Date post: | 05-Apr-2015 |
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“TiO2 die richtige Auswahl ist entscheidend”Anna Röttger - Sachtleben
Dispersionsfarben für den InnenbereichFarbe und Lack Konferenz26-27 November 2013, Kassel,
Inhalt
Pigmentäres TiO2
Physikalische Eigenschaften
Pigment Eigenschaften
Optimale primäre Teilchengröße und sekundäre Teilchengröße
Teilchengrößenverteilung
Leichte Dispergierbarkeit
Wetterstabilität
TiO2 Pigment Varianten – Unterschiedliche Eigenschaften
Pigmente-Physikalische Eigenschaften
Weiße Pigmente
FarbigePigmente
SchwarzePigmente
Nichtselektive Reflexion
SelektiveReflexion undLichtabsorption
NichtselektiveAbsorption
R [%]
100
400 780 [nm]
R [%]
100
400 780 [nm]
R [%]
100
400 780 [nm]
Brechungsindex (n) verschiedener weißer Substanzen
0
1
2
Brechungsindex (n)
3
Zink-sulfid
Zink-oxid
Barium-sulfat
GipsAnataseRutile
Weiße Substanzen-Physikalische Eigenschaften
Brechungsindex und Deckvermögen
0
1
2
Brechungsindex
Titan-dioxid
(Rutile)
3
Zink-sulfid
Antimon-trioxid
bas.Blei-
carbonat
Barium-sulfat
Calcium-carbonatBinder
DeckvermögenTransparenz
Weiße Substanzen- Physikalische Eigenschaften
6
TiO2 Pigment - Performance
Teilchengrößenverteilung – ein Beispiel: Teilchengrößenverteilung von TiO2 Pigmenten
Hochglänzendes Rutil Pigment , TiO2 Gehalt 95 %
Universal Rutil Pigment , TiO2 Gehalt 94 %
Mattes Rutil Pigment , TiO2 Gehalt 83 %
Anorganische Nachbehandlung steigt Ölzahl steigt
Einfluß der Teilchengrößenverteilung auf den Farbstich
Schwarz
Feinere Teilchen Blaustich
Gröbere TeilchenGelbstich
TiO2 Pigment - Performance
Weiß
Weiß
Schwarz
8
Wetterstabiltät Reines TiO2 ist ein Halbleiter und Photokatalyst
Um wetterstabile Lackbeschichtungen zu erzielen wird die photokatalytische Eigenschaft gezielt reduziert
Hoher Rutil Anteil
Klinker Dotierung
Nachbehandlung
Al2O3
Al2O3- SiO2
Al2O3- ZrO2
TiO2 Pigment - Performance
Pigmentcore
Pigment
Anorganische Nachbehandlung
Organische Nachbehandlung
9
Wetterstabilität
Ölzahl
Oberfläche der anorganischen Nachbehandlung
Lösemittel / Bindemittelbedarf
Dispergiermittelbedarf
Teilchengrößenverteilung-> Glanz, optische Eigenschaften, Dispergierbarkeit
TiO2 Pigment PerformanceDie anorganische Nachbehandlung hat Einfluß auf
unbehandelt teilweise voluminöse dichteanorganische Fällung
Konzentration der Nachbehandlungskomponenten
Verschiedener Aufbau der Schichten der anorganischen Nachbehandlung
Art der Zugabe der Komponenten
Temperatur
Zugabezeiten
Reaktionszeiten
pH- Verläufe
TiO2 Pigment Performance- Technisches Know How Die anorganische Nachbehandlung ist vielfältig – nicht nur derprozentuale Anteil ist allein ausschlaggebend für Eigenschaften
-30
-20
-10
0
10
20
30
0 2 4 6 8 10 12
pH-value
Zeta
pot
enti
al /
mV
Isoelektrischer Punkt
Isoelektrischer Punkt
pH-abhängige Zetapotentiale von amphoteren TiO2 Pigmenten in wässriger Lösung
TiO2 Pigment Performance
12
Nachbehandlung Anorganisch z.B. Al2O3, SiO2, ZrO2
Zur Verbesserung der Wetterstabilität, Dispergierbarkeit und optischer Eigenschaften Organische Nachbehandlung, z.B. Polyole zur Verbesserung der
Benetzung
Unbehandeltes Rutil
Al2O3 nachbehandeltes hochglänzendes Rutil
Al2O3-SiO2 nachbehandeltsmattes Rutil - Dry Hide
TiO2 Pigment Performance
Unterteilung von Rutil Typen Universal Typen--> Spezialgruppe mit Untergruppen
TiO2 Gehalt variiert im Bereich ca. 92 % bis 96 % Hoher Glanz bis ---> Hochglänzend Mittlere bis zu ---> hoher/ exzellenter Wetterbeständigkeit Anwendung hochglanz, seidenmatte und matte Farben
Spezielle matte /” Dry Hide” Typen für Dispersionsfarben TiO2 Gehalt typischerweise von ca. 80 % bis 84 % Anwendung nur in matten Farben für den Innenbereich
Produkt Variablen: Oberflächenbehandlung/ Ölzahl/ BET / Teilchengröße
TiO2 Pigment Typen
TiO2 – Reinweiß optische Eigenschaften
Producer Type S /mm-1 L* b* HP / m²/l
A Sulfate 182 95,98 1,14 18,4B Sulfate 174 95,99 1,16 18,2B Sulfate 169 95,90 1,21 17,2B Sulfate 157 95,89 1,33 16,3
C Chloride 193 96,54 0,50 18,1C Chloride 180 96,41 0,39 17,4D Chloride 171 96,29 0,51 16,4B Chloride 169 96,37 0,28 15,7
E Sulfate 135 93,84 4,65 17,1E Sulfate 125 93,64 4,74 16,1
Vergleich von Streuvermögen SR, Helligkeit L*, Blaustich b* and Deckvermögen HP von verschiedenen Pigmenten
Winkler, Jochen: Titandioxid. Hannover 2003, S.64.
TiO2 – Deckvermögen weiße DispersionsfarbeDIN EN 13 300Klasse1: >99,5Klasse2: 98,0 - 99,5Klasse3: 95,0 - 98,0Klasse4: <95,0
97,0
97,5
98,0
98,5
99,0
99,5
100,0
Hid
ing
Po
wer
(%
)
97,0
97,5
98,0
98,5
99,0
99,5
100,0
Premium Dispersionsfarbe mit 13,9% TiO2 / PVK 71,9 % / PVK TiO2 16,4%,
Weiß, Ergiebigket DIN 13300 [m2/l]
97,0
97,5
98,0
98,5
99,0
99,5
100,0
Universal Typen ( westliche Welt Produzenten)
Dec
kver
mö
gen
(%
)97,0
97,5
98,0
98,5
99,0
99,5
100,0
7m2/l
class 2
class 1
D.I.Y. Dispersionsfarbe mit 8% TiO2 / PVK 72,7 % / PVK. TiO2 8,6%,
Weiß, Ergiebigkeit DIN 13300 [m2/l]
97,0
97,5
98,0
98,5
99,0
99,5
100,0
Universal Typen ( westliche Welt Produzenten)
Dec
kver
mö
gen
(%
)
97,0
97,5
98,0
98,5
99,0
99,5
100,0
7m2/l
class 2
class 1
Preiswerte Dispersionsfarbe mit 3,2% TiO2 /PVK 83,7 % /PVK TiO2 3,5%
Weiß, Ergiebigkeit DIN 13300 [7 m2/l]
97,0
97,2
97,4
97,6
97,8
98,0
98,2
98,4
Universal Typen ( westliche Welt Produzenten)
Dec
kver
mö
gen
(%
)
97,0
97,2
97,4
97,6
97,8
98,0
98,2
98,4
7m2/l
class 2
16
TiO2 Optische Eigenschaften – abgetöntes System
Aufhellvermögen L* einer grauen Dispersionsfarbe im Vergleich zur TiO2 Teilchengröße
120µm Naßfilm auf Leneta PVK 70%- PVK TiO2% 15%
TiO2 Gehalt von 93,0-97,0 %
( Typ Universalpigment )
17
TiO2 Optische Eigenschaften – abgetöntes System
TiO2 Gehalt von 93,0-97,0%
( Typ Universalpigment )
Blaustich (CBU) b*einer grauen Dispersionsfarbe im Vergleich zur Teilchengröße
120µm Naßfilm auf Leneta Folie, PVK 70% TiO2 15%
TiO2 Spezial Type – ”Dry hide”
Hochglänzende TiO2 Type im Vergleich zu einer “Dry-Hide” Type
Zur Info: Seidenmatte und matte Farben sind zu erzielen mit hochglänzenden Pigmenten durch Auswahl geeigneter Füllstoffkombinationen
Deckvermögen / Streuvermögen SRDry Hide Type
Hochglänzende Type
Pigment Volumen Konzentration PVK%
TiO2 Auswahlkriterien
Optische Eigenschaft vom Pigment
- Streuvermögen
- Farbstich ( CBU)
- Deckvermögen
Wetterstabilität
Anorganische und organische Oberflächenbehandlung
Dispergierbarkeit
Stufen der Auswahl
Hinweise zur richtigen TiO2 Wahl
Pigment Typ (Anatas oder Rutil) Blaustich ( CBU - Color black undertone) Anorganische Nachbehandlung
Anpassung der Formulierung mit Additiven, Füllstoffkombinationen, Bindemittelvarianten
Lackeigenschaften wie - Ausschwimmverhalten - Rub out - Netz- und Dispergiermittelbedarf
müssen empirisch ermittelt werden