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CH473206A - Extender für Anstrichmittel und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents

Extender für Anstrichmittel und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number
CH473206A
CH473206A CH28867A CH28867A CH473206A CH 473206 A CH473206 A CH 473206A CH 28867 A CH28867 A CH 28867A CH 28867 A CH28867 A CH 28867A CH 473206 A CH473206 A CH 473206A
Authority
CH
Switzerland
Prior art keywords
extenders
paints
extender
acid
carbonate
Prior art date
Application number
CH28867A
Other languages
English (en)
Inventor
Gottlieb Dipl Ing Chem Meyer
Original Assignee
Angewandte Chemie Ges
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Angewandte Chemie Ges filed Critical Angewandte Chemie Ges
Priority to CH28867A priority Critical patent/CH473206A/de
Publication of CH473206A publication Critical patent/CH473206A/de

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09CTREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C3/00Treatment in general of inorganic materials, other than fibrous fillers, to enhance their pigmenting or filling properties
    • C09C3/06Treatment with inorganic compounds

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)
  • Pigments, Carbon Blacks, Or Wood Stains (AREA)

Description


  Extender für     Anstrichmittel    und Verfahren zu deren Herstellung    Die Erfindung betrifft Extender für     Anstrichmittel     sowie ein Verfahren zu deren Herstellung.  



  Zur Herstellung von     Anstrichmitteln,    insbesondere  für Metalle, werden als wichtigste Rohstoffe: Binde  mittel, Lösungsmittel, reaktive Pigmente und Füllstoffe,  sog. Extender, verwendet. Die reaktiven Pigmente wer  den im     Anstrichfilm    meistens unter Wassereinfluss  verändert, so dass sie in der Lage sind, auf der Oder  fläche der Metalle, insbesondere Eisen, Komplexverbin  dungen einzugehen, die dann diese Oberfläche gegen  die     Atmosphärilien    schützen.  



  Als wichtigste reaktive Pigmente verwendet man  Bleimennige, weiter Zink-,     Strontium-,    Barium-, und       Bleichromate    und     -phosphate,    seltener     Kalziumplumbat,     Zink-und     Kalziummolybdat,        Pyrophosphate    und Man  ganphosphate.  



  Die chemische Wirkungsweise dieser reaktiven Pig  mente ist noch nicht durchwegs abgeklärt und bildet  Gegenstand aktueller Forschung. Es spielen Wertigkeit  der Kationen, Löslichkeit, Kristallwassergehalt,     pH-Wert     usw. eine wichtige Rolle. Für den praktischen Einsatz  sind ferner oft die Eigenfarbe und natürlich der Preis  von Bedeutung .  



  Extender beeinflussen das Füllen oder sog. Körper  geben, ferner das Fliessverhalten des A     nstrichmittels.     Als Extender dienen meist feingemahlene natürliche Mi  neralien, wobei man je nach den gewünschten Eigen  schaften des     Anstrichfilms    im allgemeinen     Calcit    und       Dolomit,    für säurefeste Anstriche, insbesondere Tal  kum, Kaolin, Asbestmehl, Glimmer usw. wählt.  



  Die meisten dieser Extender besitzen aber die uner  wünschte Eigenschaft mit den passivierenden Hydrolyse  produkten der reaktiven Pigmente, vorwiegend Anio  nen, chemisch zu reagieren,     d.h.    diese zu binden, und  so ihrer primären Aufgabe der     Passivierung    der Unter  lage zu entziehen.    Diesem bedeutenden Nachteil der Extender konnte  bisher nur durch starke Überdosierung von, verglichen  mit den     Füllstofen,    teuren reaktiven Pigmenten in der  sog. Anfangsphase des Schutzsystems wirksam begeg  net werden.  



  Aufgabe der Erfindung war daher eine bessere     Aus-          nützung    der reaktiven Pigmente in     Anstrichmitteln    zu  erreichen. Dazu wird der neue Begriff e     anionaktiver       Extender eingeführt, womit man im     Anstrichmittel     Anionen abgebende Extender bezeichnet.     Anionaktive     Extender auf     z.B.        Carbonat-Basis,    ermöglichen dem  Lackchemiker eine besser gesteuerte Ausnützung der  reaktiven Komponenten im     Anstrichmittel    und ermö  glichen so die Herstellung wirksamerer Produkte zu  niedrigerem Preis.

      <I>Extender</I>     vona        Carbonattyp       Die guten Eigenschaften, die     Calcit    und     Dolomit    als  typische     Carbonat-Extender    im     Anstrichmittel    zeigen,  liessen beim Lacktechniker den Wunsch wach werden,  diese Extender auch in grösseren Mengen in Schutzgrun  dierungen einzusetzen. Die Schutzwirkung war jedoch  in vielen Fällen enttäuschend. Speziell in billigen sog.

         Primern,    die nur einen geringen Gehalt an reaktiven  Pigmenten aufweisen, können in der Anfangsphase des  Schutzsystems,     z.B.        Unterrostungen    entstehen, da die       Carbonat-Extender,    die durch Hydrolyse,     z.B.    Kalzium  hydroxyd bilden, einen grossen Anteil der zur     Passi-          vierung    erforderlichen Anionen chemisch binden und  in weniger wirksame oder erst zu spät wirksam wer  dende Verbindungen überführen.  



  Obwohl Extender vom     Carbonattyp    eine gewisse  Schutzwirkung zeigen, die auf der bekannten passivie  renden Wirkung des Kalzium- bzw.     Magnesiumhydro-          oxydes    beruhen, ist die davon vorhandene Menge für  eine selbständige Schutzwirkung viel zu gering, liegen      doch die Wasserlöslichkeit mit 0,003 Gewichtsprozent für     Calcit    und 0,007 Gewichtsprozent     für        Dolomit    zur Bildung  von genügend     Passivierungskomplexen    zu niedrig.

   Die Bildung des     Hydroxydes    erfolgt nach folgenden Gleichungen:       Caleit        CaCO3        -I-    2     HOH        Ca(OH)2        -I-        12C03          Dolomit        CaMg(C03)w        -f-    4     HOH        Ca(OH)2        -I-        Mg(OH)

  ."        -f-    2     H.C0.3     Die durch Hydrolyse entstandenen OH-Ionen blockieren nun die aus den reaktiven Pigmenten zum Teil ebenfalls  durch Hydrolyse entstandenen passivierenden Anionen nach dem folgenden Reaktionsschema  
EMI0002.0022     
    Es können so weniger wirksame Mg- bzw.     Ca-Verbin-          dungen    entstehen, die wohl passivierende Eigenschaften  besitzen, jedoch weniger stabile     Inhibitorkomplexe    bil  den und die Qualität der Schutzanstriche verschlechtern.  



  Obwohl bis heute eine  gewisse     Reaktivität      der       Carbonatextender    festgestellt wurde, herrschte über den  Reaktionsmechanismus grosse Ungewissheit.  



  Nachbehandlungen der     Carbonatextender    mit     z.B.     Fettsäuren zu ihrer besseren     Dispergierbarkeit    bei Ver  wendung in Dispersionen werden häufig durchgeführt.  Auch Nachbehandlungen zur Erzielung einer     grösse-          ren    Wasserfestigkeit von     z.B.        Zinkchromatpigmenten     sind bekannt.  



  Hingegen ist die Nachbehandlung von     Carbonatexten-          dern    mit Anionen, die einen hohen sog.     Passivierungs-          wert    besitzen und eine mehr oder weniger lösliche Ober  flächenschicht mit dem Extender bilden, neu.  



  Da die Wasserlöslichkeit der natürlichen     Carbonat-          extender    sehr niedrig ist, benötigt man zur Nachbehand  lung nur geringe Mengen von Anionen. Es darf nur  eine sehr dünne Schutzschicht auf den Extendern er  zeugt werden, um während der nur wenige Wochen  dauernden Anfangsphase des     Schutzanstrichsystems    die  gute, spezifische Wirkung des     Carbonatextenders,        z.B.     als blasenverhinderndes Mittel, nicht zu gefährden.  



  Durch Witterungseinflüsse können im     Anstrichfilm     zahlreiche Wasserstoffionen entstehen, die auf der  Metalloberfläche Elektronen aufnehmen und dadurch  zu Wasserstoffgas reduziert werden, das sich in Form  von Blasen im     Anstrichfilm    sammeln kann. Das sich  aus den     Carbonatextendem    bildende     Ca(OH)2    bzw.       Mg(OH)2    ist in der Lage, die überflüssigen     H+-    -Ionen  in Wasser überzuführen. Diese Reaktionsmöglichkeit  darf den     Extendern    nach der Bildung der anfänglichen       Inhibitorkomplexe    auf der Metallunterlage nicht ver  sagt werden.  



  Ein richtig nachbehandelter     anionaktiver    Extender  vom     Carbonattyp    im     Anstrichfilm    stellt der Metallober  fläche eine genügend grosse Menge passivierender Anio  nen zur     Verfügung,    so dass eine optimale Schutzschicht  für die Anfangsphase des     Schutzanstrichsystems    erhalten  wird. Die grosse Oberfläche der Extender bietet dem  Wasser eine     Hydrolysemöglichkeit,    wie sie kein reak  tives Pigment bieten könnte. Diese Fähigkeit der     Exten-          der    ist für den Fachmann unerwartet und übernaschend.

    <I>Beispiel 1</I>       Millicarb    (Warenzeichnen für sehr feinen     Calcit)    wird  mit einer etwas Zinkphosphat enthaltenden Phosphor  säurelösung behandelt,    
EMI0003.0001     
      wobei das Zinkphosphat leichter lösliche primäre und  sekundäre Zinkphosphate bildet. Das sich gleichzeitig  bildende sekundäre     Kalziumphosphat    ist relativ schwer  löslich.  



       Extender        vonz        Silicnttyp     Säurefeste Extender, wie     Talcum,    Asbestmehl,     Pla-          storit    (Warenzeichnen)     usw:    werden meist in ihrer na  türlichen Form mehr oder weniger fein gemahlen zur  Herstellung von     Anstrichmitteln    verwendet.

   Sie zeich  nen sich durch ihre faserige oder     blättchenförmige     Struktur aus und verbessern die physikalischen Eigen  schaften des     Anstrichfilms    durch Beeinflussen seiner       Thixotropie    und allfällige     Viskositätssteigerung    das       rheologische    Verhalten des     Anstrichmittels.    Ferner kön  nen die Adhäsionseigenschaften des     Anstrichfilms    ver  bessert werden.  



  Diese wichtige     Extendergruppe    liegt meist als     Magne-          siumhydroxylkomplex    vor ; sie ist jedoch     amphoter    und    kann, je nach dem Medium als     Hydroxylkoinplex    oder  als basische Komplexsäure reagieren.  



  Wie zahlreiche Versuche gezeigt haben, können diese       Hydroxylkomplexe    oder basischen Komplexsäuren in       Anstrichfilmen,    die für die     Passivierung    der Unterlage  wichtigen Anionen abbinden und damit die Schutzeigen  schaften, insbesondere in der Anfangsphase des An  strichmittelsystems stark gefährden.  



       Diese    überraschende Erkenntnis widerspricht den bis  herigen Ansichten über Extender, wonach diese nur die  physikalischen Eigenschaften der     Anstrichmittel    beein  flussen.  



  Es ist bekannt, dass gewisse     Talcum-Typen    mit sehr  grosser Oberfläche,     z.B.    20     mz/g    bei 6     Mikron    Korn  feinheit in der Lage sind,     z.B.    Harze zu absorbieren.  Von dieser Eigenschaft wird in der     Papierindustrie    zur       Entharzung    der Zellulose Gebrauch gemacht.  



  Betrachtet man das     Talcummolekül    als     Magnesium-          hydroxylkomplex    der Formel: 2 Mg O . 4     Si    O. . Mg       (OH)".    oder  
EMI0004.0039     
    so wird eine gewisse Ähnlichkeit mit dem     Hydroxyl-          apatit    der Formel  
EMI0004.0042     
  
EMI0004.0043     
    auffallen.

   Vom     Hydroxylapatit    der Zähne ist bekannt,  dass er als     Anionaustauscher    wirkt: die OH-Gruppen  können durch     Fluorionen    ausgetauscht werden zum       Apatit    der Formel nach Werner    [Ca     @Ca3        (POl@3]        F@       Es wurde daher untersucht, ob komplexgebundenes  Mg (OH)., ebenfalls als     Anionenaustauscher    wirken kann.  Natürlich wird diese Reaktion nur an der     Extender-          teilchenoberfläche    stattfinden.  



  Die durchgeführten Versuche zeigen, dass ein     Anio-          nenaustausch    an der     Extenderteilchenoberfläche    tat  sächlich stattfindet. Folglich können geeignete Extender  durch Nachbehandlung mit geeigneten Anionen in       anionaktive    Extender übergeführt werden,     d.h.    in solche,  die im     Anstrichfilm    keine zur     Passivierung    notwendi  gen,     z.B.    durch     Hydrolise    entstandenen Anionen aus  reaktiven Pigmenten aufnehmen, sondern vielmehr unter    geeigneten Bedingungen solche abgeben.

   Die praktische  Bedeutung solcher     anionaktiver    Extender, die sehr  billig hergestellt werden können und eine wesentliche  Einsparung an teuren     Inhibitorpigmenten    ermöglichen,  dürfte ausserordentlich gross sein.  



  Bis heute ist kein einziger Extender für Anstrich  mittel auf dem Markt, der eine weisse Farbe besitzt,  säure- und     laugenbeständig    ist und     in    praktisch jeder  Kombination erfolgreich     eingesetzt    werden kann.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE I. Extender für Anstrichmittel, dadurch gekenn zeichnet, dass die Extenderteilchenoberfläche eine passi vierende Ionen abgebende Schicht aufweist. 1I. Verfahren zur Herstellung von Extendern nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass man die Oberfläche von Extenderteilchen mit passivierenden Ionen abgebenden Verbindungen behandelt.
    UNTERANSPRUCH Verfahren nach Patentanspruch 1I, dadurch gekenn zeichnet, dass man als passivierende Ionen abgebende Verbindungen Orthophosphorsaüre, Pyrophosphorsäure, Chromsäure, Molybdänsäure, Zinkchromat-Komplex- säure oder die entsprechenden Zink-, Barium-, Blei-, Strontium-, Mangan-, Antimon, Aluminiumderivate ver wendet.
CH28867A 1967-01-10 1967-01-10 Extender für Anstrichmittel und Verfahren zu deren Herstellung CH473206A (de)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2200654A1 (de) * 1971-02-22 1972-08-31 American Metal Climax Inc Pigment mit Korrosionsschutzeigenschaften,Verfahren zu seiner Herstellung und seine Verwendung
DE2245959A1 (de) * 1971-09-20 1973-03-22 Hammond Lead Products Zusammengesetztes pigment und verfahren zu seiner herstellung
DE2334542A1 (de) * 1972-07-07 1974-01-24 American Metal Climax Inc Korrosionsinhibierendes pigment und verfahren zur herstellung desselben

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