DE1519098A1

DE1519098A1 - Metallbeschichtungsmassen

Info

Publication number: DE1519098A1
Application number: DE19641519098
Authority: DE
Inventors: Guerra John A; Wollek Raymond F
Original assignee: Daubert Chemical Co Inc
Current assignee: Daubert Chemical Co Inc
Priority date: 1963-08-26
Filing date: 1964-08-24
Publication date: 1970-03-19
Also published as: CH467851A; SE325356B; GB1076927A; DE1519098B2

Description

DIPL.-II-^ ....-LLBK. ρ _{15 ig} 098.4

PaK - ι ■ ·■'- >'^;

\ 8 ΜΟΝ'—ΕΝ 80 Lticile-GraJiii-Slra,.e Si
Teleion 4437 55

Daubert Chemical Company,4700 South Central Avenue, Chicago, Illinois 60638 (V. St.A.)

Metallbeschichtungsmassen

Die Erfindung betrifft versprühbare zusammengesetzte Massen zum Schutz für metallische Oberflächen gegen Korrosion und Abrieb und insbesondere auch versprühbare, nicht flüssige Massen in form von Gelen, die eine feste, trockene, gegen Korrosion, Abrieb und Stoß widerstandsfähige Schicht auf Bauteilen (frames) und Unterseiten von Motorfahrzeugen zu bilden vermögen.

Es ist allgemein bekannt, die metallischen Unterflächen von Motorfahrzeugen mit Stoffen zu beschichten, die schalldämpfende und ebenso .- was noch wichtiger ist - korrosionsverhütende Eigenschaften haben.' Zu diesem Zweck haben, sowohl vom Gesichtspunkt der Herstellung wie der kommerziellen Anwendung, zahllose Stoffe Anwendung gefunden; während diese aber vom Standpunkt der Schalldämpfung und der Korrosionsverhütung einigermaßen zufriedenstellende Resultate ergaben, haben sie dennoch verschiedene bemerkenswerte Nachteile gezeigt.

Die allgemein bekannten und weit verbreiteten Unterschutzmassen für Kraftfahrzeuge gehören zum Typus der "gefüllten" Asphalte. Es ist allgemein bekannt, daß solche Stoffe schwierig zu handhaben sind und wegen unsau-

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berer Beschichtung weitere Reinigungsprobleme ergeben. Ferner werden erhebliche Mengen in der Größenordnung von 15,1 - 27,7 1 (4-6 gallons) oder mehr dieser Stoffe für Unterschichten eines durchschnittlichen Personenfahrzeuges gebraucht. Während nun die Bestandteile der üb- '. liehen "gefüllten" Asphalt-Unterschutzmassen billig sind, werden die in dieser Richtung gemachten Ersparnisse wieder ausgeglichen durch die bei ihrer Anwendung 'auftretenden Reinigungsprobleme sowie durch die Zeit und Arbeit für sorgfältige Auftragung größerer Mengen von Unterschutzmaterialien eines Fahrzeugs. Eine weitere wesentliche Unzulänglichkeit dieser Produkte bei ihrer Anwendung als Unterschutzmasae für Kraftfahrzeuge entspringt aus der Entwicklung der Spritzapparatur zur pneumatisch-hydraulischen Ausführung. Diese Apparate brauchen zum Unterschied zu den früher benutzten Spritzapparaten keine Luft zur feinen Zerstäubung des Spritzgutes, vielmehr wird dieses Ergebnis erreicht durch Austretenlassen des Spritzgutes unter hohem Druck durch, eine Düse mit sehr kleinen Öffnungen. Meue sogenannten ^iuftä'eien" Zerstäuberapparate hat-c"η eins Anzahl von Vorteilen gegenüber den nut Luft arbeitenden Eerstäuberapparaten, die zu ihrer weitverbreiteten Anwendung besonders im Hlolnvertrieb gaführt haben. Die üblichen Untersclrutzmass<^;m vom "gefüllten" Aspfca!^:.ttyp haben sich für eine Verwendung in den luftfreien Zerstäuberapparaten wegen ihrer Tendenz, die Austrittsdüsen für das Unterschutzmaterial zu verstopfen, als unbrauchbar erwiesen.

Zur Lösung der mit der Verwendung der üblichen Unterachutzmassen vom "gefüllten" Asphalttyp verbundenen Probleme, besondere in den luftfreien Zerstäuberapparaten, hat nun die einschlägige Industrie fett- oder wachsähnliche Stoffe entwickelt, die chemisch inert sind und der Korro-

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sionswirkung sowie der Einwirkung von Wasser und etwaigen, durch die Straße bedingten Chemikalien widerstehen. Während nun diese fett- oder wachsähnlichen Untersehutzmassen sich als ausreichend für eine Verwendung in Verbindung mit einer luftfreien Zerstäuberapparatur erwiesen haben, bedürfen sie bei ihrer Anwendung in Kraftfahrzeugen dennoch einer ständigen Beobachtung, um festzustellen, wieweit der den mit den Massen bedeckten Metallflächen gewährte Schutz geht. Dieser temperäre Charakter einer Schutzschicht ist in der Hauptsache bedingt durch die !Tatsache, daß die fett- oder wachs ähnlichen Stoffe nicht trocknend sind, leicht durch Abrieb, Stoß oder durch Einwirkung erhöhter Temperaturen entfernt werden können.

Gemäß vorliegender Erfindung wurden nun geeignete Beschichtungsmassen für Metalle mit spezieller Anwendbarkeit für die Unterschichten von Kraftfahrzeugen entwikkelt, die im wesentlichen die mit den bisherigen Schichtmassen verbundenen Nachteile beseitigen. Die verbesserten Massen nach vorliegender Erfindung ergeben einen dauerhaften, festen, trockenen, korrosions-, abrieb- und stolifesten PiIm; abgesehen davon aber haben sie vibrations- und schalldämpfende Eigenschaften. Weiterhin haben die erfindungsgemäuen Massen ausgezeichnete Hafteigenschaften und können ohne Schwierigkeit auch über anderen Schutzschichten angebracht werden. Ein fester, trockener Film wird mit den erfindungsgemäßen Massen im Verlauf weniger Stunden auf einer Metallfläche erzielt, und schon dünne Filme sind imstande, die erwünschten Eigenschaften zu erfüllen. Der mit den Massen gebildete Film behält seine Zähigkeit und Elastizität in weiten Grenzen zwischen hohen und niederen Temperaturen. Die Massen sind

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insbesondere für luftfreie Zerstäuberapparate geeignet, und gestatten es, die wirksame Unterfütterung eines Motorfahrzeuges in annähernd der halben Zeit und mit wesentlich weniger Material, als sie bei den üblichen Unterschutzmassen erforderlich waren, durchzuführen. Bei Nichtgebrauch sind die Massen für lange Zeit und auch über weite Temperaturbereiche stabil.

In ihrem weiteren Umfang schließt die Erfindung verbesserte Meta11beSchichtungsmassen ein, die aus der stabilen Lösung eines asphaltischen Materials in der Form eines im wesentlichen nicht flüssigen Gels bestehen. Der Ausdruck "Asphaltmasse" wird hier im allgemeinen Sinne gebraucht und soll umfassen die normalerweise festen, nativen oder natürlichen Asphalte, wie Trinidadasphalt, Gilsonit, Grahamit, Glanzpech (glance pitch), bituminöse Stoffe, wie im Dampf oder Vakuum reduzierte Asphalte und Petroleumrückstände, Krackrückstände, oxydierte oder geblasene Asphalte, Rohöl enthaltende Asphalte, Kohlenteer und Peche, Mischungen solcher natürlicher Asphalte und bituminöser Stoffe, ferner Mischungen davon mit natürlichem oder synthetischem Kautschuk und/ oder Harzen, wobei der Asphalt und/oder der bituminöse Stoff, Petroleumrückstand usw., den Hauptbestandteil der Mischung ausmachen. Wie in unserer laufenden Anmeldung, Serial No. 304-627_f angemeldet am 26. August 1963, ist der Ausdruck "füllerfrei" zur Beschreibung der erfindungsgemäßen Massen anwendbar; bei seiner Anwendung bedeutet er, daß der physikalische Charakter der Mischung derart ist, daß, insoweit eie festes Material enthält,

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die Teilchengröße und der Dispersionegrad der Stoffe eine erfolgreiche Anwendung in den luftfreien Zerstäuberapparatüren gestatten.

Die erwünschten Eigenschaften der verbesserten MetallbeSchichtungsmassen nach vorliegender Erfindung werden vorzugsweise angetroffen bei den im nachfolgenden beschriebenen Zusammensetzungen, die auf solchen Asphaltmassen basieren, die von Rohpetroleumrückständen vom luftgeblasenen oder nicht geblasenen Typus abgeleitet sind. Die Eigenschaften der für vorliegende Erfindung geeigneten Asphaltmassen sind variabel; ausgezeichnete Ergebnisse können z. B. mit Asphalten, die eine Nadel-Penetration von ungefähr 16 bis ungefähr 85 bei 25⁰C (77⁰I¹) und einen Erweichungspunkt im Bereich von 54⁰C - 112⁰C (130° - 235⁰P) aufweisen, erhalten werden. Beispielhafte Asphalte dieser Art sind jene, die im Handel unter den Handelsbezeichnungen "Korite Nr. 3"» "Korite 0" und»Korite K 502" (Standard Oil) und "Petrofina S-1083" (American) erhältlich sind. Die Massen "Korite K 502" und "Petrofina S-1083" werden in verschnittener Form verkauft; im Falle des "Korite K '502" stellen sie eine 5O:5O-Lösung von Asphalt und Mineralspriten dar, im Falle des "Petrofina S-1083" eine 60:40-Lösung von Asphalt und Mineralspriten.

Bei der Herstellung der Gel-Zubereitungen nach vorliegender Erfindung wird im allgemeinen die Asphalt-Basis in Form einer lösung von Asphalt in organischen Lösungsmitteln benutzt. Wo das asphaltisohe Basismaterial als Verschnittprodukt in handelsüblicher Form, z. B. bei den vorerwähnten Produkten "Korite K 502" oder "Petrofina

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S-1083" vorgesehen ist, kann es in dieser Form benutzt oder durch weitere Mengen Mineralsprite oder durch andere geeignete organische Lösungsmittel verdünnt werden. Wo das Asphaltbasis-Material in fester Form vorgesehen ist, also nicht in Lösung oder nicht mit einem organischen Lösungsmittel gemischt, wie z. B. bei "Korite 0" oder "Korite No. 3"» wird das asphaltische Material mit einem organischen Lösungsmittel oder mit mehreren gelöst oder verdünnt. Beispiele dafür sind Petroleumlösungsmittel, z. B. Mineralsprite, Kohlenöl, Gasolin, Kerosin, Terpentin, Kohlenteerlösungsmittel wie Naphtha, Benzin, Toluol, Xylol, chlorierte Kohlenwasserstoffe wie Kohlenstofftetrachlorid, Mchloräthylen, Trichlorethylen, Ketone wie Aceton, Methylisobutylketon, Methyläthylketon, Methylzellusolve u. dgl. Das Verdünnungsmittel braucht kein vollständiges Lösungsmittel für das asphaltische Material zu sein, es soll nur in erster Linie als Weichmachungsmittel dienen. Bei Anwendung eines entflammbaren Verdünnungsmittels ist es aus Sicherheitsgründen vorteilhaft, ein Verdünnungsmittel derart zu wählen, daß die Mischungen in ihrer gebrauchsfertigen Form einen Minimumflash point von ungefähr 37,8⁰C (100⁰F) haben.

Um das Ziel vorliegender Erfindung zu erreichen, wird das asphaltische Material -in seiner verdünnten oder Lösungsform in einem organischen Lösungsmittel in ein versprühbares, im wesentlichen nicht flüssiges Gel überführt. Spritzbeläge sollen zwei miteinander ziemlich unverträgliche Eigenschaften aufweisen, nämlich geringe Viskosität in der Spritzapparatur, dagegen Härte oder wenigstens hohe Viskosität unmittelbar nach dem Aufstrelchen der zu bedeckenden Oberfläche. Die Gelstruktur soll

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durch die mechanische Kraft leicht aufgehoben, aber schnell wieder gebildet werden, wenn die Krafteinwirkung nachläßt, um ein Zierlaufen zu verhindern. Die Massen müssen daher, wenn sie im Bndeffekt fest sein sollen, unter Druck, aber flüssig als Flüssigkeiten von schwacher Viskosität vorliegen. Dieser Effekt wird bei der praktischen Durchführung der vorliegenden Erfindung durch innige Zumischung eines geeigneten Gelierungsmittels zu dem verdünnten asphaltischen Material erreicht. Der hier gebrauchte Ausdruck "Gelierungsmittel" umfaßt solche Stoffe, welche mit den asphaltischen Materialien verträglich und für die Zwecke der Erfindung brauchbar sind, und welche in Kombination mit den asphaltischen Stoffen geeignet sind, eine^ stabile, homogene, gleichmäßig verwachsene (even textured), festanhaftende, versprühbare Gellösung zu bilden; diese muß eine schwache, innere Kohäsionsfestigkeit aufweisen und nach der Aufbringung auf der Metallschicht einen festen, trockenen, wasser- und chemikalienfesten Film bilden. Der Film muß gegen Korrosion, Abrieb und Stoß widerstandsfähig sein und zusätzlich gute schalldämpfende Eigenschaften aufweisen und seine Zähigkeit und Elastizitl; über weite Temperaturbereiche behalten.

Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Massen können mannigfache Gelierungsmittel zur Anwendung kommen. Von besonderer Brauchbarkeit sind die Alkali- und Erdalkali-Metallsalze von höhermolekularen Monocarbonsäuren, insbesondere Fettsäuren; Beispiele dafür sind Natrium-, Kalium-, Lithium-, Calcium-, Barium- und Strontium-Salze solcher Fettsäuren wie Caprylsäure, Caprinsäure (capric),

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Laurinsäure (lauric), Myristinsäure, Palmitinsäure, Stearinsäure, Arachissäure (arachidic), Lauroleinsäure, Myristoleinsäure, Palmitoleinsäure, Ölsäure, Gadoleinsäure, Ricenoleinsäure, Linoleinsäure, Linolensäure, Eleostearinsäure, Arachidonsäure, Clupanodonsäure;" besonders erwünscht sind die C-g-C-g-Fettsäuren, insbesondere Ölsäure und Stearinsäure. Weiterhin können kurzkettige und langkettige Aminsalze der oben erwähnten höhermolekularen Monocarbonsäuren, z. B. solche, die sich vom Iso/propylamin Butylamin, Amylamin, Dodecylamin, Tetradecylamin, Cetylamin, Oleylamin u. dgl. ableiten, zur Anwendung kommen. Erläuternde Beispiele von anderen anwendbaren Gelierungsmitteln sind kolloidale Kieselsäurepräparate wie z. B. Silica-Aerogele; Beispiele dafür sind die, die unter den Marken "Cab-O-Sil" (Godfrey Cabot) und "Santocel" (Monsanto Chemical Company) im Handel sind; ferner Amin-Bentonit-Reaktionsprodukte, wie sie z. B. unter der Marke "Bentone" (National Lead Company) verkauft werden, oder solche, die durch Reaktion eines heterozyklischen tertiären Amins gebildet und unter der Marke "Amine 0" (Geigy Chemical Co.) verkauft werden oder mit einem Attapulgit-Derivat, Handelsmarke "ATTA GEL 20" (Minerals and Chemicals Philipp Corp.); ferner quaternäre Ammoniumverbindungen wie höhere Alkyl-(C.₂ "bis C.g)-trimethylammoniumhaüogenide, insbesondere Cetyltrimethylammoniumchlorid, Cetyltrimethylammoniumbromid, Oleylfcrimethylammoniumchlorid, Octadecyltrimethylammoniumchlorid, Nonylbenzyltrimethylammoniumchlorid u. dgl.

Zur Erzielung der gewünschten Gelstruktur der erfindungsgemäßen Massen ist es wesentlich, daß ein inniger Kontakt des asphaltischen Materials mit dem Gelierungsmit-

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tel hergestellt wird, um eine im wesentlichen gleichmäßige Verteilung des Gelierungsmittels durch die ganze Masse hindurch zu erzielen. Dieses Ergebnis kann auf mannigfalige Weise, je nach der Natur des Gelierungsmittels, erreicht werden. Bei Anwendung eines Salzes, z. B.einer höhermolekularen Fettsäure als Gelierungsmittel, kann eine ausgezeichnete Gelstruktur durch Einführung z. B. der Fettsäure und einer wässrigen Lösung von Natriumhydroxyd in die lösung des asphaltischen Materials in einem organischen Lösungsmittel und eine Bildung des fettsauren Natriumsalzes in situ unter Bewegung erreicht werden. Andererseits werden bei Benutzung eines Gelierungsmittels, wie z. B. eines leichtgewichtigen, porösen Silica-aerogels, z. B. "Cab-O-Sil", wirksame Effekte durch Einführung des Aerogels in die Lösung des asphaltischen Materials im organischen Lösungsmittel und mechanische Durcharbeitung der Masse bis zur Entwicklung der Gelstruktur erreicht. Eine herkömmliche Kolloidmühle oder Farbmühle kann für diesen Zweck verwendet werden.

In der besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird, wie oben dargelegt, das Gelierungsmittel in situ gebildet; dies wird in besonders erwünschter Form durch Zugabe einer starken wässrigen Lösung des Alkali- oder Erdalkali-Metallhydroxyds und einer höhermolekular en Fettsäure, insbesondere Öl- oder Stearinsäure, oder eines an solchen Säuren reichen Materials zu dem organischen Lösungsmittel und der asphaltischen Masse erreicht; dabei wird das Hydroxyd im Überschuß über die stöchiometrich erforderlichen Mengen angewandt, um das entsprechende Alkali- oder Erdalkali-Salz der erwähnten Fettsäuren zu bilden. Bei Anwendung

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eines Alkalimetallhydroxyds, ζ. B. Natriumhydroxyd, zur Bildung der Gelstruktur der erfindungsgemäßen Massen wird ein Überschuß in der Größenordnung vom Zwei- bis Sechsfachen und vorzugsweise Zwei- bis Dreifachen der stöchiometrischen Menge zur Bildung des Natriumsalzes der Fettsäure benutzt. Bei Bildung der Gelstruktur mit Hilfe eines Erdalkalimetallhydroxyds, z. B. Calciumhydroxyd, wurden gute Ergebnisse mit einem Überschuß von '50 bis 100 fo, gewöhnlich 75 - 85 #, über die stöchiometrische Menge erhalten. Wie weiterhin gefunden wurde, sind diese Überschüsse an den Hydroxyden besonders erwünscht bei der Herstellung der Gelstruktur in der endgültigen Beschichtungsmasse, die nicht nur über einen erheblichen Temperaturbereich stabil ist, sondern auch eine geringe interne Kohäsionskraft aufweist und somit besonders für eine Verwendung in den luftfreien Zerstäuberapparaten geeignet ist. Das Zusatzverhältnis der Fettsäuren und die Dauer der Bewegung oder Mischung bei der Herstellung der Massen spielen für den genauen Charakter der in dem Endprodukt erhaltenen Gelstruktur eine Rolle. Im allgemeinen werden ausgezeichnete Gelstrukturen bei der vorerwähnten in situ-Bildung des Gels erhalten, wenn gleichzeitig im Endprodukt das Wasser und das freie Alkalibzw. Erdalkalimetallhydroxyd 1 oder 2 bis 10 Gew.$ oder etwas mehr ausmachen.

Die Eigenschaften des Films oder der erfindungsgemäßen Beschichtungsmasse kann unter dem Gesichtspunkt ihrer Adhäsion, des Abrieb- und des Korrosionswiderstandes sowie der schalldämpfenden Eigenschaften vorteilhaft dadurch verstärkt und verbessert werden, daß man in das ' asphaltisohe Material ein Elastomeres und/oder einen aus festen Teilchen bestehenden Füller einarbeitet. So ver-

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stärkt ζ. B. eine geringe Menge eines Elastomeren, wie Neopren, bei Zugabe zur asphaltischen Basismasse die Hafteigenschaften wie auch den Korrosions- und Abriebwiderstand der Beschichtung. Das Neopren wird zweckmäßig in gelöster Form zugegeben. Brauchbar dafür sind eine Reihe von Lösungen von Neopren, wie sie im Handel sind, und im allgemeinen aus Neoprenen verschiedener Typen gelöst in einem aromatischen oder chlorierten Lösungsmittel bestehen. Ein erläuterndes Beispiel einer solchen Lösung besteht aus 15# Neopren AC und 85 i» Xylol. Wenn auch das Neopren vorzugsweise benutzt wird, kann es doch ganz oder teilweise ersetzt werden durch Lösungen von natürlichem und regeneriertem Kautschuk oder Lösungen von synthetischem Kau.jchuk, wie z. B. Butadien-Acrylnitril-Copolymere, Butadien-Styrolen-Copolymere, Butylkautschuk, Ieobutylen-Polymere, Polyester-Kautschuke u. dgl. Wenn es die Wirtschaftlichkeit gestattet, kann die Basis auB asphaltischem Material teilweise durch natürliche oder synthetische Harze ersetzt werden, wobei als natürliche Harze Hclzharze und natürliche Gummisorten wie Kopal und Kauri infrage kommen. Beispiele von synthetischen Harzen, wie sie für die erfindungsgemäßen Massen gebraucht werden, sind Petroleum-Polymerharze., Kumaron-Indenharze, Epoxyde, Phenolharze, Polyester, Polyäther, Vinylharze, Acrylharze u. dgl. Neoprenkautschuke sind besonders erwünschte Zusätze in Mengen von 0,5-1 Gew.^ der Gesamtmasse. Das Neopren oder ähnliche Stoffe sollen im allgemeinen nicht in Mengen benutzt werden, die über ihrem Löslichkeitsgrad in organischen Lösungsmitteln liegen; für gewöhnlich werden sie in der Größenordnung von 0,2 bis 15 $ oder etwas mehr, aber aus wirtschaftlichen Erwägungen gewöhnlich von 0,6 bis 2 #, bezogen auf das Gewicht

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der Gesamtmasse, angewandt,

Weiterhin können in diesem Zusammenhang die charakteristischen Eigenschaften der Schalldämpfung und der Kohäsionsstärke zusätzlich zu dem Abriebwiderstand des auf den Metallflächen gebildeten Pilmes verstärkt werden durch teilweisen Ersatz des Asphaltmaterials mit einem in fester Teilchenform vorliegenden Füller. Der aus Pestteilchen bestehende Füller kann aus einer großen Gruppe von Stoffen ausgewählt werden. Jedoch muß mit Rücksicht auf die besondere Eignung der Massen zur Verwendung in luftfreien Sprühapparaten, die gewöhnlich Hartstahldüsen mit sehr engen Öffnungen aufweisen, der den Massen zugesetzte Füller aus Peststoffteilchen von weichem Typ bestehen, d. h., solche, die wenig oder keinen Verschleiß verursachen, um die Lebensdauer der Düse zu verlängern. Ferner müssen mit Rücksicht auf die kleinen Öffnungen der Düsen die Teilchen des zugesetzten Feststoffes oder Füllers eine hinreichend kleine Teilchengröße haben, um frei ohne Verstopfung die Düsen passieren zu können. Bei Verwendung in einer luftfreien Zerstäuberapparatur müssen in Abhängigkeit von der Menge, in welcher das Teilchenmaterial oder der Füller in der Masse verteilt sind, die Teilchen eine Größe von 60 - 70 Maschen (60-70 mesh) und die Düse eine Öffnung von 0,033 - 0,038 cm (0,013 bis 0,015") im Durchmesser aufweisen. Im allgemeinen werden zur Einsparung von Kosten da3 Peststoffteilchenmaterial oder der Füller mit einer Maschengröße von 100, gewöhnlich 300- 400 oder kleiner, bevorzugt. Beispiele von solchen Feststoffteilchen oder Füllern, wie sie gemäß der Erfindung brauchbar sind, sind Galziumcarbonat, erschöpfte Fullererde, Talcum, Glimmer, Ton u. dgl. Besonders wertvolle Ergeb-

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nisse können mit einem geiallten Calciumcarbonat unter der Handelsmarke "Kalite" (Diamond Alkali Company) erhal-• ten werden. Dieses Produkt hat eine Teilchengröße in der Größenordnung von 0,1 bis 1 Mikron und die Teilchen sind mit einer 1$igen Beschichtung von Fettsäure (Stearinsäure) versehen, welche die Bildung der Gelstruktur der Masse unterstützt.

Verschiedene Mittel, sowohl mechanische wie chemische, können zur Anwendung kommen, um eine angemessene Dispersion der Feststoffteilchen in den Mischungen zu erreichen. Im allgemeinen werden die üblichen Rührvorrichtungen erwünschte Resultate ergeben. Eine übliche Standardfarbstoff mühle, wenn sie zur Verfügung steht, ergibt eine ausgezeichnete Dispersion und ist besonders wirksam zur wesentlichen Ausschaltung von Anhäufungen von Teilchen mit größerer Maschenweite. Zur Erleichterung der Verteilung der Teilchen in der Masse können auch mannigfaltige chemische Dispergiermittel angewandt werden . Gute Ergebnisse wurden z. B. mit einer geringen Menge des Uatriumsalzes einer polymerisierten Alkylarylsulfonsäure erzielt, wie sie im Handel unter der Bezeichnung "Darvan No. 1" (R.T. Vanderbilt Co.) zu kaufen ist.

Die Konsistenz der gelierten Massen nach der Erfindung kann als eine Art Petroleumgelee angesehen werden; sie hat jedoch nicht den fettähnlichen Charakter oder das Anfühlen eines solchen Produktes. Die Produkte nach der Erfindung sind glatt, gleichmäßig verwachsen, nicht klebrig und bei gewöhnlicher Temperatur nicht flüssig." Vorteilhaft sollen die Mischungen eine Viskosität von ungefähr 30.000 - ungefähr 38.000 centipoises aufweisen, wobei die Ablesung auf einem Brookfield Viskosimeter

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mit einer No. 4 Spindel bei 6 RPM bei einer Temperatur von ungefähr 6O⁰C (Hu⁰F) gemacht wurde. Beim Stehen erhöht sich die Viskosität, so dai3 die resultierende Gelzubereitung eine Penetration von 250 - 400, gemessen in einem üblichen Konus-Penetrometer mit einem Konus von I50 gr Gewicht, aufweist.

Die folgenden Beispiele verdeutlichen besonders bevorzugte Metallbeschichtungsmassen, insbesondere Unterschutzmassen für Kraftfahrzeuge, nach der vorliegenden Erfindung. Es versteht sich, daß im Lichte der dargelegten Grundsätze und Lehren durch Auswahl des Asphaltmaterjals der organischen Lösungsverdünnungsmittel sowie der Gelierungsinittel und des infra ge kommenden Mengenverhältnisses der Mittel viele andere Beschichtungsmassen hergestellt werden können, ohne daii dadurch der Rahmen der Erfindung überschritten wird.

Beispiel I Bestandteile Gew.

Vakuum-reduzierter Asphalt

(Petrofina S-1083) verschnitten

mit MineraIspriten zur Herstellung

einer 50^-Lösung des Asphalts in

Mineralspriten 78,9

Natriumhydroxyd (50 $ wässrig) 9,4

Ölsäure 7,9

Neopren (15 $> Neopren AG - 85% Xylol) 3,8

Pur die Herstellung einer Probe von ungefähr 1816 kg (4000 pounds) wird die Lösung des Asphalts in Mineralspriten in den Mischbehälter eingefüllt. Darauf wird das Natriumhydroxyd während einer Zeit von 30 Min. zugefügt.

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Dann wird innerhalb 45 Min. die Ölsäure zugegeben. Zuletzt wird die Neoprenxylollösung innerhalb von 20 Min. eingetragen. Die Mischung wird dann auf eine Temperatur von 60⁰C (HO⁰P) gebracht. Im allgemeinen begünstigt die Mischung der Bestandteile mit einem hochtourigen Scherenmiecher (shear)'die Gelformation, sogar bei niederen Temperaturen, wie bei Zimmertemperatur. Bei langsam laufender Rührung müssen etwas erhöhte Temperaturen zur Bildung des Gels angewandt werden. Die Mischung ist von schwarzer Forbe, ist ein nicht flüssiges Gel und fühlt sich weich (smooth) an.

Beispiel 2 Bestandteile Gew.$

Asphalt (geblasen) .

Mineralsprite Natriumhydroxyd (50$ wässrig) Ölsäure

Zuerst werden der Asphalt und die Mineralsprite gemischt, darauf wird die wässrige Natriumhydroxydlösung darin unter Rühren verteilt, bis die Mischung im wesentlichen homogen ist. Danach wird die ölsäure zugefügt -und die Mischung 30 Min. bei 82⁰C (180⁰P) bis zur vollständigen Gleichförmigkeit gerührt. Die Masse ist von schwarzer Farbe, ein nicht flüssiges Gel und ihrem Charakter nach weich und homogen..

Beispiel 3

Bestandteile

"Vakuum-reduzierter Asphalt

(Petrofina S-1083) verschnitten

mit Mineralspriten zur Herstellung

einer 50#-Lösung des Asphalts in

Mineralspriten 78,9

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42	,8
46	,4
5
5	,8

45	,5
5
40	,5
9

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Bestand teile Gew. jo

Butadien-Acrylnitril-Kautschuk

C1596 Hycar 1022- 85$ Toluol) 4

Natriumhydroxyd (50$ wässrig) 9,3

Tallölfettsäuren 7,8

Es wird nach dem Verfahren in Beispiel 1 gearbeitet. Das Produkt ist ein weiches, nicht flüssiges Gel.

Beispiel 4 Bestandteile Gew.

Asphalt (geblasen)

Gilsonit

Benzol

Silica-Aerogel (Cab-O-Sil)

Asphalt, Gilsonit und Benzol werden bis zur Homogenität vermischt. Darauf wird das Silica-Aerogel zugefügt und die ganze Mischung in eine Kolloidmühle eingefüllt und 4 5 Min. bei einer Temperatur von 54⁰C (130⁰F) darin behandelt. Die Mischung ist von schwarzer Farbe, ein nicht flüssiges Gel und fühlt sich weich und nicht klebrig an.

Beispiel 5 Bestandteile

Asphalt (geblasen)

Mineraleprite

Ileopren

llatriumhydroxyd (50$ wässrig)

Stearinsäure

Asphalt, lieopron (zuerst in Xylol gelöst) und Mineral-

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sprite werden zunächst gemischt, darauf wird das Verfahren • wie in Beispiel 1 fortgesetzt. Das Produkt ist ein schwarzes, nicht flüssiges Gel.

Beispiel 6 Bestandteile Gew.$

Asphalt (Korite 0) 48,2

Mineralsprite 48,4

Rotöl (Ölsäure) 2,4

Hydratisierter Kalk 0,5

Wasser 0,5

Darvan Uo. 1 (Dispergens) Spur

Zuerst werden Asphalt und Mineralsprite gemischt. Zur Mischung wird dann das Rotöl zugegeben. Der hydratisierte Kalk, Wasser und Darvan Ko. 1 werden aufgeschlämmt und dann langsam in die Asphaltmischung eingetragen. Die Mischung wird 30 Min. bei einer Temperatur von 82⁰G (180⁰P) bis zur Gleichförmigkeit gerührt. Das Produkt ist schwarz, ein nicht flüssiges Gel von weichem und homogenem Charakter.

Beispiel 7 Bestandteile Gew.^

Asphalt (Korite No. 3) verschnitten mit Mineralspriten zur Herstellung einer 50$-Lösung von Asphalt in Mineralspriten 75

Natriumhydroxyd (50$ wässrig) V,4

Stearinsäure 3,6

Galciumcarbonat (Kalite) 20

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Das Calciumcarbonat wird zu dem Asphaltverschnitt gegeben. Die Stearinsäure wird geschmolzen und langsam unter Rühren in die Asphalt-Calciumcarbonatmischung eingetragen. Darauf wird das Natriumhydroxyd unter langsamem Rühren zugefügt. Die Mischung wird dann 45 Min. bei einer Temperatur von 52⁰C (125⁰F) gerührt. Das Endprodukt ist von schwarzer Farbe, ein nicht flüssiges Gel und fühlt sich weich und nicht klebrig an.

Beispiel 8 Beatandteile Gew.%

Asphalt (Korite K 502) verschnitten 50 % Korite Mr. 3 Asphalt und 50% Mineralsprite 79

Natriumhydroxyd (50% wässrig) 2

Stearinsäure 4

erschöpfte Fullererde 15

Die erschöpfte Fullererde wird zu dem Asphaltverschnitt gegeben und darin mit einem mechanischen Rührer innig di3pergiert. Darauf werden Stearinsäure und Uatriumhydroxyd wie in Beispiel 7 zugegeben. Die Mischung wird eine Stunde lang bei einer Temperatur von 71⁰O (160⁰F) bis zur Gleichförmigkeit verrührt. Das Endprodukt ist von schwarzer Farbe, ein nicht flüssiges Gel und weich und homogen im Gefüge.

Beispiel 9 Bestandteile Gew.^

Asphalt (Korite No. 3) verschnitten mit

Gasolin zur Herstellung einer 60%igen

Lösung von Asphalt im Gasolin 80,5

Natriumhydroxyd (50% wässrig) 4

Ölsäure 4,5

Glimmer 11

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bad

Asphalt und Gasolin werden zuerst gemischt und darauf der Glimmer darin dispe.rgiert, Unter Rühren wird das wässrige Hatriumhydroxyd zugefügt, bis die Mischung gleichförmig erscheint Dann wird die Ölsäure zugegeben und die Mischung für 40 Min. bei 79⁰C (175⁰F) gerührt. Die Mischung ist schwarz, ein nicht flüssiges Gel, von weichem Gefüge und homogenem Charakter.

Die Mengenverhältnisse der verschiedenen Bestandteile, die in den Metallbeschichtungsmischungen nach der Erfindung zur Anwendung kommen, find verhältnismäßig variabel. Das Asphaltmaterial, zusammen mit dem organischen Lösungs- bzw. Verdünnungsmittel, macht bei weitem den

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größten Teil der Massen aus, gewöhnlich von ungefähr 50 - 97 Gew.$, während das Asphaltmaterial von 20 - 50$, gewöhnlich 4-0 - 45$, des Totalgewichtes der Massen ausmacht. Wenn das Asphaltmaterial teilweise durch einen Feststoff-Füller ersetzt wird, soll letzterer ungefähr 10 - 50$, gewöhnlich 20 - 40$, des Gewichtes da· Misohung betragen. Der Anteil des angewandten Gelierungsmittels ist abhängig von den Gelierungseigenschaften des jeweils angewandten Mittels. Im allgemeinen wird das Gelierungsmittel 1 - 20 Gew.$ d#r Massen ausmachen. In jenen Fällen, wo ein Verfahren zur in situ-Bildung des Gels angewandt wird, wird das Gelierungsmittel vorzugsweise von 5-5 bis ungefähr 12 $ des Totalgewichtes der Mischung betragen, während in jenen Fällen, wo die Gelstruktur durch mechanische Mittel hergestellt wird, z. B. beim Vermählen des Asphaltmaterials mit einer Silica-Suspension, die Menge des Gelierungsmittels von 1 - ungefähr 15$, gewöhnlich von ungefähr 3-10 Gew.$ der Mischung betragen wird, wobei diese Menge von dem jeweiligen angewandten Silica-Präparat und dem Mahlverfahren abhängt.

Die Dicke der auf metallischen Flächen angewandten Beschichtung variiert in erheblichen Grenzen, die u. a. von der Umgebung, in welcher das beschichtete Metall benutzt wird, abhängig sind. Bei Unterschutzschichten von Kraftfahrzeugen wird eine hervorragende Korrosions-, Abrieb- und Stoß-Beständigkeit ebenso wie eine Vibrations- und Schalldämpfung mit einer Beschichtung von einer Dicke von 0,13 mm - 0,38 mm (5-15 mils), gewöhnlich 0,203 mm 0,254 mm (8-10 mils) erreicht. Eine Beschichtung von nahezu 0,254 mm (10 mils) auf den metallischen Unterflächen eines üblichen Automobils kann mit ungefähr 3,8 1 (1 Gallon) der erfindungsgemäßen Mischung erhalten werden. Ein Film

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von dieser Dicke auf einer Metallplatte wurde einem Salzzerstäubungstest unterworfen; dabei wurde gefunden, daß die Metallfläche imstande ist, einer Zerstäubung von 5$iger, Salzlösung während 2000 Stunden bei einer Temperatur von 35° - 38⁰O (95° - 10O⁰P) zu widerstehen. Ein Film von dieser Dicke auf einer Metallplatte zeigte außerdem bei -23⁰C (-1O⁰P) 100#ige Bewährung und keinerlei Durchbruch bei Temperaturen bis zu 163⁰C (325⁰P).

Um die hervorragenden Eigenschaften einer Metallbeschichtung gemäß der Erfindung zu demonstrieren, wurde eine nach den lehren der Erfindung hergestellte Masse unter verschiedenen Gesichtspunkten mit den im Handel erhältlichen Unterbeschichtungsmassen vom Pettbasis-Typ, dem üblichen "gefüllten" Asphalt-Typ und dem Emulsions-Typ verglichen. Die Ergebnisse dieser Vergleichsversuche sind in der folgenden Tabelle gezeigt.

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Tabelle

	Gelierte Fettbasistyp Mischung	250 Std.	üblicher Asphalttyp	Emulsions- typ
Rostschutz (5$ Salzlösungs- Spray)	2000 Std.	1-1 1/2	400 Std.	400 Std.
Scha11dämpfung (Decay 21⁰C (70⁰F) Decibels	5	7,6-8,5 (2-2 i/2)	6	4
Erforderliche 1 (Gallons) pro Auto	3,8 (D	54°o (130°)	22,7 ie]	22,7 ie]
Durchbruchstem perature (⁰F)	163° (325°)	9,07 (20)	163° (325°)	163° (325°)
Zusätzl. Gewicht pro Wagen kg (lbs)	3,63 (8)	versagt	27,2 (60)	21 ,8 (48)
Abriebtest - S.A.E	. Bestanden	bestanden versagt

Es versteht sich, daß in der Zusammensetzung der Bestandteile und ihren Mengen Änderungen vorgenommen werden können. Auch können die Verfahren zur Erzielung der gewünschten Gelstruktur geändert werden, ohne daß damit der Rahmen der Erfindung verlassen wird.

Diese Anmeldung ist eine continuation-in part- Anmeldung unserer.Anmeldung Serial No. 304,627, angemeldet am 26. August 1963,

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- 22 - Patentansprüche

Claims

Patentansprüche

1. Schutzschichtmaterial für Metallflächen, dadurch gekennzeichnet, daß es gebildet, wird aus der Kombination der Lösung eines Aephaltmaterials in einem organischen Lösungsmittel, einem Gelierungsmittel, das im wesentlichen gleichmäßig in der Lösung verteilt ist, wobei die Kombination in Form eines im wesentlichen homogenen, gleichmäßig verwachsenen, fest haftenden, stabilen, nicht flüssigen Gels ist, das unter Druck verflüssigt werden kann und bei Nachlassen des Druckes sich schnell ohne Zerlaufen zurückbildet und bei Anwendung auf metallischen Flächen einen langhaftenden, festen, trockenen, gegen Stoß, Korrosion und Abrieb widerstandsfähigen Belag mit schalldämpfenden Eigenschaften bildet.

2. Schutzschichtmaterial gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet; da ι. das nicht flüssige Gel eine Konuspenetration von 250 - 400 bei Anwendung eines Konus von 150g Gewicht aufweist.

3· Schutzschichtmeterial gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das nicht flüssige Gel eine Viskosität von 30.000 - 38.000 Centipoises aufweist,gemessen mit einem Brookfield Viskosimeter und einer lio. 4 Spindel bei 6 RPM und einer Temperatur von 60⁰C (HO⁰F).

4· Schutzschichtmaterial gemäß den Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösung des Asphaltmaterials in einem organischen Lösungsmittel 50 - 97 Gew.# der Mischung, das Asphaltmateria_ selbst 2ü - 50 Gew.$ der Lösung und das Gelierungsmittel ungefähr 1 - 20 Gew.# der Kombination ausmacht.

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_BAD

Schutzschichtmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gelierungsmittel in Form eines Metallsalzes aus der Gruppe der Alkali- und Erdalkalimetalle und einer Fettsäure vorliegt.

6. Schutzschichtmaterial gemäi3 Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gelierungsmittel ein Silica-Aerogel ist.

Schutzschichtmaterial gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gelierungsmittel das Reaktionsprodukt einer Fettsäure von 16 bis 18 C-Atomen mit einem Überschuß eines Hydroxyds aus der Gruppe der Alkali oder Erdalkalimetallhydroxyde ist.

8. Schutzschichtmaterial gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Reaktionsprodukt ein Natrium- oder Calciumstearat oder -oleat ist.

9· Schutzschichtmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Asphaltmaterial teilweise durch ein Elastomeres oder ein im wesentlichen nicht abreibend wirkendes Feststoffmaterial ersetzt ist.

lO.^Schutzschichtmaterial gemäß Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß das Feststoffteilchen-Material in einer Menge von 10 - 50 Gew.$> der Mischung vorliegt und die Teilchen des Feststoffmaterials eine Größe von 0,1 Mikron bis 400 Maschen (400 mesh) aufweisen.

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11. Schutzschiehtmaterial gemäß Anspruch 10, dadurch ge-' kennzeichnet, daß es ungefähr 75 Gew.# der Lösung eines Asphaltmaterials in einem organischen Lösungsmittel, ungefähr 5 $> eines in situ gebildeten Calcium- oder Natriumstearats oder -oleats und ungefähr 20 # eines gefällten Calciumcarbonate mit einer Teilchengröße von ungefähr 0,1 bis 1 Mikron enthält.

12. Schutzschichtmaterial gemäß den Ansprüchen 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß es ungefähr 39 Gew.# Petro- \ leumrückstand, abgeleitet vom Asphalt, ungefähr 43 $> eines organischen Lösungsmittels, in welchem der Asphalt löslich ist, ungefähr 0,6 Neopren und das in situ gebildete Reaktionsprodukt aus etwa 8 Gew.# Ölsäure und etwa 9»5 $ einer 50$igen wässrigen Natriumhydroxyd lösung enthält.

13· Schutzschichtmaterial für Metallflächen gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es versprühbar und besonders für Kraftfahrzeugunterschutzschichten verwendbar ist.

14· Verfahren zur Herstellung eines Schutzschichtmaterials gemäß den Ansprüchen 1-8, dadurch gekennzeichnet,'daß zuerst die Lösung eines Asphaltmaterials in einem organischen Lösungsmittel gebildet und diese Lösung dann durch inniges Zumischen eines Gelierungsmittels in ein nicht flüssiges Gel überführt wird.

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15· Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Überführung der Lösung in das nicht flüssige Gel durch in situ stattfindende Bildung des Salzes eines Metalles aus der Gruppe der Alkali- oder Erdalkalimetalle und einer Fettsäure vorgenommen wird.

16. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Gel durch Vermischen von Silica-Aerogel mit der besagten Lösung gebildet wird.

17. Verfahren zur Herstellung eines Schutzschichtmaterials gemäß Anspruch 9» gekennzeichnet durch die Bildung der Lösung eines Asphaltmaterials in einem organischen Lösungsmittel und durch ein aus Peststoffteilchen bestehendes, im wesentlichen nicht abreibendes Material und durch Überführung der Lösung in ein nicht flüssiges Gel durch Zumischen eines Gelierungsmittels.

18. Verfahren nach Anspruch 14 und 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Gel durch Zumischen einer wässrigen Lösung, einer Verbindung aus der Gruppe der Alkalioder Erdalkalihydroxyde und einer Fettsäure zu der besagten Lösung gebildet wird, wobei das Hydroxyd im Überschuß über die stöchiometrische Menge, die für die Herstellung des entsprechenden Metallsalzes erforderlich ist, angewandt wird.

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