DE1943114C3

DE1943114C3 - Überzugs- und Anstrichmittel auf Alkalisilikatbasis

Info

Publication number: DE1943114C3
Application number: DE19691943114
Authority: DE
Inventors: Heinz Foerster; Helmut Von Dipl.-Chem. Dr. 4000 Duesseldorf Freyhold; Volker Dipl.-Chem. Dr. Wehle
Original assignee: Henkel AG and Co KGaA
Current assignee: Henkel AG and Co KGaA
Priority date: 1968-09-23
Filing date: 1969-08-25
Publication date: 1979-04-05
Also published as: AT298639B; DE1943114B2; DE1943114A1

Description

Die Erfindung betrifft Überzugs- und Anstrichmittel auf Alkalisilikatbasis, die insbesondere auch eine gute Haftung auf Kunststoffoberflächen besitzen.

Alkalisilikatlösungen, insbesondere sogenannte Was- 4» sergläser. werden bereits sett langem als Bindemittel in Überzugs- und Anstrichmassen eingesetzt. Diese rein anorganischen Mittel besitzen ein hohes Haftvermögen auf Holz. Papier, mineralischem Material und poröser Keramik sowie unter bestimmten Bedingungen auch auf 4 > Metall. Die bekannten Mittel auf Alkalisilikatbasis versagen jedoch, wenn Überzüge und Anstriche auf Kunststoffoberflächen aufgebracht werden sollen.

Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß man auch auf Kunststoffoberflächen festhaftende Überzüge v> und Anstriche auf Alkalisilikatbasis herstellen kann, wenn man sich der nachstehend beschriebenen Mittel bedient. Diese sind gekennzeichnet durch eine Emulgatoren enlhiltende Emulsion aus wäßrigen Alkalisilikat lösungen und organischen, mit Wasser nicht mischbaren v, Lösungsmitteln mit einem Siedepunkt von 4O-I8O°C. vorzugsweise von 50—150°C. in Mengen von 1—25 Gew.-%, und wäßrigen Alkaltsilikatlösungen mit darin dispergierten. hydrophoben oder hydrophobierten feinverteilten, adsorptionsfähigen Stoffen in Mengen von mi l-45Cew.-%.

Vorzugsweise werden, insbesondere dann, wenn die Anstriche auf Untergründe aus Kunststoff aufgebracht werden sollen, anstelle der reinen Lösungsmittel Lösungen von Kunststoffen in diesen Lösungsmitteln tn verwendet. Geeignete Kunststoffe sind beispielsweise Cumaronharz, Polystyrol, Polyvinylchlorid, Polyacrylate und Mischpolymerisate von z. B. Styrol und Butadien mit niederem Polymerisationsgrad. Die löslichen Polymeren kommen in einer Menge von 0,5—15% des Gewichts der Dispersion zur Anwendung.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden den erfindungsgemäßen Mitteln je nach dem gewünschten Farbton entsprechende, in der Anstrichtechnik gebräuchliche und gegenüber Alkalisilikat beständige Pigmente zugegeben, wie beispielsweise Titanweiß, Lithopone, Chromoxid, Eisenoxide, Ultramarin, Mikroglimmer und Ruß.

Die Pigmente werden in solchen Mengen eingesetzt, daß die Summe der Anteile von adsorptionsaktiven Stoffen und Pigmenten bis zu 50% des Gewichts der Gesamtmenge beträgt

Geeignete Lösungsmittel zur Herstellung der Dispersion sind beispielsweise die Benzinfraktionen im Siedebereich von 40—180°, Benzol, Toluol, Xylole, Cyclohexan, chlorierte Kohlenwasserstoffe, μ >:■ z. B. Perchloräthylen und Chlorbenzol, symmetrische und unsymmetrische Äther, wie z. B. Dibutyläther und Anisol, mit Wasser nicht mischbare symmetrische und unsymmetrische Dialkylketone sowie Cyclohexanon.

Es ist zweckmäßig, solche organischen Lösungsmittel zu verwenden, die gegenüber dem Kunststoff, auf den der Anstrich oder Überzug aufgebracht wird, eine gewisse Lösungsaktivität zeigen, d. h„ sie sollen zumindest ein geringfügiges Anlösen der Kunststoffoberfläche bewirken. Die organischen Lösungsmittel kommen einzeln oder im Gemisch und in einer Menge von 1—25 Gew.-%. vorzugsweise von 5—15 Gew.-%, zur Anwendung.

Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Mittel werden handelsübliche Alkalisilikatlösungen, wie Natrium-, Kalium-, oder Lithiumsilikatlösungen verwendet. Das Molverhältnis Alkalioxid zu Siliciumdioxid liegt dabei in dem Bereich von 1:2 bis 1:4. Außerdem kommen jedoch auch hochkieselsäurehaltige Alkalisilikatlösungen mit einem Molverhältnis Alkalioxid zu Siliciumdioxid über 1:4 bis zu 1:8 in Betracht. Derartige hochgekieselte Alkalisilikatgläser können aus handelsüblichen Alkalisilikatlösungcn mit einem Molverhältnis Alkalioxid zu Siliciumdioxid von 1 : 2 bis 1 : 4 hergestellt werden. Diese Alkalisilikatlösungen erhalten einen Zusatz von wasserlöslichen quartären organischen Ammoniumsalzen oder -basen, bevor das Molverhältnis Alkalioxid zu Siliciumdioxid durch Zugabe von Kieselsäuresol oder -gel auf den gewünsch ten Wert eingestellt wird. Die Herstellung derartiger Lösungen ist nicht Gegenstand der vorliegenden Anmeldung.

Als hydrophobe, feinverteilte, adsorptionsfähige Stoffe komnen gefällte Kieselsäure, Kieselkreise, Kieselgur. Talkum, Calcium- und Aluminiumsilikate, Perlit, Magnc siumoxid. Aluminiumoxid, Bariumcarbonat und Aktivkohle in Frage. In gleicher Weise geeignet sind feinverteilte, in den verwendeten organischen Lösungsmitteln unlösliche Kunststoffe, wie ζ. Β pulverförmiges Polystyrol. Polyvinylchlorid und Polyäthylen. Während die Kunststoffe von sich aus hydrophob sind, müssen alle anderen adsorptionsfähigen Stoffe vor ihrer Verwendung hydrophobiert werden, z, B. durch Behandlung mit Alkylchlorsilanen nach bekannten Methoden, oder mit langkettigen Fettalkoholen.

Die erfindungsgemäßen Mittel enthalten diese adsorptionsfähigen Stoffe einzeln oder im Gemisch in einer Menge von I —45 Gew.-%.

Den Überzugs- und Anstrichmitteln werden Emulgatoren wie Alkylsulfonate mit 8 — 20 Kohlenstoffatomen

oder Fettalkoholsulfonate mit 8—18 Kohlenstoffatomen im Alkylrest zugesetzt Gewünsehtenfalls kann die quellende Wirkung des Lösungsmittels auf den Kunststoff, der den Überzug erhalten soll, durch einen Weichmacher unterstützt werden, der für den Kunststoffgeeignet ist

Eine vorzugsweise Ausführungsform des Verfahrens besteht darin, den Alkalisilikatlösungen zur Stabilisierung wasserlösliche mono- oder polyquartäre organische Ammoniumbasen oder Salze zuzusetzen.

Die wasserlöslichen quartären Stickstoffverbindungen müssen am Stickstoffatom mindestens einen nicht durch Hydroxylgruppen substituierten Alkylrest besitzen. Die übrigen 3 Gruppen, die am Stickstoffatom gebunden sind, können aus Alkyl- oder Alkanolresten bestehen und gleich oder verschieden sein. Diese Alkyl- oder Alkanolreste können gradkettig oder verzweigt und die Kohlenstoffkette durch Heteroatome, wie Sauerstoff oder Stickstoff, unterbrochen sein. Weiterhin können zwei Gruppen am Stickstoff ringförmig verbunden sein. Die Gesamtzahl der Kohlenstoffatome der quartären Stickstoffverbindungen kann in weiten Grenzen schwanken und ist dadurch begrenzt daß die Verbindungen noch wasserlöslich sein müssen. Bei quartären Stickstoffverbindungen mit einem langkettigen Rest kann dieser bis zu etwa 18 C-Atomen besitzen. Sind mehr als ein langkettiger Rest an das quartäre Stickstoffatom gebunden, so ist die Kettenlänge im allgemeinen auf 12 C-Atome begrenzt Die erfindungsgemäßen quartären Stickstoffverbindungen können ein oder mehrere quartäre Stickstoffatome besitzen, und es können auch Gemische verschiedener quartärer Stickstoffverbindungen eingesetzt wenden.

Es können beispielsweise die nachfolgend aufgeführten quartären Stickstoffverbindungen ve wendet werden.

[NlCH₁I₄]OH [N(C₂H₅I₄]OH

[ NlC„H,.,U]OH [(CH 02NlC₁₀H₂₁1₂]OH

[(CH₁I₁N(C₁₂H₂O]OH [(CH₁)N(C₂H₄OH)₁]OH

[(C₂FUL-N(C₂H₄OH)₂IOH

[(CHO₁N(CH₂I₁₂N(CHO₁](OH)₂ CH₁ CH₁

i !

HO (Π CH₂ N (CH₂), N CH, CH OH

(H, CW, CW_t (H₁

("H₁

(OHl₂

(CHj)₁N (CH₂I₂N ICH₂), N(CHo,

(H₁ CH₁ CH₁

I I

N-(CII₂I₁₁₁-N- It'll,),,

K)H)₁

CHj

(OH)₂,,

CH.,

CH,

OH

j)AN-(CH₂);,-N-(CH₂)IN(CH₃J₃'

CHj

(OH)₂

CH₁-CH, CH,

CTHt C H2 (-12H25

OH

η = 20 bis KX)

Anstelle der aufgeführten Hydroxide können auch

.'(ι deren wasserlösliche Salze, vorzugsweise die Chloride, Sulfate und Nitrate eingesetzt werden. Bevorzugt werden soiche quartären Stickstoffverbindungen verwendet die vier Alkylgruppen am Stickstoff gebunden enthalten. Besonders wirksam haben sich die mono-

2) und/oder polyquartären Stickstoffverbindungen mit kurzen Alkylketten von 1 bis 4 C-Atomen am Stickstoff erwiesen. Die quartären Aramoniumverbinduiigen werden den erfindungsgemäßen Mitteln in Mengen von 0,2—5 Gew.-°/o. bezogen auf die Alkalisilikatlösungen, zugegeben.

Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Mittel ist es zweckmäßig, zunächst die hydrophoben feinverteilten adsorptionsfähigen Stoffe mit dem Lösungsmittel zu vermischen. Anschließend werden die übrigen organi-

r> sehen Bestandteile, wie Emulgatoren, Weichmacher, hinzugefügt. Dieses Gemisch wird nach Zusatz der Alkalisilikatiösung und gegebenenfalls der Pigmente zu einer stabilen Suspension homogenisiert Es ist dabei vorteilhaft, wenn der Alkalisilikatlosung zuvor die stabilisierenden Zusätze in Forin von quartären Ammoniumverbindungen hinzugefügt werden.

Damit die Überzüge und Anstriche möglichst rasch wasserfest werden, können den Dispersionen kurz vor der Verwendung an sich bekannte Mittel zur Beschleu-

4-, nigung des Aushärtens der Alkalisilikatbindemittel zugegeben werden. Hierzu geeignete Härter sind beispielsweise Natriumsilicofluorid, Zinkoxid, Kieselsäurebutylester, Butylacetat und Malonsäurediäthyl ester. Die verwendete Härtermenge beträgt 2—10

Ί11 Gew.-⁰Zo der eingesetzten Alkalisilikatiösung.

Die Überzüge und Anstriche werden in bekannter Weise mit Pinsel, Walze oder Spritzapparatur auf den Unterg.und aufgebracht. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Mittel lassen sich

γ, Überzüge und Anstriche auf üblichen Untergründen wie Holz, Mauerwerk, Beton und Putz sowie insbesondere auf Kunststoffoberflächen und alten Lack- oder Ölfarbenanstrichen herstellen. Die Überzüge und Anstriche sind temperaturbeständig, schwer entflamm-

bo bar und flammhemmend. Sie besitzen die Fähigkeit, größere Mengen Chlorwasserstoff zu binden, wenn ein Untergrund aus chlorhaltigem Kunststoff in Brand gerät. Darüber hinaus sind sie wasserbeständig und können auch für Oberflächen verwendet werden, die

<,-, den Einflüssen der Witterung ausgesetzt sind.

Bei den Mengenangaben in den nachstehenden Beispielen handelt es sich, soweit nicht anders angegeben, um Gewichts->^rozent.

Beispiel 1

165 g Neuburger Kieselkreise wurden mit einer Lösung von 10 g n-Eikosano! in 150 ml Benzin (Sdp.40—60^cC) verrührt und das Benzin abgedampft Die mit n-Eikosanol imprägnierte Kieselkreide wurde anschließend auf 180 bis 200⁰C erhitzt

30 g der so erhaltenen hydrophoben Kieselkreide wurden mit 85 g Cyclohexanon verrührt Nach Zugabe von 3 g Türkischrotöl, 380 g Natronwasserglas von in 28-30° Be mit 22,1 % SiO₂ und 5,83% Na₂0,262 g einer wäßrigen Dispersion eines Styrol-Butadien-Mischpolymerisates mit etwa 45% Feststoffgehalt, 30 g einer 20%igen wäßrigen Lösung eines Anlagerungsproduktes von 3 MoI Propylenoxid an Tetramethylhexamethylendiammoniumhydroxid und 210 g eines Pigmentgemisches aus Titandioxid, Talkum und Mikroglimmer im Gewichtsverhältnis 1:1:1 wurde das Gemisch mit Hilfe eines Intensivrührers zu einer stabilen Suspension homogenisiert

Das erhaltene Anstrichmittel war für Untergründe aus Hart- und Weichpolyvinylchlorid, Polystyrol und Polyäthylen geeignet

Beispiel 2

Ein Gemisch aus 555 g Natronwasserglas von 28-30° Be mit 22,1% SiO₂ und 5,83% Na₂O, 240 g 20%iger wäßriger Tetraäthylammoniumhydroxidlösung, HOg kolloidaler Kieselsäure mit 87,5 Gew.-% Feststoffgehalt und 95 g Wasser wurde erhitzt bis eine klare Lösung entstanden war.

800 g der so erhaltenen Natriumsilikatlösung wurden mit einer Mischung aus 150 g Kieselkreide, hydrophobiert wie in Beispiel 1, und 300 g einer 20%igen Lösung von Polystyrol in Toluol sowie 20 g Türkischrotöl zu einer homogenen Dispersion verrührt Nach Zusatz von 250 g Pigmentgemisch (siehe Beispiel 1) und 200 g Chromoxidgrün wurde eine grüne Anstrichfarbe erhalten, die gutes Haftvermögen auf Polystyrol, Polyvinylchlorid, Polyäthylen und auf alten Ölfarbenanstrichen besaß.

Beispiel 3

240 g Pigmentgemisch aus gleichen Teilen Titandioxid, Talkum und Mikroglimmer wurden mit n-Eikosanol entsprechend der in Beispiel 1 beschriebenen Methode hydrophobiert Das hydrophobe Material wurde mit einer Lösung aus 20 g Cumaronharz und 80 g Cyclohexanon vermischt Nach Zugabe von 400 g Lithiumwasserglas mit 20,0% SiO₂ und 3,05% Li₂0,37 g einer 20%igen wäßrigen Lösung eines Anlagerungsproduktes von 3 Mol Propylenoxid an Tetramethylhexamethylendiammoniumhydroxid, 220 g einer wäßrigen Dispersion eines Styrol-Butadien-Mischpolymerisates mit etwa 45 Gew.-% Fesistoff.gehalt und 30 g technischen Natriumlauryläthersulfates mit 28% oberflächenaktiver Substanz wurde das Gemisch durch intensives Kührein homogenisiert.

Die stabile Dispersion ergab gut haftende Anstriche auf Polystyrol, Polyäthylen und alten Dispersionsfarbenschichten.

,. Beispiel 4

18 g gepulvertes Polyvinylchlorid wurden mit 72 g Methylisobutylketon verrührt Durch Zugabe von 400 g Kaliwasserglas von 28—30° Be mit 20,4% SiO₂ und 8,0% K₂O, 37 g 20%iger wäßriger Tetraäthylammoni-

jo umhydroxidlösung, 230 g einer wäßrigen Dispersion eines Styrol-Buta.dien-Mischpolymerisates mit etwa 45 Gew.-% FeststoflFgehalt, und 30 g technischen Natriumlauryläthersulfates mit 28% oberflächenaktiver Substanz und 240 g Pigmentgemisch (siehe Beispiel 1) und

r, anschließendes Homogenisieren wurde eiiie Dispersion erhalten, die zur Herstellung von Anstrichen mit gutem Haftvermögen auf Polyvinylchlorid- und Polystyroloberflächsn geeignet war.

Claims

Patentansprüche:

1. Überzugs- und Anstrichmittel auf Alkalisilikatbasis, gekennzeichnet durch eine Emulsion aus wäßrigen Alkalisilikatlösungen und organischen, mit Wasser nicht mischbaren Lösungsmitteln mit einem Siedepunkt von 40—180"C₁ in Mengen von 1—25 Gew.-%, mit darin dispergierten, hydrophoben oder hydrophobierten, feinverteilten, adsorptionsfähigen Stoffen in Mengen von i—45 Gew.-% ι» sowie einen Zusatz an Emulgatoren.

2. Oberzugs- und Anstrichmittel gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Zusatz an Kunststoffen, die in organischen, nicht mit Wasser mischbaren Lösungsmitteln löslich sind, in Mengen von 0,5—15 ιϊ Gew.-o/o.

3. Oberzugs- und Anstrichmittel gemäß Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch einen Gehalt an Pigmenten, die gegenüber Alkalisilikat beständig sind, wobei die Summe der Anteile von adsorptions- 2<\ aktiven Stoffen und Pigmenten bis zu 50% des Gewichts der Gesamtmenge beträgt

4. Mittel gemäß Anspruch 1-3, gekennzeichnet durch einen Zusatz an wasserlöslichen quartären, organischen Ammoniumbasen oder -salzen, die am 2ϊ quartären Stickstoffatom mindestens eine hydroxylgruppenfreie Alkylgruppe besitzen, in Mengen von 0.2-5 Gew.-%.

5. Überzugs- und Anstrichmittel gemäß Anspruch

1 —4. gekennzeichnet durch einen weiteren Zusatz «> IJi sich bekannter Verbindungen zur Beschleunigung des Aushärtens von Alkalisilikatbindemitteln in Mengen von 2— 10Gew.-%.