DE10348954B3

DE10348954B3 - Verfahren zur Herstellung von Beschichtungsformulierungen für wasser- und ölabweisende Beschichtungen

Info

Publication number: DE10348954B3
Application number: DE2003148954
Authority: DE
Inventors: Hendrik Dipl.-Ing. Ahrens; Uwe Dr. Falk
Original assignee: Clariant GmbH
Current assignee: Clariant Produkte Deutschland GmbH
Priority date: 2003-10-18
Filing date: 2003-10-18
Publication date: 2005-01-05
Anticipated expiration: 2023-10-19
Also published as: WO2005035676A1

Abstract

Gegenstand der Erfindung sind Beschichtungsformulierungen, enhaltend DOLLAR A A) ein kolloidale Silikatdispersion mit einem pH zwischen 2 und 12 und einem Feststoffgehalt zwischen 1 und 60 Gew.-%, bezogen auf die Dispersion, welche Partikel aus Siliziumdioxid oder aluminiummodifiziertem Siliziumdioxid oder mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 0,5 bis 90 nm enthält, DOLLAR A B) ein Fluorsilan der Formel 1, DOLLAR F1 worin DOLLAR A R·f· ein C¶4¶- bis C¶16¶-Perfluoralkylrest oder eine Mischung dieser Perfluoralkylreste und DOLLAR A X ein Chlor- oder Bromatom oder eine Hydroxy-, Methoxy-, Ethoxy-, Propoxy-, Butoxy-, Pentoxy-, Methoxyethoxy-, Methoxydiethoxy-, Butoxyethoxy, Butoxydiethoxy-, Methoxypropoxy-, Methoxydipropoxy-, Butoxypropoxy oder eine Butoxydipropoxygruppe ist, DOLLAR A C) einen oder mehrere Katalysatoren aus der Gruppe der Brönstedt-Säuren oder Brönstedt-Basen und DOLLAR A D) ein oder mehrere organische Lösemittel und/oder Wasser.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von permanenten wasser- und ölabweisenden Beschichtungsformulierungen auf Oberflächen mittels kolloidalem Silikat, die Beschichtungsformulierung und beschichtete Oberflächen.
US-6 352 581 beschreibt ein Verfahren zur Beschichtung von Fassaden mittels einer kolloidalen Silikatdispersion in Kombination mit Schichtsilikaten auf Oberflächen. Nach dem Auftrag der kolloidalen Silikatdispersion bildet sich ein Silikatfilm, der das Anschmutzverhalten reduziert. Das Anschmutz- und Reinigungsverhalten der behandelten Oberflächen und die Kontaktwinkel gegen Wasser und ölige Verschmutzungen genügt jedoch noch nicht den Anforderungen, die an leicht zu reinigenden Oberflächen gestellt werden (Oberflächen mit Easy-toclean Effekt). Ein weiterer Nachteil ist die mangelnde Haftung auf glatten, nicht porösen Oberflächen und die geringe Scheuerbeständigkeit der Beschichtung.
Eine ausreichende Reduzierung der Anschmutzneigung lässt sich durch die Verwendung von perfluoralkylgruppenhaltigen Verbindungen erzielen. Perfluoralkylgruppen verleihen Oberflächen hydrophobe und oleophobe Eigenschaften, und erleichtern das Reinigen dieser Oberflächen, was man allgemein als Easy-to-clean Effekt bezeichnet.
EP 0 477 805 A1 beschreibt ein Verfahren, bei dem Stahl-, Kunststoff- und Glasoberflächen mit einer Lösung aus Perfluoralkylsilanen und fluorierten Olefinen in fluorierten Kohlenwasserstoffen beschichtet werden.
EP 0 497189 B1 beschreibt ein Verfahren, bei dem eine Lösung aus Perfluoralkyltrichlorsilan in Fluorkohlenwasserstoffen auf Glas verwendet wird.
Hierbei werden monomolekulare Schichten erzeugt, die hydrophobe Eigenschaften haben. Nachteilig ist die relativ dünne Schichtdicke, so dass die Beschichtungen nicht scheuerbeständig sind. Ein weiterer Nachteil ist die Emission von fluorierten Kohlenwasserstoffen in die Atmosphäre.
EP 0 548 775 A1 beschreibt eine Methode zur Herstellung von wasserabweisenden Schichten, bei der Perfluoralkylsilane und Tetraethoxysilan durch Zugabe von verdünnter Salpetersäure in einem Lösemittelgemisch aus Wasser und Isopropanol teilweise hydrolysiert werden, und dieses Vorkondensat auf Glas aufgetragen wird.
WO 92/21729 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Vorkondensaten aus Fluorsilanen und 3-Methacryloxypropyltrimethoxysilan nach dem Sol-Gel-Prozess. Diese Vorkondensate eignen sich zusammen mit Photoinitiatoren als Beschichtungsformulierungen, welche auf Substraten aufgebracht werden und durch UV-Strahlung härten. Die Beschichtungen sind aufgrund der Perfluoralkylgruppen wasser- und ölabweisend.
WO 97/20005 beschreibt die Verwendung von Beschichtungszusammensetzungen auf der Basis von WO 92/21729 auf diversen Substraten wie auf Metallen, Metalloxiden, Natursteinen, Kunststoffen, Bauwerken, Möbeln, medizinische Geräten und weiteren Gebrauchsgegenständen.
Nachteil der nach dem Sol-Gel-Prozess hergestellten Beschichtungsformulierungen sind eine geringe Lagerbeständigkeit und ein aufwendiges Herstellungsverfahren. Folgende Dokumente offenbaren Beschichtungsformulierungen ohne Sol-Gel-Prozess, die durch Mischen der Einzelkomponenten hergestellt werden und daher leichter zugänglich sind.
EP 0 657 393 A1 beschreibt ein Mischung aus Perfluoralkylsilanen, Tetraethoxysilanen, Ethanol, Wasser und verdünnter Salzsäure, die als Beschichtungsformulierung auf Glas eine wasser- und ölabweisende Schicht bildet.
EP 0 799 873 A1 beschreibt eine Mischung aus Perfluoralkylsilanen, Tetraethoxysilanen, Ethanol, Wasser und Essigsäure als Katalysator, welche auf Glas aufgetragen wird und eine wasserabweisende Schicht bildet.
EP 0 513 727 A2 beschreibt ein beschichtetes Glassubstrat, das durch Auftragen einer Lösung aus Perfluoralkylsilanen, Tetraethoxysilan, Tetra-n-butoxytitan, Wasser, Ethanol und als Katalysator verdünnte Salzsäure, Trocknung der Lösung und Einbrennen bei 250°C erhalten wird.
EP 0 738 771 B1 beschreibt eine wasserlösliches Oberflächenbeschichtungsmittel, das durch partielle Hydrolyse von Perfluoralkylsilanen, aminogruppenhaltigen Alkoxysilanen und alkylgruppenhaltigen Alkoxysilanen hergestellt wird. Durch die Beschichtung wird die Oberfläche öl- und wasserabweisend.
Nachteile bisheriger Verfahren sind die eingeschränkte Verfügbarkeit der Rohstoffe und hohe Kosten für die Beschaffung der Rohstoffe.
Ziel der vorliegenden Erfindung war es, Beschichtungsformulierungen zur Herstellung hydrophober und oleophober Beschichtungen mit Easy-to-clean-Effekt zu entwickeln, die die genannten Nachteile nicht aufweisen.
Gegenstand der Erfindung sind Beschichtungsformulierungen, enthaltend

A) eine kolloidale Silikatdispersion mit einem pH zwischen 2 und 12 und einem Feststoffgehalt zwischen 1 und 60 Gew.-%, bezogen auf die Dispersion, welche Partikel aus Siliziumdioxid oder aluminiummodifiziertem Siliziumdioxid mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 0,5 bis 90 nm enthält,
B) ein Fluorsilan der Formel 1
worin R^f ein C₄- bis C₁₆-Perfluoralkylrest oder eine Mischung dieser Perfluoralkylreste, und X ein Chlor- oder Bromatom oder eine Hydroxy-, Methoxy-, Ethoxy-, Propoxy-, Butoxy-, Pentoxy-, Methoxyethoxy-, Methoxydiethoxy-, Butoxyethoxy, Butoxydiethoxy-, Methoxypropoxy-, Methoxydipropoxy-, Butoxypropoxy- oder eine Butoxydipropoxygruppe ist,
C) einen oder mehrere Katalysatoren aus der Gruppe der Brönstedt-Säuren oder Brönstedt-Basen, und
D) ein oder mehrere organische Lösemittel und/oder Wasser.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Beschichtungsformulierung zur Herstellung einer Easy-to-clean-Beschichtung auf Oberflächen.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer Oberfläche mit Easy-to-clean-Beschichtung, indem man auf eine Oberfläche die erfindungsgemäße Beschichtungsformulierung aufträgt und die darin enthaltenen flüchtigen Bestandteile verdunsten lässt.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Oberfläche mit Easy-to-clean-Beschichtung, erhältlich nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren.
Alle Prozentangaben bedeuten Gewichtsprozente bezogen auf das Gesamtgewicht der Beschichtungsformulierung, sofern nicht anders angegeben.
Wird die erfindungsgemäße Beschichtungsformulierung auf Oberflächen aufgetragen, bildet sich aus der Silikatdispersion durch Verdunstung der Lösemittel ein Silikatfilm, der durch Hydrolyse der Silane organisch modifiziert ist. Durch die perfluoralkylgruppenhaltigen Silane erhält der Silikatfilm hydrophobe und oleophobe Eigenschaften. Die erfindungsgemäßen Beschichtungsformulierungen eignen sich für die Herstellung leicht zu reinigender Oberflächen mit reduziertem Anschmutzverhalten. Die erfindungsgemäßen Beschichtungsformulierungen werden durch Mischen hergestellt.
Die kolloidale Silikatdispersion enthält suspendierte Silikatpartikel aus Siliziumdioxid oder aluminiummodifiziertem Siliziumdioxid, die eine anionische oder kationische Oberflächenladung besitzen können. In diesem Fall ist als Gegenion zur Oberflächenladung ein Kation aus der Gruppe der Alkalimetalle, ein Ammoniumion oder ein Wasserstoffion oder ein Anion aus der Gruppe der Halogene oder ein Hydroxidion enthalten. Die Silikatpartikel sind entweder in Wasser oder in einem organischen Lösemittel oder in einer Mischung aus einem organischen Lösemittel und Wasser dispergiert.
Die durchschnittliche Partikelgröße beträgt 0,5–90 nm, vorzugsweise 1–70 nm und besonders bevorzugt 2–50 nm.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die erfindungsgemäße Beschichtungsformulierung ein Tetraalkoxysilan der Formel 2
worin
X Chlor, Brom oder eine Hydroxy-, Methoxy-, Ethoxy-, Propoxy-, Butoxy-, Pentoxy-, Methoxyethoxy-, Methoxydiethoxy-, Butoxyethoxy, Butoxydiethoxy-, Methoxypropoxy-, Methoxydipropoxy-, Butoxypropoxy- oder Butoxydipropoxygruppe darstellt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält die erfindungsgemäße Beschichtungsformulierung ein Alkylalkoxysilan der Formel 3
worin
R ein C₁- bis C₁₈-Alkylrest,
X Chlor, Brom oder eine Hydroxy-, Methoxy-, Ethoxy-, Propoxy-, Butoxy-, Pentoxy-, Methoxyethoxy-, Methoxydiethoxy-, Butoxyethoxy, Butoxydiethoxy-, Methoxypropoxy-, Methoxydipropoxy-, Butoxypropoxy- oder Butoxydipropoxygruppe,
n eine Zahl von 1 bis 3 und
m gleich (4 – n) ist.
Der Katalysator aus der Gruppe der Brönstedt-Säuren kann beispielsweise Schwefelsäure, Salpetersäure, Salzsäure, Phosphorsäure, Alkylphosphorsäureester, Alkylphosphonsäure, Ameisensäure, Essigsäure, Propionsäure, Glycolsäure, Oxalsäure, Zitronensäure und/oder Milchsäure sein. Der Katalysator aus der Gruppe der Brönstedt-Basen kann beispielsweise Natronlauge, Kalilauge, LiOH, Ammoniak, Triethanolamin, Trimethylamin, Triethylamin, Tripropylamin, Trinatriumphosphat, Soda, Dikaliumcarbonat, Kaliumborat und Natriumborat sein.
Die organischen Lösemittel der Beschichtungsformulierung als auch der kolloidalen Silikatdispersion, sofern letztere nicht ausschließlich Wasser als Lösemittel enthält, können aus folgenden Gruppen ausgewählt sein:
Alkohole wie beispielsweise Methanol, Ethanol, Propanol, Isopropanol, Butanol,
Ether wie beispielsweise Diethylether, Dipropylether, Dibutylether, Tetrahydrofuran,
Diole oder Polyole wie beispielsweise Monoethylenglycol, Propylenglycol, Butylenglycol, Di- und Polyethylenglycole, Di- und Polypropylenglycole, Glycerin, Trimethylolpropan, Pentaerythritol, Diglycerinether, Polyglycerinether,
Ethylenglycolether wie beispielsweise Monomethylmonethylenglycolether, Monomethyldiethylenglycolether, Monomethylpolyethylenglycolether und die entsprechenden Monoethyl-, Monopropyl- und Monobutylether, Dimethylmonethylenglycolether, Dimethyldiethylenglycolether, Dimethylpolyethylenglycolether und die entsprechenden Diethyl-, Dipropyl und Dibutylether,
Propylenglycolether wie beispielsweise Monomethylpropylenglycolether, Monomethyldipropylenglycolether, Monomethylpolypropylenglycolether und die entsprechenden Monoethyl und Monobutylether, Dimethylpropylenglycolether,
Dimethyldipropylenglycolether, Dimethylpolypropylenglycolether und die entsprechenden Diethyl- und Dibutylether,
halogenorganische Kohlenwasserstoffe wie Tetrachlorkohlenstoff, Chloroform, Trifluorkohlenstoff, Tetrachlorethan und Perchlorethylen,
Ester wie Ethylacetat, Propylacetat, Isopropylacetat, Butylacetat, Methoxypropylacetat, Butoxyethylacetat,
Ketone wie Aceton, Methylethylketon oder Methylbutylketon.
Die erfindungsgemäßen Beschichtungsformulierungen haben im allgemeinen folgende quantitative Zusammensetzungen:

A) 0,01–50%, vorzugsweise 0,2–30% und besonders bevorzugt 0,5 bis 10% der kolloidalen Silikatdispersion,
B) 0,01–20%, vorzugsweise 0,2–10% und besonders bevorzugt 0,3 bis 5% des Fluorsilans,
C) 0,005–8%, vorzugsweise 0,01–5% und besonders bevorzugt 0,04 bis 4% des oder der Katalysatoren,
D) 1–99,8%, vorzugsweise 10–98% und besonders bevorzugt 20 bis 95% des organischen Lösemittels oder des Gemisches aus organischen Lösemitteln, sowie gegebenenfalls
E) 0–20%, vorzugsweise 0,1–10% und besonders bevorzugt 0,3 bis 5% des Tetraalkoxysilans,
F) 0–20%, vorzugsweise 0,1–10% und besonders bevorzugt 0,3 bis 5% des Alkylalkoxysilans,
G) 0–60%, vorzugsweise 0,1–40% und besonders bevorzugt 1 bis 30% Wasser zusätzlich zum Wassergehalt, der über die Zugabe der kolloidalen Silikatdispersion in die Beschichtungsformulierung eingebracht wird.

Zur Herstellung der Beschichtungsformulierungen werden die Einzelkomponenten A), B), C) und D) sowie gegebenenfalls E), F) und G) bei vorzugsweise 10 bis 35°C unter Rühren zusammengegeben, wobei vorzugsweise das Lösemittelgemisch und ggf. Wasser (Komponenten D) und G)) vorgelegt werden und anschließend vorzugsweise nacheinander
der oder die Katalysatoren (Komponente C)),
die kolloidale Silikatdispersion (Komponente A)),
die Fluorsilane (Komponente B)) und
wahlweise die Tetraalkoxysilane und wahlweise die Alkylalkoxysilane (Komponenten E) und F)) unter Rühren zugegeben werden.
Die erfindungsgemäßen Beschichtungsformulierungen werden auf die zu beschichtende Oberfläche aufgetragen und bilden eine permanente Beschichtung mit Easy-to-clean-Effekt. Geeignete Substrate können Glas, keramische und mineralische Oberflächen wie Granit, Terrakotta, Holz, Kunststoffe, Metalloxide und mit Polysilazanen beschichtete Oberflächen sein.
Nachdem die Beschichtungsformulierung auf dem Substrat aufgetragen wurde, verdampfen das Wasser und die organischen Lösemittel. Durch den Trocknungsprozess bildet die kolloidale Silikatdispersion einen Silikatfilm, der durch die Hydrolyse und Kondensation der Fluorsilane, Tetraalkoxysilane und Alkylalkoxysilane organisch modifiziert wird. Die Perfluoralkylgruppen verleihen dem Film die hydrophoben und oleophoben Eigenschaften und den Easy-to-clean-Effekt. Die Anschmutzneigung der Oberfläche wird reduziert.
Beispiele
Die folgenden Beispiele sollen die Zusammensetzung der Beschichtungsformulierungen und die anwendungstechnischen Effekte näher beschreiben.
Beispiel 1
Es werden nacheinander folgende Komponenten bei 25°C unter Rühren zusammengeben:
88 g Isopropylalkohol
5 g entmineralisiertes Wasser
0,6 g 99%ige Essigsäure
2,0 g 2-Tridecafluorhexyl-ethyltriethoxysilan
4,4 g einer wässrigen, kolloidalen Silikatdispersion mit einer Partikelgröße von ca. 9 nm, einem Feststoffgehalt von 20% und einem pH-Wert von ca. 7 (^®Klebosol PL 1498-V9)
Nach einer Lagerung von 24 Stunden werden 8 ml der Beschichtungsformulierung pro Quadratmeter auf einer Keramikkachel aufgetragen und mit einem Viskosevliestuch verteilt. Für die Beschichtung wird dieser Arbeitsvorgang einmal wiederholt. Nach 30 Minuten Trocknungs- und Reaktionszeit wird der Kontaktwinkel gegen Wasser und Dodecan gemessen.
Kontaktwinkel gegen Wasser: 114°
Kontaktwinkel gegen Dodecan: 55°
Zum Vergleich betragen die Kontaktwinkel von Wasser und Dodecan auf Keramikkacheln ohne Beschichtung folgende Werte:
Kontaktwinkel gegen Wasser ohne Beschichtung: ca. 50°
Kontaktwinkel gegen Dodecan ohne Beschichtung: ca. 10°
Die Keramikoberfläche wird durch das Auftragen der Beschichtungsformulierung deutlich hydrophob und oleophob und zeigt einen Easy-to-clean-Effekt.
Beispiel 2
Es werden nacheinander folgende Komponenten bei 25°C unter Rühren zusammengeben:
88 g Isopropylalkohol
5 g entmineralisiertes Wasser
0,6 g 99%ige Essigsäure
4,4 g einer wässrigen, kolloidalen Silikatdispersion mit einer Partikelgröße von ca. 9 nm, einem Feststoffgehalt von 20% und einem pH-Wert von ca. 7 (Klebosol PL 1498-V9)
2,0 g 2-Tridecafluorhexyl-ethyltrichlorsilan
Nach einer Lagerung von 12 Stunden, werden 8 ml der Beschichtungsformulierung pro Quadratmeter auf einer Keramikkachel aufgetragen und mit einem Viskosevliestuch verteilt. Dieser Arbeitsvorgang wird einmal wiederholt. Nach 30 Minuten Trocknungs- und Reaktionszeit wird der Kontaktwinkel gegen Wasser und Dodecan gemessen.
Kontaktwinkel gegen Wasser: 116°
Kontaktwinkel gegen Dodecan: 61°
Die beschichtete Oberfläche ist hydrophob und oleophob. Die Beständigkeit der Easy-to-clean-Beschichtung gegen Reinigungsprozesse wird in einem Erichsen Scheuerprüfgerät geprüft. Dazu wird die beschichtete Keramikoberfläche mit einer Nylonbürste und unter Verwendung eines sauren Fliesenreinigers einer bestimmten Anzahl von Scheuerzyklen unterworfen.

Anzahl Scheuerzyklen Kontaktwinkel gegen Wasser

0 116°

500 116°

1000 114°

2000 115°

5000 111°
Beispiel 3
Es werden nacheinander folgende Komponenten bei 25°C unter Rühren zusammengeben:
88 g Isopropylalkohol
7 g entmineralisiertes Wasser
0,6 g 99%ige Essigsäure
2,4 g einer wässrigen, kolloidalen Silikatdispersion mit einer Partikelgröße von ca. 9 nm, einem Feststoffgehalt von 20% und einem pH-Wert von ca. 7 (Klebosol PL 1498-V9)
2,0 g 2-Tridecafluorhexyl-ethyltriethoxysilan
Nach einer Lagerung von 36 Stunden, werden 8 ml der Beschichtungsformulierung pro Quadratmeter auf einer Keramikkachel aufgetragen und mit einem Viskosevliestuch verteilt. Dieser Arbeitsvorgang wird einmal wiederholt. Nach 30 Minuten Trocknungs- und Reaktionszeit wird der Kontaktwinkel gegen Wasser und Dodecan gemessen und die Scheuerbeständigkeit wie in Beispiel 2 geprüft.
Kontaktwinkel gegen Wasser: 122°
Kontaktwinkel gegen Dodecan: 67°

Anzahl Scheuerzyklen Kontaktwinkel gegen Wasser

0 122°

500 108°

1000 108°

2000 102°
Beispiel 4
Es werden nacheinander folgende Komponenten bei 25°C unter Rühren zusammengeben:
86 g Isopropylalkohol
7 g entmineralisiertes Wasser
0,6 g 99%ige Essigsäure
2,4 g einer wässrigen, kolloidalen Silikatdispersion mit einer Partikelgröße von ca. 9 nm, einem Feststoffgehalt von 20% und einem pH-Wert von ca. 7 (Klebosol PL 1498-V9)
2,0 g 2-Tridecafluorhexyl-ethyltrichlorsilan
2,0 g Tetraethoxysilan
Nach 36 Stunden Lagerung werden 2 × 8 ml der Beschichtungsformulierung pro Quadratmeter auf einer Keramikkachel wie in Beispiel 2 aufgetragen. Nach 30 Minuten Trocknungs- und Reaktionszeit wird der Kontaktwinkel gegen Wasser und Dodecan gemessen und die Scheuerbeständigkeit wie in Beispiel 2 geprüft.
Kontaktwinkel gegen Wasser: 133°
Kontaktwinkel gegen Dodecan: 74°

Anzahl Scheuerzyklen Kontaktwinkel gegen Wasser

0 133°

500 115°

1000 108°

2000 102°
Beispiel 5
Es werden nacheinander folgende Komponenten bei 25°C unter Rühren zusammengeben:
88 g Isopropylalkohol
7 g entmineralisiertes Wasser
0,6 g 99%ige Essigsäure
2,4 g einer kationischen, wässrigen, kolloidalen, aluminiummodifizierten Silikatdispersion mit einer Partikelgröße von ca. 25 nm, einem Feststoffgehalt von 30% und einem pH-Wert von ca. 4 (Klebosol 30CAL50)
2,0 g 2-Tridecafluorhexyl-ethyltriethoxysilan
Nach 36 Stunden Lagerung werden 2 × 8 ml der Beschichtungsformulierung pro Quadratmeter auf einer Keramikkachel wie in Beispiel 2 aufgetragen. Nach 30 Minuten Trocknungs- und Reaktionszeit wird der Kontaktwinkel gegen Wasser und Dodecan gemessen und die Scheuerbeständigkeit wie in Beispiel 2 geprüft.
Kontaktwinkel gegen Wasser: 112°
Kontaktwinkel gegen Dodecan: 80°

Anzahl Scheuerzyklen Kontaktwinkel gegen Wasser

0 112°

500 110°

1000 108°

2000 107°
Beispiel 6
Es werden nacheinander folgende Komponenten bei 25°C unter Rühren zusammengeben:
88 g Isopropylalkohol
7 g entmineralisiertes Wasser
0,6 g 99%ige Essigsäure
2,4 g einer anionischen, wässrigen, kolloidalen Silikatdispersion mit einer Partikelgröße von ca. 25 nm, einem Feststoffgehalt von 30% und einem pH-Wert von ca. 4 (Klebosol 30HB50K)
2,5 g 2-Tridecafluorhexyl-ethyltriethoxysilan
Nach 36 Stunden Lagerung werden 2 × 8 ml der Beschichtungsformulierung pro Quadratmeter auf einer Keramikkachel wie in Beispiel 2 aufgetragen. Nach 30 Minuten Trocknungs- und Reaktionszeit wird der Kontaktwinkel gegen Wasser und Dodecan gemessen und die Scheuerbeständigkeit wie in Beispiel 2 geprüft.
Kontaktwinkel gegen Wasser: 121°
Kontaktwinkel gegen Dodecan: 84°

Anzahl Scheuerzyklen Kontaktwinkel gegen Wasser

0 121°

500 112°

1000 105°

2000 101°
Beispiel 7
Es werden nacheinander folgende Komponenten bei 25°C unter Rühren zusammengeben:
88 g Isopropylalkohol
9,3 g entmineralisiertes Wasser
0,2 g 99%ige Essigsäure
0,5 g einer kolloidalen Silikatdispersion in Monopropylmonoethyleneglycolether mit einer Partikelgröße von ca. 13 nm und einem Feststoffgehalt von 30% (^®Highlink NanO G 401-31 von Clariant (France) S.A.)
2,0 g 2-Tridecafluorhexyl-ethyltriethoxysilan
Nach einer Lagerung von 36 Stunden werden 8 ml der Beschichtungsformulierung pro Quadratmeter auf einer Keramikkachel wie in Beispiel 2 aufgetragen. Der Vorgang wird einmal wiederholt. Nach 30 Minuten Trocknungs- und Reaktionszeit wird der Kontaktwinkel gegen Wasser und Dodecan gemessen.
Kontaktwinkel gegen Wasser: 119°
Kontaktwinkel gegen Dodecan: 82°
Die Beschichtungsformulierung wird zur Prüfung der Lagerstabilität der Beschichtungsformulierung 1 Woche bei 50°C gelagert und erneut für die Beschichtung einer Keramikkachel verwendet. Nach zweimaligem Auftrag und 30 Minuten Trockenzeit wird der Kontaktwinkel gegen Wasser und Dodecan gemessen.
Kontaktwinkel gegen Wasser: 123°
Kontaktwinkel gegen Dodecan: 82°
Die Kontaktwinkel erreichen nach dem Lagertest ähnlich hohe Werte wie direkt nach Herstellung der Beschichtungsformulierung.
Beispiel 8
Es werden nacheinander folgende Komponenten bei 25°C unter Rühren zusammengeben:
83,5 g Isopropylalkohol
9,3 g entmineralisiertes Wasser
0,2 g 99%ige Essigsäure
5,0 g einer kolloidalen Silikatdispersion in Isopropanol mit einer Partikelgröße von ca. 13 nm und einem Feststoffgehalt von 30% (^®Highlink NanO G 502-31 von Clariant (France) S.A.)
2,0 g 2-Tridecafluorhexyl-ethyltriethoxysilan
Nach einer Lagerung von 36 Stunden werden 8 ml der Beschichtungsformulierung pro Quadratmeter auf einer Keramikkachel wie in Beispiel 2 aufgetragen. Der Vorgang wird einmal wiederholt. Nach 30 Minuten Trocknungs- und Reaktionszeit wird der Kontaktwinkel gegen Wasser und Dodecan gemessen.
Kontaktwinkel gegen Wasser: 120°
Kontaktwinkel gegen Dodecan: 77°
Die Beschichtungsformulierung wird 1 Woche bei 50°C gelagert und erneut für die Beschichtung einer Keramikkachel verwendet. Nach zweimaligem Auftrag und 30 Minuten Trockenzeit wird der Kontaktwinkel gegen Wasser und Dodecan gemessen.
Kontaktwinkel gegen Wasser: 122°
Kontaktwinkel gegen Dodecan: 78°

Claims

Beschichtungsformulierungen, enthaltend A) eine kolloidale Silikatdispersion mit einem pH zwischen 2 und 12 und einem Feststoffgehalt zwischen 1 und 60 Gew.-%, bezogen auf die Dispersion, welche Partikel aus Siliziumdioxid oder aluminiummodifiziertem Siliziumdioxid mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 0,5 bis 90 nm enthält, B) ein Fluorsilan der Formel 1
worin R^f ein C₄- bis C₁₆-Perfluoralkylrest oder eine Mischung dieser Perfluoralkylreste, und X ein Chlor- oder Bromatom oder eine Hydroxy-, Methoxy-, Ethoxy-, Propoxy-, Butoxy-, Pentoxy-, Methoxyethoxy-, Methoxydiethoxy-, Butoxyethoxy, Butoxydiethoxy-, Methoxypropoxy-, Methoxydipropoxy-, Butoxypropoxy- oder eine Butoxydipropoxygruppe ist, C) einen oder mehrere Katalysatoren aus der Gruppe der Brönstedt-Säuren oder Brönstedt-Basen, und D) ein oder mehrere organische Lösemittel und/oder Wasser.
Beschichtungsformulierungen gemäß Anspruch 1, worin der Katalysator aus der Gruppe bestehend aus Schwefelsäure, Salpetersäure, Salzsäure, Phosphorsäure, Alkylphosphorsäureester, Alkylphosphonsäure, Ameisensäure, Essigsäure, Propionsäure, Glycolsäure, Oxasäure, Zitronensäure, Milchsäure, Natronlauge, Kalilauge, LiOH, Ammoniak, Triethanolamin, Trimethylamin, Triethylamin, Tripropylamin, Trinatriumphosphat, Soda, Dikaliumcarbonat, Kaliumborat und/oder Natriumborat ausgewählt ist.
Beschichtungsformulierungen gemäß Anspruch 1 und/oder 2, worin das organische Lösemittel aus der Gruppe bestehend aus Alkoholen, Ethern, Diolen, Polyolen, Ethylenglycolethern, Propylenglycolethern, halogenorganischen Kohlenwasserstoffen, Estern und Ketonen ausgewählt ist.
Beschichtungsformulierungen gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, worin die kolloidale Silikatdispersion in einem organischen Lösemittel vorliegt, welches aus der Gruppe bestehend aus Alkoholen, Ethern, Diolen, Polyolen, Ethylenglycolethern, Propylenglycolethern, halogenorganischen Kohlenwasserstoffen, Estern und Ketonen ausgewählt ist.
Beschichtungsformulierungen gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, worin die Komponente A) zu 0,01–50%, die Komponente B) zu 0,01–20%, die Komponente C) zu 0,005–8%, und die Komponente D) zu 1–99,8% enthalten ist.
Beschichtungsformulierungen gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, worin zusätzlich ein Tetraalkoxysilan der Formel 2
worin X Chlor, Brom oder eine Hydroxy-, Methoxy-, Ethoxy-, Propoxy-, Butoxy-, Pentoxy-, Methoxyethoxy-, Methoxydiethoxy-, Butoxyethoxy, Butoxydiethoxy-, Methoxypropoxy-, Methoxydipropoxy-, Butoxypropoxy- oder Butoxydipropoxygruppe darstellt, in einer Menge bis 20%, bezogen auf die Beschichtungsformulierung, enthalten ist.
Beschichtungsformulierungen gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, worin ein Alkylalkoxysilan der Formel 3
worin R ein C₁- bis C₁₈-Alkylrest, X Chlor, Brom oder eine Hydroxy-, Methoxy-, Ethoxy-, Propoxy-, Butoxy-, Pentoxy-, Methoxyethoxy-, Methoxydiethoxy-, Butoxyethoxy, Butoxydiethoxy-, Methoxypropoxy-, Methoxydipropoxy-, Butoxypropoxy- oder Butoxydipropoxygruppe, n eine Zahl von 1 bis 3 und m gleich (4 – n) ist, in Mengen bis 20% enthalten ist.
Beschichtungsformulierungen gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, worin bis zu 60% Wasser zusätzlich zum Wassergehalt, der über die Zugabe der kolloidalen Silikatdispersion in die Beschichtungsformulierung eingebracht wird, enthalten ist.
Verwendung der Beschichtungsformulierung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8 zur Herstellung einer Easy-to-clean-Beschichtung auf Oberflächen.
Oberfläche mit Easy-to-clean-Beschichtung, erhältlich, indem man auf eine Oberfläche die Beschichtungsformulierung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8 aufträgt und die darin enthaltenen flüchtigen Bestandteile verdunsten lässt.