DE1767922B2

DE1767922B2 - Mattierungsmittel für Lackfarben

Info

Publication number: DE1767922B2
Application number: DE1767922A
Authority: DE
Inventors: Friedrich Dr. Kindervater; Ernst Dr. Podschus; Norbert Schnieber; Herbert Dr. Suchy
Original assignee: Degussa GmbH
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 1968-07-02
Filing date: 1968-07-02
Publication date: 1980-12-18
Also published as: DE1767922A1; FR2012184A1; GB1229125A

Description

Zum Mattieren von Lackfarben, speziell von Klarlakken werden verschiedene Produkte empfohlen; in steigendem Maße verwendet man hierzu synthetisch heimstellte Kieselsäurefüllstoffe. Bei diesen Produkten handelt es sich um amorphe, äußerst feinteilige Pulver, die, um als Mattierungsmittel eingesetzt werden zu können, bestimmte Eigenschaften aufweisen müssen. Von einem Mattierungsmittel verlangt man, daß es sich möglichst schnell und ohne starke Scherkräfte in den Lackansatz einrühren läßt und weiterhin, daß es im getrockneten Lackaufstrich eine möglichst stark ausgeprägte und vor allem gleichmaßige Mattierungswirkung ohne das Auftreten von Stippen oder sonstigen störenden Unregelmäßigkeiten auf der Lackoberfläche zeigt Weiterhin darf ein Mattierungsmittel keine Trübung des Lackfilms erzeugen, dies würde bei sonst guten Eigenschaften seinen Einsatz in Klarlacken ausschließen.

Stellt man diese Forderungen an einen feinteiligen Kieselsäurefüllstoff, der als Mattierungsmittel geeignet sein soll, so muß dieser Füllstoff, dessen Einzelteilchen eine gelartige Struktur besitzen, eine möglichst enge Teilchengrößenverteilung aufweisen, wobei die Teilchengröße einerseits ausreichen muß, um den gewünschten Mattierungseffekt in der Lackoberfläche zu erzeugen, andererseits nicht zu groß sein darf, damit die Teilchen nicht als störende Stippen in Erscheinung treten. Weiterhin müssen die gelartigen Teilchen des Kiesefeäurefüllstoffs eine genügend ausgeprägte Porosität besitzen, damit das Lackbmdetnittel sie wenigstens teilweise durchnetzen kann, um eine Lichtstreuung, d.h. Trübung im fertigen Aufstrich, zu vermeiden.

Es wurde nun ein Mattierungsmittel in Lackfarben gefunden, das dadurch erhalten wird, daß man eine wäßrige Suspension eines gefällten Kieselsäurefüllstoffs mit einer spezifischen Oberfläche zwischen 50 und 20Om²Zg nach BET, deren Salzgehalt weniger als 1 Gew.-% (bezogen auf SiO₂) beträgt, bei einer Feststoffkonzentration von unter 12 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 3 und 10 Gew.-% sprühtrocknet, wobei man eine Austrittstemperatur der Heizgase von 250 bis 700° C einhält

Die Kieselsäurefüllstoffsuspension wird nach &n sich bekannten Verfahren durch Fällung aus Alkalisilikat-(Wasserglas-)lösung mit der Lösung einer Säure, vorzugsweise einer Mineralsäure, wobei die Säur 3 auch ganz oder teilweise durch CO₂ ersetzt werden kann, hergestellt Ein derartiges Verfahren wird z. B. in der deutschen Patentschrift 10 49 834 beschrieben, auf die hier Bezug genommen wird.

Der Gehalt der neutralen bis schwach sauren Suspension an gelösten Salzen wird z.B. durch Sedimentation und Dekantation in Eindickern oder Zentrifugen und/oder durch Filtration und Auswaschen des Filterkuchens etc. auf unter 1%, vorzugsweise unter 0,5%, bezogen auf SiOi verringert Anschließend wird der ausgewaschene Filterkuchen unter Zusatz von entsalztem Wasser in eine Suspension mit einem Feststoffgehalt unter 12%, vorzugsweise 3—10%, überführt

Eine salzarme Kieselsäuresuspension kann auch durch Behandlung mit einem H-Ionenaustauscher erhalten werden. Auf diese Weise lassen sich die Kationen so weit durch Η-Ionen ersetzen, daß nach dem anschließenden Trocknen bei genügend hoher Austrittstemperatur im Trockner höchstens Spuren von Anionen im fertigen Füllstoff nachzuweisen sind.

In einer Ausführungsform der Erfindung kann man daher die durch die Aufschlämmung von ausgewaschenen Filterkuchen erhaltene Kieselsäurefüllstoffsuspension vor der Sprühtrocknung durch Behandlung mit H-lonenaustauschharz von Metallkationen befreien.

Die dünnflüssige, salzarme oder salzfreie Kieselsäurefüllstoffsuspension mit einem Feststoffgehalt von unter 12, vorzugsweise 3—10%, wird durch Sprühtrocknung getrocknet Erfindungsgemäß kann man die Trocknung in einem turbulenten Gasstrom durchführen, so daß pro

m³ Trocknerraum und Stunde mindestens 100 kg Wasser verdampft werden, und die Verweilzeit des Produktes eine Sekunde und weniger beträgt, unter Einstellung einer Austrittstemperatur der Heizgase von 250 bis 700⁰G vorzugsweise von 450 bis 700° C

Ein geeignetes Verfahren, bei dem Trocknerleistungen von mindestens 100 kg Wasserverdampfung pro Stunde und m³ Trocknerraum erzielt werden, ist aus der DE-PS 11 38 025 bekannt Ein Verfahren zum Calcinie> ren von Kieselsäure- und Silicalfüllstoffen im turbulenten Heißgasstrom ist in der DE-PS Γι 06 297 beschrieben worden.

Nach der Sprühtrocknung wird das erhaltene Produkt z. B. in einer Stiftmühle gemahlen.
Charakteristisch für die erfindungsgemäß durch Sprühtrocknung verdünnter, salzarmer Füllstoffsuspension erhaltenen Produkte ist neben ihrem hervorragenden lacktechnischen Verhalten ein niedriges Schüttgewicht und ein hoher Matterierungseffekt
Die für den Mattierungseffekt wirksame Agglomerat-Teilchengröße des fertigen Füllstoffes liegt zwischen ca. 1 und 10 μπ», mit einem Maximum bei c& 3«5 μηι.

Um das beanspruchte Verfahren zu verdeutlichen, seien folgende Beispiele aufgeführt:

Beispiel 1

Zu einer Wasserglaslösung mit einem Gehalt von 0,35 Mol/l Na₂O · 3,3 Sio₂ wurden bei 70⁰C rd. 80% der zur

Neutralisation der NajO erforderlichen Menge 10%iger Schwefelsäure innerhalb 3 Stunden mit gleichmäßiger Geschwindigkeit unter intensiver Vermischung zugegeben. Nach erfolgter Säurezugabe wurde das Fällungsgemisch t Stunden gekocht, durch Zugabe von Schwefelsäure auf pH etwa 7 eingestellt und schließlich filtriert Der die ausgefällte Kieselsäure enthaltende Filterkuchen mit einem Feststoffgehalt von 15,1% (durch Trocknen bei 105°C bestimmt; spezifische Oberfläche nach BET von 148 mVg) wurde mit salzarmem Wasser gut ausgewaschen, so daß der Gehalt an Elektrolyt 0,48% — auf Feststoff bezogen — betrug.

Nachfolgend wurde der so behandelte Filterkuchen (pH-Wert in 5%iger Anschlämmung: 5,8) mit entsalztem Wasser in einem Behälter mit Propellerrührer zu einer Suspension mit 6% Feststoffgehalt verrührt und diese dünnflüssige Suspension mit einer Schneckenpumpe dem Zerstäubungstrockner zugeführt und mit einer Zweistoffdüse in den konischen Trocknerraum von ca. 301 Inhalt unter Einsatz von 10 HJ³Zh Zerstäuberluft eingedüst Die Einiiitstemperatur des Heißgases, das in einer vorgeschalteten Brennkammer aus 13 m³Leuchtgas/h mit einem Heizwert von ca. 4000 kcal/m³ und ca. 160 m³ Luft/h erzeugt wurde, betrug 690⁰C Die Leistung der Pumpe, die die Füllstoffsuspension fördert, wurde so einreguliert (ca. 35 l/h), daß die Austrittstemperatur am Ausgang des Trockners bei 300⁰C lag. Das erhaltene Produkt wurde nachfolgend in einer Stiftmühle gemahlen.

Beispiel 2

Die gleiche Kjeselsfiurefüllstoffsuspension, die dem Beispiel 1 zugrunde lag, wurde in derselben Apparatur unter abgeänderten Bedingungen getrocknet Die Leuchtgasmenge wurde auf 15 m³/h erhöht, woraufhin die Eintrittstemperatur im Trockner auf 850° C stieg; der Durchsatz an Suspension wurde so eingestellt daß die Austrittstemperatur 500⁰C betrug. Das erhaltene Produkt wurde jn einer Stiftmühle gemahlen.

Beispiel 3

Ein KieselsäurefüüstoffUterkuchen mit einem Feststoffgehalt von 14,8%, einer spezifischen Oberfläche von 152 mVg und einem SO* Gehalt von 03% wurde

is mit Leitungswasser unter intensivem Rühren mit einem Turbinenrührer zu einer 8%igen Suspension verdünnt Die Suspension wurde anschließend mit H-Icnenaustauscherharz behandelt, wobei der pH-Wert von 6 auf unter 2 herunterging. Anschließend wurde die Suspension dem Zerstäubungstrockner zugeführt und unter den in Beispiel 2 angeführten Bedingungen getrocknet und nachfolgend gemahlen.

Die Prüfung der nach Beispiel 1 bis 3 erhaltenen Produkte erfolgte im Vergleich zu einem Kieselsäurefüllstoff der nach genau gleichem Verfahren hergestellt wurde, dessen Trocknung aber nach bekannter Weise in einem Ringetagentrocknex bei 180 bis 25O⁰C erfolgte mit anschließender Trockenmahlung.
Folgende Prüfwerte wurden erhalten:

	Füllstoff nach Beispiel 1	Füllstoff nach Beispiel 2	Füllstoff nach Beispiel 3	Füllstoff im Etagen trockner getrocknet
Stampfvolumen ml/10 g*)	Γ54	160	145	55
% Glanz in einem Nitro- kombinationslack (9% Füllstoff auf Lack fest)**)	8	6	8	25
Beschaffenheit der Lackoberfläche	stumpfmatt ohne Stippen	stumpfmatt ohne Stippen	stumpfmatt ohne Stippen	schwachmatt mit vielen Stippen
Optisches Aussehen des flüssigen Lackes	klar	klar	klar	schwach trüb

·) bestimmt nach DIN S3194
**) bestimmt mit einem 20°-Glanzmeßgerät

Claims

Patentansprüche:

1. Mattierungsmittel für Lackfarben, dadurch gekennzeichnet, daß man eine wäßrige Suspension eines gefällten Kieselsäurefullstoffes mit einer spezifischen Oberfläche zwischen 50 und 200 mVg nach BET, deren Salzgehalt weniger als 1 Gew.-% (bezogen auf SiO₂) beträgt, bei einer Feststoffkonzentration von unter 12 Gew.-% sprühtrocknen wobei man eine Austrittstemperatur der Heizgase von 250 bis 700° C einhält

2. Mattierungsmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Trocknung in einem turbulenten Gasstrom durchführt, so daß pro m³ Trocknerraum und Stunde mindestens 100 kg Wasser verdampf werden, und die Verweilzeit des Produktes eine Sekunde und weniger beträgt, unter Einstellung einer Austrittstemperatur der Heizgase von 250 bis 700°C

3. Mattierungsmittel nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die durch die Anschlämmung von ausgewaschenen Filterkuchen erhaltene Kieselsäurefüllstoffsuspension vor der Sprühtrocknung durch Behandlung mit H-Ionenaustauscherharz von Metallkationen befreit