tio 2 die richtige auswahl ist entscheidend anna röttger - sachtleben dispersionsfarben für den...
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“TiO2 die richtige Auswahl ist entscheidend”Anna Röttger - Sachtleben
Dispersionsfarben für den InnenbereichFarbe und Lack Konferenz26-27 November 2013, Kassel,
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Inhalt
Pigmentäres TiO2
Physikalische Eigenschaften
Pigment Eigenschaften
Optimale primäre Teilchengröße und sekundäre Teilchengröße
Teilchengrößenverteilung
Leichte Dispergierbarkeit
Wetterstabilität
TiO2 Pigment Varianten – Unterschiedliche Eigenschaften
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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]
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Brechungsindex (n) verschiedener weißer Substanzen
0
1
2
Brechungsindex (n)
3
Zink-sulfid
Zink-oxid
Barium-sulfat
GipsAnataseRutile
Weiße Substanzen-Physikalische Eigenschaften
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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
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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
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Einfluß der Teilchengrößenverteilung auf den Farbstich
Schwarz
Feinere Teilchen Blaustich
Gröbere TeilchenGelbstich
TiO2 Pigment - Performance
Weiß
Weiß
Schwarz
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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
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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
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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
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-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
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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
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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
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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.
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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
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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 )
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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%
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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%
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TiO2 Auswahlkriterien
Optische Eigenschaft vom Pigment
- Streuvermögen
- Farbstich ( CBU)
- Deckvermögen
Wetterstabilität
Anorganische und organische Oberflächenbehandlung
Dispergierbarkeit
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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