DE1446733A1 - Verfahren zur Herstellung von Korrosionsschutzueberzuegen auf der Basis kalthaertender organischer Bindemittel - Google Patents

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Etablissement Metallochemie 10.12.1968

Verfahren zur Herstellung von Korrosionsachutzüberzügen auf der Basis kalthärtender organischer Bindemittel.

Gegen aggressivstes und zusätzlich kochendes Wasser gibt es bisher einen wirklich beständigen Korrosionsschutz nur in Form von Gummierungen und Einbrennlackierungen. Diese Schutzmittel benötigen zur Aufbringung nicht nur umfangreiche technische Einrichtungen, sondern es kommt noch hinzu, daß die Beschichtungsarbeiten für ortsfeste Gegenstände nicht an Ort und Stelle ausgeführt werden können und daß besonderes Fachpersonal für die Durchführung solcher Arbeiten erforderlich ist, wodurch häufig erhebliche Schwierigkeiten eintreten.

Es ist auch bekannt, Beschichtungssysteme mittels chemischer Verfahren zu erzeugen, wobei meist eine Grundierungsschicht, eine oder mehrere darüberliegende Zwischenschichten und eine Schlußschicht Verwendung finden. Insbesondere hat man in letzter Zeit als Äthoxylinharze für solche kalthärtenden Beschich-

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e Unterlagen JArt. 7 * 1 Abo. 2 Nr. l &.U S Oc* Aiulerungsgee. ν. 4.9.1967)

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tungssysteme die bekannten Epoxyharze verwendet, ±»s hat sich jedoch gezeigt, daß gegen aggressivstes und zusätzlich kochendes Wasser auch die Epoxyharze keinen ausreichenden Korrosionsschutz zu bilden vermögen.

Demgegenüber-ist es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, auf einfachste V/eise durch Auf streichen, Aufspritzen oder Aufwalzen einen bei normalen Temperaturen aushärtenden hochwertigen Korrosionsschutz herzustellen, der auch gegen aggressivstes kochendes Wasser auf längere Zeit beständig ist. Gemäß der Erfindung wird bei einem Verfahren zum Herstellen von aus einer Grundierungsschicht, einer oder mehreren Zwischenschichten und einer Schlußschicht bestehenden Korrosionsschutzüberzügen auf Basis kalthärtender organischer Bindemittel, vorzugsweise Epoxyharzen, wenigstens den Bindemitteln für die Zwischenschicht(en) und die Schlußschicht etwa 1 bis 3 Volumenprozent Siliconöl (bezogen auf das Volumen des Endproduktes) zugesetzt, wobei der Siliconölgehalt der Schlußschicht höher als der der Zwischenschicht(en) ist. Wenn nach dem erfindungsgemäßen Verfahren z. B. korrosionsgefährdete Wasseraufbereitungsanlagen, bei denen besonders aggressive Wasser unter Temperaturen von 100° G und-darüber zur Einwirkung kommen, beschichtet werden, so sind diese Anlagen in einfachster Weise für lange Zeit geschützt. Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Schutzschichten haben zugleich eine sehr gute Beständigkeit gegenüber Säuren, Laugen und wässrigen Chemikalien. Insbesondere hat sich gezeigt, daß

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nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Beschichtungssysteme trotz chemisch aggressiver Einwirkungen nicht nur Blasenbildung und Abblätterung neigen, wie dies bei den bekannten Beschichtungssystemen der Pail ist.

Als Siliconöle haben sich besonders nicht gestopperte, d. h. am Kettenende nicht blockierte kettenförmige niedermolekulare Siliconöle mit einer Strukturformel der nachstehenden Art

CH.. CH , CH, CH.,

\⁵ I ³ I⁵ J³

HO-Si-O-Si-O-Si-O-Si-OH

f I Il

CH₃ CH₅

gemischt mit ringförmigen niedermolekularen Siliconölen der nachstehenden Art erwiesen;

(CH₅J₂
Si

Als 'J-runflstoffe sind dabei Kunstkautachuk und Kunstharze, insbesondere Athoxylinharze in "Verbindung mit Pölyaminoaaidharzen sehr geeignet. Die Ätnoxylinharze werden nach bekannten

Verfahren mit reaktionsfähigen Aminogruppen vernetzt. Als

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DR. GERD NICKEL PATENTANWALT

Richtwert für das anzuwendende Mischungsverhältnis wird der Epoxywert zugrunde gelegt. Zahlreiche Versuchsreihen führten zu dem Ergebnis, daß ganz bestimmte A'thoxylinharzgruppen und ganz bestimmte Polyamin-oamidharze in ganz bestimmten Mischungsverhältnissen, die übrigens von den theo-' retisch ermittelten abweichen, Beschichtungssysteme ergeben, die besonders wasser- und kochfest sind.

Eine solche besonders gute und lang andauernde Resistenz gegenüber den verschiedensten chemischen Einwirkungen auch bei erhöhten Temperaturen hat sich ergeben, wenn für alle drei Schichten eine Epoxyharz enthaltende Kunstharzkomponente und eine Polyamid enthaltende Härterkomponente Verwendung findet. Das Epoxyharz ist dabei charakterisiert durch einen Schmelzpunkt zwischen 95 und 105° C, eine Dichte von 1,156, ein Molekulargewicht von etwa 1400, ein Epoxy-Äq.uivalentgewicht zwischen 870 und 1025 sowie einen Epoxywert zwischen 0,1 und 0,115.

Das Polyamid ist ein Polyaminoamid, das man bei einer Kondensationsreaktion von vornehmlich dimeren Fettsäuren mit PoIyalkylpolyaminen z.B. Diäthylentriamin oder Triäthylentetramin erhält, wobei die dabei verwendeten dimeren Fettsäuren aus einer gesteuerten Polymerisation ungesättigter Fettsäuren, vornehmlich Linolsäure, hergestellt wurden. Die Polyaminoamide haben eine Aminzahl von 210 - 230 und eine Viskosität bei 40° C von 500 - 750 poise. Das Molekulargewicht liegt zwischen 1000 und 2000. Das spezifische Gewicht ist 0,99.

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Ruf 224436

Für die Grunäierungsschicht sollte eine Komponente von etwa 5 Anteilen eines Gemisches aus etwa 16 yo Epoxyharz, 43,5 $ bekannter Lösungsmittelgemische und 40,5 $> Pigmenten mit einer Komponente von etwa 1 Anteil der Härtergruppe aus etwa 20 $> Polyamid und 80 <%> bekannter Lösungsmittelgemische Verwendung finden. Dabei kann auch der Grundierungsschicht SiIiconöl zugesetzt werden.

Ein s olches Beschichtungssystem ohne Siliconöl ist nach der Vernetzung zwar gegen warmes, aber noch nicht gegen kochendes Wasser beständig. Die Kochfestigkeit und thermische Beständigkeit bei 100° feuchter Umgebung und darüber wird erst erzielt, wenn gemäß der Erfindung Silicone in einer solchen Menge zugesetzt werden, die keine von Siliconen bekannten Nebenwirkungen auslösen, wie z. B. Hammerschlageffekt, Trennung der einzelnen Schichten des gesamten Schutzsystems usw.. Als Pigment kann die Grundierungsschicht mit Zinkstaub versetzt werden.

Für die Zwischenschicht sollte eine Komponente von etwa 3 Anteilen der vorgenannten Epoxyharz-Mischung und von etwa 1 Anteil der vorgenannten Härter misehung Verwendung finden.

Als Pigmente haben sich seltene Erden oder deren Oxyde, vorzugsweise Cer oder Cerdioxyd oder deren Gemische für die Deckschicht besonders gut bewährt. Auch Zirkon, Zirkondioxyd oder Gemische davon sind als Pigmente für die Zwischenschicht ge- . eignet, auch zusammen mit anderen Pigmenten und Füllstoffen.

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Für die Schlußschicht sollten keine Pigmente zur Anwendung kommen, weil sonst die Gefahr besteht, daß die von außen andringenden aggressiven Einflüsse sich an den Pigmenten entlang durch die Schlußschicht hindurch bis zu den zu schützenden Gegenständen vorarbeiten.

Da die Silicone häufig einen in sich zusammenhängenden Zustand aufweisen, sollten sie vor dem Zusetzen zu der ülpoxyharz-Komponente zwecks besserer Verteilung in an sich bekannten Lösungsmitteln gelöst und vorzugsweise der Härterkomponente zugegeben werden.

Außer den genannten Materialien können als Grundstoffe für mindestens eine der drei Schichtungen auch gelöste Diisocyanate Verwendung finden, z. B. polyfunktionelle Isocyanate. Auch können als Grundstoffe für mindestens eine der drei Schichtungen gelöste Elastomere, insbesondere Chlorkautschuk oder Cyclokautschuk, benutzt werden.

Den Bindemitteln für die Grundierungsschicht bzw. Zwischenschicht kann als Pigment Zinkstaub und der Grundierungsschicht und/oder der Zwischenschicht können in an sich bekannter Weise Füllstoffe, wie Talkum oder Schwerspat zugesetzt werden.

Die nachstehend angegebenen Beispiele sollen die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigen:

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Als AuBgangsmaterialien dienten folgende Zusammenstellungen:

a) 16 VoL- io Epoxyharz

43,5 Vol.-$ bekannte Lösungsmittel 40,5 Vol.-$ Pigmente

b) 20 Vol.-$ Polyamid

80 Vol.-$ bekannte Lösungsmittel

c) 20 Vol.-^ige Toluol-Lösung

Siliconöle in einer solchen Menge, daß in den Gemischen a) bis c) etwa 1 bis 3 Vol.-io Siliconöle enthalten sind.

d) 40 Vol.-$ Epoxyharz

60 Vol.-τέ bekannte Lösungsmittel

e) Diisocyanate allein oder
Chlorkautschuk allein oder
Cyclokautschuk allein.

Mit diesen AuBgangsmaterialien wurden folgende Standardkombinationen für eine Grundierungsschicht, eine Zwischenschicht und eine Schlußschicht hergestellt:

I« Grundierungsschicht

Für die Grundierungsschicht wurden die Ausgangsmaterialien a und b verwendet im Verhältnis

a : b = 5 : 1

Als Pigmente wurden dabei die üblichen Pigmente benutzt, z.B. Zinkchromate, Eieenoxyde, auch in Verbindung mit üblichen Füllstoffen.

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DR. QERD NICKEL PATENTANWALT

II. Zwischenschicht

Für die Zwischenschicht wurden die Ausgangsmaterialien a und b verwendet im Verhältnis

a : (b + c) = -13 : 8

III.Schlußschicht

Für die Schlußschicht wurden die Ausgangsmaterialien de, b und c verwendet im Verhältnis

d : (b + c) = 2 : 1 Die Erprobungen erbrachten folgende Ergebnisse:

Grrundierungsschicht

Zwischenschicht; Schlußschicht

b = 13

wie Zwischenschicht, jedoch ohne Pigmente.

Keine der Schichten enthält Siliconöle. Da keine der Schichten mit Siliconölen versetzt war, entspricht diese Beschichtung nicht der Erfindung. Diese Beschichtung erwies sich nur gegen warmes, nicht aber gegen kochendes Wasser beständig.

G-rundie rung 3 schicht Zwischenschicht

Schlußschicht

II

III

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Der Siliconölgehalt der Zwischenschicht und der Schlußschicht liegt zwischen 1 und 3 $ des fertigen Gemisches, jedoch in der Schlußschicht etwas höher als in der Zwischenschicht.

Diese Beschichtung hielt reinen Wasserdampf von etwa 120 C rund 2000 Stunden aus, ohne sich zu verändern.

Grundierungeschicht = I

Zwischenschicht wie bei B, jedoch fanden als Pigmente

Ger bzw. Zirkon bzw. deren Verbindungen oder Mischungen Verwendung.

Sohluflachicht = III

Siliconölgehalt der Zwischenschicht und der Schlußschicht

wie bei B.

Diese Beschichtung, hielt einem aggressiven Kondensat von 100° G mindestens 1000 Stunden stand·

G-rundierongsschicht = II

ils Pigmente wurden nicht übliche Pigmente, sondern Zinketaub verwendet.

Zwischenschicht Bs wurden mehrere

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der gleichen 2uaaiaaensetzun^"wie die Qrundierangaschieht aufg4#ö|Ü^i^^

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doch nicht mit Zinkstaub als Pigment, sondern unter Verwendung üblicher Pigmente.

Schlußschicht = III

Diese Beschichtung erwies sich gegen aggressives Wasser bei Zimmertemperatur nach 1000 Stunden noch als beständig.

Grundierungsschicht wurde nicht verwendet.

Zwischenschicht Es wurden drei Zwischenschichten =11

benutzt. Als Pigmente wurden nicht gewöhnliche Pigmente, sondern Zinkstaub verwendet.

Schlußschicht = III .

Diese Beschichtung erwies sich gegen aggressives Wasser um 100° C nach 1000 Stunden noch als ausreichend.

Bei dieser Beschichtung kann die Schlußschicht auch fortfallen.

Alle drei Schichten, die G-rundierungsschicht, die Zwischensckieirb und die Scal&ßsehicht, entsprachen dem Beispiel D,. jedoch mit dem Unterschied, daß bei der Zwischenschicht nicht gewöhnliche Pigmente, sondern Cer, bzw. Zirkon bzw. deren Verbindungen oder Mischungen Verwendung fanden.

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Diese Beschichtung hat sich als die wirksamste erwiesen insofern, als sie gegen aggressives Kondensat bei etwa 100 G und gegen Dampf bei etwa 120° C sich nach 1000 Stunden noch vollkommen einwandfrei erwies.

Alle drei Schichten, Grundierungsschicht, Zwischenschicht und Schlußschicht, bestanden aus den Materialien e, wobei die Grundschicht und die Zwischenschicht übliche Pigmente enthielt. Diese Beschichtung war nicht mit Siliconöl versetzt und entspricht deshalb nicht der Erfindung.

Bei Beanspruchung mit reinem Wasser über 70° C wurde die Schicht bereits nach wenigen Stunden blasig.

Grundierungsschicht =. I

Zwischenschicht = e + c mit Pigmenten aller Art Schlußschicht = e + c.

Bei dem Beispiel G entsprechender Beanspruchung war diese Schicht noch nach mehreren Wochen vollkommen in Ordnung.

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Claims (5)

Patentansprüche

1. Verfahren zum Herstellen von aus einer Grundierungsschioht, einer oder mehreren Zwischenschichten und einer Schlußschicht bestehenden Korrosionsschutzüberzügen auf Basis kalt härtender organischer Bindemittel, vorzugsweise Epoxyharzen, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens den Bindemitteln für die Zwischenschicht(en) und die Schlußschicht etwa 1 bis 3 Volumenprozent SiIiconöl (bezogen auf das Volumen des Endproduktes) zugesetzt wird, wobei der Siliconölgehalt der Schlußschicht höher als der der Zwischenschicht(en) ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch dem Bindemittel für die Grundierungsschicht Silicon-Öl zugesetzt wird. /

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lösung äes Siliconöle verwendet waä, vorzugsweise der Härterkoiaponente zugesetzt wird.

4.. ¥erfatarett nach einem der vorhergehenden.

eiareit gekennzeichnet,- daß den Bindemitteln für äie t fezw. ZwlschemscitiolitCeit) sis

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5. Verfahren hach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß (fern Bindemittel für die Zwischenschicht (en) als Pigment Cer, Cerdioxyd, Zirkon, Zirkondioxyd oder ein Gemisch davon zugesetzt wird.

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