DD256520A1 - Rostisolierendes 2-komponenten-korrosionsschutzmittel - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein rostisolierendes 2-Komponenten-Korrosionsschutzmittel zur Verbesserung der Haltbarkeitsdauer von Instandhaltungsanstrichen auf Metalloberflaechen mit Korrosionsprodukten und Elektrolytrueckstaenden. Das wird erreicht durch eine Bindemittelkombination vorhydrolysierter Kieselsaeureethylester mit einer hydroxylgruppenhaltigen Acrylharzdispersion, die auf Metalloberflaechen mit Restrost einen fest anhaftenden Anstrichfilm bildet. Das Korrosionsschutzmittel setzt sich aus 2 Komponenten zusammen, wobei die Komponente I aus 50 bis 80% eines waessrigen hydroxylgruppenhaltigen Acrylsaeurecopolymerharzes mit einem p H-Wert im Bereich 4-6,5; 10 bis 20% eines Alkohols und/oder Glykols und/oder Glykolaethers, 2 bis 10% einer amorphen Kieselsaeure, 1,0 bis 30% Fuellstoffe sowie 0,5 bis 5% eines Korrosionsschutzinhibitors besteht und die Komponente II ein vorhydrolysierter Kieselsaeureethylester mit einem SiO2-Gehalt von 20-22% ist. Beide Komponenten sind im Verhaeltnis 2:1 bis 6:1 zu mischen.

Description

Die Erfindung betrifft ein rostisolierendes 2-Komponenten-Korrosionsschutzmittel zur Verbesserung der Haltbarkeitsdauer von Instandhaltungsanstrichen auf Metalloberflächen mit Korrosionsprodukten und Elektrolytrückständen, z. B. für korrodierte SaIz- und Rostrückstände aufweisende Stahloberflächen von Güterwagen.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Wie die Praxis zeigt, ist es bei der korrosionsschutzmäßigen Instandhaltung von Metallkonstruktionen nicht immer möglich, eine von Korrosionsprodukten und Elektrolytrückständen freie Oberfläche mit einem volkswirtschaftlich vertretbaren Aufwand zu erreichen. Aber nur auf solchen Oberflächen können Korrosionsschutzanstriche mit maximaler Lebensdauer erreicht werden. Für bestimmte Einsatzfälle ergibt sich jedoch die Notwendigkeit, Anstriche auf verrostete Oberflächen aufzutragen. Rost, je nach Umweltbedingungen ein amorphes Gemisch aus Eisen (lll)-oxidhydraten und Ferroferrithydraten wechselnder Zusammensetzung ensteht durch einen komplizierten elektrochemischen durch Chlorid- und Sulfationen katalysierten Prozeß, wobei zahlreiche Zwischenprodukte eine Rolle spielen. Von Bedeutung für den Korrosionsverlauf ist der mikroporöse Charakter des Rostes und seine daraus resultierende große Oberfläche, an der die korrosionsfördernden Luftschadstoffe, insbesondere Schwefeldioxid und Salznebel, adsorbiert werden und sich dabei konzentrieren. Dabei entstehen Konzentrationen, die um ein vielfaches höher sind als die Konzentration der betreffenden Produkte in der umgebenden Atmosphäre. Zusammen mit Feuchtigkeit bilden diese Verunreinigungen einen Elektrolyten, der stark korrosionsfördemd wirkt.

Für den Anstrich von Stahloberflächen mit Restrost sind bereits mehrere Methoden ausgearbeitet worden, die versuchen, den Rost in seinen verschiedenen Erscheinungsformen chemisch in verschiedene Produkte umzuwandeln, womit der Rostungsprozeß abgestoppt werden soll. Ein oftmals als schichtbildende Komponente zugesetztes Bindemittelsoll die Umwandlungsprodukte schützend umhüllen

Diese Rostumwandler sind in der Regel auf Basis von

— Phosphorsäure-Lösungen

— Tannin, natürlichen Gallussäuren oder synthetischen aromatischen Hydroxycarbonsäuren und deren Polyester

— Trihydroxybenzolen aufgebaut.

Bei phosphorsäurehaltigen Rostumwandlern werden die Eisenoxidhydrate zu Eisen(ll)-phosphaten, hauptsächlich in tertiäres Eisen(ll)-phosphat umgesetzt. Da Rost vorwiegend aus Eisen(lll)-oxidhydraten besteht, muß vor der Bildung von Eisen(ll)-phosphat ein Reduktionsvorgang stattgefunden haben.

Das Wirkprinzip der mit Tannin, natürlichen Gallussäuren, synthetischen Hydroxycarbonsäuren und deren Polyester formulierten Rostumwandlungsmitteln beruht auf der Fähigkeit dieser organischen Verbindungen, durch die spezifische Anordnung ihrer freien Hydroxyl- und Carboxylgruppen im Molekül die Eisenoxidhydrate als Chelatkomplexe zu binden. Dabei findet zunächst eine durch Säurezugabe katalysierte Reduktion der Eisen(lll)-oxidhydrate als Hauptkomponente von Rost zu Eisen(ll)-oxidhydraten statt, die dann zu metallorganischen Eisen(ll)-komplexverbindungen umgesetzt werden. Die instabilen Eisen(ll)-chelatkomplexe werden durch Luftsauerstoff zu den stabileren Eisen(lll)-chelatkomplexen oxidiert. In DE-AS 2425213, DE-OS 2555597 und DE-OS 3331099 A1 werden diesbezügliche Rostumwandlungsmittel beschrieben, die mit Phosphorsäure oder gesättigten und ungesättigten Carbonsäuren oder p-Toluolsulfonsäure auf einen pH-Wert zwischen 2,5 und 4,5 eingestellt werden und bei denen die zugesetzte Kunststoffdispersionen bzw. -emulsionen die organischen Eisenkomplexverbindungen unter Ausbildung eines elastischen stabilen Films binden.

Bei Rostumwandlern mit Trihydroxybenzolen (Pyrogallol und Hydroxyhydrochinon), die starke Reduktionsmittel sind, werden die Eisenoxidhydrate im neutralen Medium bis zum metallischen Eisen reduziert. In DE-OS 3521386 A1 wird ein Rostumwandlungsmittel beschrieben, das eine wäßrige Dispersion, Emulsion oder Lösung mindestens eines polymeren Bindemittels, vorzugsweise 2,5 bis 5 Ma.-% eines Trihydroxybenzols sowie ein Verdickungsmittel (Magnesiumsilikat) enthält und im wesentlichen neutral reagiert

Die auf den Wirkprinzipien der Rostumwandlung durch

— Bildung von Eisenphosphaten

— Bildung von Eisenchelatkomplexen

— Reduktion zum metallischen Eisen

formulierten Rostumwandlungsmittel haben alle den Nachteil, daß sie, wie umfangreiche in der „Tijdschrift voor Oppervlaktetechnieken van materialien", Bilthoven 28 (1984) Nr.3, S.67-70, dargelegte Untersuchungen belegen, bei der industriellen Anwendung das Weiterrosten nicht unterbinden und damit auch die Haltbarkeit von nachfolgend aufgebrachten Schutzschichten nicht verbessern. So lehnt das nationale und weitestgehend auch das internationale Vorschriftenwerk zum Korrosionsschutz den Einsatz von Rostumwandlern strikt als nicht zulässig ab.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist ein umweltfreundliches, schnelltrocknendes von gesundheitsschädigenden Lösungsmitteln freies Korrosionsschutzmittel, das auf Metalloberflächen mit trocknen und feuchten Korrosionsprodukten und Elektrolytrückständen eine festhaftende, korrosionshemmende und überstreichbare Schutzschicht bildet, mit Folgeanstrichen unterschiedlichster Bindemittelarten verträglich ist und deren Haltbarkeitsdauer verlängert.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Bedingt durch die in den Rostpusteln enthaltenen Sulfat- und Chloridionen, die bei den einzelnen Rostumwandlungsprozessen nicht mit umgesetzt bzw. entfernt werden und damit unverändert zugegen sind, wird der Korrosionsprozeß immer wieder neu katalysiert. Eine weitere Ursache des Weiterrostens liegt, insbesondere bei phosphorsäurehaltigen und säurekatalysierten Produkten, in der erforderlichen genauen Dosierung des Umwandlungsmittels in bezug auf stöchiometrische Umsetzung des Rostes, die jedoch auf Grund der mengenmäßig nicht erfaßbaren Rostmengen im Praxiseinsatz nicht erreicht werden kann. Die vollständige Umwandlung des Rostes führt zwangsläufig zu einer den Korrosionsfortgang begünstigenden Überdosierung. Daraus leitet sich die Aufgabe ab, ein Korrosionsschutzmittel zu entwickeln, das die im Rost als Korrosionsstimulatoren enthaltenen Sulfat- und Chloridionen dauerhaft isoliert, die Rostpartikel unter Ausbildung einer elastischen stabilen Schutzschicht bindet und das bei Überdosierung keine korrosionsfördernden Rückstände auf der Metalloberfläche hinterläßt. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein 2-Komponenten-Rostschutzmittel gelöst, dessen Komponente I aus 50 bis 80% einer wäßrigen hydroxylgruppenhaltigen Acrylharzdispersion mit einem pH-Wert im Bereich von 4 bis 6,5; 10 bis 20% eines Filmbildungshilfsstoffs z. B. Ethylglykol, 2 bis 10% eines Verdickungs- bzw. Thixotropierungsmittels z.B. amorphe Kieselsäure,

10 bis 30% Füllstoffe z. B. Talkum, Eisenoxidrot und 0,5 bis 5% Korrosionsinhibitorz. B. Benzoat besteht und dessen Komponente

11 ein vorhydrolysierterKieselsäureethylester mit einem SiO₂-Gehaltvon 20-22% ist, bei dem die Ethoxygruppen teilweise durch Hydroxylgruppen ersetzt sind. Die Komponenten werden im Verhältnis 2:1 bis 6:1 vorzugsweise 4:1 kurz vor der Verarbeitung gemischt.

Während Kieselsäureester und Acryldispersionen einzeln in Anstrichstoffen für metallisch saubere Oberflächen oder für mineralische Untergründe als Bindemittelkomponente Anwendung finden, wurde überraschenderweise gefunden, daß die Bindemittelkombination vorhydrolysierter Kieselsäureethylester mit einer hydroxylgruppenhaltigen Acrylharzdispersion auf Stahloberflächen mit Restrost einen festhaftenden Anstrichfilm bildet. Der Filmbildungsmechanismus beruht auf einer acidolytischen Reaktion der freien Carboxylgruppen der Acrylharzdispersion mit den Silizium-Ethoxybindungen des Kieselsäureethylesters, wobei neben den Rostpartikeln auch die Sulfat- und Chloridionen dauerhaft in den Anstrichfilm eingebunden werden. Dabei wird die Filmbildungsreaktion durch die im Rost gebundene Feuchtigkeit zusätzlich katalysiert.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll anhand nachfolgender Beispiele veranschaulicht werden.

Beispiel 1

Zur Herstellung der Komponente I werden folgende Bestandteile bei Zimmertemperatur in der angegebenen Reihenfolge unter Rühren zusammengegeben:

Bestandteile 'Ma.-%

45%ige hydroxlgruppenhaltige

Acrylharzdispersion (pH-Wert 5,5) 65,9

Ethylglykol 13,0

Talkum 13,0

gefällte Kieselsäure (Suprasil) 6,5

Benzoat (Korrosionsinhibitor) 0,6

Ruß 1,0

Komponente I wird 24 Stunden nach Herstellung mit Komponente Il (vorhydrolysierter Kieselsäureethylester mit einem SiO₂-Gehalt von 20-22%) im Verhältnis 4:1 gemischt. Man erhält ein zum Streichen geeignetes Rostschutzmittel, das eine Topfzeit von 24h aufweist.

Der Anstrichfilm ist nach ca. 4 Stunden griffest und mit Anstrichstoffen unterschiedlichster Bindemittelgrundlage überstreich- und überspritzbar.

Die Prüfung des Rostschutzmittels im Schwitzwassertest mit SO2-Belastung ergab, daß ein 60/u.m starker Anstrichfilm nach einer Prüfdauer von 500 h keine Mangel zeigte.

Beispiel 2

Zur Herstellung der Komponente I werden folgende Bestandteile bei Zimmertemperatur in der angegebenen Reihenfolge unter Rühren zusammengegeben:

Bestandteile Ma.-%

45%ige hydroxylgruppenhaltige

Acrylharzdispersion (pH-Wert 5,5) 68,0

Ethylglykol 1Ό,5 .

Talkum 10,2

Eisenoxidrot 7,5

gefällte Kieselsäure (Suprasil) 1,5

Benzoat (Korrosionsinhibitor) 2,3

Komonente I wird 24 Stunden nach Herstellung mit Komponente Il (vorhydrolysierte Kieselsäureethylester mit einem SiOr

Gehalt von 20-22%) im Verhältnis 4:1 gemischt. Man erhält ein zum Spritzen geeignetes Rostschutzmittel, das eine Topfzeit von 24 h aufweist.

Der Anstrichfilm ist nach ca.4'Stunden griffest und mit Anstrichstoffen unterschiedlichster Bindemittelgrundlage überstreich- und überspritzbar.

Die Prüfung des Rostschutzmittels im Schwitzwassertest mit SO₂-BeIaStU ng ergab, daß ein ΘΟμ,ιη starker Anstrichfilm nach einer Prüfdauer von 500 h keine Mangel aufwies.

Claims (2)

1. Rostisolierendes
2. 2-Komponenten-Korrosionsschutzmittel, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente I aus 50 bis 80% eines wäßrigen hydroxylgruppenhaltigen Acrylsäurecopolymerharzes mit einem pH-Wert im Bereich von 4 bis 6,5; 10 bis 20% eines Alkohols und/oder Glykols und/oder Glykoläthers als Verdünnungs- und Filmbildungshilfsmittel, 2 bis 10% einer amorphen Kieselsäure als Verdickungsmittel, 1,0 bis 30% Füllstoffe sowie 0,5 bis 5% eines Korrosionsinhibitors besteht und die Komponente Il ein vorhydrolysierter Kieselsäureethylester mit einem SiO2-Gehalt von 20-22% ist, wobei die beiden Komponenten im Verhältnis 2:1 bis 6:1 zu mischen sind.

   Anwendungsgebiet der Erfindung