DE1519250A1

DE1519250A1 - Verfahren zur Herstellung von stabilen und in Wasser dispergierbaren silikatischen Pulvermischungen unter Verwendung von Alkalisilikat und Fuellstoffen und/oder Pigmenten

Info

Publication number: DE1519250A1
Application number: DE19631519250
Authority: DE
Inventors: Louis Gandon
Original assignee: Nobel Bozel SA
Current assignee: Nobel Bozel SA
Priority date: 1962-11-19
Filing date: 1963-10-01
Publication date: 1970-02-12
Also published as: ES293201A1; FR1347791A; LU44556A1; GB1068584A

Description

Dr. Ing. E. BERKENFELD ■ Dipl.-lng. H. RERKEN FELD, PatentPPVfcäliqL, JCöln

Anlöge ~7 /^ Π Aktenzeichen P 15 19 250.4

zur Eingabe vom 2 Λ. to / Name d. Anm. NObel-ΒθΖβΙ . · .

Verfahren zum Herstellen von stabilen und in Wasser dispergierharen silikatischen PulVermischungen unter Verwendung von Alkalisilikat und Füllstoffen und/oder Pigmenten.

Aus der deutschen Patentschrift 437 553 ist ein Verfahren zum Herstellen von stabilen Silikatfarben bekannt, bei dem als Bindemittel verfestigtes, leicht lösliches Kalisilikat mit 10 Wassergehalt verwendet wird. Um Kalisilikat wie aber auch Natri umsilikat zu verfestigen, muß die Silikatlösung von Wasser befreit werden, wobei indes Pulver, die zwar unbegrenzt haltbar aber praktisch nicht in kaltem Wasser löslich sind, oder sehr hygroskopische Produkte entstehen. Um solche handelt es sich bei dem leicht verfestigten Kalisilikat, da nach der deutschen Patentschrift 437 553 ein Verfestigen des flüssigen Kaliwasserglases nur durch Entwässern erzielt werden kann; wenn man aber solche hygroskopische Produkte mit Füllstoffen bzw. Pigmenten versetzt, wird die Silikatfarbe unerwünscht früh fest.

Vorliegender Brfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten Silikatfarben zu überwinden und Gegenstand vor liegender Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen von stabilen und in Wasser dispergierbaren silikatischen Pulvermischungen unter Verwendung von Alkalisilikat und Füllstoffen und/oder Pigmenten, bei welchem man ein Alkalisilitet mit einem molaren Verhältnis von SiOg/MCgO (Me - K oder Na) von 3 bis 3*6 in einer Menge von 10 bis 15 Gewichtsprozent, berechnet auf das Gesamtgewicht der trockenen Masse, mit einem organischen Polymeren, wie Alkalipolyacrylat und/oder Polygalactomannit, in einer Menge von 0 bis 3 Gewichtsprozent, berechnet auf das Ge-

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ORiGfNAL INSPECTED

(Art. 7 £ l /.U. H ; r.. -.-.- Z. -.sÄnderungaQes. * 4.9.

samtgewicht der trockenen Masse, zu einem einen Restwassergehalt von wenigstens 18$, vorzugsweise 23 bis 25# aufweisenden Gemisch verarbeitet und dann das so erhaltene Gemisch, berechnet auf die trockene Masse, mit 85 bis 90 Gewichtsprozent an bei Reaktion mit dem Silikat in Wasser unlösliche Silikate ergebenden oder inerten Füllstoffen und/oder Farbstoffen vermischt.

Das nach dem Verfahren der Erfindung erhaltene Pulver läßt sich in Wasser dispergieren, und zwar auch dann, wenn es ausschließlich auf der Basis von Natriumsilikat beruht. Auch die Dispersionen sind praktisch unbegrenzt haltbar. Diese Feststellung ist überraschend, da noch in der wesentlich jüngeren deutschen Patentschrift 921 952 die.Auffassung vertreten wird, daß Natronwasserglas für Anstrichzwecke nicht brauchbar ist, da es zu weißen Ausblühungen führe. Es ließ sich nicht voraussehen, daß sich die Schwierigkeiten der bekannten Anstrichmittel dadurch überwinden lassen, daß man ein Alkalisilikat mit einem bestimmten molaren Verhältnis von Si0p/Me_?0 anwendet und auf einen bestimmten Feuchtigkeitsgrad entwässert.

Aus der deutschen Patentschrift 921 952 ist eine Anstrichmasse bekannt, die aus Natronwasserglas und Kaliwasserglas in solcher Konsistenz und einer Körperfarbe in solchen Mengen besteht, daß die Anstrichmasse eine plastische Kon&stenz hat. Eine lediglich durch Zugabe eines Füllstoffes zu einer im übrigen unveränderten Wasserglaslösung erhaltene plastische Masse hat andere Eigenschaften als eine aus verfestigtem pulverförmigem Material in Wasser dispergierte Masse, da sich die Struktur eines getrockneten, verfestigen Alkalisilikates in Abhängigkeit vom verbleibenden Wassergehalt so stark ändert, daß einmal ein wasserlösliches Pulver und ein anderes Mal eine hygroskopische leicht lösliche Masse entsteht. Mittels Dispersionen aus dem erfindungsgemäßen Pulvergemisch hergestellte Überzüge haben als solche bereits eine große Abriebfestigkeit, eine ausgezeichnete Widerstandsfähigkeit gegen die Einwirkung von Wasser und Reinigungsmitteln sowie atmosphärischen Einflüssen; die Überzüge zeichnen sich ferner durch eine große Haftfestigkeit und hervorragende Deckkraft aus, so daß sich ein weiterer Lack-

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überzug erübrigt.

Nach einer weiteren Ausführung der Erfindung erfolgt die Herstellung des Gemisches aus dem Alkalisilikat der oben angegebenen Zusammensetzung und einem organischen Polymer in der Weise, daß man aus einer wässrigen Lösung von Alkalisilikat Wasser bis zu dem einen Restwassergehalt von wenigstens 18$ in dem Gemisch mit den organischen Polymeren ergebenden Restwassergehalt entfernt und danach das so erhaltene Pulver mit dem organischen Polymeren vermischt; nach einer wefceren Ausführung der Erfindung wird das Alkalisilikat in Form einer wässrigen Lösung mit dem organischen Polymeren vermischt und dann aus dem Gemisch das Wasser bis zu dem gewünschten Restwassergehalt von wenigstens 18$ entfernt.

Beispiele von Füllstoffen und/oder Farbstoffen, die bei der Umsetzung mit dem Alkalisilikat im Wasser unlösliche Silikate ergeben, sind Matallhydroxyde-, Metalloxyde oder -hydroxyde, wie ZnO, Ca(OH)₂, Mg(OH)₂, oder Erdalkalicarbonate, wie CaCO,, oder feinpulvrige Metalle, wie Zn, Cu, Al.

Als inerte Füllstoffe können Erden, Kaolin, Kalk, amorphe Kieselsäure, Schwermetalloxyde, wie Titanoxydy verwendet werden.

Weiterhin können einzeln oder gemeinsam folgende speziellen Maßnahmen beim Verfahren der Erfindung angewendet werden:

- Die Masse enthält .10 - j50 Gew. -% an Silikat, berechnet auf das Gesamtgewicht der trockenen Masse;

- das Gesamtverhältnis an Füllstoff und/oder Farbstoff, berechnet auf die trockene Masse, beträgt zwischen 70 und ·Βθ Gew.-#;

- als Füllstoffe und/oder Pigmente könne solche gewählt werden, die in wässrigem Medium mit dem Silikat reagieren und ein in Wasser unlösliches Silikat zu bilden vermögen; solche reaktiven Substanzen sind beispielsweise Metalloxyde und -hydroxyde wie ZnO, Ca(OH)₂, Mg(OH)₂, Erdalkalicarbonate, wie CaCO, und fein pulverisierte Metalle wie Zn, Cu, Al und ähnliche;

- die für die Reaktion mit den Silikaten vorgesehenen Substanzen sollen in einer solchen Menge vorhanden sein, daß bei der Verdünnung die Ausfällung des Silikates und dessen Umsetzung

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wenigstens teilvei.se, in in Wasser unlösliches Silikat sichergestellt istj

- man kann auch solche Füllstoffe und/oder Pigmente verwenden, die als inerte Substanzen bekannt sind;

- vorzugsweise können als inerte Füllstoffe beispielsweise Erden, Kaolin, Kalk, amorphes Silicium, Oxyde von Schwermetallen wie Titan, und ähnliche verwendet werden;

- als Alkalisilikat wird vorzugsweise ein Natrium- oder Kaliumsilikat mit einem molaren Verhältnis von SiOp/ΜβρΟ (Me = K oder Na) größer als 3 verwendet;

- man kann ein die Viskosität der Silikatlösungen stabilisierendes Mittel zusätzlich einsetzen, das mit den Lösungen verträglich ist und als Dispergiermittel für die Füllstoffe dienen kann und das unter anderem filmbildende Eigenschaften aufweisen kann und eine erhöhte Bindungsfähigkeit hat, sowie, die Geschwindigkeit der Trocknung der in Wasser dispergierten Masse zu erniedrigen vermag;

- als ein solches Mittel, das zusätzlich zu den Füllstoffen und/ oder Pigmenten angewendet werden kann, läßt sich zweckmäßig ein kolloidales Material oder ein langkettiges organisches Polymeres verwenden, die löslich sind in den Silikatlösungen und mit diesen absolut verträglich sind;

- solche kolloidalen oder polymeren Stoffe können in einer solchen Menge verwendet werden, daß sie 0-3 Gew.-%, berechnet auf die trockene Masse, ausmachen;

- als organisches Polymeres hat sich ein Alkalipolyacrylat und/ oder ein Polygalactomannit als zweckmäßig erwiesen;

- bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die Masse in Form eines Pulvers oder vollständig dispergierbar in Wasser,hergestellt werden;

- man verwendet das Silikat im erfindungsgemäßen Verfahren in Form eines Pulvers, in welchem wenigstens 18# an Wasser und vorzugsweise 23 - 25# zurückgehalten sind;

- die erfindungsgemäß hergestellte pulverförmige Masee enthält:

(a) 10 - 15 Gew.-% an trockenem Alkalisilikat mit einem molaren Verhältnis von Si0₂/Me₂0 in der Größenordnung von 3-3,6 und einem Feuchtigkeitsgehalt von 23 - 25$;

(b) 85 - 90Ji an Füllstoffen wie beispielsweise Pigmente und ' Mittel, die mit dem Silikat reagieren und

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. (c) O - j5 Gew. -% eines organischen Polymeren, wie es weiter oben bestimmt wurde.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens geht man in folgender Weise vor: - Wenn man die Masse in Form eines eine stabile Dispersion in Wasser bildenden Pulvers erhalten will, geht man von einer Lösung von Alkalisilikat mit einem molaren Verhältnis von SiOp/ΜβρΟ, wie es zuvor definiert wurde, aus, mlacht dieser Lösung gegebenenfalls ein organisches Polymeres, wie es weiter oben definiert wurde, zu, eliminiert Wasser daraus bis der Wassergehalt auf 18 - 25# eingestellt ist und mischt das so erhaltene Pulver mit Füllstoffen und/oder Pigmenten, die, nach der Verdünnung mit Wasser, mit den besagten Silikaten zu reagieren vermögen.

Die erfindungsgemäß hergestellten pulverförmigen Massen haben folgende Vorteile:

1. Sie haben wiederholbare,, gleichbleibende und gut definierte Kennwerte.

2. Die Verpackung ist vereinfacht und vergleichsweise gering, da die Masse als Pulver vorliegt.

3· Die Masse läßt sich in der Form einsetzen, daß man das Pulver zum Zeitpunkt der Verwendung in Wasser einbringt, so daß sich auf Zufällen beruhende Abmessungen erübrigen.

Im Folgenden werden einige Beispiele angeführt, die veransachaulichen sollen, wie man die beschriebenen Pulver und Farben gewinnen kann. Durch diese Beispiele soll die Erfindung nicht begrenzt werden. In den Beispielen sind die Teile und Prozente als Gewichtsteile bzw. Gew.-Ji angegeben.

Beispiel 1

A. In einer Lösung von Kaliumsilikat mit einem molaren Verhältnis von SiOp/KpO von 3,7 und einer Dichte von 32° Be bei 2O⁰C wurden 1,25?ß an Natriumpolyacrylat gelöst.

Diese Mischung wurde in bekannter Weise getrocknet und zwar 30 weit, daß die Zusammensetzung des erhaltenen pulverisierten Produkts folgende war (die Prozent angaben sind Gewichtsprozente, beireohnet auf das Endprodukt): -5-

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Wasser 24 %

Gesamte trockene Substanzen 76 %

Akrylpolymere (in
Form von Natriumpolyacrylat) 3 %

Gesamte mineralische Substanzen 73

und	darin	• *	51,5
SiO₂		21,5
KO

B. Alsdann wurde eine trockene Mischung hergestellt, die folgende Zusammensetzung hatte:

15 Teile des Pulvers (A)

85 Teile an Füllstoffen und Pigmenten, die wie folgt zusammengesetzt waren:

Zinkoxyd 12 Teile

Titanoxyd in Form von

Rutil 8 Teile

CaIciumcarbonat 45 Teile Kieselsäure 20 Teile

C. In regelmäßigen Intervallen wurden Farben hergestellt, in der Weise, daß unter Rühren 3 Teile des Pulvers (B) in 2 Teilen Wasser dispergiert wurden.

Nachdem 30 Minuten gleichmäßig gerührt worden war und man 30 Minuten die Masse hatte ruhen lassen, wurde die Viskosität der Mischung vermittels eines Torsiometer vom Typ Eppreeht gemessen, und die Deckkraft wurde mittels des Eichmaßes nach Pfund bestimmt. Folgende Werte wurden gefunden:

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Dauer der Aufbewahrung Viskosität in Poisen Deckkraft ger

der mit dem Pulver her- nach 30 Min. Rühren Farbe in m /Li-

gestellten Dispersion und einer Ruhezeit bei ter

20° C

0 Tage von 30 Min, von 60 Min.

11,76 12,63 5,95

5 Tage 11,41 12,10 5,75

15 Tage 12,28 14,16 5,57

Tage 11,58 13,52 5,75

2 Monate 11,85 14,02 5,57

Die erfindungsgernäß hergestellte Silikatfarbe ist vollständig matt. Sie kann verwendet werden sowohl für Außen- als auch für Innenanstriche. 3ie trocknet schnell. Sie bildet feste und gegen Witterungseinflüsse widerstandsfähig Überzüge.

Beispiel 2

Es wurde ein Kaliumsilikat in Pulverform verwendet, das ein molares Verhältnis von Si0„/K₂0 von 3,35 hatte und dessen Re&feuchtigkeit auf 23,5/b einreguliert worden war.

Dieses Silikat hatte den Vorteil, daß es sich mit großer Leichtigkeit in Wasser auflösen ließ.

A. Es wurden 14 Teile eines solchen Silikates, 0,25 Teile von Polygalactomannit-Gummi mit einer mittleren Viskosität und Füllstoffe folgender Zusammensetzung (in Gew.-Teilen) zusammengebracht :

Zinkoxyd 12

Calciumcarbonat 30

Kaolin 15

CB-ber Ocker (synthetisches

Eisenoxyd) 0,75

Kieselsäure in Form eines

feinen Pulvers 28

B. Dieses Pulver wurde in geschlossenen Säcken aufbewahrt.

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C. Es wurde in der Weise verdünnt, dass in 2 Teile Wasser 3 Teile des Pulvers eingerührt wurden.

Nach einer Stunde Ruhezeit, während welcher die Mischung mittels eines Stabes gerührt wurde, erhielt man eine pseudoplastische Präparation, die sich hervorragend auf Fassaden aus Beton verstreichen liess. Diese Farbe besass darüber hinaus alle die Eigenschaften der handelsüblichen Silikatfarben, besaß die Fähigkeit, nicht abzulaufen und wies einen ebenso guten Verlauf auf wie VinylüberzÜge.

Die Deckkraft war sehr gut (6,5 m /Liter) und der Widerstand gegen feuchte Reibung, gemessen mit einem Plinometer, überstieg 6.000.

Es darf noch gesagt werden, daß die vorliegende Erfindung lediglich beispielsweise und keineswegs beschränkend beschrieben wurde und daß jede Änderung möglich ist, ohne daß vom Wesen der Erfindung abgewichen wird. Dies gilt insbesondere auch für den Fall, daß man Zuflucht nimmt zu einem Polymeren wie es zuvor definiert wurde; man kann auch in die Masse ein polymerisierbares Monomeres einbringen, das nach der Polymerisation in situ oder nach der Copolymerisation mit einem anderen, gleicherweisen polymerisierbaren Monomeren die gewünschten verträglichen Produkte ergibt.

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Herstellen von stabilen und in Wasser dispergierbaren silikatischen Pulvermischungen unter Verwendung von AlkalisilikBt und Füllstoffen und/oder Pigmenten, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Alkalisillkat mit einem molaren Verhältnis von 3i0₂/Me₂0 (Me = K oder Na) von 3 bis 3,6 in einer Menge von 10 bis 15 Gewichtsprozent, berechnet auf das Gesamtgewicht der trockenen Masse, mit einem organischen Polymeren, wie Alkalipolyacrylat und/oder Polygalactomannit, in einer Menge von 0 bis 3 Gewichtsprozent, berechnet auf das Gesamtgewicht der trockenen Masse, zu einem einen Restwassergehalt von wenigstens 18 #, vorzugsweise 23 bis 25 % aufweisenden Gemisch verarbeitet und dann das so erhaltene Gemisch, berechnet auf die trockene Masse, mit 85 bis 90 Gewichtsprozent an bei Reaktion mit dem Silikat in Wasser unlösliche Silikate ergebenden oder inerten Füllstoffen und/oder Farbstoffen vermischt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Verarbeitung zu dem Gemisch aus Alkalisilikat und organischem Polymeren in der Weise vornimmt, daß man aus einer wässrigen Lösung von Alkalisilikat Wasser bis zu dem einen Restwassergehalt von wenigstens 18 % in dem Gemisch mit den organischen Polymeren ergebenden Restwassergehalt entfernt und danach das so erhaltene Pulver mit dem organischen Polymeren vermischt.

3. Verfahren naoh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Verarbeitung zu dem Gemisch aus Alkalisilikat und organischem Polymeren in der Weise vornimmt, daß man das Alkallsilikat in Form einer wässrigen Lösung mit dem organischen Polymeren

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Haue Unterlagen «λι _kι,*ε.,κ,. _m ^_na8fles.«.4.*w>_n

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vermischt und dann aus dem Gemisch das Wasser bis zu dem gewünschten Restwassergehalt von wenigstens 18 % entfernt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man als bei der Reaktion mit dem Silikat in Wasser unlösliche Silikate ergebende Füllstoffe und/oder Farbstoffe Metalloxyde oder -hydroxyde, wie ZnO, Ca(OH)₂, Mg(OH)₂, oder Erdalkalicarbonate, wie CaCO,, oder feinpulvrige Metalle, wie Zn, Cu, Al, verwendet.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis J>, dadurch gekennzeichnet, daß man als inerte Füllstoffe solche wie Erden, Kaolin, Kalk, amorphe Kieselsäure, Schwermetalloxyde, wie Titanoxyd, verwendet.

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