DE102005052202A1 - Aqueous silica dispersion useful for coating metal and glass substrates contains dissolved sodium carbonate - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Siliciumdioxid-Dispersion, ein Verfahren zu deren Herstellung, sowie deren Verwendung zur Beschichtung von Metall- und Glassubstraten.The The invention relates to a silica dispersion, a process for their production, as well as their use for the coating of Metal and glass substrates.
Es ist bekannt, dass aufgrund der hohen Sintertemperatur Siliciumdioxid oft ungeeignet zum Beschichten von Metall- und insbesondere Glassubstraten ist.It is known that due to the high sintering temperature of silica often unsuitable for coating metal and especially glass substrates.
Die Sintertemperatur kann durch Beimengungen von Bor, Natrium und Phosphor zum Teil deutlich reduziert werden. Fürbeth et al. beschreiben in Materials und Corrosion, 53, 772 (2002) den Einsatz von Dispersionen auf Basis von pyrogen hergestelltem Siliciumdioxid, die durch Zugabe von Borsäure, Natriumtetraborat oder Natriummetaphosphat modifiziert wurden. Es wurde jedoch festgestellt, dass die dort gemachten Angaben nicht ausreichen, eine Siliciumdioxid-Dispersion so zu modifizieren, dass sie zum einen eine gute Verarbeitbarkeit zeigt und zum anderen einen ausreichenden Füllgrad aufweist um eine Beschichtung mittels mechanischer Methoden wie Spin-Coating oder Dip-Coating zu erlauben. Unter Verarbeitbarkeit ist zu verstehen, dass die Dispersion eine möglichst geringe Viskosität aufweist und ausreichend stabil gegen Gelierung und Sedimentation ist. Tatsächlich gelingt es Fürbeth et al. nicht, Siliciumdioxid-Dispersionen so zu modifizieren, dass mechanische Beschichtungsmethoden angewandt werden können. Fürbeth et al. erreichen Füllgrade der Dispersionen an Siliciumdioxid, die lediglich bei 1 bis 5 Gew.-% liegen und erreichen eine rissfreie, homogene Beschichtung lediglich durch Elektrophorese.The Sintering temperature may be due to admixtures of boron, sodium and phosphorus be significantly reduced in part. Fürbeth et al. describe in Materials and Corrosion, 53, 772 (2002) the use of dispersions based on pyrogenic silicon dioxide, by adding of boric acid, Sodium tetraborate or sodium metaphosphate were modified. It However, it was found that the information given there was not sufficient to modify a silica dispersion such that On the one hand it shows good processability and on the other hand one adequate filling level has a coating by mechanical methods such as Spin coating or dip coating to allow. By processability is meant that the dispersion one possible low viscosity and sufficiently stable against gelation and sedimentation is. Indeed Fürbeth succeeds et al. not to modify silica dispersions so that mechanical coating methods can be used. Fürbeth et al. achieve filling levels of the dispersions of silica, which are only at 1 to 5 wt .-% lie and reach a crack-free, homogeneous coating only by electrophoresis.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher eine Siliciumdioxid-Dispersion bereitzustellen, die zur mechanischen Beschichtung von Metallsubstraten und Glassubstraten eingesetzt werden kann. Aufgabe der Erfindung ist es weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Dispersion bereitzustellen.task Therefore, it is a silica dispersion of the present invention for the mechanical coating of metal substrates and glass substrates can be used. Object of the invention it is also a process for producing such a dispersion provide.
Gegenstand der Erfindung ist eine wässerige Dispersion enthaltend Siliciumdioxid, die Natriumcarbonat enthält und frei von organischen Bindemitteln ist, wobei
- – das Gewichtsverhältnis Siliciumdioxid zu Natriumcarbonat, ausgedrückt als SiO2/Na2O, 85:15 bis 95:5 beträgt,
- – das Siliciumdioxid ein amorphes, aggregiertes Siliciumdioxid mit einer BET-Oberfläche von 150 bis 350 m2/g ist,
- – der mittlere Aggregatdurchmesser der Siliciumdioxidpartikel in der Dispersion kleiner als 200 nm ist,
- – der pH-Wert 8 bis 11 beträgt,
- – Natriumcarbonat gelöst in der Dispersion vorliegt, und
- – der Anteil an Siliciumdioxid maximal 20 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge der Dispersion, beträgt.
- The weight ratio of silica to sodium carbonate, expressed as SiO 2 / Na 2 O, is 85:15 to 95: 5,
- The silica is an amorphous, aggregated silica having a BET surface area of 150 to 350 m 2 / g,
- The average aggregate diameter of the silica particles in the dispersion is less than 200 nm,
- The pH is 8 to 11,
- - Sodium carbonate dissolved in the dispersion is present, and
- - The proportion of silica is not more than 20 wt .-%, based on the total amount of the dispersion.
Die erfindungsgemäße Dispersion bleibt über einen Zeitraum von mindestens 24 Stunden gießbar beziehungsweise ist durch Schütteln wieder in einen solchen Zustand überführbar (thixotrophes Verhalten).The Dispersion according to the invention stays over a period of at least 24 hours pourable respectively is through shake again in such a condition convertible (thixotropic behavior).
Unter „wässerig" ist zu verstehen, dass die flüssige Phase der Dispersion zu wenigstens 60 Gew.-%, in der Regel mehr als 90 Gew.-%, aus Wasser besteht. Ebenso ist es möglich, dass Wasser den einzigen Bestandteil der flüssigen Phase darstellt. Dabei sollen die in Wasser gelösten Stoffe nicht als flüssige Phase verstanden werden.By "watery" is meant that the liquid Phase of the dispersion to at least 60 wt .-%, usually more as 90 wt .-%, consists of water. Likewise it is possible that Water represents the only component of the liquid phase. there should be dissolved in water Substances not as liquid Phase to be understood.
Unter organischen Bindemitteln sind solche verstehen, die dem Fachmann auf dem Gebiet der Beschichtung von Metall- und Glassubstraten aus dem Stand der Technik bekannt sind.Under Organic binders are to be understood by those skilled in the art in the field of coating of metal and glass substrates from the prior Technics are known.
Der pH-Wert der erfindungsgemäßen Dispersion liegt in einem Bereich von pH 8 bis 11, vorzugsweise bei 9,0 bis 10,5. In diesem pH-Bereich ist die Löslichkeit des Siliciumdioxides in der Dispersion vernachlässigbar. Bei pH-Werten von mehr als 11 kommt es zu einer raschen Gelierung. Die Dispersion ist dann nicht mehr verarbeitbar. Die Löslichkeit von amorphem Siliciumdioxid in alkalischen Medien ist der Fachliteratur entnehmen.Of the pH value of the dispersion according to the invention is in the range of pH 8 to 11, preferably 9.0 to 10.5. In this pH range is the solubility of the silica negligible in the dispersion. At pH greater than 11, rapid gelation occurs. The dispersion is then no longer processable. The solubility of amorphous silica in alkaline media is the literature remove.
Ein „amorphes, aggregiertes Siliciumdioxid mit einer BET-Oberfläche von 150 bis 350 m2/g" kann vorzugsweise durch ein pyrogenes Verfahren erhalten werden. Dabei werden Siliciumverbindungen, in der Regel Siliciumtetrachlorid, mittels Wasserdampf und/oder Sauerstoff in Siliciumdioxid umgewandelt. Beispiele solcher Produkte sind AEROSIL®200 oder AEROSIL®300, beide Degussa.An "amorphous, aggregated silica having a BET surface area of from 150 to 350 m 2 / g" may preferably be obtained by a pyrogenic process whereby silicon compounds, typically silicon tetrachloride, are converted to silica by means of steam and / or oxygen Products are AEROSIL ® 200 or AEROSIL ® 300, both Degussa.
Der mittlere Aggregatdurchmesser der Siliciumdioxidpartikel wird durch Laserbeugung oder dynamische Lichtstreuung ermittelt.Of the average aggregate diameter of the silica particles is through Laser diffraction or dynamic light scattering determined.
Bevorzugt kann eine wässerige Dispersion sein in der Siliciumdioxid der einzig feste Bestandteil in der Dispersion ist.Prefers can be a watery Be the only solid component in the silica dispersion the dispersion is.
Das Gewichtsverhältnis Siliciumdioxid zu Natriumcarbonat liegt in der erfindungsgemäßen Dispersion bei 85:15 bis 95:5, ausgedrückt als SiO2/Na2O. Bei höheren Anteilen von Na2O resultieren schlecht oder nicht verarbeitbare Dispersionen, die zum Beschichten von Substraten nicht geeignet sind. Bei niedrigen Na2O-Anteilen erfolgt eine unzureichende Beschichtungsqualität bei Metall- und Glassubstraten. Insbesondere bei Glasfasern führt dies zu einer nicht ausreichenden Vernetzung der Fasern. Vorzugsweise beträgt das Gewichtsverhältnis Siliciumdioxid zu Natriumcarbonat, ausgedrückt als SiO2/Na2O, 88:12 bis 92:8.The weight ratio of silica to sodium carbonate in the dispersion according to the invention is 85:15 to 95: 5, expressed as SiO 2 / Na 2 O. At higher levels of Na 2 O results ren poor or unprocessable dispersions that are not suitable for coating substrates. At low Na 2 O content insufficient coating quality occurs in metal and glass substrates. Especially with glass fibers, this leads to an insufficient crosslinking of the fibers. Preferably, the weight ratio of silica to sodium carbonate, expressed as SiO 2 / Na 2 O, is 88:12 to 92: 8.
Die BET-Oberfläche des Siliciumdioxides in der erfindungsgemäßen Dispersion ist mit 150 bis 350 m2/g hochoberflächig. Für die Stabilität der erfindungsgemäßen Dispersion haben sich eine BET-Oberfläche von 200 ± 25 m2/g oder 300 ± 25 m2/g als vorteilhaft erwiesen.The BET surface area of the silicon dioxide in the dispersion according to the invention has a high surface area of 150 to 350 m 2 / g. For the stability of the dispersion according to the invention, a BET surface area of 200 ± 25 m 2 / g or 300 ± 25 m 2 / g have proved to be advantageous.
Der Gehalt von Siliciumdioxid in der erfindungsgemäßen Dispersion beträgt bis zu 20 Gew.-%. Ein hoher Anteil ist für die mechanische Beschichtung bevorzugt, führt jedoch zu einer geringeren Stabilität der Dispersion. Vorteilhafterweise beträgt der Anteil an Siliciumdioxid 5 bis 15 Gew.-%, wobei Werte von 8 bis 12 Gew.-% besonders bevorzugt sind.Of the Content of silicon dioxide in the dispersion according to the invention is up to 20% by weight. A high proportion is for the mechanical coating prefers leads however, to a lower stability of the dispersion. advantageously, is the proportion of silica 5 to 15 wt .-%, wherein values of 8 to 12 wt .-% are particularly preferred.
Es ist ein wesentliches Merkmal der erfindungsgemäßen Dispersion, dass der mittlere Aggregatdurchmesser der Siliciumdioxidpartikel in der Dispersion kleiner als 200 nm ist. Bevorzugt ist ein Bereich von 70 bis 150 nm. In diesem Bereich zeigt die erfindungsgemäße Dispersion eine besonders hohe Stabilität.It is an essential feature of the dispersion of the invention that the middle Aggregate diameter of the silica particles in the dispersion is less than 200 nm. Preferred is a range of 70 to 150 nm. In this area, the dispersion of the invention shows a particular high stability.
Die erfindungsgemäße Dispersion kann neben Natriumcarbonat auch in der Dispersion lösliche Natriumsalze der Phosphorsäuren und/oder Borsäure der Startdispersion enthalten. Diese Zusätze können die Eigenschaften einer Beschichtung verbessern. Der Anteil der Natriumsalze der Phosphorsäuren und/oder Borsäure beträgt vorzugsweise 0,5 bis 10 Gew.-% der Menge an Natriumcarbonat, wobei das Gewichtsverhältnis Siliciumdioxid/(Natriumcarbonat + Natriumsalze der Phosphorsäuren und/oder Borsäure), 85:15 bis 95:5 ist, ausgedrückt als SiO2/Na2O.In addition to sodium carbonate, the dispersion according to the invention may also contain, in the dispersion, soluble sodium salts of phosphoric acids and / or boric acid of the starting dispersion. These additives can improve the properties of a coating. The proportion of the sodium salts of the phosphoric acids and / or boric acid is preferably 0.5 to 10 wt .-% of the amount of sodium carbonate, wherein the weight ratio of silica / (sodium carbonate + sodium salts of phosphoric acids and / or boric acid), 85:15 to 95: 5 is expressed as SiO 2 / Na 2 O.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen, wässerigen Siliciumdioxid-Dispersion bei dem man bei Raumtemperatur Natriumcarbonat als Feststoff oder gelöst in Wasser unter Bewegung zu einer Siliciumdioxid enthaltenden Startdispersion in einer Menge hinzufügt, dass das Gewichtsverhältnis Siliciumdioxid zu Natriumcarbonat, ausgedrückt als SiO2/Na2O, 85:15 bis 95:5 beträgt und wobei die Startdispersion die folgenden Merkmale aufweist:
- – das Siliciumdioxid ist ein amorphes, aggregiertes Siliciumdioxid mit einer BET-Oberfläche von 150 bis 350 m2/g,
- – der mittlere Aggregatdurchmesser der Siliciumdioxidpartikel in der Dispersion ist kleiner als 200 nm,
- – der pH-Wert beträgt 8 bis 11,
- – Siliciumdioxid ist einziger fester Bestandteil in der Startdispersion, mit einer Konzentration von maximal 20 Gew.-%, bezogen auf die Menge der Startdispersion.
- - the silica is an amorphous, aggregated silicon dioxide having a BET surface area of 150 to 350 m 2 / g,
- The average aggregate diameter of the silica particles in the dispersion is less than 200 nm,
- The pH is 8 to 11,
- - Silica is the only solid constituent in the starting dispersion, with a maximum concentration of 20 wt .-%, based on the amount of the starting dispersion.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann bevorzugt so ausgeführt werden, dass das Gewichtsverhältnis Siliciumdioxid zu Natriumcarbonat, ausgedrückt als SiO2/Na2O, 88:12 bis 92:8 beträgt.The process according to the invention can preferably be carried out such that the weight ratio of silica to sodium carbonate, expressed as SiO 2 / Na 2 O, is 88:12 to 92: 8.
Weiterhin kann es vorteilhaft sein, wenn die BET-Oberfläche des Siliciumdioxides in der Startdispersion 200 ± 25 m2/g oder 300 ± 25 m2/g ist.Furthermore, it may be advantageous if the BET surface area of the silica in the starting dispersion is 200 ± 25 m 2 / g or 300 ± 25 m 2 / g.
Die Konzentration von Siliciumdioxid in der Startdispersion kann vorzugsweise 5 bis 15 Gew.-% und besonders bevorzugt 8 bis 12 Gew.-% betragen.The Concentration of silica in the starting dispersion may preferably 5 to 15 wt .-% and particularly preferably 8 to 12 wt .-% amount.
Der mittlere Siliciumdioxid-Aggregatdurchmesser in der Startdispersion kann bevorzugt 70 bis 150 nm betragen.Of the average silica aggregate diameter in the starting dispersion may preferably be 70 to 150 nm.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren können in der Startdispersion neben Natriumcarbonat auch Natriumsalze der Phosphorsäuren und/oder Borsäure hinzugefügt werden. Besonders bevorzugt können Borax und Natriummetaphosphat eingesetzt werden.at the method according to the invention can in the starting dispersion in addition to sodium carbonate and sodium salts of phosphoric and / or boric acid added become. Particularly preferred Borax and sodium metaphosphate are used.
Vorteilhafterweise beträgt der Anteil der Natriumsalze der Phosphorsäuren und/oder Borsäure 0,5 bis 10 Gew.-% der Menge an Natriumcarbonat, wobei die Summe der Gewichtsanteile von Natriumcarbonat und der Natriumsalze der Phosphorsäuren und/oder Borsäure 5 bis 15 Gew.-%, bezogen auf die Summe von Siliciumdioxid, Natriumcarbonat und Natriumsalze, ist.advantageously, is the proportion of the sodium salts of phosphoric acids and / or boric acid 0.5 to 10% by weight of the amount of sodium carbonate, the sum of the Parts by weight of sodium carbonate and the sodium salts of phosphoric acids and / or boric acid 5 to 15 wt .-%, based on the sum of silica, sodium carbonate and sodium salts.
Der pH-Wert der Startdispersion beträgt 8 bis 11. Vorteilhafterweise werden Startdispersionen eingesetzt, deren pH-Wert 9,0 bis 10,5 beträgt. Gewöhnlich enthalten diese Dispersionen Ammoniak in Form von NH4OH, Natronlauge und/oder Tetraalkylammoniumhydroxide der allgemeinen Formel R4NOH, wobei R bevorzugt Methyl oder Ethyl ist.The pH of the starting dispersion is 8 to 11. Advantageously, starting dispersions are used whose pH is 9.0 to 10.5. Usually, these dispersions contain ammonia in the form of NH 4 OH, sodium hydroxide solution and / or tetraalkylammonium hydroxides of the general formula R 4 NOH, where R is preferably methyl or ethyl.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Dispersion zur Beschichtung von Metallsubstraten und Glassubstraten.One Another object of the invention is the use of the dispersion according to the invention Coating of metal substrates and glass substrates.
Als Startdispersionen werden durch Rotor-/Stator-Dispergierung erhaltene 10 gewichtsprozentige Dispersionen von AEROSIL©200 und AEROSIL©300, beide Degussa, eingesetzt, deren pH-Wert mit Ammoniakwasser auf pH 9,8 eingestellt ist. Der mittlere Aggregatdurchmesser beträgt für die AEROSIL© 200 Dispersion 104 nm und für die AEROSIL© 300 Dispersion 122 nm.The starting dispersions obtained by rotor / stator dispersion 10 percent by weight dispersions of AEROSIL © 200 and AERO SIL © 300, both Degussa, whose pH is adjusted to pH 9.8 with ammonia water. The average aggregate diameter is 104 nm for the AEROSIL © 200 dispersion and 122 nm for the AEROSIL © 300 dispersion.
Zu jeweils 300 g Dispersion werden 15,4 g Natriumcarbonat Dekahydrat hinzugefügt und unter Rühren bei Raumtemperatur mit einem Magnetrührer aufgelöst. Das Verhältnis SiO2/Na2O beträgt demnach 90:10.To each 300 g of dispersion, 15.4 g of sodium carbonate decahydrate are added and dissolved with stirring at room temperature with a magnetic stirrer. The ratio of SiO 2 / Na 2 O is therefore 90:10.
Die beiden Natriumcarbonat enthaltenden Dispersionen gelieren innerhalb von 24 Stunden, können durch Schütteln jedoch wieder verflüssigt werden (thixotropes Verhalten).The Both sodium carbonate-containing dispersions within gel of 24 hours, can by shaking but be liquefied again (thixotropic behavior).
Sie werden zum Beschichten einer Glasfasermatte (MultiStar®, Johns Manville) mittels Tauchen eingesetzt. Die Matte enthält ca. 4 % eines organischen Bindemittels.They are (Multi Star ®, Johns Manville) used by dipping to coat a glass fiber mat. The mat contains about 4% of an organic binder.
Nach der Beschichtung werden die Matten bei 500°C über einen Zeitraum von 3 Stunden thermisch behandelt. Die Untersuchung dieser Matten zeigt, dass die Glasfasern der Matte über das Siliciumdioxid aus der erfindungsgemäßen Dispersion fest miteinander verbunden sind und keine Verringerung der Zugkraft der Matten eingetreten ist. Hingegen wird ohne die Beschichtung mit der Natriumcarbonat enthaltenden Siliciumndioxid-Dispersion nach der thermischen Behandlung eine deutliche Verringerung der Zugkraft beobachtet.To The mats are coated at 500 ° C over a period of 3 hours thermally treated. The examination of these mats shows that the glass fibers of the mat over the silica from the dispersion according to the invention solid together connected and no reduction in the tensile force of the mats occurred is. On the other hand, without the coating with the sodium carbonate containing silicon dioxide dispersion after the thermal treatment observed a significant reduction in tensile force.
Durch die Modifizierung mit Natriumcarbonat gelingt es die Sintertemperatur von pyrogenem Siliciumdioxid auf Temperaturen von 500°C zu senken. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird eine Dispersion bereit gestellt, die zum einen die Sintertemperatur von pyrogenem Siliciumdioxid auf Temperaturen bis auf 500°C reduziert und gleichzeitig so zusammengesetzt ist, dass sie gut verarbeitbar ist.By the modification with sodium carbonate succeeds the sintering temperature of fumed silica to temperatures of 500 ° C lower. By the inventive method a dispersion is provided which, on the one hand, the sintering temperature reduced by fumed silica to temperatures up to 500 ° C. and at the same time it is composed so that it is easy to process is.
Das Einbringen des Natriumcarbonates in die Startdispersion kann durch geringen Energieeintrag erfolgen. Die Startdispersion hingegen, wird durch einen hohen Eintrag von Energie benötigt, um die erforderlichen geringen Aggregatdurchmesser zu erhalten. Die Trennung dieser beiden Schritte ist wesentlich für das erfindungsgemäße Verfahren. Geeignete Dispergiertechniken zur Herstellung der Startdispersion umfassen Rotor-/Statormaschinen, Planetenkneter oder Hochenergiemühlen. Bei diesen Vorrichtungen werden zwei unter hohem Druck stehende vordispergierte Suspensionsströme über eine Düse entspannt. Beide Dispersionsstrahlen treffen exakt aufeinander und die Teilchen mahlen sich selbst. Bei einer anderen Ausführungsform wird die Vordispersion ebenfalls unter hohen Druck gesetzt, jedoch erfolgt die Kollision der Teilchen gegen gepanzerte Wandbereiche.The Introduction of the sodium carbonate in the starting dispersion can by low energy input. The start dispersion, however, is required by a high input of energy to the required to obtain small aggregate diameter. The separation of these two Steps is essential for the inventive method. Suitable dispersing techniques for the preparation of the starting dispersion include rotor / stator machines, planetary kneaders or high energy mills. at These devices are pre-dispersed under high pressure Suspended streams through a nozzle. Both dispersion jets hit each other exactly and the particles grind themselves. In another embodiment, the predispersion also under high pressure, but the collision occurs the particles against armored wall areas.
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|---|---|---|---|---|
| EP2522626A1 (en) * | 2011-05-12 | 2012-11-14 | Kemira Oyj | Method of producing silica-based sol, silica-based sol and its use |
| WO2018160380A1 (en) * | 2017-02-20 | 2018-09-07 | Swimc, Llc | Aqueous dispersion of inorganic fibers and method for formulating aqueous coating composition therefrom |
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2522626A1 (en) * | 2011-05-12 | 2012-11-14 | Kemira Oyj | Method of producing silica-based sol, silica-based sol and its use |
| WO2018160380A1 (en) * | 2017-02-20 | 2018-09-07 | Swimc, Llc | Aqueous dispersion of inorganic fibers and method for formulating aqueous coating composition therefrom |
| CN108690394A (en) * | 2017-02-20 | 2018-10-23 | 广东华润涂料有限公司 | Aqueous dispersion of inorganic fibers and method for preparing aqueous coating composition therefrom |
| US11987719B2 (en) | 2017-02-20 | 2024-05-21 | Swimc Llc | Aqueous dispersion of inorganic fibers and method for formulating aqueous coating composition therefrom |
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