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Phosphatierungsmittel
Als wirksamster Schutz des Eisens gegen Verrostung galt bisher die Ölgrundierung mit geeigneten Rostschutzpigmenten und nachfolgenden Deckanstrichen bis zur Porenfreiheit. Voraussetzung für die erfolgreiche Anwendung dieses Rostschutzverfahrens ist eine äusserst sorgfältige Entrostung der betreffenden Metallteile, die jedoch viel Zeit In Anspruch nimmt.
Man ist daher dazu übergegangen, Rost auf Eisenteilen durch chemische Behandlung so umzuwandeln, dass ein brauchbarer Farbanstrich darauf aufgebracht werden kann, ohne dass eine vorherige zeitraubende mechanische Entrostung erforderlich ist. Dies wird beispielsweise dadurch erreicht, dass man die zu schützenden Metallteile nach Entfernung des locker anhaftenden Rostes mit Phosphorsäure oder geeigneten Phosphatlösungen behandelt. Die Farben halten auf einer derart vorbehandelten Fläche ebenso gut, wie wenn der Rost vor dem Anstrich durch mechanische Massnahmen restlos entfernt worden wäre. Gleichzeitig wird durch die Bildung eines Phosphatüberzugs ein Weiterrosten verhindert.
Das Phosphatieren grosser Flächen, z. B. mehrere Quadratmeter grosser Apparate und Gerüstteile, nach dieser Methode weist verschiedene Nachteile auf, die u. a. darin bestehen, dass die bereits behandelten Flächen von den noch unbehandelten nicht oder kaum zu unterscheiden sind, so dass Apparateteile beim Anstrich leicht übersehen werden können. Ausserdem stellt die Phosphatierung, genau so wie das mechanische Entrosten, einen zusätzlichen Arbeitsgang dar, der insbesondere in chemischen Werken im Hinblick auf die Vielzahl der vor Angriffen zu schützenden, teilweise sehr umfangreichen Metallflächen, eine stark wirtschaftliche Belastung bedeutet.
Alle geschilderten Nachteile können vermieden werden, wenn die Phosphatierung mit solchen Anstrichmitteln durchgeführt wird, die neben Phosphorsäure oder geeigneten Phosphaten Pigmente und bzw. oder Filmbildner enthalten, so dass hiedurch gleichzeitig der Deckanstrich ersetzt wird.
Die verwendeten Pigmente und Filmbildner müssen säurefest sein und dürfen ihrerseits die Phosphorsäure nicht unwirksam machen. Vollkommen inaktiv dürfen sie aber auch nicht sein, da die Haftfestigkeit der anschliessenden Deckanstriche hiedurch beeinträchtigt würde. Wieterhin sollen die Pigmente in den meist niedrigviskosen Lösungen nicht zu schnell sedimentieren. So sind hiefür beispielsweise eisenund bzw. oder zink-und bzw. oder chromhaltige Stoffe besonders geeignet. Die Herstellung solcher'Pigmente ist jedoch umständlich und teuer.
Die Benutzung von Pigmenten auf oxydischer Basis, zum Teil in Mischung mit Aktivkohle, als Rei- nigungs-und Rostentfernungsmittel ist zwar aus den österr. Patentschriften Nr. 179942 und Nr. J43186 bekannt. Es war aber überraschend und nicht vorauszusehen, dass sich verbrauchte Katalysatoren, die diese Stoffe gleichfalls enthalten, trotz der in ihnen enthaltenen Verunreinigungen auch als Haftgrund eignen.
Es wurde nun gefunden, dass für den Einsatz in Phosphatierungsmitteln mit besonders gutem Erfolg oxydische Pigmente in Form verbrauchter Katalysatoren, die eisen-und bzw. oder zink- und bzw. oder chromhaltige Stoffe enthalten, eventuell nach entsprechender Vorbehandlung, als Haftgrund für auf Metallgegenstände aufzubringende Ansriche verwendet werden können. So wird z. D. hoch geglühtes Eisenoxyd in Phosphat- und Phosphorsäurelösungen leicht in Schwebe gehalten, wenn die Dichte der Lösungen entsprechend eingestellt wird. Die Phosphorsäurekonzentration sinkt in diesen Lösungen durch die Zugabe des Pigments nur unwesentlich.
Besonders vorteilhaft ist die Verwendung von verbrauchten Konvertierungs-, Methanol- oder Isobutylölkatalysatoren. Man erhälthiebei einen hellgrauen bis gelbenAnstrich.
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Konvertierungskatalysatoren sind im allgemeinen auf der Basis Eisenoxyd-Chromoxyd aufgebaut.
(Siehe auch: "Das Kohlenoxyd" von Schmidt, Leipzig, [1950], Akademische Verlagsgesellschaft, S. 74-77).
Die Methanol- und Isobutylölkatalysatoren basieren in der Hauptsache auf verschiedenen ZinkoxydZinkchromatmischungen. (Siehe auch : 1. deutsche Patentschrift Nr. 293787,2. Handbuch der Katalyse, Band 1, S. 4, und 3. "Das Kohlenoxyd" von Schmidt, Leipzig, [1950], Akademische Verlagsgesellschaft, S. 197-210 und S. 225-227).
Bei Verwendung derartiger Katalysatoren ist eine vorherige ganze oder teilweise Oxydation zu empfehlen, um das darin enthaltene Chrom in die höchsten Oxydationsstufen überzuführen und anderseits darin noch enthaltene organische Bestandteile zu entfernen. Der in der Katalysatormasse befindliche Graphit, der ebenfalls eine Rostschutzwirkung ausübt, wird jedoch hiedurch nicht oder kaum angegriffen. Auch bei andern Katalysatoren kann eine vorhergehende Abröstung zur Entfernung von organischen Bestandteilen bzw. zur Überführung der Metalle in höhere Oxydationsstufen von Vorteil sein.
Die angegebenen Katalysatoren können auch in Miscnung miteinander verwendet werden.
Die aus den angeführten Katalysatoren hergestellten Pigmente geben mit den in Phospha. tierungsmit- teln üblichen Filmbildnern, wie Polyvinylacetat, Nitrozellulose oder Harnstoff-bzw. Melamin-Formaldehyd-Harzen,gut haftendeFilme, in denen die Pigmente durch Komplexbildung sowohl mit dem Filmbildner wie mit der Metalloberfläche gebunden sind. Die in den nachstehenden Beispielen angeführten Mischungen können auch zur Phosphatierung bzw. als Grundanstrich für Aluminium, Magnesium, Zink und deren Legierungen benutzt werden. Der Säuregehalt wechselt je nach Verrostungsgrad. Er kann niedriger oder auch höher sein, als in den Beispielen angegeben. Den Mischungen können zur Verbesserung der Streichfähigkeit und Haftfestigkeit noch Weichmacher, Netzmittel und Stabilisatoren zugesetzt werden, wie sie in der Anstrichtechnik allgemein gebräuchlich sind.
Beispiel 1: 100 Gew.-Teile 20%ige wässerige Phosphorsäure werden mit 10 Gew.-Teilen staub-
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<tb>
<tb> Fie2% <SEP> 88 <SEP> - <SEP> 89 <SEP> % <SEP>
<tb> Crz <SEP> 6-8%
<tb> S03 <SEP> 1, <SEP> 1- <SEP> 1, <SEP> 5% <SEP>
<tb>
EMI2.3
EMI2.4
<tb>
<tb> CrO, <SEP> 0, <SEP> 8- <SEP> 2,0%
<tb> Cr2O3 <SEP> 25,1-28,5%
<tb> ZnO <SEP> 63, <SEP> 0-68, <SEP> 5% <SEP>
<tb> Fe <SEP> 1,7-2,8%
<tb> SiO2 <SEP> MgO <SEP> GuO <SEP> < <SEP> 30/0 <SEP>
<tb>
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EMI2.6
<tb>
<tb> CrO3 <SEP> 0, <SEP> 8-2, <SEP> 0% <SEP>
<tb> CrO <SEP> 25, <SEP> 1-28, <SEP> 5% <SEP>
<tb> ZnO <SEP> 63,0-68,5%
<tb> Fe2O3 <SEP> 1,7-2,8%
<tb> SiO2 <SEP> MgO <SEP> CuO <SEP> < <SEP> 3%
<tb> K2O <SEP> 1,0 <SEP> - <SEP> 1,5%
<tb>
versetzt.
Beispiel 2 : 100 Gew.-Teile 20%ige propylalkoholische Phosphorsäure werden mit 10 Gew.-Teilen eines abgerösteten Isobutylölkatalysators sowie 15 Gew.-Teilen eines Harnstoff-Formaldehyd-Harzes zu einem streichfähigen Produkt verarbeitet. Der Isobutylölkatalysator hat die gleiche Zusammensetzung wie im Beispiel 1.
Beispiel 3 : 100 Gew.-Teile einer phosphorsauren Zink- und bzw. oder Chromphosphatlösung
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(hergestellt durch Phosphorsäureaufschluss eines oxydierten verbrauchten Isobutylölkatalysaiors) werden mit 10 Gew.-Teilen Phenol-Harnstoff-Formaldehyd-Kondensat versetzt. Der Isobutylölkatalysator hat die gleiche Zusammensetzung wie im Beispiel 1.
Mit den Phosphatierungsmitteln gemäss Beispielen 1-3 wurden mit Flugrost behaftete Kesselbleche durch einmaliges Streichen behandelt. Nach dem Eintrocknen des Haftgrundes wurden die Flächen in der
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so ausgeführt, dass jeweils Teile des Bleches nur mit ein-, zwei-, drei-und mit vierfachem Anstrich versehen waren. Als Veigleichsprobe wurde ein Blech, das in der gleichen Weise nur ohne Haftgrund, hergestellt worden war, herangezogen. Diese vier Bleche wurden in einem Bewitterungsstand einer SO,-haltigen Werksatmosphäre ausgesetzt.
Die Ergebnisse nach 21-monatiger Bewitterung waren folgende :
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<tb>
<tb> Systemaufbau <SEP> Schichtenzahl <SEP> Rostgrad
<tb> Haftgrund <SEP> gemäss
<tb> Beispiel <SEP> 1 <SEP> 5
<tb> 1. <SEP> Grundanstrich <SEP> 1+11 <SEP> 0 <SEP>
<tb> 2. <SEP> Grundanstrich <SEP> I <SEP> + <SEP> II <SEP> + <SEP> III <SEP> -
<tb> 1. <SEP> Deckanstrich <SEP> I <SEP> + <SEP> II <SEP> + <SEP> III <SEP> + <SEP> IV <SEP> 0
<tb> 2. <SEP> Deckanstrich <SEP> I <SEP> + <SEP> II <SEP> + <SEP> III <SEP> + <SEP> IV <SEP> + <SEP> V <SEP> 0
<tb> Haftgrund <SEP> gemäss
<tb> Beispiel <SEP> 2 <SEP> I <SEP> 5
<tb> 1. <SEP> Grundanstrich <SEP> I <SEP> + <SEP> II <SEP> 0-1
<tb> 2. <SEP> Grundanstrich <SEP> I+Il+I1I <SEP> 0 <SEP>
<tb> 1. <SEP> Deckanstrich. <SEP> I+II+ill+IV <SEP> 0 <SEP>
<tb> 2.
<SEP> Deckanstrich <SEP> I <SEP> + <SEP> II <SEP> + <SEP> III <SEP> + <SEP> IV <SEP> + <SEP> V <SEP> 0
<tb> Haftgrund <SEP> gemäss
<tb> Beispiels <SEP> 1 <SEP> 5
<tb> 1. <SEP> Grundanstrich <SEP> I <SEP> + <SEP> II <SEP> 0
<tb> 2. <SEP> Grundanstrich <SEP> I+ll+IlI <SEP> 0 <SEP>
<tb> 1. <SEP> Deckanstrich <SEP> I+ll+IIT+1V <SEP> 0 <SEP>
<tb> 2. <SEP> Deckanstrich <SEP> I <SEP> + <SEP> II <SEP> + <SEP> III <SEP> + <SEP> IV <SEP> + <SEP> V <SEP> 0
<tb> ohne <SEP> Anstrich <SEP> 5 <SEP>
<tb> 1. <SEP> Grundanstrich <SEP> I <SEP> 1-2
<tb> 2. <SEP> Grundanstrich <SEP> I <SEP> + <SEP> II <SEP> 0
<tb> 1. <SEP> Deckanstrich <SEP> + <SEP> il <SEP> + <SEP> 0 <SEP>
<tb> 2.
<SEP> Deckanstrich <SEP> I <SEP> + <SEP> II <SEP> + <SEP> III <SEP> + <SEP> IV <SEP> 0
<tb>
Aus der Tabelle ist zu ersehen, dass die vorangehende Behandlung der Eisenbleche mit einem Phosphatierungsmittel gemäss der Erfindung den nachfolgenden Anstrichen eine bedeutend grössere Haltbarkeit verleiht. Weiter ist daraus zu erkennen, dass der Haftgrund für sich allein keine Schutzwirkung besitzt, da schon nach etwa 30 Tagen auf diesen durch keinen weiteren Anstrich geschützten Flächen der Rostgrad 5 erreicht wird.
In den angeführten Beispielen sind die Kunststoffe weitgehend austauschbar und können darüber hinaus beliebig miteinander gemischt werden. Weiterhin sind sie auch in Form von Emulsionen einsetzbar. Schliesslich können die Phenol-, Harnstoff-, Amin- und Melamin- Aldehydkondensate auch durch Polyvinylchlorid, Polyvinylacetat, Polyacrylsäureester und ähnliche Kunststoffe in Form von organischen Lösungen oder Emulsionen ersetzt werden.