DE102009044043A1

DE102009044043A1 - Verwendung eines raumtemperaturhärtenden Beschichtungsmittels

Info

Publication number: DE102009044043A1
Application number: DE102009044043A
Authority: DE
Inventors: Stefan Dr. Sepeur; Hans Dr. Götz; Frank Dr. Gross; Thomas Isleib
Original assignee: Nano X GmbH; Kerona GmbH
Current assignee: Nano X GmbH; Kerona GmbH
Priority date: 2009-09-17
Filing date: 2009-09-17
Publication date: 2011-03-31
Also published as: JP2013505116A; EP2478062A1; RU2012115092A; CA2773280A1; WO2011032555A1; US20120177835A1; BR112012005831A2

Abstract

Die Erfindung betrifft die Verwendung eines raumtemperaturhärtenden Beschichtungsmittels. Um ein raumtemperaturhärtendes Beschichtungsmittel mit kathodischem Korrosionsschutz zu schaffen, wobei das Beschichtungsmittel auch als Aerosol sowie als Streichfarbe auftragbar sein soll, wird im Rahmen der Erfindung vorgeschlagen, dass das Beschichtungsmittel nach folgendem Verfahren hergestellt ist: a) Mischung von 5 bis 95 Gew.-% Metallalkoxid mit 5 bis 95 Gew.-% Metallpigment, b) Zugabe eines Lösungsmittels sowie bis zu 10 Gew.-% (bezogen auf die Feststoffmenge) eines Katalysators. Hierdurch wird ein kathodischer Schutz erreicht, der auch bei Substraten aus unterschiedlichen Metallen eine Kontaktkorrosion wirksam unterbindet. Es hat sich im Rahmen der Erfindung gezeigt, dass das erfindungsgemäße Beschichtungsmittel durch Belegung der einzelnen Metall-Partikel mit einer leitenden oder halbleitenden Metalloxidbeschichtung, beispielsweise einer Titandioxidbeschichtung auf Zink, kontrolliert die Aktivität verringert. Hierbei bleibt die Schweißbarkeit erhalten und das Beschichtungsmittel kann überlackiert werden.

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung eines raumtemperaturhärtenden Beschichtungsmittels.
Im Stand der Technik sind für den aktiven Korrosionsschutz metallische Beschichtungsmittel auf Basis von Zink oder Zinklegierungen bekannt. Bei ca. 7 μm Schichtdicke zeigen diese Beschichtungsmittel während ca. 100 Stunden aktiven Korrosionsschutz im Salzsprühtest. Es werden daher üblicherweise Schichtdicken von 50 bis 60 μm eingesetzt, um einen ausreichende Korrosionsschutz zu erzielen.
Wird eine dauerhafte Korrosionsbeständigkeit gefordert, so können die zu schützenden Oberflächen zusätzlich durch das Auftragen von Farben, Lacken oder sogenannten Schweißprimern oder elektrochemische Tauchlackierung passiviert werden.
Alternativ kann die Schichtdicke der Zinkschicht auf ca. 70 μm erhöht werden, beispielsweise durch Feuerverzinkung.
Zinklamellenüberzüge zeigen eine sehr gute Korrosionsbeständigkeit auch bei relativ geringen Schichtdicken von 5 bis 10 μm, sind jedoch nicht für eine Sprühapplikation geeignet, weil für diese eine Aushärtung bei mindestens 250°C vorgeschrieben ist.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein raumtemperaturhärtendes Beschichtungsmittel mit kathodischem Korrosionsschutz zu schaffen, wobei das Beschichtungsmittel auch als Aerosol sowie als Streichfarbe auftragbar sein soll.
Bei einer Verwendung gemäß dem Oberbegriff wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch die Verwendung eines raumtemperaturhärtenden Beschichtungsmittels mit kathodischem Korrosionsschutz in Form eines Aerosolsprays oder einer Streichfarbe gelöst, wobei das Beschichtungsmittel nach folgendem Verfahren hergestellt ist:

a) Mischung von 5 bis 95 Gew.-% Metallalkoxid mit 5 bis 95 Gew.-% Metallpigment,
b) Zugabe eines Lösungsmittels sowie bis zu 10 Gew.-% (bezogen auf die Feststoffmenge) eines Katalysators.

Hierdurch wird ein kathodischer Schutz erreicht, der auch bei Substraten aus unterschiedlichen Metallen eine Kontaktkorrosion wirksam unterbindet. Es hat sich im Rahmen der Erfindung gezeigt, daß das erfindungsgemäße Beschichtungsmittel durch Belegung der einzelnen Metall-Partikel mit einer leitenden oder halbleitenden Metalloxidbeschichtung, beispielsweise einer Titandioxidbeschichtung auf Zink, kontrolliert die Aktivität verringert. Es erfolgt eine „in situ” Passivierung der Metallpartikel durch das Metallalkoxid, wodurch die Weißrostbildung im Gegensatz zu herkömmlichen raumtemperaturaushärtbaren Zinkbeschichtungen unterdrückt wird. Hierbei bleibt die Schweißbarkeit erhalten und das Beschichtungsmittel kann überlackiert werden. Die Oberfläche des Beschichtungsmittels ist schmutzabweisend und weist hydrophobe und oleophobe Eigenschaften auf. Das Beschichtungsmittel ist aufgrund seiner „selbstheilenden Oberfläche” relativ kratzerresistent und abriebfest, und bietet eine gute Haftungsoberfläche für Polyurethan- und Silikondichtstoffe.
Eine Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß bis zu 20 Gew.-%, vorzugsweise 0 bis 10 Gew.-% und höchst vorzugsweise 0,1 bis 2,5 Gew.-% (jeweils bezogen auf die Feststoffmenge) Additive zugegeben werden.
Ebenso liegt es im Rahmen der Erfindung daß bis zu 50 Gew.-%, vorzugsweise 0 bis 25 Gew.-%, höchst vorzugsweise 0 bis 10 Gew.-% (jeweils bezogen auf die Feststoffmenge) Farbstoffe zugegeben werden
Hierdurch kann das Beschichtungsmittel, das bereits einen Metalleffekt aufweist, dem jeweiligen Untergrund angepaßt werden. Es sind beispielsweise verschiedene Zink- und Metalltöne, wie Edelstahl und Aluminium, aber auch sonstige Einfärbungen realisierbar.
Das erfindungsgemäße Beschichtungsmittel kann durch Sprühen, insbesondere Applizieren aus einer Aerosoldose, Sprühen mit der Farbspritzpistole, Streichen, Walzen oder Rollen auf ein metallisches Substrat, insbesondere Stahl, Stahllegierungen, Zink, verzinkte Stahlbleche, Aluminium oder Aluminiumlegierungen, aufgetragen und anschließend bei Raumtemperatur getrocknet werden. Hierbei kann auch ein Materialverbund zweier oder mehrerer dieser Metalle vorliegen, wobei die Metalle beispielsweise durch Schweißen, Schrauben oder Nieten miteinander verbunden sein können.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, daß das Beschichtungsmittel mit Schichtdicken von 5 bis 60 μm, bevorzugt bei Schichtdicken von 5 bis 25 μm und besonders bevorzugt mit Schichtdicken von 10 bis 15 μm aufgetragen wird.
Es hat sich im Rahmen der Erfindung herausgestellt, daß deutlich geringere Schichtdicken als beim Stand der Technik ausreichen, um einen sehr guten Korrosionsschutz zu erzielen.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß das Metallalkoxid ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Titanalkoxid, insbesondere Titanbutylat, Titanpropylat oder Titanisopropylat, Zirkoniumalkoxid, Aluminiumalkoxid und Zinnalkoxid, wobei jeweils der Metallgehalt von 1 bis 50 Gew.-%, bevorzugt von 1 bis 40 Gew.-%, besonders bevorzugt von 1 bis 30 Gew.-% beträgt.
Es ist zur Erfindung gehörig, daß das Metallpigment ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Zink, Aluminium, Magnesium sowie Mischungen und Legierungen hiervon.
Hierbei werden Zink sowie Mischungen bzw. Legierungen aus Zink und Aluminium bevorzugt.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Lösungsmittel bevorzugt Wasser, Alkohol, protische oder aprotische Lösungsmittel enthält oder daraus besteht und wobei das Lösungsmittel besonders bevorzugt Toluol, Butylglykol, Xylol oder Isopropanol ist oder enthält.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß bei der Verwendung eines raumtemperaturhärtenden Beschichtungsmittels in Form eines Aerosolsprays ein Treibgas ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Propan, Butan, Ketonen, Ether, Kohlendioxid, Stickstoff oder Lachgas zugegeben wird.
Es ist vorteilhaft, daß bei der Verwendung eines raumtemperaturhärtenden Beschichtungsmittels in Form eines Aerosolsprays eine Verdünnung mit Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemischen auf Feststoffgehalte von 2 bis 40 Gew.-%, bevorzugt von 5 bis 25 Gew.-%, besonders von 5 bis 15 Gew.-% erfolgt.
Bei einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist es zweckmäßig, daß bei der Verwendung eines raumtemperaturhärtenden Beschichtungsmittels in Form einer Streichfarbe eine Verdünnung mit Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemischen auf Feststoffgehalte von 25 bis 75 Gew.-%, bevorzugt von 40 bis 60 Gew.-% erfolgt.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, daß bevorzugt 1 bis 10 Gew.-% Katalysator und besonders bevorzugt 1 bis 5 Gew.-% Katalysator zugegeben werden, wobei der Katalysator ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Lewissäuren, Lewisbasen, organischen Säuren oder Basen, funktionellen Silanen, insbesondere Aminosilanen, anorganischen Säuren oder Basen, Phosphaten oder blockierten Phosphaten.
Weiterhin ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Additive ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Mattierungsmitteln, Verlaufsadditiven, Gleitadditiven, Haftungsadditiven, Flexibilisierungsadditiven, Antiabsetzmitteln, insbesondere Aerosil, Hydro- und Oleophobierungsadditiven sowie Hydrophilierungsadditiven.
In diesem Zusammenhang kommen als Haftungsadditive insbesondere Silane und als Flexibilisierungsadditive insbesondere Silikone in Frage.
Zur Erfindung gehörig ist, daß die Farbstoffe ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus anorganischen und organischen Pigmenten, Titandioxid, Ruß und Eisenoxid.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Beispiel
100 g feines blättchenförmiges Zinkpulver sowie 15 g einer ebenfalls blättchenförmigen Aluminiumpigmentpaste werden vorgelegt und mit 100 g Xylol übergossen. Der Ansatz wird in einem geschlossenen Gefäß 24 h ruhen gelassen und anschließend mit einem langsam laufenden Rührer 2 h homogenisiert.
Zu dem Ansatz werden unter Rühren unter einer Atmosphäre aus getrocknetem Stickstoff 40 g Tetra-n-butyl-orthotitanat gegeben, 1 h mit einem langsam laufenden Rührer homogenisiert und anschließend 12 h unter Rückfluß erhitzt. Dabei findet eine Oberflächenmodifizierung der Zink- und Aluminiumpartikel mit der metallorganischen Komponente statt. Nach Rückkühlung auf Raumtemperatur werden unter Rühren unter der trockenen Stickstoffatmosphäre weitere 40 g Tetra-n-butyl-orthotitanat zugegeben und 5 h weiter gerührt.
Danach werden erneut 40 g Tetra-n-butyl-orthotitanat zugegeben, homogen eingerührt und der gesamte Ansatz mit einem Rotationsverdampfer im Vakuum bei einer Badtemperatur so weit eingeengt, bis nur noch 300 g der ursprünglichen Menge vorhanden ist.
Das flüssige Beschichtungsmaterial wird während der Applikation ständig gerührt, um ein Absetzen der festen Bestandteile zu vermeiden.
80 g Beschichtungsmaterial wird mit 75 g Xylol und 5 g Methylethylketon verdünnt, in eine 400 ml Aerosoldose gefüllt, verschlossen und mit 200 g Propan-Butan-Treibmittelmischung beaufschlagt. Der Doseninhalt wird im Kreuzgang auf entfettete und gereinigte Stahlbleche aufgetragen und 1 Tag bei Raumtemperatur (20 bis 25°C) und unter üblichen Luftfeuchtebedingungen (30–60% Luftfeuchte) getrocknet. Es resultiert eine abriebfeste graumetallische Beschichtung mit guten, aktiven Korrosionsschutz.

Claims

Verwendung eines raumtemperaturhärtenden Beschichtungsmittels mit kathodischem Korrosionsschutz in Form eines Aerosolsprays oder einer Streichfarbe, hergestellt nach folgendem Verfahren: a) Mischung von 5 bis 95 Gew.-% Metallalkoxid mit 5 bis 95 Gew.-% Metallpigment, b) Zugabe eines Lösungsmittels sowie bis zu 10 Gew.-% (bezogen auf die Feststoffmenge) eines Katalysators.
Verwendung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bis zu 20 Gew.-%, vorzugsweise 0 bis 10 Gew.-% und höchst vorzugsweise 0,1 bis 2,5 Gew.-% (jeweils bezogen auf die Feststoffmenge) Additive zugegeben werden.
Verwendung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bis zu 50 Gew.-%, vorzugsweise 0 bis 25 Gew.-%, höchst vorzugsweise 0 bis 10 Gew.-% (jeweils bezogen auf die Feststoffmenge) Farbstoffe zugegeben werden.
Verwendung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschichtungsmittel mit Schichtdicken von 5 bis 60 μm, bevorzugt bei Schichtdicken von 5 bis 25 μm und besonders bevorzugt mit Schichtdicken von 10 bis 15 μm aufgetragen wird.
Verwendung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallalkoxid ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Titanalkoxid, insbesondere Titanbutylat, Titanpropylat oder Titanisopropylat, Zirkoniumalkoxid, Aluminiumalkoxid und Zinnalkoxid, wobei jeweils der Metallgehalt von 1 bis 50 Gew.-%, bevorzugt von 1 bis 40 Gew.-%, besonders bevorzugt von 1 bis 30 Gew.-% beträgt.
Verwendung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallpigment ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Zink, Aluminium, Magnesium sowie Mischungen und Legierungen hiervon.
Verwendung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösungsmittel bevorzugt Wasser, Alkohol, protische oder aprotische Lösungsmittel enthält oder daraus besteht und wobei das Lösungsmittel besonders bevorzugt Toluol, Butylglykol, Xylol oder Isopropanol ist oder enthält.
Verwendung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Verwendung eines raumtemperaturhärtenden Beschichtungsmittels in Form eines Aerosolsprays ein Treibgas ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Propan, Butan, Ketonen, Ether, Kohlendioxid, Stickstoff, Fluorchlorkohlenwasserstoffen oder Lachgas zugegeben wird.
Verwendung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Verwendung eines raumtemperaturhärtenden Beschichtungsmittels in Form eines Aerosolsprays eine Verdünnung mit Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemischen auf Feststoffgehalte von 2 bis 40 Gew.-%, bevorzugt von 5 bis 25 Gew.-%, besonders von 5 bis 15 Gew.-% erfolgt.
Verwendung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Verwendung eines raumtemperaturhärtenden Beschichtungsmittels in Form einer Streichfarbe eine Verdünnung mit Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemischen auf Feststoffgehalte von 25 bis 75 Gew.-%, bevorzugt von 40 bis 60 Gew.-% erfolgt.
Verwendung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bevorzugt 1 bis 10 Gew.-% Katalysator und besonders bevorzugt 1 bis 5 Gew.-% Katalysator zugegeben werden, wobei der Katalysator ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Lewissäuren, Lewisbasen, organischen Säuren oder Basen, funktionellen Silanen, insbesondere Aminosilanen, anorganischen Säuren oder Basen, Phosphaten oder blockierten Phosphaten.
Verwendung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Additive ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Mattierungsmitteln, Verlaufsadditiven, Gleitadditiven, Haftungsadditiven, Flexibilisierungsadditiven, Antiabsetzmitteln, insbesondere Aerosil, Hydro- und Oleophobierungsadditiven sowie Hydrophilierungsadditiven.
Verwendung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Farbstoffe ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus anorganischen und organischen Pigmenten, Titandioxid, Ruß und Eisenoxid.