DE19816362A1 - Matting agent based on coated silicon dioxide - Google Patents
Matting agent based on coated silicon dioxideInfo
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft beschichtete Mattierungs mittel, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung in Farben und Lacken.The present invention relates to coated matting means, process for their preparation and their use in Paints and varnishes.
Siliciumdioxid- bzw. Kieselgelteilchen werden unter anderem als Mattierungsmittel verwendet, um eine mikrorauhe Oberfläche auf Beschichtungen zu erzielen. Unbehandelte Kieselgelteilchen bilden jedoch in den meisten Farben und Lacken auf Lösungsmittel- oder Wasserbasis während der Lagerung oft harte Sedimente. Versuche zur Redispergierung dieser Mattierungsmittel sind meistens schwierig und in vielen Fällen erfolglos. Dies führt dann dazu, daß der Glanz von Beschichtungen, die mit solchen Farben hergestellt werden, mit dem Verbrauch der Farbe variiert, da sich ein Teil des Mattierungsmittels auf dem Boden des Behälters ansammelt, in dem die Farbe bzw. der Lack gelagert wird. Um diesen unerwünschten Effekt zu vermeiden, werden Additive wie Betonite, die thixotrope Strukturen formen und die Sedimentation der Teilchen verhindern, vom Farbhersteller zugesetzt. Eine andere Möglichkeit ist, daß der Hersteller die Mattierungsmittel selbst modifiziert, d. h. beispielsweise mit einem Wachs ausge wählt aus der Gruppe bestehend aus Polyolefinen, mineralischen Wachsen, Paraffinen etc. beschichtet. Normalerweise werden bezogen auf das Mattierungsmittel 5 bis 10 Gew.-% Wachs ver wendet, um ein Mattierungsmittel zu bilden, das in herkömmlichen Farben und Lacken weiche Sedimente liefert, die sich leicht wieder dispergieren lassen.Silicon dioxide or silica gel particles are among others as Matting agent used to create a micro-rough surface To achieve coatings. Form untreated silica gel particles however in most paints and varnishes on solvent or Water based often hard sediments during storage. tries are usually used to redisperse these matting agents difficult and in many cases unsuccessful. This then leads that the luster of coatings with such colors are produced, with the consumption of the color varies as is part of the matting agent on the bottom of the container accumulates in which the paint or varnish is stored. Around To avoid this undesirable effect, additives such as Concrete, which form thixotropic structures and sedimentation prevent the particles from being added by the paint manufacturer. A Another possibility is that the manufacturer uses the matting agent modified itself, d. H. for example with a wax chooses from the group consisting of polyolefins, mineral Waxes, paraffins etc. coated. Usually will based on the matting agent 5 to 10 wt .-% wax ver used to form a matting agent used in conventional Paints and varnishes provides soft sediments that are easy to move let it disperse again.
So offenbart die DE 10 06 100 ein Verfahren zur Herstellung von Silicagelmattierungsmitteln, bei dem getrocknetes und gemahlenes Silicagel mit in Lösungsmitteln für Lacke und dergleichen unlös lichem mikrokristallinen Wachs imprägniert wird. Das Verfahren arbeitet bei Temperaturen, die über dem Schmelzpunkt des Wachses liegen.For example, DE 10 06 100 discloses a method for producing Silica gel matting agents, in which dried and ground Silica gel with insoluble in solvents for paints and the like impregnated microcrystalline wax. The procedure works at temperatures above the melting point of the wax lie.
Ein weiteres Verfahren zur Herstellung von Mattierungsmittel ist aus der DE 15 92 865 bekannt. Bei diesem Verfahren wird eine wäßrige Emulsion bzw. Dispersion eines inerten, farblosen, hochschmelzenden Wachses oder Kunststoffes, welche in Lacklöse mitteln bei Raumtemperatur unlöslich sind, zur Modifizierung der Kieselsäuren eingesetzt.Another method of making matting agents is known from DE 15 92 865. In this procedure, a aqueous emulsion or dispersion of an inert, colorless, high-melting wax or plastic, which dissolves in paint are insoluble at room temperature to modify the Silicas used.
Die WO 95/31508 offenbart ein Mattierungsmittel auf Basis eines amorphen Kieselgels mit einer bestimmten Porengrößenverteilung, das mit speziellen Wachsen beschichtet ist und gute Mattierungs eigenschaften aufweist, sowie ein Verfahren zur Herstellung desselben.WO 95/31508 discloses a matting agent based on a amorphous silica gel with a specific pore size distribution, which is coated with special waxes and good matting has properties, and a method for manufacturing the same.
Die EP-A-0 348 226 offenbart ein Mattierungsmittel auf Basis eines anorganischen Hydrogels mit einem bestimmten Porenvolumen und Gehalt an flüchtigen Stoffen, einer speziellen durchschnitt lichen Teilchengröße und Teilchengrößeverteilung, so daß eine bestimmte Mahlfeinheit erhalten wird, wenn es in einer Beschich tungszusammensetzung dispergiert wird.EP-A-0 348 226 discloses a matting agent based an inorganic hydrogel with a certain pore volume and volatile content, a special average Lich particle size and particle size distribution, so that a certain fineness is obtained when it is in a coating tion composition is dispersed.
Die EP-A-0 003 627 offenbart ein Verfahren zur Herstellung einer hydrophilen Zusammensetzung aus Harnstoff, Formaldehyd und einer wäßrigen kolloidalen Dispersion von Kieselerdeteilchen, bei dem in verschiedenen Mischstufen bei bestimmten pH-Werten gearbeitet wird und die Kieselerdeteilchen einen durchschnittliche Größe von 1 bis 8 µm haben. Die nach dem offenbarten Verfahren erhaltenen Zusammensetzungen werden in photographischem lichtempfindlichen Silberhalogenidmaterial verwendet.EP-A-0 003 627 discloses a method for producing a hydrophilic composition of urea, formaldehyde and a aqueous colloidal dispersion of silica particles in which worked in different mixing stages at certain pH values and the silica particles have an average size of 1 to 8 µm. Those obtained by the disclosed method Compositions become photosensitive in photographic Silver halide material used.
Die WO 97/12942 offenbart ein durch Bestrahlung- bzw. Wärme aushärtbares Beschichtungsmaterial, das aus einer Zusammensetzung besteht, die chemisch modifizierte Siliciumdioxidteilchen enthält. Die Siliciumdioxidteilchen sind dahingehend modifiziert, daß an ihre Oberfläche chemisch über eine Silyloxygruppe organische Verbindungen gebunden sind, die polymere ungesättigte Gruppen (Thio)harnstoff- und (Thio)urethangruppen umfassen.WO 97/12942 discloses radiation or heat curable coating material consisting of a composition consists of the chemically modified silica particles contains. The silica particles are modified to that chemically on their surface via a silyloxy group organic compounds are bound, the polymeric unsaturated Groups include (thio) urea and (thio) urethane groups.
Die oben genannten Verfahren zur Beschichtung von Siliciumdioxid teilchen haben den Nachteil, relativ große Mengen an Wachs (5 bis 10 Gew.-%) zu verbrauchen. Außerdem sind sie bei Hydrogelmattie rungsmitteln aus den folgenden Gründen nicht anwendbar. Normaler weise werden Siliciumdioxidxerogelteilchen mit Wachs in einer Strahlmühle bei Temperaturen oberhalb des Schmelzpunkts des Wachses beschichtet. Das geschmolzene Wachs verteilt sich dabei homogen auf die Siliciumdioxidteilchen. Wird das Wachs während der Mikronisierung von Hydrogel, welche bei relativ niedrigen Temperaturen durchgeführt wird, zugegeben, führt dies nicht zu einer Beschichtung der Teilchen, weil der Schmelzpunkt des Wachses nicht erreicht wird (die maximale mögliche Temperatur während des Mahlens des Hydrogels in der Strahlmühle beträgt 50°C, eine Erhöhung der Wärmezufuhr würde nur das Verdampfen von Wasser aus dem Kieselgel bewirken, nicht jedoch einen Anstieg der Temperatur). Daher führt die Verwendung einer solchen Mischung aus Kieselsäurehydrogel und Wachsteilchen in Farben oder Lacken auf Wasserbasis zur Bildung von harten Sedimenten. Das Wachs hat somit keinen Effekt. The above methods of coating silicon dioxide Particles have the disadvantage of relatively large amounts of wax (5 to 10% by weight). They are also at Hydrogelmattie not applicable for the following reasons. More normal Silicon dioxide xerogel particles with wax in one Jet mill at temperatures above the melting point of the Wax coated. The melted wax spreads out homogeneous on the silica particles. Will the wax during the micronization of hydrogel, which occurs at relatively low Temperatures is carried out, admitted, this does not lead to a coating of the particles because the melting point of the Wax is not reached (the maximum possible temperature during the grinding of the hydrogel in the jet mill 50 ° C, an increase in heat input would only vaporize Cause water from the silica gel, but not an increase in Temperature). Hence the use of such a mixture made of silica hydrogel and wax particles in paints or varnishes water-based to form hard sediments. The wax has therefore no effect.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, ein effizientes Mattierungsmittel zu schaffen, daß bei Lagerung in Farben und Lacken auf Wasserbasis weiche Sedimente bildet, die sich leicht wieder dispergieren lassen. Weiter ist es Aufgabe der vor liegenden Erfindung für Siliciumdioxidteilchen ein effizienteres Beschichtungsverfahren zu schaffen, das dem aus dem Stand der Technik bekannten Beschichten mit Wachs überlegen ist.The object of the present invention is therefore an efficient Matting agent to create that when stored in paints and Water-based paints form soft sediments that form easily let it disperse again. It is also the task of before lying invention for silica particles a more efficient To create coating process that the from the prior art Technology known coating with wax is superior.
Diese Aufgaben werden durch ein Mattierungsmittel auf Basis von
Siliciumdioxid gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, daß es
Siliciumdioxidteilchen mit einer Teilchengröße von 2,5 bis 20 µm
und bezogen auf das Mattierungsmittel einem Feuchtigkeitsgehalt
von 0 bis 65 Gew.-% enthält, die mit 0,2 bis 10 Gew.-% eines
Harnstoffurethanderivats oder einer Mischung von Harnstoffu
rethanderivaten der allgemeinen Formel:
These objects are achieved by a matting agent based on silicon dioxide, which is characterized in that it contains silicon dioxide particles with a particle size of 2.5 to 20 µm and, based on the matting agent, a moisture content of 0 to 65% by weight, with 0 , 2 to 10% by weight of a urea urethane derivative or a mixture of urea urethane derivatives of the general formula:
R1-O-CO-NH-R3-NH-CO-NH-R5-NH-CO-NH-R4-NH-CO-OR2 (I)
R 1 -O-CO-NH-R 3 -NH-CO-NH-R 5 -NH-CO-NH-R 4 -NH-CO-OR 2 (I)
beschichtet sind, in der unabhängig voneinander R1 und R2 CnH2n+1-
oder CmH2m+1(CpH2pO)r- sind, n = 4-22 ist, m = 1-18 ist, p = 2-4
ist, r = 1-10 ist, R3 und R4 unabhängig voneinander
are coated in which, independently of one another, R 1 and R 2 are C n H 2n + 1 - or C m H 2m + 1 (C p H 2p O) r -, n = 4-22, m = 1-18 , p = 2-4, r = 1-10, R 3 and R 4 are independent of one another
sind und
are and
-CH2-CH2-, -(CH2)6- oder -(CH2)12- ist.-CH 2 -CH 2 -, - (CH 2 ) 6 - or - (CH 2 ) 12 -.
Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Mattierungsmittels, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das/die Harnstoffurethanderivat(e) der Formel (I) während der Mikronisierung des Siliciumdioxids zu diesem gegeben wird/werden.The invention further relates to a method for the production a matting agent, which is characterized in that the urea urethane derivative (s) of the formula (I) during the Micronization of the silica is added to it.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Preferred embodiments of the invention are the subject of Subclaims.
Im folgenden werden die erfindungsgemäßen Harnstoffurethanderiva te auch als organische Komponente oder Additiv bezeichnet.The following are the urea urethane derivatives according to the invention te also referred to as an organic component or additive.
Im allgemeinen ist das organische Additiv also eine Harnstoff urethanverbindung mit niedrigem Molekulargewicht.In general, the organic additive is a urea Low molecular weight urethane compound.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind un
abhängig voneinander bei dem Harnstoffurethanderivat der Formel
(I) n = 4-18, inbesondere 4-14, vorzugsweise 4-8, m = 1-15,
insbesondere 1-12, vorzugsweise 4-8, p = 2 oder 3,
insbesondere 2 und r = 1-8, insbesondere 3-8, vorzugsweise
4-6. R3 und R4 sind vorzugsweise unabhängig voneinander
In a preferred embodiment of the invention, n = 4-18, in particular 4-14, preferably 4-8, m = 1-15, in particular 1-12, preferably 4-8, are independent of one another in the urea urethane derivative of the formula (I) p = 2 or 3, in particular 2 and r = 1-8, in particular 3-8, preferably 4-6. R 3 and R 4 are preferably independent of one another
und R5 ist vorzugsweise
and R 5 is preferred
Beispiele für erfindungsgemäß besonders bevorzugte Harnstoff
urethanderivate sind:
Examples of urea urethane derivatives which are particularly preferred according to the invention are:
wobei s + t = 6 bis 9 und s und t größer oder gleich 3 sind.where s + t = 6 to 9 and s and t are greater than or equal to 3.
Die Siliciumdioxidkomponente ist vorzugsweise ausgewählt aus Kieselsäurehydrogelen und/oder Kieselsäurexerogelen. Diese können nach dem Sol-Gel-Verfahren oder nach dem Fällungsverfahren hergestellt werden. Die Größe der Siliciumdioxidteilchen beträgt vorzugsweise von 5 bis 15 µm, insbesondere 5 bis 10 µm.The silicon dioxide component is preferably selected from Silicic acid hydrogels and / or silicic acid xerogels. these can by the sol-gel process or by the precipitation process getting produced. The size of the silica particles is preferably from 5 to 15 µm, in particular 5 to 10 µm.
Je nachdem, ob Hydrogele oder Xerogele zur Herstellung der erfindungsgemäßen Mattierungsmittel verwendet werden, weisen die Siliciumdioxidteilchen bezogen auf das Mattierungsmittel einen Feuchtigkeitsgehalt von 0 bis 10 Gew.-%, insbesondere 0 bis 5 Gew.-% und vorzugsweise 1 bis 3 Gew.-% oder einen Feuchtigkeits gehalt von 30 bis 65 Gew.-%, insbesondere 40 bis 60 Gew.-% und vorzugsweise etwa 50 Gew.-% auf. Sie sind vorzugsweise bezogen auf das Mattierungsmittel mit 0,3 bis 8 Gew.-%, insbesondere 0,5 bis 3 Gew.-% Harnstoffurethanderivat der Formel (I) beschichtet.Depending on whether hydrogels or xerogels for the production of matting agents according to the invention are used Silicon dioxide particles based on the matting agent Moisture content from 0 to 10% by weight, in particular 0 to 5% by weight and preferably 1 to 3% by weight or a moisture content of 30 to 65 wt .-%, in particular 40 to 60 wt .-% and preferably about 50% by weight. They are preferably related on the matting agent with 0.3 to 8% by weight, in particular 0.5 up to 3% by weight of urea urethane derivative of the formula (I) coated.
Es ist aus dem Stand der Technik bekannt, daß die bipolare Struktur von Harnstoffurethanderivaten in Lösungsmitteln bestimm ter Polarität zur Bildung dreidimensionaler Netzwerke führt. Dieser Effekt wird ausgenutzt, um in Lacken bzw. Farben einen thixotropen Effekt zu erzeugen, der z. B. Kieselgelteilchen hindert, harte Sedimente zu bilden. Allerdings wird die dreidi mensionale Struktur nur in Systemen mit bestimmter, d. h. mittlerer Polarität gebildet. So zeigt das unter die obige Formel (I) fallende Handelsprodukt BYK-410 der Firma BYK Chemie GmbH, Wesel, laut Herstellerspezifikation in Alkohol und Wasser keinen thixotropen Effekt.It is known from the prior art that the bipolar Determine the structure of urea urethane derivatives in solvents polarity leads to the formation of three-dimensional networks. This effect is used to unite in varnishes or paints To generate thixotropic effect, the z. B. silica gel particles prevents hard sediments from forming. However, the dreidi Dimensional structure only in systems with a certain, i.e. H. medium polarity. So it shows under the above formula (I) falling commercial product BYK-410 from BYK Chemie GmbH, Wesel, according to the manufacturer's specification in alcohol and water none thixotropic effect.
Überraschenderweise wird die Bildung von harten Sedimenten in Lacken und Farben auf Wasserbasis vermieden, wenn Siliciumdioxid- bzw. Kieselgelteilchen, die als Mattierungsmittel wirken, mit den Harnstoffurethanderivaten gemäß Formel (I) beschichtet werden.Surprisingly, the formation of hard sediments in Avoid water-based paints and inks when silicon dioxide or silica gel particles that act as matting agents with the Urea urethane derivatives according to formula (I) are coated.
Die erfindungsgemäßen Mattierungsmittel werden im allgemeinen hergestellt, indem die erfindungsgemäßen Harnstoffderivate während der Zerkleinerung des Siliciumdioxids zu diesem gegeben werden. Dies kann beispielsweise in einer Strahlmühle oder in schnell laufenden Mischern (z. B. in einem Henschel-Mischer) erfolgen. Die Strahlmühle wird vorzugsweise mit Heißluftzufuhr betrieben. Die organische Komponente wird dadurch in Form sehr feiner Teilchen auf den Kieselgelteilchen verteilt.The matting agents according to the invention are generally prepared by the urea derivatives according to the invention added to the silica during the comminution become. This can be done, for example, in a jet mill or in high-speed mixers (e.g. in a Henschel mixer) respectively. The jet mill is preferably supplied with hot air operated. The organic component is in great shape fine particles distributed on the silica gel particles.
Die Harnstoffderivate selbst können wie in der EP-A-0 006 252 offenbart hergestellt werden. Sie können vorteilhafterweise in Form von organischen Lösungen zugesetzt werden, die 10 bis 75 Gew.-%, vorzugsweise 30 bis 60 Gew.-% und insbesondere 45 bis 55 Gew.-% Harnstoffurethanderivat enthalten. Beispielsweise kann als Lösungsmittel N-Methylpyrrolidon verwendet werden. So kann zum Beispiel besonders vorteilhaft das Handelsprodukt BYK-410 der Firma BYK Chemie GmbH, Wesel, eingesetzt werden, das Harnstoff urethane der allgemeinen Formel I in Form einer bis zu 65 gew.-%igen Lösung in N-Methylpyrrolidon enthält.The urea derivatives themselves can be as in EP-A-0 006 252 be disclosed. You can advantageously in Form of organic solutions are added, the 10 to 75 wt .-%, preferably 30 to 60% by weight and in particular 45 to 55 % By weight of urea urethane derivative. For example, as Solvent N-methylpyrrolidone can be used. So for The commercial product BYK-410 is particularly advantageous BYK Chemie GmbH, Wesel, used the urea urethanes of the general formula I in the form of up to 65% by weight Contains solution in N-methylpyrrolidone.
Das in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Siliciumdioxid bzw. Kieselgel kann nach dem Sol-Gel-Verfahren wie beispielsweise in der EP-A-0 384 226 beschrieben hergestellt werden.The silicon dioxide used in the process according to the invention or silica gel can, for example, by the sol-gel method in EP-A-0 384 226.
Insbesondere werden erfindungsgemäß Hydrogele eingesetzt.In particular, hydrogels are used according to the invention.
Hydrogelmattierungsmittel haben den Vorteil, daß sie nicht stauben, weil die Poren mit Wasser gefüllt sind. Kleine Mengen an Oberflächenwasser verursachen ein Haften der Teilchen aneinander. In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Hydrogel beispielsweise in einer Strahlmühle mit Heißluft mikronisiert, auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 30 bis 65 Gew.-%, vorzugsweise 40 bis 60 Gew.-%, insbesondere etwa 50 Gew.-% getrocknet und mit Harnstoffderivat beschichtet.Hydrogel matting agents have the advantage that they do not dust because the pores are filled with water. Small amounts on surface water cause the particles to stick to each other. In the process according to the invention, the hydrogel for example micronized with hot air in a jet mill, to a moisture content of 30 to 65% by weight, preferably 40 to 60 wt .-%, in particular about 50 wt .-% dried and with Coated urea derivative.
Falls ein Xerogel eingesetzt wird, wird dieses vorzugsweise in einer Strahlmühle mit Heißluft mikronisiert, auf einen Feuchtig keitsgehalt von 0 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 0 bis 5 Gew.-%, insbesondere 1 bis 3 Gew.-% eingestellt und mit Harnstoffderivat beschichtet.If a xerogel is used, it is preferably in a jet mill micronized with hot air, onto a moist content of 0 to 10% by weight, preferably 0 to 5% by weight, in particular 1 to 3 wt .-% adjusted and with urea derivative coated.
Das neue Beschichtungsverfahren erfordert in der Regel bezogen auf das Mattierungsmittel nur etwa 1 Gew.-% organisches Material, obwohl erfindungsgemäß auch weniger oder mehr organisches Material zur Beschichtung eingesetzt werden kann. Es sind also erheblich geringere Konzentrationen an organischem Additiv notwendig, um die Bildung weicher Sedimente in Farben und Lacken zu ermöglichen, die sich leicht wieder auflösen lassen. Im Gegensatz dazu sind bei Wachsbeschichtungen 5 bis 10 Gew.-% Wachs nötig, um die Bildung von harten Sedimenten in Systemen auf Wasserbasis in ausreichendem Maße zu verhindern. Somit liefert das erfindungsgemäße Verfahren nicht nur einen Kostenvorteil durch Materialersparnis und niedrigere Verfahrenstemperaturen, sondern erhöht auch die Effizienz des Mattierungsmittels. Die Effizienz des Materials ist höher, weil der Siliciumdioxidgehalt, der das Mattieren hervorruft, höher ist.The new coating process usually requires related only about 1% by weight of organic material on the matting agent, although less or more organic according to the invention Material can be used for coating. So there are significantly lower concentrations of organic additive necessary to prevent the formation of soft sediments in paints and varnishes enable that can be easily resolved. in the In contrast, wax coatings are 5 to 10 wt .-% wax necessary to prevent the formation of hard sediments in systems To prevent water base sufficiently. Thus delivers the inventive method not only a cost advantage through material savings and lower process temperatures, but also increases the efficiency of the matting agent. The Efficiency of the material is higher because of the silicon dioxide content, which causes matting is higher.
Es wird angenommen, daß die Bildung von harten Sedimenten bei den erfindungsgemäßen Mattierungsmitteln durch den folgenden Mecha nismus vermieden wird: Das Harnstoffurethanderivat muß im allgemeinen in einzelne Moleküle getrennt werden, damit es die höchste Wirksamkeit hat. Dies wird typischerweise dadurch erreicht, daß es in Lösungsmitteln mit mittlerer Polarität aufgelöst wird. Die Zugabe des Additivs zu den Kieselgelteilchen in der Strahlmühle verursacht aber unabhängig vom Lösungsmittel die Deaggregation zu sehr feinen Teilchen. Diese sehr feinen Teilchen der organischen Komponente werden an die Kieselgel teilchen gebunden. Dies verursacht eine inhomogene Polarität der Teilchenoberfläche und folglich nur eine lose Agglomeration (Flockung) bei Sedimentbildung. Die Flocken sind stark genug, um den gravimetrischen Kräften im Sediment zu widerstehen und bleiben weich und auch nach Lagerung leicht auflösbar.It is believed that the formation of hard sediments in the Matting agents according to the invention by the following Mecha is avoided: The urea urethane derivative must be in the generally separated into individual molecules so that it is the has the highest effectiveness. This is typically because of this achieved that it is in medium polarity solvents is dissolved. The addition of the additive to the silica gel particles in the jet mill caused regardless of the solvent deaggregation into very fine particles. These very fine ones Particles of the organic component are attached to the silica gel particle bound. This causes an inhomogeneous polarity of the Particle surface and consequently only a loose agglomeration (Flocculation) during sediment formation. The flakes are strong enough to to resist the gravimetric forces in the sediment and remain soft and easy to dissolve even after storage.
Die erfindungsgemäßen Mattierungsmittel können daher vorteilhaft in Beschichtungen, Farben und Lacken auf Wasserbasis und wässrigen strahlenhärtenden Lacksystemen verwendet werden.The matting agents according to the invention can therefore be advantageous in water-based coatings, paints and varnishes aqueous radiation-curing lacquer systems can be used.
Das Porenvolumen der Teilchen wurde durch Stickstoffadsorption unter Verwendung eines ASAP 2400 Stickstoffadsorptionsmeßgerätes der Firma Micromeritics gemessen. Die Teilchengrößen wurden mit Hilfe des Malvern Mastersizers der Firma Malvern Instruments Ltd. bestimmt. Die Feuchtigkeit des Hydrogels wurde über den Gewichts verlust bei einer Temperatur von 160°C bestimmt. Die Feuchtig keit des Xerogels wurde unter Verwendung einer Karl-Fischer- Vorrichtung gemessen. Die angegebenen Gewichtsprozentsätze be ziehen sich auf das Gewicht des Endprodukts (Mattierungsmittel).The pore volume of the particles was determined by nitrogen adsorption using an ASAP 2400 nitrogen adsorption meter measured by Micromeritics. The particle sizes were measured with Using the Malvern Mastersizer from Malvern Instruments Ltd. certainly. The moisture of the hydrogel was over the weight loss determined at a temperature of 160 ° C. The damp Xerogel was measured using a Karl Fischer Device measured. The weight percentages given are draw on the weight of the final product (matting agent).
Der Kohlenstoffgehalt wurde unter Verwendung eines Leco SC 440- Gerätes (Düsseldorf) gemessen und in Gewichtsprozent bezogen auf den Siliciumdioxidanteil in dem Endprodukt angegeben.The carbon content was determined using a Leco SC 440- Device (Düsseldorf) measured and in weight percent based on the silica content in the final product.
Die Sedimentationsversuche wurden in zwei Lacksystemen durch geführt: a) Senosol-Hydro-Glanzlack durchgeführt, eine klare Beschichtung auf Wasserbasis der Weilburger Lackfabrik und b) WACOCELL S 689 der Lackchemie Mannheim, Wagner GmbH. The sedimentation tests were carried out in two paint systems led: a) Senosol Hydro gloss varnish performed, a clear Water-based coating from the Weilburger Lackfabrik and b) WACOCELL S 689 from Lackchemie Mannheim, Wagner GmbH.
Nach dem Sol-Gel-Verfahren wurde ein Rieselsäurehydrogel mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 65 Gew.-% hergestellt und in einer mit Heißluft betriebenen Strahlmühle mikronisiert. Die Heißluft temperatur betrug 220°C und die Aufgabemenge 720 kg/h. Gleich zeitig wurden 2,6 l/h Harnstoffurethanderivat BYK-410 (Handels produkt der Firma BYK Chemie GmbH Wesel) über eine Einlaßdüse in die Strahlmühle gegeben. Das resultierende Produkt wies eine Teilchengröße von 8 µm, einen Wassergehalt von 54,5% und einen Kohlenstoffgehalt von 0,56 Gew.-% auf (entsprechend einer Additivkonzentration von etwa 0,7 Gew.-%).After the sol-gel process, a trickle acid hydrogel was added a moisture content of 65 wt .-% and in one jet mill micronized with hot air. The hot air temperature was 220 ° C and the feed rate was 720 kg / h. Soon 2.6 l / h of urea urethane derivative BYK-410 (Handels product from BYK Chemie GmbH Wesel) via an inlet nozzle in given the jet mill. The resulting product had one Particle size of 8 microns, a water content of 54.5% and one Carbon content of 0.56 wt .-% (corresponding to a Additive concentration of about 0.7% by weight).
Wie in Beispiel 1 wurde nach dem Sol-Gel-Verfahren ein Kiesel säurehydrogel mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 65 Gew.-% in einer Strahlmühle mit Heißluftzufuhr auf eine Teilchengröße von 8,0 µm und einen Wassergehalt von 56,3 Gew.-% mikronisiert. Im Gegensatz zu Beispiel 1 wurde jedoch keine Beschichtung durch geführt.As in Example 1, a pebble became by the sol-gel method acid hydrogel with a moisture content of 65% by weight in a jet mill with hot air supply to a particle size of 8.0 microns and a water content of 56.3 wt .-% micronized. in the In contrast to Example 1, however, no coating was applied guided.
Je 3 g der in Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel 1 hergestellten Produkte wurden in 100 g Senosol Hydro-Glanzlack, Typ 07-1415-405.314 (Weilburger Lackfabrik, Weilburg) eingearbeitet, indem mit einem Dissolver (Dispergieraggregat) 10 Minuten mit 3000 UpM (Umdrehungen pro Minute) gerührt wurde. Der Lack wurde dann in 100 ml-Gefäße gefüllt und die geschlossenen Gefäße wurden 6 Wochen bei Raumtemperatur im Labor gelagert. Nach dieser Zeitspanne wurde die Konsistenz der aus den Mattierungsmittel teilchen gebildeten Sedimente untersucht.3 g each of those prepared in Example 1 and Comparative Example 1 Products were in 100 g Senosol Hydro gloss varnish, type 07-1415-405.314 (Weilburger Lackfabrik, Weilburg) incorporated by with a dissolver (dispersing unit) for 10 minutes at 3000 rpm (Revolutions per minute) was stirred. The paint was then in 100 ml tubes were filled and the closed tubes were closed Stored in the laboratory for 6 weeks at room temperature. After this Period of time became the consistency of the matting agent particle-formed sediments examined.
Das unbeschichtete Hydrogelmattierungsmittel (Vergleichsbei spiel 1) bildete ein hartes Sediment, das durch Schütteln nicht mehr zu dispergieren war. Nur durch Verwendung eines Spatels war es möglich, das Sediment vom Gefäßboden zu entfernen. Das mit BYK-410 beschichtete Hydrogel (Beispiel 1) bildete ein Sediment, das sehr leicht wieder dispergiert werden konnte. Schon durch bloßes Umdrehen des Gefäßes löste sich das Sediment vom Gefäß boden.The uncoated hydrogel matting agent (compar game 1) formed a hard sediment that could not be shaken there was more to disperse. Only by using a spatula it is possible to remove the sediment from the bottom of the vessel. That with BYK-410 coated hydrogel (Example 1) formed a sediment that could be redispersed very easily. Already through simply turning the vessel over, the sediment detached from the vessel ground.
Ein nach dem Sol-Gel-Verfahren hergestelltes Rieselsäurexerogel
mit einem Feuchtigkeitsgehalt von etwa 1 Gew.-% und einer
Teilchengröße von 0,1 bis 3 mm wurde mit BYR-410 in einem
Henschel-Mischer vom Typ FM 10L gemischt. Unter Rühren mit
1000 UpM für 10 Minuten wurden 7,5 g der organischen Verbindung
zu 750 g Kieselgel gegeben. Nachdem die Zugabe beendet war, wurde
das Mischen für 10 Minuten bei 2500 UpM fortgesetzt. Die Mischung
wurde in einer Wirbelbettstrahlmühle vom Typ Alpine AFG 100 auf
eine Teilchengröße von 5 µm mikronisiert. Die dabei verwendeten
Mahlbedingungen waren:
A sol-gel xerogel produced by the sol-gel process with a moisture content of approximately 1% by weight and a particle size of 0.1 to 3 mm was mixed with BYR-410 in a Henschel mixer of the type FM 10L. While stirring at 1000 rpm for 10 minutes, 7.5 g of the organic compound was added to 750 g of silica gel. After the addition was complete, mixing was continued at 2500 rpm for 10 minutes. The mixture was micronized in a Alpine AFG 100 fluidized bed jet mill to a particle size of 5 μm. The grinding conditions used were:
Mahldruck: 5,0 bar
Luftverbrauch: 26 m3/h
Temperatur in der Mahlkammer: 163°C
Sichter: 15 050 UpMGrinding pressure: 5.0 bar
Air consumption: 26 m 3 / h
Temperature in the grinding chamber: 163 ° C
Sifter: 15 050 rpm
Es wurde ein Produkt mit einer Teilchengröße von 5,49 µm, einem Kohlenstoffgehalt von 0,66 Gew.-% und einer Feuchtigkeit von 2,7 Gew.-% erhalten.A product with a particle size of 5.49 μm, a Carbon content of 0.66 wt .-% and a moisture content of 2.7% by weight.
Ausgehend von demselben Xerogel wie in Beispiel 2 wurde in
derselben Mühle wie in Beispiel 2 unter den folgenden Bedingungen
unbeschichtetes Vergleichsmaterial hergestellt:
Starting from the same xerogel as in Example 2, uncoated reference material was produced in the same mill as in Example 2 under the following conditions:
Mahldruck: 5,0 bar
Luftverbrauch: 19 m3/h
Temperatur in der Mahlkammer: 19°C
Sichter: 15 170 UpMGrinding pressure: 5.0 bar
Air consumption: 19 m 3 / h
Temperature in the grinding chamber: 19 ° C
Sifter: 15 170 rpm
Das so erhaltene Produkt wies eine Teilchengröße von 5,5 µm, einen Kohlenstoffgehalt von < 0,2 Gew.-% und eine Feuchtigkeit von 1,34 Gew.-% auf.The product thus obtained had a particle size of 5.5 μm, a carbon content of <0.2% by weight and moisture of 1.34% by weight.
Im Produktionsmaßstab wurde durch Mahlen von Kieselsäurexerogel
in einer Luftstrahlmühle und gleichzeitige Zugabe von Wachs in
die Strahlmühle wachsbeschichtetes Vergleichsmaterial herge
stellt. Das Kieselgel wurde mit 350 kg/h, das Wachs mit 30 kg/h
zugeführt. Die weiteren Mahlbedingungen waren:
On a production scale, wax-coated comparison material was produced by grinding silica xerogel in an air jet mill and simultaneously adding wax to the jet mill. The silica gel was fed at 350 kg / h, the wax at 30 kg / h. The other grinding conditions were:
Mahldruck: 7,5 bar
Luftverbrauch: 1780 m3/h
Temperatur in der Mahlkammer: 138°CGrinding pressure: 7.5 bar
Air consumption: 1780 m 3 / h
Temperature in the grinding chamber: 138 ° C
Es wurde ein Produkt mit einer Teilchengröße von 5,56 µm, einem Kohlenstoffgehalt von 7,5 Gew.-% und einer Feuchtigkeit von 1,3 Gew.-% erhalten.A product with a particle size of 5.56 μm, a Carbon content of 7.5 wt .-% and a moisture content of Received 1.3 wt .-%.
Jeweils 3 g der in Beispiel 2, Vergleichsbeispiel 2 und Ver gleichsbeispiel 3 erhaltenen Produkte wurden auf dieselbe Weise wie unter Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel 1 beschrieben in 100 g Senosol Hydro-Glanzlack eingearbeitet. Die Sedimentation der Teilchen wurde ebenfalls wie in Beispiel 1 untersucht. Nach 6 Wochen wurde die Konsistenz der Sedimente wie folgt beurteilt.3 g each of the in Example 2, Comparative Example 2 and Ver Products obtained in Comparative Example 3 were in the same manner as described in Example 1 and Comparative Example 1 in 100 g of Senosol Hydro gloss varnish incorporated. The sedimentation the particle was also examined as in Example 1. After The consistency of the sediments was assessed as follows for 6 weeks.
Das erfindungsgemäße Produkt bildete ein Sediment, das sehr leicht wieder dispergiert werden konnte. Schon durch bloßes Umdrehen des Gefäßes konnte das Sediment vom Boden abgelöst werden.The product according to the invention formed a sediment, that could be redispersed very easily. Already through simply turning the vessel over could remove the sediment from the floor be replaced.
Das unbeschichtete Produkt bildete hartes Sediment, das nur unter Verwendung eines Spatels wieder vom Boden abgelöst werden konnte.The uncoated product made hard Sediment that is only removed from the ground using a spatula could be replaced.
Das mit Wachs beschichtete Produkt bildete hartes Sediment, das durch starkes Schütteln des Gefäßes wieder dispergiert werden konnte.The wax coated product formed hard sediment, which is caused by vigorous shaking of the vessel could be dispersed.
Der Vergleich zeigt die deutlich verbesserten Eigenschaften einer Beschichtung mit 1 Gew.-% BYR-410 gegenüber einer Beschichtung mit 10 Gew.-% Wachs und unbeschichtetem Mattierungsmittel.The comparison shows the significantly improved properties of a Coating with 1% by weight BYR-410 compared to a coating with 10% by weight wax and uncoated matting agent.
Die Produkte aus Beispiel 2, Vergleichsbeispiel 2 und Ver gleichsbeispiel 3 wurden in eine herkömmliche Nitrocellulosefarbe (WACOCELL S 689) eingearbeitet. Es wurden jeweils 2 g des Mattierungsmittels in 100 g Nitrocellulosefarbe unter Verwendung eines Dissolvers mit 3000 UpM 10 Minuten lang eingearbeitet, in 100 ml-Gefäße gefüllt und dieses verschlossen 6 Wochen bei Raumtemperatur im Labor gelagert. Nach dieser Zeit wurde die Konsistenz der aus den Mattierungsmittelteilchen gebildeten Sedimente untersucht:The products from Example 2, Comparative Example 2 and Ver same example 3 were in a conventional nitrocellulose paint (WACOCELL S 689) incorporated. In each case 2 g of the Matting agent in 100 g nitrocellulose paint using a dissolver at 3000 rpm for 10 minutes, in 100 ml jars filled and sealed for 6 weeks Room temperature stored in the laboratory. After that time the Consistency of those formed from the matting agent particles Sediments examined:
Das erfindungsgemäß beschichtete Produkt bildete hartes Sediment, das mit dem des Produkts aus Vergleichsbei spiel 2 vergleichbar war.The product coated according to the invention formed hard sediment, which with that of the product from comparison game 2 was comparable.
Das unbeschichtete Mattierungsmittel bilde te hartes Sediment, das nur sehr schwer zu dispergieren war. Form the uncoated matting agent hard sediment that was very difficult to disperse.
Das mit Wachs beschichtete Dispergiermittel bildete ein Sediment, das sehr leicht wieder dispergiert werden konnte. Schon durch Umdrehen des Gefäßes konnte das Sediment vom Boden gelöst werden.The wax-coated dispersant formed a sediment that is very easy to redisperse could. By simply turning the vessel over, the sediment from Ground to be loosened.
Dieser Vergleich zeigt, daß der erfindungsgemäße Effekt, d. h. die Vermeidung der Bildung von harten Sedimenten durch Beschichtung mit Harnstoffurethanderivaten nur in Farben auf Wasserbasis erzielt werden kann.This comparison shows that the effect according to the invention, i. H. the Prevention of the formation of hard sediments through coating with urea urethane derivatives only in water-based paints can be achieved.
Claims (16)
R1-O-CO-NH-R3-NH-CO-NH-R5-NH-CO-NH-R4-NH-CO-OR² (I)
beschichtet sind, in der unabhängig voneinander R1 und R2 CnH2n+1- oder CmH2m+1(CpH2p O)r- sind, n = 4-22 ist, m = 1-18 ist, p = 2-4 ist, r = 1-10 ist,
R³ und R⁴ unabhängig voneinander
sind und
-CH2-CH2-, -(CH2)6- oder -(CH2)12- ist. 1. matting agent based on silicon dioxide, characterized in that it contains silicon dioxide particles with a particle size of 2.5 to 20 microns and based on the matting agent a moisture content of 0 to 65 wt .-%, containing 0.2 to 10 wt .-% of a urea urethane derivative or a mixture of urea urethane derivatives of the general formula:
R 1 -O-CO-NH-R 3 -NH-CO-NH-R 5 -NH-CO-NH-R 4 -NH-CO-OR² (I)
are coated in which, independently of one another, R 1 and R 2 are C n H 2n + 1 - or C m H 2m + 1 (C p H 2p O) r -, n = 4-22, m = 1-18 , p = 2-4, r = 1-10,
R³ and R⁴ independently
are and
-CH 2 -CH 2 -, - (CH 2 ) 6 - or - (CH 2 ) 12 -.
sind und
ist.7. matting agent according to one of the preceding claims, characterized in that in the urea urethane derivative of the formula (I) independently of one another n = 4-18, in particular 4-14, preferably 4-8, m = 1-15, in particular 1- 12, preferably 4-8, p = 2 or 3, in particular 2, r = 1-8, in particular 3-8, preferably 4-6, R 3 and R 4 independently of one another
are and
is.
hat, in der s + t = 6-9 und s, t größer oder gleich 3 sind.8. matting agent according to one of the preceding claims, characterized in that the urea urethane derivative has the formula
in which s + t = 6-9 and s, t are greater than or equal to 3.
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