DE2018823C3

DE2018823C3 - Anstrichmittel zum Herstellen elektrisch leitfähiger Beschichtungen

Info

Publication number: DE2018823C3
Application number: DE19702018823
Authority: DE
Inventors: John Allen Teddington Middlesex Saunders, (Grossbritannien)
Original assignee: Research Association Of British Paint Colour & Varnish Manufacturers Teddington Middlesex (grossbritannien)
Current assignee: Research Association Of British Paint Colour & Varnish Manufacturers Teddington Middlesex (grossbritannien)
Priority date: 1969-04-18
Filing date: 1970-04-14
Publication date: 1978-10-05
Also published as: IE34233B1; DE2018823A1; FI56464B; AT325180B; FI56464C; LU60739A1; DE2018823B2; CH547848A; NL7005613A; NO136622C; NO136622B; IE34233L; ES378761A1; SE384220B; JPS4948462B1; FR2039278A1; CA931342A

Description

Die Erfindung betrifft ein Anstrichmittel /um Herstellen elektrisch leitfähiger Beschiditimgen auf der Basis von graphitenthaltenden lufitrockncndcn Bindemitteln.

Hs VJid ben-its Anstrichmittel bekannt, die als Pigment ein feinverteiltcs Metall enthalten. Nachteilig ist hierbei der relativ hohe Preis. Der Widerstand der daraus hergestellten Beschichtung ist sehr gering.

Daneben gibt es eine zweite Gruppe von Anstrichmitteln. Diese enthalten Kohlenstoff oder Graphit und ergeben Beschichtungen mit höheren Widerstandswerten

Gemäß der GB-PS 11 36977 werden Graphilruß oder feinverteiltes Metall zusammen mit einem Alkalimctallsilikalbindcr verwendet.

Elektrische Widerstände in tier Größenordnung von 25 bis 40 Ohm cm² werden bei einem Anstrich- mittel, bestehend aus Alkalimctallsilikatbindcr und Graphit oder bituminösen Kolilemischungen. in der Beschichtung erreicht.

Derartige Widerstandswerle sind jedoch Tür Anstriche, die einen derartigen clckIrischen Widerstund so aufweisen, daß sie als Hrhii/ungsclenientc dienen können, bei der Beschichtung von Wänden u. dgl. noch /11 hoch, wenn man berücksichtigt, daß aus Sicherheilsgründen nur eine maximale Spannung von 40 Volt für zulässig erachtet wird. ^s

Hohe Widerstandswcrle geben aber bei einer geringen Spannung eben nur (ine /u geringe Wärmeleistung ab. so daß die Verwendung als Anstrichmittel nichl in Trage kommt.

Die vorher beschriebenen Metall enthüllenden Anstrichmittel weisen, wie er wähn I. ei nc η relativ hohen Preis auf. und infolge der niedrigen Widcrsiandswerle sind übermäßig hohe Ströme notwendig, um auch hierbei /u einer befriedigenden Wärmeleistung /11 kommen f>s

Aufgabe der Erfindung ist es dalict. ein Anstrichmittel /um Herstellen elektrisch leilliihige: Ueschich-111 ηLi bereil/ustellen. das sich leicht aufbringen läßt und nur dünne Beschiehtungen ergibt, die dann geringe elektrische Widerstandswerte aufweisen.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Haupianspruch angegebenen Merkmale.

Das Naßmahlen eines laminaren Materials, beispielsweise des Graphits, ist dabei in Verbindung mn der Herstellung eines Schutzlackes aus der BE-PS 6 59 006 bekannt.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unieransprüchen.

Es hat sich gezeigt, daß Beschiehtungen aus dem erfindungsgemäßen Anstrichmittel mit einer Dicke von z. B. 0.025 mm einen elektrischen Widerstand von weniger als IO Ohm/cm² aufweisen, und es können auch Werte in der Größenordnung von I Ohm/cm² erzielt werden. So führt eine quadratische Beschichtung mit Abmessungen von 30cm mit einem elektrischen Widerstand von I Ohm/cm² zu einer Abgane von 25 Walt bei einer zugeflihrten Spannung von 5 Voll. Eine größere Fläche von etwa 2.4 m fuhrt zu der gleichen Abgabe (d.h. 25 Watt pro 30 cm²) bei einer zugeführten Spannung von 40 Volt.

Der tatsächliche Widerstand einer Beschichtung hängt von der Schichtdicke ab, die normalerweise 0.025 bis 0.127 mm beträgt. Eine dünne Beschichtung besitzt eine Stärke von etwa 0,025 mm (25 Mikron] bis 0.038 mm. und dies entspricht einem Trockengewicht des Überzuges von etwa 50 bis 6OgIn². Us können dickere überzüge von z. B. 0.075 mm (75 Mikron) hergestellt werden, entweder durch stärkeres Aufbringen oder durch Aufbringen mehrerer dünner Schichten.

Hs ist nichl mit Sicherheit bekannt, warum Beschichligungen aus dem erfindungsgemäßen Anstrichmittel /w derartig geringen Widerstundswcrten führen, jedoch wird angenommen, daß dies mil darauf zurückzuführen ist. daß der Graphit in nassem Zustand vermählen worden ist. Dieses Naßmahlen des Graphits in nasser Suspension führt zu einer unterschiedlichen Form der erhaltenen vermahlencn Graphitteilchen im Vergleich /u denjenigen, wie sie durch ein Troekenvcrmahlcn erhallen werden, und es ergibt sich ebenfalls eine unterschiedliche Teilehcngrößenvcrteilung Dieses Naßvcrmahlen führt zu einer laminaren Gestaltung der Graphitteilchen und ergibl eine breite Verteilung der Teilchengrößen und eine dichte Packung in der Beschichtung. Vorzugsweise sollte es sich bei dem Graphit um eine Art handeln, die leicht Flocken oder dünne Plättchen ausbildet. Ein wci'.erer Vorteil besteh! darin, daß Beschiehtungen aus dem crlindungsj/cmäßen Anstrichmittel wiederholten Wärmebehandlungen ausleset/l werden können, ti. h. wiederholtem Erwärmen beim Hindurchleilen eine* Stroms und anschließendem Abkühlen, ohne daß die Beschichtung Rißbildung zeigt, während eine Beschichtung, die durch einfaches Vermischen einc^ feinverleilten Rußes und des gleichen Bindemittel· hergestellt worden ist. bereits nach einigen wenigen Hrhil/imgsvorgängei; zur Rißbildung neigt.

Hinsichtlich des GraphilgchaltcsdcsAnslrichmillel· muß man ein Gleichgewicht anstreben /wischen dar l.r/ielcn einer hohen Leitfähigkeit und der Stabilität des Mittels. Allgemein sollte sich somit d;is Verhältnis von (irapiiit /11 Uirdemillel auf 0.33: I Ins 4: I belaufen, wie es durch das Gewicht des nichlflüchligcr Produktes berechnet uird. oder die Pigmentvoliimenkonzentration I PVK) sollte sich auf 25 bis 75" „ be laufen, wobei ein Wei. größer als 45",, bevor/ugl ist

Natürlich hui auch der Kohlenstoffgehalt des Graphits eine Wirkung auf die Leitfähigkeit, und somit ist ein hoher Kohlenstoffgehall bevorzugt.

Neben der Senkung der Widerstandswerte durch Verwendung naßgemahlenen Graphits tritt eine weitere Verringerung des Widerstandes durch die Zugabe kolloidal verteilten Kohlenstoffs ein.

Es ist möglich, ein Verhältnis von kolloidalem Kohlenstoff zu Graphit bis zu 0,8 auf der Gewiehlsgrundlage anzuwenden, bevorzugt belauft sich das Verhältnis auf 0,1 bis 0,5 Gewichtsprozent, und ein Verhältnis von 0,4 auf der Gewichtsgrundlage führt zu einem optimal geringen Widerstand, während ein Verhältnis von 0,2 bis 0,3 auf der Gewichtsgrundlage zu optimalen Fließeigenschaften der Anstrichmittel führt. Die Gesamtmenge der Graphilteilehen kann jedoch nicht durch kolloidale Kohlenstoffleilchen ersetzt werden, da die Beschichtung dann gegenüber wiederholten Temperaturveränderungen unbeständig ist.

Der kolloidale Kohlenstoff weist vorzugsweise eine Teilchengröße von 20 bis 60 Millimikron auf. die mittels Elektronenmikroskopie bestimmt wird.

Geeignete Bindemittel sind anorganische Bindemittel, wie Alkalimetallsilikatc. z. 3. Kalium- oder Natriumsilikat, wäßrige Bindemittel, wie teilweise organische Bindemittel, z. B. Silikate quütcmärer organischer Basen oder vollständig organische Bindemittel, z. B. wäßrige Emulsionsbindemittel und in organischen Lösungsmitteln lösliche Kunstharzbindemittel. Die höchste Arbeilstempcratur der getrockneten Beschichtung hängt von dem in Anwendung kommenden Bindemittel ab. Somii können unter Anwenden von SilikatbindemiUeln heruestellie EJeschichtungen bis zu Temperaturen von 4(X)'C angewandt werden, während unter Anwenden wäßriger Enuilsionsbindcmitle! hergestellte Besehichtungen auf Anwendungsgebiete unter 100 C beschränkt sind.

Wenn die Besehichtungen an den Wänden von Gebäuden angewandt werden sollen, ist es zweckmäßig, daß dieselben nicht en'iflammbar sind. Diesem Erfordernis wird durch anorganische Silikatbindemittel entsprochen.

Das Naßvermahlcn von Graphit kann durch Zusatz eines oberflächenaktiven Mittels gefördert werden. Derartige Mittel verbessern die Filmbildurigseigenschaftcn und erleichtern das Aufbringen der sich ergebenden Anstrichfarbenmassen und dies abgesehen davon, daß der Wirkungsgrad des Vcrmahlungsvcrfahrens verbessert und die erforderliche Vcrmahlungs-/cit verringert wird.

Wenn wäßrige Alkalisilikate als das Bindemittel angewandt werden, können anionischc. kanonische und nichtionischc oberflächenaktive Mittel herangezogen werden. Das bevorzugte Mittel stell! jedoch ein Kondensat des Typs Natriumnaphthalin.sulfonsiiurc Formaldehyd dar. jedoch kann dasselbe nicht angewandt werden, wenn das Anstrichmittel frei von Alkalimclallionen sein soll. /. B. wenn ein organisches Ammoniumsilikat herangezogen wird. In einem derartigen Fall is( ein nichlionisches Mittel bevorzugt. Dies führt auch zu einer Verbesserung der Lagerfähigkeit des Anstrichmittels. Bei einigen Silikalanstrichmilteln. die dazu neigen /u gelieren, sobald sie keramische Abriebprodukte aus der Mahlvorrichtung aufnehmen, führt das Anwenden eines kaiionischen Mittels. /. B. eines Kondensats des Typs l'etlamiii Alhvlenoxid. zu einer verbesserten Stabilität.

In organischen Lösungsmitteln lösliche, polymere Bindemittel arbeiten in einigen Fällen ausreichend für das Dispergieren, ohne daß ein Zusatz eines getrennten oberflächenaktiven Mittels erfolgt; wo es jedoch erforderlich ist, erweist sich eine Rosanilinbase als geeignet.

Das erfindungsgemäße Anstrichmittel ist für viele Zwecke geeignet, wo eine elektrisch leilfähige Beschichtung erforderlich ist, so an Wänden von Häusern, Wohnungen, Büros, Betrieben, Schulen und Krankenhäusern. Es können auch vorgefertigte Erhitzimiispaneele mit einem getrockneten Film des Anstrichmittels, z. B. auf isoliertem Stahl, isoliertem Aluminium, Spanplatten und Holz, entweder für ein Einsetzen in ein Gebäude oder als ein frei stehendes Paneel hergestellt werden. Derartige Paneele linden allgemein im Haushalt und in der Industrie Anwendung, z. B. als Spezialerhitzungseinheiten in Kraftfahrzeugen, Zügen und Flugzeugen.

Daneben kann das Anstrichmittel auch aufdem Fußboden als Zentralheizung aufgebrach! werden.

Zu weiteren vorgesehenen Anwendungsgebieten gehört das Erhitzen von Pipelines, wo Temperaturen bis 200 C leicht erzielt werden können, um so ein Einfrieren oder Verfestigen zu verhindern, das tiberziehen der Wände von Kathodenstrahlröhren für die elektrostatische Abtastung oder Erhitzungseiiilieilen für Gase. z. B. über Konvektion arbeilende, frei stehende Erhitzungsvorrichtungen. Die Erfindung wird

\o im folgenden an Hand einer Reihe von Ausführungsbcispiclen erläutert, wobei die Zusammensetzungen ohne Ruß zum Vergleich dienen.

is B e i s ρ i e I I

Es werden zwei Anstrichmittel IA und B) durch Xstündiges Vermählen in einer Planelenkugelmühle mit folgenden Bestandteilen hergestellt:

Anslndimilld
A f Vergleich) H

AS Kaliumsilikallösung (Molver- 333.3 333.3

hältnis SiO₂ K₂O von 3.X9.

29.9% Feststoffe)

Madagaskar-Flockengraphit 200.0 IX I.X

(grob. >X5% Kohlenstoff)
^⁰ Ruß

Dispergiermittel

Destilliertes Wasser

5s Wie ersichtlich, enthält das Anstrichmittel B etwa 10% der gesamten Gewichtsmenge an Kohlenslofflcilchen in Form eines kolloidalen Rußes und ebenfalls eine erhöhte Menge an Dispergiermittel, um so die Dispersion der kolloidalen Teilchen zu unterstützen.

fto Nach einmaligem Auftragen mil einem Pinsel auf Gipsplatten mit Abmessungen von 30 χ 35 cm und nach dem Trocknen werden Aluniiniumfolienanschlüsse mil einer Breite von 2.5 cm hieran befestigt, wodurch sich eine leitfähige Fläche von 30 χ 30cm

fts ergibt. Als Widerslandswerte ergeben sich:

Anstrichmittel A 5.5 Ohm cm'

Anstrichmittel B I.ft Ohm cm'

	IX.2
10.0	14.5
23I.X	231.X

Beispiel 2

Es werden zwei Anstrichmittel (C und P) mit den folgenden Zusammensetzungen, jeweils zu verstehen auf der Gcwichtsgrundlage, hergestellt:

Beispiel 4

Es wurden zwei Anstrichmittel (G und II) mit den folgenden Zusammensetzungen (Gcwiehtsgrimdlage) hergestellt:

Kaliumsilikatläsung (Molverhällnis SiO,/K,O von 3,89,
29,9% Feststoffe)
Ceylongraphit (<0.29 mm
Pulver, 93 bis 94% Kohlenstoff)
Ruß

Dispergiermittel
Destilliertes Wasser

Dieselben werden wie im Beispiel I beschrieben geprüft. Die erhaltenen trockenen überzüge »veiscn die folgenden VViderstandswcrte auf:

Anstrichmittel C 7.6 Ohm,enr

Anstrichmittel D 1.5 Ohm cnr

Anstrichmittel	13	IO Lithiumsilikatlösung (Molver	AnMrichmilic	■1	¹¹
Cl Vergleich I	333,3	hältnis SiOvLi₁O von 6,0,	Ci ι Vergleich ι	400
333,3		25% Feststoffe "auf Gewichls-	4(K)
		grundlage)
	IXI.8	¹⁵ Ceylon-Graphit (0,29 mm Pulver.
2(K),0		93 bis 94% Kohlenstoff)		I8I.S
	18.2	Ruß	2(K)
	14.5	Dispergiermittel		18.2
14.5	231.8	2o Destilliertes Wasser		14.5
231,8		14,5	165
		165

Die erhaltenen trockenen tibcr/.ügc weisen die folgenden Widerstandswerte auf:

Anstrichmittel G 10.0 Ohm cnr

Anstrichmittel H 3.75 Ohm cm²

Beispiel 3 Beispiel 5

Es werden zwei Anstrichmittel (E und F) mit den 30 Es werden zwei Anstrichmittel (I und J) mit den folgenden Zusammensetzungen hergestellt: folgenden Zusammensetzungen hergestellt:

Anstrichmittel
I·: !Vergleich) I

Natriumsilikatlösung (Molverhältnis SiO₂ Na₂O von 3.98.
28.0% Feststoffe)

Ceylon Graphit ( <0.29 mm
Pulver. 93. 94% Kohlenstoff)
Ruß

Dispergiermittel
Destilliertes Wasser

357.0

14.5
208.0

357.0

181.8

18.2

14.5

208.0

Anstrichmittel !(Vergleich! J

Jedes Anstrichmittel wird mit 75 ml Wasser verdünnt, bevor es aus der Zerkleinerungsvorrichtung entfernt wird, und dir. erhaltenen Anstrichmittel werden, wie im Beispiel 1 beschrieben, geprüft. Die erhaltenen trockenen Überzüge weisen die folgenden Widerstandswerte auf:

Anstrichmittel E 4.7 Ohm cm²

Anstrichmittel F 1.3 Ohm/cm²

Wie an Hand der Beispiele I bis 3 ersichtlich, füh ren die Anstrichmittel A. C und E zu Filmen mit geringen Widerstandswerten, jedoch rühren die Anstrichmittel B, D und F. die durch zusätzliches Einarbeiten von Kohlenstoffteilchen mit kolloidaler Größe hergestellt worden sind, zu Filmen, die noch geringere Widerstandswerte aufweisen.

Lithiumsilikatc und Gemische aus Lithiumsilikat mit Natriumsilikat und möglicherweise Kaliumsilikat bilden ebenfalls i>ulc Bindemittel für das Anwenden in den erfindungsgcmüücn Anstrichmitteln, wie es ati Hand der folgenden iücispiclc4 und 5 aufgezeigt wird.

Natriumsilikatlösung (Molverhällnis SiO₂ Na₂O von 3.98.
28% Feststoffe auf der Gewichls-

grundlage)

I ithiumsilikatlösung (Molverhältnis SiO₂ZLi₂O von 6.0.
25% Feststoffe auf der Gewichtsgrundlage)

Ceylon-Graphit (0,29 mm Pulver.
93 bis 94% Kohlenstoff)
Ruß
Dispergiermittel

Destilliertes Wasser

Die erhaltenen trockenen überzüge weisen die folgenden Widerstandswerte auf:

155

226

2!K)

155

226

181.8

	18.2
14.5	14.5
184	184

Anstrichmittel I 7,9 Ohm/cm²

Anstrichmiüel J 3.5 Ohm/cm'·

An Hand der Beispiele4 und 5 ergibt sich, daß zufriedenstellende, elektrisch leitfähige Bcsehichtungcn hergestellt werden können unter Anwenden von Lithiumsilikat lediglich oder im Gemisch mit Nalriumsilikat als Bindemittel und dies unabhängig davon, ob kolloidaler Graphit vorliegt oder nicht. Das Anwenden von Lithiumsilikat (das kostspieliger als Natrium- oder Kaliumsilikat ist) scheint jedoch nicht zu

fts einem geringeren elektrischen Widersland zu führen, sondern kann zu einem Bindemittel rühren, das gegenüber Wasser widerstandsfähiger als Natrium- oder Kaliumsilikat ist.

Weiterhin ermöglicht das Anwenden von Natriumsilikat als solches oder im Gemisch mit Natriumsilikat das Anwenden eines Silikatbindemittels, das ein höheres Molverhältnis von Silikat zu Alkalimetalloxid aufweist.

H e i s ρ i e I 6

I 'mdic Wirk U ng des Gehaltes a η Ruß nachzuweisen, ι ο werden eine Reihe Anstrichmittel hergestellt mit Kaliiimsilikatbindemittel (Molverhältnis SiO, K,O 3.89. 29.9% feststoffe). Das Verhältnis von RuIWu Ciraphit (Ceylonprodukt unter 0,29mm) wird verändert. In jedem Anstrichmittel ist ein Dispcrgier- κ mittel enthalten, und die Mittel werden 4 Stunden in einer Planetenmuhle vermählen, wobei das Silikalbindemittel nach dem Vermählen zugesetzt wird.

Die Mittel werden unter Anwenden der folgenden Bestandteile hergestellt, wobei »x« das Ruß-Graphit-Verhältnis darstellt

Graphitpulver

Ruß

Dispergiermittel

Wasser

Kaliumsilik.il .

2(K) xflg
2(M) x-lg

14.5 kg
307.Og
333.3 g

Nach Aufbringen auf Gipsplatten in einer Menge von 50 g trockenem t'her/ug nr werden die folgenden Widerstandswerte festgestellt:

1 Ohm cnri

(1

H. I

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

O X

6.50
LSI
1.45
1.31
0.8X
1.86
1.94
2.04
2.45

Der geringste elektrische Widerstand wird bei einem Ruß-Graphit-Verhältnis \on 0,4 festgestellt. Es wird bei einem Verhältnis bis zu 0,8 eine Verbesserung gegenüber dem Anstrichmittel festgestellt, die Graphit allein enthält.

Veränderungen des Wertes »x« führen ebenfalls zu zu einer Veränderung der Viskosität der Anstrich mittel, und oberhalb eines Wertes von 0,4 verschlech tert sich die Aufbringbarkeit mit einem Pinsel, während ein optimaler Zustand für Werte von 0,1 bis 0,3 vorliegt.

Beispiel 7

Wie im Beispiel 6 werden Anstrichmittel mit verschiedenen Arten von Ruß und Werten von »x«, wie oben definiert, hergestellt. Die folgende Tabelle zeigt Widerstandswerte, wie sie bei einem überzug mit einem Gewicht von 50 g/m² auf Gips vorliegen.

	I TlViI	i>lk; χ	Vvider- IiIhm cnr'l
Ruß	13	0.1	3.2
Ruß	25	0.1	LS
Ruß	41	0.1	1.7
Ruß	41	0.2	1.6
Ruß	41	0.3	1.5
Ruß	250	0.1	3.3
Kein Ruß		0.0	7.8

In jedem der obigen Fälle werden die Verbesserungen der elektrischen Leitfähigkeit im Vergleich zum Anwenden von lediglich Graphit aufgezeigt, und man sieht, daß die Rußsorte nicht kritisch ist. wenn die Teilchengröße desselben in dem Bereich der sogenannten »Ofenruße« liegt. Man sieht jedoch, daß hohe Widerstandswerte vorliegen, wenn Ruße eine Teilchengröße außerhalb des Bereiches von 20 bis 60 νημ aufweisen.

Ähnliche Ergebnisse werden dann festgestellt, wenn diese Rußsorten angewandt und als Bindemittel ein teilweise organisches, wäßriges Bindemittel in Form eines quateitiären Ammoniumsilikats herangezogen wird oder eine vollständig organische, wäßrige Emulsion herangezogen wird, wie es an 1 land des folgenden Beispiels gezeigt ist.

Beispiel S

Es werden vier Vorgemischc I bis IV durch 4stündiges gemeinsames Vermählen in einer Planetenkugelmühle der folgenden Teile auf der Gewichtsgrundlage hergestellt.

BcstiiiKT'cil	vnracmi	sch	lll***i	IV
	,...,	Il	200	166.7
Cj ra ph it	200	166.7	kein	33.3
Ruß	kein	33.3	kein	kein
Dispergiermittel A*)	14	14.5	357	357
Dispergiermittel B**)	357	357	12	12
Destilliertes Wasser	kein	kein

55

60

65 *i Dinatriumsal/ der Metlnlendinaphthalinsulfonsäure.
**l Nonylphenyläthylenoxid-Kondensat.
***) Zum Vergleich.

Anstrichmittel werden sodann durch Vermischen bestimmter dieser Vorgemische I bis IV mit bestimmten der folgenden Bindemittel V bis XI hergestellt.

V = CarboxylierterStyrol/Butadien-Copoly-

merisat-Latex.

VI = Plastifizierter Polyvinylacetat-Latex. VII = 75/25 Vinylacetat/2-Äthylhexylacrylat-

Copolymerisat-Latex.

VIII = Styrol/Acrylsäure-Copolymerisat-Latex. IX = Latex aus einem 70/30-Copolymerisat von Vinylacetat und verzweigten tertiären ungesättigten Carbonsäuren.

X = Quaternäres Ammoniumsilikat, SiO₂ Gewichtsprozent 45%.

XI = Quaternäres Ammoniumsilikat, SiO₂ Gewichtsprozent 45%.

Durch einmaliges Aufpinseln hergestellte Bcschichtungen jedes Anstrichmittels werden sodann auf Ciipsplatten mit Abmessungen von 30 χ 35 cm aufgebracht, und nach dem Trocknen werden Aluminiumfolienanschlüsse mit einer Breite von 2.54 cm an jedem hndc angeordnet, wodurch man eine leitlahige Fläche des Films mit Abmessungen von 30 χ 30 cm erhalt. Sodann ».erden die elektrischen Widerstandswerte gemessen.

Die erhaltenen Ergebnisse und Zusammensetzungen jedes Anstrichmittels sind in der folgenden Tabelle wiedergegeben.

Vorgcmisch	liindcmillcl	Menge in	Widerstands
		(iewkhlsteilen	wcrl
Type	Type	IK)
		IK)	I Ohm curl
I	V	106.5	17.0
Il	V	106.5	3.3
I	Vl	94	9.3 ,
Il	Vl	94	2.4
I	VII	117.5	20.0
Il	VII	117,5	3,6
I	X	122	12,3
II	X	122	3.6
I	XI	101	10.4
Il	Xl	101	3.5
III	IX	105	10,3
IV	IX	106.5	4.9
IV	VIII	117.5	5.7
IV	Vl	117,5	4.5
III	X	122	4,0
IV	X	3.0
IV	XI	2.5

da die Kunstharze als solche ebenfalls als Dispergiermittel wirken können.

Diese Anstrichmittel werden an Hand des folgenden Beispiels 9 erläutert.

Beispiel 9

Ks werden fünf Anstrichmittel K bis C) hergestellt nut unterschiedlichen Vermahlungszeiten. In allen Fällen wird ein Bindemittel in Form eines Epoxyesters angewandt.

Zu den sich ergebenden Anstrichmitteln werden 2 g Kobaltnaphlhenat-Trocknerlösung (6% Kobaltgehalt) zugesetzt, und die Anstrichmittel werden dann auf eine Gipsplatte aufgebracht und die elektrischen Widerstandswerte der getrockneten Filme gemessen

2 s

J5

40

Wie ersichtlich, führt das Anwenden von Ruß in der Masse zu einer erheblichen Verringerung der Widerstandswerte.

Das Aufbringen eines zweiten leitfähigen Überzuges auf den Gipsplatten fuhrt zu einer Verringerung der Widerstandswerte der Ruß enthaltenden Anstrichmittel auf einen Bereich von I bis 2 Ohm/cm².

Alle Anstrichmittel sind gegenüber wiederholtem Erhitzen beständig. Die Temperatur der Paneele wird auf etwa 40"C (unter 5A) gebracht, wodurch sich eine Leistung von 35 Watt/cm² ergibt. Im heißen Zustand erfahren die Beschichtungen eine Verringerung von etwa 10 bis 30% ihres Widerstandes, nehmen jedoch ihre ursprünglichen Werte nach dem Abkühlen wieder an. Diese Stabilität gilt ebenfalls für Paneele, die mit einer nicht leitfähigen Emulsion überzogen worden sind.

Es können ebenfalls Anstrichmittel unter Anwenden eines in organischen Lösungsmitteln löslichen Kunstharzen als Bindemittel hergestellt werden, wodurch sich Filme mit geringem Widerstand bei einer Dicke der Beschichtung von 0,075 bis 0,05 mm ergeben. Der Zusatz eines Dispergiermittels zu derartigen auf der Grundlage von organischen Lösungsmitteln vorliegenden Systemen ist jedoch, wenn auch zweckmäßig, vom Standpunkt des Aussehens und der Fließeigenschaften der Anstrichfarbe nicht immer erforderlich,

	K	I	87.5	M	N	0
Epoxyester (g)	87,5	166.7	87.5	87.5	87.5
Graphit	166.7	33 1	166.7	166.7	166.7
Ruß	33.3	6(X)	33.3	33,1	31 1
Lack benzin/	6(X)		6(X)
Xylol
(50:50-Ge-
misch) (ml)		Il
Kupferoleat
(g)
Dispergier			11	5	5
mittel*) (g)
Äthylglyeol,				6(K)	6(K)
Xylol
(3:1-Gemisch)
(ml)		4
Vermahlungs	4		4	5	5
zeit (Std.)		vor
Epoxyester	vor		vor	nach	vor
zugesetzt vor
oder nach dem
Vermählendes
Graphits		7.9
Elektrischer	6.8		9.4	6,6	6.4
Widerstand
(Ohm/cm²)

*) N-Alkyltrimelhylendiamindioleal.

Wie ersichtlich, werden Filme mit geringem elek trischen Widerstand erhalten.

Diese Anstrichmittel sind recht viskos, und es win gefunden, daß bessere Fließeigenschaften dadurch er halten werden, daß die PVK von 65 auf 47% verringer und das Kohlenstoff- zu Graphitverhältnis erhöh und Rosanilinbase als Dispergiermittel zugesetzt wird Diese wird an Hand des folgenden Beispiels 10 er läutert.

Beispiel 10

Es werden zwei Anstrichmittel (P und Q), ausgehem von den folgenden Bestandteilen, hergestellt:

Epoxyester 87,5 g

Lackbenzin/Xylol (50:50-Gemisch) 350 ml

Ruß 33,3 g

Dispergiermittel (Rosanilinbase) ... 1,0 g

Diese Bestandteile werden I Stunde lang in einer Planetenmühlc vermählen, und sodann werden zu beiden Anstrichfarben 66.7 g Graphit zugesetzt und weitere 3 Stunden lang vermählen.

Die zwei hergestellten Anstrichmittel sind frei fließend.

Es wird angenommen, daß dies im wesentlichen auf das Dispergiermittel, die Rosanilinbase zurückzuführen ist. das ein bevorzugtes Dispergiermittel für kolloidale Kohlenstoffteilchen und Graphit in organischen Lösungsmitteln darstellt.

Rosanilin wird in zwei verschiedenen Weisen angewandt. Für das Anstrichmittel P wird Rosanilin auf 190 C mit den Epoxycster 15 Minuten vor dem Vermählen erhitzt, wodurch wahrscheinlich eine gewisse chemische Umsetzung eintritt, da die Base ihre Farbe verändert und die Dispergierfähigkeit verbessert wird. Bezüglich der Anstriehfarbeiimasse Q wird die Rosa-

lent einem IiIm mit einer Dicke von etwa 0.05 mm. Hs handelt sich hierbei um die elektrischen Widerstandswerte:

Ansirichmillcl-	Widerstand fiir KM) (■
/iisaminenscl/ιιημ	tiber/ug iir
	(Ohm cnrl
P	*"¹A*
Q	6.9

Beispiel Il

Es werden acht Anstrichmittel R bis Y durch Vermählen in einer Planetenmiihle hergestellt. Wenn Ruß eingearbeitet wird, wird derselbe zuvor 2 Stunden vor Zusatz des Graphits dispergicrt. Nach Zusatz des Graphits werden alle Anstrichmittel 4 Stunden lang

111 uci'u μιπμιιϊιΓζ. ljci cuici ι ciii|;ui atiu vwii

lediglich KM) C vor dem Vermählen gelöst und hierbei gefunden, daß die Masse viskoser als die Masse P ist. Die Anstrichmittel werden auf Gipsplatten in der oben beschriebenen Weise aufgebracht und das Gewicht des Überzuges festgestellt. Der elektrische Widerstandswert wird gemessen und auf ein (Überzugsgewicht von KX) g/m² berechnet, und dies ist äquiva-

VUlIIl ti 11IUI I. I ^l CIUII UIUI I IUI .1IUII Il ll£. VTUIUUMUIU/IM.IMIUII-

mittel auf Gipsplatten aufgebracht und die elektrischen Widerstandswertc der getrockneten Filme gemessen, wobei eine Berechnung für ein Uberzugsgew icht von KX) g m² erfolgt. Dort, wo das Bindemittel ein Alkyd, Melamin-Bindemittel ist. werden die Filme durch halbstündiges Erhitzen in einem Ofen auf 125 C ' ₂ Stunde lang gehärtet.

Bestandteile	Anstrichmittel	S	*T 1**	131	V	33.3	W	*X I**	*Vl**
	R	131	131			166.7
Polymethacrylsäure	131					65
ester (40% Lösung)				500
(g)		500	5(X)
Xylol (ml)	500	16.7		KX)		16,7
Ruß (g)	33.3	83,3	2(X)		21.8	83.3	2(X)	KX)
Graphit (g)	166.7					65	65	65
Nichttrocknendes
Rizinusöl					600
Alkydharz (60% Fest
stoffe) (g)					65	21.8	21.8	21.
Butyliertes Melamin-					0,2
Formaldehyd-Harz					3,9
(60% Feststoffe) (g)						600	600	600
Xylol/n-Butanol				47
(3:1-Gemisch) (ml)		47	65	kein		47	65	47
PVK (%)	65	0,2	kein	18.0	0.2	kein	kein
Ruß/Graphit	0.2	2,4	9.5		3.0	6.8	6.
Widerstand	3.0
(Ohm/cm²)
·) Zum Vergleich.

Wie ersichtlich, führt das Einarbeiten von Ruß in die Masse zu einer wesentlichen Verringerung der Widerstandswerte, und man erhält ebenfalls bei verringerter PVK einen Film geringen Widerstandes.

Beispiel 12

Eine Asbestplatte mit Abmessungen 30 χ 25 cm wird durch Aufbringen von stärkeren überzügen aus teilweise hydrolysiertem Äthylsilikat oberflächenbehandelt, wobei die Oberfläche nach dem Trockpen fest und glänzend ist. Es wird sodann ein dicker Film des Anstrichmittels W nach Beispiel 11 aufgebracht, und man läßt sich die Lösungsmittel bei Raumtemperatur verdampfen. Es werden Aluminiumfolien befestigt und der elektrische Widerstand gemessen. Es wird festgestellt, daß sich derselbe vor dem Erhitzen auf 6 Ohm/cm² beläuft.

Es wird ein elektrischer Strom durch den Film hindurchgeführt, und nachdem die Oberflächentemperatur einen Wert von etwa 125° C erreicht hat, wird eine konstante Temperatur aufrechterhalten, vermittels Hindurchführen eines Stroms von 4A, ausgehend von einer 12-Volt-Quelle. Das Hindurchführen des Stroms erfolgt 2 Stunden lang.

Der abschließend vorliegende Widerstand des kalten Films wird zu 3.2 Ohm/cm² festgestellt. Ein Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, daß derartige Massen durch in situ elektrisches Erhitzen und nicht durch Anwenden eines herkiimmlichen Ofens gehärtet werden können.

Beispiel 13

Eis werden Anstrichmittel auf der Grundlage eines hydrolysieren Äthylsilikat-Bindemittels hergestellt. Dieses Bln-.lemiltel weist einen SiO,-Gehalt von IS% auf.

Eis werden Anstrichmittel A¹ und B¹ vermittels Vermählen der folgenden Bestandteile 4 Stunden lang in einer Planctenmühle hergestellt:

rtcsuiiultci!

Λ¹ (Vergleich)

Graphit_riilver( < 0.29 mm) 200

Ruß (g)

Isopropanol (ml) 300

Bindemittel (g) 100

166.7

33.3
3(X)
KM)

Im Anschluß hieran werden weitere 455 g Bindemittel zugesetzt.

In jeder der Anstrichfarbonmassen beläuft sich das Verhältnis von gesamten Kohlenstoffpigmenten zu Kieselsäure auf der Gewichtsgrundlage auf 2:1. Eis werden frei fließende Anstrichmittel mit niedriger Viskosität erhalten.

Eis werden Beschichtungen auf Prüfpanecle aus Gipsplatten in der oben beschriebenen Weise aufgebracht, und nach dem Trocknen werden die elektrischen Widerstandswerte bestimmt sowie auf ein Uberzugsgewicht von 100 g m² berechnet. Es werden die folgenden Ergebnisse erhalten:

Mittel

A¹
B¹

Widerstand
(Ohm cm')

17.6
8.8

Wenn auch diese Mittel auf der Grundlage von organischen Lösungsmitteln zusammengestellt sind, stellt doch nach dem vollständigen Härten das abschließende Bindemittel ledielich Kieselsäure dar. In dieser

Weise ergeben sich tcmperaturfcste [überzüge vergleichbar denjenigen, die unter Anwenden von wäßrigen Silikat-Bindemitteln erhalten worden sind.

ölmodifizierte Alkydharze können als Bindemittel dienen, wie es an Hand des folgenden 3ci>piels aufgezeigt wird.

Beispiel 14

Es werden vier Anstrichmittel C¹
vermittels Vordispergieren

bis F¹ hergestellt, in einer Planetenmühle

von Ruß in dem Bindemittel, wobd man I .Stunde lang arbeitet. Hieran schließt sich der Zusatz von Graphit an und weiteres dreistündiges Vermählen. In allen Massen belaufen sich die Kohlenstoff zu Graphitverhältnisse auf 0.5 bei einer PVK von 47%. Nach dem Vermählen werden 2 gcincr Kobaltnaphthcnat-Trocknerlösung (6% Kobaltgehalt) zugesetzt, und die Anstrichmassen werden auf Gipsplatten aufgebracht. Die elektrischen Widcrstandswertc der getrockneten Filme werden gemessen und die Eirgebnisse auf ein Uberzugsgcwicht von K)Og trr berechnet.

Bestandteil

Anstrichmittel
C I)¹

52.5

1.0

Leinöl Pentacry-

thrit-Alkylharz(g)

Ruß(g) 33.3

Lackbenzin Xylol 400

(5O:5O-Gemiseh)

(ml)

Rosanilinbase
vorerhitzt mit

Harzaufl90 C(g)

Rosanilinbase

(gelöst in Harz

bei 100 C) (g)
Graphit (g)

Mittelöliges

Leinöl Holzol-

Glyzerinalkydharz

52.5

33.3
350

13

1.0

66.7

1.0

66.7

Xylol (ml)
Elektr. Wider- ^
stand (Ohm cm²)

7.3

4.9

66.7	66.7
X 7.5	87.5
450	400
6.4	4.1

Diese vier Anstrichmittel waren ähnlich denjenigen nach Beispiel 10.

Claims

Patentansprüche:

1. Anstrichmittel zum Herstellen elektrisch leil-(Tthiuer Beschichtungen auf der Basis von graphitenthaltenden, lufttrocknenden Bindemitteln, dadurch gekennzeichnet, daß sie als leitfähige Teilchen außer in an sich bekannter Weise naßgemahlenem Graphit noch kolloidal verteilten Kohlenstoff enthalten, wobei die Pigment-Volumenkonzentration der leitlTihigen Teilchen insgesamt 25 bis 75%, davon die des Graphits 14 bis 70% und die des kolloidalen Kohlenstoff 2 bis 35% beträgt.

2. Anstrichmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es den kolloidalen Kohlenstoff in einem Teilehengrößenbereich von 20 bis 60 Millimikron enthält.

3. Anstrichmittel nach den Ansprüchen I und 2. dadurch gekennzeichnet, daß es als Bindemittel ein unorganisches Siükul oder organisches Ammoniumsilikat enthält.

4. Anstrichmittel nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, daß es ein Dispergiermittel enthält.

25