chemie polymer rohstoff bindemittel harz

Siliconharze und Silicone enthaltende
Kombinationsharze
I. Einführung in die Chemie der Silicone
I. 1. Einleitung
Nirgendwo ist die Vielseitigkeit der Silicone beeindruckender als in der
Lackindustrie. Ihr Einsatz reicht von Additiven für alle Arten von Lacken über
Bindemittel für hochtemperaturbeständige Lacke bis zu Isolierlacken in der
Elektroindustrie. Einige Einsatzgebiete sind für Siliconharze in Abb.1
Siliconharze
- Bindemittel für temperaturbeständige Schutzlacke und
Korrosionsschutzsysteme
- Hydrophobierende Schutzlacke in der Elektroindustrie
- Laminierharze in der Elektroindustrie
- Abhäsivbeschichtungen
- Zusatz für witterungsresistente Fassadenbeschichtungs - Systeme
- Hydrophobiermittel für Druckfarben
- Hydrophobierender Bautenschutz
- Trennharz in der Kunststoffverarbeitung
Abb. 1
und für Kombinationsharze in Abb.2 zusammengestellt.
Siliconkombinationsharze
- Bindemittel für hochglänzende, thermostabile Einbrennlacke
- Bindemittel für Elektroisolierlacke
- Bindemittel für hochwetterfeste COIL - COATING - Lacke
- Bindemittel für Korrosionsschutzbeschichtungen
(zum Beispiel im Schiffsbau)
Abb. 2
I. 2. Entwicklungsgeschichte der Silicone.
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Die ersten Siliziumorganischen Verbindungen wurden schon 1863 hergestellt. Kurz
danach fand man die ersten Siliconpolymere. Der technische Einsatz erfolgte
jedoch erst in den 40er Jahren unseres Jahrhunderts. Ursache war die Entdeckung
der Direktsynthese der Methylsilane durch Rochow. Damit zusammen fiel ein
wachsender Bedarf an Ölen, Harzen und Elastomeren, die extremen Temperaturund Witterungsbelastungen gewachsen sind. Seit den 50er Jahren nahmen die
Silicone einen gewaltigen wirtschaftlichen Aufschwung. Der Umsatz auf dem WeltSiliconmarkt betrug 2000 über 5 Milliarden US-Dollar. Der Anteil der Siliconharze
beläuft sich auf etwa 10% des Gesamtumsatzes, mit wachsendem Anteil. Hieraus
ist ersichtlich, daß dieser Teilbereich für die Hersteller von Siliconprodukten immer
interessanter wird.
I. 3. Chemischer Aufbau
Am Anfang steht die Frage: Was ist ein SILICON?
Silicone lassen sich vom chemischen Aufbau von Quarz und den Silikaten
ableiten. Durch partielle Substitution der Sauerstoffatome des Quarzgitters
durch organische Reste wird das Gitter in den Siliconen soweit modifiziert,
daß sie einerseits wie organische Polymere verarbeitet werden können,
andererseits jedoch aufgrund ihrer Eigenschaften die Verwandtschaft mit
dem Quarz nicht verleugnen können.
Silicone werden definiert als Siliziumorganische Polymere mit
Si - O - Si und Si - C Bindungen. Aus der Vierwertigkeit des Siliziums ergibt sich
als Formel für den Grundbaustein der polymeren Silicone für die
Siloxaneinheit:(Abb.3)
R n Si O 4 - n
2
n = 1, 2, 3
R = organische Gruppe
Abb. 3
Aus der Formel für die Siloxaneinheit lassen sich zwei Variationsmöglichkeiten bei
der Siliconherstellung erkennen, nämlich die Variation der Art (R) und die Anzahl
(n) der organischen Reste in der Grundeinheit. Dies führt zu einer Vielzahl von
Materialien, für die alle der Oberbegriff Silicone gilt. Die Silicone bilden heute
schon durch die Vielzahl der Möglichkeiten eine sehr heterogene Gruppe von
Stoffen mit den unterschiedlichsten Eigenschaften, die für ihre speziellen
Anwendungen maßgeschneidert sind.
Die monomeren Ausgangsstoffe für die polymeren Silicone sind die Silane. Meist
verwendet man für die Harzsynthese die direkt aus Ferrosilizium und
Methylchlorid, Chlorbenzol oder Ethylchlorid großtechnisch durch die
Direktsynthese nach Rochow zugänglichen Organo-Halogen-Silane.(Abb.4)
Rochow – Synthese:
Methylchlorid
Staubpartikel
Rohsilangemisch
Rückführung
Rohsilangemisch
CH 3HSiCl 2 "MeH"
(CH 3)3SiCl "Mono"
CH 3SiCl 3
"Tri"
(CH 3)2SiCl 2 "Di"
Wärmetauscher
Kontaktmasse
(Si-Pulver und
Cu-Katalysator)
Kontinuierliche Befüllung
Filter
Methylchlorid
Abb.4
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Die den Polysiloxanen zugrunde liegenden monomeren Silane sind:
(Abb.5)
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Monomere Siloxan-Komponenten
(Silane)
R
R
R
X
Si
R
X
R
M
Si
X
D
X
R
X
X
Si
X
T
X
X
Si
X
Q
R = org. Rest , X = Halogen
Abb. 5
Als Ausgangsstoffe für die Harzherstellung verwendet man ausschließlich
Chlorsilane. Diese reagieren heftig mit Wasser unter Abspaltung von
Chlorwasserstoff zu Silanolen, die als monomere Produkte nicht beständig
sind und wiederum unter Wasserabspaltung zu polymeren Siloxanen weiter
reagieren. Diese Umsetzung mit Wasser wird als Hydrolyse
bezeichnet.(Abb.6)
Hydrolyse von Silanen
2
Si
X + H2O
Si
O
Si
+ 2 HX
Abb. 6
Für die Harzsynthese können neben den trifunktionellen T - Einheiten auch Q -, D und M - Einheiten verwendet werden. Während die tetrafunktionellen Q - Einheiten
zu hochvernetzten SiO -ähnlichen Strukturen führen, sind die T - Einheiten, die
2
einen Organorest tragen, die eigentlichen Strukturelemente der Siliconharze. Sie
führen zu vernetzenden Strukturen, während die D - Einheiten mit zwei
Organoresten zur Molekülkettenverlängerung eingesetzt werden. Die mit drei
Organoresten substituierten M -Einheiten schließlich sind nicht mehr zur Bildung
von Kettenmolekülen fähig. Sie befinden sich stets an den Kettenenden, das heißt
sie werden immer als Kettenstopper eingesetzt.
Mit abnehmender Größe und Zahl der Si - C gebundenen organischen Reste
steigen sowohl die Reaktivität der Si - C - Bindung bei der Hydrolyse als auch die
Reaktivität der entstandenen Silanolgruppen stark an. Deshalb muß die Hydrolyse
immer unter einer strengen Kontrolle durchgeführt werden. Man unterscheidet zwei
Verfahren, die nach der Reihenfolge in der das Hydrolysemedium einerseits und
die Silane andererseits zugegeben werden, benannt werden:
1. die direkte Hydrolyse;
das Hydrolysemedium wird vorgelegt und das Silangemisch zugegeben.
2. die umgekehrte Hydrolyse;
das Silangemisch wird vorgelegt und das Hydrolysemedium zugetropft.
Unter bestimmten Bedingungen ist es möglich, durch Anwendung dieser
Hydrolyseverfahren aus Chlorsilanen verzweigte aber noch lösliche Polysiloxane
herzustellen, die noch freie, zur Reaktion befähigte SiOH - Gruppen aufweisen.
Eine andere Gruppe von Zwischenprodukten sind Polysiloxane mit SiOR Gruppen, welche ebenfalls durch Hydrolyse unter Mitverwendung von
Alkoholen(R-OH) erhalten werden. Die SiOH - wie auch die SiOR - Gruppen sind
in unterschiedlicher Weise reaktionsfähig.
Bei der Vernetzungsreaktion der OH - funktionellen Siliconharzbausteine tritt
Wasser als Reaktionsprodukt aus. Diese Reaktion ist stark pH - abhängig und wird
sowohl sauer als auch alkalisch katalysiert, vor allem aber auch durch bestimmte
Metallkatalysatoren, wie organische Zn -, Sn -, Pb -, und Ti - Verbindungen. Die
Kondensationsreaktion ist schwer zu steuern. Es kommt daher sehr leicht zu
vorzeitiger Vernetzung(Vergelung). Wesentlich stabiler und dennoch nicht weniger
reaktiv sind Siliconharze mit Si - OR - Funktionen, in denen der Rest(R) ein
Alkylrest mit niedriger Kettenlänge ist. In diesem Fall ist Alkohol das
Reaktionsprodukt.
Da sich Siliconpolymere generell durch niedrige zwischenmolekulare Kräfte
auszeichnen, ist zur Erzielung der für Harze charakteristischen Härte eine hohe
Vernetzungsdichte notwendig. Es gibt Siliconharze die ausschließlich aus T Einheiten aufgebaut sind, doch haben die meisten zur Erhöhung der Flexibilität
einen Anteil von etwa 5 bis 40 Prozent D - Einheiten, während Q - und
M - Einheiten nur selten eingesetzt werden. Nachfolgend eine etwas idealisierte
Strukturformel:(Abb.7)
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Struktur eines Siliconharzes (idealisiert)
Abb. 7
I. 4. Eigenschaften
Aus der Strukturformel lassen sich bereits einige allgemeine Eigenschaften von
Siliconharzen ableiten.
a) Das Si - O - Si - Grundgerüst ist oxidativ, thermisch oder durch Strahlung
praktisch nicht abbaubar und verleiht damit den Siliconen hohe Temperatur -, UV und Bewitterungs-beständigkeit.
b) Silizium geht keine Doppelbindungen ein. Silicone sind daher also absolut
vergilbungsresistent.
c) Die Festigkeit der Siliconharze hängt von der Vernetzung ab. Die
zwischenmolekularen Kräfte sind gering. Das bedingt, daß die gewünschte
Kombination von hoher Härte und hoher Elastizität von Siliconharzen sehr
unvollständig erreicht wird.
d) Weitere typische Siliconeigenschaften sind:
Hydrophobie, physiologische Unbedenklichkeit, gutes Isoliervermögen sowie gute
Trenneigenschaften.
e) Einen entscheidenden Einfluß auf die Eigenschaften hat der organische Rest.
Von vielen möglichen Resten(R) haben nur ganz wenige praktische Bedeutung.
Der Grund hierfür ist, daß die Vorteile der Silicone hohe Temperatur - und
Bewitterungsbeständigkeit sind, die beim Einbau größerer organischer
Bestandteile schnell verlorengehen.
So ist die Halbwertzeit des Restes(R) von RSiO
bei 250°C in Stunden:(Abb.8)
3/2
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Halbwertzeit von organischen Resten
C6H5
CH3
C2H5
C3H7
C2H3
< 100000 Stunden
< 10000 Stunden
6 Stunden
2 Stunden
101 Stunden
Abb. 8
Wie man aus dieser Tabelle ersehen kann, sind für Siliconharze daher die
Methyl - und die Phenylgruppen von höchster Wichtigkeit.
I. 5. Reine Siliconharze
Aus der großen Anzahl möglicher Verbindungen haben bis heute im
wesentlichen folgende Gruppen Marktbedeutung erlangt:
a) Methylsiliconharze
b) Phenylmethylsiliconharze
c) Siliconharze die neben Methyl- und Phenylgruppen siliziumgebundene Propyloder Vinylgruppen tragen.
I. 5. 1. Methylsiliconharze
Alle Reste(R) sind Methyl. Harzfilme aus Methylsiliconharzen trocknen physikalisch
klebfrei aus. Die vollständige Aushärtung erfordert jedoch Temperaturen von 180 250°C. Das Eigenschaftsbild ergibt sich aus der hohen Vernetzungsdichte und
dem von allen Siliconharzen geringsten Anteil an organischen Gruppen.
Sie haben hohe Oberflächenhärte, geringe Thermoplastizität, aber auch geringe
Elastizität und geringes Pigmentaufnahmevermögen. Die Verträglichkeit mit
organischen Harzen ist sehr stark begrenzt.
Die Wärmebeständigkeit von unpigmentierten oder mit anorganischen
Buntpigmenten pigmentierten Methylharzen reicht nicht wesentlich über 200°C.
Aluminiumpigmentierte Lacke können bis zu Temperaturen von 600°C eingesetzt
werden.
Von 300°C an werden die Methylgruppen rasch und fast rauchfrei abgebaut.
Dieser rasch und sauber vor sich gehende Abbau macht Methylsiliconharze zu
geeigneten Bindemitteln für Schicht - und Preßstoffe aus anorganischen
Rohstoffen, wie Glimmer, hochtemperaturfesten Oxiden, Glasfasern und
Steinwolle. Wegen ihres ausgeprägten wasserabstoßenden Verhaltens werden sie
häufig als Hydrophobiermittel für Baustoffe eingesetzt. Die extrem
hydrophobierende Wirkung ergibt stark wasserabweisende Überzüge, die jedoch
die Atmungsfähigkeit des Mauerwerks nicht beeinträchtigen.
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I. 5. 2. Phenylmethylsiliconharze
Bei den Phenylmethylsiliconharzen werden neben den Methylsilanen zur
Herstellung Phenyltrichlorsilan, Diphenyldichlorsilan und Phenylmethyldichlorsilan
verwendet. Die Einführung der Phenylgruppe bringt neben der Verbesserung der
Verträglichkeit mit organischen Harzen eine wesentliche Verbesserung der
Hitzebeständigkeit, aber auch eine Zunahme der Thermoplastizität der Harzfilme
gegenüber reinen Methylsiliconharzen. Eine physikalische Trocknung tritt bei
diesen Harzen meistens nicht ein. Sie ist nur durch einen hohen
Pigmentierungsgrad zu erreichen. Die vollständige Härtung muß durch
Wärmezufuhr erfolgen. Die Phenylmethylsiliconharze sind besser als Methylharze
pigmentierbar und in ihrer Hitzebeständigkeit allen herkömmlichen organischen
Bindemitteln weit überlegen. Die Wärmebeständigkeit von unpigmentierten sowie
mit anorganischen Buntpigmenten pigmentierten Lackfilmen reicht bis zu 350°C.
Metallisch oder mit plättchenförmigen anorganischen Pigmenten pigmentierte
Korrosionsschutzbeschichtungen erreichen extreme Wärmebeständigkeiten.
Beschichtungen dieser Art können wiederholt von 600°C mit kaltem Wasser
abgeschreckt werden, ohne daß eine Beschädigung des Farbfilms eintritt.
I. 5. 3. Vinyl- und Propylgruppenhaltige Siliconharze
Vinylhaltige Siliconharze werden als lösungsmittelfreie Gießharze zum Vergießen
von elektrischen und elektronischen Bauteilen sowie für die Herstellung von
Siliconlaminaten im drucklosen Verfahren eingesetzt. Bei der Härtung dieser
Produkte entstehen keine Spaltprodukte, da die Vernetzung durch Anlagerung von
Siliziumgebundenem Wasserstoff an die Vinylgruppen unter Platin-Katalyse erfolgt.
Propylgruppenhaltige Siliconharze werden wegen ihrer guten Stabilität gegen
alkalische Medien im Bautenschutz als Imprägniermittel eingesetzt.
I. 6. Siliconkombinationsharze
Zur Herstellung der Siliconkombinationsharze werden Polysiloxane mit
organischen Polymeren kondensiert. Die Umsetzung kann auf
verschiedene Art, nämlich durch Lösemittelrückflußverkochung sowie auch
in der Schmelze vorgenommen werden. Hydroxy - oder Alkoxygruppen
enthaltende Polysiloxane reagieren in der Wärme unter Abspaltung von
Wasser bzw. Alkohol mit hydroxygruppenhaltigen organischen
Polymeren.(Abb.9)
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Kondensation von Siliconkombinationsharzen :
Abb. 9
Durch die Copolymerisation mit organischen Bindemitteln wird der Einsatzbereich
der Siliconharze wesentlich erweitert. Ein Vorteil gegenüber Siliconharzen ist in
folgenden Eigenschaften erreichbar:
bessere mechanische Eigenschaften
leichtere Aushärtung
geringere Thermoplastizität
bessere Lösemittelbeständigkeit
bessere Pigmentbenetzung
Gegenüber den organischen Harzen werden folgende Vorteile erzielt:
Verbesserung der Hitzebeständigkeit
Verbesserung der Kreidungsbeständigkeit
Verbesserung der Wetterbeständigkeit
Verbesserung der Fleckbeständigkeit
Verbesserung der Wasserbeständigkeit
I. 6. 1. Siliconpolyester
Die wirtschaftlich bedeutendsten Silicon - Kombinationsharze sind die
Siliconpolyester. Für wärmebeständige Harze muß der eingesetzte Polyester
möglichst vergilbungsfrei sein. Phthalsäuren, Trimethylolpropan und
Neopentylglykol sind die wichtigsten Bestandteile. Der Siliconanteil variiert
zwischen 50-85 Prozent.
Für wetterbeständige Bindemittel enthält der Siliconpolyester zusätzlich eine
lineare Dicarbonsäure wie zum Beispiel Adipinsäure zur Flexibilisierung. Der
Siliconanteil beträgt hier nur zwischen15-50 Prozent. Die Vernetzung kann durch
Zusatz von geringen Mengen Hexamethoximethylmelaminharzen beschleunigt
werden. Wichtigste Anwendung sind Lacke für die COIL-COATING-Applikation.
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I. 6. 2. Siliconalkyde
Lufttrocknende, lang - bis mittelölige Alkydharze mit 15 - 30 Prozent Siliconanteil
werden in Europa nur sehr wenig eingesetzt, sind aber durch Festschreibung in
einigen Militärspezifikationen und als besonders gute Heimwerker - Holzlacke in
den USA weit verbreitet. Wegen der geforderten Benzinverträglichkeit werden
überwiegend hydroxyfunktionelle Silicon - Intermediates verwendet. Verarbeitung
und Sikkativierung erfolgt wie bei den siliconfreien Alkydbindemitteln. Erreicht wird
eine deutliche Verbesserung der Licht - und Wetterbeständigkeit.
I. 6. 3. Siliconacrylate
Die Herstellung erfolgt analog zu den Siliconpolyestern.
Da diese Produkte gegenüber den Siliconpolyestern keine signifikanten Vorteile
bieten, hat dieser Harztyp bis heute keine wirtschaftliche Bedeutung erlangt.
I. 6. 4. Siliconepoxide
Die Kombination von Siliconen mit Epoxidharzen ist eine besonders
interessante Klasse von Copolymeren, die eine hervorragende
Chemikalien- und Lösemittelbeständigkeit, sehr gute Haftung auf Metallen,
ausgezeichnete Glanzhaltung und sehr gute Temperaturbeständigkeit
aufweist. Da diese Harze eine leichte Tendenz zur Vergilbung zeigen, sollte
durch entsprechende Einsatzgebiete oder stärkerer Einfärbung dieser
Eigenschaft Rechnung getragen werden.
In jüngster Zeit hat diese Kombination bei 2-Komponentenlacken eine
besondere Bedeutung erlangt. Bei den Silcon-Epoxid-Hybrid Harzen
werden die hervorragenden Beständigkeitseigenschaften der Epoxidharze
mit den sehr guten Bewitterungseigenschaften von Siliconen genutzt.
II. Anwendung
Die Anwendungen lassen sich in drei Temperaturbereiche und das für diese
Temperaturen charakteristische Verhalten einteilen.
Anwendungen bei Temperaturen über 300°C
Anwendungen bei Temperaturen bis etwa 250°C
Anwendungen bei normalen Temperaturen
II. 1. Hitzebeständige Beschichtungen für Temperaturen über 300°C.
Die Kombination von Wärme - und Bewitterungsbeständigkeit sind ideale
Voraussetzungen für die Formulierung von Korrosionsschutzbeschichtungen.
Außer Methyl - und Phenylmethylpolysiloxanharzen die als alleiniges Bindemittel
eingesetzt werden, werden wegen der guten Verträglichkeit der
Phenylmethylsiliconharze, diese mit oft mit organischen Harzen kalt abgemischt.
Durch die Abmischung mit organischen Bindemitteln werden folgende
Eigenschaften der Beschichtungen beeinflußt:
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bessere Haftung auf metallischen Untergründen
Herabsetzung der Einbrennbedingungen
Erhöhung der mechanischen Belastbarkeit
Verminderung der Bindemittelkosten
Natürlich müssen auch die eingesetzten Pigmente verträglich mit Siliconharzen
sein und dürfen sich nicht bei den hohen Gebrauchstemperaturen zersetzen. Des
weiteren müssen sie über den gesamten Temperaturbereich farbstabil sein, dem
die Beschichtung ausgesetzt ist. Folgende Pigmente haben sich für den Einsatz in
Beschichtungen basierend auf Silicon- und siliconmodifizierten Harzen bewährt:
·
Weiß
Titandioxid
·
Gelb
Nickeltitangelb, Chromtitangelb
·
Rot
Eisenoxidrot
·
Grün
Chromoxidgrün, Kobaltgrün
·
Blau
Ultramarinblau, Kobaltblau
·
Schwarz
Spinellschwarz, Eisenoxidschwarz und
bedingt Ruß
Grundvoraussetzung für die Beständigkeit von Korrosionsschutzbeschichtungen ist
jedoch eine einwandfreie Untergrundvorbehandlung. Die zu beschichtenden
Oberflächen müssen fett - und staubfrei sein. Für Stahl ist Sandstrahlen die
bevorzugte Methode. Die Rauhtiefe sollte zwischen 15 - 30 µm liegen. Die
Gesamtschichtdicke eines Korrosionsschutzsystems ist abhängig von der
Gebrauchstemperatur. Für Temperaturen unter 500°C sollte sie etwa 80 - 120 µm
betragen. Oberhalb dieses Bereiches sollte die Gesamtschichtdicke nicht über 60
µm liegen.
Warum ?
Bei Temperaturen über 350°C werden die organischen Gruppen der Siliconharze
in Gegenwart von Luftsauerstoff oxidativ abgebaut. Der oxidative Abbau betrifft
jedoch nur die organischen, seitenständigen Gruppen, nicht jedoch das Siloxan Grundgerüst. Bei diesem Abbau bildet sich ein hochvernetztes
Kieselsäuregerüst(Matrix), daß dem kristallinen Aufbau von Quarz entspricht.
(Abb.10)
Page 11
Matrix :
Page 12
Abb.10
Zusammen mit plättchenförmigen Pigment- oder Füllstoffen bildet die Matrix durch
Sintervorgänge einen neues anorganisches Verbundsystem, welches folgende
Eigenschaften hat:
sehr hohe Härte
dadurch hohe mechanische Stabilität
unlöslich in Lösemitteln
sehr spröde
dadurch geringe Beweglichkeit
Dies bedeutet in der Praxis, je höher die Temperatur desto niedriger muß die
Gesamtschichtdicke eines Systems gewählt werden.
Durch Verschneiden mit organischen Harzen ist eine Verbesserung der
Beweglichkeit zu erreichen. Im sonst hohen Verbund der Matrix führen die durch
die vollständige Oxidation des organischen Harzes entstandenen Fehlstellen dazu,
daß das gesamte System beweglicher wird.
Nachfolgend die schematische Darstellung einer solchen Matrix: (Abb.11)
Cold Blend Matrix :
Abb. 11
Als Nachteil dieser Methode ergibt sich eine weitere Einschränkung der
Korrosionsbeständigkeit, die aber in Ermangelung von anderen thermostabilen
Alternativen akzeptiert wird.
Bei Temperaturen über 700°C können als Pigment sogenannte Fritten, das sind
keramische Pulver, eingesetzt werden. Beim Erhitzen über den Schmelzpunkt
ergeben sich zusammen mit dem Siloxangerüst sehr fest haftende, emailleähnliche
Überzüge. Diese Beschichtungen können aber nur dort eingesetzt werden wo die
gesamte beschichtete Fläche über den Schmelzpunkt hinaus erhitzt wird.
II. 2. 1. Hitzebeständige, dekorative Beschichtungen für Temperaturen bis
250°C.
Kombinationsharze mit Silicongehalten von 50 Prozent und mehr eignen sich
hervorragend zur Herstellung thermostabiler Lacke für Belastungstemperaturen bis
zu etwa 250°C. Ganz besonders haben sich hier Siliconpolyester bewährt. Durch
den Siliconanteil wird die Wärmebeständigkeit nicht nur deutlich erhöht, sondern
offensichtlich ist der Polysiloxananteil auch in der Lage, den organischen Anteil so
zu stabilisieren, daß die Thermostabilität der Siliconpolyester in die Nähe der
Siliconharze rückt. Die Vergilbungsbeständigkeit, als Maß für die
Wärmebeständigkeit, ist abhängig von der Höhe des Siliconanteils. Während ein
Polyesterlack bei thermischer Belastung sehr stark vergilbt, sind die Unterschiede
in der Farbtonveränderung bei Siliconpolyestern mit
Ø 50 Prozent Siliconanteil nur noch sehr gering.(Abb.12)
Page 13
Vergilbung von Siliconpolyestern nach 3 Stunden bei 300°C
Abb. 12
Hauptsächlich werden die Siliconpolyester eingesetzt für die Beschichtung von
wärmebelasteten Haushaltsgeräten und Industrieanlagen.
II. 2. 2. Anwendungen bei normalen Temperaturen
Bis hierher wurden nur Anwendungen behandelt, welche die überragende
Wärmebeständigkeit der Siliconharzprodukte berücksichtigt. Bei Anwendungen im
normalen Bereich, dies bedeutet bei Temperaturen bis zu 100°C, wird die
hervorragende Wetterbeständigkeit und Hydrophobie genutzt.
Page 14
Siliconharze werden als Hydrophobiermittel zum Schutz gegen Feuchtigkeit in den
verschiedensten Bereichen, wie z.B. in der Pharmazie als wasserabweisende
Ausrüstung für hochwertige Präparate, eingesetzt. Der wichtigste Einsatz erfolgt
jedoch im Bautenschutzbereich.
Wasser ist einer der wichtigsten Feinde von Bauwerken. Durch die Imprägnierung
von mineralischen Baustoffen mit Siliconharzen werden die Poren an der
Oberfläche hydrophobiert. Hierdurch kann Wasser nicht mehr in den Baustoff
eindringen und Schäden wie Lösen von Salzen aus dem Baumaterial, oder
Absprengen von Stücken beim Gefrieren, verursachen. Außerdem wird durch
Siliconharze auf Grund der hohen Wasserdampfdurchlässigkeit die
Atmungsaktivität des Baustoffes nicht beeinflußt.
Siliconharze sind zwar fast unbegrenzt wetterbeständig, werden jedoch
wegen ihres hohen Preises, geringer Härte, schwieriger
Pigmentbenetzbarkeit und hoher Einbrenntemperaturen nicht eingesetzt.
Da durch Siliconkombinationsharze mit Siliconanteilen zwischen 20 - 50
Prozent die Bewitterungsfähigkeit von organischen Harzen deutlich in
Richtung der Siliconharze verbessert wird, führte dies zu einer starken
Verbreitung dieser qualitativ hochwertigen Beschichtungen. Siliconalkyde
und vor allem Siliconpolyester ergeben nicht kreidende Beschichtungen mit
ausgezeichneter Glanzhaltung und geringer Schmutzanfälligkeit bei jedem
Klima. Speziell bei Fassadenelementen, die meist aus bandbeschichteten
Blechen (COIL-COATING) gefertigt werden, ist die Haltbarkeit der
Beschichtung oberstes Gebot. Hier werden siliconmodifizierte Polyester nur
von den wesentlich teureren Polyvinylidenfluoriden übertroffen.
Höchste Aktualität hat in jüngster Zeit eine Anwendung gefunden, die sowohl die
gute Beständigkeit gegen UV - Strahlung als auch die Hydrophobie der
Siliconharze nutzt. Bauwerke müssen gegen das Eindringen von Feuchtigkeit
geschützt werden. Dieses geschieht häufig durch Beschichten mit einem
deckenden Anstrich. Sowohl mit einem wasserdampfdurchlässigem System auf
Basis einer Dispersionssilikatfarbe, als auch mit einer wasserdampfdichten
Dispersionsfarbe können nicht alle Anforderungen an ein Beschichtungssystem für
mineralische Baustoffe erfüllt werden. Erst der Einsatz von Siliconharzemulsionen
als Co - Bindemittel in Verbindung mit Acrylatdispersionen führt zu modernen, alle
wichtigen Anforderungen abdeckenden Fassadenbeschichtungssystemen. Diese
sogenannten Siliconharzfarben besitzen gegenüber den Dispersions- und
Silikatfarben entscheidende Vorteile:
Sie sind optimal wasserdicht, aber voll atmungsaktiv. Außerdem lassen sie sich
nach den gebräuchlichen Methoden verarbeiten und besitzen die Beständigkeit
von Siliconen.
Page 15
Literaturquellen:
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1. Brown, L.H.: Silicones in Protective Coatings, in Treatise on Coatings Vol. III,
New York, Verlag R.R.Meyers, M.Dekker, (1972) 530
2. Schamberg, E. et al.:Goldschmidt informiert 56, 1982. S.10-18
3. Noll, W.:Chemie und Technologie der Silicone, 1968
4. Schamberg, E. et al.:Goldschmidt informiert 4/84, Nr. 63,
S.49-56
5. Fritsch, H. et al.: Die wasserabweisende Ausrüstung von
Dispersionssilikatfarben, Grundlagen zur Formulierung von Dispersions Silikat - Farben, 1988