CH641199A5

CH641199A5 - Anstrichmittelsystem.

Info

Publication number: CH641199A5
Application number: CH1126279A
Authority: CH
Inventors: Rainer Meyer; Reinmar John; Bernhard Eisenhauer
Original assignee: Meyer Olga; Rainer Meyer
Priority date: 1978-12-20
Filing date: 1979-12-19
Publication date: 1984-02-15
Also published as: FR2444698B1; FI793764A; IN153426B; NL7908638A; JPS5584368A; YU294579A; SE446100B; BR7908353A; PT69862A; FI66894B; NO155936C; DE2855120A1; IT7928065A0; AR222363A1; FI66894C; ATA768479A; DK543979A; BE880704A; IT1127726B; YU40856B

Description

Die Erfindung betrifft ein Anstrichmittelsystem für zum Schutz gegen Korrosion kathodisch belastete Stahlflächen.

Eisen- und Stahlgegenstände werden zum Schutz vor Korrosion normalerweise mit einem geeigneten Anstrich versehen. Bei von Wasser umgebenen Bauteilen aus Eisen und Stahl, insbesondere bei Schiffen, wird neben dem passiven Korrosionsschutz durch Beschichten mit einem geeigneten Korrosionsschuîzrnsîrich häufig noch eine aktive Korro-sionsschutzmassnahme, nämlich kathodischer Korrosionsschutz, angewandt. Beim kathodischen Korrosionsschutz wird der zu schützende Stahlgegenstand als Kathode in bezug auf eine oder mehrere Anoden geschaltet und durch Zufuhr von Schutzstrom auf einem vorgegebenen negativen Schutzpotential gehalten, das im Bereich von —950 bis — 1150 mV, gemessen gegen Ag'AgCl, liegt.

Die zum Schutz gegen Korrosion auf Stahlflächen aufgebrachten herkömmlichen Anstrichmittelsysteme werden bei zusätzlichem kathodischem Schutz aufgrund der kathodischen Belastung mehr oder weniger stark geschädigt. Die herkömmlichen Anstriehmittelsysteme sind bei kathodischer Belastung vor allem anfällig für Blasenbildung. Bei einer mit einem neuwertigen herkömmlichen Anstrichmittelsystem versehenen Stahlfläche ist zur Aufrechterhaltung des Schutzpotentials eine Schutzstromdichte in der Grössenordnung von 50 mA/m2 erforderlich. Mit zunehmendem Alter des Anstrichmittelsystems steigt die zur Aufrechterhaltung des Schutzpotentials erforderliche Schutzstromdichte auf 100 mA/m2 und darüber an. Bei hoher Schutzstromdichte tritt nun wiederum eine stärkere Blasenbildung auf.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Anstrichmittelsystem aufzuzeigen, das eine gute Verträglichkeit mit dem kathodischen Korrosionsschutzverfahren aufweist.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Anstrichmittelsystem für zum Schutz gegen Korrosion kathodisch belastete Stahlflächen, das gekennzeichnet ist durch ein Grundanstrichmittel aus einem unter dem Einfluss von Luftfeuchtigkeit aushärtenden, Zinkstaub enthaltenden Anstrichmittel mit folgender Zusammensetzung.

6 bis 10 Gewichtsteile feuchtigkeitshärtendes Polyiso-cyanat-Präpolymer mit einem NCO-Gehalt von etwa 16 Gewichtsprozent,

7 bis 9 Gewichtsteile aromatisches Lösungsmittel mit einem Siedebereich von 160 bis 180 °C,

0,01 bis 0,03 Gewichtsteile Entlüftungsmittel,

0,3 bis 0,8 Gewichtsteile Trocken- und Stabilisierungsmittel,

3 bis 6 Gewichtsteile Geliermittel,

0,3 bis 0,5 Gewichtsteile Netzmittel,

4 bis 7 Gewichtsteile Schuppenpigment und 65 bis 75 Gewichtsteile Zinkstaub,

und durch ein Deckanstrichmittel aus einem unter dem Einfluss von Luftfeuchtigkeit aushärtenden Anstrichmittel mit folgender Zusammensetzung:

16 bis 20 Gewichtsteile aromatisches Polyisocyanat mit einem NCO-Gehalt von 6 bis 7 Gewichtsprozent,

1 bis 3 Gewichtsteile flüssiges Polyisocynat-Präpolymer mit einem NCO-Gehalt von 3 bis 4 Gewichtsprozent,

10 bis 12 Gewichtsteile Teer mit einer Viskosität von 560 bis 640 Pa.s/25°C,

6,5 bis 8 Gewichtsteile Trockenmittel,

0,05 bis 0,1 Gewichtsteile Entlüftungsmittel,

3,5 bis 4,5 Gewichtsteile Absetzverhinderungsmittel, 30 bis 40 Gewichtsteile Eisenglimmerpulver,

5 bis 10 Gewichtsteile anorganische Füllstoffe,

2 bis 5 Gewichtsteile Stabilisierungsmittel und ein Lösungsmittel in einer Menge von bis zu 10 Gewichtsteilen.

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Das Anstrichmittelsystem nach der Erfindung zeigt bei kathodischer Belastung keine Neigung zur Blasenbildung und zeichnet sich im übrigen durch einwandfreie Haftung, porenfreie Oberfläche, hohe Abriebfestigkeit und Alterungsbeständigkeit aus. Bei der Verwendung des Systems nach der Erfindung bestehen zweckmässigerweise der Grundanstrich sowie der Deckanstrich jeweils aus zwei Schichten, wobei jede Schicht des Grundanstrichs eine Dicke von ungefähr 75 Mikrometer und jede Schicht des Deckanstrichs eine Dicke von ungefähr 125 Mikrometer aufweist. Zum kathodischen Schutz einer mit einem derart aufgebauten Anstrich-mittelsystem beschichteten Stahlfläche ist zur Aufrechterhaltung des Schutzpotentials lediglich eine Schutzstromdichte in der Grössenordnung von ungefähr 10 mA/m2 erforderlich. Der Stromverbrauch für den kathodischen Korrosionsschutz von mit dem Anstrichmittelsystem nach der Erfindung versehenen Stahlflächen ist also im Vergleich zu mit herkömmlichen Anstrichmittelsystemen beschichteten Stahlflächen gering.

Vor dem Aufbringen des Grundanstrichs wird die Stahlfläche vorzugsweise sandgestrahlt. Als Grundanstrichmittel wird ein Zinkstaubanstrichmittel aufgebracht, das als Bindemittelkomponente 6 bis 10 Gewichtsteile eines feuchtigkeits-härtenden Polyisocyanat-Präpolymers mit einem NCO-Gehalt von etwa 16 Gewichtsprozent enthält. Das Zinkstaubanstrichmittel enthält weiterhin 3 bis 6 Gewichtsteile Geliermittel, vorzugsweise in Form eines feinteiligen Pulvers aus Dimethyldioctadecylammonium-Montmorillonit oder aus einem organischen Derivat des Montmorillonits, das aus Montmorillonit durch Ionenaustauschreaktion mit Alkylam-moniumbasen hergestellt worden ist. Weiterhin enthält das Zinkstaubanstrichmittel 4 bis 7 Gewichtsteile Schuppenpigment, vorzugsweise in Form eines Mikromehls eines natürlich verwachsenen Gemenges von Muskovit, Chlorit und Quarz, vorzugsweise mit einer Mahlfeinheit von 20 Mikrometer, sowie 65 bis 75 Gewichtsteile Zinkstaub mit vorzugsweise einer Korngrösse von etwa 2,5 Mikrometer. Darüber hinaus enthält das Zinkstaubanstrichmittel 0,3 bis 0,5 Gewichtsteile eines Netzmittels, z.B. auf der Basis eines Salzes aus langkettigen Polyaminamiden und einem höhermolekularen sauren Ester, 0,3 bis 0,9 Gewichtsteile eines Trocken- und Stabilisierungsmittels, insbesondere wie sie für Polyurethan-Einkomponentenlacke bekannt sind, 0,01 bis 0,03 Gewichtsteile eines handelsüblichen Entlüftungsmittels sowie 7 bis 9 Gewichtsteile eines aromatischen Lösungsmittels mit einem Siedebereich von 160 bis 180°C. AlsTrocken-und Stabilisierungsmittel wird insbesondere ein flüssiges monofunktionelles Isocyanat eingesetzt, das begierig mit Wasser reagiert und dieses quantitativ bindet. Als Entlüftungsmittel eignet sich eine handelsübliche Dispersion oder Lösung auf der Basis von Polyacrylsäureestern. Das Zinkstaubanstrichmittel mit der vorstehend angegebenen Zusammensetzung kann durch Streichen, Rollen, Druckluftspritzen oder Airless-Spritzen auf die Stahlunterlage mit einer Schichtdicke von 150 Mikrometer aufgetragen werden, wobei die Anstrichmittelschicht bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von 30% zu einem porenfreien Überzug mit einer Trockenfilmdicke von 75 Mikrometer aushärtet. Auf den aufgebrachten Zinkstaubanstrich kann bereits nach etwa 20 Minuten ein weiterer Zinkstaubanstrich mit einer Trok-kenfilmdicke von etwa 75 Mikrometer aufgebracht werden.

Auf den aus zwei Schichten bestehenden Grundanstrich kann dann ein aus zwei oder drei Schichten bestehender Deckanstrich aus einem unter dem Einfluss von Luftfeuchtigkeit aushärtenden Anstrichmittel aufgebracht werden. Das Deckanstrichmittel enthält als Hauptbindemittelkomponente 16 bis 20 Gewichtsteile eines aromatischen Polyisocyanates mit einem NCO-Gehalt von 6 bis 7 Gewichtsprozent, vorzugsweise ein im Handel in Form einer 60%igen Lösung in Äthylglycolacetat/Xylol 1:1 erhältliches aromatisches Polyisocyanat mit einem NCO-Gehalt von ca. 6,5 Gewichtsprozent (NCO-Äquivalentgewicht von ca. 646). Das Deckanstrichmittel enthält als weitere Bindemittelkomponente ein insbesondere reaktionsträges flüssiges Polyisocyanat-Prä-polymer mit einem NCO-Gehalt von 3 bis 4 Gewichtsprozent, vorzugsweise ein handelsübliches höhermolekulares Polyisocyanat mit einem NCO-Gehalt von ca. 3,5 Gewichtsprozent und einer Viskosität bei 20°C von ca. 8000 • 10-3 Pa.s. Das Deckanstrichmittel enthält auch 10 bis 12 Gewichtsteile Teer mit einer Viskosität von 560 bis 640 Pa.s/ 25°C. Weiterhin enthält das Deckanstrichmittel 6,5 bis 8 Gewichtsteile Trockenmittel, 0,05 bis 0,1 Gewichtsteile Entlüftungsmittel, 3,5 bis 4,5 Gewichtsteile Absetzverhinderungsmittel, 30 bis 40 Gewichtsteile Eisenglimmerpulver, 5 bis 10 Gewichtsteile anorganische Füllstoffe, 2 bis 5 Gewichtsteile Stabilisierungsmittel und bis zu 10 Gewichtsteile Lösungsmittel. Beim Trockenmittel handelt es sich insbesondere um ein monofunktionelles Isocyanat mit einem NCO-Gehalt von 21 bis 22 Gewichtsprozent, das einen Flammpunkt von ca. 140°C, einen Siedepunkt von ca. 270°C und einen Erstarrungspunkt von ca. 5°C sowie einen Brechungsindex von 1,53 bei 20°C besitzt. Das Trockenmittel vermag im allgemeinen vorhandenes Wasser quantitativ zu binden und trägt daher zur Lagerstabilität unter Luftab-schluss bei. Als Entlüftungsmittel wird insbesondere ein handelsübliches Produkt verwendet, das für eine gleichmässige Entlüftung des Deckanstrichmittels nach dem Auftragen sorgt. Als Absetzverhinderungsmittel wird zweckmässigerweise feinteilige Tonerde (Aluminiumoxid) verwendet, das die Entmischung des Deckanstrichmittels verhindert. Das Eisenglimmerpulver weist im wesentlichen eine Korngrösse im Bereich von 60 bis 75 Mikrometer auf. Als anorganischer Füllstoff wird vorzugsweise feinteiliges Talkum verwendet. Beim Stabilisierungsmittel handelt es sich z.B. um ein handelsübliches Stabilisierungsmittel für Polyurethan-Einkomponentenlacke, das die Empfindlichkeit des Deckanstrichmittels gegen Feuchtigkeit herabsetzt und sich günstig auf den Verlauf des Deckanstrichmittels auswirkt. Das Lösungsmittel besteht vorzugsweise aus einer Mischung von Äthyl-glycolacetat und Xylol im Verhältnis 1:1.

Mit dem Deckanstrichmittel der vorstehend angegebenen Zusammensetzung wird mit Vorteil auf den Grundanstrich ein aus zwei oder drei Schichten bestehender Deckanstrich aufgetragen, wobei jede Schicht eine Trockenfilmdicke von etwa 125 Mikrometer aufweist. Jeder aufgebrachte Deckanstrich härtet im allgemeinen ab einer Luftfeuchtigkeit von etwa 30% zu einem porenfreien Überzug mit ausgezeichneter chemischer und mechanischer Widerstandsfähigkeit aus, der ausgezeichnet auf dem Grundanstrich bzw. Voranstrich haftet.

Ein aus einem Deckanstrichmittel und einem Grundanstrichmittel der angegebenen Zusammensetzung bestehendes Anstrichmittelsystem zeichnet sich durch gute Verträglichkeit mit dem kathodischen Schutzverfahren aus und eignet sich daher hervorragend als Unterwasserbeschichtung für Schiffe und Stahlbauwerke.

Ausführungsbeispiel

Eine sandgestrahlte Stahlblechtafel wurde mit einem aus zwei Schichten bestehenden Grundanstrich unter Verwendung eines Zinkstaubanstrichmittels beschichtet, das aus 8 Gewichtsteilen eines handelsüblichen feuchtigkeitshär-tenden Polyisocyanat-Präpolymers mit einem NCO-Gehalt von etwa 16 Gewichtsprozent, 4 Gewichtsteilen eines handelsüblichen aromatischen Lösungsmittels mit einem Siedebereich von 160 bis 180 °C, 0,02 Gewichtsteilen eines han5

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delsüblichen Entlüftungsmittels, 0,5 Gewichtsteilen eines handelsüblichen Trocken- und Stabilisierungsmittels für Polyurethan-Einkomponentenlacke, 4 Gewichtsteilen Di-methyldioctadecylammonium-Montmorillonit, 0,4 Gewichtsteilen eines handelsüblichen Netzmittels auf der Basis eines Salzes aus langkettigen Polyaminamiden und einem hochmolekularen sauren Ester, 6 Gewichtsteilen eines Mikromehls eines in der Natur vorkommenden Gemenges aus Muskovit, Chlorit und Quarz sowie 70 Gewichtsteilen feinen Zinkstaubes aus einer mittleren Korngrösse von 2,5 Mikrometer bestand. Die Trockenfilmdicke jedes Grundanstrichs betrug etwa 75 Mikrometer. Auf den Grundanstrich wurde dann ein aus drei Schichten bestehender Deckanstrich unter Verwendung eines Anstrichmittels aufgebracht, das aus 18 Gewichtsteilen eines handelsüblichen aromatischen Polyi-socyanates mit einem NCO-Gehalt von etwa 6,5 Gewichtsprozent in Form einer 60%igen Lösung in Äthylglycol-acetat/Xylol im Verhältnis 1:1, zwei Gewichtsteilen eines handelsüblichen flüssigen Polyisocyanates mit einem NCO-Gehalt von etwa 3,5 Gewichtsprozent, 10 Gewichtsteilen Teer mit einer Viskosität von etwa 600 Pa.s bei 25°C, 6 Gewichtsteilen'eines Trockenmittels in Form eines flüssigen Isocya-nates mit einem NCO-Gehalt von 21 bis 22 Gewichtsprozent, 0,2 Gewichtsteilen eines handelsüblichen Entlüftungsmittels aus einem Polyvinyläther, 3,5 Gewichtsteilen feinteiliger s Tonerde, 25 Gewichtsteilen Eisenglimmerpulver mit einer Teilchengrösse im Bereich von 60 bis 75 Mikrometer, 8 Gewichtsteilen mikrofeinem Talkum, 5 Gewichtsteilen Äthylglycolacetat, 5 Gewichtsteilen Xylol sowie 2 Gewichtsteilen eines handelsüblichen Stabilisierungsmittels für Poly-lo urethan-Einkomponentenlacke bestand. Jede der drei Schichten des Deckanstrichs wies eine Trockenfilmdicke von etwa 150 Mikrometer auf. Die beschichtete Stahlblechtafel wurde dann in Meerwasser aufgehängt und über einen Widerstand mit einer Schutzanode verbunden. Mit Hilfe is eines Potentiostaten wurde die Stahlblechtafel auf einem Schutzpotential von —1000 mV gehalten. Die zur Aufrechterhaltung dieses Schutzpotentials erforderliche Schutzstromdichte betrug nur etwa 10 mA/m2 und änderte sich auch im Laufe der mehrmonatigen Versuchsdauer nicht. Der Anstrich 20 war auch noch nach der mehrmonatigen Versuchsdauer in einwandfreiem Zustand.

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PATENTANSPRÜCHE

1. Anstrichmittelsystem für zum Schutz gegen Korrosion kathodisch belastete Stahlflächen, gekennzeichnet durch ein Grundanstrichmittel aus einem unter dem Einfluss von Luftfeuchtigkeit aushärtenden, Zinkstaub enthaltenden Anstrichmittel mit folgender Zusammensetzung:

6 bis 10 Gewichtsteile feuchtigkeitshärtendes Polyiso-cyanat-Präpolymer mit einem NCO-Gehalt von etwa 16 Gewichtsprozent,

7 bis 9 Gewichtsteile aromatisches Lösungsmittel mit einem Siedebereich von 160 bis 180°C,

0,01 bis 0,03 Gewichtsteile Entlüftungsmittel,

0,3 bis 0,8 Gewichtsteile Trocken- und Stabilisierungsmittel,

3 bis 6 Gewichtsteile Geliermittel,

0,3 bis 0,5 Gewichtsteile Netzmittel,

4 bis 7 Gewichtsteile Schuppenpigment und 65 bis 75 Gewichtsteile Zinkstaub,

und durch ein Deckanstrichmittel aus einem unter dem Einfluss von Luftfeuchtigkeit aushärtenden Anstrichmittel mit folgender Zusammensetzung:

16 bis 20 Gewichtsteile aromatisches Polyisocyanat mit einem NCO-Gehalt von 6 bis 7 Gewichtsprozent,

1 bis 3 Gewichtsteile flüssiges Polyisocyanat-Präpolymer mit einem NCO-Gehalt von 3 bis 4 Gewichtsprozent,

10 bis 12 Gewichtsteile Teer mit einer Viskosität von 560 bis 640 Pa.s/25°C,

6,5 bis 8 Gewichtsteile Trockenmittel,

0,05 bis 0,1 Gewichtsteile Entlüftungsmittel,

3,5 bis 4,5 Gewichtsteile Absetzverhinderungsmittel,

30 bis 40 Gewichtsteile Eisenglimmerpulver,

5 bis 10 Gewichtsteile anorganische Füllstoffe,

1 bis 5 Gewichtsteile Stabilisierungsmittel und ein Lösungsmittel in einer Menge von bis zu 10 Gewichtsteilen.
2. Anstrichmittelsystem nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Zinkstaubanstrichmittel als Geliermittel Dimethyldioctadecylammonium-Montmorillonit oder ein Umsetzungsprodukt aus Montmorillonit mit Alkylam-moniumbasen enthalten ist.
3. Anstrichmittelsystem nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Zinkstaubanstrichmittel als Schuppenpigment ein Mikromehl eines natürlich verwachsenen Gemenges aus Muskovit, Chlorit und Quarz enthalten ist.
4. Anstrichmittelsystem nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Deckanstrichmittel als Absetzverhinderungsmittel feinteilige Tonerde enthalten ist.
5. Verwendung eines Anstrichmittelsystems nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, zum Schutz von kathodisch belasteten Stahlflächen gegen Korrosion.
6. Verwendung nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Grundanstrich aus zwei Schichten des Grundanstrichmittels mit einer Trockenfilmdicke von jeweils etwa 75 Mikrometer und ein Deckanstrich aus mindestens zwei Schichten des Deckanstrichmittels mit einer Trockenfilmdicke von jeweils etwa 125 Mikrometer auf die zu schützende Oberfläche aufgetragen wird.