Es
ist Aufgabe der Erfindung eine Korrosionsschutzschicht für die Lagerung
metallischer Bauteile bereitzustellen, die einen geeigneten Untergrund
für eine
nachfolgende Lackierung darstellt, sowie hierfür geeignete Korrosionsschutzöle aufzuzeigen.
Weiter soll ein Verfahren zur Erzeugung einer Korrosionsschutzbeschichtung
auf metallischen Oberflächen
aufgezeigt werden, bei dem auf den Schritt des Entfettens vollständig verzichtet
werden kann.
Die
Aufgabe wird gelöst
durch ein wässriges Korrosionsschutzöl zum Auftrag
auf metallische Oberflächen,
insbesondere aus Stählen,
enthaltend Tenside, Emulgatoren und Öle mit den Merkmalen des Anspruchs
1, sowie eine Korrosionsschutz beschichtung auf metallischen Oberflächen, gebildet durch
einen nicht klebrigen und haftenden wasserabweisenden Film und einem
darüber
angeordneten Korrosionsschutzlack mit den Merkmalen des Anspruchs
9 und ein Verfahren zur Erzeugung einer Korrosionsschutzbeschichtung
auf metallischen Oberflächen
mit den Merkmalen des Anspruchs 11.
In
einem ersten Aspekt der Erfindung ist somit ein wässriges
Korrosionsschutzöl
zum Auftrag auf metallische Oberflächen, insbesondere aus Stählen, enthaltend
Tenside, Emulgatoren und Öle
vorgesehen, das nach dem Auftragen durch eine radikalische Polymerisation
zu einem nicht klebrigen und haftenden wasserabweisenden Film vernetzbar
ist.
Die
Hauptkomponente des Korrosionsschutzöls bildet Wasser, so dass das Öl eine wässrige und eine
hierin emulgierte Ölphase
aufweist.
Zur
Anwendung des Korrosionsschutzöls, das
heißt
zum Auftragen auf die metallische Oberfläche, wird dieses zweckmäßigerweise
mit Wasser verdünnt.
Dabei sind Konzentrationen im Bereich von 1 bis 10 Gew.-% besonders
geeignet.
Im
Gegensatz zu den gängigen
Korrosionsschutzölen,
die als temporärer
Schutzfilm auf metallische Oberflächen aufgetragen werden ist
das erfindungsgemäße Korrosionsschutzöl als dauerhafte Korrosionsschutz-Beschichtung
vorgesehen und haftet als wasserabweisender und nicht klebriger
Film fest auf der metallischen Oberfläche an.
Bei
den im erfindungsgemäßen Korrosionsschutzöl eingesetzten Ölen handelt
es sich im wesentlichen um die dem Fachmann für die Verwendung als temporäre Beschichtung
der Metallteile bereits bekannten Verbindungen. Hierzu gehören unter anderem Öle auf der
Basis von Mineralölen
oder höhere
Kohlenwasserstoffe. Ebenso können
auch Silikonöle
als Bestandteil der Ölphase
eingesetzt werden. Die Öle
sind dabei hydrophob und wasserabweisend. Die Öle können des Weiteren im Öl gelöste hydrophobe
Polymere, Wachse oder Fette enthalten.
In
dem Korrosionsschutzöl
liegt der Gehalt an Ölen
oder der Ölphase
in einem Bereich von 5 bis 60 Gew.-% und bevorzugt 15 bis 40 Gew.-%.
Das
erfindungsgemäße Korrosionsschutzöl hat den
Vorteil, dass der übliche
Verfahrensschritt des Entfettens, zur Entfernung eines temporären Korrosionsschutzöls grundsätzlich eingespart
werden kann. Das erfindungsgemäße Korrosionsschutzöl bildet
einen schützenden
Film, der einen festen Kontakt zur metallischen Oberfläche herstellt
und sich als Grundschicht oder Basisschicht für eine darauf folgende Lackierung
eignet. Er haftet so fest an, dass er sich überlackieren lässt.
Ein
weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Korrosionsschutzöls und des
daraus gebildeten Films ist es, dass der Film eine verbesserte Haftung zeigt
und auch kleineren mechanischen Belastungen, wie sie durch die Handhabung
der Metallteile hervorgerufen werden, unbeschadet überstehen kann.
Ein
weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Korrosionsschutzöls ist es,
dass die zu behandelnden Metallteile keiner besonderen Reinigung
bedürfen,
da die im Korrosionssschutzöl
enthaltenen Tenside eine Ablösung
der anhaftenden Verschmutzungen bewirken. Hierdurch wird durch die
Beschichtungslösung
selbst eine Säuberung
der Oberfläche erreicht.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen,
dass das Korrosionsschutzöl,
beziehungsweise seine verdünnte
wässrige
Lösung,
nach dem Auftragen und Abtrocknen durch eine Polymerisation seiner
Komponenten gezielt vernetzbar ist, wobei sich durch die Vernetzung
ein nicht klebriger und haftender Film ausbildet. Dabei ist der
bevorzugte Polymerisationsmechanismus die radikalische Polymerisation.
Diese wird durch ethylenisch ungesättigte Gruppen hervorgerufen,
die sich an Komponenten des Korrosionsschutzöls befinden. Die Polymerisation
führt zu
einer Verfestigung des Films, die zumindest soweit führt, dass
der Film nicht mehr klebrig ist. Eine vollständige Vernetzung aller Komponenten
und Aushärtung
des Films wird dabei nicht erreicht. Insbesondere sind die hydrophoben
bzw. wasserabweisenden Öle
zum überwiegenden
Teil unvernetzt.
Beim
Abtrocknen des frisch aufgetragenen Korrosionsschutzöls verdunstet
ein erheblicher Teil des im Korrosionsschutzöl enthaltenen Wassers. Bevorzugt
wird vor der Vernetzung das Wasser bis auf Gehalte unter ca. 10
Gew.-%, bevorzugt unterhalb 2 Gew.-% abgetrocknet.
Besonders
bevorzugt werden die durch radikalische Polymerisation vernetzbaren
Komponenten im wesentlichen durch die Emulgatoren gebildet. Der vernetzte
Film weist somit eine gelartige Struktur aus polymerem Netzwerk
und darin eingeschlossenen hydrophilen und im Wesentlichen unvernetzten Ölen auf.
Als
Emulgatoren sind Derivate der bekannten Emulgatoren für die Herstellung
von Öl/Wasser-Emulsionen
geeignet, wobei diese Emulgatoren zumindest teilweise durch ethylenisch
ungesättigte Gruppen,
insbesondere Vinyl- oder (Meth)acrylatgruppen, derivatisiert sind.
Durch diese Gruppen werden die Emulgatoren zur Polymerisation befähigt.
Besonders
geeignete Emulgatoren sind Glycerophospholipide, insbesondere Phosphatidylcholine
wie z.B. Lecitin.
Der
Gehalt an Emulgatoren liegt erfindungsgemäß bei einer Menge von 5 bis
30 Gew.-% und bevorzugt bei 10 bis 25 Gew.-%.
Gegebenenfalls
können
dem Emulgator, beziehungsweise dem Öl noch Vernetzer zugegeben sein,
welche mehrfache ethylenisch ungesättigte Gruppen tragen. Deren
Gehalt liegt bevorzugt bei 1 bis 5 Gew.-%.
Die
Polymerisation oder Vernetzung des Films kann durch thermische,
katalytische oder photochemische initiierte Polymerisation erfolgen.
Eine
bevorzugte Ausgestaltung der katalytisch initiierten Polymerisation
ist der Start der Polymerisation durch Luftsauerstoff. Hierbei wird
der frisch auf die metallische Oberfläche aufgetragene Film der Luft
ausgesetzt und die Polymerisation durch den Luftsauerstoff gestartet.
Ebenso
ist es möglich
die Vernetzung durch Metallsalz-haltige Katalysatoren zu starten,
die in dem Korrosionsschutzöl
enthalten sind.
Eine
weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltung ist der photochemische
Start, wie er beispielsweise durch Bestrahlung mit Sonnenlicht oder UV-Licht
ausgelöst
wird. Dabei enthält
das Korrosionsschutzöl
in der Regel Photoinitiatoren. Nach dem Beschichten wird das Korrosionsschutzöl bevorzugt einer
UV-Lichtquelle oder Sonnenlicht ausgesetzt, um die Vernetzung zu
starten und einen nicht klebrigen und fest auf dem Untergrund haftenden
wasserabweisenden Film zu bilden.
Als
weitere Komponente des Korrosionsschutzöls sind Tenside enthalten.
Die Tenside tragen dabei wesentlich zu der guten Benetzung der metallischen
Oberfläche
und der Ausbildung einer fest haftenden Schicht bei. Durch die Einwirkung
der Tenside werden die an der metallischen Oberfläche anhaftenden
Verunreinigungen, die insbesondere durch Fette, Wachse oder Öle gebildet
sind, vom Untergrund abgelöst
und in das Korrosionsschutzöl
aufgenommen. Durch den Gehalt an Emulgatoren können dabei auch verhältnismäßig große Mengen
an Verunreinigungen vom wässrigen
Korrosionsschutzöl
aufgenommen und emulgiert und werden. Es ist als besonderer Vorteil
des erfindungsgemäßen Korrosionsschutzöls anzusehen,
dass diese hydrophoben Verunreinigungen nicht von der metallischen
Oberfläche abgewaschen
werden müssen.
Vielmehr verbleiben diese Stoffe als emulgierte und öllösliche Phase
in dem Korrosionsschutzöl.
Hierbei unterstützen
sie in dem später
durch Vernetzung des Korrosionsschutzöls gebildeten Film die wasserabweisende
Wirkung.
Es
hat sich gezeigt, dass ein Tensidgehalt in einer Menge von 1 bis
10 Gew.-% besonders geeignet ist. Der Gehalt ist dabei entsprechend
auf den exakten Einsatzbereich abstimmbar.
Bevorzugte
Zusammensetzungen des Korrosionsschutzöls weisen Tenside in einer
Menge von 1 bis 10%, Öle
in einer Menge von 15 bis 60% und Emulgatoren in einer Menge von
1 bis 10% auf. Der Rest wird durch Wasser und gegebenenfalls weiteren Hilfsstoffen
in einer Menge unterhalb 10% gebildet. Unter Hilfsstoffen sind beispielsweise
Vernetzer, Radikalstarter oder Stabilisatoren zu verstehen.
Ein
weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Korrosionsschutzbeschichtung
auf metallischen Oberflächen,
gebildet durch einen nicht klebrigen und haftenden wasserabweisenden
Film und einem darüber
angeordneten Korrosionsschutzlack, wobei der Film durch Vernetzung
aus einem wässrigen
Korrosionsschutzöl
mit Tensiden, Emulgatoren und Ölen erhalten
ist. Dabei enthalten sowohl der Film als auch der Lack Tenside.
Durch die gleichzeitige Anwesenheit von Tensiden im wasserabweisenden
fest auf der Oberfläche
haftenden Film, hervorgegangen aus dem erfindungsgemäßen Korrosionsschutzöl, und dem
darüber
angeordneten Lack findet eine sehr gute Haftung zwischen Film und
Lack statt. Insbesondere ist der flüssige Lack beim Auftragen geeignet, eine
durchgängige
und gute Benetzung des hydrophoben Films auszubilden. Durch den
Tensidgehalt wird kann der Lack den Film gut benetzen.
Als
Lacke sind im Prinzip die gängigen
wasserbasierten Korrosionsschutzlacke geeignet. Als Korrosionsschutzlack
wird aus Gründen
der Umweltverträglichkeit
bevorzugt ein wasserbasierter oder nahezu lösungsmittelfreier Lack eingesetzt.
Zu den geeigneten Lacken gehören
beispielsweise wässrige PE-,
PUR-, Epoxi- sowie Kombinationssysteme.
Das
Korrosionsschutzöl
kann hinsichtlich seiner Zusammensetzung so eingestellt werden, dass
der erfindungsgemäße wasserabweisende
Film Tenside in den frisch aufgetragenen wasserbasierten Lack abgibt.
Hierdurch kann bereits für
gängige
Lacke eine wesentliche Verbesserung von Benetzung und Haftung erreicht
werden. Durch die Abgabe der Tenside in den wässrigen Lack enthält der Lack
später
die gleichen Tenside wie das dem Film zugrunde liegende Korrosionsschutzöl.
Zweckmäßigerweise
wird ein angepasster Lack verwendet, der ebenfalls schon Tenside
enthält. Durch
den erfindungsgemäßen gleichzeitigen
Gehalt an Tensiden kann auch ein wasserbasierter Lack eine sehr
gute Benetzung und Anbindung an den wasserabweisenden Film ausbilden.
Dabei wird die Benetzung sowohl durch im flüssigen Lack befindliche, als
auch durch die im Film befindlichen Tenside unterstützt.
Bevorzugt
ist der wasserabweisende Film vor dem Lackieren nicht zu einer festen
Schicht ausgehärtet,
sondern weist insbesondere noch fluide Ölphasen auf, die insbesondere
Tenside abgeben können.
Bevorzugt
ist der Korrosionsschutzlack als Hydro-Einschichtlack ausgebildet.
Er weist nur geringe Gehalte, bevorzugt unterhalb 5 Gew.-% an organischen
Lösungsmitteln,
wie beispielsweise Alkohole oder Glykole, auf. Aufgrund der guten
Benetzung und Haftung kann die Lackschicht vergleichsweise dünn ausgebildet
sein, ohne an Korrosionsschutzwirkung zu verlieren. Bevorzugte Schichtdicken
des getrockneten bzw. gehärteten
Lacks liegen bei 20 bis 150, besonders bevorzugt 30 bis 70 μm.
Bevorzugte
Hilfsstoffe des Lacks sind als Korrosionsinhibitoren aktives Zinkoxid,
Zinkmolybdat und als Haftvermittler Silane.
Ein
weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Systems aus dem wasserabweisenden
Film des Korrosionsschutzöls
und dem tensidhaltigen Lack ist es, dass der Film während und
nach der Lackierung, insbesondere auch nach der Lackhärtung in
begrenztem Maße Öl, beziehungsweise
die wasserabweisenden Substanzen in den Lack abgeben kann. Hierdurch
erhöht
sich die hydrophobe Eigenschaft des Korrosionsschutzlackes und wird
sogar noch im Gebrauchszustand nachgebildet.
Die
Korrosionsschutzbeschichtung wird somit besonders bevorzugt durch
einen wasserabweisenden fest haftenden Film und eine darüber angeordnete
Korrosionsschutzlack-Schicht gebildet, wobei beide dieselben Öle enthalten.
Der Ölgehalt
der Lackschicht ist dabei nur sehr gering, in der Regel unterhalb
0,1 Gew.-%. Dennoch sind bereits Gehalte im Bereich von 0,01 bis
0,05% geeignet die wasserabweisende Wirkung der Lackschicht vorteilhaft
zu verbessern.
Die
Korrosionsschutzbeschichtung auf der metallischen Oberfläche wird
erfindungsgemäß durch
die folgenden Verfahrensschritte hergestellt:
- – Aufbringen
eines wässrigen
Korrosionsschutzöls
mit Ölen,
Emulgatoren und Tensiden, wobei die hydrophoben Verunreinigungen
der Oberfläche
im Korrosionsschutzöl
gelöst
werden,
- –-
Abtrocknen des Korrosionsschutzöls
- – Verfestigung
des Korrosionsschutzöls
durch Polymerisation des Emulgators zu einem wasserabweisenden und
haftenden Film
- – Aufbringen
eines tensidhaltigen wasserbasierten Korrosionsschutzlackes
- – Trocknung
und/oder Vernetzung des Korrosionsschutzlackes.
Das
aufgetragene Korrosionsschutzöl
ist dabei bevorzugt eine verdünnte
wässrige
Lösung,
in der der Wassergehalt oberhalb 80, bevorzugt im Bereich von 90
bis 97 Gew.-% liegt. Beim Abtrocknen des frisch aufgetragenen Korrosionsschutzöls verdunstet der überwiegende
Teil des im Korrosionsschutzöl enthaltenen
Wassers. Dabei wird eine sehr dünne und
an Öl,
Emulgatoren und Tensiden entsprechend hochkonzentrierte Beschichtung
gebildet. Diese Beschichtung wird in dem nachfolgenden Verfahrensschritt
durch Polymerisation des Emulgators vernetzt, wobei sich ein nicht
mehr klebriger und fest anhaftender Film bildet. Der Film ist bevorzugt
noch flexibel und weist bevorzugt eine gelartige Struktur auf. Die
Flexibilität
des Films wird insbesondere durch das enthaltene Öl und Restwasser
gegeben.
Nach
der Verfestigung beziehungsweise Vernetzung weist der Film bevorzugt
eine Dicke unterhalb 1 μm
auf. Besonders bevorzugt liegt die Dicke im Bereich von 100 bis
800 nm. Zu hohe Filmdicken haben Nachteile bei der Haftfestigkeit
der später
auf diesen aufgebrachten Lack- beziehungsweise Korrosionschutzlack-Schichten.
Der über den
vernetzten Film angeordnete Lack kann im Vergleich zu den gängigen Korrosionsschutzbeschichtungen
vergleichsweise dünn
ausfallen. Geeignete Lackschichten liegen bei einer Dicke von 20
bis 150 μm.
Besonders bevorzugt werden die Korrosionsschutzlacke in einer Dicke
von 30 bis 70 μm
aufgetragen.
Verfahrensgemäß löst das Korrosionsschutzöl die an
der metallischen Oberfläche
haftenden hydrophoben Verunreinigungen, so dass sich der wasserabweisende
und fest haftende Film im Wesentlichen ohne Zwischenschichten von
hydrophoben Verunreinigungen auf der metallischen Oberfläche ausbildet.
Die Haftung des Films wird nicht mehr durch verunreinigte Bereiche
mit hydrophoben Oberflächenanhaftungen
verringert.
Das
Verfahren führt
dazu, dass die hydrophoben Verunreinigungen beim oder unmittelbar nach
dem Lackieren zumindest teilweise in den Lack aufgenommen werden
können.
Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn der wasserabweisende Film beim
Aufbringen des wasserbasierten Lacks nicht vollständig ausgetrocknet
oder vollständig
ausgehärtet
ist.