DE1769622C3 - Alkalisilikatgebundene Anstrichmittel mit Zinkpulver - Google Patents

Description

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Aus der deutschen Patentschrift 12 52 835 ist die Verwendung von kondensierten Aluminiumphosphaten, die dadurch erhalten worden sind, daß man saure Aluminiumphosphate mit einem Verhältnis von P2O5: AI2O3 = 1,1 bis 3 einer thermischen Behandlung unterwirft, indem man sie in einer ersten Stufe bis zur Gewichtskonstanz auf höchstens 400⁰C und in einer zweiten Stufe wiederum bis zur Gewichtskonstanz auf höchstens 750⁰C erwärmt, zum Härten von Wasserglaskitten bekannt.^

Es wurde nun gefunden, daß kondensierte Aluminiumphosphate, die aus sauren Aluminiumphosphaten eines Verhältnisses von P2O5 zu AI2O3 zwischen 1,1 und 3 durch thermische Behandlung in einer ersten Stufe bis höchstens 400⁰C und in einer zweiten Stufe bis höchstens 750⁰C, jeweils bis zur Gewichtskonstanz in jeder Stufe, hergestellt worden sind, vorteilhaft als Härtungsmittel für wäßrige Anstrichmittel — bzw. mit Wasser zu versetzende Trockenmischungen — auf Basis von Alkalisilikaten und Zinkpulver verwendet werden können.

Derartige Anstrichmittel enthalten ein Pigment — im allgemeinen Zinkstaub oder Gemische von Zink- und Aluminiumpulver — den Härter und als Bindemittel Wasserglas. Der Härter wird zweckmäßig mit dem Pigment innig gemischt. Das Wasserglas wird diesem Gemisch unmittelbar vor der Verarbeitung in solcher Menge zugesetzt, daß eine gut verarbeitungsfähige Masse entsteht.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird als Wasserglas ein festes, wasserlösliches Alkalisilikat verwendet, wodurch es möglich ist, eine trockene Ansatzmischung herzustellen, die aus dem Pigment, dem Härter und dem festen Alkalisilikat besteht, und die durch Zugabe von Wasser unmittelbar vor dem Verarbeiten zu einem Anstrichmittel fertiggestellt wird.

Das als Härter dienende, kondensierte Aluminiumphosphat wird zweckmäßig mindestens in einer solchen Menge zugesetzt, die stöchiometrisch ausreicht, um das im Alkalisilikat enthaltene Alkalioxid in tertiäres Alkaliphosphat überzuführen. Ein Überschuß an Härter bis zur 3fachen Menge hat sich als vorteilhaft erwiesen.

Bei Verwendung eines Natronwasserglases und eines kondensierten Aluminiumphosphates mit einem molaren Verhältnis von P2O5: AI2O3 wie 2,5 :1 müssen beispielsweise in der fertigen Mischung also mindestens etwa Bleiche Gewichtsteile an Härter und an Na₂O enthalten sein. Für Härter mit anderen AI₂O₃/P₂O₅-Verhältnis und für Kaliwassergläser lassen sich die erforderlichen Mengen ohne Schwierigkeiten berechnen.

Dieses Anstrichmittel eignet sich gut zur praktischen Verarbeitung. Es ist ausreichend lange verarbeitungsfähig, trocknet schnell und ist ohne weitere Maßnahmen innerhalb von 2 bis 3 Tagen wasserfest.

Von den aus der deutschen Patentschrift 12 52 835 bekannten Wasserglaskitten unterscheiden sich die hier beschriebenen Anstrichmittel durch ihren Gehalt an Zinkpulver. Während dort beträchtliche Mengen an geeigneten Füllstoffen wie Quarzsand erforderlich sind, ist hier der Zusatz von Zinkpulver unentbehrlich. Ohne Zinkstaub tritt keine Härtung ein, sondern auch nach Stunden ist lediglich das Absetzen von verklumptem Aluminiumphosphat zu beobachten.

Dieser Effekt war nicht zu erwarten.

Zwar sind Anstrichmittel auf der Basis Alkalisilikat-Zinkstaub mit vor Korrosion schützenden Eigenschaften bekannt. Diese Anstrichmittel weisen aber neben Vorteilen häufig den Nachteil eines örtlich stark unterschiedlichen Haftvermögens auf und erfordern außerdem teilweise eine spezielle Härtung. Die Haftfestigkeit wird durch zwischen Anstrich und Metall eingelagerte Gasblasen beeinträchtigt, die sich bei der Reaktion des Zinks mit der alkalischen Lösung bilden. Die Härtung des Korrosionsschutzanstriches erfolgt z. B. durch nachträgliches Erhitzen bei Gegenwart von Kohlendioxid oder durch Behandeln des Anstrichs mit verdünnten Mineralsäuren.

Die unter der erfindungsgemäßen Härterverwendung hergestellten Anstriche zeichnen sich demgegenüber durch ihre gute und gleichmäßige Haftfestigkeit und ihre gute Wasserfestigkeit aus. Ein besonderer Vorteil dieser Anstriche liegt darin, daß jede Nachbehandlung zur Aushärtung des Anstrichs überflüssig wird. Überraschenderweise tritt keine Wasserstoffentwicklung auf, so daß die Blasenbildung im Anstrich ausbleibt. Hierauf ist die besonders gleichmäßige Haftfestigkeit zurückzuführen.

Ein besonderer Vorzug der Erfindung ist die Möglichkeit, daß man durch die Verwendung von kondensierten Aluminiumphosphaten als Härter mit festen, wasserlöslichen Silikaten und Zinkstaub eine trockene und besonders gut lager- und transportfähige Mischung herstellen kann. Diese Mischungen, die z. B. Zinkstaub, Natriumdisilikat und kondensiertes Aluminiumphosphat enthalten, brauchen bei der Anwendung an Ort und Stelle nur noch mit Wasser versetzt zu werden. Ein erheblicher Vorteil dieser trocknen Ansatzmischung gemäß der Erfindung ist es, daß bereits vom Hersteller das Verhältnis von Alkalisilikat zum Härter und zum Zinkstaub optimal eingestellt werden kann und somit Mischungsfehler beim Verbraucher vermieden werden. Ein weiterer Vorteil der trockenen Ansatzmischungen ist es, daß die bei den flüssigen Mischungen für den gewerblichen Gebrauch entscheidende Frage der Lagerbeständigkeil des streichfähigen Anstrichmittreis bei Verwendung trockener Ansatzmischungen bedeutungslos wird. Denn zu jeder Zeit läßt sich an Ort und Stelle jede Menge des benötigten Anstrichmittels aus dem trockenen Ansatzgemisch und Wasser herstellen.

Ein weiterer unerwarteter Vorteil der erfindungsgemäßen Verwendung von kondensierten Aluminiumphospha'.en als Härter für silikatgebundene Anstrichmittel liegt darin, daß auch bei Verwendung von Alkalisilikaten mit einem niedrigen S1O2: Me₂O-Ver-

hältnis, ζ. B. Natriumdisilikat, wasserbeständige Korrösionsschutzanstriche erhalten werden. Und man muß ein Silikat mit niedrigem SiO₂ VMe₂Q-Verhältnis wählen, wenn, man leicht in Wasser lösliche Mischungen herstellen will; denn mit steigendem SiO₂: Me20-Verhältnis nimmt die Löslichkeit der festen Silikate in Wasser ab (M e = Alkalimetall). ■

Die Herstellung des dem Anstrichmittel zuzusetzenden, kondensierten Aluminiumphosphats erfolgt nach dem in der deutschen Patentschrift 12 52 835 beschriebenen Verfahren, indem saure Aluminiumphosphate mit einem Verhältnis von P2O5: AI2O3 = 1,1 bis 3 einer thermischen Behandlung unterworfen werden, wobei die Phosphate in einer ersten Stufe bis zur Gewichtskonstanz auf höchstens 400⁰C und in einer zweiten Stufe wiederum bis zur Gewichtskonstanz auf höchstens 750⁰C erwärmt werden.

Nachstehend ist die Bereitung und Zusammensetzung von erfindungsgemäßen trockenen Ansatzmischungen und von Anstrichmitteln gemäß der Erfindung in Beispielen angegeben.

Beispiel 1

75 g eines zinkoxidarrnen Zinkstaubs mit einer mittleren Korngröße von 2—3 μ und 2,5 g eines kondensierten Aluminiumphosphats mit einem P₂O₅: Al₂O3-Verhältnis von 2,5 und mit einer mittleren Korngröße kleiner als 60 μ werden mit 25 g Kaliumsilikatlösung, die 40,2 Gew.-% Kaliumsilikat (SiO₂: K₂O-Verhältnis = 2,9) enthält, und mit 6 ml Wasser sorgfältig vermischt. Diese Mischung wird auf ein gesäubertes, sandgestrahltes Eisenblech in einfachem Anstrich aufgetragen. Dieser Anstrich ist nach etwa 2 Stunden (bei Raumtemperatur) trocken und stellt dann einen biegefesten und haftfesten Korrosionsschutzanstrich dar. Nach etwa 2 Tagen ist dieser Anstrich wasserfest.

Die Topfzeit der streichfähigen Mischung liegt über 2'/2 Stunden.

Beispiel 2

75 g eines zinkoxidarmen Zinkstaubs mit einer mittleren Korngröße von 2—3 μ und 8 g eines kondensierten Aluminiumphosphates mit einem P2O5: AI2O3-Verhältnis von 2,5 und mit einer Korngröße kleiner als 60 μ werden mit 10 g festem, amorphen, 4<j leicht wasserlöslichen Natriumdisilikat (SiO₂: Na2O-Verhältnis = 2) mit einem Wassergehalt von 18—19% zu einer trockenen Ansatzmischung verarbeitet. Diese trockene Ansatzmischung wird in Polyäthylenbeuteln verpackt und bei Raumtemperatur einem Lagerungsversuch unterworfen. Die Ansatzmischung zeigt während einer Smonatigen Lagerung keinerlei Verbackung. Nach einer Lagerzeit von über 5 Monaten wird die Ansatzmischung mit 22 ml Wasser angerührt und auf ein sorgfältig gesäubertes (sandgestrahltes) Eisenblech in einfachem Anstrich aufgetragen. Der Anstrich ist nach etwa 2 Tagen wasserfest und erweist sich als ein biege- und haftfester Korrosionsschutz.

B e i s ρ i e 1 3

75 g eines zinkoxidarmen Zinkstaubs mit einer mittleren Korngröße von 2—3 μ und 5 g kondensierten Aluminiumphosphats mit einem P₂Os: A1₂O3-Verhältnis von 2,5 und mit einer Korngröße kleiner als 60 μ werden mit 10 g festem, amorphen, leicht wasserlöslichen Natriumdisilikat mit einem Wassergehalt von 18—19% gut vermischt. Nach einer Lagerzeit von 5 Monaten im Polväthvlenbeutel bei Raumtemperatur wird diese trockene Ansatzmischung mit 20 ml Wasser angerührt und auf ein sorgfältig sandgestrahlies Eisenblech in einfachem Anstrich aufgetragen. Der Anstrich ist nach etwa 2 Tagen wasserbeständig, er ist biege- und haftfest,

Beispiel 4

75 g Zinkstaub, 2,5 g kondensiertes Aluminiumphosphat, 9 ml Wasser und 25 g Kaliumsilikatlösung (36,2 Gew.-% Kaliumsilikat mit einem S1O2: K₂O-Verhältnis = 3,4) werden gemischt und analog Beispiel 1 verarbeitet. Es ergibt sich ein wasser- und biegefester Korrosionsschutzanstrich.

Beispiel 5

75 g Zinksjtaub, 3,5 g kondensiertes Aluminiumphosphat, 12 ml Wasser und 20 g Natriumsilikatlösung (42,5Gew.-% Natriumsilikat mit einem SiO₂: Na₂O-Verhältnis =■ 2,8) werden gemischt und ergeben analog Beispiel 1 verarbeitet einen biege- und wasserfesten Korrosionsschutzanstrich.

Beispiel 6

75 g Zinkstaub, 8 g kondensiertes Aluminiumphosphat, 10 ml Wasser werden mit 20 g Natriumdisilikatlösung (46,8 Gew.-% Natriumdisilikat mit einem SiO₂: Na₂O-Verhältnis = 2,0) gemischt und analog Beispiel 1 zu einem biege- und wasserfesten Korrosionsschutzanstrich verarbeitet.

Beispiel 7

Ein trockenes Gemisch aus 75 g Zinkstaub, 10 g leicht wasserlöslichem Natriumdisilikat mit einem Wassergehalt von etwa 16% und 6 g kondensiertem Aluminiumphosphat wird mit 20 ml Wasser angerührt und ergibt bei Verarbeitung analog Beispiel 1 einen wasser- und biegefesten Korrosionsschutzanstrich.

Beispiel 8

45 g einer Lagermischung aus 84 Gew.-% zinkoxidarmen Zinkstaub und 16Gew.-% kondensiertem Aluminiumphosphat, die 5 Monate in Polyäthylenbeuteln bei Raumtemperatur gelagert wurden, ohne daß eine Verbackung auftrat, werden zusätzlich mit 30 g Zinkstaub und 10 g festem, amorphem, leicht wasserlöslichem Natriumdisilikat mit einem Wassergehalt von 19% vermischt. Die so hergestellte trockene Ansatzmischung wird mit 20 ml Wasser zu einem gebrauchsfertigen Anstrichmittel angerührt. Das Anstrichmittel wird auf ein sandgestrahltes Eisenblech aufgetragen und man erhält nach etwa 2 Tagen einen wasser- und biegefesten Korrosionsschutzanstrich.

Beispiel 9

Zu einer Lagermischung aus 75 g zinkoxidarmem Zinkstaub und 10 g festem, amorphem Natriumdisilikat mit einem Wassergehalt von 19%, die 5 Monate lang in Polyathylenbeuteln bei Raumtemperatur gelagert wurden, ohne daß eine Verbackung auftrat, werden 7,5 g kondensiertes Aluminiumphosphat zugegeben. Diese trockene Ansatzmischung wird mit 22 ml Wasser zu einem gebrauchsfertigen Anstrichmittel angerührt und auf ein sandgestrahltes Eisenblech aufgetragen. Man erhält nach etwa 2 Tagen einen wasser- und biegefesten Korrosionsschutz.

Beispiel

y.

Die folgende Aufstellung zeigt die Ergebnisse eines Vergleichs zwischen herkömmlicher. Zinkstaub-Wasserglas-Anstrichen und erfindungsgemäßen Anstrichen in bezug auf die Wasserbestindlgkeit. Dabei wurden gleichartig vorbehandelte Blechproben nach 3 Tagen Härtezeit und 5tägiger Lagerung unter Wasser durch Untersuchung der Haftung nach Augenschein beurteilt.

' Anstrichmitte)

Wasserbcständigkeit
d. Anstrichs

: a) 30g Natronwasserglaslösung befriedigend

(26,5%) (SiCh : Na2O = 3,9)
70 g Zink; 5 g Wasser
(dieses Anstrichmittel entspricht dem Stand der Technik) ■

' ','. S) 30g Nationwässerglaslösung ungenügend

(42,5%) (SiOz : NazO = 2,8) 70 g Zink; 5 g Wasser (dieses Anstrichmittel entspricht dem Stand der Technik)

c) Anstrichmittel gemäß der gut Erfindung nach Beispiel 2

(S1O2: NazO = 2)

d) Anstrichmittel gemäß der gut Erfindung nach Beispiel 5 (SiO2:Na2O = 2,8)

Dieser Vergleich zeigt die Vorteilhaftigkeit der 30 lieh ist, auch Wassergläser mit einem geringen

erfindungsgemäß hergestellten Anstrichmittel. Er zeigt Silikatgehalt zu Korrosionsschutzanstrichen heranzu-

insbesondere, daß es durch den erfindungsgemäßen ziehen. Zusatz an kondensierten Aluminiumphosphaten mög-

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verwendung von kondensierten Aluminiumphosphaten, die aus sauren Aluminiumphosphaten eines Verhältnisses von P2O5 zu AIjOb zwischen 1,1 und 3 durch thermische Behandlung in einer ersten Stufe bis höchstens 400⁰C und in einer zweiten Stufe bis höchstens 75O⁰C, jeweils bis zur Gewichtskonstänz in jeder Stufe, hergestellt worden sind, als Härtungsmittel für wäßrige Anstrichmittel — bzw. mit Wasser zu versetzende Trockenmischungen auf Basis von Alkalisilikaten und Zinkpulver,