Die Erfindung bezieht sich auf ein Rostumwandlungs- und schutzmittel zur Verwendung für Eisen- und Stahlbauteile, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.
Die bis jetzt bekannten Rostschutzmittel verlangen alle eine sorgfältige Vorbehandlung der Metallteile durch Sandstrahlen, Beizen, Ätzen, Entfetten und Entfernen loser Rostschichten.
Diese Arbeiten sind alle mit einem relativ hohen Zeitaufwand verbunden und die Entrostungsbehandlung ist deshalb relativ kostspielig. Selbst Phosphatrostschutzmittel, welche noch relativ häufig angewandt werden, sind relativ aufwendig und bieten keine Garantie gegen Nachrosten, wenn die behandelten Metallteile nicht ohne Verzug mit einem Anstrich mit beständigen Deckfarben versehen werden. Zudem bilden auch Spuren noch vorhandener Phosphorsäure auf dem Eisen eine Gefahr des Unterrostens und Abplatzens auch der besten heute bekannten Schutzlacke.
Es ist auch ein Mittel auf dem Markt, das die bekannte Reaktion zwischen Eisen und Gerbstoffen unter Blau- und Schwarzfärbung benutzt, um einen oberflächlichen Schutz zu erzielen.
Die Nachteile sind jedoch deutlich. Die rostige Oberfläche wird nur teilweise verändert. Eine Reaktion tritt nur auf blankem oder auf mit Flugrost befallenem Eisen auf. Ältere Rostschichten, wie sie nach mehrwöchiger Lagerung von entfettetem Eisen am Wetter entstehen, werden nicht angegriffen. Die vorhandenen Harze sind sehr wasserempfindlich, sie durchtränken den Rost, stellen aber kein Bindemittel in beständiger Form dar. Ohne entsprechenden Decklack erfolgt unter Wasser, bei Salzeinfluss und am Wetter praktisch sofortiges Nachrosten. Der Hauptnachteil ist die ungenügende Reaktion mit Rostanteilen, da auch Spuren selbst unter bestem Decklack weiterfressen und zu Schäden führen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Rostumwandlungs- und -schutzmittel zu schaffen, mit welchem sich die Nachteile der bekannten Rotschutzmittel und Behandlungsmethoden vermeiden lassen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass das Rostumwandlungs- und -schutzmittel aus einer Dispersion bzw. Emulsion von Kunststoffen und/oder Lösungen aus Kunstharzen sowie aus aromatischen Oxycarbonsäuren mit Phenolcharakter und/oder aromatischen Sulfosäuren bzw. Aldehydvorkondensaten solcher Sulfosäuren besteht.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung des Rostumwandlungs- und -schutzmittels, das sich dadurch auszeichnet, dass man das Produkt während seiner Herstellung auf ein pH zwischen 2,5 und 4,5 einstellt.
Mit dem erfindungsgemässen Rostumwandlungs- und schutzmittel wird eine dreifache Wirkung erzielt. Der Rost wird effektiv umgewandelt, d.h. das im Rost vorliegende Gemisch von Eisenoxiden, Eisenhydroxiden und wechselnden Mengen von Feuchtigkeit wird in stabile organische Eisenkomplexe von schwarzer Farbe umgesetzt, die den Prozess des Weiterrostens durch Bildung immer neuen instabilen Eisenhydroxids stoppen. Des weiteren bindet die Kunststoff- oder Kunstharzdispersion bzw. -emulsion die organischen Eisenkomplexverbindungen unter Ausbildung eines elastischen stabilen Films mit hohen Beständigkeiten gegen Wasser, Salze und Bewitterung. Endlich wird die für die Bildung von Rost wesentliche Komponente Feuchtigkeit in Gegenwart von Sauerstoff von diesem System absorbiert und dient dazu, die Tendenz zur Bildung von Eisenkomplexverbindungen zu verstärken.
Der beschriebene Umwandlungsprozess ist eine Zeitreaktion, die wohl sofort durch die Verfärbung des gerosteten Eisens sichtbar wird, aber unter Einfluss von Feuchtigkeit und Luftsauerstoff fortschreitet, bis alle vorhandenen Oxide und Hydroxide umgesetzt sind, und damit eine direkte Verankerung der organischen Eisenkomplexverbindung auf der blanken Eisenoberfläche stattgefunden hat.
Das Eisen(III)hydroxid, die Hauptkomponente von Rost, reagiert sowohl unter der reduzierenden Wirkung der Oxycar bonsäuren bzw. der Sulfosäuren sowie auch unter dem redu zierenden Einfluss der aktivierten Eisenoberfläche. Durch
Zugabe von schwach sauren organischen Katalysatoren kann die Anregung des Eisens zur beschleunigten Abgabe von
Elektronen erreicht werden. Das Eisen(III)hydroxid wird während der Reaktion zu Eisen(II)hydroxid reduziert und dieses wird seinerseits in die erwähnten komplexen metallorga nischen Eisen(II)verbindungen umgebildet, die ihrerseits zu stabilen Eisen(III)komplexen unter Einfluss von Luftsauerstoff oxidieren.
Das erfindungsgemässe Rostumwandlungs- und -schutzmittel kann als eine Komponente eine Kunstgummidispersion, z.B. aus Styrol-Butadienkautschuk oder Styrol-Butadien Acrylnitrilkautschuk und/oder Lösungen aus Kunstharzen, wie z.B. Lösungen aus Polyvinylacetat-Copolymeren, enthalten.
Die Kunstharze können auch zur Dispersion oder Emulsion zuemulgiert werden.
Als andere Komponente des erfindungsgemässen Rostumwandlungs- und -schutzmittels kommen in Betracht natürliche
Gallussäuren, Tannin, aromatische Oxycarbonsäuren mit Phenolcharakter, insbesondere Dioxy- und Trioxycarbonsäuren und Naphthensäuren. Ferner eignen sich aromatische Sulfosäuren sowie Aldehyd-Vorkondensate derselben, z.B.
Phenolsulfosäuren, Phenolsulfosäure-Formaldehyd-Vorkon- densate, Naphthalinsulfonsäure-Formaldehyd-Vorkondensate.
Im weiteren können saure organische Katalysatoren, wie z.B. Ameisensäure, Milchsäure, p-Toluolsulfosäure, beigegeben werden, zwecks Einstellung des Produktes auf ein pH zwischen 2,5 und 4,5.
Das erfindungsgemässe Produkt kann ausserdem Lösungsmittel, z.B. Xylol, Butanol, Isopropylalkohol, Weichmacher oder auch Fettsäuren, Fettsäureamide, Füllstoffe, wie Silikate, z.B. Magnesiumsilikat oder Aluminiumsilikat, sowie Pigmente, z.B. Titandioxyd, enthalten.
Das erfindungsgemässe Rostumwandlungs- und -schutzmittel kann praktisch auf allen Stahl- und Eisenbauteilen, insbesondere im Stahlbau, bei Brücken- und Industriebauten, im Rohrleitungsbau, bei Automobilen und Baumaschinen, aber auch in Gewerbe und Haushalt angewandt werden. Es kann als Grundierung für korrosionsschützende Decklacke oder selbst, meist nach zweimaligem Anstrich, als Decklack verwendet werden.
Die Vorteile des erfindungsgemässen Mittels gegenüber anderen Rotschutzmitteln bestehen insbesondere darin, dass es frei von Mineralsäuren ist, welche die Gefahr des Nachrostens mit sich bringen. Das erfindungsgemässe Mittel kann ohne Vorbehandlung auf die zu schützenden Eisen- und Stahlteile aufgestrichen, -gerollt, -gespritzt oder im Tauchverfahren aufgebracht werden.
Bedingung ist lediglich die Entfernung loser Rostschichten, die keinen festen Verbund mit der Metallunterlage bilden. Die behandelten Eisen- und Stahlteile können mit oder ohne Decklack monatelang der Witterung ausgesetzt werden, ohne dass sie neu überstrichen werden müssen.
Die nachfolgenden Beispiele veranschaulichen die Erfindung.
Beispiel 1
Es wird ein Mittel folgender Zusammensetzung hergestellt: Gew.-O/c Styrol-Butadienkautschukdispersion 50,00 Xylol 5,00 Butanol 2,50 Öldispersion 5,00 Trioxycarbonsäure 2,00 p-Toluolsulfonsäure 0,75 Isopropylalkohol 7,50 Wasser 27,25
100,00
Mittels der als Katalysator dienenden p-Toluolsulfosäure wird das Produkt auf pH 4 eingestellt.
Mit diesem Mittel behandelte angerostete Eisenteile werden sofort geschwärzt und der Rost in stabile, komplexe Eisenverbindungen umgewandelt.
Beispiel 2
Es wird ein Mittel folgender Zusammensetzung hergestellt: Gew.-% Vinyltoluol-Butadienharzdispersion 50,00 Xylol 5,0 Hexylenglycol 2,5 Öldispersion 5,0 Tannin 2,0 Isopropylalkohol 7,5 Ameisensäure 85 %ig 0,75 Wasser 27,25
100,00
Mittels der als Katalysator dienenden Ameisensäure wird das Produkt auf pH 3 eingestellt.
Dieses Mittel wird als Grundiermittel auf unvorbehandelte rostige Eisenteile aufgestrichen, wobei sich eine kratzfeste, glatte Oberfläche mit tiefschwarzer Färbung bildet.
Beispiel 3
Es wird ein Mittel folgender Zusammensetzung hergestellt: Gew.-% Acrylat enthaltende copolymere Polyvinylacetatemulsion 50,00 Xylol 5,00 Butanol 2,50 Naphtensäure 2,50 Trioxycarbonsäure 2,00 Isopropylalkohol 7,50 Milchsäure 0,75 Wasser 29,75
100,00
Mittels der als Katalysator dienenden Milchsäure wird das Produkt auf pH 4 eingestellt.
Dieses Mittel kann als Grundierung auf angerostete Eisenteile aufgestrichen und darauf ein geeigneter Decklack aufgetragen werden.
Beispiel 4
Es wird ein Mittel folgender Zusammensetzung hergestellt:
Gew.-Teile Styrolacrylatharzdispersion 50,00 Xylol 5,00 Butanol 2,50 Polyurethanöl 5,00 Trioxycarbonsäure 2,00 Isopropylalkohol 7,50 Ameisensäure 85%mg 0,75 Talkum 5,00 Titandioxid 5,00 Wasser 27,25
Mit Hilfe der als Katalysator dienenden Ameisensäure wird das Produkt auf pH 3 eingestellt.
Dieses Mittel bildet nach zweimaligem Anstrich auf angerosteten Eisenteilen einen korrosionsschützenden Decklack.
PATENTANSPRUCH I
Rostumwandlungs- und -schutzmittel für Eisen- und Stahlteile, dadurch gekennzeichnet, dass es aus einer Dispersion bzw. Emulsion aus Kunststoffen und/oder Lösungen aus Kunstharzen sowie aus aromatischen Oxycarbonsäuren mit Phenolcharakter und/oder aromatischen Sulfosäuren bzw.
Aldehyd-Vorkondensaten solcher Sulfosäuren besteht.
PATENTANSPRUCH II
Verfahren zur Herstellung eines Rostumwandlungs- und schutzmittels nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass man das Produkt während seiner Erzeugung auf ein pH zwischen 2,5 und 4,5 einstellt.
UNTERANSPRÜCHE
1. Mittel nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Dispersion aus Styrol-Butadienkautschuk enthält.
2. Mittel nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Lösung eines copolymeren Polyvinylacetatharzes enthält.
3. Mittel nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass es Di- und Trioxycarbonsäuren enthält.
4. Mittel nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass es Tannin enthält.
5. Mittel nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass es saure organische Katalysatoren enthält.
6. Mittel nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass es zusätzliche Füllmittel und/oder Pigmente enthält.
7. Verfahren nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass man dem Produkt zwecks Einstellung des pH-Wertes saure organische Katalysatoren zusetzt.
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The invention relates to a rust conversion and protection agent for use in iron and steel components, and a method for its production.
The rust inhibitors known to date all require careful pretreatment of the metal parts by sandblasting, pickling, etching, degreasing and removing loose rust layers.
These works are all associated with a relatively high expenditure of time and the rust removal treatment is therefore relatively expensive. Even phosphate rust protection agents, which are still used relatively frequently, are relatively expensive and offer no guarantee against subsequent rusting if the treated metal parts are not painted with permanent top paints without delay. In addition, traces of phosphoric acid still present on the iron pose a risk of rusting underneath and flaking even the best protective lacquers known today.
There is also an agent on the market that uses the well-known reaction between iron and tannins, turning blue and black, to achieve superficial protection.
However, the disadvantages are clear. The rusty surface is only partially changed. A reaction occurs only on bare iron or iron affected by rust film. Older layers of rust, such as those formed after degreased iron have been stored in the weather for several weeks, are not attacked. The existing resins are very sensitive to water, they soak the rust, but are not a permanent binding agent. Without a suitable topcoat, rusting occurs almost immediately under water, when exposed to salt or weather. The main disadvantage is the inadequate reaction with rust components, since even traces of it even under the best top coat will continue to erode and lead to damage.
The invention is based on the object of creating a rust conversion and protection agent with which the disadvantages of the known red protection agents and treatment methods can be avoided. This object is achieved according to the invention in that the rust conversion and protection agent consists of a dispersion or emulsion of plastics and / or solutions of synthetic resins and of aromatic oxycarboxylic acids with phenolic character and / or aromatic sulfonic acids or aldehyde precondensates of such sulfonic acids.
The invention also relates to a method for the production of the rust conversion and protection agent, which is characterized in that the product is adjusted to a pH between 2.5 and 4.5 during its production.
A threefold effect is achieved with the rust conversion and protection agent according to the invention. The rust is effectively converted, i.e. The mixture of iron oxides, iron hydroxides and varying amounts of moisture present in the rust is converted into stable organic iron complexes of black color, which stop the process of further rusting by forming new, unstable iron hydroxide. Furthermore, the plastic or synthetic resin dispersion or emulsion binds the organic iron complex compounds with the formation of an elastic stable film with high resistance to water, salts and weathering. Finally, moisture, which is essential for the formation of rust, is absorbed by this system in the presence of oxygen and serves to increase the tendency for iron complex compounds to form.
The conversion process described is a time reaction that is immediately visible through the discoloration of the rusted iron, but continues under the influence of moisture and atmospheric oxygen until all oxides and hydroxides present have been converted, and thus the organic iron complex compound is directly anchored on the bare iron surface Has.
The iron (III) hydroxide, the main component of rust, reacts both under the reducing effect of the oxycarboxylic acids or sulfonic acids and under the reducing influence of the activated iron surface. By
Addition of weakly acidic organic catalysts can stimulate the iron to accelerate the release of it
Electrons are reached. The iron (III) hydroxide is reduced to iron (II) hydroxide during the reaction and this in turn is converted into the complex organometallic iron (II) compounds mentioned, which in turn oxidize to stable iron (III) complexes under the influence of atmospheric oxygen.
The rust converting and protecting agent of the present invention can be a synthetic rubber dispersion, e.g. made of styrene-butadiene rubber or styrene-butadiene acrylonitrile rubber and / or solutions made from synthetic resins, e.g. Polyvinyl acetate copolymer solutions contain.
The synthetic resins can also be emulsified for dispersion or emulsion.
Other components of the rust converting and protecting agent according to the invention are natural ones
Gallic acids, tannin, aromatic oxycarboxylic acids with phenolic character, in particular dioxy and trioxycarboxylic acids and naphthenic acids. Also suitable are aromatic sulfonic acids and aldehyde precondensates thereof, e.g.
Phenol sulfonic acids, phenol sulfonic acid-formaldehyde precondensates, naphthalenesulfonic acid-formaldehyde precondensates.
In addition, acidic organic catalysts, e.g. Formic acid, lactic acid, p-toluenesulfonic acid, are added to adjust the product to a pH between 2.5 and 4.5.
The product according to the invention can also contain solvents, e.g. Xylene, butanol, isopropyl alcohol, plasticizers or also fatty acids, fatty acid amides, fillers such as silicates, e.g. Magnesium silicate or aluminum silicate, as well as pigments, e.g. Titanium dioxide.
The rust conversion and protection agent according to the invention can be used on practically all steel and iron components, in particular in steel construction, in bridge and industrial buildings, in pipeline construction, in automobiles and construction machines, but also in trade and households. It can be used as a primer for anti-corrosive top coats or even as a top coat, usually after two coats.
The advantages of the agent according to the invention over other anti-red agents are in particular that it is free from mineral acids, which entail the risk of rusting. The agent according to the invention can be painted, rolled, sprayed or applied in a dipping process onto the iron and steel parts to be protected without pretreatment.
The only condition is the removal of loose rust layers that do not form a solid bond with the metal base. The treated iron and steel parts can be exposed to the weather for months with or without a topcoat without having to be repainted.
The following examples illustrate the invention.
example 1
An agent is prepared with the following composition: O / c by weight styrene-butadiene rubber dispersion 50.00 xylene 5.00 butanol 2.50 oil dispersion 5.00 trioxycarboxylic acid 2.00 p-toluenesulfonic acid 0.75 isopropyl alcohol 7.50 water 27.25
100.00
The product is adjusted to pH 4 using p-toluenesulfonic acid, which serves as a catalyst.
Rusted iron parts treated with this agent are immediately blackened and the rust is converted into stable, complex iron compounds.
Example 2
An agent is prepared with the following composition:% by weight vinyl toluene-butadiene resin dispersion 50.00 xylene 5.0 hexylene glycol 2.5 oil dispersion 5.0 tannin 2.0 isopropyl alcohol 7.5 formic acid 85% 0.75 water 27.25
100.00
The product is adjusted to pH 3 by means of the formic acid serving as a catalyst.
This agent is spread as a primer on untreated rusty iron parts, creating a scratch-resistant, smooth surface with a deep black color.
Example 3
A composition is prepared with the following composition: copolymeric polyvinyl acetate emulsion containing acrylate 50.00 xylene 5.00 butanol 2.50 naphthenic acid 2.50 trioxycarboxylic acid 2.00 isopropyl alcohol 7.50 lactic acid 0.75 water 29.75
100.00
The product is adjusted to pH 4 by means of lactic acid serving as a catalyst.
This agent can be painted as a primer on rusted iron parts and a suitable topcoat applied to it.
Example 4
A means of the following composition is made:
Parts by weight styrene acrylate resin dispersion 50.00 xylene 5.00 butanol 2.50 polyurethane oil 5.00 trioxycarboxylic acid 2.00 isopropyl alcohol 7.50 formic acid 85% mg 0.75 talc 5.00 titanium dioxide 5.00 water 27.25
The product is adjusted to pH 3 with the aid of the formic acid serving as a catalyst.
After two coats of rusted iron parts, this agent forms a corrosion-protecting topcoat.
PATENT CLAIM I
Rust conversion and protection agent for iron and steel parts, characterized in that it consists of a dispersion or emulsion of plastics and / or solutions of synthetic resins and of aromatic oxycarboxylic acids with phenolic character and / or aromatic sulfonic acids or
Aldehyde precondensates of such sulfonic acids consists.
PATENT CLAIM II
Process for the production of a rust conversion and protection agent according to claim 1, characterized in that the product is adjusted to a pH between 2.5 and 4.5 during its production.
SUBCLAIMS
1. Agent according to claim I, characterized in that it contains a dispersion of styrene-butadiene rubber.
2. Agent according to claim I, characterized in that it contains a solution of a copolymeric polyvinyl acetate resin.
3. Agent according to claim I, characterized in that it contains di- and trioxycarboxylic acids.
4. Agent according to claim I, characterized in that it contains tannin.
5. Agent according to claim I, characterized in that it contains acidic organic catalysts.
6. Agent according to claim I, characterized in that it contains additional fillers and / or pigments.
7. The method according to claim II, characterized in that acidic organic catalysts are added to the product in order to adjust the pH.
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