“TiO 2 die richtige Auswahl ist entscheidend” Anna Röttger - Sachtleben

1. “TiO2 die richtige Auswahl ist entscheidend” Anna Röttger - Sachtleben Dispersionsfarben für den Innenbereich Farbe und Lack Konferenz 26-27 November 2013, Kassel,

2. Inhalt Pigmentäres TiO2 • Physikalische Eigenschaften • Pigment Eigenschaften Optimale primäre Teilchengröße und sekundäre Teilchengröße Teilchengrößenverteilung Leichte Dispergierbarkeit Wetterstabilität • TiO2 Pigment Varianten – Unterschiedliche Eigenschaften

3. Pigmente-Physikalische Eigenschaften Weiße Pigmente Farbige Pigmente Schwarze Pigmente Nichtselektive Reflexion Selektive Reflexion und Lichtabsorption Nichtselektive Absorption R [%] R [%] R [%] 100 100 100 400 780 400 780 400 780  [nm]  [nm]  [nm]

4. Weiße Substanzen-Physikalische Eigenschaften Brechungsindex (n) verschiedener weißer Substanzen 3 2 Brechungsindex (n) 1 0 Barium- sulfat Zink- sulfid Zink- oxid Gips Rutile Anatase

5. Brechungsindex und Deckvermögen Weiße Substanzen- Physikalische Eigenschaften 3 Deckvermögen Transparenz Brechungsindex 2 1 0 Titan- dioxid (Rutile) Calcium- carbonat Antimon- trioxid Zink- sulfid bas. Blei- carbonat Barium- sulfat Binder

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 6

7. Einfluß der Teilchengrößenverteilung auf den Farbstich TiO2 Pigment - Performance Feinere Teilchen  Blaustich Weiß Schwarz Gröbere Teilchen Gelbstich Weiß Schwarz

8. TiO2 Pigment - Performance 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 Anorganische Nachbehandlung Pigment Pigment core Organische Nachbehandlung 8

9. TiO2 Pigment Performance Die anorganische Nachbehandlung hat Einfluß auf • Wetterstabilität • Ölzahl • Oberfläche der anorganischen Nachbehandlung • Lösemittel / Bindemittelbedarf • Dispergiermittelbedarf • Teilchengrößenverteilung-> Glanz, optische Eigenschaften, Dispergierbarkeit unbehandelt teilweise voluminöse dichte anorganische Fällung 9

10. TiO2 Pigment Performance- Technisches Know How Die anorganische Nachbehandlung ist vielfältig – nicht nur der prozentuale Anteil ist allein ausschlaggebend für Eigenschaften • Konzentration der Nachbehandlungskomponenten • Verschiedener Aufbau der Schichten der anorganischen Nachbehandlung • Art der Zugabe der Komponenten • Temperatur • Zugabezeiten • Reaktionszeiten • pH- Verläufe 10

11. TiO2 Pigment Performance pH-abhängige Zetapotentiale von amphoteren TiO2 Pigmenten in wässriger Lösung Isoelektrischer Punkt Isoelektrischer Punkt

12. TiO2 Pigment Performance • Nachbehandlung • Anorganisch z.B. Al2O3, SiO2, ZrO2 • Zur Verbesserung der Wetterstabilität, Dispergierbarkeit und optischer Eigenschaften • Organische Nachbehandlung, z.B. Polyole zur Verbesserung der Benetzung Al2O3-SiO2 nachbehandelts mattes Rutil - Dry Hide Unbehandeltes Rutil Al2O3 nachbehandeltes hochglänzendes Rutil 12

13. TiO2 Pigment Typen 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

14. TiO2 – Reinweiß optische Eigenschaften Vergleich von Streuvermögen SR, Helligkeit L*, Blaustich b* and Deckvermögen HP von verschiedenen Pigmenten Winkler, Jochen: Titandioxid. Hannover 2003, S.64.

15. TiO2 – Deckvermögen weiße Dispersionsfarbe DIN EN 13 300 Klasse1: >99,5 Klasse2: 98,0 - 99,5 Klasse3: 95,0 - 98,0 Klasse4: <95,0

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 ) 16

17. TiO2 Optische Eigenschaften – abgetöntes System Blaustich (CBU) b*einer grauen Dispersionsfarbe im Vergleich zur Teilchengröße 120µm Naßfilm auf Leneta Folie, PVK 70% TiO2 15% TiO2 Gehalt von 93,0-97,0% ( Typ Universalpigment ) 17

18. TiO2 Spezial Type – ”Dry hide” • Hochglänzende TiO2 Type im Vergleich zu einer “Dry-Hide” Type Deckvermögen / Streuvermögen SR Dry Hide Type Hochglänzende Type Pigment Volumen Konzentration PVK% Zur Info: Seidenmatte und matte Farben sind zu erzielen mit hochglänzenden Pigmenten durch Auswahl geeigneter Füllstoffkombinationen

19. TiO2 Auswahlkriterien • Optische Eigenschaft vom Pigment - Streuvermögen - Farbstich ( CBU) - Deckvermögen • Wetterstabilität • Anorganische und organische Oberflächenbehandlung • Dispergierbarkeit

20. 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