CH621362A5

CH621362A5 -

Info

Publication number: CH621362A5
Application number: CH743475A
Authority: CH
Inventors: Arthur William Cooper; Thomas Edmund Rupp
Original assignee: Acheson Ind Inc
Priority date: 1974-06-12
Filing date: 1975-06-09
Publication date: 1981-01-30
Also published as: AU8041575A; SE7505882L; US4003867A; IT1037845B; JPS5416970B2; DE2523902A1; ES438472A1; NO140265B; CA1044855A; BE830136A; NO140265C; GB1504765A; FR2274570A1; FR2274570B1; DK241875A; NO752061L; NL7506762A; BR7503678A; SE425765B; JPS5111811A

Description

Die Erfindung betrifft eme stabile Dispersions-Beschichtungsmasse. Diese Masse wird zum Beschichten von Gegenständen verwendet. Mit der Beschichtungsmasse, gemäss der hier vorliegenden Erfindung, beschichtete Flächen können auch als Formen fürMetallguss und als Schmiedegesenke benutzt werden. Solche Beschichtungen ergeben im allgemeinen nicht nur geschmierte, abriebfeste Flächen, sondern sie schützen vorzugsweise auch die Unterlagen vor Oxydation oder Entkohlung, wenn diese während langer Zeit hohen Temperaturen ausgesetzt sind.

Als Stand der Technik werden die folgenden US-Patent-schriften erwähnt:

3 783 013,3 304 257,2 685 542,2 995 453,3 495 962,

2 618 530,2 587 722,2 564 308,2 246 463,3 702 774,

3 510 347,3 775 318,3 467 596,2 685 539,2 426 988 und 3 637 412.

Bei der Herstellung oder dem Formen von Glaswaren besteht seit langem ein Problem, weil die für diesen Zweck benutzten Formflächen in häufigen Intervallen durch die Bedienungsperson mit einer Wischmasse (d. h. einem Schutzmaterial, das auch als Scheidemittel oder Schmiermittel wirkt) ausgewischt werden müssen. Um dieses Problem zu vermeiden, hat die Industrie seit langem nach einer permanenten oder halbpermanenten Glasformbeschichtung für die Flächen gesucht, welche das heisse, geschmolzene Glas berühren. Eine solche Beschichtung war erwünscht, um die Notwendigkeit von zahlreichen Wischmassenaufträgen zu vermeiden und die Produktionsziffer für die Glaswaren zu erhöhen, während gleichzeitig die Anzahl von hergestellten Glaswarenstücken abnahm, welche infolge Beschädigung, Rissen oder Abmessungsfehlern defekt waren. Demgemäss ist ein Hauptzweck der Erfindung, eine neue Beschichtungsmasse zu schaffen, welche das häufige Auswischen von Glasformen behebt, so dass die Oberflächen ein nur minimales Auswischen während der Dauer von 8 bis 24 Stunden und länger benötigen.

Ein anderer wichtiger Zweck der Erfindung besteht darin, die normalerweise in Fabriken, in welchen ölige Schmierstoffe auf Formen, oder auf Barren verwischt oder gesprüht werden, auftretende Luftverunreinigung zu vermeiden. Durch Vermeidung des Nebels und der Dämpfe, die von öligen Substanzen erzeugt werden, wird die Gesundheits- und Feuergefährdung und dieLuftverunreinigung im wesentlichen beseitigt.

Ein anderer Zweck der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine neue Beschichtungsmasse und ein Verfahren für das Beschichten von Substratflächen zu schaffen, welche in Verbindung mit Giessen oder Schmieden von Metall nützlich ist, um Schmierfähigkeit, lange Abnutzung, thermische Stabilität und Schutz gegen Oxydation zu erhalten.

Andere Zwecke und Vorteile der Erfindung sind aus der nachfolgenden Beschreibung ersichtlich.

Obschon die der Wirksamkeit der Erfindung zugrunde liegende Theorie nicht vollständig verstanden wird, genügt es festzuhalten, dass mit der Erfindung sehr befriedigende Ergebnisse erzielt werden. Z. B. ist es bei Benutzung von auf Oberflächen von Formen für Glas aufgetragenen Beschichtungsmassen möglich, Glaskrüge kontinuierlich während etwa 96 Stunden ohne Auswischen der Form herzustellen. Die Beschichtungsmasse nach der Erfindung soll bei einmaliger richtiger Anwendung normalerweise eine sehr feine glatte Oberfläche ergeben. Die Beschichtung soll im allgemeinen während langen Zeitperioden ohne Auswischen der Form wirksam sein und soll sich in der Regel auch nach langer Zeit nicht auf die Glasware übertragen. Die Beschichtung soll üblicherweise hitzebeständig sein und soll als Beschichtung wirken, die eine gesteuerte Wärmeleitfähigkeit hat. Ein anderes wichtiges Merkmal besteht darin, dass es möglich sein soll, beispielsweise einen organischen Harzfilm-

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Änderungsstoff in der Beschichtung zu benutzen, welcher die Eigenschaften der Beschichtung erheblich verbessert. Die zu schaffende Beschichtungsmasse soll üblicherweise eine säurebeständige Kleinpartikel-Dispersion sein, so dass es im allgemeinen möglich sein sollte, Beschichtungen aus dieser Dispersion herzustellen, welche eine verbesserte Deckfähigkeit und eine leicht regulierbare Dicke der aufgebrachten Beschichtung ermöglicht.

Die erfindungsgemässe stabile Dispersions-Beschichtungsmasse ist gekennzeichnet durch den Gehalt in Gew.-Prozenten der gesamten Feststoffe von

(a) 5 % bis 45 % fein verteiltem Pigment aus wenigstens einem aus der Gruppe, Schmierpigmenten, Tonpigmenten und feuerfesten Pigmenten, und

(b) 20% bis 60% Aluminiumphosphat als Bindemittel,

wobei das Pigment und das Phosphat in einem wässrigen Träger dispergiert sind.

Die Pigmentmasse ist im weiten Bereich von 5 Gew.-% bis 45 Gew.-% der gesamten Feststoffe in der Beschichtungsmasse vorhanden. Bevorzugt wird ein Prozentsatz im Bereich von 13 Gew.-% bis 20 Gew.-%, und die besten Ergebnisse werden mit vorzugsweise 16 bis 18 Gew.-% Pigment erhalten. Das optimale Pigmentniveau wird im allgemeinen durch die Dichte des benutzten Pigmentes oder der Pigmentkombination und die gewünschten Eigenschaften bestimmt. Das Pigment scheint als ein Mittel zu wirken, welches üblicherweise die Wärmeleitfähigkeit der Beschichtung steuert. Das Pigment kann auch als Trennmittel oder Schmiermittel in der Beschichtung wirken. Besonders zweckmässige Stoffe, welche für das Pigment benutzt werden können, sind fein zerteilter Graphit, Molybdändisulfid, Glimmer, Vermikulit, Talk, Glasteilchen, Borstickstoff, Fluorkalzium, Eisenoxyd und andere hitzebeständige Pigmente, Tonpigmente und gegen hohe Temperaturen beständige Schmierpigmente.

Die Teilchengrösse der Pigmentmasse sollte so aufrecht gehalten werden, dass im wesentlichen alle Pigmentteilchen eine Grösse unter 20 Mikron haben. Vorteilhaft sollten alle Pigmentteilchen in der Grösse unter 10 Mikron sein und noch bessere Ergebnisse werden durch die Benutzung einer Teilchengrösse erhalten, bei welcher im wesentlichen alle Teilchen eine Grösse unter 5 Mikron haben. Die besten oder optimalen Ergebnisse sind in der Regel durch die Benutzung einer Pigmentmasse erzielt worden, bei welcher die mittlere Teilchengrösse der Pigmentmasse unter 1 Mikron liegt.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Dispergier-stoff für das Pigment in der Masse im weiten Bereich von 1 bis 15 Gew.-% der gesamten Feststoffe in der Beschichtungsmasse vorhanden. Sogar höhere Mengen können unter gewissen Umständen vorhanden sein, jedoch scheinen die höheren Mengen vernachlässigbaren zusätzlichen Nutzen zu ergeben. Vorteilhaft sollte der Dispergierstoff für das Pigment im Bereich von 3 bis 6 Gew.-% vorhanden sein und beste Ergebnisse werden bei Benutzung eines Dispergierstoffes im Bereich von vorzugsweise 4 bis 5 Gew.-% der gesamten Feststoffe erhalten. Die Funktion des Dispergierstoffes besteht im allgemeinen darin, als Oberflächenbehandlungsmittel zu wirken, welches das Pigment in der Beschichtungsmasse richtig dispergiert, und vorteilhaft sollte dieses Dispergiermittel ein anionisches Sulfonat-Ober-flächenbehandlungsmittel der nicht schäumenden Art sein. Im Handel erhältliche Dispergiermittel für diesen Zweck enthalten z. B.: Natriumsalze von sulfierten Naphtalin-Formaldehyd-Kondensaten, Kalium-Alkyl-Naphtalin-Sulfonate; Ammoniak-Holzstoff-Sulfonate und Natriumsalze eines partiellen Holz-stoff-Sulfonates.

Der Dispergier-Stabilisierungsstoff, welcher üblicherweise als ein Pufferungsstoff zu wirken scheint, um eine stabile Dispersion in Anwesenheit von Phosphatsäureanteil der Beschichtungsmasse aufrecht zu halten, sollte vorteilhaft im weiten Bereich von 3 bis 20 Gew.-% der totalen Feststoffe vorhanden sein. Sogar höhere Beträge können unter gewissen Umständen vorhanden sein, jedoch scheinen die höheren Beträge einen vernachlässigbaren zusätzlichen Nutzen zu ergeben. Vorteilhaft sollte dieses Stabilisiermittel im Bereich von 7 bis 11 Gew.-% vorhanden sein, wobei die besten Ergebnisse mit einem Stabilisiermittel vorzugsweise im Bereich von 9 bis 10 Gew.-% der gesamten Feststoffe erhalten werden. Dieses Stabilisiermittel oder Pufferungsstoff kann aus einer Anzahl verschiedener Materialien ausgewählt werden, wie Ammonium- oder Alkalimetall-, einbasische, zweibasische oder dreibasische Salze von Phosphorsäuren, Boratpufferungsstoffe, Phthalat-Pufferungs-stoffe, Tartrat-Pufferungsstoffe und zahlreiche Azetat-Pufferungsstoffe sowie andere Pufferungsstoffe.

Das in der Beschichtungsmasse benutzte Aluminiumphosphat ist im weiten Bereich von 20 bis 60 Gew.-% der gesamten Feststoffe vorhanden. Vorteilhaft sollte das Aluminiumphosphat im Bereich von 30 bis 46 Gew.-% vorhanden sein, und beste Ergebnisse sind vorzugsweise mit Mengen im Bereich von 38 bis 42 Gew.- % der gesamten Feststoffe erzielt worden. Das Aluminiumphosphat scheint in grossem Ausmass als Bindemittel in der auf das Substrat aufgetragenen Beschichtungsmasse beizutragen. Das bevorzugte Material ist kolloidales Monoaluminium-Phosphat. Monoaluminium-Phosphat in wässriger Lösung ist im Handel erhältlich und ist üblicherweise stark sauer, da es ein pH von etwa 1 hat. Andere Formen von Aluminium-Phosphat können durch bekannte chemische Verfahren hergestellt werden.

Der in der Beschichtungsmasse benutzte Wasser-disper-gierende Harz-Filmänderungsstoff ist in einer bevorzugten Ausführungsform im Bereich von 0 bis 50 Gew.-% der gesamten Feststoffe vorhanden. Unter gewissen Umständen können sogar höhere Beträge vorhanden sein, jedoch scheinen die höheren Beträge nur einen vernachlässigbaren zusätzlichen Nutzen zu ergeben. Gewöhnlich ist dieses Material bei einem Minimum von 1 Gew.-% vorhanden und vorteilhaft liegt es im Bereich von 15 bis 38 Gew.-%. Die besten Ergebnisse scheinen erhalten zu werden, wenn das Harz vorzugsweise im Bereich von 22 bis 26 Gew.-% der gesamten Feststoffe vorhanden ist. Die Funktion dieses Harzmaterials besteht in der Regel darin, als Film-Änderungsstoff zu wirken, welcher das Kristallwachstum verändert und eine feinere, glattere Beschichtung ergibt. Es scheint üblicherweise auch während oder nach der Auftragung der Beschichtungsmasse bei hoher Temperatur thermisch beeinträchtigt oder verkohlt zu werden. Besonders geeignete Harze sind im allgemeinen durch die Fähigkeit gekennzeichnet, feine und säurebeständige Emulsionen in wässrigen Systemen zu bilden und speziell durch ihre Fähigkeit, den Charakter der Beschichtung zu verändern. Unter diesen Harzen befinden sich vorzugsweise Melaminharze, wie methoxylierte Melaminharze, Petro-leum-Kohlenwasserstoffharze, Silikonharze, wie Silikon-Fettsäure-Addukte, gewisse Epoxyharze, Akrylharze und Polyesterharze. Gute Ergebnisse können unter Benutzung von meth-oxylierten Melaminharzen erhalten werden.

Der nicht-ionische Emulgierstoff für den Harz-Filmänderungsstoff ist bevorzugt im weiten Bereich von 0 bis 20 Gew.-% der gesamten Feststoffe in der Masse vorhanden. Sogar höhere Beträge können unter gewissen Umständen vorhanden sein, jedoch scheinen die höheren Beträge einen vernachlässigbaren zusätzlichen Nutzen zu ergeben. Gewöhnlich wird wenigstens ein Minimum von etwa V2 Gew.-% des Emulgierstoffes benutzt, und vorteilhaft sollte das Mittel im Bereich von 3 bis 12 Gew.-% vorhanden sein. Beste Ergebnisse sind im Bereich von vorzugsweise 4 bis 6 Gew.-% der gesamten Feststoffe erhalten worden. Die Funktion des Emulgiermittels besteht im allgemeinen darin, das Harz in die wässrige Beschichtungsmasse zu emulgieren oder dispergieren, und dieses Emulgiermittel ist vorteilhaft ein nicht-ionisches Emulgiermittel für das Harz. Zahl5

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reiche nicht-ionische Oberflächenbehandlungsmittel oder Emulgiermittel können für diesen Zweck benutzt werden, wobei besonders geeignete Emulgiermittel in der Regel die Nonyl-oder Iso-Octyl-Phenyl-Alkohole sind. Das Lösungssystem,

welches den Fluidumträger für die Beschichtungsmasse bildet, 5 ist im wesentlichen Wasser, indem bevorzugt die Masse in einem wässrigen System gebildet wird. Jedoch können kleine Mengen von anderen mischbaren organischen Lösungsmitteln als Teil des Trägers oder Lösungssystems enthalten sein.

Die gesamten Feststoffe oder die gesamte Menge von aktiven,10 in der Beschichtungsmasse vorhandenen Bestandteilen liegt vorzugsweise im Bereich von 2 bis 50 Gew.-% der Beschichtungsmasse. Vorteilhaft sollten die gesamten Feststoffe im Bereich von 6 bis 40 Gew.-% aufrecht gehalten werden, und die besten Ergebnisse erscheinen bei Benutzung einer Beschich- 15 tungsmasse erhalten zu werden, die vorzugsweise 8 bis 35 Gew.-% der gesamten Feststoffe enthält.

Die Substrat-Temperatur für das Auftragen der Beschichtungsmasse liegt bevorzugt im Bereich von 104°C bis 760°C und vorteilhaft im Bereich von 149°Cbis 371 °C. Es ist jedoch 20 bemerkenswert, dass zähe, schmierfähige, der Oxydation widerstehende Beschichtungen durch Aufsprühen von wässrigen Dispersionen auf 760°C heisse Flächen gebildet werden können. Beste Ergebnisse sind im allgemeinen durch Sprühen der Beschichtungsmasse auf die Substratfläche erhalten worden, wenn 25 die Oberfläche des Substrats auf einer Temperatur im Bereich von 260°C bis 316°C gehalten wird. Die Beschichtungsmasse kann durch verschiedene Verfahren aufgetragen werden, z. B. durch Sprühen, Anstreichen oder Eintauchen in den durch die Substrattemperatur und die Formgebung auferlegten Grenzen.

Die Dicke der aufgetragenen Beschichtung kann 0,25 bis 0,37 mm betragen und mehr für speziell gewünschte dicke Beschichtungen. Vorteilhaft wird jedoch die Beschichtungsmasse mit einer Dicke von 0,025 bis 0,25 mm aufgetragen, und beste Ergebnisse werden erhalten, wenn die Beschichtungsmasse mit 35 einer Dicke von vorzugsweise 0,05 bis 0,125 mm aufgetragen wird.

Um die Erfindung weiter zu veranschaulichen, sind die folgenden Beispiele angeführt.

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Beispiel 1

Eine Dispersion von feinem Elektroofengraphit, im wesentlichen feiner als 1 Mikron, wurde zubereitet, indem in einer Kugelmühle 13,6 Teile Graphitpulver, 3,6 Teile Natriumsalz von sulfiertem Naphtalen-Formaldehyd-Kondensat, 7 Teile von 45 Diammonium-Wasserstoff-Phosphat und 50 Teile Wasser miteinander vermählen wurden. Um nach dem Mahlen eine Dispersion der festen Teilchen zu erreichen, wurden 31 Teile Monoaluminium-Phosphat zugefügt und das Mahlen etwa 2 Stunden fortgesetzt. Eine Mischung aus 3 7,3 Teilen von methoxyliertem 50 Melamin-Harz und 7,5 Teilen Isooctyl-Phenyl-Polyethoxy-Ethanol wurde auf 38 ° C erwärmt und gemischt, bis sie klar war. Fünfzig Teile kaltes Wasser wurden mit Umrühren bis zur Gleichförmigkeit hinzugefügt. Die Graphitdispersion und die Harzdispersion wurden gemischt und auf 555 Teile Total- 55 gewicht verdünnt. Das Produkt wurde auf saubere Glasform-Halsringe gesprüht, die zur Bildung von Kinder-Glasflaschen benutzt werden, nachdem die sauberen Metallteile auf 260 °C erhitzt wurden. Die Beschichtungsdicke war ungefähr 0,15 mm. Die beschichteten Teile wurden bei 316°C während einer halben 60 Stunde getrocknet. Befriedigend saubere Ware wurde nach 96 Stunden erzeugt, ohne Wiederbeschichtung der Halsringe. Auswischen war nicht erforderlich.

Beispiel 2 65

Eine Dispersion von feinem Elektroofengraphit, im wesentlichen feiner als 5 Mikron, wurde zubereitet, indem in einer Kugelmühle 20 Teile Graphitpulver, 5,2 Teile Natriumsalz von sulfiertem Naphtalen-Formaldehyd-Kondensat, 10,4 Teile von Ammonium-Dihydrogen-Phosphat und 80 Teilen Wasser miteinander vermählen wurden. Nach einer genügenden Mahldauer um Dispersion des Graphits zu erreichen, wurden 46 Teile von Monoaluminium-Phosphat als eine kolloidale Dispersion in 46 Teilen Wasser hinzugefügt und das Mahlen während 2 Stunden fortgesetzt. Eine Mischung von 15,6 Teilen von Methoxy-Melamin-Harz und 3,1 Teilen von Isooctyl-Polyethoxy-Ethanol wurde auf 38 ° C erwärmt und bis klar gemischt. Zwanzig Teile von Wasser wurden unter Umrühren hinzugefügt, um eine gleichförmige Emulsion zu bilden. Die Graphit-Dispersion und die Harzdispersion wurden gemischt und auf 83Û Teile Total-

gewicht verdünnt. Die Produkte wurden auf die Glasberiih-rungsflächen einer Halsringanordnung und die beim Formen einer 312,54 ml Ketchup-Flasche benutzten Rohformen gesprüht. Die zu beschichtenden Teile wurden gereinigt und auf 232 ° C erhitzt, bevor sie mit einer Dicke von 0,25 mm an den Halsringen und 0,1 mm an den Rohformen beschichtet wurden. Die Teile wurden nach dem Beschichten während einer Stünde bei 316 °C gebrannt. Die beschichteten Flächen wurden vor dem Gebrauch mit Stahlwolle poliert. Bei Benutzung dieser Formenteile wurden unmittelbar saubere Flaschen erzeugt und die Formen arbeiteten während sechs Stunden ohne Auswischen oder Wiederbeschichten zufriedenstellend.

Beispiel3

Eine Dispersion von feinem Elektroofengraphit, im wesentlichen feiner als 5 Mikron, wurde zubereitet, indem in einer Kugelmühle 17,7 Teile Graphitpulver, 4,7 Teile Natriumsalz von sulfiertem Naphtalen-Formaldehyd-Kondensat, 9,3 Teile von Ammoniak-Dihydrogen-Phosphat und 80 Teile Wasser miteinander vermählen wurden. Nach einer genügenden Zeit, um Dispersion des Feststoffes zu erreichen, wurden 39,9 Teile Monoaluminium-Phosphat als eine kolloidale Dispersion in 39,9 Teilen Wasser hinzugefügt und das Mahlen ungefähr 2 Stunden fortgesetzt. Eine Mischung von 23,7 Teilen Methoxy-Melamin-Harz und 4,7 Teilen von Isooctyl-Phenyl-Polyethoxy-Ethanol wurde auf 38 °C erwärmt und bis klar gemischt. Dreis-sig Teile kaltes Wasser wurde unter Umrühren bis zur Gleichförmigkeit hinzugefügt. Die Graphit-Dispersion und die Harz-Emulsion wurden gemischt und auf 1000 Teile Totalgewicht verdünnt. Das Produkt wurde auf saubere Rohformen für Glasherstellung, welche auf 260°C vorerhitzt wurden, mit einer Beschichtungsdicke von 0,075 mm aufgesprüht, wonach die Formen bei 316° C während einer halben Stunde gebrannt wurden. Eine derart beschichtete Form erzeugte Kindertrinkflaschen guter Qualität während 26 Stunden, bevor ein Bruch eintrat. Die erzeugte Glasware wurde durch die Beschichtung nicht beschmutzt. Die Gefahr des Auswischens, welches Rauch und Geruch erzeugt und zu Feuergefahr in der Anlage führt, war beseitigt.

Beispiel 4

Eine Dispersion von feinem Elektroofengraphit, im wesentlichen feiner als 10 Mikron, wurde zubereitet, indem in einer Kugelmühle 22 Teile Graphitpulver, 11 Teile Natriumsalz von sulfiertem Naphtalen-Formaldehyd-Kondensat, 5,7 Teile von Diammonium-Wasserstoff-Phosphat und 80 Teile Wasser miteinander vermählen wurden. Nach einer genügenden Mahldauer, um Dispersion des Graphits zu erreichen, wurden 50 Teile von Monoaluminium-Phosphat als eine kolloidale Dispersion in 50 Teilen Wasser hinzugefügt und das Mahlen 2 Stunden fortgesetzt. Eine Mischung von 9,6 Teilen von Methoxy-Mela-min-Harz und 2 Teilen von Iso-Octyl-Phenyl-Polyethoxy-Ethanol wurde auf 38 ° C erwärmt und gemischt, bis sie klar war. Zehn Teile Wasser wurden unter Umrühren hinzugefügt, um eine gleichförmige Emulsion zu bilden. Die Graphit-Dispersion

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und die Harz-Dispersion wurden gemischt und auf 500 Teile Totalgewicht verdünnt. Dieses Material wurde auf die Form in die heisse Kammer einer Formgiessmaschine gesprüht, welche eine Temperatur von 204°C hatte. Unmittelbar nach der Beschichtung wurden Zinkgusstücke hergestellt. Die Teile zeigten ausgezeichnete Ablösung und waren nach den ersten 2 Teilen unbeschädigt, deren Bildung dazu diente, die Beschichtung zu entwässern und die Beschichtung zu härten. Es war nötig, die Form alle 30 Perioden wiederzubeschichten. Dies war eine wesentliche Verbesserung gegenüber der üblichen Praxis des Sprühens von Schmiermittel nach jeder Periode, so dass Rauch und Geruch beseitigt und das Produktionsmass erhöht wurde.

Beispiel 5

Eine Dispersion von feinem Graphitpulver, im wesentlichen feiner als 10 Mikron, wurde zubereitet, indem in einer Kugelmühle 30 Teile Graphitpulver, 10,6 Teile Natriumsalz eines partiellen Holzstoff-Sulfonats, 10 Teile von Ammonium-Dihydrogen-Phosphat und 100 Teile Wasser während einer genügenden Zeit miteinander vermählen wurden, um eine Dispersion des Feststoffes zu erreichen. Eine Dispersion von Aluminium-Phosphat wurde zubereitet, indem 3,4 Teile pulver-förmiges Aluminiumoxyd und 20 Teile von sirupartiger Phosphorsäure miteinander bei 121 °C während 5 Minuten erhitzt wurden. Dieser Brei wurde dann mit 20 Teilen Wasser vermischt und dem Inhalt der Kugelmühle beigefügt, gefolgt von einer zweistündigen zusätzlichen Mahldauer. 5,4 Teile von methoxyliertem Melamin-Harz wurde mit 1,1 Teilen Iso-Octyl-Phenyl-Polyethoxy-Ethanol erhitzt und die Mischung vermischt, bis sie gleichförmig war. Zwanzig Teile Wasser wurden zugefügt und umgerührt, um eine gleichförmige Emulsion zu bilden. Die Graphit-Dispersion und die Harz-Emulsion wurden miteinander vermischt und die Dispersion auf 500 Gewichtsteile verdünnt. Wenn dieses Material auf Stahllegierungsbarren, die sich auf einer Temperatur von 593 °C befanden, gesprüht wurde, wurde augenblicklich eine dichte, haftende Beschichtung niedergeschlagen. Sogar bei Temperaturen von 760°C war es möglich, eine dichte, haftende Beschichtung auf der Oberfläche solcher Barren zu bilden. Es wurde daher auf den heissen Barren eine schmierfähige Beschichtung erzielt, welche die Oberfläche des Stahls vor Oxydation schützte.

Beispiel 6

Eine Dispersion von feinem Molybdän-Disulfid, im wesentlichen feiner als 5 Mikron, wurde zubereitet, indem in einer Kugelmühle 30 Teile von Molybdän-Disulfid-Pulver, 8 Teile von Kalium-Alkyl-Naphtalen-Sulfonat-Dispersionsmittel, 13 Teile von Triammonium-Phosphat während einer genügend langen Dauer miteinander vermählen werden, um Dispersion des Molybdän-Disulfids zu erreichen. Fünfzig Teile von Mono-aluminium-Phosphat-Kolloidal-Dispersion in 50 Teilen Wasser wurden hinzugefügt und das Mahlen eine weitere Stunde fortgesetzt. Die Dispersion wurde mit Wasser auf 330 Gewichtsteile verdünnt. Die Molybdän-Disulfid-Dispersion zeigte bei Anwesenheit des starken Säure-Monoaluminium-Phosphats ein geringes Bestreben zu flocken und zeigte keine merkliche Ablagerung oder Trennung beim Stehenlassen während sieben Tagen. Wenn sie auf Stahlsubstrate, die auf 260°C erhitzt wurden, in einer Dicke von 0,125 mm aufgesprüht wurde, war die Beschichtung gut haftend und hart. Die Aussetzung des beschichteten Stahls einer Temperatur von 427°C während 8 Stunden erzeugte keine Oxydation oder Krusten durch die Beschichtung.

Beispiel 7

Eine Emulsion wurde zubereitet, indem 25 Teile von Fe-troleum-Kohlenwasserstoff-Beschichtungsharz in 47 Teilen von

Mineralspirituosen (Naphta) aufgelöst und mit 27 Teilen von Nonyl-Phenyl-Polyethoxy-Ethanol vermischt wurden. Sechsundzwanzig Teile warmes Wasser wurden zugefügt und während 10 Minuten umgerührt. Kaltes Wasser wurde dann eingerührt, um die Emulsion durch Inversion zu bilden und die Emulsion wurde mit Wasser auf 300 Gewichtsteile verdünnt. Diese Emulsion wurde mit der Molybdän-Disulfid-Dispersion des Beispiels 6 bei einem Gewichts-Verhältnis von 1:1 vermischt, um Dispersionen zu erzeugen, welche flüssig und von homogener Konsistenz für mehrere Tage blieben. Auf 260°C erhitzten Stahl gesprühte Beschichtungen waren dicht und haftend, aber gleichmässiger, weicher und schmierfähiger als die in Beispiel 6 ohne den Harzmodifizierer gebildeten Beschichtungen. Sie konnten durch Reiben mit Stahlwolle auf hohen Glanz poliert werden. Dieses Material wurde auf andere, auf 149 °C erhitzte Gegenstände durch Anstreichen aufgebracht, um Beschichtungen von guter Adhäsion und Gleichförmigkeit vor dem nachfolgenden Brennen zu erhalten. Es war möglich, den Grad der Erweichung der Beschichtungen zu erhöhen und die Schmierfähigkeit durch Erhöhung des Verhältnisses der mit der Molybdän-Disulfid-Dispersion vermischten Harzemulsion zu erhöhen.

Beispiel 8

Eine Dispersion von Borstickstoff, im wesentlichen ganz unter 20 Mikron, wurde zubereitet, indem in einer Kugelmühle 21 Teile von Borstickstoffpulver, 11 Teile von Ammonium-Holzstoff-Sulfonat, 5,5 Teile von Natrium-Dihydrogen-Phos-phat und 80 Teile Wasser miteinander vermählen wurden. Wenn eine vollständige Dispersion erreicht wurde, wurden 37 Teile von kolloidalem Monoaluminiumphosphat als eine Dispersion in 37 Teilen Wasser hinzugefügt, und das Mahlen während zwei Stunden fortgesetzt. Eine Emulsion von Petroleum-Kohlen-wasserstoff-Harz wurde nach dem Verfahren nach Beispiel 7 bereitet, indem 18 Teile Harz und 7 Teile von Isooctyl-Phenyl-Polyethoxy-Ethanol in Wasser bis zu einem Total von 100 Teilen benutzt wurde. Die Emulsion wurde mit der Bor-Stickstoff-Dispersion gemischt und das Ganze mit Wasser auf 1250 Teile verdünnt. Das stabile Produkt wurde auf Stahlbarren gesprüht, die auf 760 °C erhitzt wurden, um eine Beschichtung von 0,05 mm Dicke zu bilden. Die Beschichtung war dicht, haftend und schmierfähig, und veränderte sich nicht bei Aussetzung einer Temperatur von 650°C während vier Stunden.

Beispiel 9

Eine Dispersion von feinem Elektroofengraphit, im wesentlichen feiner als 5 Mikron, wurde bereitet, indem in einer Kugelmühle 28 Teile Graphitpulver, 7,1 Teile Natriumsalze von sulfiertem Naphtalen-Formaldehyd-Kondensat, 14,6 Teile von Natrium-Tetraborat, 100 Teile Wasser miteinander vermählen wurden. Nach genügender Vermahlzeit, um Dispersion der Feststoffe zu erhalten, wurden 50 Teile Monoaluminium-Phos-phat-Dispersion in 50 Teilen Wasser hinzugefügt und die Vermahlung während zwei Stunden fortgesetzt. Wasser wurde dem Produkt hinzugefügt, um ein Total von 1250 Teilen zu erhalten. Prüfringe für die LFW-1 Prüfungsmaschine wurden auf 260°C erhitzt und mit diesem Produkt besprüht, um eine Beschichtungsdicke von 0,125 mm zu erhalten. Die Ringe wurden dann eine Stunde bei 316 ° C gebrannt. Drei dieser Ringe liefen in der LFW-1 Prüfmaschine unter einer Belastung von 13,6 kg während 10 000 Umdrehungen, während welcher Zeit der Reibungskoeffizient 0,053 war. Drei andere beschichtete Ringe wurden in einem Ofen bei 649 °C während 1 Stunde gebrannt, gekühlt, und der gleichen Prüfung auf der LFW-1 Maschine ausgesetzt. Nach 10 000 Umdrehungen war der Reibungskoeffizient wieder 0,053.

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Beispiel 10

Eine Dispersion von feinem Elektroofengraphit, im wesentlichen feiner als 5 Mikron, wurde bereitet, indem in einer Kugelmühle 19 Teile Graphit, 4,7 Teile Natriumsalz aus sulfoniertem Naphtalen-Formaldehyd-Kondensat, 10 Teile aus Natrium- s Dihydrogen-Phosphatund 75 Teile Wasser miteinander vermählen werden. Nach genügender Zeit, um Dispersion der Feststoffe zu erhalten, wurden 33 Teile kolloidales Monoalumi-niumphosphat als eine kolloidale Dispersion in 33 Teilen Wasser hinzugefügt und das Vermählen etwa zwei Stunden fortge- m setzt. Eine Mischung von 26 Teilen Methoxy-Melamin-Harz und 9 Teilen Iso-Octyl-Phenyl-Polyethoxy-Ethanol wurde auf 37,8 ° C erwärmt und vermischt bis sie klar war. Dreissig Teile kaltes Wasser wurde hinzugefügt und umgerührt, bis das Ganze gleichförmig war. Die Graphitdispersion und die Harzemulsion 15 wurden gemischt und auf 800 Teile Totalgewicht verdünnt. Das Produkt wurde auf LFW-1 Prüfringe bis zu einer Dicke von 0,012 mm gesprüht, wie im Beispiel 9, und die geschichteten Ringe wurden bei 3160 C während einer Stunde gebrannt. Zwei Ringe liefen 10 000 Umdrehungen auf der LFW Prüfmaschine 20 und zeigten einen mittleren Reibungskoeffizienten am Ende dieser Periode von 0,047 an. Andere zwei beschichtete Ringe wurden in Luft während 5 Stunden auf 649 °C erhitzt. Sie liefen dann auf der LFW-1 Prüfmaschine während 10 000 Umdrehungen unter den gleichen Bedingungen und der Reibungskoeffi- 2S zient wurde als unverändert festgestellt.

Beispiel 11

Eine Dispersion von feingemahlenem Talk, im wesentlichen feiner als 15 Mikron, wurde bereitet, indem in einer Kugelmühle 30 36 Teile fein gemahlener Talk, 8 Teile Natriumsalz eines partiellen Holzstoff-Sulfonats, 18 Teile eines Natrium-Dihydrogen-Phosphats und 100 Teile Wasser miteinander vermählen wurden. Nach dem Vermählen während genügender Zeit, um Dispersionen des Feststoffes zu erreichen, wurden 27 Teile von 35 kolloidalem Monoaluminium-Phosphat als kolloidale Dispersion in 27 Teilen Wasser hinzugefügt und das Vermählen etwa zwei Stunden fortgesetzt. Eine Mischung aus 7,5 Teilen von Methoxy-Melamin-Harz und 2,5 Teilen von Nonyl-Phenyl-Polyethoxy-Ethanol wurden auf 38°C erwärmt und gemischt bis sie klar war. Zehn Teile kaltes Wasser wurden unter Umrühren hinzugefügt, bis die Mischung gleichförmig war. Die Talkdispersion und die Harzemulsion wurden gemischt und auf 660 Teile Totalgewicht verdünnt. Eine Form für eine Eisen-Akkumulatorenplatte wurde auf 260°C erhitzt und die vorstehende Talkdispersion wurde darauf gesprüht, um eine etwa 0,076 mm dicke Beschichtung zu bilden. Die Form wurde eine Stunde bei 316°C gebrannt und dann mit Stahlwolle leicht poliert, um eine satinartige, glatte Oberfläche zu erhalten. Die geschlossene Form wurde auf 316 ° C erhitzt und geschmolzenes 50 Aluminium von 727°C wurde in die Form eingegossen. Das ein40

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gefüllte Gusstück füllte die Form vollständig, zeigte ausgezeichnete Einzelheiten und war durch die Formbeschichtung nicht verunreinigt. Keine Beschädigung der Beschichtung trat bei wiederholtem Giessen über 10 Zyklen auf.

Beispiel 12

Eine Glimmer-Dispersion in der Grössenordnung von 1 bis 15 Mikron wurde bereitet, indem in einer Kugelmühle 42 Teile Glimmerpulver, 7 Teile Natriumsalz von sulfoniertem Naph-talen-Formaldehyd-Kondensat, 15 Teile von Ammonium-Di-hydrogen-Phosphat und 100 Teile Wasser miteinander vermählen wurden. Nachdem der Feststoff dispergiert war, wurden 26 Teile von kolloidalem Monoaluminium-Phosphat als eine kolloidale Dispersion in 26 Teilen Wasser in die Glimmer-Dispersion eingebracht. Eine Emulsion von G.E. Silikonharz SR120 wurde bereitet, indem 7 Teile des Harzes mit 3 Teilen Iso-Octyl-Phenyl-Polyethoxy-Ethanol gemischt und in 10 Teilen Wasser umgerührt wurden. Die Harzemulsion wurde mit der Glimmerdispersion gemischt und die Mischung auf 500 Teile verdünnt. Kleine Stahlteilchen wurden mit Sandstrahlen behandelt und auf 930 C vorgewärmt. Diese wurden in die vorstehend erwähnte Glimmerdispersion eingetaucht und an der Luft getrocknet, um einen etwa 0,05 mm dicken Film zu erhalten. Die Teilchen wurden dann durch Induktion erhitzt. Nach 30 Minuten bei 871°C wurde keine Oxydation des Eisens beobachtet. Andere beschichtete Teilchen, welche während 10 Minuten auf 1093 °C erhitzt wurden, zeigten keine nennenswerte Oxydation oder Schuppenbildung.

Beispiel 13

Eine Dispersion, welche Glasfritte und Vermikulit, beide im wesentlichen feiner als 15 Mikron, enthält, wurde bereitet, indem in einer Kugelmühle 15 Teile feingemahlene Glasfritte, 26 Teile von Vermikulitpulver, 9 Teile Natriumsalz von sulfoniertem Naphtalen-Formaldehyd-Kondensat, 10 Teile Diam-monium-Wasserstoff-Phosphat und 100 Teile Wasser miteinander vermählen wurden. Eine Dispersion von Aluminium-Phosphat wurde bereitet, indem bei 121 °C während 5 Min. 6 Teile Aluminiumoxydpulver und 34 Teile sirupartiger Phosphorsäure zusammen erhitzt wurden. Der Brei wurde dann mit 50 Teilen Wasser vermischt und zur Dispersion der Kugelmühle zugefügt, gefolgt von einer zweistündigen zusätzlichen Vermahlung. Die Mühle wurde entladen und Wasser zugefügt, um die Totalmenge auf 550 Teile zu bringen. Die Mischung wurde auf Stahlbarren aufgebracht, welche mit Sandstrahlen behandelt und auf 1210 C erhitzt worden waren, indem sie auf die Oberfläche aufgewischt wurden. Nach vollständigem Trocknen wurde ein Barren eine Stunde auf 8710 C erhitzt und ein anderer während 20 Minuten auf 1093 0 C. Der Stahl war gegen Oxydation geschützt, und es wurden in beiden Fällen keine Schuppen gebildet.

B

Claims

621362

2

1. Stabile Dispersions-Beschichtungsmasse, gekennzeichnet durch den Gehalt in Gew.-Prozenten der gesamten Feststoffe von

(a) 5 % bis 45 % fein verteiltem Pigment aus wenigstens einem aus der Gruppe Schmierpigmenten, Tonpigmenten und feuer- 5 festen Pigmenten, und

(b) 20% bis 60% Aluminiumphosphat als Bindemittel,

wobei das Pigment und das Phosphat in einem wässrigen Träger dispergiert sind.
2. Beschichtungsmasse nach Anspruch 1, gekennzeichnet 10 durch den zusätzlichen Gehalt in Gew.-Prozenten der gesamten Feststoffe von

(c) 1 % bis 15 % Dispergierstoff zur richtigen Verteilung des Pigments in der Masse,

(d) 3 % bis 20% eines Dispergier-Stabilisierstoffes, um eine 15 stabile Dispersion in der Anwesenheit von Aluminiumphosphat aufrecht zu halten, welcher Stoff aus wenigstens einem aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus den Ammonium- und den AlkaÜmetall-, einbasischen, zweibasischen oder dreibasischen Salzen der Phosphor- oder phosphorigen Säure, Borat-, Phtha- 20 lat-, Tartrat-, und Azetat-Pufferungsstoffen besteht,

(e) 0% bis 50% in Wasser dispergierender Harz-Filmände-rungsstoff zur Erreichung eines feinen, glatten Überzuges, und

(f) 0% bis 20% eines nichtionischen Emulgierstoffes für den Harz-Filmänderungsstoff, 25 welche gesamten Feststoffe zwischen 2 und 50 Gew.- % der Masse sind, während der Rest ein wässriger Lösungsmittelträger ist.
3. Beschichtungsmasse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass 30

der Teil (a) von 13% bis 20% vorhanden ist,

der Teil (b) von 30% bis 46% vorhanden ist,

der Teil (c) von 3 % bis 6 % vorhanden ist,

der Teil (d) von 7 % bis 11 % vorhanden ist,

der Teil (e) von 15% bis 38% vorhanden ist und 35

der Teil (f) von 3% bis 12% vorhanden ist,

wobei die Gesamtmenge der Teile (a) bis und mit (f) in der ganzen Dispersions-Beschichtungsmasse total 6 Gew.-% bis 40 Gew.-% beträgt, während der Rest ein wässriger Lösungsmittelträger ist. 40
4. Beschichtungsmasse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Teil (a) von 16% bis 18% vorhanden ist,

derTeil (b) von 38% bis 42% vorhanden ist,

der Teil (c) von 4 % bis 5 % vorhanden ist, 45

derTeil (d) von 9% bis 10% vorhanden ist,

derTeil (e) von 22% bis 26% vorhanden ist und derTeil (f) von 4% bis 6% vorhanden ist,

wobei die Gesamtmenge der Teile (a) bis und mit (f) in der ganzen Dispersions-Beschichtungsmasse total 8 Gew.- % bis 50 35 Gew.- % beträgt, während der Rest ein wässriger Lösungsmittelträger ist.
5. Beschichtungsmasse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der in Wasser dispergierende Harz-Filmände-rungsstoff eines oder mehrere der Harze ist, die aus der Gruppe ausgewählt werden, welche aus emulgierbaren, säurebeständigen Melaminharzen, Kohlenwasserstoffharzen, Silikonharzen, Epoxyharzen, Akrylharzen und Polyesterharzen besteht.
6. Beschichtungsmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Pigment eine Teilchengrösse hat, bei welcher im wesentlichen alle Teilchen unter 20 Mikron gross sind.
7. Beschichtungsmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie so beschaffen ist, dass sie auf ein Substrat bei einer Oberflächentemperatur von 104°C bis 760°C mit einer Schichtdicke von 0,025 bis 0,25 mm und mehr aufbringbar ist.
8. Verwendung der Masse gemäss Anspruch 1 zum Beschichten von Gegenständen.