DE1669187B2

DE1669187B2 - Metallstaubhaltige anstrichmittel

Info

Publication number: DE1669187B2
Application number: DE1967H0063639
Authority: DE
Inventors: Helmut v. Dipl.-Chem. Dr. 4000 Düsseldorf Freyhold
Original assignee: Henkel & Cie GmbH, 4000 Düsseldorf
Priority date: 1967-08-18
Filing date: 1967-08-18
Publication date: 1977-02-24
Also published as: FR1602516A; GB1226360A; DE1669187A1; NL6810365A; US3505086A

Description

Es ist bekannt, sogenannte Metallstaubfarben als Korrosionsschutzfarben gegen Witterungseinflüsse und Wasser auf Metalle, vorzugsweise Eisen, unter Verwendung von Alkalisilikaten al« Bindemittel aufzubringen. Insbesondere kommen hierfür Zinkstaubanstriche in Betracht. Es kommt jedoch als Pigment auch Metallstaub von Aluminium, Blei oder Kupfer in Betracht, wobei letztere im Gemisch mit Zinstaub verwendet werden. Derartige Anstriche sind als Korrosionsschutz äußerst wirksam und widerstandsfähig. Ihrer Herstellung in der Pn-xis steht jedoch entgegen, daß die Mischungen aus Alkalisilikatlösungen und Metallstaub, insbesondere Zinkstaub, nur kurze Zeit verarbeitungsfähig sind, da die Bestandteile relativ schnell unter Wasserstoffentwicklungen reagieren. Daher bestehen bei der Aufbewahrung in geschlossenen Behältern und beim Transport derartiger Mittel Schwierigkeiten.

Es sind bereits Inhibitoren bekannt, welche die Reaktion zwischen der Alkalisilikatlösung und dem Zinkstaub verzögern, jedoch sind die Ergebnisse häufig für die Bedürfnisse der Praxis nicht befriedigend. Setzt man derartigen Anstrichmitteln Bleioxyd und Natriumpersulfat hinzu, so tritt die Wasserstoffentwicklung erst nach etwa 24 Stunden ein. Das ist jedoch für die Erfordernisse in der Praxis häufig noch unzureichend.

In neuerer Zeit ist ein Verfahren bekanntgeworden, mit dem man die Haltbarkeit derartiger Mischungen (sogenannte »Topfzeit«) erheblich verbessern kann. Diese Verbesserung läßt sich durch einen Zusatz von Alkalichromat und organischen Verbindungen, welche mindestens 2 Aminogruppen im Molekül enthalten, herbeiführen.

Schließlich ist auch bekannt, daß in solchen Mischungen Zusätze von Borsäure, Natriumborat oder Natriumperborat lagerstabilisierend wirken.

Es wurde nun gefunden, daß metallstaubhaltige Anstrichmittel für den Korrosionsschutz auf Basis von wäßrigen Alkalisilikatlösungen sich in ihren Eigenschaften, insbesondere hinsichtlich einer günstigen »Topfzeit« weiterhin verbessern lassen, wenn man sich der nachstehend beschriebenen Mittel bedient Diese sind gekennzeichnet durch einen Zusatz an in wässerigen Alkalisilikatlösungen löslichen, organischen Nitroverbindungen sowie Borsäure oder deren Salzen.

Geeignete organische Nitroverbindungen sind aliphatische Nitroverbindungen wie Nitromethan oder

Nitroessigsäure, ferner aromatische Nitroverbindungen wie Nitrobenzoesäure, Nitrophenole oder Dinitrophenole, Nitroresorcin und Nitrobenzcatechin.

Auskommen Verbindungen wie Nitroharnstoff und Nitroguanidin in Frage. Als besonders vorteilhaft hat sich ein Zusatz von Nitromethan, Nitrobenzoesäure und Nitrophenol erwiesen.

Die Zusatzstoffe finden in Mengen von 0,1—5, vorzugsweise 0,4—1.2 Gew.-%, bezogen auf festes Alkalisilikat, Anwendung.

Als weitere Komponenten enthalten die erfindungsgemäßen Mittel Borsäure oder deren Salze, zum Beispiel Kalium- oder Natriumborat oder auch Ammoniumborat. Diese Verbindungen werden in Mengen von 0,5 — 3, vorzugsweise 0,8—1,5 Gew.-°/o, jeweils bezogen auf festes Alkalisilikat, hinzugefügt.

Die genannten Zusätze können in Form von Lösungen oder gegebenenfalls auch in fester Form den Metallstaubfarben während oder nach der Herstellung hinzugefügt werden. Die Metallstaubfarben werden in bekannter Weise durch Vermischen von Alkalisilikatlösung mit Metallstaub, insbesondere Zinkstaub, hergestellt. Dabei können Natrium- oder Kaliumsilikatlösungen wie handelsübliche Wasserglaslösungen mit einem Molverhältnis von Na₂O :SiO₂ wie 1 :3,2 bis 3,8 und einer Konzentration von etwa 28 bis 42° Be Verwendungfinden.

Besonders korrosionsfeste Metallstaubfarben erhält man jedoch, wenn man Alkalisilikatlösungen mit einem Molverhältnis von Alkalioxyd : SiO₂ über 1 :3,8 bis 1 :4,4 verwendet. Derartige Alkalisilikatlösungen sind dann besonders leicht verstreichbar und leicht zu verarbeiten, wenn sie einen Zusatz von etwa 0,1— 2 Gew.-% bestimmter quarternärer Ammoniumverbindungen enthalten. In Betracht kommen wasserlösliche quarternäre Ammoniumbasen, die einen Alkylrest von 1—4 Kohlenstoffatomen und 3 weitere Alkyl- oder Alkanolreste mit 1 — 12 Kohlenstoffatomen enthalten. Vorzugsweise wird als Zusatz Tetraäthylammoniumhydroxyd verwendet.

Weiterhin können die Metallstaubfarben, insbesondere Zinkstaubanstriche, noch verdickende Zusätze wie Alginate, Methylcellulose und Stärke in Mengen, die etwa 0,01— 0,3 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgemisch, betragen, enthalten. In manchen Fällen ist es weiterhin vorteilhaft, in geringen Mengen bis etwa 0,5 Gew.-% Emulgatoren, wie insbesondere Äthylenoxydanlagerungsprodukte an Fettalkohole oder Fettsäuren, hinzuzufügen.
Den Anstrichmitteln können ferner Streckmittel wie Kaolin, Bentonit und Montmorillonit sowie Zinkoxyd hinzugefügt werden.

Die Metallstaubfarben, insbesondere Zinkstaubanstriche der oben beschriebenen Art, welche die erfindungsgemäßen Zusätze enthalten, besitzen eine »Topfzeit« von mehr als 3 Wochen, d. h, vor diesem Zeitpunkt findet keine meßbare Wasserstoffentwicklung statt, wenn sie in nichtmetallischen Behältern aufbewahrt werden. Auch ist es möglich, für diese Mittel

allürfeinsten Zinkstaub, der sonst schon mit destilliertem oder Leitungswasser reagiert, zu verwenden. Die Verwendung eines derartigen Zinkstaubs ist erwünscht, wenn besonders wasserfeste Anstriche erzielt werden sollen. Die Wasserfestigkeit läßt sich auch noch dadurch verbessern, daß Alkalisilikatlösungen mit einem hohen Anteil an SiO₂ verwendet werden.

Aus der US-Patentschrift 28 48 344 sind Aluminiumfarben bekannt, die 7—80% Aluminiumpulver, 0,1 —4% einer Fettsäure, 1—75% eines Kohlenwasserstoffes sowie 0,25—51% eines Inhibitors aus der Gruppe der Nitroverbindungen von aliphatischen und aromatischen Kohlenwasserstoffen enthalten. Diese Mittel enthalten ganz kleine Mengen Wasser, die in dem Bereich von 0,1 bis 1,5% liegen. Der Zusatz der Inhibitoren verhindert die Entwicklung von Wasserstoff bei Aufbewahrung in Behältern.

Es handelt sich somit im Gegensatz zu dem Anmeldungsgegenstand um ein fast wasserfreies Anstrichsystem, welches keine Alkalisilikatlösungen enthält und daher nicht ohne weiteres miteinander vergleichbar ist.

Beispiel 1

300 g Alkalisilikatlösung (Molverhältnis Na₂O : SiO₂ 1 :3,8; SiOrGehalt 22,4 Gew.-%) werden mit einer Dispersion aus 45 g Wasser, 0,9 g Borsäure und 0,3 g 2,6-Dinitrophenol zu einer klaren Lösung vermischt.

1,1 kg Zinkstaub (Zinkgehalt 99,2%; Teilchengröße 2—4 μ) werden mit 240 g des so erhaltenen Bindemittels bei Zimmertemperatur verrührt. Die anfallende Zinkstaubfarbe kann sofort durch Streichen oder Spritzen verwendet werden. Nach 3wöchiger Aufbewahrung in einem Plastikbehälter ist sie nach Aufrühren noch in gleicher Weise ohne Qualitätseinbuße verwendbar.

Bei Verwendung eines Zusatzes von Borsäure allein beträgt die Haltbarkeit der Zinkstaubfarbe nur etwa 60 Stunden. Wird dagegen anstelle des Gemisches von Borsäure und 2,6-Dinitrophenol nur letzteres allein in Mengen von 1,2 g eingesetzt, so^wird eine wesentlich schlechtere Wasserfestigkeit der Überzüge erhalten.

Verwendet man anstelle von Borsäure und Dinitrophenol 0,3 g Hexamethylentetramin und 1,2 g KaIiumchromat als Zusatz zur Alkalisilikatlösung, so ist die Zinkstaubfarbe nur etwa zwei Wochen haltbar.

Beispiel 2

Verwendet man bei einer Arbeitsweise wie im Beispiel 1 als Zusatz zur Alkalisilikatlösung 1 g Natriumborat und 0,3 g Nhromethan bzw. 0,5 g p-Nitrophenol, so erhält man ebenfalls eine Zinkstaubfarbe, die im Behälter mindestens 3 Wochen lang stabil ist.

Beispiel 3

3 g einer 20%igen Tetraäthylammoniumhydroxydlösung werden mit 1 g Ammoniumdichromat gelöst, in

24 g ionenfreiem Wasser vermischt und die Mischung in 215 g Wasserglas (Molverhältnis SiO₂: Na₂O 3,8:1, Feststoffgehalt 29%) eingerührt.

Es werden weiterhin 0,6 g Borsäure und 0,2 g o-Nitrobenzoesäure hinzugefügt und das so hergestellte Bindemittel mit 1100 g Zinkstaub (Zinkgehalt 99,2%; Teilchengröße 2-4 μ) verrührt. Man erhält eine im Behälter über mehrere Wochen beständige Zinkstaubfarbe, die eine gute Verstreichfähigkeit und nur eine kurze Aushärtungszeit besitzt.

Claims

Patentansprüche:

1. Metallstaubhaltige Anstrichmittel für den Korrosionsschutz a'if Basis von wäßrigen Alkalisilikatiösungen und Borsäure oder deren Salzen, gekennzeichnet durch einen Zusatz an in wäßrigen Alkalisilikatlösungen löslichen organischen Nitroverbindungen.

2. Metallstaubhaltige Anstrichmittel gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Zusatz von Borsäure in Mengen von 0,5—3GeW₁-^b sowie Nitromethan,- Nitrobenzoesäure oder Nitrophcriol einzeln oder im Gemisch in Mengen von 0,1—5Gew.-°/o, jeweils bezogen auf den Anteil an festem Alkalisilikat.

3. Metallstaubhaltige Anstrichmittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Molverhältnis Alkalioxyd : SiO₂ der Alkalisilikatlösung zwischen 1 :3,8 und 1 :4,4 liegt.

4. Metallstaubhaltige Anstrichmittel nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen Zusatz von quarternären Ammoniumbasen, die einen Alkylrest von 1—4 Kohlenstoffatomen und 3 weitere Alkyl oder Alkanolreste mit 1— 12 Kohlenstoffatomen enthalten, in Mengen von 0,1—2Gew.-%, bezogen auf festes Alkalisilikat.