DE970871C - Verfahren zum Verbessern von Anstrichmitteln, insbesondere Lacken - Google Patents

Description

• Verfahren zum Verbessern von Anstrichmitteln, insbesondere Lacken Viele auf der Basis von in Lösungsmitteln gelösten hochmolekularen Filmbildnern, wie Nitrocellulose, Acetylcellulose, Chlorkautschuk, Polyacrylestet, Polyvinylester, hergestellte Spritz- oder Streichlacke, z. B. Automobil-, Waggon-, Flugzeug- oder Schiffslacke, enthalten neben Weichmachern, ferner Natur- oder Kunstharzen, eventuell härtbaren Kunstharzen, Anteile an mineralischen Pigmenten und Füllmitteln. Diese Pigmente und Füllmittel sedimentieren in solchen Lacken, die im Interesse ihrer Verarbeitung ziemlich dünnflüssig sein müssen, sehr leicht und bilden dann besonders bei längerer Lagerung einen festen Bodensatz, der häufig durch einfaches mechanisches Aufrühren überhaupt nicht mehr oder nur unvollkommen wieder verteilt werden kann. Es ist zwar schon bekannt, insbesondere pigmenthaltigen Anstrichmitteln Bentonit, Ton, Talk, Kieselsäure, z. B. Kieselgur oder naßgefällte Kieselsäure, Motmorillonit, kohlensauren Kalk, Fettsäure, Tonerde u. dgl. m. zuzusetzen. Eine einigermaßen ausreichende Sedimentationsverzögerung läßt sich jedoch mit den bekannten Mitteln nur bei Zusatz größerer Mengen erreichen, die auf der anderen Seite unerwünschte Effekte mit sich bringen. Hier sei nur die Beeinträchtigung der Wasserfestigkeit der Anstriche, die Verminderung der Farbkraft der Pigmente und der häufig sehr starke Mattierungseffekt genannt.
• Es wurde nun überraschenderweise festgestellt, daß unter Vermeidung der oben angeführten Nachteile Anstrichmittel, insbesondere Lacke, auf der Basis von Lösungen hochmolekularer Filmbildner mit gegebenenfalls Weichmachern, natürlichen oder künstlichen, eventuell härtbaren Harzen und Farbstoffen, mineralischen Pigmenten und Füllmitteln erheblich verbessert werden, wenn man diesen Anstrichmitteln geringe Mengen, etwa bis zu 6 °/o, von durch thermische Spaltung flüchtiger Metall- oder Metalloidverbindungen gewonnenen hochdispersen Oxyden mit einer Elementarteilchengröße von unter o,o5 #t, vorzugsweise unter o,oi #t, zusetzt. Insbesondere wird hierdurch die Sedimentation von Pigmenten und Füllmitteln weitgehend oder völlig verhindert. Die-erfindungsgemäß zuzusetzenden Metall- oder Metalloidoxyde können in hier nicht beanspruchter Weise nach dem französischen Patent i o74 265 durch Zersetzung von flüchtigen Metall- oder Metalloidverbindungen in gasförmigem Zustand in Gegenwart von brennbaren und/oder unbrennbaren, vorzugsweise von sauerstoffhaltigen Gasen in einer Flamme hergestellt werden. Dabei werden die flüchtigen Verbindungen zusammen mit brennbaren, insbesondere wasserstoffhaltigen oder Wasserstoff bildenden und gegebenenfalls sauerstoffhaltigen Gasen der Flamme kontinuierlich über Brenner bei Temperaturen unterhalb des Schmelzpunktes der zu bildenden Oxyde und mit hohen. Strömungsgeschwindigkeiten zugeleitet, wobei Flammentemperatur und Strömungsgeschwindigkeit so aufeinander abgestimmt sind, daß durch eine kurze Verweilzeit der gebildeten Oxyde in der Reaktionszone unerwünschte Oberflächenveränderungen, z. B. Rekristallisation, an den Oxydteilchen vermieden werden. Die Reaktionsprodukte werden rasch aus der Flammenzone entfernt und unter Aufrechterhaltung von Temperaturen oberhalb des Taupunktes der bei der Umsetzung entstandenen, leicht kondensierbaren, dampfförmigen Reaktionsprodukte abgekühlt. Dabei werden die als Aerosole gebildeten Oxyde durch Koagulation in die Aerogelform übergeführt und in an sich bekannten Vorrichtungen, wie Filtern, Zyklonen oder elektrischen Abscheidern, gewonnen. Die Abscheidung kann auch an gekühlten, gegebenenfalls bewegten Flächen, vorteilhaft an Walzen, erfolgen, wobei dann zweckmäßig durch geeignete Absteifvorrichtungen dafür Sorge getragen wird, daß die einmal abgeschiedenen Oxydteilchen vor erneuter Einwirkung der Flamme geschützt werden.
• Durch den Zusatz dieser Aerogele gelingt es, wie oben angeführt, die Füllstoffsedimentation, auch die von spezifisch schweren Pigmenten und Füllstoffen, wie Chromgrün, Mennige, Zinkoxyd, Basaltmehl, Bariumsulfat, zurückzudrängen . bzw. ganz zu verhindern. Besonders geeignete Produkte dieser Art sind die durch thermische Spaltung von flüchtigen Siliciumverbindungen, wie Siliciumtetrachlorid, über die Aerosole als Aerogele erhältlichen hochdispersen Kieselsäuren. Analoge Substanzen sind die auf ähnliche Weise gewonnenen hochdispersen Aluminium-und Titanoxyde.
• Es ist zwar an sich schon bekannt, sehr feines Calciumcarbonat beispielsweise durch Fällung zu erzielen. Beim Zusatz derartiger gefällter, feinverteilter Substanzen sind jedoch die damit hergestellten Pasten nicht thixotrop, so daß sie relativ konzentriert angesetzt werden können. So ist es beispielsweise möglich, mit feinverteiltem, gefälltem Calciumcarbonat Pasten herzustellen, die 4o bis 5001, des gefällten Calciumcarbonats enthalten. Erfindungsgemäß liegt die obere Grenze für die Zusätze an hochdispersen Kieselsäuren in Lacken und Anstrichmitteln unterhalb, j a sogar weit unterhalb io °/o. Bei den höchstdispersen Qualitäten ist mitunter sogar schon bei 4 bis 5 % die obere Grenze erreicht. Die erfindungsgemäß mit Metall-bzw. Metalloidoxyden in Mengen von etwa 6 °/o erhaltenen Flüssigkeiten sind deutlich thixotrop. Ein weiterer sehr beachtlicher Unterschied, der erfindungsgemäß mit etwa bis zu 6 °/o mit hochdispersen bei der thermischen Spaltung von flüchtigen Metallen oder Metalloxyden mit einer Elementarteilchengröße von unter 0,05 #t, vorzugsweise o,oi V,, erzielt wird, besteht im Brechungsexponenten. Während durch den Zusatz gefällten Calciumcarbonats in Verschnitten der Farbton beträchtlich verändert wird, liegt der Brechungsexponent bei den erfindungsgemäßen Zusätzen derart günstig, daß selbst bei größeren Zusätzen keine Veränderung des Farbtons festgestellt werden kann.
• Bei kleinen Zusätzen, etwa i bis 2 °%, wird die Struktur nur gelockert. Bei etwas größeren Mengen (etwa 3 bis 6 °/o) wird die Bildung von Sedimenten praktisch völlig verhindert. Außerdem erhöht sich die Viskosität der Lacke, die gleichzeitig in gewissem Umfang thixotrop werden.
• Im übrigen verhalten sich die Zusätze an hochdispersen festen Oxydteilchen gegenüber den verschiedenen Lösungsmitteln verschieden. So ist z. B. bei Kohlenwasserstoffen, wie Benzol oder Toluol, oder halogenierten Kohlenwasserstoffen, wie Tetrachlorkohlenstöff oder Trichloracetylen, die verdickende Wirkung von z. B. hochdisperser Kieselsäure beson-. ders stark, während die gleiche Wirkung in sauerstoffhaltigen Verbindungen, wie Essigester, Butylacetat, oder Alkoholen, wie. Methanol oder Butanol, etwas geringer ist. Ferner ist die Viskositätserhöhung auch bis zu einem gewissen Grad abhängig von der Natur der in den Lösungsmitteln gelösten Filmbildnern und Weichmachern.
• Die neuen Lacke und Anstrichmittel zeichnen sich auch dadurch aus, daß erfindungsgemäß nicht nur die Viskosität erhöht, sondern auch die Standfestigkeit unter Erhaltung der guten Verarbeitbarkeit verbessert wird.
• Da die Elementarteilchen der erfindungsgemäßen Zusätze meistens schwach agglomeriert sind, ist es notwendig, bei der Herstellung der neuen Lacke und Anstrichmittel für eine genügend feine Verteilung der hochdispersen Oxyde zu sorgen. Das kann z. B. durch Anreiben der Lacke oder der entsprechenden Konzentrate in einer Farbreibmühle oder auf einem Walzenstuhl erreicht werden, jedoch ist es auch möglich, z. B. feinstteilige Kieselsäure zunächst in Lackverdünnung zu dispergieren und auf diesem Weg den verbessernden Zusatz in das Anstrichmittel einzubringen. Maßgebend bleibt immer nur die für optimale Wirkungsgrade feinste Verteilung. (Weitere Möglichkeiten sind Kugelmühlen, Intensivrührer usw.) Beispiel i Herstellung eines Grundierungsanstrichmittels zum Schutz von Behältern und Eisenkonstruktionen gegen die Einwirkung von aggressiven flüssigen oder gasförmigen Agentien ioo Teile 2o°/oiger Chlorkautschuklösung, 5 Teile Leinöl, 2 Teile Weichmacher, 4o Teile Mennige, 3,5 Teile hochdisperse Kieselsäureoxyde mit einer Elementarteilchengröße von unter 0,05 p,. Nach 24 Tagen trat noch keine Sedimentationserscheinung auf. Ohne den Zusatz der dispersen Oxyde trat bereits nach etwa einem Tag ganz beträchtliche Sedimentation ein.
• Beispiel 2 Mennige-Grundierungsanstrichmittel zum Schutz von Eisenkonstruktionen 5o Teile Leinölfirnis, i5o Teile Mennige, 1,5 Teile hochdisperse Kieselsäureoxyde mit einer Elementarteilchengröße von unter 0,05 p,. Nach 4 Wochen trat leichte Sedimentation ein, die jedoch durch Umrühren wieder beseitigt werden konnte. Ohne den erfindungsgemäßen Zusatz trat nach i bis 2 Tagen beträchtliche Sedimentation ein. Beispiel 3 Flugzeuglacke, bestehend aus 7 Teilen Nitrocellulose, 38,5 Teilen Estergemisch, 19,3 Teilen Alkoholgemisch, 5 Teilen Aromatengemisch, 6 Teilen Harz, Zusatz Abgesetzt nach # 24 Stunden I 3 Tagen I 7 Tagen 1 11 Tagen I 14 Tagen I 18 Tagen I 25 Tagen Feinstteilige Si 02 laut Erfindung ..... . .... 0,2 0,5 2,5 Naßgefällte Kieselsäure 1/12 ......... i7 28 38 Naßgefällte Kieselsäure - 32 42 b) Lackleinölanreibung mit einem unter dem Namen »Lithopone RS« im Handel befindlichen Produkt in der Zusammensetzung ioo Leinöl, 25 Lithopone, 55 Schwerspat mit i,8 °/o Zusatz auf die gesamte Lackfarbe. Es ergaben sich mit den verschiedenen Zusätzen folgende, in °/o des Gesamtvolumens ausgedrückte Anteile an klarer Lösung: Zusatz Abgesetzt nach 24 Stunden 1 4 Tagen 1 7 Tagen Feinstteilige Kieselsäure lautErfindung Feinteilige Kieselsäure naßgefällt ... 0 2 3 3 17,5 23 4 Teilen Weichmachergemisch, ig Teilen Lithopone; o,8 Teilen Pigmentgemisch, 3,5 Teilen Oxyde mit einer Elementarteilchengröße von unter 0,05 Überstehende Klarlackmenge Ohne Zusatz von hoch- Mit Zusatz von hochdisperser Kieselsäure disperser Kieselsäure nach Tagen I °/o nach Tagen °/a 1 8 1 0 2 15 2 O 3 20 3 0 5 30 5 0 6 34 6 0 7 38 7 0 8 44 8 0 9 49 9 0 12 61 12 3 Beispiel 4 Die Überlegenheit der erfindungsgemäßen Zusätze gegenüber den schon bekannten wird durch nachfolgende Tabellen bewiesen: a) Lackleinölanreibung mit einem unter dem Namen »Lithopone RS« im Handel befindlichen Produkt in der Zusammensetzung ioo Leinöl, 5o Lithopone mit i o/, Zusatz auf die gesamte Lackfarbe. Es ergaben sich mit den verschiedenen Zusätzen folgende, in °/o des Gesamtvolumens ausgedrückte Anteile an klarer Lösung: 3 8 io il 42 49 52 - - 53 57

Claims (2)

1. PATENTANSPRüCHE: i. Verfahren zum Verbessern von Anstrichmitteln, insbesondere Lacken, auf der Basis von Lösungen hochmolekularer Filmbildner, gegebenenfalls mit Weichmachern, natürlichen oder künstlichen, gegebenenfalls härtbaren Harzen, Farbstoffen, mineralischen Pigmenten und Füllmitteln, dadurch gekennzeichnet, daß in die Anstrichmittel geringe Mengen bis zu 6 °/o von durch thermische Spaltung entsprechender flüchtiger Verbindungen erhaltenen hochdispersen Metall-oder Metalloidoxyden mit einer Teilchengröße von unter 0,05 #t, vorzugsweise o,oi #t, z. B. mit Hilfe der Farbreibmühle oder auf dem Walzenstuhl eingearbeitet werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß den Anstrichmitteln Anteile von hochdispersen Kieselsäuren zugesetzt werden, wie sie durch thermische Zersetzung von flüchtigen Siliciumverbindungen über die Aerosole als Aerogele erhalten werden. In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschriften Nr. 1700 404 und 2 093 454; »Kolloidzeitschrift«, 86, 1939, S. 1o5 bis 1o7; g1, 1940, S. 282/283; Stock, »Taschenbuch für die Farben- und Lackindustrie«, 1940, S. 50; Wagner, »Die Körperfarben«, 1939, S. 111, 188, 193, 325; »Farbe und Lack«, 1929, S. 246; »Industrial and Engineering Chemistry«, 1941, S. 1169 bis 1173; 1950, S. 848.