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Verfahren zur Herstellung von organisch modifizierten Kiesel- säuren
und Silikaten. | Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung organisch |
| modifizierter Kieselsäuren und Silikate, die
sich insbesondere |
| für die Mattierung von Lackfilmen eignen. |
| Es ist bekannt, synthetische siliziumdioxidhaltige Stoffe
als |
| Mattierungsmittel einzusetzen. Die in verschiedene Lacksysteme |
| eingearbeiteten Kieselsäuren - und das gilt gleichermassen |
| für Xerogele und Aerogele - neigen jedoch sehr häufig
zum |
| Absetzen und bilden bei längerer Lagerung einen harten Boden- |
| körper, der sich äusserst schwierig oder gar nicht durch
einfaches |
| Umriihren im Lack verteilen lässt. Die Neigung, harte Bodenkörper |
| zu bilden, ist besonders ausgeprägt, wenn die Lacke polare
Lö- |
| sungsmittelkomponenten,-z.H. niedrige Alkohole, enthalten. |
| Es hat daher nicht an Versuchen gefehlt, das Absetzverhalten
von |
| Dieselsäuren in Lacken zu verbessern. Dazu gehört die Impräg- |
| nierung von Kieselgelen mit anorganischen Fluoriden und
komplexen |
| Fiuoriden mit C1-C5-Alkoholen, mit organischen Silikaten
(kster |
| der Orthokieselsäure, und achliesalich mit einem mikrokristallinen, |
| inerten Petroleumwachs. Hierbei wird eine gefällte Kieselsäure |
| reit schmelzfZtissigem Wache gecoatet, wobei die gecoatete
Kiesel- |
| säure einen ltachasehalt von 15- 3o % aufweist. ' |
| t |
Während die, drei ersten Behandlungsverfahren in dem einen oder anderen
Lacksystem zu Verbesserungen
der Redispergierbarkeit
der
abgesetzten
Bodenkörper führen, lassen sich die mit Wachs imprägnierten-Kieselgele
in praktisch allen bekannten Lacksystemen
ohne Schwierigkeiten durch einfaches
Umschütteln
oder Aufrühren
glatt im Lack verteilen.
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Dieser Vorteil in Hinblick auf das Absetzverhalten
geht jedoch
weitgehend auf Kosten der Mattierungswirkung.
Die Mattierungswirkung
eines wachsimprägnierten Kieselgels ist im Vergleich
zu
anderen handelsüblichen Mattierungs-Kieselsäuren
deutlich
`herabgesetzt.
Ein anderer Nachteil ist die geringe Kratzfestigkeit
der mattierenden Lackfilme,
die auf den relativ hohen (15-3o Gew.%) Naturwachsgehalt
zurückzuführen ist.
Ferner werden die Lackfilme
durch mechanische Beanspruchung recht schnell
glänzend.
| Derartige wächsimprägnierte Kieselsäuren weisen zwar eine
gewisse |
| Feinheit auf, doch entspricht diese bei den zunehmenden
Qualitäts- |
| anforderungen, die an die Lackoberflächen besonders von
pigmentier- |
| ten, relativ dünnen Lackfilmen gestellt, werden, nicht mehr
den |
| Bedürfnissen der modernen Lack- und Pigmenttechnologie. |
| Es ist zwar mit,den Mitteln der modernen Mahltechnik(z.B.
durch |
| Strahlmahlung) ifiäMethin möglich, eine sehr feinteilige
Kiesel- |
| säure herzustellen, doch hat die Erfahrung gezeigt, dass
mit , i |
| zunehmender Feinheit der Mattierungskieselsäure zwar die
Qualität |
der Lackoberfläche besser wird, das Mattierungsvermögen.aber
deut-
lich abnimmt.
Parallel dazu nimmt die Verdickungewirkung,
die
unerwünscht ist und beim Spritzen der Lacke häufig zu Verlaufs-
störungen
Anlass geben kann, stark zu.
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Die Erfindung ging von der Aufgabenstellung aus, ein Verfahren zur
Herstellung organisch modifizierter Kieselsäuren und Silikate, als Mattierungsmittel
von Klarlacken oder pigmentierten Lacken
aller Art durch Imprägnieren der
Kieselsäuren und Silikate
mit Wachsen oder Kunststoffen anzugeben, welches
zu Produkten
mit verbesserten Mattierungs- und Absetzeigenschaften
führt,
indem diese in genannten Lacktypen auch bei längerer Lagerdauer
suspendiert
bleiben, bzw.@ nach dem Absetzen ohne Schwierigkeiten
im Lack redispergierbar
sind.
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Das Kennzeichnende der Erfindung ist darin zu sehen, dass während und/oder
nach `der Ausfällung von Kieselgelen oder Kieselsäure bzw. Silikate aus
Alkalisilikatlösungen mit Säuren bzw. Metall-
salzen eine wässrige Emulsion
eines inerten, farblosen, hoch-
schmelzenden Wachses oder Kunststoffes,
welche in den zu ver-
wendenden Lösungsmitteln des Lacksystems unlöslich sind,
zuge-
setzt wird.
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Gemäss der Erfindung kann die Imprägnierung der Kieselsäure
",bzw. Silikate einerseits durch Zugabe der Wachsemulsion während der
Fällung
oder andererseits auch nach der Ausfällung der Kieselsäure
bzw. Silikate erfolgen,
indem man die entsprechende Menge einer
Wachsemulsion der Fällungssuspension
beigibt. Es ist auch möglich,
einen Teil der Wachsemulsion während und
einen anderen Teil nach
.der Ausfällung der IKieselsäure bzw.
Silikate zuzugeben.
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Ferner kann man einen salzfreien Kieselsäureteig bzw. eine getrocknete
und in Wasser redispergierte, feinteilige Kieselsäure oder Silikate einer Nachbehandlung
unterwerfen, indem man diese mit einer wässrigen Wachsemulsion nachbehandelt. Die
derartig wachsmodifizierten Kieselsäuren bzw. Silikate sind den während ihrer Bildung
modifizierten Kieselsäuren bzw. Silikaten jedoch im Absetzverhalten unterlegen.
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Die Zugabe der Wachsemulsion zu der Kieselsäure-bzw. Silikat-Fällungssuspension
oder redispergierten Kieselsäure bzw. Silikat ist nicht an eine bestimmte Art von
Kieselsäure bzw. Silikat oder an bestimmte Fällungsbedingungen (pH-Wert, Temperatur,
Sioz-Konzentration und Fällungsgeschwindigkeit) gebunden. Grundsätzlich lässt sich
auf dem erfindungsgemässen Wege jede Kieselgel- bzw. Kieselsäure- bzw. Silikat-Suspension
mit Wachs imprägnieren, wodurch das Absetzverhalten der modifizierten Kieselsäure
bzw. Silikate in Lacken sowie die Kratzfestigkeit der Lackfilme gegenüber anderen
handelsüblichen, wachsmodifizierten Mattierungskieselsäuren wesentlich verbessert
wird.
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Weiter kann gemäss der Erfindung eine erhebliche wirtschaftliche Verbesserung
dadurch erzielt werden, dass für die Herstellungeines Mattierungsproduktes mit den
obengenannten Eigenschaften nur'o,5 - 2o Gew. %, vorzugeweise 5 - 7 Gew. 9b an Wachs
aufgewendet werden miissen gegenüber 15 - 30 Gew. % bekannter wachemodifizierter
Produkte.
Die erfindungsgemäss hergestellten Mattierungsprodukte
zeichnen sich gegeniiber den bisherigen ähnlichen Handelsprodukten ctirch eine qualitativ
besonders gute Oberfläche der mattierten Lackschichten aus, was auf die vergleichsweise
grössere Feinheit der Produkte zuriickzuführen ist. Die durch die erfindungsgemässe
Verfahrensweise erhältlichen modifizierten Kieselsäuren bzw. Silikate zeigen im
Vergleich zu gleichartigen handelsüblichen wachshaltigen Kieselsäuren überraschenderweise
trotz ihrer Feinteiligkeit jedoch keine nennenswerte Verdickungswirkung der Lacke,
was sich vorteilhaft auf den glatten-Verlauf des Mattleckes beim Spritzen auswirkt.
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Die grosse Feinteiligkeit der erfindungsgemässen Mattierungsprodukte
gestattet es, die Lacke in dünneren Filmstärken zu spritzen.
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Dies ist besonders im Falle der in der Möbelindustrie verwendeten
Mattklarlacke häufig erwünscht. Dünnere Lackfilme mattieren jedoch in der 'Regel
besser als dickere, was zu einer zusätzlichen' Erhöhung der Mattierkraft führt oder
führen kann. Für die Herstellung von Mattklarlacken wird infolge der geforderten
Transparenz die modifizierte Kieselsäure verwendet, während die modifizierten Silikate
zufolge ihrer verminderten Transparenzeigenachaften für pigmentierte Mattlacke eingesetzt
werden.
| Erfindungsgemäss lässt sich das Verfahren auch mit einer wässrigen |
| Kunatatoffdiapersion durchführen, die anstelle der obigen
Wachs- |
| emulsion für 'die#Imprxgnierung der Kieselgele bzw.
Kieselsäuren |
| undSilikate .verwendet werden kann. Durch Behandlung
mit der- |
| : I |
| artiken Kunststoffdispersionen lassen eich ebenfalls modifizierte |
Produkte mit gutem Absetzverhalten
in Lacken herstellen.
Voraus-
setzung ist nur, dass der Kunststoff in Wasser und
Lacksystemen
völlig
inert.
ist, dass er in Wasser und Lacken unlöslich ist
und schliesslich
so feinteilig ist (1o g), dass*er
in eine
stabile Dispersionsform
gebracht werden kann. Beispielsweise lässt
sich feinteiliges Polyäthylen
ohne weiteres in Gegenwart
von oberflächenaktiven Stoffen in eine stabile
Dispersionsform überführen
und für die Zwecke der Erfindung verwenden. Das
Verfahren
ist nicht auf diesen Kunststoff beschränkt,
so lassen
sich z.8.
Polyvinylchlorid, Teflon u.a.m.
in Dispersionsform
anwenden. -
Zu besonders vorteilhaften Produkten gelangt man dadurch, dass die
Imprägnierung der zu fällenden oder gefällten Kieselsäure bzw. Silikate mit
einer Wachsemulsion bzw. Kunststoffdispersion durch einen intensiv geführten
Mischprozess gefördert wird. Maschinelle Vorrichtungen, die sich für die
Durchfiihrung eines
solchen Verfahrensschrittes eignen, werden als
Dispergatoren in der chemischen Technik häufig verwendet. Neuerdings sind
derartige
Dispergatoren auch als kontinuierlich arbeitende
Maschinen mit hohen
Förderleistungen verfügbar, so dass es
möglich ist, jede beliebige Kieselsäure
bzw. Silikat-Suspen
sion mit der angewendeten Wachsemulsion
bzw. Kunststoffdispersion während ihrer Genese dauernd und sehr intensiv
zu vermischen.
Neben dieser vorteilhaften Homogenisierung erreicht man durch
die
Anwendung von Dispergatoren ausserdem eine äusserst intensive
Zerkleinerung
und Zerteilung der während der Ausfällung ge-
bildeten Kieselsäure- bzw.
Silikatagglomerate. Diese Art der
Nasszerkleinerung, die durch geeignete
Auswahl des Verhältnisses
von Suspensionsvolumen und Förderleistung der
Dispergiereinrichtung sowie der Dispergierzeit, selektiv gesteuert werden
kann, beeinflusst sehr nachhaltig die Qualität der Lackfilmoberflächen.
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Die auf diese Weise erhältlichen Produkte zeichnen sich nach ihrer
Vermahlung
durch einen sehr hohen Feinheitsgrad aus, der die hohe
Güte
der Lackoberfläche bedingt. Aufgrund der hohen Feinheit,
die derartige
Mattierungskieselsäuren bzw. Silikate aufweisen
(ßahcoanalyse: 69,4 Gew. %<2,3
u, 96,3 Gew. %<3,6u, 999 Gew. y6 <7,4 u (vgl. Informationsdienst Arbeitsgemeinschaft
für pharma-
zeutische Verfahrenstechnik 12,1/2: 69-71_ (1966))
lassen sich
gewisse Lacktypen in erheblich diinnerer Filmstärke
als bisher
aufspritzen (bis 30 u und kleiner), ohne dass eine Stippenbildung
auf der Lackoberfläche sichtbar wird. Erstaunlicherweise geht
mit der hohen
Dispersität der Mattierungskieselsäure bzw. Silikate
keine nennenswerte
Verdickungszunahme einher; es lässt sich sogar
noch eine zusätzliche
Mattierungswirkung erzielen, wenn man
dünne Lackfilme anwendet.
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Für das erfindungsgemässe Verfahren lassen sich grundsätzlich alle
emulgierbarfarblosen, chemisch inerten Wachse, wie Natur-
wachse
tierischer und pflanzlicher Herkunft, wie Mineralwachse,
sowie
synthetische Wachse benutzen. Vorzugsweise wählt man je-
doch solche Wachse
aus, die sich durch Unlöslichkeit in Lack-
lösungsmitteln, einen hohen
Schmelzpunkt von mehr als 850 C (Hart-wachse) einen Brechungsindex nahe 1,50
und eine relativ hohe
Zersetzungstemperatur an Luft (ca. 15o0 C) auszeichnen.
Mit Aus-nahme der Emulgierbarkeit sollen auch Kunststoffe, die in Dis-
persionsform
angewendet werden, diese Eigenschaften aufweisen.
Die Erfindung wird durch
folgende Beispiele näher erläutert:
Beispiel 1:
Die Durchführung
des erfindungsgemässen Verfahrens erfolgt in be-
kannten Apparaturen:
Zur
Herstellung von Wachsemulsionen werden in einem Doppelmantelgefäss
aus V4A-Stahl, das mit 3-atü Dampf auf ca. 12o - 13o0
C be-
heizbar ist, Wachs und Emulgatoren aufgeschmolzen und auf
1250 C erhitzt. Aus dem Schmelztopf fliesst das flüssige
Wachs-Emulgator-Gemisch
durch ein beheizbares Bodenauslassventil
über ein dampfbeheiztes Doppelmantelrohr
in einen beheizbaren
Dispergator (290o Upm) aus V4A-Stahl,
in dem sich eine 85-900 C
heisse Wasservorlage befindet.
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In der beschriebenen Apparatur lässt sich beispielsweise eine 2o
%ige
Emulsion eines synthetischen Polyäthylenwachses, PAl#
521,
nach
folgender Rezeptur herstellen, die in einem Vorratsbehälter
zwischengespeichert
wird.
| PAD-Wachs 521 20 Gew.%) |
| Genapol S-150 1 Gew. %@ Schmelze. |
| Arkopal N-090 4 Gew.i6) |
| KOH-Lösung 1,4 Gew.%) |
| Wasser 73, 6 Gew.%) Vorlage |
Kernstück der Fällungsapparatur ist das Fällungsgefäß, einhartgummiertes Doppelmantelgefäß,
das beispielsweise mit einem Ankerrührer (100 Upm) ausgerüstet sein kann. Das Reaktionsgefäß
läßt sich mit 0e1 oder Warmwasser beheizen und thermostatisieren. Wasserglas und
Schwefelsäure werden dem Fällgefäß aus entsprechenden Vorratsgefäßen mit Hilfe von
Dosierpumpen zugeführt. Ferner ist das Fällgefäß mit einer Warmwasserleitung verbunden.
Das besagte Reaktionsgefäß besitzt ein Bodenauslaßventil, vor dem eine Zeitung abzweigt,
über die sich die Reaktionsmischung gegebenenfalls mit Hilfe eines kontinuierlich
arbeitenden Dispergators während der Reaktion im Kreise führen läßt.
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Filter- und Waschvorrichtungen bestehen aus einer Rahmenfilterpresse
(mit Ferlonfiltertüchern ausgerüstet), die mit einem Druckgefäß in Verbindung steht,
aus dem die Fällungssuspension mittels Durckluft in die Presse gedrückt werden kann.
| Die fertige Fällungssuspenbion wird durch Unterdruck, der mit |
| Hilfe von einer Vakuumpumpe erzeugbar ist, aus dem Reaktionsgefäß |
| im das Druck;raß überführt. Nach dem Füllen der Filterpresse
. |
| F |
| wird der .Pilt%rkttchen mit kalten Leitungewaseer
sulfatfrei ge- |
| 'wasäben. @ |
Zur Fällung werden 73 Liter heißes Wasser, 3 Liter einer 20 96igen
PAD-Wachs 521 - Emulsion und 5,25 Liter Natronwasserglas (d = 1 , 35 g/em3 ; ' Modul
Si02 : Na, 0 =
3,3) in das Reaktionsgefäß gegeben. Dieses Gemisch wird unter
Rühren und Dispergieren auf 80o0 erhitzt.
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In diese alkalische Fällungsvorlage werden während der folgende 90
Minuten gleichzeitig Natronwasserglas (s. o.) mit 11 Liter/h und konz. H2 50,, (96
9big) mit 0,965 Liter/h dosiert. 'Während der gesamten Reaktionsdauer wird
dispergiert.
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Die Kieselsäuresuspension wird schließlich mit konz. H2S0,, (96 9dig)
auf einen pH-Wert von 3,50 eingestellt, was durch 35 Minuten dauernden Säurezufluß
mit 1,25 Liter/h geschieht. Auch während dieser Reaktionsphase wird dispergiert.
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Der gewaschene Filterkuchen wird 12 Stunden leügbei 110-120o0 getrocknet
und im Anschluß daran mittels einer geeigneten Sichtmühle vermahlen.
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Das fällungsmodifizierte, wachsimprägnierte Produkt stellt ein sehr
feindisperses weißes, frei fließendes Pulver dar, das durch folgende Zahlen charakterisierbar
ist:
| Chemische Analyse: C-Gehalt: 5,98 Gew.% |
| Wachsgehalt: 710 Gew.% |
| Glühverl,Bst : 16,4 G.96 |
| (1000 C) |
| Wassergehalt: 9,4 Gew.% |
| BO,, 2-Geha-lt : Spuren |
Physikalische
Eigenschaften:
| pH-Wert in 4 %iger wässriger Suspension: 5,20 |
| Dichte bei 250C: |
| 1190 g/cm3 |
| Schüttgewicht: 80 g/1 |
| Kornverteilung (Bahcoanalyse) : 69,4 Gew.% < 2, 3/u |
| 96,3 Gew.9b <3,6 /u |
| 99,9 Gew.96 <7,4-u |
Beispiel 2:
Es wird eine modifizierte Kieselsäure nach Beispiel 1 hergestellt.
Einziger Unterschied ist dabei die Behandlung der Fällungssuspension, die in diesem
Falle ohne Einsatz des Dispergators hergestellt wird. Die erhaltene fällungsmodifizierte
Mattierungskieselsäure weist folgende Eigenschaften auf:
Chemische Anahpse:
| C-Gehalt: 5,85 Gew.% |
| Wachsgehalt: 6,8 Gew.;b |
| Glühverlust: 16,6 Gew.% |
| Wassergehalt: 9,8 Gew.% |
| SO4--2-Gehalt: 0,14 Gew.96 |
Physikalische
Eigenschaften:
| pH-Wert in 4 96iger wässriger Suspension: 5,60 |
| Dichte bei 250C: 1985 E/cM3 |
| Schüttgewicht: 58 g/1 |
| Kornverteilung (Bahcoanalyse): 36,7 Gew.%< 2,3/y |
| 90,6 Gew.96 < 3,6p |
| 99,5 Gew.% < 7,4/u |
| 100. Gew. % < 15 , 4/u |
Beispiel 3:
Die Herstellung der fällungsmodifizierten Mattierungskieselsäure
erfolgt nach Maßgabe des Beispiels Nr. 2. Anstelle
der in Beispiel 2 eingesetzten
Menge an Wachsemulsion von 3 Liter werden der Vorlage nur 1,7 Liter dieser Emulsion
zugesetzt. Das Kieselsäurepulver hat folgende Eigenschaften: '
Chemische
Analyse:
| C-Gehalt: 3,40 Gew.% |
| Wachsgehalt: ca. 4,0 Gew.% |
| Glühverlust : 13,2 Gew. |
| Wassergehalt: 9,2 Gew.% |
| 50,, -2-Germlt : Spuren |
Physikalische
Eigenschaften:
| pH-Wert in 4 Eiger wässriger Suspension: 5,70 |
| Dichte bei 25 OG: 1,94 g/cm3 |
| Schüttgewicht: 57 g/1 |
| Kornverteilung(Bahcoanalyse): |
| 34,4 Gew.%<2,2/u |
| 73,0 Gew.% < 3,5p |
| 98,3 Gew. % < 7,3p |
| 100 Gew.%El5,1/u |
Beispiel 4:
Hergestellt wird eine nachbehandelte, wachsmodifizierte Mattierungskieselsäure
gemäß Beispiel 1. Einziger Unterschied ist die Art der Behandlung mit der Wachsemulsion,
die in diesem Beispiel erst nach der Fällung der Kieselsäure erfolgt. 1,3 Liter
einer 20 96igen Wachsemulsion werden der Originalsuspension im Laufe von
15-20
Minuten unter Rühren zugesetzt. Die Suspensior-y@:=d
nicht
mit einem Dispergator
behandelt. Die erhaltene Kieselsäure hat folgende Eigenschaften:
Chemische
Analyse:
| C-Gehalt: 2,3 Gew.% |
| Wachsgehalt: 2,7 Gew.% |
| Glühverlust : 11,4 Gew. i6 |
| Wassergehalt: 8,7 Gew.96 |
| s04- 2-Gehalt : Spuren |
Physikalische
Eigenschaften:
| PH-Wert in 4 Eiger wässriger Suspension: 5,70 |
| Dichte bei 250C: " 2,00 g/cm3 |
| Schüttgewicht : 54 g/1 |
| Kornverteilung: 32,9 Gew.% < 2,2/u |
| - 68,0 Gew.% < 3,5/u |
| 97,7 Gew.% < 7,1/u |
| 100 Gew. % < 1498 /u |
Beispiel 5:
Hergestellt wird eine wachsmodifizierte Mattierungskieselsä-#re
gemäß Beispiel 1. Unterschiedlich zu Beispiel 1 ist nur die Art der Behandlung mit
der Wachsemulsion. In diesem Beispiel wird ein Teil der anzuwendenden Wachsemulsion,
und zwar 0,86 Liter der Vorlage beigefügt, so daß eine,.. fällungsmodifizierte Kieselsäuresuspenaion
entsteht, die nach ihrer Sauerstellung mit weiteren 2,14 Liter Wachsemuleion im
Laufe von 15-20 Minuten
unter Rühren nachbehandelt wird. Die gemäß
diesem Beispiel gewonnene Kieselsäure wird ohne Einsatz eines Dispergators hergestellt.
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Chemische Analyse,!:
| C-Gehalt: 5,94 Gew.% |
| Wachsgehalt: 6,90 Gew.% |
| Glühverlust: 16,40 Gew.% |
| Wassergehalt: 9,50 Gew.% |
| So.-2-Gehalt: Spuren |
Physikalische
Eigenschaften:
| pH-Wert in 4 %iger wässriger Suspension: 5,60 |
| Dichte bei 25 C: 1,89 g/cm3 |
| Schüttgewicht: 60 g/1 |
| Kornverteilung: 2814 Gew. % <2,3/u |
| 7319 Gew.% < 3, 6/u |
| - 98,4 Gew. % <7,3,a |
| 9919 Gew.%45, 3/u |
Beispiel 6:
In der Tabelle 1 sind die Absetzeigenschaften der erfindungsgemäß
hergestellten Mattierungsmittel im Vergleich mit anderen handelsüblichen Mattierungsmitteln
auf Si02-Basis zusammengefaßt. Die Prüfung des Absetzverhaltens erfolgte dabei in
zwei als besonders kritisch angesehenen Prüflacken, und zwar in einem säurehärtenden
(SH-) und in einem Nitrokombinationslack (N-C-hack), deren Rezepturen nachstehend
angegeben sind:
Säurehärtender Zack:
| Harnstoff-Formaldehydharz "Plastopal BT" (60 %ig in n-Butanol) |
| 39,6 |
| Xylol 30,2 % |
| Äthyl anglykol 15,1 % |
| Äthanol 15,1 |
Der Zack wurde ohne härtenden-Säurezusatz für die Prüfung eingesetzt. Die in den
Zack eingearbeitete Mattierungsmittelmenge betrug 2,5 Gew.%.
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Nitrokombinationslack:
| Nitrocellulose, "Wolle E 510" (butanolfeuäht) 120 G-Teile |
| Toluol 120 G-Teile |
| Äthylacetat 80 G-Teile |
| Butylacetat, 85 %ig 80 G-Teile |
| n-Butanol 40 G-Teile |
| Maleinatharz "Alresat 291 C" |
| Lösung-50 %ig Äthyl- u. Butylacetat _ 160 G-Teile |
| Benzin 100 - 140 . 80 G-Teile |
| Modifiziertes Ölalkydharz "Jägalyd E 4211, |
| 60 %ig in Xylol 80 G-Teile |
| Dibutylphthalat- 24 G-Teile |
| Rizinusöl 18P 16 G-@eile |
| 800 G-Teile |
Die in den Lack eingearbeitete Mattierungsmittelmenge betrug 1 Gew.%.
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Zur Einarbeitung in den Prüflack wurden 40 g des Zackes und die entsprechende
Mattierungsmittelmenge acht Minutenlang mit einem
Propellerrührer
bei 2000 Upm dispergiert. Die Mischung wurde gut verschlossen für den Tacktest aufbewahrt.
Das Sedimentationsverhalten bzw. die Beschaffenheit des Bodenkörpers wurde in einem
50-ml-Fläschchen in zeitlichen Abständen von 10, 52 und 136 Tagen geprüft. Zur Charakterisierung
der im Prüflack sedimentierten Bodenkörper wurden die Fläschchen nach den angegebenen
Zeitspannen "auf den Kopf" gestellt (Umschwenktest) und das Ablaufverhalten des
Bodenkörpers beurteilt. Die Beurteilung erfolgte nach folgenden Prädikaten: 1 =
sehr gut = Völliges Ablaufen und-Verteilen des Sedimentes bei einmaligem Umschwenken
2 = gut =Weitgehendes Ablaufen und Verteilen des Sediments bei einmaligem Umschwenken.
Spuren haften am Boden, doch sind diese bei 2-3-maligem Umschwenken leicht dispergierbar.
-
3 = befriedigend = Durch mehrfahhes Umschwenken noch dispergierbares
Sediment.
-
4 = schlecht = Harter, nicht mehr oder nur schwer dispergierbares
Sediment.
-
Wie man Tabelle Nr. 1 entnimmt, kann das erfindungemäß-hergestellte
Mattierungsmittel selbst nach langen Lagerzeiten leicht durch
weniges -tTmschütteln
des Prüflackes .mit der Hand redispergiert werden. Es ist im SH-Lack sogar dem gemäß
dem Standn' aer
| @wacham difizierten/ |
| 'Technik .- hergestellten Mattierungsmittel überlegen. Nicht-modi- |
fizierte Kieselsäuren setzen sich zu einem harten Kuchen ab und können nicht wieder
dispergiert werden. Wie man der Tabelle Nr. 1 weiter entnehmen kann, können diese
günstigen Absetzeigenschaften
aufgrund der neuen, verbesserten
Verfahrensweise der Imprägnierung schon mit relativ kleinen Wachsmengen erzielt
werden, was das Verfahren sehr ökonomisch macht. Darüber hinaus erhöht die deutlich
geringere Wachsmenge die Härte und Kratzfestigkeit der Lackfilme, so daß die erfindungsgemäßen
Mattierungskieselsäuren den nach. dem _Standder%cdmk synthetisierten hierin überlegen
sind.
Beispiel ?:
Das folgende Beispiel zeigt die Eigenschaften der nach Beispiel
1-5 gewonnenen Mattierungskieselsäuren in vier Testlackrezepturen und stellt diese
den ent-
| sprechenden Eigenschaften einer'mach dm Stand dir
Txhnik hergestellten Kie- |
| selsäure. gegenüber. Die Daten sind in Tabelle Nr. 2 zusammenge- |
| faßt. |
| Für die Bestimmung des Glanzgrades, der ein Maß für die Mattier- |
| kraft der geprüften Mattierungskieselsäure darstellt, wird
der |
| in Deutschland vielfach benutzte Glanzmesser nach B. Lange |
| benutzt. Der Lange-Glanzmesser benutzt als Einfalls-
und Re- |
| flexionswinkel einen solchen von 450, Die gemessenen
Glanzle rade |
| werden in Prozenten angegeben. Je kleiner-ihr'Wert ausfällt,
desto |
| besser ist das Mattiervermögen der geprüften Kieselsäure oder |
| in anderen Worten, desto weniger Mattierungsmittel Ist anzu- |
| wenden, um einen ganz bestimmten Glanzrad zu erreichen. |
Die Grindometerwertbestimmung erfolgt mit Hilfe eines Grindo-
| wert |
| meters. Der Grindomete , der inzu gemessen wird, ist ein Maß
für |
die gröbsten Teilchen, die sich nach den Einrühren der Mattierungskieselsäure in
der fertigen, spritzbaren Lackmischung .befinden. Er läßt sich zu der Stippenbildung
im trockenen Lackfilm in Beziehung setzen. Mit Hilfe des Grindometers läßt sich
das gefürchtete, unerwünschte "Spritzkorn" erkennen. Alle Grindometerwertmessungen
der Tabelle Nr. 2 wurden im
| .schwarzen Einbrennlack, der in Schichtstärken von#5iu ge- |
spritzt wird, vorgenommen. Nachfolgend sind die Rezepturen der vier Lacke angegeben,
in denen das Mattierungsvermögen der erfindungsgemäßen Kieselsäurewgeprüft wurde:
A) Schwarzer Alkhydharz-Einbrennlack: Auf der Drbiwalze werden zu einer Paste
angerührt:
| 450 Teile Oelalkydharz "Alkydal ST" (75 %ig in Xylol) |
| 1,8.Teile Sojalecithin |
| _ 80 Teile n-Butanol |
| 90 Teile Farbruß, F W 2 |
| 631,8 Teile |
| 413 Teile obiger Paste `` |
| 2540 Teile Oelalkyldharz "Alkydal ST" (75 %ig in
Xylol) |
| 600 Teile Melaminharz "Maprenal WP" (55 %ig) |
| 87 Teile n-Butanol |
| 120 Teile Äthylglykol |
| 400 Teile Toluol |
| 0740 Teile Xylöl |
| 100 Teile Glykolsäurebutylester, "GB-Ester" |
| 100, Teile Butylacetat |
| 100 Teile Siliconöl 0l= (10 96ig 3#i Toluol) |
| 5200 Teile |
Diese Mischung wird mit Xylol auf eine Viskusität von 23 Sekunden
(Fordbecher, DIN-4-mm-Düse) eingestellt. Es werden 5 g Hattierungsmittel auf 100
g Zack bei 2000 B'pm 8 Minuten lang mit dem Propellerrührer eingerührt. Nach dem
Spritzen in Schichtstärken von 35u wird der Zack 30 Minuten lang bei 1800C eingebrannt.
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8) Polyamidharzlack, DD-Zack
| 300 Teile Polyamidharzalkoholkomponente, "Desmophen 800" |
| 400 Teile Polyamidharzalkoholkomponente, "Desmop%en 'I'!00" |
| 2 Teile Siliconöl OZ (10 %ig in Toluol) |
| 60 Teile Polyvinylacetatharz, "Mowilith 20 " (50 %ig in Aetlzyl- |
| acetat) |
| 6 Teile Acetyleellulose, "Cellit HP 70011- |
| 200 Teile Butylac etat (98 96ig) |
| 140 Teile Methylglykolacetat |
| 200 Teile Aethylglykolacetat |
| 592 'eile "Shellsol A" |
| 100 Teile Methoxybutylacetat, "Butoxyl" |
| 2000 Teile |
100 g der obigen Lackmischung werden mit 50 g der Polyamidharzisocyanatkomponente
"Desmodur h" (75 %ig), 10,8 g Mattierungsmittel und mit DD-Yerdü.nner auf 18 Sekunden
Viskosität eingestellt. Diese Mischung wird 8 Minuten lang bei 2000 Upm mit dem
Schnellrührer gemischt. Der Tack wird in Schichtstärken von 30-40/u ä-'fgetragen.
-
C Polyesterharzlack, üPE-hack:
| 1040 Teile Polyesterharz "Roskydal 500 B" |
| 260 Teile Polyesterharz "Roskydal 500" |
| 64 Teile Siliconöl Oh, (1 %ig in Toluol) |
| :572 Teile Monostyrol |
| 1936 Teile |
96,8 g obiger Lackmischung, 3,2 g Beschleuniger (Co-Naphthenat 10 zig in Toluol),
6,5 g Mattierungsmittel und 10 g Härter (organ. Peroxid -!P/20 zig in Aethylacetat)
werden mit Aethylacetat auf, eine Viskosität von 20 Sekunden gebracht und bei 2000
Upm acht Minuten lang dispergiert. Der hack wird in Schichtstärken von 80-100/u
gespritzt.
-
Säurehärtender Allyäharzlack, SH-Lack:
| 760 Teile Oelalkydharz "Alkydal R 40"@ (60 96ig in Xylol) |
| 840 Teile Melaminharz "Maprenal SHL.eNP" (55_%ig in n-Butanol) |
| 140*Teile n-Butanol . |
| 180 Teile Äthanol |
| 80 Teile Siliconöl.Oh ('i %ig in Toluol) |
| 2000 Teile |
100 g obiger Lackrezeptur, 9,6 g Mattierungsmittel werden mit Äthanol auf 21 Sekunden
Viskosität eingestelltund mit dem Schnellrührer 8 Minuten lang bgi 2000 Upmv gemischt.
10 g einer
14 %igen Salzsäure werden pro Zoo g Lack mit Äthanol
auf eine Viskosität von 2o Sekunden eingestellt. Der Lack wird in Schichten von
3o-40 g angewandt. Wie der Tabelle Nr. 2 entnommen werden kann, weisen die erfindungsgemässen
Mattierungskieselsäuren der Beispiel Nr. 1 -5 in den vier beschriebenen Prüflacken
ausnahmslos niedrigere Glanzgrade auf als die bekannten wachsmodifizierten Kieselgeltypen.
So zeigt das Mattierungsvermögen in einem Falle (Säurehärtender Lack, Beispiel 1)
um annähernd das Dreifache in mehreren weiteren Fällen um das Doppelte an t Besonders
günstig fallen dabei die Glanzwertgrade im SH-Lack, UPE-Lack und schwärzen Einbrennlack
aus.
-
Die Grindometerwerte der erfindungsgemässen Mattierungskieselsturen
liegen im Vergleich zu den in bekannter Weise herge-
stellten ebenfalls niedriger,
was als Beweis für die hervor-
ragende Oberflächenqualität der Lackfilme angesehen
werden muss. Hierbei ist insbesondere auf die gemäss Beispiel Nr. 1 erzeugte
-Kieselsäure hinzuweisen.
| Tabelle 1: Sediment eigenschaften modifizierter und nicht-modi- |
| fizie2tc-z, Kieselsäuren in den zwei Prüflacken. |
| Mattierungs- Wachsmenge säurehärtender Nitrokombinations- |
| mittel bezogen auf Lack lack |
| getrocknete |
| Kieselsäure Beurteilung der BodenkÖrperbeschaf- |
| [Gew.,°6] fenheit nach einer Standzeit von |
| Tagen: |
| 10 52 136 10 52 136 |
| Handelsübliches 0 4 4 4 4 4 4 |
| Si02 , Xerogel |
| Mit Wachs |
| Modifiziertes |
| Si02 gemäß dem 15 . 1 2 3 1 2 2 |
| Stande. der Technik |
| Modifiziertes 1 |
| Si02 gemäß 7 1 1 1 .2 2 3 |
| Beispiel 1 |
| Modifiziertes |
| Si02 gemäß 7 1 1 2 1 2 2 |
| Beispiel 2 |
| Modifiziertes |
| Si02 gemäß 4 1 1 'I 2 2 |
| Beispiel 3 , |
| Modifiziertes |
| Si02 gemäß 3 1 1 2 . 2 2 3 |
| Beispiel 4 , |
| Modifiziertes |
| Si02 gemäß 7 1 1 1 1 2 2 2 |
| Beispiel 5 |