Dispersion und Beschichtungszubereitung enthaltend nanoskaliges Zinkoxid
Die Erfindung betrifft eine Dispersion, welche nanoskaliges Zinkoxid enthält, eine Beschichtungszubereitung, Verfahren zur Herstellung der Dispersion und der Beschichtungszubereitung, sowie die Verwendung der Beschichtungszubereitung .
Es ist bekannt, Substrate wie beispielsweise Holz, PVC, Plastik, Stahl, Aluminium, Zink, Kupfer, Glas, Beton durch das Aufbringen von transparenten Beschichtungen in Form von Farben und Lacken zu schützen. Dieser Schutz ist in der Regel auf den Innenbereich beschränkt, da die transparenten Beschichtungen nicht UV-stabil sind. Das UV-Licht kann durch die Beschichtung hindurchdringen und die Beschichtung wie auch das darunter liegende Substrat schädigen oder im schlimmsten Fall gar zerstören.
Im Stand der Technik sind verschiedene Versuche zur Herstellung transparenter, UV-beständiger Beschichtungen beschrieben. Es sind den Erfindern jedoch keine Systeme bekannt, die einen beständigen UV-Schutz bei gleichzeitiger Transparenz gewährleisten.
Aufgabe der Erfindung war daher die Bereitstellung einer transparenten, UV-beständigen Beschichtung für Substrate, die vorzugsweise im Außenbereich eingesetzt werden. Fernersollten die im Stand der Technik beschriebenen Nachteile bei der Anwendung im Außenbereich, wie Risse und nachlassende Bindung an das Substrat oder Verfärbungen des Substrates weitestgehend vermieden werden.
Gegenstand der Erfindung ist eine Dispersion, welche Zinkoxidpulver mit einer BET-Oberflache von 10 bis 200 m2/g, einer mittlere Sekundärpartikelgröße in der
Dispersion von weniger als 300 nm und einen Fes stoffgehalt von 0,1 bis 60 Gew.-%, bevorzugt von 1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge der Dispersion, aufweist und die Dispersion wenigstens ein Additiv enthält.
Die erfindungsgemäße Dispersion kann entweder wässerig oder organisch sein, oder aus einer Mischung bestehen, die Wasser und organische Lösungsmittel als flüssige Phase aufweist, wobei in allen Fällen nur eine einzige flüssige Phase vorliegt. Unter wässerig ist zu verstehen, dass der überwiegende Anteil der flüssigen Phase aus Wasser besteht. Unter organisch ist zu verstehen, dass die Flüssige Phase überwiegend oder ausschließlich aus wenigstens einem organischen Lösungsmittel besteht. Geeignete organische Lösungsmittel können Ethanol, Methanol, Propanol, Butanol, Aceton, Ethylacetat, Butylacetat, Alkane und/oder Ether sein. Das organische Lösungsmittel kann auch ein Reaktivverdünner, wie beispielsweise Hexandioldiacrylat oder Tripropylenglykoldiacrylat, sein.
Bevorzugt im Sinne der Erfindung ist eine wässerige Dispersion.
Die erfindungsgemäße Dispersion enthält ein Additiv. Dies kann ein Dispergierhilfsmittel, ein Emulgator, ein pH-Wert regulierender Stoff und/oder ein Stabilisator sein. Vorzugsweise kann dies Na-Polyphosphat, Ascorbinsäure, Zitronensäure, 6-Aminohexansäure, Stearinsäure und/oder Salze der Polyacrylsäure, insbesondere das Natrium-Salz, sein. Das Additiv liegt vorzugsweise in einer Menge von 0,1 bis 5 Gew.-%, besonders bevorzugt von 0,5 bis 1,5 Gew.-%, bezogen auf die flüssige Phase der Dispersion, vor.
Die Art des in der erfindungsgemäßen Dispersion vorliegenden Zinkoxides, ist nur insoweit eingeschränkt, dass es eine BET-Oberflache von 10 bis 200 m2/g und eine mittlere Sekundärpartikelgröße in der Dispersion von weniger als 300 nm aufweist.
Bevorzugt kann die erfindungsgemäße Dispersion ein Zinkoxid enthalten, welches eine BET-Oberflache von 10 bis 200 m2/g und eine mittlere Sekundärpartikelgröße in der Dispersion von weniger als 300 nm aufweist und welches in Form von Aggregaten von anisotropen Primärpartikeln vorliegt.
Ein solches Zinkoxid ist in DE-A-10212680 beschrieben. Unter anisotrop ist zu verstehen, dass die Anordnung der Atome entlang der drei Raumachsen unterschiedlich ist. Als anisotrope Primärpartikel sind zum Beispiel solche zu verstehen, die nadeiförmig, knollenförmig oder plättchenförmig sind. Insbesondere können die Aggregate aus einem Gemisch aus knollenförmigen Primärpartikeln und nadeiförmigen Primärpartikeln vorliegen, wobei das Verhältnis von knollenförmigen/nadelförmigen Primärpartikeln zwischen 99:1 bis 1:99 liegen kann. Die knollenförmigen Primärpartikel des Zinkoxides weisen bevorzugt einen mittleren Durchmesser von 10 bis 50 nm auf und die nadeiförmigen Primärpartikel weisen bevorzugt eine Länge von 100 nm bis 2000 nm, eine Breite von 10 nm bis 100 nm auf. Die Aggregate des Zinkoxidpulvers können eine weitestgehend anisotrope Struktur, definiert über einen Formfaktor F(Circle) von kleiner als 0.5, aufweisen. Die Größe F(Circle) beschreibt die Abweichung eines Aggregates von einer idealen Kreisform. F(Circle) ist gleich 1 für ein ideales kreisförmiges Objekt. Je kleiner der Wert, desto weiter ist die Struktur des Objektes von der idealen Kreisform entfernt. Die Definition des Parameters erfolgt gemäß ASTM 3849-89. Das Zinkoxidpulver kann an seiner Oberfläche eine Sauerstoffkonzentration als nicht desorbierbare Feuchtigkeit in Form von Zn-OH und/oder Zn- OH2-Einheiten von wenigstens 40% aufweisen. Die Bestimmung erfolgt durch XPS-Analyse (XPS = Röntgen-Photoelektronen- Spektroskopie) der Sauerstoffsignale bei 532 bis 533 eV und 534 bis 535 eV. Die Schüttdichte des Zinkoxides Pulvers kann 40 bis 120 g/1 betragen.
Weiterhin kann in der erfindungsgemäßen Dispersion ein ' Zinkoxidpulver, wie in der deutschen Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen 10342728.2 mit dem Anmeldetag 22.09.2003, vorliegen. Dabei handelt es um ein pyrogen hergestelltes Zinkoxidpulver mit einer BET-Oberflache zwischen 10 und 200 m2/g, welches in Form von Aggregaten vorliegt, wobei die Aggregate aus Partikeln mit unterschiedlicher Morphologie aufgebaut sind, und wobei die Aggregate zu 0- 10% in einer kreisartigen Form, 30-50% in einer ellipsoiden Form, 30-50% in einer linearen Form, 20-30% in einer verzweigten Form vorliegen.
Dabei sind unter Partikeln, im Sinne der Erfindung, solche zu verstehen, die im pyrogenen Herstellprozess primär gebildet werden. Diese lagern sich noch während der Reaktion unter Bildung von Sinterflächen zu Aggregaten zusammen. Dabei ist wesentlich, dass diese Aggregate aus Partikeln mit unterschiedlicher Morphologie aufgebaut sind. Laut Definition setzt sich ein Aggregat aus gleichen oder annähernd gleichen Partikeln, den Primärpartikeln, zusammen (DIN 53206) . Das Zinkoxidpulver weist dagegen Aggregate auf, die aus Partikeln unterschiedlicher Morphologie bestehen, und daher nicht als Primärpartikel bezeichnet werden. Unter Morphologie sind sowohl isotrope, wie anisotrope Partikel, zu verstehen. Es können beispielsweise kugelförmige oder weitestgehend kugelförmige Partikel, knollenförmige Partikel, stäbchenförmige Partikel oder nadeiförmige Partikel sein. Wesentlich ist, dass die Aggregate aus unterschiedlichen Partikeln bestehen und diese Partikel durch Sinterflächen miteinander verbunden sind. Die BET-Oberflache des Zinkoxidpulvers kann zwischen 20 und 60 m2/g liegen.
Die Aggregate des erfindungsgemäßen Zinkoxidpulvers liegen in kreisartigen, ellipsoiden, linearen und verzweigten Formen vor. Bevorzugt können Zinkoxidpulver sein, die einen annähernd gleich großen Anteil von 30-40% an ellipsoiden
und linearen Formen und einen kleineren Anteil an verzweigten Formen von 20-25% und von kreisartigen Formen von 2-6% aufweisen.
Das Zinkoxidpulver kann eine Stampfdichte, bestimmt nach DIN ISO 787/11, von mindestens 50 g/1 aufweisen.
Weiterhin ist es möglich, dass das Zinkoxidpulver aus Aggregaten besteht, die eine mittlere, projizierte Aggregatfläche von weniger als 10000 nm2, einen äquivalenten Kreisdurchmesser (ECD) von weniger als 100 nm und einen mittleren Umfang von weniger als 600 nm aufweisen. Diese Größen können durch Bildanalyse von ca. 1000 bis 2000 Aggregaten aus TEM-Aufnahmen erhalten werden. Besonders bevorzugt können Zinkoxidpulver mit einer mittleren, projizierten Aggregatfläche von 2000 bis 8000 nm2, einem äquivalenten Kreisdurchmesser (ECD) zwischen 25 und 80 nm und einem mittleren Umfang zwischen 200 und 550 nm, sein.
Anstelle von Zinkoxidpulver kann die erfindungsgemäße Dispersion auch hydrophobiertes Zinkoxidpulver enthalten. Zur Hydrophobierung des Zinkoxides können folgende Verbindungen eingesetzt werden: a) Organosilane der Art (RO)3Si(CnH2n+1) und (RO) 3Si (CnH2n-ι) mit R = Alkyl, wie beispielsweise Methyl-, Ethyl-, n- Propyl-, i-Propyl-, Butyl-; n = 1 - 20
b) Organosilane der Art R'x(RO)ySi(CnH2n+1) und R'x(RO)ySi (CnH2n_ι) mit R = Alkyl, beispielsweise Methyl-, Ethyl-, n-Propyl-, i-Propyl-, Butyl- R' = Alkyl, beispielsweise Methyl-, Ethyl-, n-Propyl-, i-Propyl-, Butyl-, Cycloalkyl; n = 1 - 20; x+y = 3; x = 1,2; y= 1,2;
c) Halogenorganosilane der Art X3Si(CnH2n+ι) und X3Si (CnHan-!) mit X = Cl, Br; n = 1 - 20
d) Halogenorganosilane der Art
X2 (R* ) Si (CnH2n+ι) und X2 (R1 ) Si (CnH2ll-ι) X = Cl, Br; R' = Alkyl, beispielsweise Methyl-, Ethyl-, n-Propyl-, i-Propyl-, Butyl-, Cycloalkyl; n = 1 - 20
e) Halogenorganosilane der Art
X(R')2Si(CnH2n+1) und X(R')2Si(CnH2n-ι) X = Cl, Br; R1 = Alkyl, beispielsweise Methyl-, Ethyl-, n-Propyl-, i-Propyl-, Butyl-, Cycloalkyl; n = 1 - 20
f) Organosilane der Art (RO) 3Si (CH2)m-R' mit R = Alkyl, beispielsweise Methyl-, Ethyl-, n-Propyl-, i-Propyl-, Butyl-, Cycloalkyl; m = 0,1-20; R' = Methyl-, Aryl (zum Beispiel -CgH5, substituierte Phenylradikale) , -C4F9, OCF2-CHF-CF3, -C6F13 , -0-CF2-CHF2 -NH2, -N3, -SCN, -CH=CH2, -NH-CH2~CH2-NH2, -N- (CH2-CH2- NH2)2, -OOC(CH3)C=CH2/ -OCH2-CH (0) CH2, -NH-CO-N-CO- (CH2) 5, -NH-COO-CH3, -NH-COO-CH2-CH3, -NH- (CH2) 3Si (OR) 3 f -Sx-(CH2)3Si(OR)3, -SH, -NR'R' 'R1 ' ' (R1 = Alkyl, Aryl; R' ' = H, Alkyl, Aryl; R' ' ' = H, Alkyl, Aryl, Benzyl, C2H4NR' • ' ' R' ' ' ' ' mit R' ' ' ' = H, Alkyl und R' ' ' ' '=H, Alkyl)
g) Organosilane der Art (R" )x(R0)ySi (CH2)m-R' mit R"= Alkyl, Cycloalkyl; x+y=2 ; x=l,2; y=l,2; m=0,l bis 20 R' = Methyl-, Aryl (zum Beispiel -C6H5 , substituierte Phenylradikale), -C4F9, -OCF2-CHF-CF3 , -C6F13, -0-CF2-
CHF2, -NH2, -N3, -SCN, -CH=CH2, -NH-CH2-CH2-NH2, -N-(CH2-CH2-NH2)2, -00C(CH3)C=CH2/ -OCH2-CH (0) CH2 -NH-CO-N-CO- (CH2)5, -NH-COO-CH3, -NH-COO-CH2-CH3 , -NH- (CH2)3Si(OR)3 -Sx-(CH2)3Si(OR)3, -SH, - NR'R'-R'" (R' = Alkyl, Aryl; R' ' = H, Alkyl, Aryl; R' ' ' = H, Alkyl, Aryl, Benzyl; C2H4NR' ' ' ' R' ' ' ' ' mit R' ' ' ' = H, Alkyl und R' ' ' ' '= H, Alkyl)
h) Halogenorganosilane der Art X3Si (CH2)m-R' mit X = Cl, Br; m = 0,1 - 20; R1 = Methyl-, Aryl (zum Beispiel -C6H5, substituierte Phenylradikale), -C4F9, -OCF2-CHF-CF3, -C6F13, -0-CF2-CHF2, -NH2, -N3, -SCN, -CH=CH2, -NH-CH2-CH2-NH2, -N-(CH2-CH2-NH2)2/ -OOC(CH3)C=CH2 -OCH2-CH (O) CH2 -NH-CO-N-CO- (CH2)5; -NH-COO-CH3, -NH-COO-CH2-CH3, -NH-(CH2)3Si(OR)3; -Sx-(CH2)3Si(OR)3, -SH
i) Halogenorganosilane der Art (R)X2Si (CH2)m-R' mit X = Cl, Br; R = Alkyl, zum Beispiel Methyl,- Ethyl-, Propyl-, Butyl; m = 0,1 - 20; R' = Methyl-, Aryl (e.g. -C5H5, (zum Beispiel -C6H5, substituierte Phenylradikale), -C4F9, -OCF2-CHF-CF3, -C6F13, -0-CF2- CHF2^-NH2, -N3, -SCN, -CH=CH2, -NH-CH2-CH2-NH2, -N-(CH2-CH2-NH2)2, -OOC(CH3)C = CH2 -OCH2-CH(0) CH2/ -NH-CO-N-CO- (CH2) 5 -NH-COO-CH3, -NH-COO-CH2-CH3 , -NH-(CH2)3Si(OR)3, wobei R = Methyl-, Ethyl-, Propyl-, Butyl-; -Sx- (CH2) 3Si (OR) 3 , wobei R = Methyl-, Ethyl-, Propyl-, Butyl-; -SH
j) Halogenorganosilane der Art (R) 2X Si(CH2)m-R' mit X = Cl, Br; R = alkyl; m = 0,1 - 20 R1 = Methyl-, Aryl (zum Beispiel -C5H5, substitutierte Phenylradikale) ,-C4F9,-OCF2-CHF-CF3, -C6F13 , -0-CF2- CHF2/ -NH2,-N3, SCN, -CH=CH2 , -NH-CH2-CH2-NH2, -N- (CH2- CH2-NH2)2, -OOC(CH3)C = CH2, -OCH2-CH (0) CH2 -NH-CO-N-CO- (CH2)5/ -NH-COO-CH3, -NH-COO-CH2-CH3, -NH- (CH2) 3Si (OR) 3 -Sχ-(CH2)3Si(OR)3, -SH
k) Silazane der Art R'R2Si-NH-SiR2R' R = R' = alkyl, vinyl, aryl
1) 1) Cyclische Polysiloxane der Art D3, D4, D5, wobei
D3 , D4 und D5 cyclische Polysiloxane mit 3, 4 oder 5 Einheiten der Art -0-Si(CH3)2- sind. Zum Beispiel: Octamethylcyclotetrasiloxane = D4
m) Polysiloxane oder Siliconöle der Art
0
) ,
Si (CH3 ) 2 (CnH2n+1) n=l-20
R = Alkyl, zum Beispiel CnH2n+ι, mit n = 1 to 20, Aryl wie Phenyl und substitutierte Phenylradikale; (CH2)n-NH2, H R' = Alkyl, zum Beispiel CnH2n+1, mit n = 1 to 20, Aryl wie Phenyl und substitutierte Phenylradikale; (CH2)n-NH2, H R1' = Alkyl, zum Beispiel CnH2n+1, mit n = 1 to 20, Aryl wie Phenyl und substitutierte Phenylradikale; (CH2)n-NH , H R'" = Alkyl, zum Beispiel CnH2n+1, mit n = 1 to 20, Aryl wie Phenyl und substitutierte Phenylradikale; (CH2)n-NH2, H
Besonders bevorzugt kann die erfindungsgemäße Dispersion ein mit Octyltrimethoxysilan oder Polydimethylsiloxan hydrophobiertes Zinkoxidpulver enthalten.
Das hydrophobierte Zinkoxidpulver kann bevorzugt eine BET Oberfläche von 10 bis 50 m2/g aufweisen.
Besonders bevorzugt kann das hydrophobierte Zinkoxidpulver eine BET-Oberflache von 18 ± 5 m2/g und einen Kohlenstoffgehalt von 0,5 bis 1,0 Gew.-% aufweisen. Dieses Pulver und seine Herstellung sind Gegenstand der europäischen Patentanmeldung EP03018678-7 vom 22.08.2003.
Das hydrophobierte Zinkoxidpulver kann erhalten werden durch Aufsprühen des oberflächenmodifizierenden Stoffes auf das Zinkoxidpulver, welches gegebenenfalls mit Wasser besprüht wurde, bei Raumtemperatur und einer nachfolgenden Hitzebehandlung bei 50 bis 400°C über einen Zeitraum von 1 bis 6 Stunden.
Es kann auch erhalten werden, indem das Zinkoxidpulver, welches gegebenenfalls mit Wasser besprüht wurde, mit den Dämpfen des oberflächenmodifizierenden Stoffes behandelt wird und das Gemisch anschliessend einer Hitzebehandlung bei 50 bis 800°C über einen Zeitraum von 0,5 bis 6 Stunden unterwirft .
Das Zinkoxidpulver in der erfindungsgemäßen Dispersion kann einen Anteil an Blei von höchstens 20 ppm, an Arsen von
höchstens 3 ppm, an Cadmium von höchstens 15 ppm, an Eisen von höchstens 200 ppm, an Antimon von höchstens 1 ppm und an Quecksilber von höchstens 1 ppm aufweisen.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Dispersion. Dabei wird das Zinkoxidpulver mittels hohem Energieeintrag unter dispergierenden Bedingungen in ein flüssiges Medium eingebracht wird. Ein hoher Energieeintrag ist notwendig um Zinkoxidpartikel der geforderten Feinheit von weniger als 300 nm in der Dispersion zu erhalten.
Das Additiv kann vor, während oder nach der Dispergierung zugesetzt werden. Das Additiv soll die Dispersion gegen Reagglomerierung und Sedimentbildung schützen. Die Menge richtet sich an den Gehalt an Zinkoxid in der Dispersion und die Frage, ob die Dispersion über längere Wege transportiert und deshalb sedimentationsstabil sein soll, oder ob die Dispersion unmittelbar nach ihrer Herstellung weiterverarbeitet werden soll.
Geeignete Dispergiervorrichtungen, die einen hohen Energieeintrag bewirken, können Rotor-Stator-Maschinen, Planetenkneter, Ultraschallvorrichtungen oder Hochdruckhomogenisatoren, beispielsweise ein Nanomizer®- oder ein Ultimizer®-System, sein.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Beschichtungszubereitung, welche die erfindungsgemäße Dispersion und wenigstens ein Bindemittel enthält.
Geeignete Bindemittel können Polyacrylate, Polyurethane, Polyalkyde, Polyepoxide, Polysiloxane, Polyacrylonitrile und/oder Polyester sein. Bei Dispersionen, die einen oder mehrere Reaktiwerdünner als flüssige Phase aufweisen, kann als Bindemittel ein aliphatisches Urethanacrylat, beispielsweise Laromer® LR8987, BASF, besonders geeignet sein.
Besonders bevorzugt kann die erfindungsgemäße Beschichtungszubereitung Polyacrylate und/oder Polyurethane enthalten.
Der Anteil des Bindemittels in der Beschichtungszubereitung liegt bevorzugt zwischen 0,1 und 50 Gew.-%. Besonders bevorzugt ist ein Bereich zwischen 1 und 10 Gew.-%.
Der Anteil an Zinkoxid in der Beschichtungszubereitung liegt bevorzugt zwischen 0,1 und 60 Gew.-%. Besonders bevorzugt ist ein Bereich zwischen 1 und 10 Gew.-%.
Weiterhin kann die Beschichtungszubereitung während des Auftragens Verbindungen zur Veränderung der Rheologie der Beschichtungszubereitung enthalten. Besonders vorteilhaft sind Siliciumdioxid enthaltende Füllstoffe, wobei pyrogen hergestelltes Siliciumdioxid besonders bevorzugt ist. Die Menge kann bevorzugt zwischen 0,1 und 20 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Beschichtungszubereitung, liegen.
Weiterhin kann die Beschichtungszubereitung organische Lösungsmittel wie Ethanol, Butylacetat, Ethylacetat, Aceton, Butanol, THF, Alkane oder Mischungen aus zwei oder mehreren dieser genannten Stoffe in Mengen von 1 Gew.-% bis 98 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Beschichtungszubereitung, enthalten.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Beschichtungszubereitung, bei dem eine erfindungsgemäße Dispersion unter dispergierenden Bedingungen zu einem Bindemittel gegeben wird.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Beschichtungszubereitung zur Beschichtung von Substraten aus Holz, PVC, Plastik, Stahl, Aluminium, Zink, Kupfer, MDF, Glas, Beton.
Die Vorteile bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Dispersion und Beschichtungszubereitung gegenüber solchen nach dem Stand der Technik im Aussenbereich sind:
- transparente, UV-beständige Beschichtung von Substraten sehr geringe Vergilbungsneigung der Beschichtung keine Verfärbung des Substrates
- höhere Kratzfestigkeit
- deutlich geringer ausgeprägte Rissbildung, Versprödung und Ablösung der Beschichtung.
Beispiele:
Zinkoxid-Dispersion D-1:
Es wird ein gemäß DE-A-10212680 hergestelltes Zinkoxidpulver mit einer BET-Oberflache von 20 m2/g eingesetzt.
Zu 50 g Wasser, dem 0,1 Gew.-% Polyacrylsäure in Form des Natriumsalzes zugesetzt sind, wird portionsweise unter Umrühren bis zu 53,5 Gew.-% Zinkoxidpulver gegeben und jeweils eine Minute mit einem Ultraschallfinger (Durchmesser: 7 mm, Gerät: Ultraschallprozessor UP 400s,
Leistung: 400 W, Dr. Hielscher) dispergiert. Die Dispersion bleibt stets dünnflüssig. Nach Erreichen der Endkonzentration von 53,5 Gew.-% Zinkoxid wird für 2 Minuten unter Wasserkühlung nachdispergiert. Die Dispersion ist selbst nach 30 Tagen noch dünnflüssig, zeigt kein Sediment und ist somit gut handhabbar. Der pH- Wert liegt bei ca. 10. Die Aggregat-Teilchenverteilung (Volumenverteilung) nach PCS liegt bei dso = 180 nm.
Zinkoxid-Dispersion D-2 : Herstellung analog D-1, jedoch mit einem Füllgrad von 10 Gew.-%.
Zinkoxid-Dispersion D-3 : Herstellung analog D-2, jedoch unter Verwendung eines hydrophobierten Zinkoxidpulvers und eines 50:50 Wasser-Ethanolgemisches (Volumenanteile)
anstelle von Wasser. Das hydrophobierte Zinkoxidpulver wird gemäß der europäischen Patentanmeldung mit der Anmelde- Nummer 3018678.7 vom 22.08.2003 erhalten. Es ist ein mit Octyltrimethoxysilan hydrophob!ertes Zinkoxidpulver mit einer BET-Oberflache von 18 m2/g und einem Kohlenstoffgehalt von 0,6%.
Beschichtungszubereitung auf Acryl-/Polyurethan-Basis B- 2A/PU: Die Zinkoxid-Dispersion D-2 wird unter dispergierenden Bedingungen zu einer handelsüblichen Acryl- /Polyurethan-Bindemittelzubereitung gegeben, so dass eine Beschichtungszubereitung mit einem Anteil an Zinkoxid- Dispersion von 2 Gew.-% resultiert.
Beschichtungszubereitung auf Acryl-Basis B-2A: Durchführung wie bei B-2A/PU, jedoch unter Verwendung einer handelsüblichen Acryl-BindemittelZubereitung.
Beschichtungszubereitung auf Acryl-/Polyurethan-Basis B- 3A/PU:
Die Zinkoxid-Dispersion D-3 wird unter dispergierenden Bedingungen zu einer handelsüblichen Acryl-/Polyurethan- Bindemittelzubereitung gegeben, so dass eine Beschichtungszubereitung mit einem Anteil an hydrophobierter Zinkoxid-Dispersion von 2 Gew.-% resultiert.
Beschichtungszubereitung auf Acryl-Basis B-3A: Durchführung wie bei B-3A/PU, jedoch unter Verwendung einer handelsüblichen Acryl-BindemittelZubereitung.
UV-Beständigkeit bei Beschichtung von Holz: Mit den Beschichtungszubereitungen aus Beispiel B-2A/PU und B-2A werden je 3 Kiefernholz-Proben, die mit einem Primer (Relius Aqua Holz Grund) vorbehandelt wurden, beschichtet (QUV-B 313; DIN EN 927-6, ISO 11507, ASTM D 4857). Als Vergleich dienen Kiefernholz-Proben mit einer zinkoxidfreie
Beschichtungszubereitung auf Acryl-/Polyurethan-Basis (Relius Aqua Siegel Gloss) .
Nach einer Testzeit von 1000 Stunden zeigen die zinkoxidhaltigen Beschichtungen aus Beispiel B-2AP und B-2A im Gegensatz zur zinkoxidfreien Beschichtung eine deutlich geringere Vergilbung, einen deutlichen höheren Glanz und keine Versprödung oder Risse in der Beschichtung.
Diese Ergebnisse werden mit dem Feldtest nach DIN-EN 927-1 bestätigt.
Härte bei Beschichtung von Glas : Die
Beschichtungszubereitungen aus den Beispielen B-2A/PU und B-2A, sowie eine zinkoxidfreie Beschichtungszubereitung auf Acryl-/Polyurethan-Basis (Relius Aqua Siegel Gloss) als Vergleich, werden in einer Schichtdicke von 150 um auf Glasplatten aufgetragen. Die Härte wird nach
Trocknungszeiten von 1, 6, 13 und 34 Tagen bei normalen Laborbedingungen (20°C, 65% RH) (DIN ISO 1522) bestimmt. Die Härte der Schichten hervorgegangen aus den Beispielen B-2AP und B-2A ist bis zu 100% größer als die des Vergleichsbeispieles.
Glanz und Weißgrad auf beschichteten Metallplatten: Die Metallplatten werden mit einem weißen Lack vorbehandelt. Anschließend werden die Beschichtungszusam ensetzungen B- 2A, B-2A/PU, B-3A und B-3A/PU und ein handelsübliche BeschichtungsZusammensetzung mit einem organischen UV- Filter behandelt und 55 Tage gemäß DIN53231 bestrahlt.
Der Weißgrad nach Berger der Probe mit organischem UV- Filter beträgt nach dieser Zeit 81,5, während die Proben mit den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen B-2A und B-3A Werte von 86,5 bzw. 86 aufweisen.
Der Glanz (Glanzwinkel 60°) ist nach dieser Zeit bei den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen B-2A/PU und B-3A/PU um den Faktor 7 bis 10 höher als bei der Vergleichsprobe.
UV-Absorption und Transparenz gegenüber Dispersionen enthaltend Zinkoxid-Pulver nach dem Stand der Technik
Mittels Ultraschalldispergierung werden jeweils 0,1 gewichtsprozentige Dispersionen (D4 bis D7)von Zinkoxid in Wasser hergestellt und die UV-VIS-Spektren dieser Dispersionen aufgezeichnet (Schichtdicke 1 mm) .
Die Dispersion D4 (gemäß Erfindung) enthält ein Zinkoxidpulver, wie in der deutschen Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen 10342728.2 mit dem Anmeldetag 22.09.2003, beschrieben, mit einer BET-Oberflache von 25 m2/g.
Die Dispersion D5 (Vergleich) enthält das Zinkoxidpulver ZnO-410, Sumitomo Osaka, mit einer BET-Oberflache von 34 m2/g.
Die Dispersion D6 (Vergleich) enthält das Zinkoxidpulver Z-Cote®, Nanophase mit einer BET-Oberflache von 19 m2/g.
Die Dispersion D7 (Vergleich) enthält das Zinkoxidpulver Zinvisible®, Zinc Corp. of America, mit einer BET- Oberflache von 17 m2/g.
Figur 1 zeigt, dass die erfindungsgemäße Dispersion D4 eine hohe Absorption im UV-A-Bereich bei gleichzeitiger hoher Transparenz aufweist. Im Vergleich mit den Dispersionen D5 bis D7 zeigt die erfindungsgemäße Dispersion D4 bei mindestens vergleichbar guter UV-Absorption deutlich Vorteile in der Transparenz . Dies ist insbesondere beim Vergleich mit der Dispersion D5, bei der das Zinkoxidpulver eine höhere BET-Oberflache aufweist, als das in der erfindungsgemäßen Dispersion D4, überraschend.