DE1667465C2

DE1667465C2 - Verfahren zur Herstellung von Mattierungsmitteln für Lacke

Info

Publication number: DE1667465C2
Application number: DE1667465A
Authority: DE
Inventors: Robert 5371 Keldenich Kuhlmann; Peter 5047 Wesseling Nauroth
Original assignee: Degussa GmbH
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 1967-12-02
Filing date: 1967-12-02
Publication date: 1984-08-02
Also published as: DE1667465A1

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von gefällten Silikaten in Pulverform, die in Lacken nicht sedimentieren oder aber voluminöse, leicht aufrührbare Bodensätze bilden und den Lackfilmen Mattglanz verleihen.

Es ist bekannt, Lacken zur Erzielung eines mattglänzenden Filmes natürliche und gefällte Silikate, die durch geeignete Mahl- und Sichtmethoden auf eine Teilchengröße von im wesentlichen unter 10 Mikron gebracht wurden, zuzusetzen. Auch die Verwendung JO von in der Gas- bzw. Dampfphase bei hoher Temperatur durch Zersetzung sillzlumhaltiger Stoffe gewonnenen, natW'tgemäß äußerst feinteiligen Kieselsäuren zum Zwecke der Lackmattlerung ist bekannt. Alle diese Kieselsäuren und Silikate bilden, insbesondere in Lacken, die polare l.ösungs- und Weichmachungsmitiel wie Alkohole und Glykole enthalten, dichte, schwer au i rührbare Bodensätze, die die Handhabung der Lacke sowie die Erzeugung eines gleichmäßig matten Lackfllmes erschweren und das Arbeiten verlustreich machen.

Es ist welter bekannt, Lacken zum Zwecke der Mattierung Wachse wie gesättigte Paraffine mit Schmelzpunkten (etwa über 9O⁰C) und Polyäthylene mit einem mittleren Molekulargewicht von ca. 5000 errechnet aus der Schmelzviskosität bei 120° C zuzusetzen. Solche Mittel werden In der Regel geschmolzen und den Lacken unter Einhaltung bestimmter Temperatur-, Zeit- und Rührbedingungen zugesetzt. Diese Arbeltswelse ist umständlich und führt nur unter sorgfältigster Einhaltung der vorgenannten Bedingungen zu befriedigenden, gleichmäßigen Resultaten. Die zur Erreichung eines hohen Mattlerungsgrades erforderlichen großen Wachsmengen beeinträchtigen Härte und Festigkeit der Filme erheblich.

Nach der DE-AS 10 06 100 werden Mattierungsmittel mit verbessertem Sedimentationsverhalten hergestellt. Indem man ein durch Erstarrenlassen von Kieselsäuresol gewonnenes Slllkagel während des Mahlens oder Im Anschluß an den Mahlprozeß ml! 15 bis 30% eines inerten, farblosen, hochschmelzenden, mikrokristallinen μ Wachses, das In dem zu verwendenden Lösungsmittel für Lacke und dgl. unlöslich Ist, bei Temperaturen, die über dem Schmelzpunkt des Wachses liegen. Imprägniert. Die so hergestellten Mattierungsmittel bilden In Lacken zwar einen voluminösen, leicht aufrührbaren Bodensatz, haben aber den Nachteil, daß sich die überzogenen, naturgemäß harten Slllkageltellchen nur schwer dispergieren lassen. Verbleiben aber In dem Lack gröbere Teilchen, so ist die Oberfläche des daraus gebildeten Filmes rauh und stippig. Weiter hat dieses bekannte Verfahren den Nachteil, daß das Überzugsmittel nicht völlig gleichmäßig auf das Siükagel-Pulver aufgebracht werden kann. Das geschmolzene Wachs wird nämlich in dünnem Strahl oder in Tropfenform auf das Gel gesprüht. Das hat zur Folge, daß die dem auftreffenden Wachs zugewandten Stellen des Gels reichlich, die abgewandten Stellen dagegen nur unvollständig belegt werden. Aus diesem Grunde muß zur Erzielung eines günstigen Sedimentationsverhaltens mit verhältnismäßig hoher Wachskonzentration von 15 bis 30% gearbeitet werfen. Zur Erhaltung der Festigkeit und der Härte der Lackfilme sollte aber möglichst wenig Wachs in den Lack eingebracht werden.

Aus der Zeitschrift Paint Manufacture August 1962, Seite 262, ist es bekannt, gefällte Calcium- und A^J.'miniumsilikate als Mattierungsmittel in Lacken einzusetzen.

Die Erfindung ging von der Aufgabenstellung aus, ein Verfahren zur Herstellung von Mattierungsmltteln für Lacke anzugeben, mittels welchem die gefällten Silikate durch Überziehen mit einer gleichmäßigen und möglichst dünnen Schicht des Wachses derartig modifiziert werfen, daß das erhaltene Mittel in Lacken nur geringfügig sedimentlert bzw. voluminöse Niederschläge bildet und trotz niedriger Wachskonzentration gute mattierende Eigenschaften aufweist.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Mattierungsmltteln für Lacke auf Basis von durch Fällung hergestellten Silikaten, welches dadurch gekennzeichnet Ist, daß das in einer wäßrigen Suspension befindliche Silikatausgangsmaterial mit 2 bis 15 Gew.-96 eines Wachses (bezogen auf das trockene Endprodukt) mit einem Schmelzpunkt von oberhalb 80° C mittels einer zugesetzten wäßrigen Emulsion dieses Wachses beschichtet wird, anschließend der so erhaltene Niederschlag abfiltriert, gewaschen, bei 105° C getrocknet und fein vermählen wird.

Als Wachse werfen emulgierbare Wachse, wie Paraffine und Polyäthylen mit einem Schmelzpunkt von über 80° C, vorzugsweise von 90 bis 100° C verwendet. Es wurde nämlich gefunden, daß man zu einer besonders gleichmäßigen Belegung kommt, wenn man das Beschichtungsmittel In Form einer wasserhaltigen Emulsion der wäßrigen Suspension eines gefällten Silikates zusetzt und gegebenenfalls durch geeignete Maßnahmen, wie Veränderung der Temperatur oder des pH-Wertes der Suspension, die emulgierte Verbindung auf dem gefällten Stoff niederschlägt.

Unter gefällten Silikaten werfen solche Stoffe verstanden, die aus Alkailsillkat-Lösungen, vorzugsweise Wasserglas, und Mineralsäuren bzw. Metallsalz-Lösungen unter Umgehung des Solzustandes unmittelbar durch Niederschlagsbildung entstanden sind. In einer bevorzugten Ausführungsform werfen durch Fällung entstandene Silikate mit welcher Struktur verwandt. Auf diese Welse sind pulverförmlge und rasch dlsperglerbare Mattierungsmittel besonders leicht erhältlich, welche dabei so weich sind, daß sie sich Im Lack durch einfaches Einrühren mit einer hochtourlgen Mischmaschine vom Typ des Lenart-Mischers oder des Cowles-Dlssolvers ausreichend dispergieren lassen.

Beispiel

In einem geschlossenen, mit Rückflußkühler versehenen, 30 I fassenden Rührbehälter aus säurebeständigem

10

Stahl werden 4,2 1 Wasser vorgelegt. Die Vorlage wird mit einem Gasbrenner indirekt auf 60^c C erhitzt und während der Fällung auf dieser Temperatur gehalten. Nun wird eine auf 13 Gew.-% SiO₂-Gehalt verdünnte Lösung von Wasserglas (Molverhältnis 1 :3,36) zugesetzt und, sobald in der Vorlage der pH-Wert 12 erreicht ist, eine Aluminiumsulfatlösung mit 1,4 Gew.-* AI₂O₃-GehaIt an einer anderen, der Einflußstelle der Silikatlösung gegenüberliegenden Stelle, zufließen gelassen. Die miteinander reagierenden Lösungen werden mittels Strömungsmesser so dosiert, daß in 100 Minuten 12,6 1 Silikatlösung und 11,6 1 Aluminiumsulfatlösung eingetragen wird.

Die Suspension wird mit einem Blattrührer (Durchmesser 20 cm, Höhe 5 cm, 50 bis 70 Umdrehungen pro Minute) gerührt. Während der Fällung wird durch Regelung der Zulaufgeschwindigkeit der Aluminiumsulfatlesung im Medium ein pH-Wert von etwa 12 aufrechterhalten. Nach Ablauf von 100 Minuten ist die Fällung beendet.

Eine Wachsemulsion wird durch Einlaufenlassen von 210 g geschmolzenem Hartparaffin in 1 1 Wasser von 90° C hergestellt, das als Emulgator 5 g Cetyltrimethylammonlumbromid und 25 g einer gefällten Kieselsäure enthält. Dabei wird mit einem Homogerüsiergerät hoher Scherkraft (Ultraturrax) gerührt.

Die fertige Emulsion wird unter Rühren in die Aluminiumsilikat-Suspension eingetragen. Danach wird die Suspension durch Zugabe von Aluminiumsulfatlösung auf etwa pH 4 eingestellt. Der Niederschlag wird abfiltiert, gewaschen, bei 105⁰C getrocknet und auf einer Stiftmühle fein gemahlen, ttan erhä.t 2320 g eines weißen, weichen Pulvers.

Zur Prüfung der lacktechnischen Eigenschaften wird folgender säurehärtender Lackansatz benutzt:

30

39,6 Gew.-Teile Plastopal BT, 60*ig in Butanol

(Harnstoff-Formaldehyd-Kondensat)

30,2 Gew.-Teile Xylol

15,1 Gew.-Teile Äthylenglykol

15,1 Gew.-Teile Äthanol

35

40 Rührt man in diesen säurehärtenden Lack 5% des Mittels ein, so erhält man einen Mattlack mit ausgezeichneten Eigenschaften.

Der Lack wird zur Beobachtung des Sedimentationsverhaltens in verschließbare Glasflaschen gefüllt. Nach einer Standzeit von 8 Wochen zeigte der Lack nur wenige ml einer, leicht aufrührbaren Niederschlages. Eine zum Vergleich herangezogene, handelsübliche, mit etwa 15% Hartparaffin überzogene Kieselsäure bildete dagegen in dem gleichen Lack und nach der gleichen Standzeit ein Sediment von 30 ml/100 ml Lack.

Zur Beurteilung der mattierenden Wirkung wird der obengenannte Lack mit 14% einer IOprozentigen alkoholischen HCi-Lösung versetzt und in bekannter Weise auf grundierte Holzplatten aufgespritzt.

Aus dem ausgehärteten Lackfilm wird der Glanzgrad nach LANGE bestimmt; gemessen wird die Intensität des reflektierten Lichtes, wobei der reflektierte Anteil eines im Winkel von 45° auf den Lackanstrich treffenden Lichtstrahles photoelektrisch gemessen wird. Der Glanzgrad betrug bei der erfindungsgemäß hergestellten Silikat 9%. Das handelsübliche Mattierungsmittel wies dagegen einen Glanzgrad von 10% auf.

Die gefällte Kieselsäure wurde auf die folgende Weise hergestellt:

In einem 1000 1 fassten Gefäß werden 115 I Wasser und 6 1 Wasserglas, Molverhältnis Na₂O : SiO₂ = 1:3,3, Dichte 1,063, vorgelegt. Die Vorlage wird durch Einleiten von Dampf auf 80° C erhitzt. Dann werden unter Rühren mit einem Blattrührer innerhalb von 100 Minuten gleichzeitig an gegenüberliegenden Stellen 460 I Wasserglas, Dichte 1,063, und etwa 160 I Schwefelsäure, Dichte 1,058, zugespeist. Die Temperatur wird durch Regeln der Dampfzufuhr auf 8O⁰C gehalten. Weiter wird durch Regeln der Säurezufuhr während der ganzen Fällung In der Suspension ein pH-Wert von etwa 10 aufrechterhalten. Nachdem Reaktionsflüssigkeiten eingetragen sind, wird der pH-Wert der Suspension durch Zugabe einer kleinen Menge Schwefelsäure auf etwa 2,5 eingestellt. Eine dünnflüssige, durchscheinende weiße Suspension mit einem Feststoffgehalt von etwa 45 g/l entsteht.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Mattierungsmitteln für Lacke auf Basis von durch Fällung hergestellten Silikaten, dadurch gekennzeichnet, daß das in einer wäßrigen Suspension befindliche Silikatausgangsmaterial mit 2 bis 15 Gew.-% eines Wachses (bezogen auf das trockene Endprodukt) mit einem Schmelzpunkt von oberhalb 80° C mittels einer zugesetzten wäßrigen Emulsion dieses Wachses beschichtet wird, anschließend der so erhaltene Niederschlag abfiltriert, gewaschen, bei 105° C getrocknet und fein vermählen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wachs auf Polyäthylenbasis mit einem Schmelzpunkt ^von 90 bis 100" C angewendet wird.