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

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

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]

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

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

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

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

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

unbehandelt teilweise voluminöse dichte 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

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

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

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 Unbehandeltes Rutil Al2O3 nachbehandeltes hochglänzendes Rutil Al2O3-SiO2 nachbehandelts mattes Rutil - Dry Hide 12

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

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.

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

120µm Naßfilm auf Leneta PVK 70%- PVK TiO2% 15% 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

120µm Naßfilm auf Leneta Folie, PVK 70% TiO2 15% 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

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

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

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