Hydrophobierungsmittel

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1 Hydrophobierungsmittel TEGO Phobe Seite 106 Technischer Hintergrund_Hydrophobierungsmittel

2 Mineralische Baustoffe nehmen beim Kontakt mit Wasser aufgrund ihrer Poren- und Kapillarstruktur Feuchtigkeit auf. Dies führt häufig zu sichtbaren und unsichbaren Schäden durch das Wasser selbst oder durch Prozesse, die durch Wasser im Mauerwerk ausgelöst oder begünstigt werden. Beispiel von Fassadenschäden durch Wasser sind: Bewuchs mit Algen, Pilzen oder Sporen Salzausblühungen Frostschäden Verlust der Isolierwirkung Abplatzung von Farben Hydrophobie Abbildung 1: Fassaden schäden durch mangelhafte Wasserdampfdurchlässigkeit Eine wirksame Maßnahme um Mauerwerk, das der Witterung ausgesetzt ist, zu schützen, ist die Behandlung der Oberfläche mit wasserundurchlässigen oder wasserabweisenden (hydrophoben) Materialien. Abbildung 2: Randwinkel Wassertropfen Substrat Luft Hydrophob bedeutet wasserfeindlich. Eine Oberfläche wird als hydrophob bezeichnet, wenn sie von einem Wassertropfen nicht oder nicht vollständig benetzt werden kann. Eine Maßeinheit für die hydrophobe Wirkung einer Oberfläche ist der Kontakt- oder Randwinkel als Maß für die Benetzbarkeit einer Ober fläche. Er lässt sich mit Hilfe von Wassertropfen bestimmen, die auf die Oberfläche aufgebracht werden (Abb. 2). Randwinkel können mit einem Kontaktwinkelmessgerät bestimmt werden. Bei der Messung werden die Tangenten an der Grenzfläche Substrat/Messflüssigkeit/Luft gemessen und als Innenwinkel des Flüssigkeitstropfens zum Substrat angegeben. Oberflächen mit einem Kontaktwinkel von größer 90 Grad werden als hydrophob bezeichnet. Liegt der Kontaktwinkel unter 90 Grad bezeichnet man sie als hydrophil. Ein Video der Methode Messung des Kontaktwinkels befindet sich auf unserer Homepage. Randwinkel eines Wassertropfens auf einer hydrophoben Oberfläche Technischer Hintergrund_Hydrophobierungsmittel Seite 107

3 Chemie der siliconbasierenden Hydrophobierungsmittel Abbildung 3: Verhalten von Siliconen am Substrat Chemie der Siliconprodukte Si Si Si Si Si O O O O Substrat Die Grundbausteine der Siliconchemie sind Chlorsilane aus der Rochowsynthese, die über Hydrolyse oder Alkoholyse zu hochmolekularen Siloxanen kondensiert werden. Die Anzahl der Chlorliganden am Chlorsilan gibt die für die Kondensation zugänglichen Valenzen vor. Entsprechend ihrer Absättigung mit Chlor werden die Chlorsilane in vier Klassen unterteilt. Bezeichnung Abkürzung Reaktivität Monochlorsilan M 1 Dichlorsilan D 2 Trichlorsilan T 3 Quatrochlorsilan Q 4 Je nachdem, welche Einheiten miteinander umgesetzt werden, erhält man verschiedene Typen von Siliconhydrophobierungsmitteln. Silicone besitzten ein sehr hohes Spreitungsvermögen. Das heißt, dass sie sehr gut auf Oberflächen aufziehen und damit Oberflächen hydrophob ausstatten. Die hydrophobe Wirkung geschieht über eine Orientierung des Silicons zur benetzten Oberfläche. Hierbei orientieren sich die Sauerstoffatome der Siloxanketten zur Oberfläche hin. Die Alkylgruppen, meist Methylgruppen, orientieren sich von der Oberfläche weg und erzeugen damit eine hydrophobierte Oberfläche. Das Vermögen der Silicone sich über Si-O-Si- Bindung an silikatische Oberflächen zu binden gibt den Systemen eine besonders hohe Permanenz und Langlebigkeit (Abb. 3). Siliconate Siliconate sind hochalkalische Lösungen. Sie reagieren nach der Applikation zunächst mit dem Kohlendioxid (CO 2 ) der Luft zu Silanolen. Diese reagieren dann untereinander zu einem Siliconharz. Überwiegend werden Methyl- oder Propylkaliumsiliconate eingesetzt. Während der Reaktion mit CO 2 entsteht als Nebenreaktion Kaliumcarbonat, das sich als Salz auf der Oberfläche abscheidet. Aufgrund der Wasserlöslichkeit des gebildeten Kaliumcarbonats werden Siliconate bevorzugt zur Hydrophobierung in Innenanwendungen, z. B. für die Hydrophobierung von Gipskartonplatten, eingesetzt. Seite 108 Technischer Hintergrund_Hydrophobierungsmittel

4 Silane Silane kommen zur Hydrophobierung mineralischer Materialien zum Einsatz. Sie werden durch die Umsetzung von Chlorsilanen mit Alkoholen, meist Methanol oder Ethanol, hergestellt. Vor- und Nachteile der Silane liegen in ihrem geringen Molekulargewicht. Gegenüber höhermolekularen Siliconen sind sie deutlich kleiner und haben damit ein wesentlich besseres Penetrationsvermögen. Von Nachteil ist aber die hohe Flüchtigkeit der Silane und die damit verbundenen möglichen Wirkstoffverluste bei der Applikation. Bei der Härtung reagiert ein Silan zunächst mit der Feuchtigkeit der Luft bzw. des Baustoffs zum Silanol, welches in einem nachfolgenden Kondensationsschritt mit sich und dem Substrat vernetzt. Die Geschwindigkeit der Kondensationsreaktion der Silane wird stark durch die Temperatur und Alkalität des Substrates geprägt. Höhere Temperaturen und hohe ph-werte begünstigen die Kondensationsreaktion. Unter den Alkoxysilanen haben die methoxyfunktionellen Typen die höchste Reaktivität. Da als Nebenprodukt der Kondensationsreaktion Methanol freigesetzt wird, werden in zunehmendem Maße die etwas reaktionsträgeren ethoxyfunktionellen Silane verwendet. Durch zusätzliche Katalyse kann die Reaktionsfähigkeit des Silans beschleunigt werden. Silane werden überwiegend für die Hydrophobierung mineralischer Baustoffe eingesetzt. Hier unterscheidet man zwischen der internen Hydrophobierung, bei der das Silan dem Baustoff (z. B. Beton) zugegeben wird, und der externen Hydrophobierung als nachträglicher Auftrag als Imprägnierung. Oligomere Siloxane Durch Kondensation von Chlorsilanen miteinander können reaktionsfähige, niedermolekulare (oligomere) Siloxane hergestellt werden. Sie werden zur Hydrophobierung mineralischer Oberflächen verwendet. Ähnlich zu Silanen besitzen oligomere Siloxane ein hohes Penetrationsvermögen. Gegenüber den Silanen besitzt diese Substanzgruppe jedoch den Vorteil, dass sie einen geringen Dampfdruck aufweist und deshalb nicht verdunstet. Analog zu den Silanen sind die oligomeren Siloxane durch Kondensationsreaktion weiter zu vernetzen. Oligomere Siloxane werden hauptsächlich zur Hydrophobierung mineralischer Baustoffe als internes oder externes Hydrophobierungsmittel verwendet. Polydimethylsiloxane Polydimethylsiloxane sind höhermolekulare linerare Kondensationsprodukte aus D- und M-Einheiten. Sie besitzen ein geringeres Penetrationsvermögen als oligomere Siloxane. Polydimethylsiloxane werden hauptsächlich als Hydrophobierungsmittel in Farben und Putzen verwendet, zum Beispiel in Silikatfarben, siloxanmodifizierten Farben oder Lotuseffektfarben. Aminomodifizierte Polysiloxane erzeugen in diesen Formulierungen eine gute Hydrophobierung in Kombination mit einem hohen Abperleffekt. Siliconharze Namensgebend für Siliconharzfarben und -putze sind die in diesen Formulierungen eingesetzten Hydrophobierungsmittel aus Siliconharzen. Im Vergleich zu Harzbindemitteln auf organischer Basis haben Siliconharze relativ niedrige Molekulargewichte zwischen und g/mol. Eine im Harz noch vorhandene Restreaktivität erlaubt es, dass das Harz über eine Kondensationsreaktion in der Beschichtung vernetzt. Die wasserabweisende Wirkung ist bereits umittelbar nach dem Trocknen voll ausgebildet. Eine weitere Anwendung für Siliconharze ist die Verwendung als Hydrophobierungsmittel in Silicon-Silikat-Formulierungen. Technischer Hintergrund_Hydrophobierungsmittel Seite 109

5 Silane werden überwiegend für die Hydrophobierung mineralischer Baustoffe eingesetzt. Hier unterscheidet man zwisilane kommen zur Hydrophobierung schen der internen Hydrophobierung, bei mineralischer Materialien zum Einsatz. der das Silan dem Baustoff (z. B. Beton) Sie werden durch die Umsetzung von Chlorsilanen mit Alkoholen, meist Metha- zugegeben wird, und der externen Hydrophobierung als nachträglicher Auftrag nol oder Ethanol, hergestellt. Vor- und Nachteile der Silane liegen in ihrem gerin- als Imprägnierung. gen Molekulargewicht. Gegenüber höhermolekularen Siliconen sind sie deutlich Oligomere Siloxane kleiner und haben damit ein wesentlich besseres Penetrationsvermögen. Von Nachteil ist aber die hohe Flüchtigkeit der Durch Kondensation von Chlorsilanen miteinander können reaktionsfähige, Silane und die damit verbundenen möglichen Wirkstoffverluste bei der Applika- niedermolekulare (oligomere) Siloxane tion. hergestellt werden. Sie werden zur Hydrophobierung mineralischer OberBei der Härtung reagiert ein Silan zunächst flächen verwendet. Ähnlich zu Silanen mit der Feuchtigkeit der Luft bzw. des besitzen oligomere Siloxane ein hohes Baustoffs zum Silanol, welches in einem Penetrationsvermögen. Gegenüber den nachfolgenden Kondensationsschritt mit Silanen besitzt diese Substanzgruppe jesich und dem Substrat vernetzt. Die Gedoch den Vorteil, dass sie einen geringen schwindigkeit der Kondensationsreaktion Dampfdruck aufweist und deshalb nicht der Silane wird stark durch die Temperaverdunstet. Analog zu den Silanen sind tur und Alkalität des Substrates geprägt. die oligomeren Siloxane durch Kondensationsreaktion weiter zu vernetzen. OligoHöhere Temperaturen und hohe ph-werte mere Siloxane werden hauptsächlich zur begünstigen die Kondensationsreaktion. Hydrophobierung mineralischer Baustoffe Unter den Alkoxysilanen haben die meals internes oder externes Hydrophobiethoxyfunktionellen Typen die höchste Re- rungsmittel verwendet. aktivität. Da als Nebenprodukt der Kondensationsreaktion Methanol freigesetzt wird, werden in zunehmendem Maße die Polydimethylsiloxane etwas reaktionsträgeren ethoxyfunktionellen Silane verwendet. Durch zusätzlipolydimethylsiloxane sind höhermolekuche Katalyse kann die Reaktionsfähigkeit lare linerare Kondensationsprodukte aus des Silans beschleunigt werden. D- und M-Einheiten. Sie besitzen ein Silane geringeres Penetrationsvermögen als oligomere Siloxane. Polydimethylsiloxane werden hauptsächlich als Hydrophobierungsmittel in Farben und Putzen verwendet, zum Beispiel in Silikatfarben, siloxanmodifizierten Farben oder Lotuseffektfarben. Aminomodifizierte Polysiloxane erzeugen in diesen Formulierungen eine gute Hydrophobierung in Kombination mit einem hohen Abperleffekt. Siliconharze Namensgebend für Siliconharzfarben und -putze sind die in diesen Formulierungen eingesetzten Hydrophobierungsmittel aus Siliconharzen. Im Vergleich zu Harzbindemitteln auf organischer Basis haben Siliconharze relativ niedrige Molekulargewichte zwischen und g/mol. Eine im Harz noch vorhandene Restreaktivität erlaubt es, dass das Harz über eine Kondensationsreaktion in der Beschichtung vernetzt. Die wasserabweisende Wirkung ist bereits umittelbar nach dem Trocknen voll ausgebildet. Eine weitere Anwendung für Siliconharze ist die Verwendung als Hydrophobierungsmittel in Silicon-Silikat-Formulierungen. Technischer Hintergrund_Hydrophobierungsmittel Seite _TechnHintergrund.indd :45

6 Klassen für die Durchlässigkeit von Wasser, w-wert nach DIN EN Klasse Wasseraufnahme w-wert III niedrig < 0,1 II mittel 0,1 0,5 I hoch > 0,5 Wasserdampf-Diffusionsstromdichte, s d -Wert nach DIN EN Klasse Wasserdampfdiffusion s d -wert I hoch < 0,14 II mittel 0,14 1,40 III niedrig > 1,40 Wasserdampf-Diffusionsstromdichte (V-Wert oder s d -Wert) Die Wasserdampf-Diffusionsstromdichte wird nach DIN EN ISO bestimmt. Mit dem V-Wert beschreibt sie die Menge Wasserdampf in Gramm, die an einem Tag durch eine Beschichtungsfläche von einem Quadratmeter diffundieren kann. Häufiger als die Wasserdampfdiffusionsstromdichte wird die diffusionsäquivalente Luftschichtdicke (s d -Wert) angegeben. Der s d -Wert kann aus dem V-Wert berechnet werden. Er beschreibt die Dicke einer fiktiven, ruhenden Luftschicht, welche den gleichen Wasserdampfdiffusionswiderstand wie die Beschichtung aufbringt. Nach DIN EN wird der s d -Wert in drei Klassen unterteilt. Beschichtungen mit einem s d -Wert von < 0,14 m werden der besten Klasse (Klasse 1) zugeordnet und haben eine sehr gute Wasserdampfdurchlässigkeit. Fassadenschutztheorie nach Künzel Die Wechselwirkung dieser Parameter zueinander wird in der Fassadentheorie nach Künzel beschrieben. Optimal formulierte Fassadenbeschichtungen haben aufeinander abgestimmte w- und s d -Werte und sind in der Lage, schneller Wasser als Wasserdampf abzugeben, als bei Beregnung aufgenommen werden kann. Abbildung 4: Fassadenschutztheorie nach Künzel S d -Wert in m Klasse 3 Klasse 2 Diese Eigenschaft wird von Farben erfüllt, deren Produkt aus w-wert und s d -Wert maximal 0,1 kg/(m 2 h) beträgt. Ideal formulierte Farben haben eine geringe kapillare Wasseraufnahme (Klasse 3) und eine sehr hohe Wasserdampfdiffusionsfähigkeit, ausgedrückt über einen niedrigen s d -Wert in Klasse 1. Abbildung 4 beschreibt den quantitativen Zusammenhang des w-wertes und des s d -Wertes zueinander. Die beige markierte Fläche beschreibt den Bereich, in dem das Produkt aus w-wert und s d -Wert 0,1 kg/ (m 2 h) oder kleiner ist. In welchem Maße einzelne Fassadenbeschichtungssysteme diese Anforderung erfüllen, beschreiben die farbigen Flächen. Lösemittelhaltige Farben Dispersionsfarben Silikonharzfarben hydrophobierte Dispersionssilikatfarben Silikatfarben 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 w-wert in kg/m 2 x h Klasse 1 Klasse 3 Klasse 2 Klasse 1 Technischer Hintergrund_Hydrophobierungsmittel Seite 111

7 Wie formuliert man Farben, welche die Anforderungen der Fassadenschutztheorie nach Künzel erfüllen? Die wichtigste Einflussgröße auf den w- Wert und den s d -Wert ist die Pigmentvolumenkonzentration (PVK). Die Pigmentvolumenkonzentration beschreibt das Volumenverhältnis der pulverförmigen Bestandteile der Farbe, Pigmente und Füllstoffe, zum Bindemittel im getrockneten Farbfilm. Sie kann nach folgender Formel berechnet werden: V Pigmente + V Füllstoffe PVK = VPigmente + V Füllstoffe + V Bindemittel 100 % Berechnet man die PVK für eine Formulierung mit einem geringen Bindemittel und damit entsprechend hohem Anteil an Pigmenten und Füllstoffen, erhält man einen hohen Wert für die PVK. Diese Formulierungen werden auch als Formulierungen mit hoher PVK oder wegen des geringen Bindemittelanteils als schwach gebundene Formulierungen bezeichnet. Entsprechend werden Formulierungen mit hohem Bindemittelanteil und geringem Anteil an Pigmenten und Füllstoffen als Formulierungen mit niedriger PVK oder stark gebundene Formulierungen bezeichnet. Klarlacke hätten nach der Formel eine PVK von Null. Theoretisch würde sich für eine bindemittelfrei formulierte Farbe die PVK 100 % ergeben. In der Praxis findet man extrem bindemittelarm formulierte Farben bis in den PVK-Bereich von 90 bis 95 %. Verschiebt man die PVK einer Formulierung schrittweise über die gesamte mögliche PVK-Bandbreite, erreicht man einen PVK-Bereich, bei dem Filme der Formulierungen eine hohe Filmspannung haben, die zu Rissen in der Beschichtung führen. Dieser Bereich wird auch als kritische PVK bezeichnet. Im Bereich der kritischen PVK durchläuft die Beschichtung einen Wechsel zwischen einem Bindemittelüberschuss bei niedriger PVK zu einem Bindemittelmangel bei hoher PVK. Seite 112 Technischer Hintergrund_Hydrophobierungsmittel

8 Farben, mit einem Bindemittelüberschuss bei niedriger PVK, werden auch als unterkritisch formulierte Farben bezeichnet. Das bedeutet, dass die Formulierung einen Überschuss an Bindemittel enthält, um alle Hohlräume zwischen den Pigmenten und Füllstoffen auszufüllen. Entgegengesetzt haben überkritisch formulierte Farben mit hoher PVK einen Bindemittelmangel. Das heißt, dass in überkritisch formulierten Farben die Pigmente und Füllstoffe nicht vollständig vom Bindemittel umgeben sind und Hohlräume entstehen. Überkritisch formulierte Farben werden daher auch als offen porige Beschichtungen bezeichnet. Überkritisch formulierte, offenporige Beschichtungen haben hingegen eine sehr gute Wasserdampfdiffusionsfähigkeit. Ihre Porosität führt aber gleichzeitig zu einer sehr hohen kapillaren Wasseraufnahme, was bedeutet, dass überkritisch hergestellte Formulierungen keinen ausreichenden Schutz vor Nässe bieten. Vergleicht man also die überkritische mit der unterkritischen Formulierungsweise, ist erkennbar, dass mit keiner der beiden Formulierungs weisen gleichzeitig eine geringe Wasseraufnahme und eine hohe Wasserdampfdiffusionsfähigkeit erzeugt werden kann. Nur über die Formulierung mit Hydrophobierungsmitteln erhält der Formu lierer die Möglichkeit, Rezepturen zu erstellen, die gleichzeitig eine geringe Durchlässigkeit gegenüber Wasser und eine hohe Wasserdampfdiffusionsfähigkeit bieten. Die unterschiedlichen Formulierungskonzepte und Farben typen werden in den nachfolgenden Absätzen beschrieben. Bezüglich der Durchlässigkeit für Wasser (w-wert) haben unterkritisch formulierte Farben sehr gute Eigenschaften. Der Bindemittelüberschuss und damit der geschlossene Farbfilm geben einen guten Schutz vor eindringendem Wasser. Hingegen reduziert der Film die Wasserdampfdiffusionsstromdichte erheblich, was zu hohen s d -Werten führt. Für die Praxis bedeutet eine zu geringe Wasserdampfdiffusionsstromdichte, dass verdunstende Feuchtigkeit aus dem Mauerwerk einen Wasserdampfdruck unter der Beschichtung erzeugen kann, welcher zu Schäden in der Beschichtung wie Blasenbildung oder Abplatzungen führen kann. Formulierungskonzepte für Fassadenfarben und -putze Siliconharzfarben und -putze Den besten Schutz für Fassaden bieten Farben mit einer geringen Wasseraufnahme und einer guten Wasserdampfdiffusion. Hier sind Siliconharzfarben und -putze gegenüber den Dispersionsfarben und -putzen im Vorteil, da sie beide Anforderungen erfüllen. Siliconharzfarben und -putze sind überkritisch formuliert, d. h. mit einer hohen PVK. Die daraus resultierende offene mikroporöse Struktur bewirkt eine hervorragende Wasserdampfdurchlässigkeit. Hierdurch wird ein Austrocknen von nassem Mauerwerk ermöglicht. Technischer Hintergrund_Hydrophobierungsmittel Seite 113

9 Richtrezeptur Siliconharzfarbe Position Bestandteile Gewichtsteile Inhaltsstoff/Wirkung 1 Wasser 28,75 2 WALOCEL XM 6000 PV 0,30 Celluloseverdicker 3 TEGO Foamex 855 0,20 Entschäumer 4 ACTICIDE MBS 0,15 Biozid 5 CALGON N new 0,05 Netz- und Dispergiermittel 6 TEGO Dispers 715 W 0,30 Netz- und Dispergiermittel 7 AMP90 0,10 Neutralisationsmittel 8 KRONOS ,50 Titandioxid 9 SOCAL P 3 10,00 Calciumcarbonat, gefällt 10 OMYACARB 5 15,00 Calciumcarbonat 11 OMYACARB 2 10,00 Calciumcarbonat 12 AICA TG 3,00 Glimmer 13 SIPERNAT 820 A 2,00 Aluminiumsilikat gegeben. Hierfür empfehlen wir eine Zugabemenge von 1-2 %, bezogen auf die Formulierung. Entsprechend der Europäischen Norm (DIN EN ) werden Fassadenbeschichtungen unter anderem nach den sogenannten w-werten (DIN EN ) und s d -Werten (DIN EN ISO ) jeweils in drei Klassen eingeteilt. Mit Silicon harzfarben lassen sich die höchsten Anforderungen beim w-wert (Klasse 3 = geringste Wasseraufnahme) und beim s d -Wert (Klasse 1 = höchste Wasserdampfdurchlässigkeit) erreichen. 14 TEGO Phobe ,00 Hydrophobierungsmittel 15 DOWANOL DPnB 1,00 Koaleszenzmittel 16 ACRONAL S ,00 Styrolacrylat-Bindemittel 17 TEGO ViscoPlus ,65 Polyurethanverdicker Vermieden werden damit Bauschäden, wie z. B. ein Verlust der Isolierwirkung, Schimmelbefall oder Schäden in der Beschichtung durch Blasenbildung oder Ablösen. Ein trockenes Mauerwerk ist zudem ein wirkungsvoller Beitrag zu einem gesunden und angenehmen Raumklima. Der Zusatz von Siliconharzemulsionen erzeugt den Schutz vor Wasser, wie z. B. Schlagregen. Das Siliconharz kleidet die offenen Poren der Beschichtung aus, ohne die Poren zu verschließen. Dadurch bleibt die Wasserdampfdurchlässigkeit der Beschichtung erhalten, die hydrophobe Auskleidung hält jedoch das Wasser wirkungsvoll vom Eindringen in die Pore ab. 100,00 Siliconharzfarben bieten den effektivsten Schutz für Gebäude. TEGO Phobe 1650 ist hier ein Siliconharz-Hydrophobierungsmittel der neuesten Generation. Mit der wässrigen Siliconharzemulsion TEGO Phobe 1650 ausgestattete Formulierungen verhindern wirksam eine kapillare Wasseraufnahme des beschichteten Mauerwerks. Zudem bietet TEGO Phobe 1650 weitere Vorteile, wie eine hohe Wirksamkeit bei geringer Einsatzmenge, eine ausgezeichnete Frühwasserbeständigkeit und eine geringe Schmutzaufnahme der Beschichtung. Durch Zugabe der Polysiloxane TEGO Phobe 1401 oder TEGO Phobe 1505 wird der Farbe noch ein zusätzlicher Abperleffekt Aussenfarben auf Basis von Nanohybrid bindemitteln Bindemittelhybride aus einer Acrylat-Dispersion und einer amorphen Kieselsäure sind noch vergleichsweise neu am Markt. Mit diesen Bindemitteln lassen sich Farben formulieren, welche trotz eines hohen Bindemittelgehaltes wasserdampfdiffusionsoffener sind als vergleichbare Farben auf Basis reiner Polymere als Bindemittel, also mit niedriger PVK. Gegenüber klassischen Dispersionen bieten Nanohybridbindemittel den Vorteil, dass die amorphe Kieselsäure dem Beschichtungsfilm die Thermoplasitizität nimmt und ihn damit gegenüber der Aufnahme von Schmutz weniger anfällig macht. Durch Formulierungen von Siliconharzfarben mit Nanohybriddispersionen lassen sich die Stärken der beiden Technologien, geringe Schmutzaufnahme der Nanohybriddispersion und gute bauphysikalische Eigenschaften der Siliconharzfarbentechnologie, in einer Formulierung vereinigen. Eine Dreierkombination eines Seite 114 Technischer Hintergrund_Hydrophobierungsmittel

10 Richtrezeptur Siliconharzfarbe auf Basis einer Nanohybriddispersion Position Bestandteile Gewichtsteile Inhaltsstoff/Wirkung konventionellen Bindemittels mit einer Nanohybriddispersion und dem Siliconharz TEGO Phobe 1650 hat sich in diesen Formulierungen als besonders leistungsfähig herausgestellt. 1 Wasser 14,8 2 TYLOSE MH YP2 0,2 Celluloseverdicker 3 TEGO Foamex 855 0,3 Entschäumer 4 ACTICIDE MBS 0,4 Biozid 5 DOWANOL DPnB 3,2 Koaleszenzmittel 6 TEGO Dispers 755 W 1,3 Netz- und Dispergiermittel Siloxanfassadenfarbe mit Abperleffekt Seit Ende der 90er Jahre haben sich Fassadenfarben mit einem ausgeprägten Wasserabperleffekt, auch Lotus-Effekt genannt, etabliert. Charakteristisch für diese Beschichtungen ist ein sehr ausgeprägter Abperleffekt von Wasser auf dem Anstrich mit einem Kontaktwinkel von mehr als 140. Hiermit wird häufig eine geringe Schmutzaufnahme der Farbe bzw. ein Selbstreinigungseffekt (Lotus- Effekt ) der Farbe assoziiert. Praxisergebnisse aus unterschiedlichen Regionen der Welt zeigten, dass Umwelteinflüsse, wie die Luftverschmutzung, das Klima oder die Art und Häufigkeit von Regenereignissen entscheidenden Einfluss auf die Selbstreinigungsfähigkeit der Beschichtung nehmen. Der Abperleffekt der Beschichtung wird über die Verwendung eines speziellen Hydrophobierungsmittels, TEGO Phobe 1505, und durch eine spezielle Oberflächenstruktur der Beschichtung erreicht. Diese gewünschte Mikronoppen-Struktur wird über die Verwendung hochkristalliner Quartz- oder Calciumcarbonatfüllstoffe mit einer Teilchengröße von Mikrometern und einer engen Teilchengrößenverteilung erzeugt. Ferner ist zu beachten, dass wasserlösliche Substanzen mit Tensidcharakter in der Beschichtung den Abperleffekt vermindern. Bei der Rohstoffauswahl sollte daher darauf 7 AMP90 0,4 Neutralisationsmittel 8 KRONOS ,5 Titandioxid 9 OMYACARB 5 GU 6,0 Calciumcarbonat 10 OMYACARB 2 GU 6,0 Calciumcarbonat 11 AICA TG 4,0 Glimmer 12 SIPERNAT 820 A 3,2 Aluminiumsilikat 13 TEGO Phobe ,5 Hydrophobierungsmittel 14 COL.9 DS 1200 X 15,0 Nanohybridbindemittel 15 ACRONAL A ,5 Acrylatbindemittel 16 COLLACRAL LR ,7 Polyurethanverdicker (1:1 in Wasser) 17 TEGO Foamex 855 0,4 Entschäumer 18 ACTICIDE MKB 1,6 Filmkonservierer 100,00 Richtrezeptur Siloxanfarbe mit Wasser-Abperleffekt Position Bestandteile Gewichtsteile Inhaltsstoff/Wirkung 1 Wasser 29,70 2 TEGO Foamex 825 0,10 Entschäumer 3 SURFYNOL E 104 0,25 Netz- und Dispergiermittel 4 WALOCEL XM 6000 PV 0,30 Celluloseverdicker 5 ACTICIDE MBS 0,10 Biozid 6 KRONOS ,00 Titandioxid 7 SIBELITE M 3000 oder CALCIMATT 32,00 Quartz Calciumcarbonat 8 Ammoniak 25 % 0,15 Neutralisationsmittel 9 TEGO Phobe ,40 Hydrophobierungsmittel 10 ACRONAL S ,00 Styrolacrylat-Bindemittel 100,00 Technischer Hintergrund_Hydrophobierungsmittel Seite 115

11 Richtrezeptur Dispersionssilikatfarbe Position Bestandteile Gewichtsteile Inhaltsstoff/Wirkung 1 Wasser 22,30 2 BETOLIN V 30 0,10 Verdicker 3 TEGO Dispers 735 W 0,30 Netz- und Dispergiermittel 4 BETOLIN Q 40 0,30 Stabilisierer 5 TEGO Foamex 825 0,20 Entschäumer 6 NATROSOL 250 HHR 0,30 Celluloseverdicker 7 KRONOS ,00 Titandioxid 8 OMYACARB 5 30,00 Calciumcarbonat 9 PLASTORIT 000 5,00 Talkum 10 TEGO Phobe ,00 Hydrophobierungsmittel 11 ACRONAL S 559 6,00 Styrolacrylatbindemittel 12 Testbenzin 1,50 Koaleszenzmittel 13 BETOLIN K 28 20,00 Kaliwasserglasbindemittel 100,00 Richtrezeptur Silicon-Silikatfarbe Position Bestandteile Gewichtsteile Inhaltsstoff/Wirkung 1 Wasser 22,30 2 BETOLIN V 30 0,10 Verdicker 3 TEGO Dispers 715 W 0,30 Netz- und Dispergiermittel 4 BETOLIN Q 40 0,30 Stabilisierer 5 TEGO Foamex 825 0,20 Entschäumer 6 NATROSOL 250 HHR 0,30 Celluloseverdicker 7 KRONOS ,00 Titandioxid geachtet werden, mit Rohstoffen mit geringem Tensidanteil zu formulieren. Vergleichbar zu Siliconharzfarben haben Siloxanfarben ebenfalls eine sehr geringe Wasseraufnahme und eine hervorragende Wasserdampfdiffusionsfähigkeit. Silikatfarben und -putze Silikatfarben und -putze enthalten Wasserglas meist in Kombination mit Polymerdispersionen als Bindemittel. Das Vermögen des Wasserglases, mit silikatischen Untergründen zu reagieren und damit eine feste chemische Verbindung einzugehen, geben den Silikatsystemen eine hohe Attraktivität für die Beschichtung der im Außenbereich am häufigsten anzutreffenden mineralischen Substrate. Diese als Verkieselung bezeichnete Eigenschaft gibt Silikatfarben eine hohe Dauerhaftigkeit. Der hohe Anteil an anorganischen Bestandteilen gibt der verkieselten Beschichtung ein mineralisches Aussehen und eine hervorragende Wasserdampfdurchlässigkeit. Von Nachteil ist aber die hohe kapillare Wasseraufnahme dieser Formulierungen. Zur Reduzierung der kapillaren Wasseraufnahme müssen Silikatfarben geeignete Hydrophobierungsmittel zugesetzt werden, das können z. B. die Typen TEGO Phobe 1505 oder 1401 sein. 8 OMYACARB 5 30,00 Calciumcarbonat 9 PLASTORIT 000 5,00 Talkum 10 TEGO Phobe ,00 Hydrophobierungsmittel 11 ACRONAL S 559 6,00 Styrolacrylatbindemittel 12 Testbenzin 1,50 Koaleszenzmittel 13 BETOLIN K 28 20,00 Kaliwasserglasbindemittel 100,00 Seite 116 Technischer Hintergrund_Hydrophobierungsmittel

12 Silicon-Silikat-Farben Eine Variante der Silikatfarben sind die sogenannten Silicon-Silikat-Farben, in denen als Bindemittel eine Dreierkombination aus Dispersion, Siliconharz und Wasserglas eingesetzt wird. Im Hinblick auf die bauphysikalischen Kennwerte der kapillaren Wasseraufnahme und der Wasserdampfdiffusion verhalten sich Silicon- Silikat-Farben vergleichbar zu anderen Silikatfarben, sie bieten aber Vorteile durch eine geringere Schmutzaufnahme. Dispersionsfarben mit Silikatcharakter Dispersionsfarben mit Silikatcharakter sind aufgrund ihrer Formulierung mit Quarzmehl oder anderen mineralischen Füllstoffen besonders offenporig bzw. kapillaraktiv und somit wasserdampfdurchlässig. Richtrezeptur einer Dispersionsfassadenfarbe mit Silikatcharakter Position Bestandteile Gewichtsteile Inhaltsstoff/Wirkung 1 Wasser 14,70 2 TYLOSE MHB YP2 0,20 Celluloseverdicker 3 TEGO Dispers 715 W 0,30 Netz- und Dispergiermittel 4 TEGO Foamex 825 0,30 Entschäumer 5 KRONOS ,00 Titandioxid 6 OMYACARB 5 10,00 Calciumcarbonat 7 Talkum AT 1 1,50 Talkum 8 SIKRON Feinstmehl SF ,00 Quartz 9 ACTICIDE MBS 0,20 Biozid 10 TEGO Phobe ,50 Hydrophobierungsmittel 11 Testbenzin 0,80 Koaleszenzmittel 12 DOWANOL DPnB 0,80 Koaleszenzmittel 13 DESAVIN 0,70 Weichmacher 14 ACRONAL S ,00 Styrolacrylat-Bindemittel 100,00 Dispersionsfarben und -putze Die Kunststoffdispersion als Bindemittel verhindert bei Dispersionsfarben und -putzen die Wasseraufnahme der Beschichtung. Sollte eine zusätzliche Hydrophobierung oder ein Abperleffekt erwünscht sein, so lässt sich dies durch Zugabe von TEGO Phobe 1401 und TEGO Phobe 1500 N erreichen. Technischer Hintergrund_Hydrophobierungsmittel Seite 117

13 Hydrophobierungsmittel für Imprägnierungen und Grundierungen Abbildung 5: Bestimmung der Wasseraufnahme Prüfkörper Schaumstoff Imprägnierungen werden an mineralischen Baustoffen durchgeführt, für die keine weitere Beschichtung vorgesehen ist. Ziel einer Imprägnierung ist, die Wasseraufnahme eines Baustoffes zu reduzieren, ohne die sonstige Natur des Baustoffes, wie z. B. seine Porosität oder sein Aus sehen zu verändern. Eine Wasserdampf- und Kohlendioxiddurchlässigkeit darf durch die Imprägnierung nicht verloren gehen. Für die Imprägnierung mit Wasser Wanne Siloxanprodukten bietet Evonik TEGO Phobe 6010 für lösemittelbasierte sowie TEGO Phobe 6510 und 6600 für wasserverdünnbare Imprägnierungen an. Auf Baustoffen, die ohnehin kein oder nur ein sehr geringes Saugvermögen haben, sollten Imprägnierung nicht angewendet werden. Grundierungen werden verwendet, um die Saugfähigkeit des Untergrundes zu reduzieren und um den Untergrund zu verfestigen. Dazu müssen Grundierungen ein ausreichendes Penetrationsverhalten in den Baustoff aufweisen. Zieht das Grundiermittel nicht ausreichend in das Substrat ein und zu viel Material bleibt an der Oberfläche, ist die Verfestigung des Untergrundes nicht ausreichend und es kann zu Haftungsproblemen mit nachfolgenden Anstrichen kommen. Die richtige Grundierung kann einen entscheidenden Einfluss auf die Dauerhaftigkeit des Gesamtaufbaus eines Anstrichsystems haben. Eine wirksame Grundierung schützt die Beschichtung vor Unterwanderung mit bauschädlichen Salzen und Wasser. Wird die Deckschicht beschädigt, muss die Grundierung zudem das Eindringen von Wasser in den Baustoff verhindern und ihn vor weiteren Schäden schützen. Mit Siloxanen aus der TEGO Phobe 6xxx Serie bietet Evonik Produkte für die Formulierung von lösemittel- und wasserverdünnbaren Grundierungen. Seite 118 Technischer Hintergrund_Hydrophobierungsmittel

14 Messmethoden Bestimmung der Wasserdampfdurchlässigkeit nach der Wet-Cup-Methode Wet-Cup Dry-Cup Bei Evonik wird die Wasserdampfdurchlässigkeit durch ein gravimetrisches Messverfahren auf einem gebenüber dem Anstrichsmaterial inerten Trägermaterial in Anlehnung an DIN EN ISO bestimmt. Als Substrat dienen Fritten aus Polyethylen mit einem Durchmesser von 60 mm. Das zu prüfende Beschichtungsmaterial wird mit einem Flachpinsel mit einem für die zu prüfende Farbe empfohlenen praxisgerechten Flächenverbrauch gleichmäßig auf die Fritte aufgetragen. 100% relative Luftfeuchtigkeit Abbildung 6: Wet-Cup-Methode Beschichtung Glasfritte 0% relative Luftfeuchtigkeit Wasser Wägeglas P 2 O 5 Klimaraum: 23 C / 50% relative Luftfeuchtigkeit Werden für die Farbe keine Angaben zum Flächenverbrauch gemacht, wird bei Evonik die Farbe in zwei Anstrichen mit einem gesamten Flächenverbrauch von 400 ml/m² aufgetragen. Die Beschichtung wird über Nacht bei Normklima (23 C, 50 % relative Luftfeuchtigkeit) und anschließend 24 Stunden bei 50 C getrocknet. Ein Wägeglas mit einem oberen Durchmesser von 61 mm und einer Höhe von 30 mm wird mit 20 ml destilliertem Wasser gefüllt und ein kleiner Schwamm hineingelegt. Er verhindert, dass die Frittenunterseite mit Wasser benetzt wird. So werden Fehlmessungen vermieden. Das Glas wird mit der beschichteten Fritte verschlossen und die Fuge zwischen der Fritte und dem Wägeglas mit Heißkleber versiegelt. Die so präparierten Wägegläser werden auf einer Analysenwaage auf 0,1 mg genau gewogen, für fünf Tage im Klimaraum bei 23 C und 50 % relativer Feuchte gelagert und nach Lagerung erneut gewogen. Unter Berücksichtigung der Wasserdampfdurchlässigkeit einer nicht beschichteten 0-Probe wird aus dem Gewichtsverlust der Probe die diffundierte Wasserdampfmenge ermittelt (Abb. 6). Die Ausführung des Tests finden Sie auch im Internet unter Messung der Wasserdampfdurchlässigkeit (s d -Wert). Bestimmung der Wasserdampfdurchlässigkeit nach der Dry-Cup-Methode Eine weitere Methode für die Messung der Wasserdampfdurchlässigkeit ist die Dry-Cup-Methode. Die Präparation der Probekörper geschieht analog zur Wet-Cup-Methode. Bei der Dry-Cup- Methode werden die Wägegläser jedoch mit Phosphorpentoxid (P ) befüllt, um eine Innenraumfeuchtigkeit von 0 % einzustellen und die Gläser in einem Normklima von 23 C bei 50 % relativer Feuchte zu lagern. Hieraus ergibt sich eine umgekehrte Richtung der Wasserdampfdiffusion. Im Vergleich von Wet- und Dry-Cup-Methode untereinander hat sich gezeigt, dass die Wet-Cup-Methode die Methode mit der höheren Genauigkeit ist. Technischer Hintergrund_Hydrophobierungsmittel Seite 119

15 Messung der kapillaren Wasseraufnahme Die kapillare Wasseraufnahme wird bei Evonik in Anlehnung an DIN EN bestimmt. Als Substrat dienen Prüfkörper aus Kalksandstein mit einer Fläche von 115 x 70 mm = 0,008 m 2 und einer Dicke von 20 mm. Zur Vorbereitung werden die Steine gründlich mit Wasser und einer Bürste von anhaftendem Staub befreit und anschließend 24 Stunden bei 50 C getrocknet. Danach wird die aufzutragende Menge des Beschichtungsstoffes auf den Stein gegossen und mit einem Flachpinsel verteilt, wobei die Seitenflächen ebenfalls beschichtet werden. Die aufzutragende Menge des zu prüfenden Beschichtungsmaterials richtet sich nach dem empfohlenen praxisgerechten Flächenverbrauch. Werden keine Angaben zum Flächenverbrauch gemacht, wird bei Evonik in zwei Anstrichen eine Schicht mit einem gesamten Flächenverbrauch von 400 ml/m 2 aufgetragen. Es ist darauf zu achten, dass alle Poren des Steins geschlossen sind. Die beschichteten Steine werden über Nacht bei Normklima (23 C, 50 % relative Luftfeuchtigkeit) und anschließend 24 Stunden bei 50 C getrocknet. Die vorbereiteten Prüfsteine werden in wassergefüllten Schalen, die mit Schaumstoff ausgelegt sind, gelagert (Abb. 5). Der Wasserstand soll bis an die Unterseite des Steins reichen. Von Zeit zu Zeit ist der Wasserstand zu kontrollieren und fehlendes Wasser zu ersetzen. Nach 24 Stunden werden die Steine aus dem Wasserbad genommen, auf Papier gelegt, trockengetupft und gewogen. DIN EN schreibt eine viermalige Wässerung der Prüfsteine vor. Bei den ersten Wässerungen werden die wasserlöslichen Bestandteile der Farbe herausgewaschen. Für die Klassifizierung nach DIN EN wird das Ergebnis der vierten Wässerung herangezogen und als w 24 -Wert angegeben. z. B. w 24 -Wert = 0,5 kg/(m 2 h). Die Methode zur Messung der kapillaren Wasseraufnahme (w-wert) ist auch auf unserer Homepage zu finden. Bestimmung des Kontaktwinkels Der Kontaktwinkel beschreibt die Benetzbarkeit eines Substrates mit einer Flüssigkeit. Im Fall von Aussenfarben ist hauptsächlich die Benetzbarkeit der Oberfläche mit Wasser von Interesse. Für die Bestimmung des Kontaktwinkels wird ein Wassertropfen mit definiertem Volumen auf den Anstrich gelegt. Über ein optisches Messverfahren wird an der Grenzfläche des Tropfens zum Anstrich eine Tangente am Tropfen angelegt und der Winkel der Tangente zum Substrat gemessen. Seite 120 Technischer Hintergrund_Hydrophobierungsmittel

16 Hohe Kontaktwinkel bedeuten eine schlechte Benetzung und damit einen guten Abperleffekt. Niedrige Kontaktwinkel beschreiben hingegen eine gute Benetzbarkeit und damit einen geringen Abperleffekt. Für die Messung des Kontakt winkels ist zu beachten, dass der Kontaktwinkel sich im Verlauf der Messung verändern kann. Insbesondere bei frischen Farben, die noch keiner Belastung durch Wasser oder Bewitterung ausgesetzt wurden, nimmt der Kontaktwinkel im Verlauf der Messung ab. Ursache hierfür ist, dass Emulgatoren und andere wasserlösliche Bestandteile aus dem Farbfilm gelöst werden und die Grenzflächenspannung des Wassertropfens herabsetzen. Wässert man die Beschichtungen für 24 Stunden vor der Messung, erhält man meist höhere und auch stabilere Werte für den Kontaktwinkel. Für den Vergleich von Ergebnissen aus einer Kontaktwinkelmessung ist es daher immer notwendig die Vorbehandlung der Proben zu kennen. Über den Kontaktwinkel einer Farbe lässt sich keine Aussage zu ihrer kapillaren Wasseraufnahme machen. Schmutzaufnahme Zusätzlich zu den bauphysikalischen Eigenschaften eines Anstrichs, ist es auch wichtig, dass er über einen langen Nutzungszeitraum seine optischen Eigenschaften behält. Ein zu betrachtender Aspekt für Aussenfarben ist das Verschmutzungsverhalten, welches in mehrjährigen Freibewitterungstests geprüft werden kann. Mit einem bei Evonik entwickelten Schnelltest kann die Anschmutzneigung von Aussenfarben simuliert werden. Mit einer umgewandelten Spülmaschine werden Anstrichproben in mehreren Zyklen mit einer Schmutzdispersion besprüht und anschließend getrocknet. Als Schmutz dispersion wird eine Mischung aus organischem und anorganischem Schmutz verwendet, wie man sie typischerweise auch in stark verschmutzten urbanen oder industriellen Gebieten antreffen kann. Die Ergebnisse des Schmutztestes werden als delta L der Proben vor und nach der Messung angegeben. Die Erfahrung hat gezeigt, dass mit dem Schmutztest Verschmutzungen erzeugt werden können, wie sie erst nach mehrjährigen Freibewitterungstests auftreten. Bestimmung des Kontaktwinkels durch optisches Messverfahren. Technischer Hintergrund_Hydrophobierungsmittel Seite 121

17 s d -Wert nicht wie Bindemittel verhalten. Bei der Berechnung der PVK sollte das Siliconharz daher nicht als Bindemittel in die Berechnung eingehen. FAQ s Durch Regen werden vertikal verlaufende Spuren verursacht, die von dem ursprünglichen Farbton abweichen. Wie kann diese Empfindlichkeit einer kürzlich applizierten Siliconharz-Fassadenfarbe gegenüber plötzlich einsetzendem Regen verbessert werden? Mit TEGO Phobe 1650 bieten wir ein Siliconharz mit einer sogenannten Frühwasserbeständigkeit an. Das heißt, dass sich die hydrophobierende Wirkung von TEGO Phobe 1650 sehr schnell nach Applikation ausbildet. Nach der Methode für die Bestimmung der kapillaren Wasseraufnahme DIN EN müssen Beschichtungen erst nach der vierten Wässerung, als Simulation einer Beregnung, ihre volle Wirksamkeit gegen Regen erreichen. Mit TEGO Phobe 1650 ist das bereits nach der 2. Wässerung möglich. Beeinflusst das Siliconharz in der Siliconfassadenfarbe den s d -Wert und wird die PVK der Farbe verschoben? Der Anteil des Siliconharzes nimmt praktisch keinen Einfluss auf den s d -Wert. Versuche haben gezeigt, dass Siliconharze sich im Hinblick auf die Nassabriebbeständigkeit oder das Verhalten auf den Wir haben festgestellt, dass unsere Siliconharzfarben bei Lagerung von 5-6 Monaten einen starken Viskositätsanstieg zeigen. Wie kann man das verhindern? Die Reihenfolge der Zugabe bei der Herstellung der Farbe spielt eine wichtige Rolle. Nach Herstellung des Mahlguts sollte zunächst die Siliconharzemulsion in die Formulierung gegeben werden und erst nach weiterem Rühren die Bindemitteldispersion. Wie viel Siliconharz benötige ich um eine Siliconharzfarbe zu formulieren? Bezüglich der Einsatzmenge gibt es keine klare Regelung, wie viel Siliconharz eine Formulierung enthalten muss. Wichtiger als die Einsatzmenge ist, dass die Formulierung die bauphysikalischen Anforderungen erfüllt, welche durch die Klasse 3 in der Durchlässigkeit für Wasser und Klasse 1 in der Wasserdampfdiffusionsstromdichte abgebildet werden. Ältere Formulierungen enthalten bis zu 10 % Siliconharzemulsion um diese Anforderungen zu erfüllen. Mit Siliconharzemulsionen der neuesten Generation lassen sich vergleichbare bauphysikalische Eigenschaften schon mit Einsatzmengen von 4-7 % einstellen. Bei der Auswahl des Siliconharzes ist zu beachten, dass per Definition Siliconharzfarben mit einem Siliconharz hydrophobiert sein müssen. Auch wenn lineare Polysiloxane eine ähnliche hydrophobierende Wirkung geben sollten, können sie per Definition nicht zur Hydrophobierung von Siliconharzfarben eingesetzt werden. Seite 122 Technischer Hintergrund_Hydrophobierungsmittel

18 Wie verhalten sich Siliconharzfarben in der Schmutzaufnahme? Die Behauptung, dass siliconhaltige Beschichtungen mit einem hohen Abperleffekt (Lotus-Effekt) eine selbstreinigende Wirkung haben, hat sich in der Praxis nicht bestätigt. Vielmehr neigen Silicone in Beschichtungen dazu, die Anschmutzung der Oberfläche zu fördern. Da Silicone benötigt werden, um die kapillare Wasseraufnahme zu reduzieren, ist es wichtig, den besten Kompromiss bei der Dosierung zu finden. Es hat sich gezeigt, dass mit der letzten Generation von Siliconharzen mit Dosierungen von 4-7 % eine ausgewogene Balance zwischen der Schmutzaufnahme und der kapillaren Wasseraufnahme eingestellt werden kann. Was ist der Unterschied zwischen einem Siliconharz und einem Siliconöl? Von der chemischen Zusammensetzung unterscheiden sich Siliconharze und Siliconöle in der Verzweigung der Moleküle. Siliconöle, auch Polysiloxane genannt, haben eine lineare Struktur aus M- und D-Einheiten. Siliconharze hingegen sind verzweigt und enthalten T- und/oder Q-Einheiten. Siliconharze, die nur aus T- und Q-Einheiten bestehen, haben ein sehr engmaschiges Harznetzwerk und eine hohe Härte. Enthalten sie zusätzlich D- und/oder M-Einheiten, bilden die Harze ein weitermaschigeres Netzwerk mit einer geringeren Härte aus. In den physikalischen Eigenschaften ist der wesentliche Unterschied zwischen einem Siliconöl und einem Siliconharz das Filmbildevermögen. Siliconöle sind nicht in der Lage zu verfilmen, dass heißt, aus einer Emulsion oder Lösung trocknen sie zu einem öligen Film auf. Siliconharze hingegen bilden einen nichtklebrigen weichen bis harten Siliconharzfilm. (Eine Erklärung zu den Abkürzungen M-, D-, T- und Q-Einheiten finden Sie im gleichen Artikel unter dem Absatz: Chemie der Siliconprodukte) Wie ist ein Siliconharz definiert? Siliconharze sind verzweigte Siliconstrukturen. Das heißt, sie enthalten verzweigende T- und/oder Q-Einheiten. Zusätzlich können Siliconharze lineare Molekülbestandteile aus D- und M-Einheiten enthalten. Je nach Anteil der linearen Bestandteile können damit gezielt Harze mit sehr hoher oder geringerer Härte formuliert werden. Sind Siliconharz-Hydrophobierungsmittel als Bindemittel zu betrachten? Siliconharzfarben werden mit einer Kombination aus einer organischen Bindemitteldispersion und einem Siliconharz formuliert. Die Dosierung für die Bindemitteldispersion liegt häufig im Bereich von 8-20 %, die des Siliconharzes bei 4-10 %. Verschiebt man die Menge des Siliconharzes in der Formulierung, und beobachtet Anstricheigenschaften wie z. B. die Wasserdampfdiffusionsfähigkeit oder die Nassabriebbeständigkeit im Vergleich zu einer Formulierung, in der man das organische Bindemittel in gleichem Umfang verändert hat, ist erkennbar, dass die beiden Formulierungen sich nicht in gleicher Weise verändern. Eine Erhöhung des organischen Bindemittels in der Formulierung führt zu einem höheren Wasserdampfdiffusionswiderstand und zu einer höheren Nassabriebbeständigkeit. Erhöht man stattdessen den Gehalt des Siliconharzes in gleichem Umfang, bleiben die Werte für die Wasserdampfdiffusion und die Nassabriebbeständigkeit nahezu unverändert. Daher lässt sich schließen, dass Siliconharze sich nicht wie Bindemittel verhalten. Es bleibt fraglich, ob bei der Berechnung der PVK das Siliconharz als Bindemittel berücksichtigt werden sollte. Kann ich durch Einsatz eines Siliconhydrophobierungsmittels die Nassabriebbeständigkeit einer Beschichtung verbessern? Versuche haben gezeigt, dass Siliconhydrophobierungsmittel nur einen geringen Einfluss auf die Nassabriebbeständigkeit haben. Kann ich durch Zusatz von Siliconharzen einer matten Innenfarbe eine besonders gute Reinigungsfähigkeit geben? Die Erzeugung einer hydrophoben Anstrichoberfläche durch Zusatz eines Siliconharzes ist nicht ausreichend, um einer Farbe eine gute Reinigungsfähigkeit zu geben. Ob ein Anstrich eine gute Reinigungsfähigkeit hat, wird durch die Gesamtformulierung bestimmt. Ein Siliconhydrophobierungsmittel kann allenfalls einen anteiligen Beitrag zur Reinigungsfähigkeit der Farbe leisten. Kann ich über den Kontaktwinkel eine Aussage über die kapillare Wasseraufnahme einer Farbe machen? Der Kontaktwinkel und die kapillare Wasseraufnahme beschreiben zwei grundsätzlich verschiedene Phänomene. Der Kontaktwinkel beschreibt die Benetzbarkeit einer Anstrichoberfläche mit Wasser. Hohe Kontaktwinkel bedeuten eine schlechte Benetzbarkeit und damit einen Abperleffekt. Die kapillare Wasseraufnahme beschreibt die Kapillarhydrophobie einer Beschichtung. Es ist durchaus möglich, dass eine Beschichtung eine hohe und damit ungünstige kapillare Wasseraufnahme hat, obgleich der Abperleffekt sehr stark ausgeprägt ist. Technischer Hintergrund_Hydrophobierungsmittel Seite 123