CZ295291B6 - Vodou ředitelná povlaková kompozice pro protikorozní ochranu - Google Patents

Abstract

Vodou ředitelná chromu prostá, povlaková kompozice pro nanášení a tepelné vytvrzování na substrátu pro poskytnutí protikorozní ochrany, která spolu s vodným médiem zahrnuje (A) vysokovroucí organickou kapalinu s molekulovou hmotností 400 nebo nižší a teplotou varu vyšší než 100 .degree.C, (B) kov ve formě částic, (C) zahušťovadlo a (D) silanové pojivo přispívající k celkové hmotnosti kompozice 3 až 20 % hmotn., přičemž tímto silanovým pojivem je vodou ředitelný silan s epoxidovými funkčními skupinami.ŕ

Description

Vynález se týká vodou ředitelné povlakové kompozice pro protikorozní ochranu.

Dosavadní stav techniky

Jsou známy různé povlakové kompozice pro ochranu železných substrátů, alespoň částečně prosté pryskyřic a obsahující chrom. Zvlášť zajímavé jsou ty, které obsahují kov ve formě částic. Příklady původně vyvíjených kompozic tohoto typu mohou být velmi jednoduché, například kompozice obsahující v podstatě oxid chromový a částice kovu v prostředí alkoholu, jaké jsou popsány v patentu US 3 687 738.

Pozdější vývoj, zvlášť efektivní pro získání korozně odolných povlaků na kovových substrátech, vedl ke složitější kompozici, jaká je například popsána v patentu US 3 907 608. Kompozice obsahovala oxid chromový nebo jeho ekvivalent, částice kovu, hlavně zinku a hliníku, smáčedlo a kapalné médium, zahrnující vodu plus vysokovroucí organickou kapalinu. Kompozice měla velmi žádoucí povlakové charakteristiky při obsahu modifíkátoru viskozity, jako je vodorozpustný ether celulózy, jak je popsáno v patentu US 3 940 280.

Tento povlak může být použitelný zvláště jako podkladový povlak. Bylo popsáno použití takovýchto složitějších povlakových kompozic jako podkladových povlaků na železné povrchy. Povlak se pak opatří silikátovým vrchním povlakem, jak je popsáno v patentu US 4 365 003. Jako vrchní povlak může být dále použit svařovatelný základní nátěr, zejména nátěrová hmota bohatá na zinek, která může být typicky nanášena před odporovým svářením substrátu, jak je popsáno v citovaném patentu US 3 940 280.

Je známo, že pokud povlakové kompozice mohly obsahovat kov ve formě částic jako neošetřený hliníkový bronz s šupinkovou strukturou (hliníkové vločky), může být tento bronz nestabilní v povlakových kompozicích na vodné bázi. V takovýchto povlakových kompozicích na vodné bázi standardní hliníkový bronz reaguje s vodou v kompozici za vzniku plynného vodíku. Jeden přístup k řešení tohoto problému spočívá v povlékání hliníkových vloček. Jedním takovým povlakem je akrylový povlak, vytvořený reakcí mono-ethylenicky nenasyceného sílánu s akrylovými monomery majícími amino-hydroxylové nebo epoxyskupiny, popsaný v patentu US 4 213 866. Jedná se však o speciální produkty, vyráběné na míru pro získání přitažlivého vzhledu, které nenalezly široké použití.

Jiným přístupem ke zlepšení povlakové kompozice je vzít v úvahu složku oxidu chromového. Jak je uvedeno v patentu US 4 266 975, může být tato složka částečně nahrazena složkou kyseliny borité. Zůstává však zachováno určité množství oxidu chromového.

Povlakové kompozice dodávající korozní odolnost kovovým substrátům konkrétního typu známého jako základní reaktivní nátěrové hmoty obvykle obsahují zinkchromátový pigment. Byly činěny pokusy získávat antikorozní základní nátěrové hmoty bez obsahu chrómu, a tak snižovat potenciální nebezpečí znečištění. Byla navržena, jak je uvedeno v patentu US 4 098 749, povlaková kompozice obsahující polyvinylbutyralovou pryskyřici, silan s organickými funkčními skupinami, borátovou nebo polyfosfátovou sloučeninu a kyselinu fosforečnou. Tato kompozice může jako případnou složku obsahovat práškový kov a obvykle fenolickou pryskyřici. Tyto kompozice však nejsou vhodné jako náhrady výše uvedených složitých kompozic z práškového kovu a chrom dodávající látky, částečně v důsledku obsahu pryskyřice.

-1 CZ 295291 B6

Jak je výše uvedeno, korozně odolné povlaky mohou být kombinací podkladového a vrchního nátěru. Vrchním nátěrem mohou být svařovatelné rozpouštědlové zinkové základní nátěrové hmoty. Pro takovéto vrchní nátěry, například ze zinkových nátěrových hmot, bylo navrženo, jak je uvedeno v patentu US 4 476 260, zvyšovat korozní odolnost základní nátěrové hmoty formulací základní nátěrové hmoty, obsahující zinkový pigment, termoplastickou nebo termosetickou pryskyřici, organosilan a popřípadě aluminiumtrihydrát s jedním nebo více dispergačními činidly. Takové kompozice však nejsou vhodné jako náhrada komplexních podkladových kompozic, ale mohly by být vhodné v kombinaci nátěrů jako vrchní zinkový nátěr.

Je tedy žádoucí nalézt povlakovou kompozici, která by byla přijatelná v kombinaci se složitými podkladovými kompozicemi. Dále je žádoucí nalézt takové kompozice, které by odstraňovaly problémy znečištění, související s kompozicemi, které obsahují šestimocný chrom, a problémy kompozic na bázi rozpouštědel.

Podstata vynálezu

Vynález spočívá ve vodou ředitelné povlakové kompozici s vysoce výhodnými vlastnostmi, jako je korozní odolnost povlečených ocelových součástí. Kromě korozní odolnosti má nanesený film žádoucí adhesi povlaku k substrátu. U malých součástí se závitem, jako jsou závitové upevňovací prostředky, může být povlak upraven tak, že nevyplňuje závity. Kompozice kromě toho, že je vodou ředitelná, neobsahuje chrom. Zařízení pro nanášení povlaku tedy lze snadno čistit a čisticí kapalinu lze snadno a ekonomicky likvidovat. Povlaková kompozice podle vynálezu může být prakticky vždy snadno upravena do jednoho balení, a tak umožňovat snadnou přípravu, skladování a transport, stejně jako použití. Kompozice sama má prodlouženou skladovací stabilitu.

V jednom aspektu je předmětem vynálezu chrómu prostá vodou ředitelná povlaková kompozice pro nanášení a tepelné vytvrzování na substrátu pro dodání protikorozní ochrany, která spolu s vodným médiem zahrnuje (A) vysokovroucí organickou kapalinu s molekulovou hmotností 400 nebo nižší a teplotou varu vyšší než 100 °C, (B) kov ve formě částic, (C) zahušťovadlo a (D) silanové pojivo přispívající k celkové hmotnosti kompozice 3 až 20 % hmotn., přičemž tímto silanovým pojivém je vodou ředitelný silan s epoxidovými funkčními skupinami.

V dalším aspektu je vynález zaměřen na příbuzné kompozice s výše uvedenými složkami, kde jedna nebo více látek (A) a (C) je volitelných. Tyto příbuzné kompozice mohou zahrnovat směsi, které jsou prekurzory pro přípravu kompletní vodou ředitelné povlakové kompozice. Může se jednat o směsi zahrnující například složky (A) a (D) nebo (A) plus (B) plus (D), nebo o složení vodné médium se složkou kyseliny borité a složkou (D).

Další aspekt vynálezu je zaměřen na povlečený substrát chráněný chrómu prostým korozně odolným povlakem z naneseného a vytvrzeného filmu povlakové kompozice podle vynálezu.

V dalším aspektu je vynález zaměřen na způsob přípravy korozně odolného povlečeného substrátu nanášením povlakové kompozice podle vynálezu na substrát v množství, poskytujícím 46,5 až 465 mg/m² vytvrzeného povlaku na substrátu a nanesený povlak se na substrátu tepelně vytvrdí zahříváním na teplotu v rozmezí 204 °C až 343 °C po dobu alespoň 5 min.

V dalším aspektu je vynález zaměřen na způsob přípravy vodou ředitelné povlakové kompozice, spočívající v tom, že se nejprve navzájem smísí prekurzorová směs vysokovroucí organické kapaliny, smáčedla a kovu ve formě částic a pak se ke směsi přimíchá silanové pojivo, které

-2CZ 295291 B6 může být ve směsi s celulózovým zahušťovadlem. Výsledná kompozice může být zředěna vodným médiem.

V dalším aspektu je vynález zaměřen na přípravu předsměsi povlakové kompozice ze smáčedla, silanového pojivá a obvykle fakultativní složky kyseliny borité s kapalným médiem na bázi vodného média nebo organické kapaliny nebo jak vodného média, tak organické kapaliny, s následným zpracováním zahrnujícím přimíchání kovu ve formě částic do této předsměsi za vzniku konečné povlakové kompozice.

Povlaková kompozice podle vynálezu, připravovaná v konečné formě pro nanášení na substrát, se zde obvykle označuje pouze jako povlaková kompozice nebo konečná povlaková kompozice. Může být však také označována jako vodou ředitelná povlaková kompozice. Pro dodání kapalného média, někdy zde uváděného také jako vodné médium povlakové kompozici se prakticky vždy používá voda nebo kombinace vody a vysokovroucí organické kapaliny. Spolu s vodou nebo s kapalnou kombinací mohou být popřípadě použity í jiné kapaliny, ale tímto jiným kapalným materiálem je přednostně velmi malé množství média. Typicky je voda v kompozici přítomna v množství asi 30 až 60 % hmotn., vztaženo na celkovou hmotnost kompozice.

Vysokovroucí organická kapalina z kapalného média povlakové kompozice by měla mít teplotu varu při atmosférickém tlaku nad asi 100 °C a přednostně by měla být rozpustná ve vodě. Jako příklady vhodných organických kapalin je možno uvést látky obsahující uhlík, kyslík a vodík, které obsahují alespoň jednu kyslíkatou složku, kterou může být skupina hydroxy, oxo nebo nízkomolekulámí etherová skupina, tj. C1-C4 etherová skupina, takže je možno tyto kapaliny označovat jako oxohydroxy kapaliny. Protože je požadována dispergovatelnost a přednostně rozpustnost ve vodě, nejsou zvlášť vhodné vysokomolekulámí polymemí uhlovodíky a výhodně použitelné uhlovodíky obsahují méně než asi 15 uhlíkových atomů a mají molekulovou hmotnost 400 nebo méně.

Konkrétní uhlovodíky, které mohou tvořit vysokovroucí organickou kapalinu, zahrnují tria tetraethylenglykol, dia tripropylenglykol, monomethyl-, dimethyla ethylethery těchto glykolů, nízkomolekulární kapalné polypropylenglykoly, stejně jako diacetonalkohol, nízkomolekulámí ethery diethylenglykolu a jejich směsi. Organická kapalina je obvykle přítomna v množství asi 1 až asi 30 % hmotn., vztaženo na hmotnost celkové kompozice. Přítomnost organické kapaliny, zejména v množství nad asi 10 % hmotn., například 15 až 25 % hmotn., může zvýšit korozní odolnost povlaku, ale použití více než asi 30 % hmotn. může být neekonomické. Z ekonomických důvodů, důvodů snadnosti přípravy kompozice a snížení obsahu těkavých složek v kompozici se dává přednost diethylenglykolu, přednostně přítomnému v množství mezi asi 1 a 4 % hmotn. celkové kompozice. Předpokládá se, že organická kapalina se do kompozice typicky přidává jako zvláštní složka, ale její určité množství až její celý objem může být uváděn jiným způsobem. Připravují-li se částice kovu jako kovové vločky v organickém kapalném médiu, může být výsledný částicový kov ve formě pasty. Používá-li se takováto pasta kovu, může poskytovat povlakové kompozici určitou část až celé množství organické kapaliny. Například pasta vloček hliníku může být tvořena 25 % hmotn. dipropylenglykolu a může snadno přispívat do celkové kompozice 1 % hmotn. tohoto glykolu. Použití pasty z hliníkových vloček může být ekonomické pro dodání hliníku ve formě částic. Z ekonomických důvodů je tedy možno očekávat, že ty kompozice, které obsahují hliníkové vločky, obsahují kombinaci kapalného média vody plus vysokovroucí organické kapaliny.

Předpokládá se, že povlaková kompozice typicky obsahuje zahušťovadlo. Jedná se o asi 0,05 až asi 2,0 % hmotn. zahušťovadla. Může být použit vodorozpustný ether celulózy, včetně zahušťovadel Cellosize (ochranná známka). Mezi vhodná zahušťovadla patří ethery hydroxyethylcelulózy, methylcelulózy, methylhydroxypropylcelulózy, ethylhydroxyethylcelulózy, methylethylcelulózy nebo směsi těchto látek. I když musí být ether celulózy vodorozpustný, aby zvyšoval zahuštění povlakové kompozice, nemusí být rozpustný ve vysokovroucí organické kapalině. Méně než asi 0,05 % hmotn. zahušťovadla by nepostačovalo k dodání hustoty kompozici, zatím

-3 CZ 295291 B6 co více než asi 2 % hmotn. zahušťovadla v kompozici může vést ke zvýšené viskozitě, která zhoršuje zpracovatelnost kompozice. Pro optimální zahuštění bez nebezpečného zvýšení viskozity obsahuje celková kompozice asi 0,2 až asi 1,2 % hmotn. zahušťovadla. Je samozřejmé, že ačkoli se předpokládá použití celulózového zahušťovadla, a proto se zde zahušťovadlo uvádí jako celulózové zahušťovadlo, může tvořit část zahušťovadla nebo celé zahušťovadlo jiné zahušťovadlo. Mezi takováto jiná zahušťovadla patří xanthanová guma, asociativní zahušťovadla, například urethanová asociativní zahušťovadla a bezurethanová neiontová asociativní zahušťovadla, kterými jsou typicky opákní vysokovroucí kapaliny, například vroucí nad 100 °C. Mezi další vhodná zahušťovadla patří modifikované jíly, jako je vysoce užitný hektoritový jíl a organicky modifikovaný a aktivovaný smektitový jíl, který však není preferován. Používá-li se zahušťovadlo, je obvykle poslední složkou přidávanou do formulace.

Kovem ve formě částic v povlakové kompozici může být obecně jakýkoli kovový pigment, například jemně rozmělněný hliník, mangan, kadmium, nikl, nerezová ocel, cín, feroslitiny, hořčík nebo zinek. Zejména je kovem ve formě částic práškový zinek nebo zinkové vločky nebo práškový nebo vločkový hliník. Částicový kov může být směsí kterýchkoli výše uvedených kovů a může zahrnovat i jejich slitiny a intermetalické směsi. Vločky mohou být smíseny s práškovým kovem, ale typicky pouze s malými množstvími prášku. Kovové prášky mají typicky takovou velikost částic, že všechny částice projdou sítem 140 pm (100 mesh) a většina projde sítem 43 pm (325 mesh). Prášky jsou obecně sférické oproti lístkovým charakteristikám vloček.

Jestliže se v kompozici kombinují částice zinku s hliníkem, může být hliník přítomen ve velmi malém množství, například pouze asi 2 až asi 5 % hmotn. částicového kovu, přičemž stále poskytuje povlak s lesklým vzhledem. Hliník obvykle přispívá k částicovému kovu z alespoň asi 10 % hmotn. Často je tedy hmotnostní poměr hliníku k zinku v takové kombinaci alespoň asi 1:9. Na druhé straně netvoří hliník z ekonomických důvodů více než asi 50 % hmotn. ze součtu zinku a hliníku, takže hmotnostní poměr hliníku k zinku může dosahovat 1:1. K udržení optimálního vzhledu nepřesahuje obsah částic kovu v povlakové kompozici více než asi 35 % hmotn. celkové hmotnosti kompozice, ale aby bylo možno konzistentně dosahovat žádoucího lesklého vzhledu povlaku, činí obvykle alespoň asi 10 % hmotn. Je-li přítomen hliník a zejména je-li přítomen bez částic jiného kovu, činí hliník výhodně asi 1,5 až asi 35 % hmotn. celkové hmotnosti kompozice. Je-li v kompozici přítomen zinek ve formě částic, činí typicky asi 10 až asi 35 % hmotn. celkové hmotnosti kompozice. Jak je diskutováno výše, zejména je-li kov připraven ve formě vloček v kapalném médiu, může kov dodávat určité malé množství kapaliny, například dipropylenglykolu nebo lehkého benzinu nebo určité kapaliny, třeba ve stopovém množství. Částicové kovy dodávající kapalinu se obvykle používají jako pasty a tyto pasty mohou být používány přímo s ostatními složkami kompozice. Částicové kovy však mohou být v povlakové kompozici samozřejmě také používány v suché formě.

Kromě částicového kovu je další nezbytnou složkou vodou ředitelné povlakové kompozice silan. Výrazem silan nebo silanové pojivo se zde rozumí vodou ředitelný silan s organickými funkčními skupinami. Organické funkční skupiny může představovat vinyl, methakryloxy a amino, ale přednostně se jedná o epoxyskupiny pro zvýšenou schopnost povlékání a stabilitu kompozice. Obecně prostředek obsahuje funkční skupinu -Si(OCH₃)₃. Dosud používané silany sloužily obvykle jako povrchově aktivní prostředky. Zjištění, že v kompozicích podle vynálezu slouží jako pojivo, je neočekávané. Proto se zde často uvádějí jako silanová pojivá. Mohou sloužit rovněž ke stabilizaci povlékací lázně proti autogenním degradačním reakcím. Zdá se, že silan váže a pasivuje částicový kov, takže je zvýšena stabilita lázně povlakové kompozice. U naneseného povlaku je navíc zlepšena adhese povlaku a korozní odolnost. Aby poskytoval tyto vlastnosti, činí silan asi 3 až asi 20 % hmotn. z celkové hmotnosti kompozice. Méně než asi 3 % hmotn. silanu nestačí k žádoucímu zvýšení stability lázně ani adhese povlaku. Naproti tomu vyšší obsah silanu než asi 20 % hmotn. by byl neekonomický. Pro zvýšení stability lázně ve spojení s žádoucí ekonomií tvoří silan obecně asi 5 až asi 12 % hmotn. z celkové hmotnosti kompozice.

-4 CZ 295291 B6

Silan je výhodně snadno dispergovatelný ve vodném médiu a přednostně je v takovém médiu rozpustný. Vhodný silan je přednostně silan s epoxyskupinami, jako je beta-(3,4-epoxycyklohexyljethyltrimethoxysilan, 4(trimethoxysilyl)butan-l,2-epoxid nebo gamma-glycidoxypropyltrimethoxysilan.

Jako alternativa k přímému použití koncentrovaného silanu může být silan použit ve formě zředěnější předsměsi silanu, například smíšeného s ředidlem. Vzniklá silanová předsměs, obsahující pouze 10 % hmotn. silanu, může být smíchána s ostatními složkami kompozice.

Například jestliže se připraví prekurzorová směs z vysokovroucí organické kapaliny a smáčedla, které bude podrobněji popsáno dále, dále obsahující částicový kov, může být silan přimíchán přímo do takovéto prekurzorové směsi, obvykle ve formě koncentrované kapaliny obsahující více než 95 % hmotn. silanu. Takováto prekurzorová směs, která se navzájem mísí například mírným mícháním, obsahuje typicky asi 25 až asi 40 hmotn. dílů organické kapaliny, asi 4 až asi 8 hmotn. dílů smáčedla a zbytek tvoří částicový kov, vztaženo na 100 hmotn. dílů prekurzorové směsi. Ke 100 hmotnostním dílům této směsi může být přidáno silanové pojivo v dostatečném množství, poskytujícím asi 3 až asi 20 % hmotn. pojivá, vztaženo na hmotnost konečné kompozice. Poté může být přidáno zahušťovadlo, obvykle tak, aby poskytlo 0,05 až asi 2 % hmotn. zahušťovadla, vztaženo rovněž na celkovou hmotnost konečné kompozice. Předpokládá se, že zahušťovadlo může být přidáváno ve směsi se silanem. Po přídavku pojívaje možno kompozici dále zředit, aby obsahovala asi 30 až asi 60 % hmotn. vodného média, vztaženo na hmotnost konečné kompozice.

Dále se předpokládá, že silanové pojivo může být nejprve smíseno s kteroukoli z ostatních nezbytných složek, ačkoli by mělo být téměř vždy přítomno v jakékoli kompozici předtím, než je k ní přidán částicový kov. Může být například smíseno s kapalnou složkou kompozice nebo, jak je uvedeno výše, vmícháno ve formě předsměsi, rovněž je možno mísit silan v kapalné formě, například v ředidle, s ostatními složkami kompozice, které jsou v pevné nebo kapalné formě.

Dodatečné složky pro takovou předsměs mohou zahrnovat například smáčedlo nebo smáčedlo plus zahušťovadlo, nebo smáčedlo plus sloučeninu boru nebo vodné médium plus sloučeninu boru, přičemž tato sloučenina bude konkrétně diskutována dále. Takováto předsměs může být doplněna kapalinou, která může nebo nemusí zahrnovat vodné médium a může nebo nemusí zahrnovat organickou kapalinu, například výše diskutovanou vysokovroucí organickou kapalinu. Reprezentativní předsměs je podrobněji diskutována dále v souvislosti s balením. Předpokládá se, že předsměs je možno smísit s výše uvedenou prekurzorovou směsí organické kapaliny, smáčedla a částicového kovu. Zejména jestliže výše uvedená prekurzorová směs ani předsměs neobsahuji zahušťovadlo, jsou bez obsahu pryskyřice. Takováto pryskyřice prostá předsměs se zde někdy pro jednoduchost označuje jako předmíchaná předsměs.

Do přednostní celkové povlakové kompozice se za účelem podpory dispergace částicového kovu přidává dispergátor, tj. povrchově aktivní látka, sloužící jako smáčedlo. Je výhodné, jestliže toto smáčedlo zahrnuje například neiontové polyethoxy-adukty alkylfenolu. Mohou být rovněž použity aniontové organické fosfátové estery. Tato povrchově aktivní látka je typicky přítomna v množství asi 0,01 až asi 3 % hmotn. konečné směsi.

Povlaková kompozice může rovněž obsahovat látku, která se zde obvykle označuje jako složka kyseliny borité nebo sloučenina boru. Jako složku nebo sloučeninu je výhodné používat kyselinu orthoboritou, komerčně dostupnou jako kyselina boritá, avšak také různé produkty, získané zahříváním a dehydratací kyseliny orthoborité, jako je kyselina metaboritá, kyselina tetraboritá a oxid boritý. Navíc je možno, obvykle v malém množství, avšak i ve větším, používat soli, například až 40 % hmotn. nebo více složky kyseliny borité může být tvořeno boraxem, boritanem zinečnatým apod. Složka kyseliny borité, aby poskytla demonstrovatelné zvýšení korozní odolnosti povlaku, by měla být přítomna v množství alespoň asi 0,1 % hmotn.. Tato

-5 CZ 295291 B6 složka může být přítomna v množství až asi 10 % hmotnostních nebo více kompozice. Výhodně obsahuje kompozice pro účinnou odolnost proti korozi asi 0,2 až asi 5, přednostně asi 0,4 až asi 0,8 % hmotn. složky kyseliny borité.

Předpokládá se, že kompozice může obsahovat modifíkátor pH, který je schopen upravovat pH konečné kompozice. Kompozice má obvykle pH v rozmezí asi 6 až asi 7, ale může mít pH i nad 7. Modifíkátor pH je pro zvýšení integrity povlaku obecně volen z oxidů a hydroxidů alkalických kovů, přednostně lithia a sodíku, neboje volen z oxidů a hydroxidů obvykle kovů náležejících do skupin IIA a IIB periodické soustavy, přičemž tyto sloučeniny jsou rozpustné ve vodném roztoku, jedná se například o sloučeniny stroncia, vápníku, barya, hořčíku, zinku a kadmia. Modifíkátorem pH může být i jiná sloučenina, například uhličitan nebo dusičnan, výše uvedených kovů.

Povlaková kompozice může obsahovat další složky. Tyto další složky mohou dále zahrnovat fosfáty. Je pochopitelné, že mohou být přítomny i fosfor obsahující substituenty, a to i v mírně rozpustné nebo nerozpustné formě, například jako pigment, jako je ferrophos. Dalšími složkami jsou často anorganické soli, často typicky používané při povlékání kovů pro dodání určité korozní odolnosti nebo zvýšení korozní odolnosti kovových povrchů. Mezi tyto látky patří dusičnan vápenatý, dihydrogenfosforečnan amonný, sulfonát vápenatý, uhličitan lithný (použitelný také jako modifíkátor pH) apod., a tyto látky se nejčastěji v povlakové kompozici používají v celkovém množství asi 0,1 až asi 2 % hmotn.. Může být použito více než asi 2 % hmotn. této další složky, jestliže je použita pro kombinaci aplikací, například je-li uhličitan vápenatý použit současně jako korozní inhibitor a prostředek pro úpravu pH.

Jak je výše uvedeno, měla by kompozice být prostá chrómu. Znamená to, že kompozice přednostně neobsahuje šestimocný chrom, který by mohl pocházet například z oxidu chromitého nebo dvojchromanů. Je-li šestimocný chrom přítomen, neměl by z hlediska optimální ekologie výhodně přesahovat stopová množství, tzn. měl by dodávat například méně chrómu než 1,1 mg/m² (0,1 mg/ft²) povlaku. Je pochopitelné, že kompozice může obsahovat chrom v nerozpustné formě, například kovový chrom přítomný jako součást částicového kovu, který může být ve formě slitiny nebo intermetalické směsi. Pokud jsou zde kompozice popisovány jako prosté pryskyřice, jsou přednostně zcela bez obsahu pryskyřice, avšak mohou zahrnovat pouze velmi malá, například stopová, množství pryskyřice. Pryskyřicí se rozumějí obecně syntetické polymemí pryskyřice, které se typicky používají jako pojivá nátěrových systémů.

I s uvážením skladovací stability je kompozice prakticky vždy ve formě jediného balení. Je však pochopitelné, že je možno, jak výše uvedeno, připravit prekurzorovou směs, obsahující složky, jako je částicový kov, organická kapalina a smáčedlo. Tato směs může být balena odděleně. Další složky mohou být rovněž k dispozici jako předsměsi složek, například silanové pojivo se smáčedlem a/nebo složkou kyseliny borité, se zahušťovadlem nebo bez něho, což vše může být v kapalném médiu. Dále může obsahovat anorganické soli vhodné pro zvýšení korozní odolnosti naneseného povlaku. Toto balení, je-li přítomno smáčedlo a popřípadě kyselina boritá, může obsahovat tyto složky v těchto hmotnostních poměrech, vztaženo na 100 % celkové hmotnosti balení: 0 až asi 15 % zahušťovadla, asi 15 až asi 60 % silanu, 0 až asi 10 % (typicky asi 2 až asi 6 %) složky kyseliny borité, 0 až asi 5 % korozního inhibitoru, asi 10 až asi 30 % smáčedla a zbytek, například asi 20 až asi 30 % kapaliny, například vysokovroucí organické kapaliny. K balení je možno přidat dostatečné množství vody, které poskytuje až asi 50 nebo více, obvykleji do 30 % hmotn. vodného média, vztaženo na hmotnost balení obsahujícího vodu

Konečná povlaková kompozice, buď jako celek, nebo jako oddělená balení, může být připravována v koncentrované formě. Například je možno výše popsané balení doplnit pouze 5 až 20 % hmotn. vody a pak toto balení smísit s další vodou, poskytující tak asi 60 hmotn. dílů vody v konečné povlakové kompozici. Reprezentativním koncentrátem v tomto ohledu je balení, kde je přítomna kyselina boritá, avšak bez smáčedla. Takové balení může obsahovat asi 40 až asi 80 % silanu, asi 1 až asi 4 % složky kyseliny borité a zbytek vody. Je-li v balení přítomno zahušťo

-6CZ 295291 B6 vadlo, je obvykle v množství alespoň asi 2 % hmotn., a je-li přítomen korozní inhibitor, je typicky přítomen v množství alespoň asi 0,5 % hmotn., obojí vztaženo na celkovou hmotnost balení.

Jestliže je v povlakové kompozici přítomen hliník ve formě částic a zvláště je-li použit současně částicový zinek a částicový hliník, je možno použít variantu výše uvedených úvah. Zvlášť výhodné je, použije-li se tato kombinace zinku a hliníku a začíná-li se směsí, schopnou balení, asi 10 až 15 % smáčedla, asi 2 až 5 % složky kyseliny borité, asi 15 až 35 % silanového pojivá a zbytku vodného média do 100 % hmotn. celkové hmotnosti směsi. Do této směsi může být dispergován částicový kov, obvykle jako vločky, například zinkové vločky. Může být přidáno další vodné médium, čímž vzniklá kovová disperze může obsahovat asi 25 až 45 % hmotn. částkového kovu a od až asi 40 do asi 60 % hmotn. vodného média, obojí vztaženo na celkovou hmotnost vzniklé disperze.

Typicky se pak odděleně připraví jako další balení prekurzorová směs pro vnesení částicového hliníku do konečné povlakové kompozice. Tento částicový hliník tvoří obecně hliníkové vločky, ale je pochopitelné, že s hliníkem mohou být v této prekurzorové směsi přítomny i jiné kovy ve formě vloček, například zinkové vločky. Toto další balení může obsahovat asi 20 až asi 35 % (typicky asi 25 až asi 30 %) silanového pojivá, asi 20 až asi 35 % (typicky asi 25 až asi 30 %) vysokovroucí organické kapaliny a asi 30 až asi 50 % (typicky asi 35 až asi 45 %) částicového hliníku, například hliníku ve formě vloček, v celkem 100 % hmotnosti tohoto dalšího balení. Pak se obvykle asi 5 až asi 20 % hmotn. tohoto dalšího balení kombinuje s asi 80 až asi 95 % hmotn. kovové disperze a připraví se konečná povlaková kompozice, typicky s obsahem práškového zinku plus hliníkových vloček.

I když se kompozice vyrábí jako jednotlivé balení, má vysoce žádoucí skladovací stabilitu. Tím je potvrzena pojivá schopnost silanu chránit částicový kov před nežádoucími reakcemi s dalšími složkami kompozice během delšího skladování. Tato prodloužená životnost při skladování je neočekávaná vzhledem k uznávaným problémům s reakcemi částicového kovu ve vodou ředitelných systémech, například uvolňování plynu z vodných kompozic obsahujících částicový zinek. Po mnoha měsících skladování ve formě jednotlivého balení je však možno kompozice podle vynálezu rozbalit, připravit například rychlým rozmícháním pro nanášení povlaku a pak snadno nanášet. Výsledné povlaky mají stejnou žádoucí korozní odolnost a často i další žádoucí charakteristiky povlaků nanášených z čerstvě připravených kompozic.

Používá-li se při přípravě lázně předsměs, například složek zahrnujících silanové pojivo, vodu, smáčedlo a vysokovroucí organickou kapalinu, popřípadě se složkou kyseliny borité, bylo zjištěno, že je výhodné nechat směs stárnout. Jedná se o stárnutí před smísením s částicovým kovem. Stárnutí může napomoci dosažení lepších vlastností povlaku. Obvykle se stárnutí směsi provádí po dobu alespoň lha výhodně alespoň asi 2 h až asi 7 dní. Stárnutí po dobu méně než 1 h nemusí být dostačující pro vyvinutí žádoucích charakteristik lázně, zatímco stárnutí po dobu delší než 7 dní může být neekonomické. Přednostně se premixová směs podrobuje stárnutí po dobu asi 1 až 5 dní.

Povlaková kompozice z konečné lázně, ať připravené čerstvě nebo použité po skladování, může být nanášena různými technikami, například ponorem, včetně postupů dip drain a dip spin. Hodí-li se to pro ošetřované součásti, je možno povlak nanášet clonovou nanášečkou, štětcem nebo válečkem a kombinacemi těchto postupů. Předpokládá se rovněž použití rozprašovacích metod a jejich kombinací, například rozprašovacího a spinového nanášení a rozprašování a natírání. Povlékané součásti, které mají zvýšenou teplotu, mohou být povlékány bez nadbytečného chlazení postupy, jako je dip spin, dip drain nebo rozprašování.

Chráněným substrátem může být jakýkoli substrát, například keramický nebo podobný substrát, ale zejména se jedná o kovový substrát, jako je zinek nebo železo, například ocel, přičemž důle

-7 CZ 295291 B6 žité je, aby kterýkoli takovýto substrát byl schopen odolat podmínkám tepelného vytvrzování povlaku. Zinkovým substrátem se rozumí substrát ze zinku nebo slitiny zinku nebo z kovu, jako je ocel potažená zinkem nebo slitinou zinku, stejně jako substrát obsahující zinek v intermetalické směsi. Podobně železo substrátu může být ve formě slitiny nebo intermetalické směsi. Zvláště jedná-li se o kovové substráty, což jsou nejčastěji železné substráty, mohou být tyto substráty před nanesením podkladového povlaku předem ošetřeny, například chromátovou nebo fosfátovou metodou. Substrát může být předem ošetřen například povlakem fosforečnanu železa v množství asi 538 mg/m² (50 mg/ft²) až asi 1,076 g/m² (100mg/ft²) nebo povlakem fosforečnanu zinečnatého v množství asi 2,152 g/m² (200 mg/ft²) až asi 21,52 g/m² (2000 mg/ft²).

Po nanesení povlakové kompozice na substrát je pro optimální korozní odolnost výhodné následně provést tepelné vytvrzení naneseného povlaku. Je však možno před vytvrzením nejdříve pouze odpařit těkavé látky z naneseného povlaku, například sušením. Teplota tohoto sušení, které je možno také označit jako předtvrzení, může být v rozmezí od asi 38 °C (100°F) do nikoli nutně nad asi 121 °C (250°F). Doba sušení může být řádově od asi 2 do asi 25 min.

U substrátů obsahujících nanesenou povlakovou kompozici se následné vytvrzování kompozice na substrátu provádí obvykle v horkovzdušné peci, i když je možno použít i jiných postupů vytvrzování, například infračerveného a indukčního vytvrzování. Povlaková kompozice se tepelně vytvrzuje při zvýšené teplotě vzduchu v peci, například řádu asi 232 °C (450°F), ale obvykle vyšší. Vytvrzením získá substrát teplotu, obvykle jako maximální teplotu kovu, alespoň asi 232 °C (450°F). Teplota vzduchu v peci může být vyšší, například řádu 344 °C (650°F), ale z ekonomických důvodů nemusí teplota substrátu překročit asi 232 °C (450°F). Vytvrzování, například v horkovzdušné konvekční peci, může být prováděno po dobu několika minut. I když může doba být vytvrzování menší než 5 min, typičtěji je řádově asi 10 až asi 40 min. Je pochopitelné, že je možno aplikovat různé doby a teploty vytvrzování, je-li nanesen více než jeden povlak nebo když se používá vrchní povlak na tepelně vytvrzený povlak. Tak je možno použít kratších dob a nižších teplot vytvrzování, jestliže se nanáší jeden nebo více dalších povlaků nebo vrchní povlak, což probíhá vytvrzováním při vyšší teplotě a po delší dobu. Je-li nanášen více než jeden povlak nebo tepelně vytvrditelný vrchní povlak, je také možno první nebo podkladový povlak pouze vysušit, jak uvedeno výše. Pak může proběhnout vytvrzení po nanesení druhého povlaku nebo tepelně vytvrditelného vrchního povlaku.

Výsledná hmotnost povlaku na kovovém substrátu se může do značné míry lišit, ale povlak je vždy přítomen v množství poskytujícím více než 5,382 g/m² (500 mg/ft²) povlaku. Menší množství nepovede k žádoucímu zlepšení korozní odolnosti. Výhodně je pro optimální korozní odolnost přítomno více než asi 10,76 g/m² (1000 mg/ft²), nejtypičtěji asi 21,528 g/m² (2000 mg/ft²) až 53,82 g/m² (5000 mg/ft²) povlaku na substrátu. V tomto povlaku je obvykle přítomno asi 4,304 g/m² (400 mg/ft²) až asi 48,42 g/m² (4500 mg/ft²) kovu ve formě částic.

Před použitím může být povlečený substrát opatřen vrchním povlakem, například silikátem. Výraz silikát, jak se zde používá pro vrchní povlak, zahrnuje jak silikáty, tak koloidní siliky. Koloidní siliky zahrnují jak rozpouštědlové, tak vodné systémy, přičemž koloidní siliky na vodné bázi jsou z ekonomického hlediska nejvýhodnější. Typicky mohou tyto koloidní siliky zahrnovat další složky, jako jsou zahušťovadla, například až asi 5 % hmotn. výše uvedeného vodorozpustného etheru celulózy. Menší množství, například 20až 40 % hmotn. a obvykle méně koloidní siliky může být také nahrazeno koloidní aluminou. Použití koloidní siliky obecně poskytuje těžší vrchní povlak křemičité látky na substrátu s podkladovým povlakem. Předpokládá se použití koloidní siliky s obsahem až 50 % hmotn. pevného podílu, ale typicky se mnohem více koncentrovaná silika ředí, například používá-li se nanášení vrchního povlaku rozprašováním.

Jestliže silikátem vrchního povlaku je křemičitan, může být organický nebo anorganický. Mezi vhodné organické silikáty patří alkylsilikáty, například ethyl-, propyl-, butyl a poylethylsilikát, stejně jako alkoxysilikáty, jako je monoethylsilikát ethylenglykolu. Nejčastěji je z ekonomických

-8CZ 295291 B6 důvodů organickým silikátem ethylsilikát. Pro optimální ekonomii a korozní odolnost se výhodně používají anorganické křemičitany. Používají se typicky ve vodných roztocích, ale je možno používat i disperze na bázi rozpouštědel. Výraz roztok, používaný zde ve vztahu ke křemičitanům, zahrnuje jak pravé roztoky, tak hydrosoly. Výhodnými anorganickými křemičitany jsou vodné roztoky křemičitanů rozpustných ve vodě, mezi něž patří křemičitany sodný, draselný, lithný a kombinace křemičitanů sodného a lithného, stejně jako další podobné kombinace. Vezme-li se jako zástupce křemičitan sodný, pohybuje se molární poměr SiO² k Na²O obecně v rozmezí 1:1 až 4:1. Z hlediska optimální účinnosti a ekonomie je jako silikát preferován křemičitan sodný na vodné bázi. Použití silikátu jako vrchního povlaku je popsáno v patentu US 4 365 003.

Ve složení vrchního povlaku na bázi silikátu mohou být přítomny další složky, například smáčedla a barviva, ale kompozice by měla být bez obsahu chrómu, jak je uvedeno výše. Dále mohou být přítomny zahušťovací a dispergační prostředky, stejně jako prostředky pro úpravu pH, ale souhrn všech těchto složek typicky nepřesahuje asi 5 % hmotn. složení vrchního povlaku a obvykle činí méně, aby bylo dosaženo zvýšené stability kompozice ve spojení se zvýšenou integritou povlaku. Vrchní povlak ze silikátu může být nanášen jakoukoli z výše uvedených různých technik pro použití pro povlakové kompozice, například ponorem, včetně postupů dip drain a dip spin.

Při jakémkoli postupu povlékání byl měl být vrchní povlak přítomen v množství nad asi 538,2 mg/m² (50 mg/ft²) povlečeného substrátu. Z ekonomických důvodů nepřesahuje hmotnost vrchního povlaku v případě vytvrzovaných vrchních povlaků asi 21,52 g/m² (2000 mg/ft²) povlečeného substrátu. Toto rozmezí platí pro vytvrzený vrchní povlak na bázi silikátu. Z hlediska optimální účinnosti povlékání a ekonomie silikátového vrchního povlaku je vrchní povlak přednostně tvořen anorganickým křemičitanem, poskytujícím asi 2,152 g/m² (200 mg/ft²) až asi 8,611 g/m² (800 mg/ft²) vytvrzeného silikátového vrchního povlaku.

Pro vytvrzování silikátového vrchního povlaku se typicky voli podmínky vytvrzování v souladu s konkrétní použitou silikátovou látkou. V případě koloidní siliky může postačovat sušení vzduchem, z důvodu účinnosti je však pro všechny silikáty preferováno vytvrzování při zvýšené teplotě. Před vytvrzováním za zvýšeném teploty je možno provádět sušení, například sušení vzduchem. Bez ohledu na předchozí sušení je pro koloidní siliku a organické silikáty vhodná nižší teplota vytvrzování, například řádově asi 66 °C (150°F) až asi 149 °C (300°F). Pro anorganické křemičitany se vytvrzování provádí typicky při teplotě řádu asi 149 °C (300°F) až asi 260 °C (500°F). Obecně jsou použitelné teploty vytvrzování řádově asi 66 °C (150°F) až asi 427 °C (800°F) nebo více, například 538 °C (1000°F), což jsou maximální teploty kovu. Při vyšších teplotách může doba vytvrzování činit pouze asi 10 min, avšak obvyklejší jsou delší doby, až asi 20 min. Vrchní povlak je možno na součásti rovněž nanášet, dokud mají součásti zvýšenou teplotu, například po vytvrzování vodou ředitelné povlakové kompozice. Je to možno provádět rozprašováním nebo ponorem, tj. ponořováním součásti o vysoké teplotě do kompozice vrchního povlaku, při němž může dojít k ochlazení součásti. Po odstranění z kompozice vrchního povlaku je možno nechat součást okapat. Touto operací je možno vytvořit část nebo celý vrchní povlak.

Povlečený substrát s povlakem z vodou ředitelné povlakové kompozice může být před použitím opatřen jakýmkoli dalším vhodným vrchním povlakem, tj. nátěrem nebo základním nátěrem včetně elektrolyticky nanášených a svařovatelných nátěrů, jako jsou zinkové základní nátěry, které mohou být typicky nanášeny před elektrickým odporovým svářením. Například již bylo uvedeno v patentu US 3 671 331, že základní vrchní nátěr, obsahující elektricky vodivý pigment ve formě částic, jako je zinek, je velmi vhodný pro kovový substrát, který je nejprve povlečen jinou povlakovou kompozicí. Jiné vrchní nátěry mohou obsahovat pigment v pojivu nebo mohou být nepigmentované, například obecně celulózové laky, pryskyřičné laky a olejopryskyřičné laky, například lak z tonkového oleje. Nátěry mohou být ředitelné rozpouštědly nebo vodou, například latex nebo vodorozpustné pryskyřice, včetně modifikovaných nebo rozpustných

-9CZ 295291 B6 alkydů, nebo mohou mít reaktivní rozpouštědla jako v případě polyesterů nebo polyurethanů. Jako další vhodné nátěry, které je možno použít, je možno uvést olejové nátěry, včetně nátěrů z fenolických pryskyřic, rozpouštědly ředitelné alkydy, epoxidy, akryláty, vinylové pryskyřice včetně polyvinylbutyralu, a povlaky typu olej-vosk, jako jsou nátěry ze lněného oleje a parafinového vosku.

Zvlášť zajímavé je, že povlečený substrát s povlakem z vodou ředitelné povlakové kompozice může tvořit zvlášť vhodný substrát pro elektrolytické nanášení nátěru. Elektrolytické vylučování filmotvomých látek je známé a může zahrnovat prosté elektrolytické vylučování filmotvomé látky v lázni, jako je lázeň, která může obsahovat jeden nebo více pigmentů, kovových částic, vysýchavých olejů, nastavovadel apod., a lázeň může mít formu disperze nebo zdánlivého roztoku apod. Některé ze známých pryskyřičných látek, používaných jako filmotvomé látky, jsou polyesterové pryskyřice, alkydové pryskyřice, akrylátové pryskyřice, uhlovodíkové pryskyřice a epoxidové pryskyřice, a tyto látky mohou být zreagovány s jinými organickými monomery a/nebo polymery včetně uhlovodíků, jako je ethylenglykol, monofunkčních alkoholů, etherů a ketonů.

Rovněž zajímavé jsou pryskyřice z polykarboxylových kyselin, které mohou být solubilizovány polyfunkčními aminosloučeninami a zahrnují vícefunkční kyseliny, estery nebo anhydridy, modifikované vysýchavými oleji, které mohou být dále zreagovány například s divinylbenzenem nebo s kyselinou akrylovou a estery, stejně jako s polymerovatelnými vinylovými monomery. Další zajímavé látky jsou anodicky nanášené filmotvomé látky. Široké rozmezí, na něž se vztahuje elektrolytické vylučování filmotvomých látek, zahrnuje vylučování těchto látek na anodických nebo katodických substrátech a různými metodami průchodu proudu lázní. Po elektrolytickém vyloučení a vyjmutí substrátu z lázně je možno provést vytvrzení filmotvomé látky. Doba a teplota vytvrzování je závislá na přítomné filmotvomé látce, ale typicky se jedná o vytvrzování vzduchem při teplotě místnosti nebo nucené vytvrzování při teplotě až 260 °C (500°F) a po dobu až 60 min při nižších teplotách.

Další zvlášť zajímavý vrchní nátěr je nátěr nanášený se současným ochlazováním. Povlečený substrát s povlakem z vodou ředitelné povlakové kompozice tak může být dále povlékán s ochlazováním, například vrchním silikátovým povlakem po tepelném vytvrzení vodou ředitelného povlaku, jak výše uvedeno. Takovéto povlékání součástí při zvýšených teplotách se současným ochlazováním uvedením do styku s vodným roztokem pryskyřice je diskutováno v japonské patentové přihlášce 53-14746. Jako vhodné pryskyřice pro tyto roztoky je možno uvést alkydové, epoxidové, melaminové a močovinové pryskyřice.

V této souvislosti bylo dále uvedeno, například v patentu US 4 555 445, že vhodné kompozice pro vrchní nátěry mohou být pigmentované disperze nebo emulze. Mohou zahrnovat disperze kopolymerů v kapalném médiu, stejně jako vodné emulze a disperze vhodných vosků. Z těchto kompozic může být na součástech vytvářen vrchní povlak, přičemž součásti mají zvýšenou teplotu, například po vytvrzení naneseného vodou ředitelného povlaku, s použitím ponořovacích nebo rozprašovacích postupů. Při takovémto nanášení ochlazením může být veškeré vytvrzení vrchního povlaku dosaženo bez dalšího ohřevu. Nanášení se současným ochlazením pomocí roztoků, emulzí a disperzí polymerů a s vyhřívanými lázněmi je popsáno také v patentu US 5 283 280.

Další zvlášť zajímavý vrchní povlak představují samovylučovací povlaky. Samovylučování povlaků poskytuje na kovových součástech povlakový film na bázi latexu bez aplikace vnějšího napětí. V patentu US 3 592 699 se popisuje nanášení povlaku z lázně vhodného polymemího latexu, oxidačního činidla, fluoridových iontů a kyseliny v množství dostačujícím k udržení pH od asi 2,5 až 3,5. Protože lázeň jako taková je formulována jako kyselá kompozice, může využívat rozpouštění kovu jako hnací sílu nanášení povlaku. Nověji popisuje patent US 5 300 323 předběžné ošetření zinkového povrchu vodným roztokem HF obsahujícím přísadu, jako je kyselina boritá. To napomáhá zamezit tvorbě kráterů při samovylučování povlaku. Před povlékáním

- 10CZ 295291 B6 se ve většině případů doporučuje s povrchu substrátu odstranit veškeré cizí látky, například důkladným vyčištěním a odmaštěním. Odmaštění je možno provádět známými prostředky, například prostředky obsahujícími metakřemičitan sodný, louh sodný, chlorid uhličitý, trichlorethylen apod. Pro čištění je možno použít komerční alkalické čisticí prostředky, které kombinují mytí a mírný oděr, například vodný čisticí roztok fosforečnanu sodného a hydroxidu sodného. Kromě čištění je možno substrát podrobit čištění plus leptání.

Příklady provedení vynálezu

Způsoby provedení vynálezu jsou osvětleny na příkladech provedení, které však vynález neomezují. V příkladech bylo použito těchto postupů:

Příprava zkušebních desek

Není-li uvedeno jinak, tvoří zkušební desky typicky plechy o rozměru 10 cm (4) x 20 cm (8) z nízkouhlíkaté za studená válcované oceli. Ocelové desky je možno pro povlékání připravit nejprve ponořením do čisticího roztoku. Čisticí roztok pro kovy může obsahovat na 1 1 vody 37,45 g směsi 25 % hmotn. fosforečnanu draselného a 75 % hmotn. hydroxidu draselného. Tato alkalická lázeň se udržuje na teplotě asi 66 °C (150°F) až 82 °C (180°F). Po omytí roztokem je možno desky drhnout čisticí porézní žínkou ze syntetických vláken, napuštěných abrasivem. Pak se odrhnuté desky opláchnou vodou a znovu ponoří do čisticího roztoku. Po odstranění roztoku se desky opláchnou vodovodní vodou a přednostně vysuší.

Nanášení povlaku na zkušební desky a hmotnost povlaku

Čisté součásti se typicky povlékají ponořením do povlakové kompozice, přebytečná kompozice se odstraní a nechá okapat, popřípadě mírným otřepáním, a pak se okamžitě provádí vytvrzování nebo sušení vzduchem při teplotě místnosti nebo předtvrzení při mírné teplotě, dokud není povlak suchý na omak, a pak vytvrzení. Vytvrzování a předtvrzení probíhá v horkovzdušné konvekční peci při teplotě a po dobu uvedenou v příkladech.

Hmotnost povlaku na jednotlivých deskách, obvykle vyjádřená jako hmotnostní jednotka na plochu, se typicky stanoví volbou desky o známé velikosti povrchu a jejím zvážením před povlékáním. Po povlečení se deska zváží znovu a přímým výpočtem se zjistí hmotnost povlaku na zvolenou jednotku plochy, nejčastěji vyjadřovaná v mg/m² (mg/ft²).

Zkouška ohýbáním na tmu (ASTM D-522)

Zkouška s kuželovým trnem se provádí postupem podle ASTM D-522. Zkušební metoda spočívá stručně řečeno v deformaci povlečené kovové desky tak, že se deska tangenciálně upevní k povrchu kuželového ocelového trnu a pomocí válečkového ložiska, otočného kolem delší osy kužele a umístěného pod určitým úhlem vůči kuželovému povrchu, přičemž úhel deformace nebo oblouková dráha válečkového ložiska je přibližně 180°, se nutí přizpůsobit se tvaru tmu. Po deformaci se na natřený povrch deformované části zkušební desky přitiskne proužek samolepicí pásky a pak se rychle odlepí. Povlak se kvantitativně hodnotí podle množství nátěru, odebraného adhesivem na samolepicí pásce, v porovnání se stavem na standardní zkušební desce.

Mřížková zkouška

Tato zkouška se provádí tak, že se do kovové desky skrze povlak ostrým nožem vyryje první sada rovnoběžných čar ve vzájemné vzdálenosti 0,3 cm (1/8). V pravém úhlu k první sadě se pak do desky vyryje druhá podobná sada čar. Pak se na natřený povrch takto upravené části zkušební desky přitiskne proužek samolepicí pásky a pak se rychle odlepí. Povlak se kvantitativně hodnotí podle množství nátěru, odebraného adhesivem na samolepicí pásce, v porovnání se stavem na standardní zkušební desce.

-11 CZ 295291 B6

Zkouška korozní odolnosti (ASTM B-l 17) a hodnocení

Korozní odolnost povlečených součástí se měří standardní zkouškou v solné (mlžné) komoře pro nátěry a laky podle ASTM B-l 17. Při této zkoušce se součásti umístí do komory, udržované na konstantní teplotě, kde jsou po konkrétní dobu vystaveny jemné mlze 5 % roztoku soli, opláchnuty vodou a vysušeny. Rozsah koroze zkušebních součástí je možno vyjádřit jako procento červené rzi. Pro část zkušební desky, obsahující část deformovanou kuželovým trnem (ohyb), je možno ohybovou korozi rovněž vyjádřit jako procento červené rzi. Po povlečení a ohybu se na ohyb přitiskne proužek samolepicí pásky a pak se lychle odlepí. Tím je možno stanovit adhesi povlaku. Deska se pak podrobí zkoušce korozní odolnosti.

Příklad 1

K 172 g dipropylenglykolu se za mírného míchání přimíchá směs smáčedla, obsahující 9,8 g neiontového smáčedla na bázi ethoxylovaného nonylfenolu (nenw) o molekulové hmotnosti 396 a specifické hmotnosti 1,0298 při 20/20 °C a 15,2 g nenw o molekulové hmotnosti 616 a specifické hmotnosti 1,057 při 20/20 °C. K této směsi se pak přidá 37 g pasty hliníkových vloček, obsahující asi 25 % hmota, dipropylenglykolu, dodaného spolu s vločkami. Hliníkové vločky mohou mít tloušťku částic asi 0,1 pm a nejdelší rozměr jednotlivých částic asi 80 pm. Ke směsi dipropylenglykolu a smáčedla se přidá také 266 g zinkové pasty. Zinková pasta přináší do směsi velmi malé množství zbytkového lehkého benzinu a obsahuje zinek ve formě vloček o tloušťce částic asi 0,1 až 0,5 pm a nejdelším rozměru jednotlivých částic asi 80 pm. Po počátečním rozmíchání mírným promícháním se tyto složky po dobu asi 40 min melou v mixeru Cowles s rychlostí otáčení přibližně 2000 min¹.

Vzniklá mletá prekurzorová směs se pak vloží do nádoby a k 500 dílům této mleté směsi se za míchání přidá 50 hmotnostních dílů gamma-glycidoxypropyltrimethoxysilanu (dále někdy označovaného jako silan podle příkladu 1). Po 10 min míšení se přidají 2 hmotnostní díly hydroxypropylmethylcelulózového zahušťovadla a dalším mícháním po dobu 5 min se získá výsledná suspenze.

Stejným způsobem byly připraveny další kompozice, každá s použitím 500 hmotnostních dílů prekurzorové směsi a 2 hmotnostních dílů zahušťovadla, ale silan byl postupně zvyšován, takže druhá povlaková formulace obsahovala 100 hmotnostních dílů, třetí 150 hmotnostních dílů a čtvrtá 200 hmotnostních dílů silanu. Všechny čtyři vzniklé povlakové formulace pak byly naředěny deionizovanou vodou s použitím 300 hmotnostních dílů pro první suspenzi s obsahem 50 hmotnostních dílů silanu a 200 hmotnostních dílů vody pro každou ze zbývajících tří suspenzí.

Výše popsané vyčištěné zkušební desky pak byly povlečeny výše popsaným způsobem, přičemž byly vyjímány z povlakové kompozice rychlostí 7,62 cm (3)/min. Každá deska se předtvrzuje po dobu 10 min při teplotě pece 93 °C (200°F) a vytvrzuje po dobu 15 min při teplotě pece 320 °C (608°F), vše výše popsaným způsobem. Hmotnost povlaku pro jednotlivé desky, stanovená výše popsaným způsobem, činila 30,225 g/m² (2809 mg/ft²) pro desku povlečenou kompozicí obsahující 50 hmotnostních dílů silanu a pak pro tři zbylé kompozice s množstvím silanu postupně od 100 g do 200 g činila 28,094 g/m² (2611 mg/ft²), resp. 22,305 g/m² (2073 mg/ft²), resp. 24,522 g/m² (2279 mg/ft²). Všechny výsledné desky měly hladký šedý povlak atraktivního vzhledu. Reprezentativní desky pro každou ze čtyř povlakových formulací pak byly podrobeny výše popsané zkoušce ohýbání kuželovým trnem. Výsledky této zkoušky ukázaly, že adhese povlaku zůstala pro všechny povlečené desky v podstatě stejná.

Jedna z povlečených desek pro každou zkušební formulaci, které byly podrobeny zkoušce s kuželovým trnem, pak byla podrobena výše popsané zkoušce korozní odolnosti. Po jednom týdnu

-12 CZ 295291 B6 zkoušky byly desky ze zkoušky odebrány. Všechny desky vykazovaly červenou rez na ohybu kuželovým trnem. Na zbylém povlečeném povrchu desek, který nebyl podroben ohybu, však nebyla viditelná červená rez.

Na jednu povlečenou desku pro každou ze čtyř zkušebních formulací pak byl před ohýbáním nanesen vrchní povlak komerčně dostupné povlakové kompozice na bázi křemičitanu sodného podle patentu US 4 365 003. Desky, opatřené podkladovým povlakem, byly tímto vrchním povlakem povlékány výše popsaným způsobem, přičemž byla každá deska vyjímána z povlakové kompozice rychlosti 0,0762 m (3)/min. Vrchní nátěr pak byl výše popsaným způsobem vytvrzen vypalováním desek po dobu 20 min při teplotě pece 177 °C (350°F). Stanovením hmotnosti povlaku, prováděným způsobem popsaným výše v souvislosti s příklady, byla zjištěna hmotnost vrchního povlaku pro každou desku 1,323 g/m² (123 mg/ft²).

Získané desky, opatřené podkladovým a vrchním povlakem, byly podrobeny výše popsané zkoušce ohybu kuželovým trnem. Výsledky těchto zkoušek ukázaly, že vrchní povlak zlepšil celkovou adhesi povlaku. Po ohýbání byly desky podrobeny výše popsané zkoušce korozní odolnosti. Po 1 týdnu zkoušky vykazovala jedna deska 40 % červené rzi, ale pouze v ohybu a nikoli na čelní stěně, a zbylé tři desky neměly červenou rez na čelní stěně ani na ohybu.

Pro zkoušky skladovatelnosti byla lázeň se 100 hmotnostními díly silanového pojivá, která byla zředěna 200 hmotnostními díly deionizované vody, uchovávána 12 týdnů v uzavřené nádobě při teplotě místnosti. Po 12 týdnech byla zkontrolována stabilita lázně visuální inspekci a zamícháním, stejně jako povlečením desky. Jak při visuální inspekci, tak při zamíchání byla stabilita lázně shledána přijatelnou. Povlečené desky, podrobené výše popsané mřížkové zkoušce, navíc vykazovaly korozní odolnost srovnatelnou s povlaky z čerstvě připravených lázní.

Příklad 2

Prekurzorová směs, popsaná v příkladu 1, byla způsobem podle příkladu 1 smí sena s gammaglycidoxypropyltrimethoxysilanem za vzniku směsi 58,4 hmotnostních dílů prekurzoru a 5,9 hmotnostních dílů silanu. K ní bylo přidáno 35,1 hmotnostních dílů deionizované vody za míchání do získání rovnoměrné směsi. K 850 hmotnostním dílům této lázně pak bylo za mírného míchání přes noc přidáno 1,2 % hmotn. kyseliny orthoborité a 0,28 % hmotn. uhličitanu lithného. Povlaková kompozice byla získána smísením 0,2 % hmotn. hydroxypropylmethylcelulózy jako zahušťovadla se vzniklou lázní.

Při této zkoušce se používají dále konkrétněji popsané šrouby. Pro povlékání se šrouby připraví výše popsaným způsobem, avšak během čištění se nepoužívá oděr a šrouby se čistí otryskáváním skleněnými kuličkami (honování za sucha) po sušení v peci. Šrouby se povlékají v drátěném košíku, který je ponořen do povlakové kompozice, načež se vyjme a nechá okapat. Při použití metody dip spin se košík otáčí 10 s tam a 10 s zpět rychlostí 300 min¹.

Po okapání se provádí vypalování. Při vypalování se šrouby obvykle položí na plech. Vypalování se provádí nejprve po dobu až 10 min při teplotě vzduchu asi 121 °C (250°F) a pak 30 min při 232 °C (450°F). Šrouby se tímto postupem kompozicí povlékají dvakrát, což poskytuje hmotnost povlaku 33,528 g/m² (3166 mg/ft²), stanoveno výše popsaným postupem.

Vybrané šrouby se pak opatří vrchním povlakem křemičitanu sodného, popsaným v příkladu 1. Postup povlékání a vypalování je stejný jako u podkladového povlaku, ale otáčení košíku probíhá 5 s vpřed a 5 s zpět rychlostí 350 min¹ a vytvrzování se provádí 20 min při 177 °C (350°F).

-13 CZ 295291 B6

Při zkoušce se používá konkrétní typ šroubů 9.8 s šestihrannou hlavou o délce 38,1 mm (1 1/2”) a průměru 7,9 mm (5/16”) na závitovém konci, opatřených závitem o délce 30,2 mm (13/16) na dříku, který je ukončen v hlavě šroubu.

Získané povlečené šrouby byly podrobeny výše popsané zkoušce korozní odolnosti. Šrouby pouze s podkladovým povlakem absolvovaly 336 h zkoušky pouze se stopovým množstvím červené rzi. Šrouby se silikátovým vrchním povlakem absolvovaly 672 h zkoušky do objevení první červené rzi.

Příklad 3

Byla připravena povlékací lázeň tak, že byla nejprve připravena předsměs tím, že byly po dobu 1 h míšeny tyto složky, vyjádřeno v hmotnostních dílech: 9,3 dílu deionizované vody, 2,9 dílu dipropylenglykolu, 0,6 dílu kyseliny orthoborité, 5,9 dílu silanu podle příkladu 1, směs 1,2 dílu smáčedla popsaného v příkladu 1 s průměrnou molekulovou hmotností 396, smíšeného s 1,8 dílu smáčedla podle příkladu 1 s průměrnou molekulovou hmotností 616. K této lázni bylo za tření přidáno 4,3 hmotnostních dílů pasty hliníkových vloček podle příkladu 1 a 31,2 hmotnostních dílů zinkové pasty. Po rozetření byla přidána deionizovaná voda, poskytující dalších 41 hmotnostních dílů vody, a celulózové zahušťovadlo podle příkladu 1, dodávající 0,4 hmotnostních dílů zahušťovadla.

Šrouby podle příkladu 2 byly připraveny pro povlékání stejně jako v příkladu 2, avšak s rychlostí otáčení košíku 350 min'¹ pro první povlak a 325 min¹ pro druhý povlak. Každý povlak byl vytvrzován způsobem popsaným v příkladu 2, avšak po dobu 30 min při teplotě pece 316 °C (600°F). Celková hmotnost podkladového povlaku šroubů byla 25,082 g/m² (2331 mg/ft²). Vybrané šrouby pak byly povlečeny silikátovým vrchním povlakem podle příkladu 1 s použitím postupu podle příkladu 2. Pak byly šrouby podrobeny výše uvedené zkoušce korozní odolnosti a šrouby s podkladovým povlakem absolvovaly 72 h do objevení první červené rzi, zatímco šrouby s vrchním povlakem absolvovaly do objevení první červené rzi 312 h.

Příklad 4

Do 93 g deionizované vody se za mírného míchání zamíchá 29 g dipropylenglykolu, 6 g kyseliny orthoborité, 12 g neiontového smáčedla na bázi ethoxylovaného nonylfenolu podle příkladu 1 a 18 g smáčedla na bázi glykoletheru podle příkladu 3. K této směsi se přidá 59 g silanu podle příkladu 1. Po 1 až 2 h míchání se do směsi pomocí mixeru Cowles s roztíráním po dobu 30 min při 1500 až 1800 min¹ zabuduje 346 g zinkové pasty podle příkladu 1. Pak se přidá dalších 50 g deionizované vody a ve tření se pokračuje po dobu asi 40 min. Po rozetření se opět přidá deionizovaná voda, poskytující dalších 418 g vody, a spolu s touto vodou se přidá 1,2 g uhličitanu lithného. Po asi 20 h míšení za mírného míchání se přidá 6 g kyseliny orthoborité a 0,7 g uhličitanu lithného a v míchání se pokračuje 4 h. Lázeň se pak zahustí 2,5 g celulózového zahušťovadla podle příkladu 1 a presuspenduje 8,7 g deionizované vody.

Tato lázeň se pak použije k povlékání šroubů podle příkladu 2. Šrouby, připravené jak výše uvedeno v příkladu 2, byly povlékány způsobem popsaným v příkladu 2, avšak s rychlostí otáčení košíku 325 min^-1 Šrouby byly předtvrzovány vypalováním po dobu 10 min při 121 °C (250°F). Pak byly vytvrzovány vypalováním po dobu 30 min při 232 °C (450°F). Tímto způsobem byly na každý šroub naneseny dva povlaky. Šrouby měly požadovaný vzhled povlaku u vybraného šroubu byla zjištěna hmotnost povlaku 33,872 g/m² (3148 mg/ft²), stanoveno výše popsaným způsobem. Vybrané šrouby pak byly povlékány silikátovým vrchním povlakem podle příkladu 1.

-14CZ 295291 B6

Šrouby jak s podkladovým, tak i s vrchním povlakem, byly pak podrobeny výše popsané zkoušce korozní odolnosti. Bylo zjištěno, že v této zkoušce poskytují šrouby přijatelný výsledek.

Příklad 5

Byla připravena lázeň tak, aby obsahovala 0,6 % hmota, kyseliny orthoborité, 58,8 % hmota, prekurzorové směsi, popsané v příkladu 1, 5,9 % hmota, silanu podle příkladu 1, 0,29 % hmota, zahušťovadla na bázi hydroxypropylmethylcelulózy a zbytek deionizované vody. Lázeň byla připravena způsobem podle příkladu 2. Po připravení byla lázeň uchovávána při normální teplotě místnosti po dobu přibližně 2 1/2 měsíce v uzavřené nádobě a častým promícháváním udržována v rozmíchaném stavu.

Po 2 1/2 měsících skladování byla lázeň použita k povlékání šroubů způsobem popsaným v příkladu 2. Šrouby, připravené způsobem popsaným v příkladu 2, pak byly povlékány způsobem popsaným v příkladu 2, avšak s rychlostí otáčení košíku 300 min¹. Šrouby byly vypalovány bez předtvrzení po dobu 30 min při teplotě vzduchu v peci 316 °C (600°F). Tímto způsobem byly na každý šroub naneseny dva povlaky. Šrouby měly požadovaný vzhled povlaku a u vybraného šroubu byla zjištěna hmotnost povlaku 35,809 g/m² (3328 mg/ft²), stanoveno výše popsaným způsobem. Vybrané šrouby pak byly opatřeny silikátovým vrchním nátěrem podle příkladu 1 s použitím podmínek povlékání a vytvrzování, popsaných pro vrchní nátěr v příkladu 1. Šrouby jak s podkladovým, tak i s vrchním povlakem pak byly podrobeny výše uvedené zkoušce korozní odolnosti. Bylo zjištěno, že šrouby poskytují při této zkoušce přijatelný výsledek. Tato lázeň byla proto při této zkoušce skladovatelnosti hodnocena jako lázeň s vysoce žádoucí stabilitou.

Příklad 6

Ke 150 hmotnostním dílům vody, smíšeným s 29 hmotnostními díly dipropylenglykolu, se za mírného míchání přimíchá 12 hmotnostních dílů neiontového smáčedla na bázi ethoxylovaného nonylfenolu podle příkladu 1 a 18 hmotnostních dílů smáčedla na bázi glykoletheru podle příkladu 3. K této směsi se pak za stálého míchání přidá 59 hmotnostních dílů silanu podle příkladu 1 a 6 hmotnostních dílů kyseliny orthoborité. Po další 1 h míchání se k této směsi přidá 330 hmotnostních dílů zinkové pasty podle příkladu 1. Po počátečním rozmíchání těchto složek mírným promícháním se rozetřou pomocí mixeru Cowles s rychlostí přibližně 1000 min¹. K této disperzi se pak pomalu přidá a zamíchá dalších 376 hmotnostních dílů deionizované vody. Po 48 h míšení mírným mícháním se lázeň zahustí 20 hmotnostními díly neiontového urethanu prostého asociativního zahušťovadla Rheolate 310 (Rheox lne.), což je mléčně bílá kapalina s obsahem 38,5 % pevného podílu, specifickou hmotnosti 1,06 a teplotou varu 103 °C.

Lázeň pak byla použita pro povlékání šroubů, jak je popsáno v příkladu 2. Šrouby, připravené podle příkladu 2, pak byly povlékány způsobem popsaným v příkladu 2, avšak s rychlostí košíku 375 až 400 min¹. Vypalování šroubů se provádělo s předtvrzením po dobu 10 min při 60 °C (140°F) a tvrzením po dobu 30 min při 316 °C (600°F). Tímto způsobem byly na každý šroub naneseny tři povlaky. Šrouby měly požadovaný vzhled povlaku a u vybraného šroubu byla zjištěna hmotnost povlaku asi 30,763 g/m² (2859 mg/ft²), stanoveno výše popsaným způsobem.

Vybrané šrouby pak byly opatřeny vrchním povlakem černě pigmentovaným komerčně používaným anodickým základním nátěrem. Šrouby měly tloušťku suchého filmu základního nátěru 0,0173 mm (0,68 mil). Pro účely srovnání byly šrouby, popsané v příkladu 2, nejprve povlečeny chrom obsahující povlakovou kompozici, vyráběnou majitelem tohoto vynálezu (DACROMET 320 ), která obsahovala rovněž kov ve formě částic. Hmotnost základního povlaku z této kompozice u šroubů byla 30,128 g/m² (2800 mg/ft²).

- 15 CZ 295291 B6

Tyto srovnávací šrouby pak byly také opatřeny vrchním povlakem anodickým základním nátěrem. Šrouby měly tloušťku suchého filmu základního nátěru 0,0139 mm (0,55 mil). Obě sady šroubů pak byly podrobeny výše uvedené zkoušce korozní odolnosti. Po 500 h expozice vykazovaly srovnávací šrouby, i když neměly červenou rez, značnou bílou korozi. Naproti tomu šrouby se základním povlakem podle vynálezu byly prakticky prosté bílé koroze i červené rzi.

Další vybrané šrouby se základním povlakem podle vynálezu pak byly opatřeny vrchním povlakem černě pigmentovanou povlakovou kompozicí na vodné bázi s obsahem pryskyřice, nanášenou s chlazením, o pH 1,95 a specifické hmotnosti 1,08 (Speedcote™ 3115 od Nippon Dacro Shamrock Co., Ltd.). Povlaková lázeň byla udržována na teplotě 50 až 60 °C a šrouby se základním povlakem byly do lázně ponořovány na asi 3 až 5 s, vyjmuty a sušeny nuceným oběhem horkého vzduchu. Tloušťka suchého filmu vrchního povlaku byla asi 0,0177 mm (0,7 mil). Při výše popsané zkoušce korozní odolnosti vykázaly šrouby žádoucí korozní odolnost, poskytující ochranu bez červené rzi po více než 400 h expozice.

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims (33)

1. Chrómu prostá, vodou ředitelná povlaková kompozice pro nanášení a tepelné vytvrzování na substrátu pro poskytnutí protikorozní ochrany, vyznačující se tím, že spolu s vodným médiem zahrnuje (A) vysokovroucí organickou kapalinu s molekulovou hmotností 400 nebo nižší a teplotou varu vyšší než 100 °C, (B) kov ve formě částic, (C) zahušťovadlo a (D) silanové pojivo přispívající k celkové hmotnosti kompozice 3 až 20 % hmotn., přičemž tímto silanovým pojivém je vodou ředitelný silan s epoxidovými funkčními skupinami.

2. Povlaková kompozice podle nároku 1, vyznačující se tím, že vysokovroucí organická kapalina je přítomna v množství 1 až 30 % hmotn., vztaženo na celkovou hmotnost kompozice, a vysokovroucí organickou kapalinou je výhodně oxohydroxy kapalina, vybraná ze skupiny zahrnující tri- a tetraethylenglykol, di- a tripropylenglykol, monomethyl-, dimethyl- a ethylethery těchto glykolů, kapalné polypropylenglykoly, diacetonalkohol, nízkomolekulámí ethery diethylenglykolu a směsi uvedených látek.

3. Povlaková kompozice podle nároku 1, vyznačující se tím, že kovem ve formě částic je práškový kov, kovové vločky nebo směs práškového kovu a kovových vloček, přičemž práškový kov má takovou velikost částic, že všechen prášek má velikost částic menší než 140 pm a přičemž kov ve formě částic výhodně zahrnuje jeden nebo více kovů ze skupiny zahrnující zinek, hliník, slitiny a intermetalické směsi zinku a hliníku a směsi těchto látek, přičemž zinek je přítomen v množství 10 % hmotn. až 35 % hmotn. částicového zinku, vztaženo na celkovou hmotnost kompozice, a hliník v množství 1,5 až 35 % hmotn., vztaženo na celkovou hmotnost kompozice, a kompozice výhodně obsahuje jak zinek, tak hliník ve hmotnostním poměru zinku k hliníku až 1:1.

4. Povlaková kompozice podle nároku 1, vyznačující se tím, že obsahuje 0,05 až 2,0 % hmotn., výhodně 0,2 až 1,2 % hmotn. zahušťovadla, vztaženo na celkovou hmotnost kompozice, vybraného ze skupiny zahrnující celulózové zahušťovadlo, xanthanovou gumu,

-16CZ 295291 B6 modifikované jíly a asociativní zahušťovadla, přičemž uvedené celulózové zahušťovadlo zahrnuje jedno nebo více zahušťovadel, vybraných ze skupiny zahrnující hydroxyethylcelulózu, methylcelulózu, methylhydroxypropylcelulózu, ethylhydroxyethylcelulózu, methylethylcelulózu a jejich směsi.

5. Povlaková kompozice podle nároku 1, vyznačující se tím, že silan zahrnuje jeden člen nebo směs členů skupiny, tvořené beta-(3,4-epoxycyklohexyl)ethyltrimethoxysilanem a gamma-glycidoxypropyltrimethoxysilanem, a silan je přítomen v množství 5 až 12 % hmotn., vztaženo na celkovou hmotnost kompozice.

6. Povlaková kompozice podle nároku 1, vyznačující se tím, že dále obsahuje 0,1 až 10 % hmotn. sloučeniny boru, vztaženo na celkovou hmotnost kompozice, přičemž tato sloučenina boru zahrnuje jednu nebo více sloučenin vybraných ze skupiny zahrnující kyselinu orthoboritou, kyselinu metaboritou, kyselinu tetraboritou a oxid boritý, stejně jako jejich směsi, přičemž navíc obsahuje 0,1 až 2,0 % hmotn. korozního inhibitoru, vztaženo na celkovou hmotnost kompozice, přičemž tento korozní inhibitor výhodně zahrnuje jeden nebo více členů skupiny zahrnující dusičnan vápenatý, dihydrogenfosforečnan amonný, sulfonát vápenatý, uhličitan lithný a jejich směsi, a tato vodou ředitelná kompozice obsahuje vodu jako uvedené vodné médium v množství 30 až 60% hmotn., vztaženo na celkovou hmotnost kompozice.

7. Předmíchané balení složek pro použití při přípravě chrómu prosté vodou ředitelné povlakové kompozice podle nároku 1 pro nanášení a tepelné vytvrzování na substrátu pro poskytnutí korozní ochrany, vyznačující se tím, že zahrnuje smáčedlo, výhodně 20 až 30 % hmotn. neiontového smáčedla, vztaženo na celkovou hmotnost balení, a silanové pojivo, výhodně vodou ředitelný silan s epoxidovými funkčními skupinami, v množství dostatečném k dodání 3 až 20 % hmotn., výhodně 5 až 12 % hmotn. celkové hmotnosti uvedené vodou ředitelné povlakové kompozice, přičemž tento silan zahrnuje jeden nebo více členů skupiny, tvořené beta-(3,4epoxycyklohexyl)ethyltrimethoxysilanem a gamma-glycidoxypropyltrimethoxysilanem, přičemž všechny složky (A), (B), (C) a (D) jsou přítomny v jednom balení.

8. Balení podle nároku 7, vyznačující se tím, že tato kompozice je prostá pryskyřice, obsahuje navíc sloučeninu boru, a to v množství 2 až 10 % hmotn., a silanové pojivo v množství 15 až 60 % hmotn., obojí vztaženo na celkovou hmotnost balení, přičemž sloučenina boru je vybrána ze skupiny zahrnující kyselinu orthoboritou, kyselinu metaboritou, kyselinu tetraboritou, oxid boritý, stejně jako jejich směsi.

9. Balení podle nároku 7, vyznačující se tím, že navíc obsahuje 0,5 až 5 % hmotn. korozního inhibitoru, vztaženo na celkovou hmotnost balení, a tento korozní inhibitor výhodně zahrnuje jeden nebo více členů skupiny zahrnující dusičnan vápenatý, dihydrogenfosforečnan amonný, sulfonát vápenatý, uhličitan lithný a jejich směsi, přičemž toto balení dále obsahuje 2 až 15 % hmotn. zahušťovadla, vztaženo na celkovou hmotnost balení, a toto zahušťovadlo je výhodně vybráno ze skupiny zahrnující celulózové zahušťovadlo, xanthanovou gumu, modifikované jíly a asociativní zahušťovadla.

10. Balení podle nároku 7, vyznačující se tím, že toto balení je smíseno s vodným médiem, jakož i s částicovým kovem ve formě prášku, kovových vloček nebo směsi kovového prášku a kovových vloček pro přípravu povlakové kompozice.

11. Předmíchané balení složek pro použití při přípravě chrómu prosté vodou ředitelné povlakové kompozice podle nároku 1 pro nanášení a tepelné vytvrzování na substrátu pro dodání korozní ochrany, vyznačující se tím, že zahrnuje vodné médium, sloučeninu boru a silanové pojivo v množství dostačujícím k dodání 3 až 20 % hmotn., výhodně 5 až 15 % hmotn., z celkové hmotnosti pro vodou ředitelnou povlakovou kompozici.

-17CZ 295291 B6

12. Balení podle nároku 11, vyznačující se tím, že je prosté pryskyřice, obsahuje uvedenou sloučeninu boru v množství 2 až 10 % hmotn., vodou ředitelné silanové pojivo s epoxidovými funkčními skupinami v množství 15 až 80 % hmotn., obojí vztaženo na celkovou hmotnost balení, přičemž sloučenina boru zahrnuje jeden nebo více členů skupiny zahrnující kyselinu orthoboritou, kyselinu metaboritou, kyselinu tetraboritou, oxid boritý a jejich směsi a silan zahrnuje jeden nebo více členů skupiny, tvořené beta-(3,4-epoxycyklohexyl)ethyltrimethoxysilanem a gamma-glycidoxypropyltrimethoxysilanem.

13. Balení podle nároku 11, vyznačující se tím, že obsahuje 10 až 30 % hmotn. neiontového smáčedla, vztaženo na celkovou hmotnost balení, 0,5 až 5 % hmotn. korozního inhibitoru, vztaženo na celkovou hmotnost balení, a 2 až 15 % hmotn. zahušťovadla, vztaženo na celkovou hmotnost balení, přičemž korozní inhibitor výhodně zahrnuje jeden nebo více členů skupiny zahrnující dusičnan vápenatý, dihydrogenfosforečnan amonný, sulfonát vápenatý, uhličitan lithný a jejich směsi a zahušťovadlo je vybráno ze skupiny zahrnující celulózové zahušťovadlo, xanthanovou gumu, modifikované jíly a asociativní zahušťovadla.

14. Balení podle nároku 11, vyznačující se tím, že je smíseno s částicovým kovem ve formě kovového prášku, kovových vloček nebo směsi kovového prášku a kovových vloček pro přípravu povlakové kompozice, přičemž částicovým kovem je výhodně jeden nebo více členů skupiny, zahrnující zinek, hliník, slitiny a intermetalické směsi zinku nebo hliníku a směsi uvedených látek.

15. Předmíchané balení složek pro použití při přípravě chrómu prosté vodou ředitelné povlakové kompozice podle nároku 1 pro nanášení a tepelné vytvrzování na substrátu pro dodání korozní ochrany, vyznačující se tím, že zahrnuje vysoko vroucí organickou kapalinu, silanové pojivo v množství dostačujícím pro dodání 3 až 20 % hmotn. z celkové hmotnosti vodou ředitelné povlakové kompozice a kov ve formě částic.

16. Balení podle nároku 15, vyznačující se tím, že silan zahrnuje jeden člen nebo směs členů skupiny zahrnující beta-(3,4-epoxycyklohexyl)ethyltrimethoxysilan a gamma-glycidoxypropyltrimethoxysilan a je přítomen v množství 20 až 35 % hmotn., vztaženo na celkovou hmotnost balení, přičemž vysokovroucí kapalina je přítomna v množství 20 až 35 % hmotn., vztaženo na celkovou hmotnost balení, a částicovým kovem je jeden nebo více členů skupiny zahrnující kovový prášek, kovové vločky nebo směs kovového prášku a kovových vloček a výhodně je částicový kov tvořen alespoň jedním členem skupiny zahrnující zinkové vločky, hliníkové vločky nebo slitiny a intermetalické směsi zinkových vloček a hliníkových vloček.

17. Způsob výroby ochranné povlakové protikorozní vrstvy, vyznačující se tím, že se na substrátu vytvoří povlak vytvrzením nanesené povlakové kompozice obsahující vysokovroucí organickou kapalinu, kov ve formě částic, zahušťovadlo a silanové pojivo poskytující 3 až 20 % hmotn. z celkové hmotnosti kompozice, to vše ve vodném médiu.

18. Způsob podle nároku 17, vyznačující se tím, že se povlak vytvoří z kompozice v jednom balení v množství poskytujícím 46,5 až 465 mg/m² vytvrzeného povlaku na substrátu, přičemž tento povlak obsahuje kov ve formě částic v množství 37,2 až 418,5 mg/m² vytvrzeného povlaku, a nanesený povlak se na substrátu tepelně vytvrdí zahříváním na teplotu v rozmezí 204 °C až 343 °C po dobu alespoň 5 min.

19. Způsob podle nároku 17, vyznačující se tím, že vytvrzování povlaku na substrátu zahrnuje sušení po dobu 2 až 25 min při teplotě až 121 °C, přičemž substrátem je kovový substrát včetně ocelového nebo zinkového substrátu, výhodně předem upravený kovový substrát s předběžným povlakem fosforečnanu železa a/nebo fosforečnanu zinku, přičemž povlak fosfo

-18CZ 295291 B6 rečnanu železa je přítomen v množství 4,65 až 9,3 mg/m² (100mg/ft²) a povlak fosforečnanu zinkuje přítomen v množství 18,6 až 186 mg/m², a povlak se vytvoří vytvrzením nanesené kompozice, obsahující vysokovroucí organickou kapalinu s molekulovou hmotností 400 nebo nižší a s teplotou varu nad 100 °C, která obsahuje jako pojivo silan s epoxidovými funkčními skupinami.

20. Způsob podle nároku 17, vyznačující se tím, že povlečený substrát se dále opatří vrchním povlakem z povlakové kompozice, tvořené alespoň jedním členem skupiny zahrnující elektrolytický základní nátěr, samovylučovací povlak, povlak nanášený se zchlazováním a vrchní povlakovou kompozici v podstatě prostou pryskyřice, vytvrditelnou na vodovzdorný ochranný povlak a obsahující silikátovou látku v kapalném médiu, naneseným v množství dostačujícím k poskytnutí silikátové látky ve vytvrzeném povlaku v množství více než 4,65 mg/m² povlečeného substrátu.

21. Způsob podle nároku 20, vyznačující se tím, že vrchní povlak obsahující silikátovou látku ve vodném médiu se vytvrdí zahříváním na teplotu v rozmezí 65 °C až 538 °C po dobu alespoň 10 min, přičemž tento vrchní povlak neposkytuje podstatně více než 186 mg/m² uvedené silikátové látky ve vytvrzeném povlaku a poskytuje silikátovou látku, tvořenou alespoň jedním členem skupiny, zahrnující koloidní siliku, organický silikát a anorganický křemičitan.

22. Způsob přípravy korozně odolného substrátu, chráněného chrómu prostou vodou ředitelnou povlakovou kompozicí obsahující kov ve formě částic, vyznačující se tím, že se jako povlaková kompozice nanese kompozice s obsahem kovu ve formě částic, která kromě kovu ve formě částic obsahuje vysokovroucí organickou kapalinu, zahušťovadlo a silanové pojivo, poskytující 3 až 20 % hmotn. celkové hmotnosti povlakové kompozice, všechno ve vodném médiu, přičemž tato povlaková kompozice se nanáší v množství poskytujícím po vytvrzení nad 46,5, avšak nikoli podstatně nad 465 mg/m² povlaku na substrátu, a nanesená kompozice se vytvrzuje na substrátu při teplotě až 343 °C po dobu alespoň 5 min.

23. Způsob podle nároku 22, vyznačující se tím, že se vodou ředitelná povlaková kompozice nanáší jako kompozice v jednom balení ve vodném médiu, obsahující vodu v množství asi 30 až asi 60 % hmotn., obsahující až 1 % hmotn. smáčedla, obojí vztaženo na celkovou hmotnost kompozice, a obsahující vysokovroucí organickou kapalinu s molekulovou hmotností 400 nebo méně a s teplotou varu nad 100 °C, přičemž kompozice obsahuje jako pojivo silan s epoxidovými funkčními skupinami.

24. Způsob podle nároku 22, vyznačující se tím, že se povlak vytvrzuje při teplotě v rozmezí 204 °C až 343 °C po dobu nepřesahující 40 min, výhodně s předchozím sušením po dobu 2 až 25 min při teplotě až 121 °C, přičemž kompozice se nanáší na předem ošetřený kovový substrát, mající předběžný povlak, tvořený alespoň jedním členem skupiny zahrnující fosforečnan železa a fosforečnan zinku, přičemž výhodně je povlak fosforečnanu železa přítomen v množství 4,65 až 9,3 mg/m² a povlak fosforečnanu zinku v množství 18,6 až 186 mg/m².

25. Způsob podle nároku 22, vyznačující se tím, že se na uvedený povlak nanáší vrchní povlak, tvořený alespoň jedním členem skupiny zahrnující elektrolytický základní nátěr, samovylučovací povlak, povlak nanášený se zchlazováním a v podstatě pryskyřice prostou kompozici, který se na uvedeném povlaku vytvrdí na vodovzdorný ochranný povlak, přičemž uvedená v podstatě pryskyřice prostá vrchní povlaková kompozice obsahuje silikátovou látku v kapalném médiu v množství dostačujícím k poskytnutí ve vytvrzeném povlaku silikátovou látku v množství nad 4,65 mg/m² povlečeného substrátu, a uvedený v podstatě pryskyřice prostý vrchní povlak se vytvrzuje zahříváním na teplotu v rozmezí 65 °C až 538 °C po dobu alespoň 10 min a výhodně se nanáší v množství, neposkytujícím podstatně více než 186 mg/m² silikátové látky ve vytvrzeném vrchním povlaku.

-19CZ 295291 B6

26. Způsob přípravy chrómu prosté vodou ředitelné povlakové kompozice podle nároku 1 pro nanášení a tepelné vytvrzování na substrátu pro poskytnutí korozní odolnosti, vyznačující se tím, že se navzájem smísí prekurzorová směs vysokovroucí organické kapaliny, smáčedla a kovu ve formě částic a k vzniklé prekurzorové směsi se přimíchá silanové pojivo.

27. Způsob podle nároku 26, vyznačující se tím, že se navzájem smísí 25 až 40 hmotnostních dílů uvedené organické kapaliny s molekulovou hmotnostní 400 nebo méně a s teplotou varu nad 100 °C, 4 až 8 hmotnostních dílů neiontového smáčedla a zbytek uvedeného částicového kovu, vztaženo na 100 hmotnostních dílů prekurzorové směsi, a tato prekurzorová směs se navzájem promíchá roztíráním, přičemž částicový kov je tvořen alespoň jedním členem skupiny zahrnující práškový kov nebo kovové vločky.

28. Způsob podle nároku 26, vyznačující se tím, žesek uvedené povlakové kompozici přidá vodné médium v množství dostatečném pro poskytnutí 50 až 90 % hmotn. vodného média, zahušťovadlo v množství dostatečném pro poskytnutí 0,05 až 2,0 zahušťovadla, obojí vztaženo na celkovou hmotnost povlakové kompozice, a přimíchá se silanové pojivo v množství dostatečném pro poskytnutí 3 až 20 % hmotn. pojivá, vztaženo na celkovou hmotnost povlakové kompozice.

29. Způsob přípravy chrómu prosté vodou ředitelné povlakové kompozice podle nároku 1 pro nanášení a tepelné vytvrzování na substrátu pro poskytnutí korozní odolnosti, vyznačující se tím, že se nejprve připraví předsměs smísením směsi zahrnující vysokovroucí organickou kapalinu, smáčedlo a silanové pojivo a k výsledné předsměsi se přimíchá kov ve formě částic a výhodně se kompozice před přimíšením kovu ve formě částic nechá stárnout po dobu 1 h až 7 dní.

30. Způsob podle nároku 29, vyznačující se tím, že se navzájem smísí 20 až 30 hmotnostních dílů smáčedla, 40 až 60 hmotnostních dílů silanového pojivá, 20 až 30 hmotnostních dílů organické kapaliny a 100 hmotnostních dílů této kompozice se pak smísí s 30 až 60 hmotnostními díly vodného média.

31. Způsob podle nároku 29, vyznačující se tím, že se navzájem smísí předsměs, obsahující dále sloučeninu boru v množství 3 až 6 hmotnostních dílů, vztaženo na hmotnost předsměsi, a do předsměsi se přimíchá zahušťovadlo v množství dostatečném pro poskytnutí 0,05 až 2,0 % hmotn. tohoto zahušťovadla, vztaženo na celkovou hmotnost povlakové kompozice.

32. Způsob přípravy chrómu prosté vodou ředitelné povlakové kompozice podle nároku 1 pro nanášení a tepelné vytvrzování na substrátu pro poskytnutí korozní odolnosti, vyznačující se tím, že se navzájem smísí prekurzorová směs vysokovroucí organické kapaliny, kovu ve formě částic, tvořeného alespoň jedním členem skupiny zahrnující práškový kov nebo kovové vločky, výhodně zinkové vločky nebo hliníkové vločky, a silanového pojivá.

33. Způsob podle nároku 32, vyznačující se tím, že se navzájem smísí 20 až 35 % hmotn. uvedené organické kapaliny, 20 až 35 % hmotn. uvedeného vodou ředitelného silanového pojivá s epoxidovými funkčními skupinami a zbytek 30 až 50 % hmotn. uvedeného částicového kovu, vše vztaženo na 100 % hmotn. uvedené prekurzorové směsi.