DE1815112B2 - Verwendung von getemperten Phosphaten in alkalisilikatgebundenen Anstrichmitteln - Google Patents

Verwendung von getemperten Phosphaten in alkalisilikatgebundenen Anstrichmitteln

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Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung von getemperten Phosphaten des Eisens, Zinks, Bleis und Magnesiums zum schnellen Härten von Anstrichmitteln für den Korrosionsschutz auf der Basis von Alkalisilika
Bekannte alkalisilikatgebundene Anstrichmittel bestehen aus einem Pigment — im allgemeinen Zinkstaub oder Aluminiumpulver oder deren Gemische — und aus Wasserglas als alkalisilikathaltiges Bindemittel. Pigment und Wasserglas werden in getrennten Gebinden gelagert und zum Verbraucher transportiert; erst dort werden sie vermischt und bilden dann ein gebrauchsfertiges Anstrichmittel.
Anstrichmittel auf der Basis Alkalisilikat und Zinkstaub sind als gute Korrosionsschlitzmittel bekannt. Diese Anstrichmittel haben den Nachteil, durch eine Gasblasenbildung die Haftfestigkeit zu beeinträchtigen. Die Gasblasen entstehen durch düe Reaktion des alkalisch reagierenden Anstrichmittels mit dem Zink.
Ein weiterer Nachteil der aus diesen Anstrichmitteln hergestellten Schutzanstriche ist es, daß in manchen Fällen ein nachträgliches Härten erfoiderlich ist
Es wurde nun gefunden, daß getemperte Phosphate des Zinks, des Eisens, des Bleis oder des Magnesiums oder deren Gemische als Härter in alkalisilikatgebundenen Anstrichmitteln verwendet werden können.
Die Temperzeit beträgt etwa '/2 bis 4 Stunden.
Die gemäß der Erfindung zu verwendenden getemperten Phosphate des Eisens werden dadurch erhalten, daß man Eisenphosphat mit einem Verhältnis von P2O5 zu Fe2O3, das im Bereich zwischen 1 : I und 3 :1 liegt, bis zur Gewichtskonstanz bei Temperaturen zwischen 550 und 900° C, vorzugsweise zwischen 550 und 6000C tempert
Die gemäß der Erfindung zu verwendenden, getemperten Phosphate des Bleis werden dadurch erhalten, daß man Bleiphosphat mit einem Verhältnis von P2O5 zu PbO, das im Bereich zwischen 0,33 :1 und 1 :1 liegt, bis zur Gewichtskonstanz bei Temperaturen zwischen 450 und 8500C vorzugsweise zwischen 450 und 5000C tempert
Die gemäß der Erfindung zu verwendenden, getemperten Phosphate des Zinks werden dadurch erhalten, daß man Zinkphosphat mit einem Verhältnis von P2O5 zu ZnO, das im Bereich zwischen 0,331:1 und 1 :1 liegt, bis zur Gewichtskonstanz bei Temperaturen zwischen 450 und 85O0C, vorzugsweise zwischen 500 und 6000C tempert.
Die gemäß der Erfindung zu verwendenden, getemperten Phosphate des Zinks werden dadurch erhalten, daß man Zinkdiphosphat mit einem Verhältnis von P2O5 zu ZnO, das im Bereich zwischen 0,5 :1 und 1 :1 liegt, bis zur Gewichtskonstanz bei Temperaturen zwischen 400 und 85O0C, vorzugsweise zwischen 450 und 55O0C tempert.
Die gemäß der Erfindung zu verwendenden, getemperten Phosphate des Magnesiums werden dadurch erhalten, daß man Magnesiumphosphat mit einem Verhältnis von P2O5 zu MgO, das im Bereich zwischen 0,33 :1 und 1 :1 liegt, etwa eine halbe bis 3 Stunden lang bei Temperaturen zwischen 230 und 300° C, vorzugsweise zwischen 230 und 280° C tempert.
Die Phosphate der genannten Mietalle werden in bekannter Weise aus Salzen dieser Metalle (z. B. Nitrate, Sulfate) durch Fällung mit Alkaliorthophosphaten oder Alkalipolyphosphaten oder durch Umsetzung der entsprechenden Metallhydroxide, Metalloxide oder Metallcarbonafe mit Orthophosphorsäure erhalten.
w) Diese Phosphate werden dann getempert; ohne einen Tempervorgang sind sie nicht als Härter für Anstrichmittel geeignet. Die genannten Phosphorpentoxid-Metalloxid-Verhältnisse gelten auch für die getemperten Phosphate, da bei der thermischen Behandlung kaum
br> Änderungen der Metalloxid- und Phosphorpentoxidmengen auftreten.
Entsprechend der Erfindung werden die als Härter vorgesehenen getemperten Phosphate in Anstrichmit-
teln verwendet, die drei Komponenten enthalten, nämlich ein getempertes Phosphat des Zinks, Eisens, Bleis oder Magnesiums als Härter, ein Pigment und ein alkalisilikathaltiges Bindemittel.
Als Pigmente dienen Metalle wie Zink, Aluminium oder deren Gemische, gegebenenfalls mit geringen Zusätzen an anderen Metallen in Pulver- oder Staubform.
Als Bindemittel werden lösliche Alkalisilikate verwendet, wobei Kalium- und Natriumsilikate, insbesondere in trockener Form, bevorzugt sind. Daneben können auch Alkalisilikate in Form von wäßrigen Lösungen (Wasserglas) verwendet werden. In jedem Fall kann bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Härter das molare Verhältnis SiO2: Me2O dieser Alkalisilikate (Me = Alkalimetall) innerhalb weiter Grenzen schwanken.
Bei der Verwendung der getemperten Phosphate in alkalisilikiitgebundenen Anstrichmitteln ist der Zeitpunkt der Beimischung der Härter ohne Einfluß.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist die Verwendung der getemperten Phosphate als Härter im Gemisch mit festen pulverförmigen wasserlöslichen Alkalisilikaten und dem Pigment in trockener Form.
Derartige trockene Mischungen, die gut lager- und transportfähig sind, erlauben es, durch Zugabe von Wasser unmittelbar vor dem Verarbeiten das fertige Anstrichmittel herzustellen. Als Alkalisilikate können bei diesen trockenen Mischungen alle leicht wasserlöslichen festen Alkalisilikate verwendet werden, die pulverförmig zu erhalten sind. Bevorzugt werden lösliche Natriumdisilikate oder Kaliumdisilikate eingesetzt, insbesondere solche die Kristallwasser enthalten.
Bevorzugt werden solche trockenen Mischungen verwendet, die 6-11 Gewichtsprozent Härter, 7-15 Gewichtsprozent lösliches kristallwasserhaltiges Alkalisilikat und 74-87 Gewichtsprozent Zänkstaub enthalten.
Verwendet man in den trockenen Mischungen einen geringeren Härterzusatz (unterer Grenzbereich 4—7 Gewichtsprozent Härter) so erlaubt das fertige Anstrichmittel längere Verarbeitungszeiten, die Wasserbeständigkeit des erhärteten Anstriches nimmt jedoch ab. Ein Härterzusatz in größerer Menge (oberer Grenzbereich 9-12 Gewichtsprozent Härter) ergibt sehr gute wasserbeständige Anstriche; die Verarbeitungszeit jedoch wird verkürzt.
Die angegebenen Grenzen können sich je nach Zusammensetzung der verwendeten Alkalisilikate ändern; außerdem hängt der Anteil des Härters in der Mischung von seiner Zusammensetzung ab.
Bei solchen Anstrichmitteln, die aus den Einzelkomponenten unmittelbar vor dem Verbrauch gemischt werden, kann die zugegebene Härtermenge in einem wesentlich größeren Bereich variiert werden, da das Verhältnis SiO2: Me2O der verwendbaren Wassergläser sehr verschieden ist. Eine größere Menge an Härter ist erforderlich, wenn das Verhältnis SiO2: Me2O des verwendeten Wasserglases klein ist; ein geringerer Zusatz an Härter dagegen ist nötig, wenn das Verhältnis SiO2: Me2O groß ist, z. B. bei 3,5 :1 liegt.
Besonders vorteilhaft sind die getemperten Phosphathärter in Mischungen mit !eicht wasserlöslichen Alkalisilikaten, die ein kleines Verhältnis SiO2: Me2O aufweisen (wie z. B. Natriumdisilikat); dabei werden besonders gut wasserbeständige Korrosionsschutzanstriche erhalten.
Bisher war es nur möglich, durch Verwendung von Silikaten (Wasserglas) mit einem großen Verhältnis SiO2: Me2O (z. B. von 3,8 :1) gut wasserbeständige Anstriche zu erhalten, während Silikate mit kleinerem Verhältnis SiO2: Me2O (unter 3,5:1) ohne einen der « Härter wasserlösliche und daher nicht brauchbare Anstriche bilden würden. Für die Herstellung von trockenen Ansatzmischungen, die vollständig und schnell wasserlöslich sein müssen, kann man jedoch nur leichtlösliche Alkalisilikate verwenden.
Überraschenderweise erlaubt nun der erfindungsgemäße Zusatz von getemperten Phosphaten des Zinks, Eisens, Bleis oder Magnesiums die Verwendung von leicht wasserlöslichen Alkalisilikaten in Anstrichmitteln, die getrocknet einen Schutzanstrich hoher Wasserbeständigkeit ergeben. Durch diese Härter wurde es damit möglich, trockene Mischungen für wasserbeständige Schutzantriche herzustellen. Diese trockenen Mischungen können vorteilhaft bereits vom Hersteller in optimalen Mischungsverhältnissen eingestellt werden; so werden Mischungsfehler beim Verbraucher vermieden. Ein weiterer Vorteil der trockenen Mischungen ist es, daß sie bei trockener Lagerung praktisch unbegrenzt haltbar sind.
Darüber hinaus wird durch die Verwendung der Härter die praktische Anwendungsmöglichkeit der alkalisilikathaltigen Anstrichmittel in der Praxis erheblich verbessert Die flüssigen, streich- oder spritzfähigen Anstrichmittel sind ausreichend lange verarbeitungsfähig und trocknen nach dem Auftragen schnell. Der trockene Anstrich bildet nach 1 bis 3 Tagen ohne zusätzliche Maßnahmen eine dauernd wasserbeständige Schutzschicht.
Vorteilhaft ist weiterhin die gute und gleichmäßige Haftfestigkeit der erfindungsgemäßen Anstriche. Eine Blasenbildung wird durch den Härterzusatz im Anstrich vermieden, wodurch sich die wesentlich verbesserte Haftfestigkeit erklären ließe.
Die Herstellung und Verwendung der getemperten Phosphate und die Bereitung und Zusammensetzung von trockenen Ansatzmischungen sowie von Anstrichmitteln ist nachstehend in Beispielen angegeben.
Beispiel 1
Feuchtes durch Umsetzung von stöchiometrischen Mengen an Bleiacetat und Phosphorsäure erhaltenes Bleiphosphat mit einem P2Os: PbO-Verhältnis von 0,33 - 0,35 :1 (entspricht angenähert der Formel Pb3 (PO4J2) wird getrocknet und anschließend bei 45O0C etwa drei Stunden lang bis zur Gewichtskonstanz getempert. Anschließend wird dieses Produkt gemahlen. 10 g des getemperten, gemahlenen Bleiphosphats werden mit 75 g zinkoxidarmem Zinkstaub einer mittleren Korngröße von 2 - 3 μ innig vermischt.
Mit 25 g Kaliumsilikatlösung (Kaliumwasserglas mit 40,2 Gewichtsprozent Kaliumsilikat, wobei das SiO2: K2O-Verhältnis = 2,9 ist) und mit 5 ml Wasser
bo wird das Gemisch aus dem Härter und dem Pigment zu einem gebrauchsfertigen Anstrichmittel angerührt.
Das Anstrichmittel wird auf ein gut gereinigtes Eisenblech (Sandstrahlgebläse) in einfachem Anstrich aufgetragen. Nach etwa 2 Stunden ist der Anstrich
b5 trocken (bei Raumtemperatur) und bildet dann eine biege- und haftfeste Korrosionsschutzschicht. Dieser Korrosionsschutzanstrich ist nach etwa 2 Tagen wasserfest.
Beispiel 2
a) Feuchtes, durch Umsetzung von stöchiometrischen Mengen an Zinknitrat und Phosphorsäure erhaltenes Zinkphosphat mit einem Verhältnis P2O5: ZnO = O32-O35 :1 (entspricht angenähert der Formel Zn3 (PO^2) wird getrocknet und etwa 2 Stunden lang (bis zur Gewichtskonstanz) bei 4000C getempert und anschließend gemahlen.
2 g des getemperten und gemahlenen Zinkphosphais werden mit 75 g zinkoxidarmem Zinkstaub (Korngröße 2—3 μ) vermischt und mit 18 g Natriumsilikatlösung (Natronwasserglas mit einem Gehalt von 45,5 Gewichtsprozent Natriumsilikat, wobei das SiO2: Na2O-Verhältnis = 2,8 ist) und mit 5 ml Wasser zu einem gebrauchsfertigen Anstrichmittel angerührt Das Anstrichmittel wird auf ein gut gereinigtes Eisenblech aufgetragen. Nach 1 bis 2 Stunden ist der Anstrich trocken, und nach 1 bis 2 Tagen erhält man einen biege- und haftfesten sowie wasserbeständigen Schutzanstrich.
b) Gute Korrosionsschutzschichten werden ebenfalls durch die folgende Mischung erhalten:
4 g getempertes Zinkphosphat, 75 g Zinkstaub, 25 g Kaliumsilikatlösung (Kaliwasserglas mit 40,2 Gewichtsprozent Kaliumsilikat; SiO2: K2O-Verhältnis = 2,9) und 15 ml Wasser.
Beispie! 3
Durch Umsetzung von stöchiometrischen Mengen an Natriumdiphosphat und Zinkchlorid in wäßriger Lösung wird Zinkdiphosphat mit einem P2Os: ZnO-Verhältnis von etwa 0,5 :1 (entspricht etwa der Formel Zn2P2Or) erhalten. Das Zinkdiphosphat wird getrocknet und bei 550° C zwei Stunden lang bis zur Gewichtskonstanz getempert und abschließend gemahlen. 5 g des getemperten Zinkphosphats werden mit 75 g Zinkstaub gemischt und ergeben mit 20 g Kaliwasserglas oder mit 20 g Natronwasserglas (analog Beispiel 2a und b) und 10 ml Wasser ein gebrauchsfertiges Anstrichmittel.
Beispiel 4
Durch Umsetzung von 412 g Zinkhydroxid (ca. 70% ZnO) in wäßriger Aufschlemmung mit 777 g Phosphorsäure (55 Gewichtsprozent P2Os) wird ein Zinkphosphat mit einem P2O5: ZnO-Verhältnis von etwa 0,86-0,9 :1 hergestellt. Dieses Zinkphosphat wird getrocknet und bei 450° C bis zur Gewichtskonstanz etwa 2 Stunden lang getempert und anschließend gemahlen.
3 g dieses getemperten Zinkphosphats werden mit 75 g Zinkstaub gemischt und ergeben mit 20 g Kaliumwasserglas oder mit 18 g Natronwasserglas (analog Beispiel 2a und b) und 5 ml Wasser ein gebrauchsfertiges, gutes Anstrichmittel.
Beispiel 5
Durch Umsetzung von 291 g Magnesiumhydroxid in wäßriger Aufschlemmung mit 1295 g Phosphorsäure (55 Gew.-% P2Os) wird Magnesiumphosphat mit einem P2O5: MgO-Verhältnis von etwa 1 :1 erhalten. Dieses Magnesiumphosphat wird getrocknet und bei 250°C etwa 3 Stunden lang getempert und anschließend gemahlen. 4 g des getemperten Magnesiumphosphats werden mit 75 g Zinkstaub gemischt und ergeben mit 22 g Kaliwasserglas oder mit 22 g Natronwasserglas (amalog Beispiel 2a und b) und mit 5 ml Wasser ein gebrauchsfertiges, gutes Anstrichmittel.
Beispie! 6
Durch Umsetzung von 160 g Fe2O3 in Form von frischgefälltem Eisenhydroxid mit 650 g Phosphorsäure (55 Gew.-°/o P2O5) wird ein Eisenphosphat mit einem P2O5 : Fe^a-Verhältnis von 2,5 :1 hergestellt Dieses Eisenphosphat wird getrocknet und bei 550° C bis zur Gewichtskonstanz etwa zwei Stunden getempert und anschließend gemahlen.
4 g dieses getemperten Eisenphosphats werden mit 75 g Zinkstaub gemischt und ergeben mit 20 g Kaliwasserglas bzw. 20 g Natronwasserglas (analog Beispiel 2a und b) sowie mit 10 ml Wasser ein gebrauchsfertiges gutes Anstrichmittel.
Beispiel 7
Durch Umsetzung von 233 g Bleioxid mit 226 g
Phosphorsäure (55 Gewichtsprozent P2Os) wird ein Bleiphosphat mit einem Verhältnis von P2Os zu PbO = 0,87 :1 erhalten. Dieses Bleiphosphat wird getrocknet und bei 500° C bis zur Gewichtskonstanz getempert und
anschließend gemahlen.
5 g Dieses getemperten Bleiphosphates werden mit
75 g Zinkstaub gemischt und ergeben mit 22 g Kaliwasserglas oder mit 22 g Natronwasserglas (analog Beispiel 2a und b) sowie mit 15 ml Wasser ein gebrauchsfertiges Anstrichmittel.
J5 Beispiele
75 g eines zinkoxidarmen Zinkstaubes mit einer mittleren Korngröße von 2-3 μ und 7 g eines getemperten Bleiphosphates, gemäß Beispiel 1, und 10 g pulverförmiges, leicht wasserlösliches Natriumdisilikat (SiO2: Na2O-Verhältnis = 2; Wassergehalt 18-19%) werden trocken gemischt, in Polyäthylenbeutel verpackt und bei Raumtemperatur gelagert Die so hergestellte trockene Mischung ist gut lagerfähig. Auch nach über 2monatiger Lagerung läßt sich aus dieser trockenen Mischung mit etwa 30 ml Wasser ein gebrauchsfertiges Anstrichmittel anrühren. Dieses Anstrichmittel ist ausgezeichnet streichfähig. Auf ein sauberes Eisenblech in einfachem Anstrich aufgetragen ergibt sich ein biege- und haftfester Anstrich, der nach 2 — 3 Tagen wasserbeständig ist.
Beispiel 9
75 g eines zinkoxidarmen Zinkstaubes mit einer mittleren Korngröße von 2 —3 μ und 8 g getempertes Zinkphosphat, gemäß Beispiel 2 und 10 g pulverförmiges, leicht wasserlösliches Natriumdisilikat (SiO2:Na2O-Verhältnis = 2; Wassergehalt 18-19%) werden trocken gemischt, in Polyäthylenbeutel verpackt und bei Raumtemperatur gelagert. Die so hergestellte trockene Mischung ist gut lagerfähig. Auch nach über 2monatiger Lagerung läßt sich aus dieser trockenen Mischung mit 35 ml Wasser ein gebrauchsfertiges Anstrichmittel anrühren. Auf ein sauberes Eisenblech aufgetragen ergibt sich ein biege- und haftfester Anstrich, der nach 2 — 3 Tagen wasserbeständig ist.
Beispiel 10 Anstrichmittel
75 g eines zinkoxidarmen Zinkstaubes mit einer
mittleren Korngröße von 2 —3 μ und 3 g getempertes Zinkphosphat, gemäß Beispiel 4, und 4 g getempertes Eisenphosphat, gemäß Beispiel 6, und 10 g pulverförmiges, leicht wasserlösliches Natriumdisilikat (SiO2 : Na2O-Verhältnis=2; Wassergehalt 18-19%) werden trocken gemischt, in Polyäthylenbeutel verpackt und bei Raumtemperatur gelagert. Die so hergestellte trockene Mischung ist gut lagerfähig und läßt sich mit 35 ml Wasser zu einem gebrauchsfertigen Anstrichmittel anrühren. Es ergibt sich eine biege- und haftfester Anstrich, der nach 2 Tagen wasserbeständig ist Beurteilung des Anstrichs
Beispiel 11
Die folgende Aufstellung zeigt die Ergebnisse von Vergleichsversuchen zwischen herkömmlichen Zinkstaub-Wasserglas-Anstrichen und mit getemperten Phosphaten versehenen Anstrichen, insbesondere in bezug auf die Wasserbeständigkeit. Dabei werden gleichartig vorbehandelte Anstrichproben 3 Tage an der Luft getrocknet und nach 5tägiger Lagerung unter Wasser durch Untersuchung der Haftung und nach Augenschein beurteilt
a) 30 g Natron-Wasserglaslösung befriedigende (26,5 Gewichtsprozent Haftung Natriumsilikatgehalt; ausreichend SiO2: Na2O — Verhältnis=3,9) wasserbeständig 70 g Zink, 5 g Wasser-Anstrichmittel entspricht etwa dem
Stand der Technik
b) 30 g Natron-Wasserglaslösung ungenügende (42,5 Gewichtsprozent Haftung Natriumsilikatgehalt; mangelhaft SiO2: Na2O — Verhältnis = 2,8) wasserbeständig 70 g Zink, 5 g Wasser
c) 10 g Natriumdisilikat (82 Ge- in Wasser löslich wichtsprozent Natriumdisilikatgehalt; SiO2: Na2O — Verhältnis =2) 75 g Zink,
35 ml Wasser
d) Anstrichmittel gemäß
Beispiel 3
e) Anstrichmittel gemäß
Beispiel 8
haftfest
sehr gut wasserbeständig
haftfest
sehr gut wasserbeständig

Claims (7)

Patentansprüche:
1. Verwendung von Phosphaten als Härter in pigmenthaltigen, alkalisiUkatgebundenen Anstrichmitteln, dadurch gekennzeichnet, daß getemperte Phosphate des Zinks, des Eisens, des Bleis oder des Magnesiums oder deren Gemische als Härter verwendet werden.
2. Verwendung von getemperten Phosphaten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die getemperten Phosphate im Gemisch mit einem Pigment und einem festen pulverförmigen wasserlöslichen Alkalisilikat in einer trockenen Mischung verwendet werden.
3. Verwendung von getemperten Phosphaten nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß getemperte Phosphate des Eisens verwendet werden, die dadurch erhalten wurden, daß man Eisenphosphat mit einem Verhältnis von P2O5: Fe2Oa, das im Bereich zwischen 1 : t und 3 : 1 liegt, bis zur Gewichtskonstanz bei Temperaturen zwischen 550 und 9000C tempert.
4. Verwendung von getemperten Phosphaten nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß getemperte Phosphate des Bleis verwendet werden, die dadurch erhalten wurden, daß man Bleiphosphat mit einem Verhältnis von P2O5: PbO, das im Bereich zwischen 0,33 :1 und 1 :1 liegt, bis zur Gewichtskonstanz bei Temperaturen zwischen 450 und 8500C tempert.
5. Verwendung von getemperten Phosphaten nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß getemperte Phosphate des Zinks verwendet werden, die dadurch erhalten wurden, daß man Zinkphosphat mit einem Verhältnis von P2O5: ZnO, das im Bereich zwischen 0,33 :1 und 1 :1 liegt, bis zur Gewichtskonstanz bei Temperaturen zwischen 400 und 8500C tempert.
6. Verwendung von getemperten Phosphaten nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß getemperte Phosphate des Zinks verwendet werden, die dadurch erhalten wurden, daß man Zinkdiphosphat mit einem Verhältnis von P2Os: ZnO, das im Bereich zwischen 0,5 :1 und 1 :1 liegt, bis zur Gewichtskonstanz bei Temperaturen zwischen 400 und 8500C tempert.
7. Verwendung von getemperten Phosphaten nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß getemperte Phosphate des Magnesiums verwendet werden, die dadurch erhalten wurden, daß man Magnesiumphosphat mit einem Verhältnis von P2O5: MgO1 das im Bereich zwischen 0,33 :1 und 1 :1 liegt, etwa eine halbe bis drei Stunden lang bei Temperaturen zwischen 230 und 3000C tempert.
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