THIXOTROPE BESCHICHTUNGSMASSEN
Die vorliegende Erfindung betrifft neue Tliixotropierungsmittel und Beschichtungsmassen, die diese enthalten sowie deren Herstellung und Verwendung.
Seit einiger Zeit erlangen thixotrope Anstrichstoffe in der technischen Anwendung wachsende Bedeutung. Derartige Anstrichstoffe weisen eine gelartige Struktur auf, die unter der Wirkung der beim Auftragen erzeugten Scherkräfte zusammenbricht und sich anschließend im Ruhezustand wieder einstellt. Im Vergleich zu nichtthixotropen Anstrichstoffen kann dadurch das Tropfen verringert und sogar vermieden werden. Weiterhin sind mit derartigen thixotropen Anstrichstoffen Anstriche ohne Gardinenbildung und Ablaufheigung zugänglich, und zudem ist auch eine größere Schichtdicke der Anstriche möglich. Insbesondere kann bei Streich- oder Spritzanwendungen ein gewisses Nachlaufen bzw. Verlaufen des jeweiligen Anstrichstoffes gewährleistet werden, so dass Pinselstriche oder Spritzhügel verflachen können ohne dass der Anstrichstoff selber abläuft.
Die gelartige Struktur dieser thixotropen Anstrichstoffe kann von einem leichten Gel bis zu einem starken Gel reichen und sogar soweit gesteigert werden, dass der Anstrichstoff im Ruhezustand eine feste Form annimmt (sog. Kompaktanstrichstoff).
Eine Gruppe der so benannten thixotropen Anstrichstoffe basiert auf aushärtbaren wässrigen Bindemittelsystemen, wobei der Anstrichstoff noch zusätzlich Pigmente, Füllstoffe und weitere übliche Additive (wie beispielsweise Konservierungsmittel) enthalten kann. Dabei können die thixotropen Anstrichstoffe zur Erzeugung der Thixotropieeigenschaften mit einem Verdickungskolloid sowie einem Chelatkomplex als Strukturbildner versetzt sein.
Beispielsweise beschreibt die Patentschrift DE 1 242 306 ein wasserverdünnbares Überzugmittel mit thixotropen Eigenschaften auf der Grundlage eines filmbildenden Homo- oder Co-Polymerisats von Vinylestern, Acryl- und Methacrylsäureestern, Styrol, Acrylnitril
und Butadien, dem ein Hydroxylgruppen-haltiges organisches Kolloid in Form von Stärke oder Cellulosederivaten sowie ein Titanchelat zugesetzt wird.
Darüber, hinaus ist in EP-A-O 144 135 ein Kompaktanstrichstoff beschrieben, der sich im Wesentlichen aus einer Latexpolymerdispersion, einem Verdickungskolloid, vorzugsweise auf Cellulosebasis, sowie Tonen, Zirkoniumchelat und/oder Titanchelat als StrukturMlfsmittel zusammensetzt.
Allerdings treten bei derartigen Anstrichstoffen des Stands der Technik mitunter Probleme auf, insbesondere bei der Auswahl geeigneter Dispersionsbindemittel, da oftmals deren Nebenbestandteile wie Schutzkolloide, welche zur Stabilisierung der Dispersion zugegeben werden, den Thixotropieeffekt stören oder sogar unterbinden können.
Ein weiteres Problem stellt die Einstellung und Stabilität der Viskosität und des Thixotropieeffekts dar, insbesondere wenn die thixotropen Eigenschaften des Anstrichstoffes der physikalischen Vernetzung von hydroxylgrappenhaltigen Kolloiden mit dem Titanchelat mittels Wasserstoffbrückenbindungen zugeschrieben werden. Hier kann das Problem einer unvorteilhaft langsamen Vernetzungsgeschwindigkeit auftreten, was dazu führt, dass lange Lagerzeiten einkalkuliert werden müssen (Wochen bis Monate) bis stabile Viskositätswerte erreicht werden können. Hier konnten Lösungen durch die Offenlegungsschrift DE-Al- 36 34 183 aufgezeigt werden. Es wurde gefunden, dass das Verdickungskolloid keineswegs freie OH-Gruppen aufweisen muss und somit eine thixotrope Beschichtungsmasse bereitgestellt werden kann, die neben einem Chelatkomplex ein mit einem primären oder sekundären Amin und/oder einem arrύnofunktionellen Silan umgesetztes Polysaccharid, welches keine freien Hydroxylgruppen mehr enthält und welches ein Gesamt- Molekulargewicht von mindestens 2 Millionen aufweist, enthält.
Zur Zeit ist im Fachgebiet das Problem des Erzielens der gewünschten thixotropen Eigenschaften bei Einsatz von Bindemittehi, die nicht auf Dispersionsbasis beruhen, noch weitestgehend ungelöst. Für gewöhnlich werden hierfür rheologische Additive auf Basis von Assoziativ- oder Polyurethanverdickern eingesetzt. Jedoch zeigen sich auch bei der Verwendung .derartiger Verdickungsmittel starke Wechselwirkungen mit dem System, so dass auch hier eine aufwendige Optimierung des jeweiligen Anstrichstoffs erforderlich ist.
Es war daher eine der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, ein Thixotropierungsmittel bereitzustellen, welches geringe Wechselwirkungen mit den typischen Bestandteilen . von Beschichtungsmassen, insbesondere verschiedenen Bindemitteln, aufweist und damit, im Vergleich zu Verdickungsrrritteln des Stands der Technik, universeller einsetzbar ist.
Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch ein Thixotropierungsmittel gelöst, welches ein Schichtsilikat und ein organisch modifiziertes Phosphat umfasst.
Weiterhin betrifft die Erfindung Beschichtungsmassen, die ein solches Thixotropierungs¬ mittel umfassen.
Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Beschichtungsmasse, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass ein erfindungsgemäßes Thixotropierungsmittel in eine Trägerflüssigkeit eingebracht wird.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Beschichten eines Körpers mit einer Beschichtungsmasse, umfassend die Schritte: a) Bereitstellen einer erfindungsgemäßen Beschichtungsmasse; b) Aufbringen der Beschichtungsmasse auf einen Körper; c) Trocknen des beschichteten Körpers; und d) Gegebenenfalls Härten der Beschichtungsmasse.
Des Weiteren betrifft die Erfindung einen beschichteten Körper, auf den eine erfindungsgemäße Beschichtungsmasse aufgebracht ist und die Verwendung der erfindungsgemäßen Beschichtungsmasse zum Beschichten eines Körpers.
Schließlich betrifft die Erfindung die Verwendung eines erfindungsgemäßen Thixotropierungsmittels zur Steuerung der Thixotropie und des Auftragsverhaltens einer Beschichtungsmasse für einen Körper.
Die vorliegende Erfindung beruht auf der überraschenden Erkenntnis, dass mit Zugabe eines organisch modifizierten Phosphats zu einem Schichtsilikat als Verdickungsmittel ein Thixotropierungsmittel bereit gestellt werden kann, welches weitgehend unabhängig von der Art des jeweils verwendeten Bindemittelsystems universell zur Steuerung der Thixotropie und damit des Auftragsverhaltens von Beschichtungsmassen, welche solch ein Thixotropierungsmittel enthalten, eingesetzt werden kann. Neben der hieraus resultierenden Unabhängigkeit in der Wahl des in einer Beschichtungsmasse zu verwendenden Bindemittelsystems gewährleistet die Anwendung des erfindungsgemäßen Thixotropierungsmittels zudem, dass die Beschichtungsmasse aufgrund einer zusätzlich verflüssigenden Wirkung, die durch die Zugabe des organisch modifizierten Phosphats erreicht werden kann, im Vergleich zu herkömmlichen Beschichtungsmassen einen erhöhten Feststoffanteil enthalten kann.
Prinzipiell können als Schichtsilikate, die in dem erfindungsgemäßen Thixotropierungsmittel zum Einsatz kommen, alle diejenigen Schichtsilikate verwendet werden, die aufgrund ihres Quellverhaltens zur Verleihung von thixotropen Verdickungseigenschaften in Beschichtungsmassen in der Lage. Bevorzugter Weise handelt es sich bei den erfindungsgemäßen Schichtsilikaten um Tonmineralien, die unter die Klassifizierung „Zwei- Schicht-Silikate" und „Drei-Schicht-Silikate" im Fachgebiet bekannt sind. Zu solchen Schichtsilikaten zählen beispielsweise Attapulgit, Serpentine, Kaolinite, Pyrophillit, Smektite, wie Saponit, Hectorit, Montmorillonit, Beidellit und Nontronit, Veπniculit, Illit und Glimmer. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Schichtsilikat ausgewählt aus Attapulgit und Montmorillonit-haltigen Tonmaterialien, wie beispielsweise Bentonit. Besonders bevorzugt gemäß der vorliegenden Erfindung ist Attapulgit. Beispielsweise kann als Attapulgit ein Produkt der Firma Engelhardt Engelhard Corporation, Iselin; NY, USA mit der Handelsbezeichnung „Attagel 40" eingesetzt werden.
In einem erfindungsgemäßen Thixotropierungsmittel können auch Kombinationen verschiedener Schichtsilikate, welche in beliebigen Verhältnissen zueinander vorliegen können, eingesetzt werden. Vorzugsweise weisen die erfindungsgemäß eingesetzten Schichtsilikate eine Partikelgröße von 0,1 bis 20 μm auf.
Als organisch modifiziertes Phosphat gemäß der Erfindung können, anorganische Phosphatsalze zum Einsatz kommen, die durch die Zugabe von organischen Verbindungen modifiziert worden sind.
Bevorzugt verwendete anorganische Phosphatsalze umfassen Verbindungen der allgemeine Formel
(H2PO4)3M
die vorzugsweise mit einem organischen Amin, insbesondere einem aliptiatischen Amin, besonders bevorzugt mit einem ω-Hydroxylalkylamin, umgesetzt wurden, wobei es in der Regel zu einer Neutralisation des Phosphatsalzes kommt. Das vorstehend erwähnte aliphatische Amin besitzt üblicherweise 1 bis 20, vorzugsweise 1 bis 4 Kohlenstoffatome. Der Alkylenrest im o>Hydroxylalkylamin kann 1 bis 20 Kohlenstoffatome, vorzugsweise 1 bis 4 Kohlenstoffatome aufweisen, wobei ein Alkylenrest ausgewählt aus CH2, CH2CH2 oder CH2CH2CH2 bevorzugt ist. Das (D-Hydroxylalkylamin kann 1, 2 oder 3 Hydroxylalkyl-Reste am Amin Stickstoff aufweisen, die gleich oder verschieden sein können. Besonders bevorzugt ist Triethanolamin. Das Symbol M bedeutet ein Kation, das ausgewählt ist aus Al3+ und/oder aus Kationen der Erdalkalimetalreihe, insbesondere Kalzium oder Magnesium. Durch die Umsetzung mit einem organischen Amin, insbesondere mit einem ω- Hydroxylalkylamin werden die verbleibenden Protonen der vorstehend beschriebenen anorganische Phosphatssalze teilweise oder komplett durch die entsprechende ω- Hydroxylalkylammonium- Verbindung ersetzt. Die erfindungsgemäß eingesetzten organisch modifizierten Phosphate sollten zumindest teilweise in der Trägerflüssigkeit der Beschichtungsmasse bei einer Temperatur von 15 bis 250C, vorzugsweise bei ca. 200C löslich sein. Vorzugsweise sind die erfindungsgemäßen organisch modifizierten Phosphate in der Trägerflüssigkeit der Beschichtungsmasse bei ca. 200C löslich.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem organisch modifizierten Phosphat um ein mit Triethanolamin modifiziertes Aluminiumsphosphat, insbesondere um ein Triemanolammonium-Monoaluminiumphosphat. Als Beispiel wird auf das Phosphat mit der Handelsbezeichnung „Fabutit 703" Bezug genommen, welches
erfindungsgemäß eingesetzt werden kann. Es ist von der Firma Chemische Fabrik Budenheim, Budenheim, kommerziell erhältlich.
In einem erfindungsgemäßen Thixotropierungsmittel können das Schichtsilikat und das organisch modifizierte Phosphat vorzugsweise in einem Gewichtsverhältnis von 1 :2 bis 20: 1 , stärker bevorzugt 1:1 bis 10:1, besonders bevorzugt 2:1 bis 5:1 eingesetzt werden. Bei zu geringer Zugabemenge an organisch modifiziertem Phosphat ergibt sich keine ausreichende Thixotropierung, dagegen setzt bei zu hoher Zugabemenge an Phosphat eine stark verflüssigende Wirkung ein, wobei die Zusammensetzung die erfindungsgemäß guten thixotropen Eigenschaften verliert.
In einer bevorzugten Ausführungsform besteht ein erfindungsgemäßes Thixotropierungsmittel lediglich aus den Bestandteilen Schichtsilikat und organisch modifiziertes Phosphat, wobei besonders bevorzugt ist, dass diese in den oben genannten Verhältnissen zueinander vorliegen.
Ein erfindungsgemäßes Thixotropierungsmittel kann zur Steuerung der Thixotropie und des Auftragsverhaltens einer Beschichtungsmasse für einen Körper verwendet werden.
Die erfindungsgemäßen Beschichtungsmassen umfassen bevorzugt 0,1 bis 10 Gew-% des Schichtsiiikats und 0,1 bis 5,0 Gew-% des organisch modifizierten Phosphats. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst eine erfindungsgemäße Beschichtungsmasse 0,1 bis 5,0 Gew-% des Schichtsilikats und 0,1 bis 2,0 Gew-% des organisch modifizierten Phosphats.
Vorzugsweise umfasst eine Beschichtungsmasse eine Trägerflüssigkeit. Die festen Bestandteile der Beschichtungsmasse können mit der Trägerflüssigkeit eine Suspension bilden, wodurch die Feststoffbestandteile verarbeitbar werden und durch ein geeignetes Verfahren, wie z.B. Tauchen, Streichen oder Sprühen, auf einen zu beschichtenden Körper aufgetragen werden können. Gegebenenfalls können die festen Bestandteile der Beschichtungsmasse unter Zuhilfenahme von üblichen Suspensionshilfsmittehi, wie Tensiden, zum Beispiel Dinatrium-dioctylsulfosuccinat, mit der Trägerflüssigkeit in eine Suspension umgesetzt werden. In einer bevorzugten Ausfuhrungsform umfasst eine
erfindungsgemäße Beschichtungstnasse eine Trägerflüssigkeit, wobei die Trägerflüssigkeit als Hauptbestandteil Wasser umfasst. Neben Wasser als Hauptbestandteil kann die Trägerflüssigkeit erfindungsgemaß weiterhin Alkohole, wie beispielsweise Methanol, Ethanol, n-Propanol, iso-Propanol, n-Butanol, in einer Menge von bis zu 20 Gew.-% bezogen auf die Trägerflüssigkeit, vorzugsweise 5 Gew.-%, insbesondere 2 Gew.-% enthalten. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist Wasser die alleinige Trägerflüssigkeit einer erfindungsgemäßen Beschichtungsmasse.
Als zweckbestimmenden Anteil enthalten Beschichtungsmassen vorzugsweise mindestens einen Grundstoff. Der Zweck dieses Grundstoffs liegt hauptsächlich in der Beeinflussung der Oberfläche des zu beschichtenden Körpers. Die Art des zu verwendenden Grundstoffs hängt demgemäss primär von der zu erzielenden Oberflächenbehandlung des zu beschichtenden Körpers ab und ist erfindungsgemäß auf keine spezielle Anwendung beschränkt. Beispielsweise kann in der Gießereitechnik ein Füllstoff, wie Zirkonsilikat oder Aluminiumsilikat, als Grundstoff verwendet werden, der die Sandporen eines Kern- oder Formteils verschließt, um das Eindringen des Gießmetalls zu verhindern. In Farben und Lacken als Beschichtungsmassen dienen in erster Linie Pigmente als Grundstoffe, die der zu behandelnden Oberfläche einen Farbüberzug verleihen sollen. Üblicherweise weisen die verwendeten Grundstoffe, wenn sie als Feststoffe vorliegen, eine Partikelgröße von 0,1 bis 200 μm, vorzugsweise von 1 bis 100 μm auf.
Im jeweiligen Fachgebiet ist es in der Regel von Vorteil, Beschichtungsmassen bereitstellen zu können, die einen möglichst hohen Feststoffanteil von 20-80 Gew.-%, vorzugsweise 40- 60 Gew.-%, d.h. ein möglichst großes Mengenverhältnis von Feststoff (insbesondere der oben beschriebene Grundstoff) zu Trägerflüssigkeit, aufweisen. Als solche Anwendungsgebiete können beispielsweise Streichschlichten (z.B. Zirkonsilikat oder Alurniniumsilikat als Grundstoff) und Wandfarben genannt werden. Der Bedarf an einen möglichst hohen Feststoffanteil in der Beschichtungsmasse kann beispielsweise bei Wandfarben insbesondere mit einer höheren Deckkraft der Farbe begründet werden. Allerdings weisen herkömmliche Beschichtungsmassen, denen mit Hilfe eines im Stand der Technik bekannten Thixotropierungsmittels ausreichende thixotrope Eigenschaften verliehen worden sind, im allgemeinen den Nachteil auf, dass die resultierenden Beschichtungsmassen eine unvorteilhaft hohe Viskosität bei hoher Scherrate aufweisen. Große Werte für
Viskositäten bei hoher Scherrate könne jedoch den Nachteil haben, dass die jeweilige Beschichtuugsmasse schwer zu verarbeiten ist. Um eine ausreichend gute Verarbeitbarkeit solcher Beschichtungsmassen zu gewährleisten, ist es deshalb erforderlich, den Anteil der Trägerflüssigkeit zu erhöhen, was gleichbedeutend mit einer unvorteilhaften Verringerung des Feststoffanteils ist.
Beschichtungsmassen, welche ein erfindungsgemäßes Thixotropierungsmittel umfassen, erlauben dagegen gegenüber herkömmlichen Beschichtungsmassen einen bedeutend höheren Feststoffanteil, ohne dass dieser sich nachteilig auf die thixotrope Eigenschaft der Masse auswirkt.
Für den Einsatz in der Gießereitechnik umfasst eine erfindungsgemäße Beschichtungsmasse in einer bevorzugten Ausfuhrungsform einen Feuerfeststoff oder Füllstoff als Grundstoff. Als Feuerfeststoff kommen alle konventionell einsetzbaren Feuerfeststoffe in Betracht. Beispielsweise können Alurniniumsilikat, Glimmer, Zirkonsilikat, Eisenoxid, Bauxit, Olivin, Aluminiumoxid, Quarz, Talk, Titandioxid, und/oder Graphit alleine oder als Mischungen in unbegrenzten Mischungsverhältnissen verwendet werden. Als Füllstoff kommen. Stoffe, wie Zirkonsilikat oder Alurniniumsilikat, als Grundstoff in Frage. Besonders bevorzugte Feuerfeststoffe sind Alurniniumsilikat, Glimmer, Zirkonsilikat, und/oder Graphit. Werden die erfindungsgemäßen Beschichtungsmassen für Streichschlichten eingesetzt, kommen Stoffe wie z.B. Zirkonsilikat oder AlumMumsilikat als Grundstoff in Frage. Der Anteil des Feuerfeststoffs oder Füllstoffs in der Beschichtungsmasse beträgt vorzugsweise 20-80 Gew.%, insbesondere 40-60 Gew.%.
In einer weiteren bevorzugten Ausfuhrungsform, die zur Herstellung von Farbanstricheή auf Wänden oder Decken sowie Wand- und Deckenbehängen, insbesondere Tapeten, verwendet werden kann, umfasst eine erfindungsgemäße Beschichtungsmasse ein Pigment als Grundstoff. Als Pigmente können alle in dem Fachgebiet bekannten und üblichen Materialien eingesetzt werden, insbesondere natürliche und synthetische anorganische sowie natürliche und synthetische organische Pigmente sowie Mischpigmente. Besonders bevorzugte Pigmente werden ausgewählt aus Kalziumcarbonat, Titandioxid, Quartzit und Talk. Der Anteil des Pigments in der Beschichtungsmasse beträgt vorzugsweise 20-80 Gew.%, insbesondere 40-60 Gew.-%.
Vorzugsweise umfassen die erfindungsgemäßeu Beschichtungsmassen weiterhin ein Bindemittel, wobei die Menge vorzugsweise 0,2-50 Gew.-% der Beschichtungsmasse umfasst. Besonders bevorzugt beträgt die Menge des Bindemittels im Falle von Schlichten 0,4-2 Gew.-% und im Falle von Farbanstrichen 20-40 Gew.-%. Die Aufgabe eines Bindemittels liegt vor allem darin, nach dem Trocknen der auf einen Körper aufgebrachten Beschichtungsmasse ein Abbinden der Inhaltsstoffe der Beschichtungsmasse, einschließlich des Grundstoffes, zu gewährleisten. Vorzugsweise härtet das Bindemittel irreversibel aus und ergibt somit eine abriebfeste Beschichrung auf dem Körper. Die Abriebfestigkeit ist für die fertige Beschichtungsmasse von großer Bedeutung, da die Beschichtung bei mangelnder Abriebfestigkeit beschädigt werden kann. Insbesondere sollte das Bindemittel durch Luftfeuchtigkeit nicht rückerweichen. In bevorzugten Ausführungsformen wird eine Härtung des Bindemittels in an sich bekannter Weise durchgeführt. Zum Beispiel kann bei Acrylat- Systemen eine Härtung unter Verwendung von Radikalbildnern, die zum Beispiel unter der Bestrahlung von UV-Licht Radikale bilden, durchgeführt werden.
Erfindungsgemäß können alle Bindemittel verwendet werden, die konventionell in wässrigen Systemen Anwendung finden. Dabei ist es ein besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung, dass das erfindungsgemäße Thixotropierungsmittel universell mit einer Vielzahl von verschiedenartigen Bindemittelsystemen einsetzbar ist und keine Wechselwirkungen mit diesen beobachtet werden, die zu einer Verschlechterung der thixotropen Eigenschaften führen. Als Bindemittel können beispielsweise Stärke, Dextrin, Peptide, Polyvinylalkohol (z.B. Polyviol; im Handel erhältlich als Lösung von Wacker Polymer Systems GmbH & Co. KG, Burghausen), Polyvinylacetatcopolyrner (z.B. Airflex; im Handel erhältlich von Wilhelm E. H. Biesterfeld, Hamburg), Polyacrylsäure, Polystyrol- und/oder Polyvinylacetat-Polyacrylatdispersionen eingesetzt werden, m einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das Bindemittel Stärke, z.B. eine oxidierte Maistärke (im Handel erhältlich von Carl Arnsperger, Köln) .
Neben den bereits erwähnten Bestandteilen können die Beschichtungsmassen weitere konventionelle Zusätze, wie beispielsweise Netzmittel, Antischaurnmittel und/oder Biozide umfassen. Als Netzmittel können vorzugsweise dem Fachmann bekannte anionische und nicht-ionische Tenside mittlerer bis hoher Polarität (HSB-Wert von 7 und höher) eingesetzt
werden, vorzugsweise in einer Menge von 0,01 bis 1,0 Gew.-%, stärker bevorzugt von 0,1 bis 0,5 Gew.-% bezogen auf die Beschicbtungsmasse. Als Antischaurnmittel können beispielsweise Silikon- oder Mineralöl verwendet werden. Erfindungsgemäß können Formaldehyd, 2-Methyl-4-isothiazolin-3-on (MIT), 5-Chlor-2-methyl-4-isothiazolrn-3-on (CIT) und/oder l,2-Benzisothiazolin-3-on (BIT), vorzugsweise MIT und/oder BIT, als Biozide eingesetzt werden. Gemäß der vorliegenden Erfindung werden Antischaurnπήttel in einer Menge von 0,01-1,0 Gew.-%, vorzugsweise 0,1-0,5 Gew.-% und Biozide in einer Menge von 10-lO.OOOppm, vorzugsweise 25- lOOOppm bezogen auf die Beschichrungsmasse verwendet.
Erfindungsgemäße Beschichtungsmassen können durch Einbringen der beschriebenen Thixotropierungsrnittel in ein wässriges Bindemittelsystem hergestellt werden. Durch den Zusatz des Thixotropierungsmittel ist es möglich, die Thixotropie und damit das Auftragsverhalten der Beschichrungsmasse zu steuern. Zur Herstellung der Beschichrungsmasse 'wird zunächst das Thixotropierungsmittel in der Trägerflüssigkeit aufgeschlossen. Dazu wird das Schichtsilikat in fester oder pastöser Form zu der Trägerflüssigkeit gegeben und unter Verwendung ausreichend hoher Scherkräfte unter Rühren aufgeschlossen, z. B. 10-60 Minuten bei 300-1000 UPM mittels Zahnscheibe (D/d= 0,5). Je nach verwendeter Zusammensetzung des Thixotropierungsmittels kann die Aufschlußzeit für eine optimale Dispergierung der später zugesetzten Feststoffe kritisch sein. Deshalb sind zu kurze Aufschlußzeiten zu vermeiden, wenn eine optimale Steuerung der thixotropen Eigenschaften der Beschichtungsmassen gewährleistet werden soll. Nach Aufschluß des Schichtsilikats in der Trägerflüssigkeit kann das organisch modifizierte Phosphat zugegeben und homogen eingemischt werden. Nachfolgend können die weiteren Bestandteile der Beschichrungsmasse, insbesondere die Grundstoffe, in beliebiger Reihenfolge zugegeben werden. Zwar ist es möglich das Schichtsilikat zusammen mit dem organisch modifizierte Phosphat aufzuschließen, es ist jedoch bevorzugt, zunächst das Schichtsilikat alleine aufzuschließen und das organisch modifizierte Phosphat nachträglich einzumischen.
Für den kommerziellen Vertrieb kann eine erfindungsgemäße Beschichrungsmasse, gemäß dem oben genannten Verfahren, als fertig formulierte Beschichrungsmasse. z.B. als Schlichte oder Anstrichmittel ausgeliefert werden. Weiterhin kann eine erfindungsgemäße
Beschichtungsmasse in pastöser Form vertrieben werden. Zur Bereitstellung einer gebrauchsfertigen BescMchtungsmasse muss in diesem Fall die geeignete Menge an Trägerflüssigkeit zugegeben werden, die nötig ist, um die erforderlichen Viskositäts- und Dichteeigenschaften der Beschichtungsmasse einzustellen. Ferner kann das Thixotropierungsmittel sowie die Beschichtungsmasse jeweils als pulverformiges Feststoffgemisch vertrieben werden, zu welchen zur Herstellung einer gebrauchsfertigen Beschichtungsmasse die erforderliche Menge an Trägerflüssigkeit zugegeben werden muss. Eine erfindungsgemäße Beschichtungsmasse umfasst im gebrauchsfertigen Zustand vorzugsweise einen Feststoffgehalt von 20 bis 80 Gew.-% bezogen auf die Beschichtungsmasse, besonders bevorzugt von 40 bis 60 Gew.-%.
Je nach Aufgabe, die an die Beschichtungsmasse gestellt wird, können die Partikelgrößen der verwendeten Feststoffe von Bedeutung sein. Werden die erfindungsgemäßen Beschichtungsmassen beispielsweise zur Beschichtung von Kernen oder Formen für den Gießereieinsatz verwendet, ermöglichen hinreichend kleine Partikelgrößen eine vorteilhafte Oberflächenglätte des Gussstücks. Die Partikelgrößen der erfindungsgemäß für diesen Zweck eingesetzten Feuerfeststoffe liegen vorzugsweise zwischen 1 und 500 μm, besonders bevorzugt zwischen 10 und 150 um. Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Beschichtungsmassen zum Glasieren von keramischen Rohscherben liegt die Partikelgröße des eingesetzten Glasurversatzes vorzugsweise bei max. 100 μm.
Je nach gewünschter Schichtdicke des aufzutragenden Überzugstoffes können weitere charakteristische Parameter der Beschichtungsmasse eingestellt werden.
So weisen erfindungsgemäße Beschichtungsmassen, die zur Beschichtung von Formen und Kernen in der Gießereitechnik angewendet werden, in einer bevorzugten Ausfuhrungsform eine Viskosität von 12 bis 17s, besonders bevorzugt 14 bis 16s auf (bestimmt nach DIN DIN 53211; Auslaufbecher 4mm, Ford-Cup) und haben vorzugsweise eine Dichte von 20 bis 50°Be, besonders bevorzugt 25 bis 35°Be (bestimmt nach der Baume-Auftriebsmethode; DIN 12791)
Die . erfindungsgemäßen Beschichtungsmassen können zum Beschichten von Körpern verwendet werden. Die erfindungsgemäße Verwendung der Beschichtungsmassen umfasst
auch ein teilweises Beschichten von Körpern. Die Beschichtungsmassen eignen sich für alle denkbaren Anwendungen, bei denen eine Beschichtung von Körpern mit Überzugsstoffen auf Basis einer wässrigen Trägerflüssigkeit erwünscht ist. Die . erfindungsgemäßen Beschichtungsmassen eignen sich besonders gut. zum Beschichten von Kernen und Formen für den Gießereieinsatz. Als Beispiele für Kerne und Formen für den Gießereieinsatz können Sandkerne genannt werden, die PÜR ColdBox-, Wasserglas CO2-, MF Resol-, Resol CO2-, Furanharz-, Phenolharz- oder Wasserglas/Ester-gebunden sind. Andere Beispiele für bevorzugte Körper, die mit den Beschichtungsmassen beschichtet werden können, umfassen Wände und Decken, sowie Wand- oder Deckenbehänge, insbesondere Tapeten. Beispiele für Tapeten sind Rauhfaser-, Struktur-, Textil-, Velours-, Papier-, Vlies-, Glasgewebe-, Acryl- und Vinyltapeten.
Ein Verfahren zum Beschichten eines Körpers mit einer erfindungsgemäßen Beschichtungsmasse umfasst die Schritte:
a) Bereitstellen der Beschichtungsmasse; b) Aufbringen der Beschichtungsmasse auf einen Körper; und c) Trocknen des beschichteten Körpers d)' gegebenenfalls Härten der Beschichtungsmasse.
Das Aufbringen einer bereitgestellten erfrndungsgemäßen Beschichtungsmasse kann mittels aller in der Technik konventionellen Aufbringungsmethoden erfolgen. Beispiele für bevorzugte Aufbringungsmethoden sind Tauchen, Fluten, Sprühen und Streichen.
Beim Tauchen als Aufbringungsmethode richtet sich die Zeit, die das Ablaufen der überschüssigen Beschichtungsmasse in Anspruch nimmt, nach dem Ablaufverhalten der verwendeten Beschichtungsmasse. Nach einer ausreichenden Ablaufzeit wird der beschichtete Körper einer Trocknung unterzogen.
Als Trocknungsmethoden können alle in der Technik konventionellen Trocknungsmethoden wie beispielsweise Trocknenlassen an der Luft, Trocknen mit Mikrowellen oder Trocknen im Konvektionsofen angewendet werden. In einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung wird der beschichtete Körper bei 100 bis 250°C, besonders bevorzugt bei 120 bis
18O0C, in einem Konvektionsofen getrocknet. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsfonn wird der beschichtete Körper ohne weitere Behandlung an der Luft getrocknet.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können Körper mit einem einzigen BescMchtungsverfahrensschritt mit einer Beschichtungsmasse beschichtet werden. Je nach gewünschter Trockenschichtdicke sind aber auch Mehrfachbeschichtungen möglich. Ih einer bevorzugten Austuhrungsform besitzt ein Körper, welcher in einem einzigen Beschichtungsschritt beschichtet worden ist, eine Trockenschichtdicke zwischen 50 und 600 um, wobei eine Trockenschichtdicke zwischen 150 und 300 μm besonders bevorzugt ist.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele weiter erläutert.
Beispiele
Beispiel 1
Attapulgit (siehe Tabelle 1) wurde 20 min bei 20°C in Wasser aufgeschlossen. Dazu wird das Schichtsilikat in Wasser gegeben und unter Verwendung ausreichend hoher Scherkräfte unter Rühren aufgeschlossen ( 1000 UPM mittels Zahnscheibe (D/d= 0,5). Nachfolgend werden die arideren Bestandteile der Beschichtungsmasse zugegeben bei 200C, 1000 UPM und 20 Minuten Mischzeit. Danach wird Fäbutit 703 und anschließend Antischaummittel eingemischt bei 200C, 800 UPM und 5 Minuten Mischzeit. Die Mengenangaben verstehen sich als Gewichtsteile.
Tabelle 1
Die Theologischen Eigenschaften wurden mit einem Haake Rheo Stress 1 mittels des Messkörpers CE 60 (Kegel-Platte) gemessen. Dabei ergab sich eine Thixotropie von 240 Pas"1 und eine Fließgrenze von 18 Pa. Diese Werte sind etwa drei bis zehnmal so hoch wie bei einem konventionellen System und lassen somit eine gute Steuerung der Thixotropie und Fließgrenze zu.
Beispiele 2 -14
Beispiele 2-14 werden in Analogie zu Beispiel 1 durchgeführt, wobei in Abweichung zu Beispiel 1 die Komponenten in den Mengen und in der Reihenfolge wie nachstehend beschrieben zugegeben werden. Zunächst wird gemäß Tabelle 2 eine Grundmischung, enthaltend konventionelle Feuerfeststoffe hergestellt:
Tabelle 2
Dieser Grundmischung wird in Beispiel 3 0,3% Fabutit, in Beispiel 4 1,5% Attagel 40 und in Beispiel 5 sowohl 0,3% Fabutit als auch 1,5% Attagel 40 zugegeben. Tabelle 3 zeigt die Ergebnisse. Die Zugabe von Fabutit erhöht deutlich die Thixotropie, während sich die Viskosität im Vergleich zur Grundmischung nicht erhöht. Anders die Zugabe von Attagel 40. Hier wird sowohl die Viskosität als auch die Thixotropie drastisch erhöht. Erst die kombinierte Zugabe von Fabutit und Attagel 40 in Beispiel 5 ermöglicht überraschenderweise eine maßvolle Erhöhung der Viskosität bei guten Thixotropiewerten.
Tabelle 3
In den nachfolgenden Beispielen 9, 11 und 13 wird gezeigt (Tabelle 4), dass die guten erfindungsgemäßen Thixotropie-Werte bzw. Viskosität-Werte auch in Anwesenheit verschiedenster Bindemittel erzielt werden können. Wiederum zeigen die Beispiele 6, 7 und 8 bei Verwendung von Attagel und Bindemittel erhöhte Thixotropie-Werte aber auch eine sehr hohe Viskosität. Zum Einsatz als Bindemittel kommen ein Polyvinylacetatcopolymer (Airflex; im Handel erhältlich von Wilhelm E. H. Biesterfeld, Hamburg), oxidierte Maistärke (im Handel erhältlich von Carl Arnsperger, Köln) und ein Polyvinylalkohol
(Polyviol; im Handel erhältlich als Lösung von Wacker Polymer Systems GmbH & Co. KG, Burghausen).
Tabelle 4
Die Beispiele 10, 12 unter 14 belegen, dass erfindungsgemäß konzentrierte Beschichtungsmassen hergestellt werden können. Wird die erfindungsgemäße Lehre nicht angewandt, müssen die Viskosität, bzw. die Thixotropie-Eigenschaften durch Verdünnung mit der verwendeten Trägerflüssigkeit eingestellt werden. Hohe Gehalte an der Trägerflüssigkeit sind jedoch ungünstig, da die Trägerflüssigkeit in der Regel wieder entfernt werden muss.