DE865576C - Verfahren, um keramische Oberflaechen wasserabstossend zu machen - Google Patents

Description

• Verfahren, um keramische Oberflächen wasserabstoßend zu machen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung keramischer Gegenstände mit Siloxanen.
• Keramische Gegenstände können durch Behandlung ihrer Oberflächen reit Diorganosiloxanen oder mit Lösungen von Alkalimetallsalzen von Siloxanen wasserabstoßend gemacht werden. Beide Behandlungsmethoden haben jedoch den Nachteil, daß die wasserabstoßende Eigenschaft der keramischen Gegenstände nicht anhält, wenn diese längere Zeit der Einwirkung von Meerwasser ausgesetzt werden.
• Bei der Behandlung mit Dimethylsiloxanen hält in manchen Fällen die wasserabstoßende Wirkung, wie der unendliche elektrische Widerstand zeigt, mehrere Tage an. Diese Behandlungsweise hat jedoch den großen Nachteil, daß Glasisolatoren, die auf diese Weise wasserabstoßend gemacht werden, schon nach wenigen Stunden in Salzwasser versagen, wodurch mit Dimethylsilöxanen behandelte keramische Oberflächen für die Zwecke der Marine unbrauchbar sind.
• Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Behandlung von keramischen Isolatoren, die unendlichen elektrischen Widerstand für unbeschränkte Zeit beim Eintauchen in eine 3,5°/oige Salzlösung behalten. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von gegenüber Salz und Wasser beständig gute Ergebnisse zeigenden keramischen Gegenständen sowie von Isolatoren, die bei der praktischen Anwendung dem Meerwasser ausgesetzt sind. Erfindungsgemäß wird eine keramische Oberfläche mit der wäßrigen Lösung eines Salzes der Formel R Si O (O Na)y, worin y einen Wert von o,9 bis 1,5 hat und R ein Alkylradikal mit weniger als q. Kohlenstoffatomen bedeutet, in Kontakt gebracht. Die Konzentration der Salzlösung liegt zwischen i bis q. Gewichtsprozent Salz, bezogen auf das Gesamtgewicht der Lösung. Sodann wird die Oberfläche getrocknet und zumindest 5 Minuten lang auf eine Temperatur von mindestens 15o° erhitzt. Hierauf wird die keramische Oberfläche mit -einer Säure gespült, getrocknet und mit einem flüssigen Dimethylsiloxan in Berührung gebracht und dann nochmals mindestens 5-- Minuten auf eine Temperatur von mindestens.1500 erhitzt.
• Die erfindungsgemäß zur Anwendung kommenden. Siloxansalze werden durch Reaktion von Silanen des Typus RSiX3, worin X ein hydrolysierbares Radikal bedeutet, mit Natriumhydroxyd hergestellt. Das Salz kann auch durch Reaktion eines teilweise kondensierten Monoorganosiloxans mit Natriumhydroxyd gewonnen werden. Diese Herstellungsverfahren sind hinreichend bekannt.
• Die verwendeten Salze können der Formel R Si 0 0 Na entsprechen oder einer Mischung dieses Salzes mit Salzen der Formeln RSi01/2 (0 Na), und RSi (0 Na),. Wird eine Salzmischung verwendet, so ist die Menge der einzelnen Salze derart, daß das Atomverhältnis (ONa) : Silicium zwischen o,9 bis =,s liegt.
• Die oben beschriebenen Salze sind wasserlöslich und -gelangen vorzugsweise als wäßrige Lösung mit einem Salzgehalt von @i bis q. Gewichtsprozent zur Anwendung. Falls erwünscht, können wasserlösliche Alkohole, wie z: B. Methyl-, Äthyl-, Propylalkohol usw., zusammen mit Wasser verwendet werden, um die Lösung des Salzes zu beschleunigen.. Bei den erfindungsgemäß verwendeten Salzen bedeutet die R-Gruppe Methyl, Äthyl oder Propyl.- Besitzt das Alkylradikal mehr als 3 Kohlenstoffatome, so ist die Hydrolysierungsneigung des Salzes in wäßriger Lösung so groß, daß höhere Alkylsalze entstehen, die für das .erfindungsgemäße Verfahren ungeeignet sind.
• Die keramischen Oberflächen können auf jede beliebige Weise mit der wäßrigen Salzlösung in Kontakt gebracht werden, wie z. B. durch Eintauchen, -Tfe=@@ stäuben oder Anstreichen. Ist die Oberfläche mit der Lösung gründlich benetzt, so wird sie getrocknet und zumindest während 5 Minuten bei. einer Temperatur voll mindestens 150' gehärtet. Diese Zahlen stellen Mindestwerte dar, es können Temperaturen bis zu "45o".itnd Zeiten bis zu i Stunde angewandt werden, jedoch bedeutet -es keinen Vorteil, die Oberflächen länger als i Stunde -der Hitzeeinwirkung auszusetzen.
• Es ist wichtig, daß die keramische Oberfläche Pein lieh sauber ist, bevor die Salzlösung aufgetragen wird. Eine vorteilhafte Reinigungsmethode besteht darin, daß- man die Gegenstände zuerst in destilliertem Wasser und dann langsam. in der Siloxanlösung auskocht. Es wurde gefunden, däß die Silöxansälze nicht nur wasserabstoßend, sondern auch reinigend auf- die keramischen Oberflächen wirken. Wie festgestellt wurde werden befriedigende Ergebnisse erzielt, wenn man den keramischen Gegenstand =5 bis 3o Minuten in die siedende Siloxansalzlösung taucht.
• Die mit dem-Salz. behandelte Oberfläche wird nach dem Trocknen und Erhitzen mit einer Säure gespült und sodann mit Wasser gewaschen, bis die Oberfläche frei von Elektrolyten ist. Es wurde gefunden, daß jede Säure zu diesem Zweck verwendet werden kann, die keramische Stoffe nicht angreift; vorzugsweise werden aber Fettsäuren, wie z. B. Essigsäure, Propionsäure usw., verwendet.
• Nach dem Spülen mit der Säurelösung wird die Oberfläche getrocknet und sodann mit einem flüssigen Methylpolysiloxan behandelt. Die dabei verwendeten Siloxäne sind weitgehend frei von Monomethylsüoxaneinheiten, sie können aber geringe Mengen an Trimethylsiloxäneinheiten enthalten. Im allgemeinen besitzt das. Siloxan einen Substitutionsgrad von 2 bis 2,= Methylradikale pro- Siliciumatom. Das Siloxan kann auf jede geeignete Weise, z. B. durch Tauchen, Bestäuben oder Anstreichen, aufgetragen werden. Es wurde gefunden, daß es in der Regel am vorteilhaftesten ist, das Siloxan in Form einer Lösung mit einer Konzentration von i bis q. °/o Siloxan, berechnet auf das Gesamtgewicht der Lösung, zu verwenden. Jedes inerte Lösungsmittel; wie Kohlenwasserstoffe, Äther und Ketone, können für diesen Verfahrensschritt zur Anwendung gelangen. Vorzugsweise besitzt das Lösungsmittel einen Siedepunkt unterhalb 20o°, damit es leicht entfernt werden kann.
• Nach denn Aufbringen des flüssigen Siloxans wird die keramische Oberfläche nochmals bei einer Temperatur von mindestens z50° mindestens 5 Minuten lang erhitzt. Falls erwünscht, können Temperaturen bis über 45o0 angewandt werden, und die Erhitzungsdauer kann bis zu i Stunde oder noch mehr betragen.
• Erfindungsgemäß behandelte keramische Oberflachen zeigen eine außerordentlich große Widerstandsfähigkeit gegenüber den Einflüssen von Seewasser. Es wurde festgestellt, daß der elektrische Widerstand der Oberflächen unverändert bleibt, wenn sie ein Jahr lang in eine Seewasserlösung mit 3,5 °/o Salzgehalt getaucht Werden. Hingegen haben keramische Oberflächen, die nur mit Siloxansalzen behandelt wurden, schon nach einer Eintauchzeit von 'Wenigen Stunden einen geringen elektrischen Widerstand und keramische Oberflächen, die nur mit Sil j öxanen behandelt wurden, haben unter den gleichen Bedingungen schon nach wenigen Tagen nur mehr einen geringen elektrischen Widerstand. Der Oberflächenwiderstand keramischer Gegenstände ist hingegen in allen Fällen, in denen das erfindungsgemäße Verfahren zur Anwendung gelangt, praktisch unbegrenzt. Demgegenüber zeigte sich, daß eine große Anzahl von Proben, die nur mit Siloxan behandelt waren, schon nach einer ein- oder zweitägigen Eintauchzeit einen äußerst mangelhaften Widerstand aufwiesen. Das erfindungsgemäße Verfahren dient daher nicht nur der längeren Lebensdauer keramischer Isolatoren, sondern liefert vielmehr auch bessere Ergebnisse als jedes andere bisher bekannte Verfahren zum Wasserabstoßendmachen von keramischen Isolatoren. Das zur Prüfung des elektrischen Widerstands der keramischen Oberflächen verwendete Verfahren ist folgendes: Die Proben werden aus dem Meerwasser genommen und ohne Abspülen mittels Metallbändern an Klammern in einer Feuchtigkeitskammer mit einer Wassertemperatur von 4o°, um Wasserdampfsättigung zu erreichen, aufgehängt. Der Oberflächenwiderstand wird dann an einem Gleichstromverstärker mit den in Serie und der zugeführten Leistung geschalteten Proben bei go Volt gemessen. Diese Prüfmethode ist von 0. K. Johannson und Julius J. Torok in »Proceedings of The Institute of Radio Engineers and Waves and Electrons«, Bd. 3q., Nr. 5, S. 298 (Mai 1946) näher beschrieben.
• Die folgenden Beispiele dienen der Erläuterung der vorliegenden Erfindung. Beispiel = Zehn Glasstäbe von je 5 cm Länge werden 2o Minuten lang in eine siedende, 2°/oige wäßrige Lösung von C H3 Si O O Na getaucht. Die Stäbe werden dann herausgenommen und io Minuten bei 15o° erhitzt, sodann mit verdünnter Essigsäure gespült und schließlich bei iio° getrocknet. Die so vorbehandelten Stäbe werden dann 5 Minuten in eine 2°/oige Ätherlösung eines Dimethylsiloxanöles mit einer Viskosität von etwa iooo cSt getaucht und dann 30 Minuten bei 25o° gebrannt.
• Die Stäbe werden derart geprüft, daß man sie in eine 3,5%ige wäßrige Meersalzlösung taucht und regelmäßig während eines Zeitraumes von 8 Monaten untersucht. Nach Ablauf dieser Zeit werden die Stäbe aus der Salzlösung entfernt und ohne vorheriges Spülen in eine Feuchtigkeitskammer gegeben, wo man sie, wie oben beschrieben, auf ihren elektrischen Widerstand prüft. In allen Fällen zeigten die Stäbe einen Widerstand von mehr als i ooo ooo Megaohm, einen Widerstand, der größer ist als der höchste auf dem Instrument meßbare Widerstand. Beispiel 2 Ein befriedigender elektrischer Widerstand wird erreicht, wenn man die Glasstäbe wie in Beispiel i behandelt und dabei C2 H" Si 0 0 Na und C3 H7 Si 0 0 Na als Siloxansalz verwendet.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: _. Verfahren, um keramische Oberflächen wasserabstoßend zu machen, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche mit einer wäßrigen Lösung eines Siloxansalzes oder eines Gemisches von Siloxansalzen der Formel R Si 03-y (O Na)y, worin 2 y einen Wert von o,9 bis 1,5 hat und R ein Alkylradikal mit i bis 5 C-Atomen darstellt, behandelt wird, wobei die Lösung eine Konzentration von i bis q. Gewichtsprozent Salz, bezogen auf das Gewicht der Lösung, aufweist, und die Oberfläche sodann getrocknet und mindestens 5 Minuten bei einer Temperatur von mindestens i5o° gebrannt, sodann mit einer die keramische Oberfläche nicht angreifenden Säure gespült, getrocknet und mit einem flüssigen Methylpolysiloxan, das 2 bis 2,i Methylradikale pro Si-Atom enthält, in Kontakt gebracht und anschließend bei einer Temperatur von mindestens i5o° mindestens 5 Minuten erhitzt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß Siloxansalze verwendet werden, in denen R aus einer Methyl-, Äthyl- oder Propylgruppe besteht.
3. 3. Verfahren nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Säure eine niedere Fettsäure verwendet wird. q. Verfahren nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Säure Essig- oder Propionsäure verwendet wird.