DE1519047B2

DE1519047B2 - Mit einem schwermetallueberzug versehene traegerpartikel, deren herstellung und verwendung in korrosionsverhindernden mitteln

Info

Publication number: DE1519047B2
Application number: DE1965B0084751
Authority: DE
Inventors: Robert Edward Doncaster Yorkshire Campbell (Grossbritannien)
Original assignee: Bridon Ltd, Doncaster, Yorkshire (Großbritannien)
Priority date: 1964-12-01
Filing date: 1965-11-29
Publication date: 1977-11-24
Also published as: DE1519047C3; SE317457B; GB1120341A; US3510440A; BE673034A; NL6515464A; DE1519047A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf mit einem Schwermetallüberzug versehene Trägerpartikeln für korrosionsverhindernde Mittel sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung.

Blei und verschiedene Bleiverbindungen sind für ihre chemische Widerstandsfähigkeit gegenüber einer Vielzahl von korrosiven Einwirkungen bekannt. Eine häufige Anwendungsform besteht darin, daß man sie als Pigmente in korrosionsschützenden Beschichtungsmit- jo teln einsetzt. Allerdings unterliegt die Anwendung der Werkstoffe in dieser Form bisher im Hinblick auf die folgenden Gesichtspunkte beträchtlichen Einschränkungen:

a) die hohen Kosten; ^i}

b) das hohe spezifische Gewicht und dementsprechend die Schwierigkeit zur Erhaltung von Dispersionen in einem einwandfreien Zustand vor und während ihrer Anwendung;

c) die Schwierigkeit beim Finden eines wirksamen ^4Ü Dispersionsmittels, welches Elastomer-Eigenschaften aufweist.

Aus diesem Grund ist bereits vorgeschlagen worden, daß man das Blei oder die Bleiverbindungen nicht direkt als Pigmentpulver verwendet, sondern einen Überzug aus einem derartigen korrosionsverhindernden Schwermetall auf Trägerpartikeln herstellt, wobei dann durch die Eigenschaften und insbesondere auch das spezifische Gewicht der Trägerpartikeln Anpassung an besondere Anwendungsaufgabe und insbesondere ein durchschnittliches spezifisches Gewicht dieser überzogenen Partikeln erzeugt werden kann, so daß diese in einem beliebigen Dispersionsmitte! suspendiert werden können ohne sich allzu rasch abzusetzen.

Bei den bekannten mit einem Schwermetallüberzug versehenen Trägerpartikeln (man vgl. hierzu bspw. die deutschen Patentschriften 486 974 und 5 13 338) geht man von pulvrigen, körnchenförmigen Trägerpartikeln aus, die im Sprühverfahren mit einem Schwermetall- bo überzug versehen werden. Auf diese Weise besitzen auch die überzogenen Partikeln, obgleich sie bei oberflächlicher Betrachtung rund erscheinen, eine Oberfläche, die aus wahllos verteilten Mikrovorsprüngen und Vertiefungen besteht. Enthält eine Dispersion einen hohen Prozentsatz derartiger Partikeln, so sind diese einander eng benachbart und ihre Oberflächenausbildung ermöglicht eine mechanische Verbindung untereinander, wodurch die Dispersion versteift wird. Dies verhindert oder beschränkt zumindest im hohen Maß die Ausbreitung und Verteilung des Schutzfilms und verursacht damit einen Verlust an Haftung zwischen einem derartigen Schutzfilm und bspw. der Oberfläche eines mit einem solchen Mittel behandelten Stahlseils. Darüber hinaus besteht bei diesen bekannten mit einem Schwermetallüberzug versehenen Trägerpartikeln die Gefahr, daß sie beim Sprühverfahren nicht völlig gleichmäßig mit dem Schwermetallüberzug umhüllt werden.

Zur Beseitigung dieser Schwierigkeiten ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Trägerpartikeln die Form von Schuppen oder Plättchen aufweisen, die von einer gleichmäßigen glatten Überzugsschicht, aus Blei, Zinn oder deren Legierungen umhüllt sind.

Die erfindungsgemäße Plättchen- oder Schuppenform der mit einem Schwermetallüberzug versehenen Trägerpartikeln beseitigt nicht nur die vorstehend genannten Schwierigkeiten, wie zu große Steifigkeit des dispergierten Mittels, und daraus resultierend eine zu ungleichmäßige Verteilung und mangelhafte Haftung an der zu schützenden Metalloberfläche, sondern ermöglicht insbesondere eine besonders vorteilhafte Fertigungsmöglichkeit, bei der tatsächlich ein gleichmäßiger und praktisch ohne rauhe Vorsprünge ausgebildeten Schwermetallüberzug entsteht. In Ausgestaltung der Erfindung soll nämlich der Schwermetallüberzug auf die schuppen- oder plättchenförmigen Trägerpartikeln durch einen Mahlprozeß aufgebracht werden, wobei mit besonderem Vorteil die Feinheit der Trägerpartikeln unter 76 μίτι liegen soll. Schließlich liegt es auch noch im Rahmen der Erfindung, daß das Volumenverhältnis des Überzugs zu den Trägerpartikeln im Bereich zwischen 2 und 10%, vorzugsweise bei etwa 5% liegt.

Die Trägerpartikeln können aus einer Vielzahl von Materialien ausgewählt werden, die billiger als Blei sind und deren spezifisches Gewicht eine gute Suspension innerhalb des Dispersionsmittels gewährleistet. So eignen sich als Werkstoffe für die Trägerpartikeln bevorzugt:

i) Metalle, wie Aluminium oder seine Legierungen und Magnesium oder seine Legierungen;

ii) Organische Elastomere, wie Polyvinylchlorid, Polyäthylen, Polypropylen oder Polyamid;

iii) Anorganische Werkstoffe, wie Glimmer, Asbest,

Vermiculit oder in einen entsprechenden Zustand und entsprechende Größe gebrachtes glimmerhaltiges Eisenerz mit einer Feinheit von unter 76 μΐη.

Wird ein überzogenes feinverteiltes Material der Kategorie i) verwendet, soll das spezifische Gewicht so groß sein, daß es sich in dem Dispersionsmittel abzusetzen trachtet. Findet dagegen ein Material der Kategorie ii) Verwendung, so soll das spezifische Gewicht etwa zwischen 0,90 und 2,20 liegen. Infolgedessen ist es möglich, ein Material auszuwählen, welches auch dann in Suspension bleibt, wenn es mit einem dünnen Überzug eines Metalls, wie z. B. Blei, versehen ist. In gleicher Weise erlauben auch die in der Kategorie iii) aufgeführten Materialien eine entsprechende Kombination.

Daraus ergibt sich, daß bei sorgfältiger Auswahl des feinverteilten Mittels es möglich ist, eine weit größere Gewähr bei der Erhaltung der umhüllten Teilchen im Zustand der Suspension zu haben. Dadurch wird ein übermäßiges Absetzen in Aufbewahrungsbehältern vermieden, was bei Metalldispersionen üblicherweise ein schwieriges Problem darstellt. Weitere Vorteile für den Gebrauch ergeben sich insofern, als eine bessere Dispersion des feinverteilten Materials bei verdampfen dem Lösungsmittelgehalt erhalten bleibt.

Als Dispersionsmittel kann jedes synthetische Kunstharz verwendet werden, welches bei Raumtemperatur eine viskose Flüssigkeit ist, die sich zu einer geregelten progressiven Polymerisation durch Vermischen mit einem entsprechenden Anteil eines reaktionsfähigen Zwischenmittels eignet. Bevorzugte Beispiel für ein solches Zwischenmittel sind (a) Benzoyl — Peroxyd, (b) ein pflanzliches Öl, wie z. B. Leinöl oder jedes Öl mit trocknenden oder halbtrocknenden Eigenschaften.

Andererseits können auch Mittel tierischen Ursprungs, wie z. B. Lanolin, die polymerisierbar sind, Verwendung finden. Ein solches Gemisch reagiert unter Erzielung bestimmter gewünschter physikalischer und chemischer Eigenschaften.

Vorzugsweise wird das feinverteilte Material mit dem Überzugsmittel im Verhältnis von 2 bis 15 Gew.-% an Überzugsmittel je Gewichtseinheit des feinverteilten Materials zerkleinert.

Eine geeignete Teilchengröße für die zur Bildung des Oberflächenüberzugs erforderlichen fein zu mahlenden Bleipartikeln liegt oberhalb 76 μιη, vorzugsweise bei 152 μηι.

Das bevorzugte Überzugsmaterial ist Blei. Geringe Zusätze von Zinn verbessern die Zähigkeit des Metallüberzugs, ohne dessen Gleitfähigkeit zu zerstören, während andererseits Antimon die Härte beträchtlich erhöhen kann. Die minimale Menge an Überzugmetall muß gewährleisten, daß ein dünner, aber durchgehender Überzug zum völligen Einhüllen des Trägermittels erzielt wird. Infolgedessen darf die Menge nicht unter etwa 2% nach dem Volumen liegen.

Hinsichtlich der maximalen Menge erscheint es technisch nicht vorteilhaft, 10% nach dem Volumen zu überschreiten wenn ein reines Überzugmetall eingeschlossen ist, während Legierungen die Verwendung eines etwas höheren Prozentsatzes erlauben.

Der optimale Prozentsatz liegt im Bereich von etwa 5% Überzugmaterial gegenüber 95% Trägermaterial, bezogen auf die Volumina.

Die eigentliche Wirkungsweise der Umhüllung ist zweifach, indem die Staubteilchen des Metalls an der Oberfläche des Träger-Elastomers oder anorganischen Materials anhaften und infolge ihrer geringen Größe unter leichtem Druck deformierbar und streichbar sind. Andererseits besteht die Möglichkeit der elektrostatischen Anziehung. Gleichzeitig werden die größeren -, Metallteilchen in die Oberfläche des Trägermaterials eingedrückt und, wenn sie einmal mechanisch anhaften, werden die oberflächlichen Unregelmäßigkeiten durch den Mahlvorgang plastisch verformt und gegeneinander verstrichen. Die zweckmäßigste Methode der Überprü-

Hi fung ist die Technik der Farbmakroskopie.

Die Farbprüfung wird unter Verwendung eines Reagens ausgeführt, welches ein leuchtendes oder unterscheidungskräftiges Pigment bildet, wenn es mit dem umhüllten Metall oder der Legierung reagiert.

ι·! Dann folgt die makroskopische Prüfung einer ausreichenden Menge des Materials um sicherzustellen, daß die Umhüllung der Partikeln vollständig ist und das metallische Mittel das Trägermaterial tatsächlich überzogen hat und nicht lediglich eine trockene

>o Dispersion bildet.

Beispielsweise hat Polyamidpulver ein weißes, fast kristallines Aussehen, während es nach dem Mahlvorgang grau erscheint. Wird es dann mit angesäuertem Kaliumbichromat behandelt und mit Wasser ausgewa-

2> sehen, bildet sich ein durchgehender tiefgelber Film über die gesamten Teilchen und zeigt zuverlässig die vollständige Umhüllung an.

Dieselbe Erscheinung ergibt sich, wenn Aluminium mit Blei umhüllt wird.

Der Mahlvorgang kann in einer Kugelmühle, einer Rollenmühle od. dgl. durchgeführt werden, wobei ein dünner kontinuierlicher Überzug erzielt wird.

Der abschließende Schritt zur Erzielung des gewünschten Schutz- und Schmiermittels ist die Disper-

jj sion des Gemischs von Metall und schuppenförmigen bzw. plättchenförmigem Material in dem synthetischen Harz auf beliebige Weise, im allgemeinen in Gegenwart einer geringen Menge eines organischen Lösungsmittels, welches den Mischvorgang begünstigt. Wenn dieser Ansatz in Gegenwart von Luft auf die Metallfläche angewendet wird, verflüchtigt sich das Lösungsmittel durch Verdunstung.

Auf diese Weise erzielte Schutzüberzüge führen zu einem unbegrenzten Schutz für Eisenflächen sowohl gegenüber sauren als auch alkalischen Einwirkungen. Sie sind von besonderer Bedeutung für die Herstellung und die Weiterverarbeitung von Stahldraht, bei welchem das zum Schutz der Drähte gegen Korrosion erforderliche Mittel gleichzeitig als Schmiermittel dienen muß, wenn das Seil einer dynamischen Belastung ausgesetzt ist.

Ferner sind Ansätze dieser Art außerordentlich stabil über einen beträchtlichen Temperaturbereich, und sie haben eine hohe Adhäsionskraft. Andererseits können sie gegebenenfalls mit Hilfe eines entsprechenden Lösungsmittels bzw. Lösungsmittelgemischs leicht entfernt werden. Sie können jedoch auch leicht durch Anstreichen oder Sprühen wieder aufgebracht werden, was eine einfache Überprüfung und Wiederversiegelung ermöglicht.

Versuche haben ergeben, daß bei Verwendung des gleichen Basisharzes als Dispergenz das mit Blei umhüllte Aluminium-Plättchen eine um 2% erhöhte Schmierwirkung gegenüber unbehandelten Aluminium-Plättchen von der gleichen Größe aufweist.

Bevorzugte Beispiele für Zusammensetzung in denen die erfindungsgemäßen Teilchen -verwendet werden, werden anschließend beschrieben:

	Bereich	Typisch
Zusammensetzung 1
Bleiüberzogenes Aluminium	20-30%	24%
Harzbasis	25-35%	30%
Mikrokristallines Wachs,	5-10%	7%
Schmelzpunkt 60-83⁰C
Lösungsmittel (Terpentinölersatz)	35-45%	39%
Zusammensetzung 2
Bleiüberzogenes Magnesium	20-30%	24%
Harzbasis	25-35%	30%
Mikrokristallines Wachs,	5-10%	7%
Schmelzpunkt 60—83°C
Lösungsmittel (Terpentinölersatz)	35-45%	39%
Zusammensetzung 3
Bleiüberzogenes organisches	20-30%	24%
Pulver in Form eines Polymers,
z. B. Polyäthylen, Polypropylen,
Polyvinylchlorid
Harzbasis	25-35%	30%
Mikrokristallines Wachs,	5-10%	7%
Schmelzpunkt 60-83⁰C
Lösungsmittel (Terpentinölersatz)	35-45%	39%

Bereich Typisch

20-30% 24%

Bleiuberzogs-7.es anorganisches

Material z. tx Glimmer, glimmer-

haltiges Ei:>x-^rz, Vermiculit

als Pigment

Harzbasis

Mikrokristallines Wachs,

Schmelzpunkt 60—83° C

Lösungsmittel (Terpentinölersatz) 35-45%

Zusammensetzung 5

Bleiüberzogenes Zinkpulver
Harzbasis

Mikrokristallines Wachs,
Schmelzpunkt 60—83°C
Lösungsmittel (Terpentinölersatz) 35-45%

Zusammensetzung 6

Bleiüberzogencs Zinkpulver 82-88%

Harzbasis 2,5-4,5%

Mikrokristallines Wachs, 0,9-1,8%

Schmelzpunkt 60—83°C
Lösungsmittel (Terpentinölersatz) 5-15%

25-35% 5-10%

20-30%

25-35%

5-10%

30% 7%

39%

24%

30%

7%

39%

87%

3%

0,5%

9,5%

Claims

Patentansprüche:

1. Mit einem Schwermetallüberzug versehene Trägerpartikeln, dadurch gekennzeichnet, > daß sie die Form von Schuppen oder Plättchen aufweisen, die von einer gleichmäßigen glatten Überzugsschicht aus Blei, Zinn oder deren Legierungen umhüllt sind.

2. Trägerpartikeln nach Anspruch 1, dadurch i<> gekennzeichnet, daß sie in einer Größe unter 76 μίτι vorliegen.

3. Trägerpartikeln nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, duß das Volumenverhältnis des Überzugs zu den Trägerpartikeln im Bereich von 2-10% liegt.

4. Trägerpartikeln nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch ein Volumenverhältnis von 5%.

5. Verfahren zur Herstellung der Trägerpartikeln nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwermetallüberzug auf die schuppen- oder pläuchenförmigen ,Trägerpartikeln durch einen Mahlprozeß aufgebrachtwird.

6. Verwendung der Trägerpartikeln nach einem der Ansprüche 1 bis 4 in einem korrosionsverhindernden Mittel.