DE19734255A1 - Hydrophobierungsmittel für pulverförmige Beschichtungssysteme - Google Patents

Hydrophobierungsmittel für pulverförmige Beschichtungssysteme

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Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Hydrophobierungsmittel, ein Verfahren zur Herstellung der Hydrophobierungsmittel und ihre Verwendung zur wasserabweisenden Imprägnierung von pulverförmigen Beschichtungssystemen.
Eine wesentliche Voraussetzung für die technische Brauchbarkeit von pulverförmigen Beschichtungssystemen, wie Pulverfarben, z. B. Dispersionspulverfarben, und Trockenputze, z. B. kunstharzgebundene Trockenputze, Dispersions-Silikat-Trockenputze und mineralisch gebundene Trockenputze ist, daß sie wasserabweisend imprägniert sind. Imprägnierung bedeutet, daß ein guter Abperleffekt und eine geringe Wasseraufnahme vorliegt. Eine Imprägnierung wird bisher durch den Zusatz von Paraffinpulver, Polyethylenpulver oder Al-, Zn- und Li-Stearate als Hydrophobierungsmittel zu den pulverförmigen Beschichtungssystemen erreicht. Diese Hydrophobierungsmittel (Imprägnierungsmittel) führen zwar zu einem guten Abperleffekt, jedoch ist die Wasseraufnahme zu hoch.
Der vorliegenden Anmeldung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Mittel bereitzustellen, mit dem pulverförmige Beschichtungssysteme wasserabweisend imprägniert werden können, wobei die Wasseraufnahme gering ist.
Erfindungsgemäß wird dies durch ein Hydrophobierungsmittel erreicht, das sich dadurch auszeichnet, daß es
  • (a) ein Polysiloxan und
  • (b) einen Träger umfaßt,
wobei das Polysiloxan auf den Träger aufgebracht ist. Der Ausdruck "aufgebracht" deutet darauf hin, daß das Polysiloxan auf dem Träger verteilt und/oder adsorbiert ist.
Der Ausdruck "Polysiloxan" umfaßt Organosiloxane jeglicher Art. Bevorzugte Polysiloxane sind durch die allgemeine Formel (1) dargestellt
R3Si - O - [SiR2 - O]n - SiR3 (1),
in der
R gleiche oder verschiedene, einwertige C1-C18 Kohlenwasserstoffreste oder Wasserstoffatome, und n 0 oder eine ganze Zahl bedeutet. Die obere Grenze von n und somit die obere Grenze des Molekulargewichts kann so gewählt werden, daß das im erfindungsgemäßen Hydrophobierungsmittel verwendete Polysiloxan eine Flüssigkeit, insbesondere ein Öl, ist. Der C1-C18 Kohlenwasserstoffrest ist vorzugsweise ein Alkylrest, insbesondere ein Methyl-, Ethyl-, iso- oder n-Propyl- oder Butyl-Rest. Der Kohlenwasserstoffrest kann Substituenten, wie Halogenatome, z. B. F, Cl, Br und I, aufweisen.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hydrophobierungsmittels ist das Polysiloxan ein modifiziertes Polysiloxan. Unter "modifiziertem Polysiloxan" werden Polysiloxane verstanden, die an einem oder mehreren der Substituenten R der allgemeinen Formel (1) eine funktionelle Gruppe, z. B. eine Hydroxyl-Gruppe, eine Ether-Gruppe oder eine Amino-Gruppe aufweisen. Dabei können im modifizierten Polysiloxan mehrere, voneinander verschiedene funktionelle Gruppen vorliegen. Vorzugsweise ist das modifizierte Polysiloxan ein aminofunktionelles Polysiloxan, d. h. das Polysiloxan weist an einem oder an mehreren der Substituenten R der allgemeinen Formel (1) eine Amino-Gruppe auf. Solche aminofunktionellen Polysiloxane sind bekannte und kommerziell erhältliche Verbindungen. Beispiele der aminofunktionellen Polysiloxane leiten sich von den Polysiloxanen der allgemeinen Formel (1) ab, wobei einer oder mehrere der Substituenten R durch gleiche oder verschiedene Substituenten R1 ersetzt ist (sind). Dabei ist entweder
-R1 durch die allgemeine Formel (2) dargestellt
-R2 - NR3 - X (2),
in der
R2 einen zweiwertigen C1-C18 Kohlenwasserstoffrest, insbesondere einen von einem Alkan, wie Methan, Ethan, iso- oder n-Propan oder Butan, abgeleiteten Kohlenwasserstoffrest bedeutet, wobei der Kohlenwasserstoffrest Substituenten, wie Halogenatome, z. B. F, Cl, Br und I, aufweisen kann,
R3 ein Wasserstoffatom oder einen einwertigen C1-C18 Kohlenwasserstoffrest, vorzugsweise ein Alkylrest, insbesondere ein Methyl-, Ethyl-, iso- oder n-Propyl- oder Butyl-Rest, der substituiert sein kann, z. B. mit Halogenatomen, wie F, Cl, Br und I, bedeutet und
X ein Wasserstoffatom oder einen Rest der allgemeinen Formel (3) bedeutet,
(CH2)mNR4R5 (3),
in der
R4 und R5 gleiche oder verschiedene einwertige C1-C18 Kohlenwasserstoffreste, wie er vorstehend für R3 definiert ist, oder ein Wasserstoffatom und
m die Werte 2, 3 oder 4 bedeuten;
oder
-R1 durch die allgemeine Formel (4) dargestellt ist,
in der
R2 wie vorstehend definiert ist und
R6 gleiche oder verschiedene, einwertige C1-C18 Kohlenwasserstoffreste oder ein Wasserstoffatom bedeuten, wobei die Kohlenwasserstoffreste insbesondere ein Alkylrest, wie eine Methyl-, Ethyl-, iso- oder n-Propyl- oder Butyl-Rest, sein können. Dabei kann der Kohlenwasserstoffrest Substituenten, wie Halogenatome, z. B. F, Cl, Br und I, aufweisen.
Besonders bevorzugte Vertreter für R1 sind
-(CH2)3 - NH - (CH2)2 - NH2,
-(CH2)3 - NH2 und
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hydrophobierungsmittels ist das Polysiloxan in Wasser dispergierbar.
Im erfindungsgemäßen Hydrophobierungsmittel können mehrere Polysiloxane vorliegen, die verschieden voneinander sein können.
Vorzugsweise weist das Hydrophobierungsmittel weiterhin einen Kohlenwasserstoff (c) auf, der auf den Träger aufgebracht ist. Dabei sind Kohlenwasserstoffe bevorzugt, die fest sind. Unter Kohlenwasserstoffen werden Verbindungen jeglicher Art verstanden, die C- und H-Atome aufweisen. Bevorzugte Kohlenwasserstoffe sind Alkane, insbesondere solche der Formel CnH2n+2, wobei n 20 bis 100, besonders bevorzugt 30 bis 50, ist. Von vorstehenden Kohlenwasserstoffen können im erfindungsgemäßen Hydrophobierungsmittel mehrere vorliegen, die verschieden voneinander sein können (Gemisch).
Das erfindungsgemäße Hydrophobierungsmittel weist einen Träger auf, auf den das Polysiloxan und ggf. der Kohlenwasserstoff aufgebracht sind. Als Träger sind Verbindungen jeglicher Art geeignet, auf die das Polysiloxan und ggf. der Kohlenwasserstoff aufgebracht werden können. Bevorzugt sind Träger, die neutrale, farblose, in wäßrigen, basischen, neutralen und sauren Medien inerte Pulver sind. Als günstig hat es sich erwiesen, wenn der Träger ein anorganischer Träger ist. Beispiele für den Träger sind Kieselsäure, wie gefällte Kieselsäure, pyrogene Kieselsäure, Gelkieselsäure oder Silikate, insbesondere Schichtsilikate, sowie Al2O3 oder Al(OH)3. Günstig ist es, wenn der Träger eine spezifische Oberfläche von größer als 50 m2/kg aufweist. Ferner ist es günstig, wenn der Träger wasserunlöslich ist, d. h. die Wasserlöslichkeit beträgt weniger als 1 g/l reinem Wasser bei 20°C.
Im erfindungsgemäßen Hydrophobierungsmittel liegen 70 bis 100 Gew.-%, vorzugsweise 70 bis 95 Gew.-%, des Polysiloxans (a) und 0 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise 5 bis 30 Gew.-% des Kohlenwasserstoffs (c) vor, bezogen auf die Summe von Polysiloxan (a) und ggf. Kohlenwasserstoff (c). Das erfindungsgemäße Hydrophobierungsmittel kann 70 bis 30 Gew.-% der Summe des Polysiloxans (a) und ggf. des Kohlenwasserstoffs (c) und 30 bis 70 Gew.-% des Trägers (b) aufweisen, bezogen auf das Hydrophobierungsmittel.
Das erfindungsgemäße Hydrophobierungsmittel kann pulverförmig sein.
Die Herstellung des erfindungsgemäßen Hydrophobierungsmittels erfolgt nach üblichen, dem Fachmann bekannten Verfahren. Auch kennt der Fachmann hierzu geeignete Vorrichtungen. Beispielsweise kann zuerst das Polysiloxan auf den Träger, der bewegt werden kann, aufgebracht und anschließend ggf. der Kohlenwasserstoff zugesetzt (vermischt) werden.
Das erfindungsgemäße Hydrophobierungsmittel weist eine Reihe von Vorteilen auf. Die Wasseraufnahme, z. B. die Wasseraufnahme nach 24 Stunden (W24- Wert), die gemäß DIN 52617 gemessen wird, ist gering. Des weiteren ist ein guter Abperleffekt und eine gute Wasserdampfdurchlässigkeit zu beobachten. Dies kann mit geringeren Mengen an erfindungsgemäßen Hydrophobierungsmitteln im Vergleich zu Hydrophobierungsmitteln aus dem Stand der Technik erreicht werden. Weiterhin ist das erfindungsgemäße Hydrophobierungsmistei in einfacher und kostengünstiger Weise herstellbar.
Somit ist das erfindungsgemäße Hydrophobierungsmittel zur wasserabweisenden Imprägnierung von pulverförmigen Beschichtungen, wie Pulverfarben, z. B. Dispersionspulverfarben, und Trockenputze, wie Dispersions-Silikat-Trockenputze und kunstharzgebundene Trockenputze, bestens geeignet. Das Hydrophobierungsmittel kann in üblicher Weise einem pulverförmigen Beschichtungssystem zugesetzt werden, z. B. während der Herstellung des pulverförmigen Beschichtungssystems. Günstigerweise wird das erfindungsgemäße Hydrophobierungsmittel in einer Menge von 0.1 bis 5 Gew.-%, vorzugsweise 0,2 bis 2 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Zusammensetzung, zugegeben.
Kurze Beschreibung der Figur
Fig. 1: zeigt die Analyse der Kettenverteilung eines im erfindungsgemäßen Hydrophobierungsmittel eingesetzten Kohlenwasserstoffs.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.
Beispiel 1 Herstellung eines erfindungsgemäßen Hydrophobierungsmittels
In einem Lödigen-Mischer wurde Kieselsäure (Kieselsäure Neosyl TS von Crosfield) als anorganischer Träger vorgelegt. Anschließend wurde ein aminofunktionelles Polysiloxan der Formel
auf den Träger aufgedüst, wobei der Träger ständig bewegt wurde. Danach wurde ein Kohlenwasserstoffgemisch aufgebracht, das die in Fig. 1 dargestellte Kettenverteilung aufwies. Die Mengen betrugen 40 Gew.-% Träger, 55 Gew.-% Polysiloxan und 5 Gew.-% Kohlenwasserstoff.
Es wurde ein erfindungsgemäßes Hydrophobierungsmittel erhalten.
Beispiel 2 Imprägnierung eines Trockenputzes mit einem erfindungsgemäßen Hydrophobierungsmittel a) Herstellung des Probenkörpers
Zu 80 Gew.-% eines üblichen Dispersions-Silikat-Trockenputzes wurden die in der Tabelle 1 angegebenen Mengen des in Beispiel 1 hergestellten erfindungsgemäßen Hydrophobierungsmittels zugegeben und mit 20 Gew.-% eines Dispersionsmittels in üblicher Weise ein pastöser Putz hergestellt. Dieser Putz wurde in einer Höhe von 3 mm auf einen Kalksandstein (Fläche 80,5 cm2) aufgebracht (=Probenkörper). Nach Trocknung wurden abschließend die Seitenflächen mit einem zweimaligen Chlorkautschuklackanstrich isoliert.
b) Bestimmung der kapillaren Wasseraufnahme
Bei der kapillaren Wasseraufnahme wird in Anlehnung an die DIN 52617 die Schutzwirkung eines Beschichtungssystems gegen Wasser ermittelt. Dazu wurden die Probenkörper in ein Wasserbecken mit der Prüffläche nach unten gelegt. Die Prüfflächen sind dabei 2-3 mm tief im Wasser. Prüfzeiten sind die 1., 3., 5., 7. und 24. Stunde nach dem Eintauchen. Nach den genannten Zeiten wurden die Steine aus dem Wasserbad genommen und anhaftendes Wasser mit einem Papierhandtuch entfernt. Im Anschluß daran wurden die Steine gewogen. Aus der Gewichtsdifferenz zum Nullgewicht wurde die Wasseraufnahme in g/m2 berechnet.
Die Ergebnisse sind in den Tabellen 1 und 2 gezeigt.
Tabelle 1
Einfluß der Menge des Hydrophobierungsmittels auf die Wasseraufnahme
Tabelle 2
Vergleich der Wasseraufnahme bei Verwendung eines erfindungsgemäßen Hydrophobierungmittels und Hydrophobierungsmitteln nach dem Stand der Technik
Den vorstehenden Ergebnissen kann entnommen werden, daß das erfindungsgemäße Hydrophobierungsmittel im Vergleich zu den aus dem Stand der Technik bekannten Hydrophobierungmitteln für pulverförmige Beschichtungssysteme eine geringere Wasseraufnahme bewirkt, wobei für die geringere Wasseraufnahme eine geringere Menge an Hydrophobierungsmittel erforderlich ist.

Claims (24)

1. Hydrophobierungsmittel, umfassend
  • (a) ein Polysiloxan und
  • (b) einen Träger,
    wobei das Polysiloxan auf den Träger aufgebracht ist.
2. Hydrophobierungsmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Polysiloxan durch die allgemeine Formel (1) dargestellt ist
R3Si - O - [SiR2 - O]n - SiR3 (1),
in der
R gleiche oder verschiedene C1-C18 Kohlenwasserstoffreste oder Wasserstoffatome und n 0 oder eine ganze Zahl bedeutet.
3. Hydrophobierungsmittel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der C1-C18 Kohlenwasserstoffrest ein Alkylrest ist.
4. Hydrophobierungsmittel nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß das Polysiloxan ein modifiziertes Polysiloxan ist.
5. Hydrophobierungsmittel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das modifizierte Polysiloxan ein aminofunktionelles Polysiloxan ist.
6. Hydrophobierungsmittel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem aminofunktionelle Polysiloxan einer oder mehrere der Substituenten R durch gleiche oder verschiedene Substituenten R1 ersetzt ist (sind), wobei
-R1 durch die allgemeine Formel (2) dargestellt ist
-R2 - NR3 - X (2),
in der
R2 einen C1-C18 Kohlenwasserstoffrest,
R3 ein Wasserstoffatom oder einen C1-C18 Kohlenwasserstoffrest und
X ein Wasserstoffatom oder einen Rest der allgemeinen Formel (3) bedeutet,
(CH2)mNR4R5 (3),
in der
R4 und R5 gleiche oder verschiedene C1-C18 Kohlenwasserstoffreste oder ein Wasserstoffatom und
m die Werte 2, 3 oder 4 bedeutet
oder
-R1 durch die allgemeine Formel (4) dargestellt ist,
in der
R2 wie vorstehend definiert ist und
R6 gleiche oder verschiedene C1-C18 Kohlenwasserstoffreste oder ein Wasserstoffatom bedeutet.
7. Hydrophobierungsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Polysiloxan in Wasser dispergierbar ist.
8. Hydrophobierungsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Polysiloxane vorliegen, die verschieden voneinander sein können.
9. Hydrophobierungsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin ein Kohlenwasserstoff (c) auf den Träger aufgebracht ist.
10. Hydrophobierungsmittel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kohlenwasserstoff ein fester Kohlenwasserstoff ist.
11. Hydrophobierungsmittel nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Kohlenwasserstoff die Formel CnH2n+2 aufweist, wobei n 20 bis 100 ist.
12. Hydrophobierungsmittel nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Kohlenwasserstoffe vorliegen, die verschieden voneinander sein können.
13. Hydrophobierungsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger ein anorganischer Träger ist.
14. Hydrophobierungsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger Kieselsäure, Gelkieselsäure, ein Silikat, Al2O3 oder Al(OH)3 umfaßt.
15. Hydrophobierungsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger eine spezifische Oberfläche von größer als 50 m2/kg aufweist.
16. Hydrophobierungsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger eine Wasserlöslichkeit von weniger als 1 g/l bei 20°C aufweist.
17. Hydrophobierungsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Hydrophobierungsmittel 70 bis 100 Gew.-% des Polysiloxans (a) und 0 bis 30 Gew.-% des Kohlenwasserstoffs (c) aufweist, bezogen auf die Summe von Polysiloxan (a) und ggf. Kohlenwasserstoff (c).
18. Hydrophobierungsmittel nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Hydrophobierungsmittel 70 bis 95 Gew.-% des Polysiloxans (a) aufweist, bezogen auf die Summe von Polysiloxan (a) und ggf. Kohlenwasserstoff (c).
19. Hydrophobierungsmittel nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Hydrophobierungsmittel 5 bis 30 Gew.-% des Kohlenwasserstoffs (c) aufweist, bezogen auf die Summe von Polysiloxan (a) und Kohlenwasserstoff (c).
20. Hydrophobierungsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Hydrophobierungsmittel 30 bis 70 Gew.-% der Summe von Polysiloxan (a) und ggf. Kohlenwasserstoff (c) und 70 bis 30 Gew.-% des Trägers (b) aufweist, bezogen auf das Hydrophobierungsmittel.
21. Hydrophobierungsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Hydrophobierungsmittel pulverförmig ist.
22. Verfahren zur Herstellung des Hydrophobierungsmittels nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Polysiloxan auf den Träger aufgebracht und anschließend ggf. der Kohlenwasserstoff zugesetzt wird.
23. Verwendung des Hydrophobierungsmittels nach einem der Ansprüche 1 bis 21 zur wasserabweisenden Imprägnierung von pulverförmigen Beschichtungssystemen.
24. Verwendung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das pulverförmige Beschichtungssystem eine Pulver-Farbe oder ein Pulver-Putz ist.
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