, wobei die Zusammensetzung der Dispersion nach der Nass-Vermahlung auch einen Gehalt an Primärpartikeln aufweisen kann. Zur Stabilisierung der Dispersionen werden die oben beschriebenen Netz- und Dispergieradditive eingesetzt. Weitere Erläuterungen über die Verwendung und Kombination geeigneter oberflächenaktiver Substanzen werden in den Beispielen gegeben.With the grinding process according to the invention, fractal nanoscale particles are obtained which on the one hand are small enough that they do not contribute significantly to the light scattering and thus to the turbidity of the material on the other hand have not yet lost their fractal character. The aim of the milling is therefore not the production of primary particles, wherein the composition of the dispersion after the wet-grinding can also have a content of primary particles. To stabilize the dispersions, the wetting and dispersing additives described above are used. Further explanations about the use and combination of suitable surfactants are given in the examples.
Das Lösemittelsystem:The solvent system:
Optional kann ein einziges Lösemittel oder eine Kombination von Lösemitteln eingesetzt werden. Das Lösemittel für die Herstellung der Nanopartikeldispersion soll mit den Lösemitteln im Lack kompatibel sein. Geeignete Lösemittel werden ausgewählt aus der Gruppe: aliphatische und cycloaliphatische Lösemittel, aromatische und substituierte aromatische Lösemittel, in Lacken übliche Erdöl- und Benzinfraktionen, Ester, Lactone, Ether, Glykolether, Ketone, Alkohole und sonstige in Lacken übliche Lösemittel. Bevorzugt sind Kombinationen von Lösemitteln unterschiedlichen Siedepunkts (Verdunstungszahl) und unterschiedlicher Polarität. Beispiele für geeignete Lösemittelkombinationen sind Solvesso 150/Butylglykol; Solvesso 150/Methoxypropylacetat und Solvesso 150/Dibasisches Estergemisch DBE; Lösemittelkombinationen mit Xylol oder Butylacetat.optional can be a single solvent or a combination of solvents be used. The solvent for the Preparation of the nanoparticle dispersion should with the solvents be compatible in the paint. Suitable solvents are selected from the group: aliphatic and cycloaliphatic solvents, aromatic and substituted aromatic solvents, usual in paints Oil- and gasoline fractions, esters, lactones, ethers, glycol ethers, ketones, Alcohols and other usual in paints Solvents. Preferably, combinations of solvents are different Boiling point (evaporation number) and different polarity. Examples of suitable Solvent combinations are Solvesso 150 / butylglycol; Solvesso 150 / methoxypropyl acetate and Solvesso 150 / Dibasic ester mixture DBE; Solvent combinations with xylene or butyl acetate.
Weitere in Lacken übliche Additive:Other typical additives in paints:
Optional können weitere in Lacken und Beschichtungen übliche Additive zum Einsatz kommen, ausgewählt aus der Gruppe der Verlaufhilfsmittel, Netzmittel und Dispergiermittel, Antioxidantien, Härtungskatalysatoren, Trocknungsmittel, Reaktivverdünner, Pigmente, Trennmittel, Slipadditive, Hautverhinderungsmittel, Haftungsvermittler, Silane, Phoshorverbindungen, Alkylphosphonate, Korrosionsinhibitoren, Entschäumer,optional can other customary in paints and coatings additives used come, selected from the group of flow control agents, wetting agents and dispersants, Antioxidants, curing catalysts, Drying agent, reactive diluent, Pigments, release agents, panty additives, skin preventatives, adhesion promoters, Silanes, phosphorus compounds, alkylphosphonates, corrosion inhibitors, defoamers,
Bei
Schaumproblemen eignen sich Entlüfter,
die auch im Dieselkraftstoff eingesetzt werden:
Tego Antifoam
MR 465
Tego Antifoam MR 467
Tego Antifoam MR 2057
Tego
Flow ZFS 460Foam problems are suitable for deaerators, which are also used in diesel fuel:
Tego Antifoam MR 465
Tego Antifoam MR 467
Tego Antifoam MR 2057
Tego Flow ZFS 460
Die Antifoam Systeme werden teilweise mit Einsatzmengen zwischen 6 ppm bis 0,5% (Flow) eingesetzt.The Antifoam systems are partially used at levels between 6 ppm used up to 0.5% (flow).
Beschreibung des BeschichtungsverfahrensDescription of the coating process
Die
Beschichtung kann im Labormaßstab
nach den üblichen
Methoden erfolgen. Beispiele für
die Metallbeschichtung im Produktionsmaßstab sind die Beschichtung
von Bandblechen nach dem Coil Coating Verfahren und das Can Coating-Verfahren
zur Metalldosenlackierung. Die Härtung
der Lacke kann aus wirtschaftlichen Erwägungen bei sehr kurzen Zeiten
und hohen Temperaturen erfolgen. Die erfindungsgemäßen Lacke sollen
unter Produktionsbedingungen ihre geforderten Eigenschaften entwickeln.
Ein für
das Labor geeignetes Verfahren ist das Rakeln. Mit einer Kastenrakel,
einer Rillenrakel oder einer Drahtrakel trägt man die Lackschicht auf,
lässt kurz
ablüften
und härtet
die Schicht im Trockenschrank je nach Härtersystem zwischen 130°C und 310°C. Die Nassfilmdicke
wird so gewählt,
dass sich ein Trockenfilm zwischen 5 und 100 μm, bevorzugt 30 und 60 μm Dicke ergibt.
Die Härtungsdauer
kann zwischen 60 min bei tiefer Temperatur und 30 Sekunden bei der
höchsten
Temperatur liegen. Sie wird je nach Reaktivität der hydroxyfunktionellen
Komponente und der Härterkomponente
gemäß den Empfehlungen
der Rohstoffhersteller gewählt.
Hinweise über
geeignete Zeit/Temperatur-Kombinationen finden sich in:
Beschreibung der BeschichtungDescription of the coating
Eine wesentliche Eigenschaft der erfindungsgemäßen Beschichtung ist, dass man klare transparente oder weitgehend klare transparente Überzüge erhält. Nanoskalige Füllstoffe mit einem hohen Brechungsindex führen naturgemäß bei gleicher Teilchengröße zu einer stärkeren Trübung als Füllstoffe mit einem Brechungsindex, der in der Nähe des Brechungsindexes des Harz-Härtersystems liegt. Nach der Härtung der Beschichtung wird noch 24 h liegen gelassen. Danach erfolgt die Prüfung der Lackeigenschaften. Man prüft alle Lackeigenschaften im Vergleich zur unmodifizierten Nullprobe. Folgende Lackeigenschaften wurden geprüft: MEK-Beständigkeit, Haftung (Gitterschnitt), Schichtdicke, Pendelhärte nach König, Erichsentiefung, Kugelhärte, Abriebbeständigkeit (Taber Abraser, Reibräder CS 10, 1000 Umdrehungen (Standard), bei Bedarf bis zu 5000 Umdrehungen), Nassreibetest nach interner Methode, Glanz vor und nach Nassreibetest, Reflow nach 2 h 60°C oder 2 d RT, Bleistifthärte, Erichsen-Ritzhärte.An essential feature of the coating according to the invention is that clear transparent or substantially clear transparent coatings are obtained. Nanoscale fillers with a high refractive index naturally lead to greater haze for the same particle size than fillers with a refractive index close to the refractive index of the resin hardener system. After curing of the coating is left to stand for 24 h. Thereafter, the test of the paint properties. All paint properties are compared with the unmodified blank. The following coating properties were tested: MEK resistance, adhesion (cross-hatch), layer thickness, pendulum hardness according to König, Erichsen indentation, ball hardness, abrasion resistance (Taber Abraser, friction wheels CS 10, 1000 revolutions (standard), if required up to 5000 revolutions), wet rub test according to internal method, gloss before and after wet rub test, reflow after 2 h 60 ° C or 2 d RT, pencil hardness, Erichsen scratch hardness.
Beschreibung der Lackeigenschaften und ihrer PrüfungDescription of the paint properties and her exam
Die erfindungsgemäßen Lacke sind flexibel und kratzfester, scheuerfester und/oder abriebsfester als die unmodifizierten Lacke. Voraussetzung für gesteigerte Kratzfestigkeit und/oder Abriebfestigkeit ist die erfindungsgemäße Vermahlung, Dispergierung und Stabilisierung der fraktalen, partikulären Füllstoffe. Bei nicht ausreichender Dispergierung oder ungeeigneter Stabilisierung sind die fraktalen partikulären Füllstoffe nicht gleichmäßig genug verteilt öder können agglomerieren. Weiterhin kann bei unzureichender Vermahlung auch die Viskosität des Lackes für eine optimale Verarbeitung zu hoch sein. In beiden Fällen zeigen die entsprechenden Lacke Trübungen und die Kratzfestigkeit, Scheuerfestigkeit und/oder Abriebfestigkeit ist gegenüber den unmodifizierten Lacken verringert. Ein wichtiges Merkmal der Erfindung ist deshalb auch die Stabilisierung der durch Hochenergievermahlung erzeugten nanoskaligen Partikel in der Dispersion durch die oben genannten oberflächenaktiven Mittel. Die erfindungsgemäßen Lacke weisen die gleiche oder eine verbesserte Flexibilität verglichen mit unmodifizierten Lacken bei der Erichsentiefung aus. Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele näher erläutert.The paints according to the invention are flexible and scratch-resistant, abrasion-resistant and / or abrasion-resistant as the unmodified paints. Prerequisite for increased scratch resistance and / or Abrasion resistance is the grinding, dispersion according to the invention and stabilization of the fractal, particulate fillers. If not sufficient Dispersion or improper stabilization are fractal particulate fillers not even enough dispersed barren can agglomerate. Furthermore, with insufficient grinding and the viscosity of the paint for optimal processing is too high. In both cases show the corresponding paints turbidities and the scratch resistance, scuff resistance and / or abrasion resistance is opposite the reduced unmodified paints. An important feature of the invention is therefore the stabilization of the high energy grinding produced nanoscale particles in the dispersion by the above surface-active Medium. The paints of the invention have the same or improved flexibility compared with unmodified paints at Erichsentiefung. The invention is explained in more detail with reference to the following examples.
Beispiel 1:Example 1:
Herstellung der Suspensionen und Vergleichssuspensionen sowie deren Eigenschaften:Preparation of the suspensions and comparative suspensions as well as their properties:
Suspension 1 A (S1A):Suspension 1 A (S1A):
15%
AEROXIDE® Alu
65, 10% Hostaphat OPS bezogen auf Al2O3, in Xylol;
in einem
mit einem Leitstrahlmischer ausgerüsteten 100 l Edelstahl-Ansatzbehälter werden
58,45 kg Xylol vorgelegt und 1,05 kg Hostaphat OPS unter Rühren gelöst. Anschließend werden
bei laufendem Dispergieraggregat Ystral Conti-TDS 3 (Statorschlitze:
4 mm Kranz und 1 mm Kranz, Rotor/Stator-Abstand ca. 1 mm) unter Scherbedingungen
10,5 kg AEROXIDE® Alu 65 (BET 65 m2/g), Hersteller Fa. Degussa, in den Ansatzbehälter gegeben.
Nach Beendigung der Zugabe wird bei 3000 U/min noch 30 min lang
nachgeschert. Diese Vordispersion wird in zwei Durchgängen durch
die Hochenergiemühle
Sugino Ultimaizer HJP-25050 bei einem Druck von 2500 bar und Diamantdüsen von
0,25 mm Durchmesser geführt
und dadurch intensiv weiter vermahlen.15% AEROXIDE Alu ® 65, 10% Hostaphat OPS relative to Al2O3, in xylene;
in a equipped with a jet mixer 100 l stainless steel batch tank 58.45 kg of xylene are placed and 1.05 kg Hostaphat OPS dissolved with stirring. Subsequently, during ongoing dispersing Ystral Conti-TDS 3 (stator slot: 4 mm ring and 1 mm ring, rotor / stator gap ca. 1 mm) under shear conditions, 10.5 kg of AEROXIDE Alu ® 65 (BET 65 m 2 / g), Manufacturer Fa. Degussa, placed in the batch tank. After completion of the addition is post sheared at 3000 U / min for 30 min. This predispersion is passed in two passes through the high-energy mill Sugino Ultimaizer HJP-25050 at a pressure of 2500 bar and diamond nozzles of 0.25 mm diameter and thereby intensively further ground.
Die
weiteren Beispiele wurden analog dem Ausführungsbeispiel Suspension 1
A (S1A) durchgeführt, wobei
die Komponenten in Mengen entsprechend der nachfolgenden Tabelle verwendet
werden. Die Prozentangaben für
das oberflächenaktive
Material (Werte in Klammern) beziehen sich auf den Nanopartikelfeststoff.
- * Mit Entschäumer BYK-05;
- ** %-Angabe bezogen auf AEROXIDE bzw. AEROSIL;
- *** nur ca. 5,3% Feststoff konnten ohne Additive eingearbeitet werden da die Viskosität zu stark anstieg;
- **** nur ca, 3% Feststoff konnten ohne Additive eingearbeitet werden da die Viskosität zu stark anstieg;
- * With defoamer BYK-05;
- **% value based on AEROXIDE or AEROSIL;
- *** only about 5.3% solids could be incorporated without additives because the viscosity increased too much;
- **** only about 3% solids could be incorporated without additives because the viscosity increased too much;
Es wurden weitere Vergleichsdispersionen (-suspensionen) hergestellt:
- a) Dispersionen ohne Dispergieradditiv und ohne Vermahlung auf der Hochenergiemühle
- b) Dispersionen mit Dispergieradditiv ohne Vermahlung auf der Hochenergiemühle
- a) dispersions without dispersing additive and without grinding on the high-energy mill
- b) Dispersions with dispersing additive without grinding on the high-energy mill
Die Dispersionen wurden 15 min mit einem Dissolver oder 30 min mit einem Rotor-Startor-Durchlaufscheraggregat (Fa. Ystral) dispergiert.The Dispersions were mixed with a dissolver for 15 min or with a dissolver for 30 min Rotor startor Pass shearing unit (Ystral Co.).
Die
Versuche belegen, dass durch den Einsatz konventioneller Rotor-Stator-Mischer
oder durch Dissolver keine Verkleinerung der mittleren Teilchengröße in der
Suspension erzielt wird, unabhängig
davon ob ein Dispergieradditiv eingesetzt wurde oder nicht.
- * Mit Entschäumer BYK-05;
- ** %-Angabe bezogen auf AEROXIDE bzw. AEROSIL;
- *** nur ca. 5,3% Feststoff konnten ohne Additive eingearbeitet werden da die Viskosität zu stark anstieg;
- * With defoamer BYK-05;
- **% value based on AEROXIDE or AEROSIL;
- *** only about 5.3% solids could be incorporated without additives because the viscosity increased too much;
Die Bestimmung der Teilchengröße und Teilchengrößenverteilung der Nanopartikeldispersionen erfolgte mittels Lichtstreuanalyse gemäß Mie-Theorie mittels eines Horiba LA 920-Laserstreulichtspektrometers.The Determination of particle size and particle size distribution The nanoparticle dispersions were carried out by means of light scattering analysis according to Mie theory using a Horiba LA 920 laser scattered light spectrometer.
Weitere
Suspensionen S6 bis S10 wurden nach gleichem Verfahren in Butylacetat
hergestellt. Anstelle der oben genannten oberflächenaktiven Verbindungen kam
nur ein polymeres Dispergieradditiv auf Basis eines Polyethylenimins
mit darauf aufgepfropften Polyether- und Polyesterseitenketten (Versuchsprodukt,
Degussa AG, Essen) zum Einsatz. Folgende Dispersionen wurden eingesetzt: Nanopartikeldispersionen in Butylacetat
mit polymerem Dispergieradditiv:
- *) Als Dispergieradditiv wurde Tego Dispers 655 eingesetzt.
- **) Absolut, bezogen auf Gesamtsystem
- *) Tego Dispers 655 was used as the dispersing additive.
- **) Absolutely, relative to the overall system
Es wurden weitere Vergleichsdispersionen (-suspensionen) hergestellt.There were further comparative dispersions (suspensions) were prepared.
Zum Vergleich wurden folgende Dispersionen hergestellt:
- c) Dispersionen ohne Dispergieradditiv und ohne Vermahlung auf der Hochenergiemühle
- d) Dispersionen mit Dispergieradditiv ohne Vermahlung auf der Hochenergiemühle
- c) dispersions without dispersing additive and without grinding on the high-energy mill
- d) dispersions with dispersing additive without grinding on the high-energy mill
Die Dispersionen wurden 15 min mit einem Dissolver Pendraulik LD 50 mit 35 mm Scheibe und 930 UpM dispergiert. Ohne Dispergieradditiv erhielt man zum Teil viskose Pasten, so dass nicht die gleiche Füllstoffmenge wie mit Dispergieradditiv erreicht werden konnte.The Dispersions were 15 min with a Dissolver Pendraulik LD 50 with 35 mm disc and 930 rpm dispersed. Without dispersing additive one received in part viscous pastes, so that not the same quantity of filler as could be achieved with dispersing additive.
Die Versuche belegen, dass mit dem konventionellen Dispergieren durch Dissolver keine gleichwertige Verkleinerung der mittleren Teilchengröße wie bei der Hochenergievermahlung erzielt wird, unabhängig davon ob das Dispergieradditiv eingesetzt wurde.The Experiments prove that with the conventional dispersing Dissolver no equivalent reduction of the mean particle size as in the Hochenergievermahlung is achieved, regardless of whether the dispersing additive was used.
In
einigen Fällen
kann mit der Kombination von Dispergieradditiv und Nanopartikel
bereits ein mittlerer Teilchendurchmesser von mehreren 100 μm erreicht
werden. Die Hochenergievermahlung erlaubt in diesen Fällen aber
eine nochmalige Verkleinerung bis zu sehr niedrigen Teilchengrößen. Vergleichsversuche: Nanopartikeldispersionen
in Butylacetat mit polymerem Dispergierhilfsmittel, dispergiert am
Dissolver ohne Vermahlung mit der Hochenergiemühle:
- *) mehr als 7,6 Teile Alu C können wegen starken Viskositätsanstiegs ohne Dispergieradditiv nicht in die Dispersion eingearbeitet werden. Mit dem Dispergieradditiv ohne Hochenergievermahlung können maximal 26 Teile eingearbeitet werden. Mit Dispergieradditiv und Hochenergievermahlung können 36 Teile eingearbeitet werden.
- **) Dispergierung bei 4600 UpM, viskose Paste
- ***) Dispergierung bei 2800 UpM, viskose Paste
- ****) Dispergierung bei 1860 UpM, viskose Paste
- *****) Absolut, bezogen auf Gesamtsystem
- *****) der maximal einstellbare Feststoffgehalt ist 25% bei einem Gehalt von 4,5% polymerem Dispergieradditiv absolut. Oberhalb dieser Konzentration tritt puddingartige Verdickung auf.
- *) more than 7.6 parts of Alu C can not be incorporated into the dispersion because of a marked increase in viscosity without a dispersing additive. With the dispersing additive without high energy milling a maximum of 26 parts can be incorporated. With dispersing additive and high energy milling 36 parts can be incorporated.
- **) Dispersion at 4600 rpm, viscous paste
- ***) Dispersion at 2800 rpm, viscous paste
- ****) Dispersion at 1860 rpm, viscous paste
- *****) Absolutely, relative to the whole system
- *****) the maximum settable solids content is 25% with a content of 4.5% polymeric dispersing additive absolute. Above this concentration, pudding-like thickening occurs.
Beispiel 2:Example 2:
Lacke, Herstellung und EigenschaftenPaints, production and properties
Die Nanopartikelsuspensionen werden mit Harzen und Härtern sowie weiteren Additiven gemischt, bei Bedarf noch einmal mit einem Dissolver dispergiert, zum Entgasen ruhen gelassen, auf Bleche beschichtet und thermisch gehärtet. Die Härtungstemperatur/Zeit-Kombination wird so gewählt, dass der MEK-Test bestanden wird, aber noch keine Gelbfärbung durch Überhärtung auftritt. Durch den Zusatz der Nanopartikel kann es erforderlich sein, die Härtungszeit gegenüber den urmodifizierten Lacken etwas zu verlängern. Üblicherweise wurde bei 160°C und Härtungszeiten zwischen 10 und 30 min gehärtet. Die unterschiedlichen erfindungsgemäßen Zusammensetzungen werden in nachfolgenden Tabellen wiedergegeben. Ein erfindungsgemäßer Lack besteht z. B. aus einem hydroxyfunktionellen Polyester, einem Phenol-Formaldehydharz, einer Lösemittelmischung, einem Härtungskatalysator, einem Verlaufhilfsmittel sowie einem oberflächenmodifizierten nanoskaligen partikulären Füllstoff (gemäß einer der vorstehend beschriebenen Partikelsuspensionen/-dispersionen).The nanoparticle suspensions are mixed with resins and hardeners as well as other additives, if necessary dispersed again with a dissolver, allowed to stand for degassing, coated on sheets and thermally cured. The cure temperature / time combination is chosen to pass the MEK test but no yellowing due to over cure. The addition of the nanoparticles may make it necessary to slightly increase the curing time compared to the urmodified coatings. Usually was cured at 160 ° C and cure times between 10 and 30 minutes. The different compositions according to the invention are reproduced in the following tables. An inventive paint consists z. B. from a hydroxy-functional polyester, a phenol-formaldehyde resin, a solvent mixture, a curing catalyst, a flow control agent and a surface-modified nanoscale particulate filler (according to one of the particle suspensions / dispersions described above).
Beispiele für Lacke aus Polyester und Phenol-Formaldehydharz:Examples of lacquers of polyester and phenol-formaldehyde resin:
Die
folgenden Beispiele belegen die Steigerung der Härte (Bleistifthärte) und
Kratzfestigkeit (Ritzhärte)
durch Modifizierung mit Nanopartikeln.
- 1) Linearer gemischt aliphatisch/aromatischer Polyester, Mn = ca. 6000, OH-Zahl = 20, 50% in Hydrosol A 200 Naphthalin-frei
- 2) 39,5% SiO2 in Butylacetat (Aerosil OX 50)
- 3) Pigment z. B. Kronos 2310
- 4) z. B. Cymel 303
- 5) saure Katalysatoren wie z. B. Nacure 2500
- 6) z. B. Disparlon 1984/50% in SN200
- 7) z. B. Glykole, Ester, Ether, Aromatenschnitte etc.
- 1) Linear mixed aliphatic / aromatic polyester, Mn = about 6000, OH number = 20, 50% in Hydrosol A 200 naphthalene-free
- 2) 39.5% SiO 2 in butyl acetate (Aerosil OX 50)
- 3) pigment z. Eg Kronos 2310
- 4) z. B. Cymel 303
- 5) acidic catalysts such as. Eg Nacure 2500
- 6) z. Eg Disparlon 1984/50% in SN200
- 7) z. As glycols, esters, ethers, aromatic cuts etc.
Die
Lackrezepturen wurden als Decklacke auf einem Primer angewendet.
Die Schichtdicke beträgt
20 μm, die
Ofentemperatur betrug 310°C
bei einer Verweilzeit von 30 sec.
VergleichsversucheComparative tests
Zum
Vergleich wurden Lacke mit Aerosil OX 50 ohne Dispergieradditiv
und mit Aerosil OX 50 mit Dispergieradditiv jeweils ohne Vermahlung
auf der Hochenergiemühle
durchgeführt.
Die Vergleichsversuche belegen, dass ohne Vermahlung auf der Hochenergiemühle keine
Verbesserung der Ritzhärte
(Kratzfestigkeit) und der Bleistifthärte erzielt werden kann. Die
mit konventionellen Dissolvern dispergierten Vergleichslacke hatten
Stippen durch Agglomerate, während
die über
die Hochenergiemühle
dispergierten Lacke optisch einwandfrei waren.
Die
Lackrezepturen wurden als Decklacke auf einem Primer angewendet.
Die Schichtdicke beträgt
20 μm, die
Ofentemperatur betrug 310°C
bei einer Verweilzeit von 30 sec.
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