DD227460A1

DD227460A1 - Doppelt wirkendes metallschutzmittel

Info

Publication number: DD227460A1
Application number: DD26845084A
Authority: DD
Inventors: Frans Steffers; Bernd Rothenhaeusser; Peter Fesser; Dieter Bochmann; Juergen Hauschild
Original assignee: Buna Chem Werke Veb
Priority date: 1984-10-17
Filing date: 1984-10-17
Publication date: 1985-09-18

Abstract

Die Erfindung betrifft ein doppelt wirkendes Metallschutzmittel auf der Basis eines bei 60C einen Film bildenden waessrigen Emulsionspolymerisates einer Mineralsaeure, insbesondere Phosphorsaeure, Wasser und ein in Wasser loesliches oder mit Wasser mischbares Loesungsmittel, insbesondere aliphatische Alkohole. Das Metallschutzmittel eignet sich vorzugsweise fuer Kleinreparaturen, zur Pflege und Wartung von Fahrzeugen, Haushalt- oder Gartengeraeten. Es ist bei Raumtemperatur anwendbar, haftet gut auf den Oberflaechen, so dass das Aufbringen pigmentierter Anstrichmittel nach kurzer Trocknungszeit moeglich ist.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein doppelt wirkendes Metallschutzmittel, insbesondere für Eisen und Stahl. Es ist bevorzugt dort einzusetzen, wo eine mechanische Untergrundvorbehandlung für Korrossionsschutzarbeiten erschwert bzw. unmöglich ist. Das ist häufig bei der Pflege und Wartung von Haushaltgeräten, Gartenwerkzeugen und Fahrzeugen der Fall. Die Anwendung ist einfach und nach kurzer Trocknungszeit ist das Aufbringen pigmentierter Anstrichstoffe möglich.

Charakteristik der bekannten technischen Losungen

Der Korrosionsschutz durch Schutzschichtbildung ist allgemein bekannt (Mörbe, Morenz, Pohlmann, Werner: Praktischer Korrosionsschutz, VEB Verlag für Bauwesen Berlin 1980). Eine übliche Korrosionsschutzbehandlung umfaßt im allgemeinen mehrere Arbeitsschritte. Diese Verfahrensweise nennt man einen passiven Korrossionsschutz. Zum passiven Korrosionsschutz gehören Verfahren zur Erzeugung von Schutzschichten auf den korrosionsgefährdeten Werkstoffen und von Beschichtungen, die eine Trennschicht zwischen dem Korrosionsmedium und dem zu schützenden Werkstoff bilden. Der Anteil des passiven Korrosionsschutzes am Gesamt-Korrosionsschutzaufwand beträgt etwa 90%.

Für eine industrielle Behandlung von Objekten aus Stahl gibt es die TGL 18738/1, in der die geforderten Qualitätsmerkmale genannt werden. Danach sind für eine nachfolgende Korrosionsschutzbehandlung drei Säuberungsgrade festgelegt. Es gibt zur Vorbereitung des Korrosionsschutzes für das Entrosten das sogenannte mechanisch wirksame Verfahren und das chemisch wirksame Verfahren. Unter dem chemisch wirksamen Verfahren wird als Vorbehandlung das Beizen, die Rostumwandlung und Roststabi/isierung verstanden. Das Beizen kann u.a. mit Phosphorsäure durchgeführt werden. Es ist dabei notwendig, bei Temperaturen von 45 bis 80°C zu arbeiten.

Die Beizgeschwindigkeit ist jedoch langsam. Weiter ist es notwendig, das Beizgut in warmem Wasser zu spülen und anschließend zu neutralisieren, nochmals zu spülen und danach in Warmluft zu trocknen.

Rostumwandler werden auch hauptsächlich auf Basis von Phosphorsäure hergestellt. Sie enthalten weiter Inhibitoren, Netzmittel und säurehärtendes Kunstharz. Die Anwendung in der Praxis ist unbefriedigend durch die örtlich unterschiedliche Zusammensetzung des Rostes. Hierdurch tritt manchmal eine Rostquelle auf an Stellen, wo wenig oder kein* Rost vorhanden war. Außerdem gibt es viele Lagerstabilitätsprobleme. Durch die Anwendung von Penetriermitteln kann der Rost stabilisiert werden. Penetriermittel bestehen aus Leinöl oder/und Harzlösungen mit oder ohne andere Zusätze, wie z. B. Chromat. Mit Penetriermittel behandelte Oberflächen können nur noch beschränkt mit weiteren Schichten behandelt werden.

Es gibt mehrere kommerzielle Produkte, die für die Reparatur von kleineren Schäden im Privatsektor gedacht sind. Solche Produkte sind eine einfache Abwandlung des bekannten großtechnischen Korrosionsschutzverfahren. Einige bestehen aus verdünnten Phosphorsäure-Lösungen in Wasser oder Lösungsmittel wie Butanol, Amylalkohol oder ähnlichen Stoffen.

Weiterhin ist ein Mittel bekannt, das Phosphorsäure und Epoxydharz in einem organischen Lösungsmittel gelöst enthält (R.E.Shaw: Galvanotechnik und Oberflächenschutz 6 1965,226).

Dieses Mittel kann nur bei Raumtemperatur aufgesprüht werden. Hierbei werden Schichten mit Schichtgewichten von etwa 2 g/cm² gebildet, die sofort mit Anstrichmitteln versehen werden müssen.

Bekannt sich auch die sogenannten Wash-primer, die drei oder mehr Komponenten enthalten, wie z. B. Polyvinylbutyral als Bindemittel, Zinktetraoxychromat als antikorrosives Pigment und Phosphorsäure. Nachteil dieses Mittels ist, daß durch innere Vernetzungsreaktionen die Stabilität herabgesetzt wird und die Verwendbarkeit des Mittels zeitlich begrenzt ist.

Erfahrungsgemäß bringt der Einsatz von Phosphorsäure Probleme mit sich, die der Effektivität der Verfahren Grenzen setzen.

So müssen die Oberflächen gründlich gereinigt und gut entfettet sein, um eine stabile Haftung der Schutzschicht auf der Metalloberfläche zu gewährleisten.

Die Schutzschicht muß üblicherweise mit Anstrichmitteln versehen werden. So wie es bisher kein universell einsetzbares Korrosionsschutzmittel gibt, ist auch die Zahl der Anstrichmittel sehr groß. Die Anstrichmittel enthalten natürliche Bindemittel oder Kunstharzbindemittel. Üblich ist auch der Einsatz von Vinylpolymeren. Die Polymere können durch Suspensionspolymerisation als Perlen hergestellt werden, von Vorteil ist hierbei, daß das Lösungsmittelsystem den Rezepturen angepaßt werden kann.

Die Herstellung der Polymere durch Lösungsmittelpolymerisation oder Emulsionspolymerisation ist ebenfalls möglich. Durch Wahl der Ausgangsstoffe und der Verfahren erhält man Polymerisate mit den gewünschten Eigenschaften. Acrylat- und Methacrylatpolymerisate werden ebenfalls zur Anstrichmittelherstellung verwendet, sie sind vielseitig verwendbar, da sie von hochelastisch bis sehr hart hergestellt werden können.

Auch Styrolpolymerisate, die hervorragend wasser- und chemikalienbeständig sind, werden eingesetzt. Kopolymerisate von Styrol und Butadien, das auch substituiert sein kann, bilden unter Einfluß von Luftsauerstoff durch Vernetzung gute Schutzschichten.

Alle bekannten Korrosionsschutzverfahren bedingen eine Mehrfachbehandlung. Ein einfach zu handhabendes wirksames Korrosionsschutzmittel, insbesondere für den Kleinverbraucher des Privatsektors, steht gegenwärtig nicht zur Verfügung.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung ist ein doppeltwirkendes Metallschutzmittel, insbesondere für Kleinreparaturen, zur Pflege und Wartung von Fahrzeugen, Haushalt- oder Gartengeräten, Es soll bei Raumtemperatur mit dem Pinsel aufzutragen sein und gut auf der Oberfläche haften, so daß eine nachfolgende Behandlung mit pigmentierten Anstrichstoffen möglich ist. Das Metallschutzmittel soll durch Verringerung des Lösungsmittelgehaltes umweltfreundlich sein, es soll sowohl als Rostentferner wirken, einer erneuten Rostbildung entgegenwirken und als Grundierungsmittel geeignet sein.

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Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Metallschutzmittel zu entwickeln, das den obigen Anforderungen gerecht wird.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein unter 6O⁰C filmbildendes wäßriges Emulsionspolymerisat, eine Mineralsäure, Wasser und ein wasserlösliches oder mit Wasser mischbares Lösungsmittel innig vermischt werden. Die stabile Mischung enthält 5 bis 20 Gew.-% Emulsionspolymerisat. Als Mineralsäure werden vorzugsweise 5 bis 15 Gew.-% Phosphorsäure eingesetzt. Die Restmenge ist eine Mischung aus Wasser und ein in Wasser lösliches bzw. mit Wasser mischbares Lösungsmittel, insbesondere einwertige, aliphatische gesättigte Alkohole, wie z. B. n-Propanol.

Die wäßrigen Emulsionspolymerisate werden durch Polymerisation von z.B. Styren, Vinylacetat, Vinylpropionat hergestellt. Außerdem können auch Acrylester oder Butadien als weichmachende und die Filmbildungstemperatur erniedrigende Mischkomponente eingesetzt werden.

Zur Verbesserung der mechanischen Festigkeit und Klebfreiheit kann Acrylnitril mitpolymerisiert werden. Vorzugsweise werden jedoch Kautschukbindemittelatices aus 45 bis 70 Gew.-% Butadien, 30 bis 50 Gew.-% Styren, 1 bis 3 Gew.-% Carbonsäuremonomere wie Acrylsäure, Methacrylsäure, Fumarsäure oder Itakonsäure eingesetzt. Ein Teil des Styrens oder die Gesamtstyrenmenge kann durch Acrylnitril, ein Tei des Butadiens durch einen Acrylsäureester ersetzt werden. Die Latices, hergestellt nach DD-WP 80546, enthalten außerdem Emulgatoren, Kettenübertragungsmittel und andere dem Fachmann bekannte Polymerisationshilfsstoffe. Das Verhältnis WassenLösungsmittel wird so gewählt, daß die Mischung innerhalb von bis 4 Stunden einen Film bildet und trocken ist.

Das erfindungsgemäße Metallschutzmittel stellt man her, indem das Emulsionspolymerisat mit der Wasser-Lösungsmittel-Mischung aus z. B. 30 TI. Wasser und 20 TI. n-Propanol gemischt wird und danach langsam unter Rühren die notwendige Menge Phosphorsäure zudosiert wird.

Das erfindungsgemäße Metallschutzmittel bewirkt eine Schutzwirkung, die weder durch die alleinige Anwendung der Phosphorsäure noch des Emulsionspolymerisats bei Raumtemperatur erreicht wird. Die gebildete Schutzschicht weist eine hervorragende Haftung auf, so daß handelsübliche pigmentierte Anstrichstoffe problemlos aufgebracht werden können. Es wurde überraschenderweise gefunden, daß das erfindungsgemäße Metallschutzmittel, das 1 bis 3 Gew.-% Carbonsäuremonomeren bezogen auf Gesamtmonomergehalt und Phosphorsäure in der Mischung enthält, sehr lagerstabil ist, es findet keine Koagulatbildung oder Phasentrennung statt.

Zur Beurteilung der Gebrauchswerteigenschaften des Korrosionsschutzmittels wurden nachfolgende Prüfmethoden benutzt. Als Vergleichsprodukte wurden handelsübliche Rostschutzmittel gewählt.

a) Rostumwandler, auf Basis Phosphorsäure

b) Eintopf-Wash-primer, auf Basis Chromphosphat

c) Penetrieranstrichmittel, auf Basis Alkydharz

d) Rostschutzmittel, enthält chlorierten Kohlenwasserstoff, Phosphorsäure, Butanol, jedoch kein Wasser Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 und 2 enthalten.

Zur Durchführung der Versuche wurden Stahlblechstreifen (4 χ 2,5cm) behandelt. Mit einem einmaligen Pinselanstrich wurde eine etwa 15 bis 20μΓη dicke Schicht aufgebracht. Die Streifen wurden bei 18⁰C 24 Stunden getrocknet. Die Schichtdickenmessung erfolgte durch Direktmessung mit einem Metallmikroskop. Die Meßpunkte lagen 0,25cm auseinander. Um vergleichbare Werte zu erhalten, wurde festgelegt, daß maximal 10% der gemessenen Werte 20% vom Mittelwert abweichen dürfen.

Wasserbeständigkeit

Nach der Trocknung wurden die behandelten Metallstreifen zur Hälfte in Wasser gestellt. Täglich erfolgte die Beurteilung der Farbe bzw. des Quellungsbeginnes.

Quellfestigkeit

Die getrockneten Metallstreifen wurden in 1%ige NaCI-Lösung getaucht. Die Ränder wurden mit einem 0,75cm breiten Bitumenschutzanstrich abgedeckt, um Fehlbeurteilungen zu vermeiden. Die Metallstreifen wurden nach 8 Stunden herausgenommen und bei Zimmertemperatur 12 Stunden getrocknet. Die Anzahl der Behandlungszyklen bis zur Blasenbildung wcwde gezählt.

Steinschlagtest

Am unteren Ende eines «елкгесШ stehenden Rohres (2,5m lang, 5cm Durchmesser) wird der behandelte Metallstreifen im Winkel von 45° befestigt. Durch das Fallrohr wird Hartschotter mit einer Körnung von 0,9 bis 1,2 mm auf den Metallstreifen geschüttet, bis die Schutzschicht durchgeschlagen ist. Die Schottermenge wird gewogen (Abreißprüfung nach TGL 27608η/

Es wurden je drei Streifen getestet und der Durchschnittswert ermittelt.

Prüfergebnisse

1 = Schichtdicke in μιη

2 = Wasserbeständigkeitsprüfung (Anzahl der Tage bis zur Weißfärbung bzw. Quellung)

3 = Quellfestigkeit-Zyklen bis zur Blasenbildung

4 = Steinschlagtest, kg Schottermenge

5 = Abreißprüfung, n/cm²

Beispiel 1

16 Teile eines wäßrigen Butad'en-Kopolymerisates, bestehend aus 42 Gew.-% Butadien, 56 Gew.-% Styren und 2 Gew.-% Acrylsäure, hergestellt gemäß DWP 80 546, werden mit 44 Teilen Phosphorsäure gemischt, danach unter Rühren auf 100 Gew.-% mit n-Propanol aufgefüllt.

Beispiel 2

Gemäß Beispiel 1 wurde eine Mischung hergestellt, die einen pH-Wert von 4,5 eingestellten Latex aus 56 Gew.-% Butadien, 14 Gew.-% Acrylnitril, 1,7 Gew.-%einer Mischung einer Monocarbonsäure (z.B. Acrylsäure) undeiner Dicarbonsäure (z.B. Fumarsäure), 6 Gew.-% Phosphorsäure, 18 Gew.-% Wasser enthält und mit Isopropanol auf 100 Gew.-% aufgefüllt wird.

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Tabelle 2 zeigt die Prüfergebnisse nach 24 Stunden, die behandelten Metallstreifen wurden zusätzlich mit einer Alkydharzfarbe gespritzt.

Tabelle 1

Prüfergebnis:

1 2 3 4

Die Metallstreifen wurden behandelt mit einer Mischung gemäß Beispiel 1 2 Vergleichsprodukt a

Tabelle 2

18	7	9	2	24	3	9	4	5
17	5	Prüfergebnis:	14	22	38	11	24	85
16	3	1	18	8	34	1	22	95
19	3	30	12	5	22	2	16	40
16	2	30	14	3	34	1	18	80
19 4	30	16	6	16		15	35
30	14		22		18	45
30
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Claims

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Erfindungsanspruch:

Doppeltwirkendes Metallschutzmittel bestehend aus einem Emulsionspolymerisat, das bei 60°C einen Film bildet, einer Mineralsäure und einem Lösungsmittel, das mit Wasser mischbar oder in Wasser löslich ist, dadurch gekennzeichnet, daß es

a) 5 bis 20 Gew.-% carboxylierten Butadiencopolymerisatlatex

b) 5 bis 15 Gew.-% Phosphorsäure

c) 65 bis 90 Gew.-% einer Mischung aus Wasser und aliphatischem Alkohol, die so gewählt ist, daß das Metallschutzmittel nach 2 bis 4 Stunden getrocknet ist,

enthält.