DE1940019A1

DE1940019A1 - Silikatueberzug

Info

Publication number: DE1940019A1
Application number: DE19691940019
Authority: DE
Inventors: Schutt John B; Schneider Robert H
Original assignee: SCHNEIDER ROBERT H; SCHUTT JOHN B
Current assignee: SCHNEIDER ROBERT H; SCHUTT JOHN B
Priority date: 1968-08-06
Filing date: 1969-08-06
Publication date: 1970-02-26
Also published as: US3721574A; GB1283779A; NL6912016A; BE737080A; FR2015166A1; JPS5128650B1

Description

Beschreibung zu der Patentanmeldung der Herren

Robert H. Schneider, 3639 Grennoch, Houston, Texas, U.S.A. John B, Schutt, 2403.Peach Stone Ct₀, Silver Spring, Maryland, USA

betreffend

Silikatüberzug

Die Erfindung bezieht sich auf neuartige Zusammensetzungen von Alkalimetallsilikatüberzügen und betrifft insbesondere lufttrocknende, wasserresistente Alkalisilikatüberzüge, welche SiOj in hoher Konzentration in erster Linie als Ortho-Kieselsäure und deren Alkalimetallsalze sowie kolloidale Kieselerde enthalten. Die Zusammensetzungen der Erfindung sind besonders gekennzeichnet durch hochkonzentrierte Kieselerdeanteile mit hoher Molekularhydratation, z„ B. SiO₂ ° η H₂O, wobei η größer oder gleich 2 ist„ Die hier verwendete kolloidale Kieselerde ist nicht in üblicher Weise molekularhydratisiert sondern durch Oberflächenhydratation gekennzeichnet„

In einer besonderen Ausführungsform liefert die Erfindung neuartige Zusammensetzungen für Polytetrafluoräthylenüberzüge auf Silikatbasis, Gemäß einer weiteren Ausführungsform liefert die Erfindung neuartige Zinküberzüge auf Silikatbasis ο

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Es ist bekannt, daß wäßrige Alkalimetallsilikatüberzüge für viele Substrate gut hitzebeständige und abriebfeste Oberflächen schaffen,. Es besteht jedoch bei derartigen Überzügen die Schwierigkeit, daß die Oberzüge porös sind und von alkalischen Stoffen und sogar von Wasser angegriffen werden„

Typische Alkalimetallsilikatüberzüge sind auch dadurch gekennzeichnet, daß sie gewöhnlich ausschließlich durch Brennen getrocknet werderi, weswegen sie dort nicht verwendet werden können, wo Lufttrocknung Voraussetzung ist.

Alkalimetallsilikatüberzüge werden insbesondere in flüssigen modifizierten Polytetrafluoräthylenüberzügen verwendet» Auch hier kann der Oberzug aufgrund der Wasserempfindlichkeit der Silikatbasis von Wasser angegriffen werden. Hierdurch wird nicht nur die Gesamtintegrität des Überzuges, sondern auch das Polytetrafluoräthylenpolymer in dem Oberzug beeinträchtigt,

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, neuartige Alkalimetallsilikatüberzüge zu schaffen, die an der Luft getrocknet werden können, um unzerbrechliche Oberflächen eines Substrates zu bilden» Die neuartige Zusammensetzung bietet bessere Widerstandsfähigkeit gegen Wasserangriff» Sie bildet ein modifiziertes Tetrafluoräthylenpolymer und besitzt dadurch nicht-klebende und chemisch-resistente Eigenschaften. Die Erfindung betrifft ferner Zinküberzüge auf Alkalimetallsilikatbasis, die einen hohen Prozentsatz von Zink aufweisen. Die neuartige Zusammensetzung kann als Basis verwendet werden für eine Vielzahl von Überzügen, die hitze-, korrosions- und wasserbeständig sein müssen.

Die Zusammensetzungen nach der Erfindung sind wäßrige Oberzugsgemische, die ein hochmolekularhydratisiertes Alkalimetallsilikat und kolloidale Kieselerde enthalten und in dem Silikat eine wäßrige Dispersion bilden, welche ein Verhältnis von SiO« zu Alkalimetalloxid von etwa 5 zu 1 oder mehr und einen pH-Wert zwischen 10 und aufweist. Die Zusammensetzungen nach der Erfindung können auch

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vorzugsweise andere Bestandteile aufweisen wie z.B. Benetzungsmittel, Unlösbarmachungsmittel für die Silikate, Aufbauschmittel₉ TrÜbungs·» mittel und Zusätze wie z.B., Tetrafluoräthylenpolymer.

Die anorganischen Silikatüberzüge nach der Erfindung haben ein weites Anwendungsgebiet, Z.B. weist ein brandgetrockneter klarer Oberzug gemäß der Erfindung ausgezeichnete Haftfähigkeit an vielen Substraten auf und kann als feuerfeste Satinglasur für Keramik oder Metall verwendet werden. Die Polytetrafluoräthylen-modifizierten Überzüge bilden korrosionsbeständige, nicht klebende Überzüge, die zum Überziehen von Oberflächen verwendet werden können, um Korrosion oder Kleben zu vermeiden. Sie können beispielsweise dazu verwendet werden, vereisungsfreie Oberflächen bei Flugzeugen zu schaffen, da sie ausgezeichnet am Substrat anhaften und gute nicht klebrige Eigenschaften aufweisen. Die Polymer-modifizierten Oberzüge gemäß der Erfindung werden in ihrer Temperaturwiderstandsfähigkeit nur durch die. Temperatur begrenzt, die das Polymer in dem Oberzug aushalten kann. Die hohe Temperaturwiderstandsfähigkeit des PoIytetrafluoräthylens gestattet den Polymer enthaltenden Oberzügen, sehr hohe Temperaturen auszuhalten, und zwar bis fast 5U0 C. Bei Verwendung von Polyäthylen als Polymer in dem Überzug liegen die Temperaturgrenzen wegen der dem Polymer eigenen Teraperaturgrenzeh niedrigere

Die Überzüge gemäß der Erfindung können auch andere Zusätze aufweisen. Rostfreie Stahlblättehen z.B. geben dem Überzug chemische Resistenz. Mit rostfreiem Stahl und Polytetrafluoräthylen kann ein wirksamer rostbeständiger Überzug geschaffen werden, in dem das Polymer den Oberzug geschmeidiger und weniger bruchanfällig bei Biegung des Substrates zu machen scheint.

Der Zusatz von fein verteiltem Glimmer macht den Oberzug hart und verleiht ihm ausgezeichnete Überbrttckungseigenschaften, so daß er zum Überziehen poröser Oberflächen, wie Betonblocks und dgl, verwendet werden kann.

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Durch Zufügen von Zinkstaub kann ein äußerst nützlicher Oberzug geschaffen werden, der vor allem zur Galvanisierung vieler Oberflächen verwendet werden kann»

Die meisten Oberzüge nach der Erfindung weisen ausgezeichnete Haftfähigkeit auf und können ohne Grundierung auf eine Vielzahl von Oberflächen, wie Holz, Stein oder Keramik, Metall oder poröse Substrate wie Schaum oder Faserplatten aufgebracht werden.

Die genannten Oberzüge sind wasserbeständig und können feuerfest gemacht werden, wodurch sie einen großen Anwendungsbereich haben, wie einem Fachmann ersichtlich sein wird.

Die Zusammensetzung nach der Erfindung wird dadurch gebildet, daß man einer Alkalimetallsilikatlösung kolloidale Kieselerde in solcher Menge beimischt, daß der pH-Wert der Gesamtmischung so reguliert wird, daß er die Koordination der Kieselerde in dem Gemisch verhindert« Diese Koordination kann zur Bildung von Agglomeraten führen und die Eigenschaften des Überzuges zerstören. Die Oberzüge nach der Erfindung sind vorzugsweise durch Zufügen kleiner Mengen eines Hydrokarbylsilan-Benetzungsmittels und multivalenter Ionen, wie Calcium-Ionen modifiziert, letzteres zur Gewährleistung der Koordination der Kieselerde mit dem Substrat, sobald die Mischung als Überzug aufgebracht ist«

Gemäß einer besonderen Ausführungsart können dem Gemisch ein Tetrafluoräthylenpolymer oder andere organische Polymere zugesetzt werden, um bestimmte Eigenschaften, wie Z₀B. chemische Resistenz zu erzielenο

Gemäß einer weiteren Ausführung kann dem Gemisch eine Vielzahl von Aufbauschmitteln und/oder Farbstoffen zugesetzt werden, um den gewünschten Grad an Farbdeckfähigkeit zu erreichen oder um die Härte, chemische Resistenz und dgl„ zu intensivieren,

Jede beliebige wäßrige Lösung eines Alkalimetallsilikats oder eines Gemisches hiervon kann in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Derartige Alkalimetallsilikatlösungen sind im Handel erhältlich und durch ihr Molverhältnis von SiOj zu Alkalimetalloxid gekennzeichnet. Dieses Verhältnis liegt zwischen 1 ϊ . 1 und 3,9-.Vl.

Praktisch kann jedes dieser im Handel erhältlichen Alkalimetallsilikate verwendet werden, obwohl es sich gezeigt hat, daß Präparate mit hohem Molverhältnis von SiO₂ zu Alkalimetalloxid insofern vorzuziehen sind, als die Silikatzusammensetzungen nach dieser Erfindung ein hohes Verhältnis von SiO„ zu Alkalimetalloxiden aufweisen. Wenn also eine Alkalimetallsilikatlösung mit niedrigem Molverhältnis verwendet wird, muß das Molverhältnis von SiO₂ zu Alkalimetalloxid gemäß hier beschriebenen Verfahren erhöht werden.

Vorzugsweise umfassen die passenden wasserlöslichen Alkalimetallsilikate Lithiumsilikat, Kaliumsilikat und Natriumsilikat. '

Die Alkalimetallsilikatlösungen, welche die Basis der neuartigen Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung bilden, werden durch hohe Molverhältnisse von Kieselerde in Lösung zu Alkalimetalloxid gekennzeichnet. Die Alkalimetalloxide sind im folgenden mit M₂O bezeichnet» Die handelsüblichen Alkalimetallsilikatlösungen haben ein Molverhältnis von SiO₂ zu M₃O von weniger als 3,5 : 1 oder H i 1,

Gemäß der Erfindung ist die Alkalimetallsilikatlösung vorzugsweise in ihrem gelösten oder hydratisierten Kieselerdegehalt vor Zufügung irgendeines kolloidalen Kieselsäureanteils zu der Lösung durch Zufügen von Meta-Kieselsäure aufbereitet, welche der Formel SiO₂" "H₂O entspricht. Meta-Kieselsäure mit etwa 85 Gew.% SiO₂ ist zweckmäßig,, Vorzugsweise wird der Alkalimetallsilikatlösung Meta-KieseV säure in einer Menge beigemischt, die groß genug ist, um das SiO₂ zu MjO-Molverhältnis auf die gewünschte Höhe zu bringen, welche von der Art der zu bildenden Zusammensetzung abhängt.

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Bei Kalium- oder Natriumsilikatlösungen kann dieses Verhältnis von gelöster Kieselerde zu Alkalimetallsilikat in der Alkalimetalleilikatlösung bis auf 5,»* ··: 1 oder 5,5 i 1 erhöht werden. Bei Lithiumhydroxid kann ein beträchtlich höheres Verhältnis von Kieselerde zu Lithiumoxid, bis 6,4 : I₁ erreicht werden.

Bei den genannten hohen Verhältnissen von Kieselerde zu Alkalimetalloxid muß die Kieselerdelösung vollständig hydratisiert sein. Derartige hochprozentige Kieselerdelösungen, in denen die Kieselerde fast vollständig oder vollständig hydratisiert ist, werden vorzugsweise bei manchen Zusammensetzungen dieser Erfindung, insbesondere bei Zink-modifizierten Oberzügen verwendet.

Es stellt sich oft heraus, daß es bei vollständig hydratisierter Kieselerde in einer Alkalimetallsilikatlösung notwendig ist, die Konzentration von Kieselerde und Alkalimetallsilikat mit Hinblick auf das wäßrige Medium, in dem sich diese Materialien befinden, zu vermindern. Z.B. ist Kaliumsilikat in einer 35 Gew.%igen Lösung erhältlich, welche ein Molverhältnis von SiO₂ zu K^O von 3,3 aufweist. Um jedoch ein Molverhältnis von 5,1 zwischen dem Siliziumoxid und dem Kaliumoxid zu erhalten, muß die Konzentration des Silikats auf etwa 20 bis 24 oder 25 Gew.%. Alkalimetallsilikat vermindert werden.

Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung werden Alkalimetalle ilikatüber züge geschaffen, die auf vielfältige Weise modifiziert werden können, beispielsweise durch Zufügen von Polytetrafluoräthylen.

In diesen Zusammensetzungen wird eine Alkalieetalleilikatlösung mit einem kolloidalen Kieselerdesol behandelt und bildet eine Mischung mit einem SiO₂-zu MjO-Verhältnis von bis zu 6 :" 1 oder eogar 6,5 ': 1. Benetzungsmittel und multivalente Zusätze bilden ebenfalle einen Teil dieser Zusammensetzungen.

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Zur Bildung dieser Zusammensetzungen gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Alkalimetallsilikatlösung mit einem Molverhältnis von 3:1 bis 4:5 verwendet. Daher wird Meta-Kieselsäure in Mengen zugesetzt, die das Si0₂:M₂0-Molverhältnis nicht auf mehr als 4,5:1 erhöhen, und die Alkalimetallsilikatlösung hat vorzugsweise ein SiO₂:M₂O-Verhältnis von etwa 4:1 oder weniger. Wird Meta-Kieseleäure in Mengen zugesetzt, welche das Molverhaltnis über diese Grenzen hinaus erhöhen, werden die überzüge brüchig.

Zu der Alkalimetallsilikatlösung mit einem Molverhältnis von j :MjO von vorzugsweise zwischen 3:1 und 4:1 wird kolloidale Kieselerde beigemischt, um das Molverhältnie zwischen Siliziumoxid und Alkalimetalloxid weiter zu erhöhen. Bei Polytetrafluoräthylen-modifizierten Zusammensetzungen dieser Erfindung und verwandten Überzügen kann dieses Verhältnis bis auf 5:1 οdar 6,5:1 erhöht werden. Vorzugsweise wird genügend Kieselerde zugefügt., um das Verhältnis von SiO₂:M₂O ^au^ wenigstens 5:1 zu erhöhen.

Die kolloidale Kieselerde, die gemäß der vorliegenden Erfindung der Alkalimetallsilikatlösung beigemischt wird, ist in Form einer wäßrigen Dispersion erhältlich. Grundsätzlich kann eine 50%ige Dispersion von Kieselerde in Wasser verwendet werden.

Bei der Oberzugszusamraensetzung nach der Erfindung wird jedoch ein kolloidales Kieeelerdeeol vorgezogen, in dem die Kieselerde einen Überzug aus Aluminiumoxid hat (Al₂O₃). Der Aluminiuxaoxidgehalt in der Kieselerde ist äußerst gering und bewegt eich zwischen 0,0025 bis 0,010 Aluminiumoxidmol pro Mol Kieselerde.

Die Verwendung von Aluminiumoxid^modifijsierter Kieselerde in den Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung hat sich al» besondere vorteilhaft erwiesen. Die geringfügige Modifizierung der Kieselerde in dieser Art scheint ein Brechen in der endgültigen Zusammensetzung zu verhindern und dem Oberzug gute Adhäsionseigenschaften zu verleihen. De» weiteren trägt bei jenen besonderen Ausfuhrungefarmen

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der Erfindung, in denen Tetrafluoräthylenpolymer oder ein anderes Polymer den Oberzügen zugesetzt wird, die Verwendung von aluminiumoxid-modifizierter Kieselerde in großem Umfang dazu bei, eine gute Verteilung der Polymerartikel über den ganzen Oberzug zu erreichen·.,

Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung kann eine kohlenwasserstoffmodifizierte Kieselerde oder eine hydrophobe Kieselerde zu der Alkalimetallsilikatlösung zusammen mit der Aluminiumoxidmodifizierten Kieselerde gegeben werden. Diese hydrophobe Kieselerde ist durch Oxyalkyl-Gruppen, typischerweiee Oxymethyl-Gruppen von der koordinierten Siliziumoxidkette gekennzeichnet. Eine zweckmäßige hydrophobe Kieselerde ist bei DeGussa Chemical Co. unter der Bezeichnung R-972 erhältlich.

Die Verwendung von Aluminiumoxid-modifizierter Kieselerde mit und ohne hydrophober Kieselerde in den Zusammensetzungen nach dieser Erfindung erhält die "Wasserkante" der Oberzüge aufrecht. Wenn nach Aufbringung der Oberzüge diese sehr rasch an Wasser verlieren, springen die Oberzüge leicht. Dies dürfte der Fall sein, weil ein zu schnelles Schrumpfen des Oberzuges eintritt, bevor das Siliziumoxid in dem Oberzug gut koordiniert ist.

Dieses Material wirkt als Verdicker, und oft muß zusätzliches Wasser hinzugefügt werden₈ wenn Aluminiumoxid-modifizierte Kieselerde zugesetzt wird, um die gewünschte Konsistenz bei der Oberzugebildung zu erreichenο

Die hydrophobe Kieselerde wirkt auf eine andere Art. Aufgrund der Wasserbasis der Oberzüge kann der hydrophobe Alkylteil der hydrophoben Kieselerde an die Oberfläche des Ober züge s "schwimmen¹¹. Die hydrophobe Beschaffenheit würde den Verlust an Oberflächenwasser hemmen, da sie den Wasserlauf an die Oberzugsoberfläche abweisen würde.

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Vorzugsweise ist die kolloidale Kieselerde, welche in den PoIytetrafluoräthylen-modifizierten Oberzügen und verwandten Oberzügen dieser Ausfünrungsart gebraucht wird, mit Al₃O₃ modifiziert. Das kann mit hydrophober Kieselerde geschehen. GewöhnIxch bildet die Aluminiumoxid-modifizierte Kieselerde etwa 80 Gew.% der zugesetzten Kieselerde. Ähnliche kleine Teile einer unmodifiaierten kolloidalen Kieselerde können auch zugesetzt werden. Zur Beibehaltung des Wasserrandes des Überzuges können kleine Mengen von hydrophobem Ton zugesetzt werden?

Ein äußerst wichtiger Parameter in der Bestimmung des Betrages der zuzusetzenden modifizierten kolloidalen Kieselerde ist der Gesamt-pH-Wert des Gemisches nach Zusetzen der Kieselerde» Die wie oben beschrieben zubereitete Alkalimetallsilikatlösung hat gewöhnlich einen pH-Wert zwischen 11 und 13 aufgrund der starken Alkalität des Alkalimetalloxids,, Durch Zufuhr von kolloidaler Kieselerde wird der pH-Wert der Silikatlösung gewöhnlich vermindert«

Bei dem hohen pH-Wert von 12 oder 13 neigt die Kieselerdemischung in der Alkalimetallsilikatlösung, welche ein hohes SiO₂:M₂O-Verhältnis aufweist, zur Instabilität. Die Kieselerde neigt zur Koordination und Bildung von Agglomeraten, die die flüssige Beschaffenheit der Mischung zerstören. Folglich ist es wünschenswert, daß genügend kolloidale Kieselerde der obengenannten Art den Alkalimetallsilikat zugesetzt wird, damit der pH-Wert gesenkt wird und dadurch die Koordination der Kieselerde verhindert wird und das Ge* misch eine ausreichende Verarbeitungszeit erhält. Gea&fi der Erfindung wird also so viel kolloidale Kieselerde den Alkaliaetallsilikat zugesetzt, daß der pH-Wert dex» Mischung auf 11 oder weniger reduziert wird. Ein niedriger pH-Wert von etwa 10 ist besonders wünschenswert, da es scheint, daft die Stabilität der Mischung alt sinkendem pH-Wert zunimmt,

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Die oben beschriebene Mischung der Alkalimetallsilikatlösung und der kolloidalen Kieselerde bildet zusammen die Grundsubstanz aller Oberzüge nach der Erfindung. Diese Mischung wird in einem wäßrigen Medium gehalten. In dieser Mischung steht der Feststoffgehalt der Grundsubstanz in Beziehung zu der Stabilität der Mischung=, Un-* ter Feststoffgehalt sei hier die Gesamtmenge von Alkalimetallsilikat und Kieselerde in dem wäßrigen Medium verstanden,

Wie bereits erwähnt, sind Alkalimetalleilikatlösungen mit einem . SiC^: M-O-Verhältnis von 3,3:1 in Lösungen erhältlich» welch· etwa 35 Gw.% Alkalinetallsilikat enthalten. Bei Zuffigung von Weta-Ki··

W seisäure zwecks Erhöhung des SiOjiMjQ-Verhältnisses auf 4,5:1

ist eine gleichzeitige Zugabe von Wasser wünschenswert, so daß die Lösung stabil bleibt und der Alkaliaetallsilikatgehalt auf weniger als 30Gew.%, vorzugsx-Jeiso bis auf 25 Gew.%, verringert wird.

Bei Zuf(igung von kolloidaler Kieselsäure muß darauf geachtet werden, daß die kombinierte Alkalimetalleilikat- und Kieselerdekonzentration nicht so hoch ist, daß die Mischung instabil wird und zur Bildung von Aggloneraten fahrt. Gewöhnlich wird zusammen mit Kieselerde immer Wasser zugegeben. Wenngleich die stabile Konzentration von Silikat und kolloidaler Kieselerde je nach deza System variiert, so ist doch generall der Gehalt von Silikat und kolloidaler Kiesel erde nicht höher als 35 Gew.%, vorzugsweise nicht höher als 30 bis * 32 Gew.%, und die Substanz wird gewöhnlich mit Wasser auf etwa 25% Trockensubstanzgehalt verdünnt.

Bei höheren Konzentrationen ergibt das Alkalimetallsilikat einen höheren pH-Wert in der Mischung, woraus Instabilität folgt. Es ist daher erforderlich, der Mischung Wasser beizumischen, um den pH-Wert und die Konzentration aufeinander abzustimmen, wenn die Grundsubstanz der Oberzüge nach der Erfindung hergestellt wird.

Wie oben ausgeführt, bildet die Mischung aus Alkalimetallsilikatlösung und kolloidaler Kieselerde die Grundsubstanz der Überzüge nach der Erfindung. Wie im folgenden erläutert wird, kann diese

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Grundsubstanz auch Benetzungsmittel sowie einen multivalenten Metallkoordinator enthalten.

Die weiteren bei diesen neuartigen überzügen verwendete Materialien wie Aufbauschmittel, Farbstoffe, fein verteiltes Polymer, Zink-8taub, rostfreie Stahlblättchen und dgl. bilden Zusätze zu der Grundsubstanz zur Bildung eines Oberzuges für einen bestimmten Zweck.

Die in der unaufgebauschten Grundsubstanz notwendigen Mengen von Alkalimetallsilikatlösung und kolloidaler Kieselerde werden am besten vom pH-Parameter und dem erwünschten SiOj^jO-VerMltnis bestimmt. Die Alkalimetallsilikatlösung ist im unaufgebauschten Grund material gewöhnlich zu 25 bis SO Gew.% vorhanden. Die kolloidale Kieselerde umfaßt dann 2 bis etwa 20 Gew.% dee unaufgebauschten Grundmaterials. Der Rest der unaufgebauschten Grundsubstanz besteht aus Wasser, Silan-Benetzungsmittel und einem Material, de.3 zur Koordinierung der Kieselsrd® aultivalente lonea beisteuert.

Es hat sich herausgestellt, daß Sil®n~Bes&etzraigSia£tt@l günstige Zusätze zu den Grundsubstanz©» öisses* S^fissdrasg ©iBel_$ in* '^ait als β ie für die Aufbauschiaittel di© getfüBselatoss B©B©ts?mgs©£g©:a®&aU " ■ liefern und dennoch nicht die Μβ§β@χ>ΰη1Ιΐ8ΐ£©Μδ@ίΐ 'ä®w Gsaögiltigen Zusammensetzungen nach ihrer SrMr-tung serstör©n₀ §llan<°Benetzungsmittel sind besonders günstig h®± Tatrafla©sra,thylan»iaodifizierten Ober zügen, wo sie als Benetzer des T€trafiuoräthyl«n->?«5lva«r8 funktionieren .

Bis 3ilan-Benetzungsmittel si&eß ά®& Erfindung umfassen, vorxug·weise swei- oder dreifunktionale Silane₃ Mi« die Kohlenwasserstoff- oder Oxy-Kohlenwaeserstoff-Alkoxy-SiXaB®, ©der vierfunktionale Silane, in denen die Kohlenwasserstoff- oder Oxykohienwasserstoffgruppe eine Äthylendioxid-Sauerstoffunktion enthalten.

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Bei den zwei- und dreifunktionalen Silan-Benetzungsmitteln sind die Alkyl-Alkoxy-Silane vorzuziehen, die folgende Silane umfassen: Dimethyl-Dimethoxy-Silane, Methyl-Triraethoxy-Silane, Äthyl^Trimethoxy-Silane, Isopropyl-Trimethoxy-Silane, Methyl-Triäthoxy-Silane und dgl.; Aryl-Alkoxy-Silane, welche Phenyl-Trimethoxy-Silane oder Alkyl-Phenyl-Trimethoxy-Silane umfassen; Oxyhydrokarbyl-Silane wie Methoxy-Äthyl-Triraethoxy-Silane und dgl.; zu vierfunktionalen Silanen gehören diejenigen, welche ein Äthylendioxid-Sauerstoffatom in der Hydrocarbyl-Gruppe umfassen, z.B. Gaisaa-Glycidyloxypropyltriaethoxy-Silan.

Die dreifunktionalen Silane haben die Aufgabe, die der Oberzugixusammensetzung zugeführten Zusätze oderAufbauiChaittel χα benetzen. Besonders bei den Tetrafluoräthylenpolymer-modifizierten Oberzügen trägt das Silan in großem Maße zur Benetzung der Polymerartikel bei. Di« vierfunktionalen Silan-Benetzungsmittel sind als Benetzer nicht so wirksam wegen der längeren Kohlenwasserstoffkette an denselben. Die von der Äthylendioxid-Sauer-stoff~Gruppe gelieferte zusatzliche reaktive Stelle scheint zu einer erhöhten Vernetzung zu führen, wodurch die Härte des endgültigen Oberzuges verbessert wird. Demgemäß können Mischungen aus drei- oder vierfunktionalen Silan-Benetzungsmitteln verwendet werden. Einem Fachmann wird klar verständlich sein, daß das Benetzungsmittel umso wasserlöslicher ist, je kleiner die Alkyl-Substituenten der Silane nach der Erfindung sind. Daher werden solche kurzkettigen Kohlenwasserstoffsilane besonders bei Polytetrafluoräthylenüberzügen verwendet. Bei Zufügung von Talkum oder rostfreien Stahlblättchen statt Polytetrafluoräthylen können auch längerkettige Alkyl-Siiane verwendet werden.

Durch die Silane wird auch die Haftfähigkeit der Oberzüge verbessert, weshalb sie auch in den hier beschriebenen Zusammensetzungen verwendet werden, obwohl sie am meisten bei Tetrafluoräthylenpolymer-modifizierten Oberzügen Verwendung finden. Silan-Benetzungs- »ittel werden in kleinen Mengen beigefügt zur Benetzung des Feetmaterials und zur Herstellung der erwünschten Wasserkante. Vorzugsweise wird das Silan vor dem zu benetzenden Material zugefügt,

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wobei die Zugabe durch Schütteln geschieht. Die Schüttelbewegung sollte drei bis zehn Minuten anhalten, damit das Silan mit dem System ins Gleichgewicht kommt. Es wird angenommen, daß nach Zugabe von Silan eine Silanhydrolyse entsteht, wodurch eine nur so kurze Zeit erforderlich ist. Die Silanmenge variiert zwischen 2 und 15 Gew,% der unaufgebauschten Grundsubstanz, Die unaufgebauschte Grundsubstanz bezieht sich auf den Oberzug vor Hinzufügung von Farbstoffen, Trübungsmitteln, Aufbaiischmitteln und dgl.

Eine weitere Modifizierung der Überzüge nach der Erfindung, welche die Unversehrtheit des Oberzuges und Wasserfestigkeit gewährleisten soll, ist das Zusetzen eines multivalenten Metallions zu der Grundsubstanz» Die Zufüguhg eines multivalenten Metallions zu der Zusammensetzung ist am günstigsten bei einem SiC^M-O-Verhältnis von etwa 6:1. Das multivalente Ion scheint diese Oberzüge aus hohem Molverhältnis zu vernetzen und ein Brechen zu vermeiden.

Während der Zufuhr des multivalenten Metallions wird die Temperatur der Grundsubstanz etwa auf Raumtemperatur gehalten, da bei erhöhter Temperatur die multivalenten Ionen aus dem Zusatzstoff ausr gelaugt werden und den Überzug ungünstig beeinträchtigen» Z.B. kann die Zufuhr von Calciumionen zu dem Gemisch nach dieser Erfindung in Form eines Zusatzes wie Kieselkalkspat geschehen. Aufgrund der MuI-tivalenz der Calciumionsn können sie die Siliziumatome in dem Überzug in einer Weise koordinieren, die mit monovalenten Metallionen, wie z.B, Alkalimetallen, nicht möglich ist. Mit ähnlicher Wirkung können auch Magnesiumionen verwendet werden, wobei z.B. Talkum als Zusatz zu der Zusammensetzung nach der Erfindung genommen wird. Ein Fachmann wird erkennen, daß auch andere Zusätze verwendet werden können, um solche anderen multivalenten Ionen wie Blei, Eisen und Antimon einzuführen. Natürlich können Kieselkalkspat und Talkum auch als Aufbauschmittel dienen und eine Trübungsfunktion in dem Überzug erfüllen.

Die Menge von zuzusetzendem Kieselkalkspat oder Talkum, die nötig ist, um koordinierende multivalente Ionen zu erhalten, hängt ab von dem Kieselerdegehalt des Oberzuges und von dem Grad der

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erwünschten Koordinierung. Gewöhnlich werden etwa 12 Gew.% Kieselkalkspat auf unaufgebauschter Materialbasis bei Polytetrafluoräthy len-modifizierten Oberzügen verwendet. Jedoch ist die verwendete Menge insofern nicht kritisch, als Kieselkalkspat oder Talkum oder ahnliche Materialien, die multivalente Ionen enthalten, auch dazu verwendet werden können, die Aufbauscheigenschaftan der Oberzüge zu intensivieren.

Gemäß einer Ausbildungsform der Erfindung kann die Zusammensetzung des Oberzuges durch Zufügen von Polytetrafluoräthylen modifiziert werden. Polytetrafluoräthylen wird in fein verteilter Form beigemischt, gewöhnlich als ein in Wasser aufgelöstes Polymer. Gemäß der Erfindung kann Polytetrafluoräthylen der neuartigen Zusammensetzung in einer Menge bis zu 70 Gew.% beigemischt werden.

Die neuartige Polytetrafluoräthylen-modifizierte Zusammensetzung nach der Erfindung kann sowohl durch Luft als auch durch Brennen getrocknet werden. Zur Erreichung einer Schmelzung des Polytetrafluoräthylens auf der Oberfläche des Substrates ist jedoch ein Trockenverfahren durch Brennen erforderlich.

Die Polytetrafluoräthylen-aodifizierten Oberzüge nach der Erfindung werden normalerweise erst an der Luft getrocknet und danach bei hohen Temperaturen von zwischen 330⁰C und 425°C gesintert oder, geschmolzen.

Gemäß der Erfindung kann die Polytetr«fluoräthylensu8pension, welche dea Oberzugsgemisch dieser Erfindung zugesetzt wird, mit einem Silanbenetsungsmittel präpariert werden. Alternativ kann fein verteiltes wäßriges Polytetrafluoräthylen direkt dem unaufgebauechten Grundmaterial beigemischt werden, welches genügend Silan und Wasser enthält, so daß das Polytetrafluoräthylen beigemischt werden kann.

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Gemäß einer besonderen Ausführungsart kann die Schmelzung der Oberzüge unterstützt und erleichtert werden und ein geschmeidiger Oberzug dadurch erreicht werden, daß der Polytetrafluoräthylenüberzug vor dem Brennen mit Formamid (HCONH₂) oder einem Polytetrafluorathylenoligomer oder -suspension in Formamid überzogen wird. Ein derartiger Oberzug kann bis zu 50 Gew.% des Polymers enthalten.

Ein Fachmann wird leicht erkennen, daß andere organische Polymere zur Modifizierung der neuartigen Zusammensetzungen der Erfindung verwendet werden können. Soll z.B. chemische Resietens'ersielt werden, wird dem neuartigen Silikatgrundmaterial Polylthylen beigemischt, und der Oberzug wird noch einmal gebrannt, damit dae Polyäthylen sich verteilen kann, so daß ein PolySthylen-modifizierter Überzug entsteht-, Modifizierungen mit anderen Thermoplasten wie Po?wyajniden lassen sich ebenfalls durchführen.

Es können auch andere Oberzüge hergestellt werden_s die kein Polymer enthaltene Eine Vielzahl von .Öb@s?gügen k&nn durch Beimischung von Aufbaueehaitteln (FSllaitteln) w£q ?-aEx-asa_s T®a ode?-dgl. und Farbstoffen wie Titandioxid oder Eisenoxid erzielt

Ein besonders vorteilhafter öborswg lcaan eUsreh Stifilgwig fsin teilten Gliamero zu der unau£g©bausehten- Gröndsialbstaüz Ir Hiesigen bis zu 70 Gew.%, gewöhnlich zwischen 10 und SO ^ew«% ersielt werden. Ein derartig hergestellter Oberzug ist hart und weist ausgezeichnete feuerfeste Eigenschaften auf. Dieser Überzug hat auch ausgezeichnet® öberbrückungseigenschaften und kann dazu verwendet werden» ungleichmäßige Oberflächen wie Beton oder Ziegel mit einen gleichmäßigen Oberzug zu versehen. Aufgrund dieser überbrückenden Eigenschaft zusammen mit der Feuerbeetändigkeit sind die Oberzüge auegezeichnet dafür geeignet, Polyurethanschaum feuersicher zu machen.

Diese Zusammensetzungen können auch durch Zufügen anderer Materialien wie rostfreien Stshlblättchen₉ Aluininiumpuder, Molybdändieulf id oder dgl. modifiziert werden, um bestimmte Eigenschaften in dem endgültigen Oberzug zu erzielen. Bei Verwendung derartiger

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metallischer Zusätze soll der rostfreie Stahl öder Aluminiurapuder vorzugsweise--mit Stearinsäure oder einem seifenartigen oder ölharzigen Material überzogen sein, um die Benetzung des Materials zu erleichternr

Ee sei erwähnt, daß die neuartigen Oberzugszusammensetzungen nach der Erfindung an der Luft trocknen, wenn sie ausreichend mit Tetrafluoräthylenpolymer, Zink, rostfreiem Stahl oder einem ähnlichen Aufbauschmittel aufgefüllt sind« Das unaufgebauschte Basismaterial dieser Erfindung bildet jedoch selbst ein neuartiges Obisrzugsmaterial, das durch Brennen getrocknet wird und durch ein hohes SiOjJ . ^-O-Verhältnie gekennzeichnet ist und daher gute Härte- und Hitze-™ beständigkeitseigenschaften aufweist. Diese unaufgebauschte Substanz kann für viele Substrate eine Satinglasur bilden.

Die unaufgebauschten überzüge nach dieser Aueführungeart: trocknen an der Luft, können aber auch - wenn es erwünscht ist - durch Brennen getrocknet werden. Die Verarbeitungsdauer dieser Zusammensetzungen ist ausgezeichnet, vor allem die der Polytetrafluoräthylenmodifizierteh Oberzüge.

Gemäß einer weiteren Ausführungsart der Erfindung können die Zusammensetzungen durch Zuführung von Zinkstaub zu dem unaufgebauschten Grundmaterial modifiziert werden, so daß ein Zink-modifizierter k Überzug entsteht. Diese Überzüge werden etwas anders gebildet. Bei den Zink-modifizierten Oberzügen nach der Erfindung kann das Zink in extrem hohen Anteilen verwendet werden, so daß ein Oberzug entsteht, der in getrocknetem Zustand 95 oder 96 Gew.% Zink enthält« Bei der Zusammensetzung des Oberzuges kann Zink etwa 70 Gew.% einschließlich des Wassers in der Zusammensetzung ausmachen. Man wird sehen, daß von einem Zinküberzug dieser Art keine extrem hohe Filointegrität gefordert wird, da Zink in dem Überzug als Schutzmetall wirkt zum Schütze des Substrates.

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Zur Bildung eines Zink-modifizierten Oberzuges gemäß der Erfindung wird vorzugsweise eine Alkalimetallsilikatlösung mit einem sehr großen Anteil an gelöster Kieselerde verwendet. Der Alkalimetall-'.. silikatlÖBung wird sodann Meta-Kieeelsäure sowie Wasser in genügen· der Menge beigemischt, so daß das Gesamt-SiOgtMjO-Verhältnis größer als 5 zu 1 ist. Wenn die Alkalimetalle in der Lösung Kalium oder Natrium sind, kann das SiO^MjO-Verhältnis auf 5,5 oder 5,6:1 erhöht werden., Bei Verwendung von Lithium kann das SiOjsMgO-Varhältnie sogar auf 5:1 erhöht werden. -,

Sodann v/ird kolloidale Kieselerde in genügender Menge beigemischt, um das SiO₂ :M₂O~VerhSltriis auf 9:1 zu steigern» Bei diesem, hohen Molverhältnis- muß außerdem Wasser augeführt werden, so daß allge--" mein der Feststoffgehalt in der Grundsubstanz unter 25 Gew_o% beiträgt, meistens 19 bis 21 Gew_t%, .

Bei Zink-modifizierten Oberzügen nach der Erfindung wird vorzugsweise unmodifislerte kolloidal» Kieselerde als Zusatsmittel zur Alkalimet allBÜikat lösung verwendet. Vorzugsweise wird ein kolloidales Kieselerdesol von 50 Gew.% in Wasser verwendet. Geringe Mengen von Aluminiuffioxid-modifizierter Kieselerde zur Härtebildung oder hydrophobe Kieselerde können zugesetzt werden, jedoch gewöhnlich nicht in Mengen, die 10 Gew.%der der Silikatlösung insgesamt zugesetzten Kieselerde übersteigen.

Wie bei den bereits beschriebenen Oberzügen sollte der pH-Wert der Mischung nach Zugabe von kolloidaler Kieselerde unter etwa 11 liegen. Der Fest stoff gehalt wird bei 20% gehalten. Bei- Einhaltung dieser Parameter ist die Stabilität der Grundsubstanz für die Zinkmodifizierten Oberzüge ebenso wie für die Oberzüge der bereite genannten Ausf Uhrungsform gewährleistet.

Bei Zink-modifizierten Überzügen braucht grundsätzlich kaine kolloidale Kieselerde zugegeben su werden. Die Reaktivität von Zink bewirkt eine Erhöhung dar Alkalimetalleilikatlösung auf ein

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:M₂O-Verhältnis von 6:1. Dies ist genügend hoch, um einen Oberzug ohne Zusatz von kolloidaler Kieselerde herzustellen. Vorzugsweise wird kolloidale Kieselerde jedoch dann verwendet, wenn das SiO :

:M„0-Verhältnis noch weiter gesteigert werden soll,

Bei Zink-modifizierten Überzügen ist kein Silanbenetzungsmittel wie bei den oben beschriebenen Oberzügen erforderlich, bei denen Silan die Aufbauschmittel benetzt. Dies kann auf den hohen Zink-Prozentsatz in dem Oberzug und seine Reaktivität zurückzuführen sein. Wird kein Silan verwendet, kann ΑΙ,,Ο,-modifizierte Kieselerde als

i. O

Benetzungsmittel aushelfen. Die Verwendung von Silan in den oben angegebenen Prozentsätzen bei Zink-modifizierten überzügen ergibt jedoch einen geschmeidigeren Überzug, Silan scheint auch die Adhäsionskraft aller Überzüge, bei denen es verwendet wird, zu erhöhen*

Bei Aufbringung von Zink-modifizierten Oberzügen gemäß der Erfindung reagiert das fein verteilte Zink mit dem verschieden hydratisierten Siliciumoxid mit den Salzen hiervon in dem das Siliziumnetz koordinierenden Oberzug. Des weiteren wird angenommen, daß Zink das Silizium-Netz vernetzt (crosslink). Demgemäß wurde gefunden, daß bei Bildung von Zink-modifizierten Überzügen gemäß der Erfindung sehr hohe SiOjSMgO-Verhältnisse, wie 9il, verwendet werden können.

Es sei erwähnt, daß selbst bei Tetrafluoräthylenpolymer-modifizierten Überzügen nach der Erfindung und Ähnlichen Oberzügen dann, wenn die Polytetrafluoräthylenmenge weniger als UO bis 50 Gew.% des gesamten Gemisches ausmacht und wenn genügende Mengen anderer Aufbauschmittel vorhanden sind, welche raultivalente Koordinationsionen enthalten, wie Calcium- ader Magnesiuaionen, das SiOj^MjO-Verhältnis in diesen Gemischen auf mehr als etwa 6:1 erhöht werden kann. Aufgrund der Anwesenheit von größeren Msngen multivalenter Ionen» die dae Siliziuranetz vernetzen und koordinieren können, kann bei der Bildung des Gemisches nach der Erfindung ein noch höheres SiO-iMgO-Verhältnis zugelassen werden.

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Der Zinkstaub wird dem Grundsubstanzmaterial zur Zeit der Verwendung beigemischt. Sofern erforderlich, wird noch Wässer zur Erreichung der gewünschten Konsistenz beigefügt. Aufgrund der hohen Reaktivität von Zink können die Zink-modifizierten Oberzüge nicht vollständig im voraus bereitet werden wie die Polytetrafluoräthylen-modifizierten Oberzüge. Lediglich der Zinkstaub wird kurz vor der Verwendung beigemischt» Nach Zufügung von Zinkstaub wird das" Gemisch geschüttelt und kann vor seiner Anwendung eina kurze Za.it, exwa eine oder zwei Stunden, ruhen;' nach der Zugabe von Zink hat der» Überzug eine Verarbeitungszeit von etwa 24 bis 48 Stunden.

Es ist ersichtlich, daß. die neuartigen Überzüge nach der Erfindung noch au'f andere Weise modifiziert werden können. Z₀B₀ kann etwa ein gewöhnliches organisches Benetzungsmittel wie Polyäthylen-Glycol-· Äther eines alkylierten Phenyls anstelle der genannten Silanbenetsungsmittel verwendet werden.

Ferner können mehrere Aufbauschmittel in einer einsigen Zusammensetzung VErwandet werden, Z.B₀ kann eine ausgezeichnete harte, nicht klebende, chemisch resistente Zusammensetzung unter Ver*""sndung sowohl eines Tetrafluoräthylen-Poiymers als auch von rostfreien Stahlblättchen zur Bildung eines Überzuges gemäß der Erfindung verwendet werden.

Auch ist klar ersichtlich, daß verschiedene andere Arten einer kolloidalen Kieselerde vex'wendet werden können zur Erzielung eines Oberzugsmaterials mit einem hohen SiO^MjO-Verhältnis als die bis-" her beschriebenenο

Bei. der Bildung der Grundsubstanz der überzüge nach der Erfindung sieht man, daß die Grundsubstanz sowohl aufgelöstes als auch suspendiertes SiO₂ enthält. Wenn also Meta-Kieselsäure einer Alkalimetallsilikatlösung beigegeben wird, entsteht primär eine Lösung. . V/ird modifizierte oder unmodifizierte kolloidale Kieselsäure beigegeben , bleibt es meistens eine Suspension»

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Obwohl die Zusammensetzungen nach der Erfindung lufttrocknend' sind, entstehen keine ungünstigen Ergebnisse, wenn die Zusammensetzungen durch Brennen getrocknet werden, vorausgesetzt, daß der Trockenvorgang nicht so lange dauert, daß ein Brechen verursacht werden könnte_o Im allgemeinen ist es vorteilhaft, die Zusammensetzungen bei einer Temperatur von 38 bis 120⁰C zu trocknen.

Die Zusammensetzungen nach der Erfindung können als Oberzug für viele Substrate verwendet werden, Z₀B₀ Metall, Glas, Kunststoff, Holz und keramische Materialien wie Stein oder Ziegel» Gewöhnlich bilden die Oberzüge nach der Erfindung eine Oberzugsdicke von zwischen 26 und 650 bis 770 Mikron. Die Dicke hängt jedoch weitgehend von der Menge der der Zusammensetzung beigemischten Aufbauschmittel ab.

Die Zusammensetzungen gemäß der Erfindung können auf das Substrat aufgepinselt, gesprüht oder mit einem Messer verteilt werden. Die Viskosität der Oberzüge kann durch Änderung des Wassergehaltes verändert werden, ohne daß dadurch die Eigenschaften des Oberzuges beeinträchtigt werden. Je größer allerdings die Wassermenge in der Zusammensetzung ist, desto wahrscheinlicher wird ein Trocknen duroh Brennen erforderlich sein.

Im folgenden werden die Zusammensetzungen gemäß der Erfindung an einigen Beispielen erläutert.

Beispiell

Zu 200 g einer 35 Gew.%igen Lösung von Kaliumeilikat in Wasser mit einem SiO₂:MjO-Verhältnis von 3,3 zu 1 werden 29 g kolloidale Kiesel· erde mit einem nominalen Al₂O₃tSiOj-Molverhtltnis von 0,005:1 zusammen mit 160 g Wasser gegeben. Die daraus entstehend« Mischung hat ein SiO₂:K₂O-Verhältnis von 5,3:1 bei einem FeststoffgehaXt von 2 M % (wobei der Fe st stoff gehalt die Menge von Kaliumeilikat und Kieselerde ist). Die sowohl aufgelöstes als auch suspendiertes SiO₂ enthaltend· Mischung wird aufgebauseht durch Beimischung von

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6i* g Kieselkalkspat und 51 g fein verteiltem Polytetrafluoräthylen_o Dann werden 20 g Methyl-Trimethoxy-Silan unter Rühren dazugegeben. Schließlich werden 51g Polytetrafluoräthylen und 36 g rostfreie Stahlblättchen hinzugefügt, womit der Aufbauschvorgang des Oberzuges beendet ist.

Gemäß Beispiel 1 können auch andere Zusammensetzungen gebildet werden, beispielsweise indem man statt der rostfreien Stahlblättchen 20 g Talkum verwendet. Mit der Zusammensetzung nach Beispiel 1 kann man eine selbstschmierende Oberfläche erhalten, wenn man statt des rostfreien Stahls 18 g Molybdän-Disulfid verwendet.

Die obige Zusammensetzung wird luftgetrocknet»Eine geschmeidige Oberfläche wird erreicht, wenn die obige Zusammensetzung zunächst luftgetrocknet und dann ein Oberzug aus einer Suspension 50 %igen Polytetrafluoräthylens in Formamid aufgebracht wird 3 Das Ganze wird sodann in einem Ofen bei 399°C erhitzt, damit das Polymer in dem Oberzug schmilzt <>

Beispiel 2

Es wird zunächst ein Qbferzug gemäß Beispiel 1 hergestellt. Nach der Beigabe von rostfreien Stahlblättchen werden 20 g Talkum zugesetzt.

Diese Zusammensetzung wurde auf eine 5 χ 10 cm große Stahlplatte aufgepinselt und eine Woche lang unter gleichen Bedingungen der Lufttrocknung ausgesetzt. Der beschichtete Teil wurde dann drei Stunden lang einer Schwefelsäure ausgesetzt. Nach Wegnahme der Schwefelsäure waren keine ungünstigen Auswirkungen auf dem Oberzug zu entdecken. Sodann wurde dieselbe Stahlplatte zwei Tage lang in Wasser eingetaucht. Hierbei waren ebenfalls keine ungünstigen Auswirkungen zu sehen.

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Beispiel

Ee wird eine weitere Zusammensetzung gemäß Beispiel 2 hergestellt und in einer Dicke von etwa 130 bis 205 Mikron auf eine 5 χ S cm große Stihlplatt© aufgebracht. Diese Platte wurde an einen Pfahl genau oberhalb der Spitsgrenze an der Matagorda Bay in Matagorda, Texas, genagelt. Die Platte wurde drei Wochen lang dort gelassen; nach ihrez* Abnahme zeigte die beschichtete Oberfläche keinerlei ungünstige Auswirkungen O

Eine mit der gleichen Zusammensetzung präparierte Platte wurde bei 538°C in ein«
Auswirkungen,

538°C in einem Ofen erhitzt und zeigte ebenfalls keine ungünstigen

Eins weitere Dberzugszusammensetzung nach Beispiel 2 wurde hergestellt und auf eine 5 χ 10 cm große, gesandstrahlte, kaltgewalzte Stahlplatte aufgebracht. Der Oberzug wurde auf die gesandstrahlte Seite aufgebracht. Nach zweitägiger Lufttrocknung wurde die Platte über einen Propanbrenner gehalten. Bei einer nicht notierten extrem hohen Temperator begann das Polytetrafluoräthylen in dem Oberzug sichtbar au brennen, und der Oberzug war zerstört.

Eine Zusammensetzung mit verbesoerten Oberbrückungseigenechaften kann dadurch erreicht werden, daß der Zusammensetzung nach Beispiel 2 statt Talkum 20 g fein verteilter Glimmer zugesetzt wird.

Dia Zusammensetzungen der oben genannten Art können zur Bildung einer größeren Wasserkante dadurch modifiziert werden, daß 1 g eines hydrophoben Kieselerde mit anhängenden Oxymethyl-Gruppen oder etwa 3 g hydrophoben Tons zugesetzt werden. Der hydrophobe Ton weist außer seiner Eigenschaft, den Wasserrand zu bewahren, eine gute Olabsorp** tionsfähigkeit auf und verhindert die Autopolymerisation des Silan-Benetzungsmittels.

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Beispiel 3a

Zu 200 g einer 35 Gew.%igen Kaliumsilikatlösung mit einem SiO₃:K₂O-Verhältnis von 3,3:1 werden 29 g kolloidale Kieselerde mit einem Al₃O₃ίSiOg-Molverhältnis von 0,005/1 zusammen mit 300 g H₃O gegeben. Die daraus entstehende Mischung hat ein SiOgiKjO-Verhältnis von 5,3 % 1 bei einem Feststoffgehalt von 18,8 Gew.%. Der Aufbauschvorgang der Mischung wird durch Beimischung von 50 g Polytetrafluoräthylen beendet. Sodann werden 20 g Methyltrimethoxysilan und weitere 200 g Polytetrafluorethylen zugesetzt.

Die Zusammensetzung gemäß Beispiel 3a kann weiter modifiziert werden durch Zufügen von rostfreien Stahlblättchen, Aluminiumblättchen (in geringen Mengen von etwa 5g) oder von Molybdändisulfid. Zur Vergrößerung des Wasserrandes des Oberzuges können f g hydrophober Kieselerde beigemischt werden. Die Härte des Oberzuges kann durch Beimischung geringer Mengen von vierfunktionalem Epoxysilan wie Gamma-Glycidyloxypropyltrimethoxysilan in einer Menge von etwa 2 g verbessert werden. Durch Zugabe von Kieselkalkspat kann ein multivalentes Metallion zugeführt werden0

B eil spielt

Zu 200g einer 35 Gew.%igen Kaliumsilikatlösung mit einem jj Verhältnis von 3,3:1 werden HO g kolloidaler Kieselerde mit einem Al₂O₃:Si0₂-Molverhältnis von 0,005si zusammen mit 350 g Wasser gegeben. Die daraus entstehende Mischung hat ein Molverhältnis von 6,1:1 bei einem Feststoffgehalt von 18,7%. Die Mischung wird aufgebauscht durch Zugabe von 50 g fein verteiltem Polytetrafluoräthylen und 16 g Methyltrimethoxysilan. Nach völliger Hydrolyse des Silan-Monomers werden' weitere 52 g des gleichen polymeren Materials hinzugefügte Zu dieser Zusammensetzung werden 24 g rostfreier Stahlblättchen gemischte

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Beispiels

Es wird eine Oberzugsmischung gemäß Beispiel U gebildet, jedoch werden statt der rostfreien Stahlblättchen 33 g Talkum zugesetzt. Zur Erzielung eines besseren Wasserrandes werden ·* g hydrophobe Kieselerde beigemischt. Zur weiteren Vernetzung wird zusammen mit dem Talkum 5 g Kieselkalkspat beigemischt.

sämtliche Zusammensetzungen gemäß Beispiel 4 und S werden auf Aluminiumplatten präpariert und gesprüht. Die Platten wurden einer Natriumhydroxydlösung mit einem pH-Wert von 9 ohne ungünstige Aus· Wirkungen ausgesetzt. Des weiteren wurden die Platten ohne negative Wirkung konzentrierter Salpetersäure, konzentrierter Schwefelsäure und konzentrierter Salzsäure ausgesetzt.

Beispiele

Zu 100 g einer 35 Gevr.ligen Kaliums ilikatlOsung mit einem ₂ KgO-Verhältnie von 3,3:1 werden 18,8 g Meta-Kieseleäure, welches vorher mit 40 g Wasser benetzt wurde, gegeben. Nach und nach wird mehr Wasser zugegeben, bis insgesamt 135 g Wasser zugegeben sind. Die hieraus entstehende Zusammensetzung hat ein SiO₂:KgO-Verhältnis von 5,5 und 20 Gew.% Feststoffsubstanz. Dieser Zusammensetzung werden 8 g eines polyfunktionalen Alkoxysilans, z.B. Methyltrimethoxysilan, Phenyl-Trimethoxy-Silan, Gamma-Glycidoxy-Propyltrimethoxysilan beigemischt sowie 1080 g Zinkstaub. Dieser Oberzug trocknet und ergibt einen trocknen Zinkgehalt von 9«l· bis 95 %.

Beispiel 7

Zu der Zusammensetzung von Beispiel 6 werden 125 g eines 20 !igen Kieselerdesols gegeben, um einen Binder mit einem SiOgiKgO-Molverhältnis von 9 zu schaffen, Nach Erhöhung des SiO₂: ^©-Verhältnisses werden weitere 500 g Zinkstaub zugesetzt.

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Die oben erwähnten Zusammensetzungen können noch durch Beigabe von etwa 10 g hydrophober Kieselerde zusammen mit weiterem Wasser modifiziert werden, um einen verbesserten Wasserrand zu erzielen.

Beispiele

Zu 100 g einer 37 Gew.%igen Natriumsilikatlösung mit einem ₂ :Na₂O-Verhältnis von 2,6:1 werden 36,4 g einer vorher mit 70 g Wasser benetzten Meta-Kieselsäure gegeben. Nach und nach wird mehr Wasser beigemischt bis zu einer Gesamtwassermenge von 204 g. Die daraus entstehende Zusammensetzung hat ein SiO₂:Na₂O-Verhältnis von 5,6:1 und 20% Feststoffgehalt. Danach werden etwa 8 d eines polyfunktionalen Alkoxysilane zugesetzt, etwa Phenyl-Trimethoxysilan. Zu dieser Mischung werden 1290 g Zinkstaub gegeben, woraus ein Gemisch entsteht, das nach seiner Aufbringung einen Oberzug mit einem Zinkgehalt von etwa 96 Gew„% ergibt.

Beispiel 9

Zu der Zusammensetzung gemäß Beispiel 8 werden 125 g eines 20%igen Kieeelerdesols gegeben, um ein Si0₂:Na₂0-Verhältnis von 8:1 zu erhalten. Nach Erhöhung des SiO₂:Na₂O-MoIVerhältnisses werden weitere f75 g Zinkstaub zugesetzt.

Beispiel 10

Zu 100 g einer 37 Gew.%igen Natriumsilikatlösung mit einem Molverhältnis von 2,6:1 werden 86 g Wasser zugegeben, was einen Feststoff gehalt von 20% ergibt· Sodann werden 16 g eines polyfunktionalen Alkoxyβilans beigemischt, z.B. Methyl, Phenyl- oder Gamma-Glyoidoxypropyltrimethoxyeilan. Nach vollendeter Hydrolyse, welche drei bis zehn Minuten dauert, werden 55 g SiO₂ als 20%iges Kieselerdesol zugesetzt. Zu dieser Mischung wird genügend Zinkstaub gemischt, damit die erwünschte Zinkkonzentration in dem überzug entsteht, χ

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Beispiel 11

Zu 2,1 g LiO₂ werden 31,8 g vorher mit 60 g Wasser benetzte MetaKieselsäure gegeben. Während des Lösungsvorganges wird Wasser in auereichender Menge beigemischt, bis insgesamt 111 g Wasser vorhanden sind. Die daraus entstehende Zusammensetzung hat eih SiO₂:LiO₂-Verhältnis von 6,4 bei einem Feststoffgehalt von 20 %. Sodann werden 16 g Methyltrimethoxysilan hinzugefügt. Die vollständige Hydrolyse dauert drei bis zehn Minuten. Zu dieser Mischung werden sodann 550 g Zinkstaub gegeben, so daß in dem trocknen Oberzug 93 % Zink vorhanden sind.

Beispiel 12

Zu 100 g einer 35 %igen Kaliumsilikatlösung mit einem SiO,,:KjO-Verhältnis von 3,3:1 werden Ig eines SOIigen Polytetrafluoräthylenoligmere in Formamid gegebenο Nach vollständiger Dispersion werden 48 g eines polyfunktionalen Silikonmonomers, 260 g Wasser und 140 g eines 30 %igen Kieselerdesols zugesetzt. Nach vollständiger Vermischung werden schließlich 2 g einer hydrophoben Kieselerde zugesetzt, In diese Zusammensetzung werden noch 1990 g Zinkstaub gegeben, um bei dem trockenen Oberzug etwa 96% Zink zu erzielen.

Beispiel 13

Zu 100 g einer 35 %igen KaliurasilikÄtlSsung mit einem SiO₂:K₂O-Verhältnis von 3,3:1 werden 160 g Wasser gegeben. Zu dieser Zusammensetzung werden 86 g eines 30%igen Kieselerdesols und sodann 13,2 g •iner kolloidalen Kieselerde mit der Zusammensetzung 0,005 Al₂O₃: :SiOj gegeben. Die daraus entstehende Zusammensetzung hat ein SiO₂: :K₂O-Verhältnis von 9:1 und einen Feststoffgehalt von 21%. Sodann werden 1480 g Zinkstaub beigemischt, um bei dem trockenen Oberzug einen etwa 95 %igen Zinkgehalt zu erzielen.

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Claims

Patentansprüche

Ij. Zusammensetzung zur Herstellung von Silikatüb©rzÜgen, gekenn zeichnet durch eine wäßrige Alkalimetailsilika-fclösung mit einem Si0₂:M₂0-Molverhältnis von wenigstens 3;1, und durch einen Anteil darin dispergierter kolloidaler Kieselerde in solcher tiwtge» daß das Molverhältnis auf 5:1 gesteigert wird, durch einen pH-Wert der Zusammensetzung von kleiner als 11 und durch einen Feststoffgehalt von weniger als 35 Gew<=%.(M = Alkalimetall).

2» Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kolloidale Kieselerde einen geringen Anteil Aluminiumoxid als Oberflächenüberzug aufweist,

3c Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bis zu 10 Gew.% der kolloidalen Kieselerde mit einer hydrophoben Kohlenwasserstoffgruppe modifiziert sind.

4. Zusammensetzung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Gehalt an dispergierten festen Füllstoffen (Aufbauschmitteln) „ '

5 ο Zusammensetzung nach Anspruch H, gekennzeichnet durch ein polyfunktionales wasserlösliches Silan als Benetzungsmittel für den Füllstoff.

6. Zusammensetzung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß das wasserlösliche organische Silan ein difunktionales, trifunktionales oder quadrifunktionales Hydrocar by1-Polyalkoxysilan oder ein OxyhydrocarbyItrialkoxysilan aus der Gruppe der Dialkyl^Dialkoxysilane, Alkyl-Trialkoxysilane, Aryl-Trialkoxysilane, Alkoxyalkyl-Trialkoxysilane und Derivaten derselben ist, wobei der Hydrocarbyl- oder Oxyhydrocarby!teil eine Äthylendioxid-Sauerstoffgruppe aufweist»'

0 0 9 8 0 9/1115 ÖRKSWAt

7. Zusammensetzung nach Anspruch 5, dadurch g e k e η η zeichnet »daft das wasser lösliche organische Silan ein difunktionales, tr!funktionales oder quadrifunktionales Hydrocarbyl-Trialkoxyeilan ist.

8. Zusnsetzung nach Anspruch S, gekennzeichnet durch einen Zusatz von fein verteiltem Polytetrafluor&thylen als Füllstoff.

9. Zusammensetzung nach Anspruch ·»,. gekennzeich -net durch einen Zusatz von Zinkstaub als Füllstoff in Mengen bis zu 95 Gew.% des Trockenstoffes bezogen auf die Zusammensetzung.

10. Zusammensetzung nach Anspruch 9, dadurch g e k e η η -zeichnet ,daft das SiOjiMjO-MolverhÄltnie der Zusammensetzung zwischen 6:1 und 9:1 liegt.

11. Zusammensetzung nach Anspruch S, gekennzeich -net durch einen Zusatz von Flocken aus rostfreiem Stahl oder Aluminiumpulver als Füllstoff.

12. Zusammensetzung nach Anspruch 5, gekennzeich -net durch fein verteiltem Glimmer als Füllstoff.

13. Zusammensetzung nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet , daft wenigstens einer der Bestandteile mehrwertige Metallionen enthält zum Koordinieren des Kieselerdenetzwerkes nach dem Auftragen des Überzuges·

IH, Zusammensetzung nsoh Anspruch 13, gekennzeichnet durch einen Gehalt an Calciumionen.

IS. Zusammensetzung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch einen Gehalt an Magnesium.

^'HpaifiAL Ihc'PECTED 0 09809/1115

16₀ Zusammensetzung nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch einen Gehalt an Blei.

17. Zusammensetzung nach Anspruch 1 bis IS₉ dadurch g e k e η η zeichnet , daß das SiQ^MjO-Molverhältnis zwischen 3:1 und 4:1 liegt.

18. Zusammensetzung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet , daß bis zu 10 Gew.% der kolloidalen Kieselerde angehängte Methylgruppen aufweist.

19. Zusammensetzung nach Anspruch 17 oder 18, gekenn -zeichnet durch einen Gehalt bis au 70 Gew.% fein verteilten trockenen Polytetrafluoräthylens in der Zusammensetzung.

20. Zusammensetzung nach Anspruch 17 bis 19, gekenn -zeichnet durch einen Zusatz von Kieselkalkspat.

21. Zusammensetzung nach Anspruch 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet , daß bis zu 10 Gew.% der kolloidalen Kieselerde eine hydrophobe Kieselerde mit anhängenden Alkylgruppen bildet.

22» Zusammensetzung nach Anspruch 1 bis 21, ge kenn -zeichnet durch einen Feststoffgehalt von weniger als 25

23. Zusammensetzung nach Anspruch 1 bis 22$ dadurch gekennzeichnet , daß die Alkalimetallsilikatlösung durch Zugabe von Meta-Kieeelsäure zu einer Alkalimetallösung mit einem Molverhältnis SiO₂:M₃O von 3:1 bis >t:l hergestellt

j wird ο

2*t. ^ Überzug aus einer Zusammensetzung nach Anspruch bis 23, = gekennzeichnet durch eine Deckschicht aus einem • Oligomer von bis zu 50 Gew.% Polytetrafluorethylen in Formamid,

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