DE2000199B2

DE2000199B2 - Verfahren zur Herstellung von Bindemitteln für Uberzugsmitteln und deren Verwendung für Zinkstaubfarben

Info

Publication number: DE2000199B2
Application number: DE2000199A
Authority: DE
Inventors: Werner 7889 Herten Dittrich
Original assignee: Dynamit Nobel AG
Current assignee: Huels Troisdorf AG
Priority date: 1970-01-03
Filing date: 1970-01-03
Publication date: 1975-05-07
Also published as: NO134870B; DE2000199C3; US3778280A; DK146391B; SE376629B; FR2074483A5; CA947005A; FI53220C; NO134870C; BE761122A; NL165207C; DE2000199A1; GB1295411A; NL165207B; FI53220B; DK146391C; NL7019066A; JPS4916257B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Bindemitteln für Überzugsmittel, insbesondere für Zinkstaubfarben auf der Basis von Alkylsilikaten zur Bildung von Überzügen hoher Güte auf metallischen und nichtmetallischen Oberflächen.

Die Herstellung von Bindemitteln auf der Basis von Alkylsilikaten ist bekannt (US-PS 30 56 684 und FR-PS 14 91 093). Diese Bindemittel weisen jedoch im Hinblick auf Rißbildung und Haftfestigkeit eines mit diesem Bindemittel hergestellten und aufgetragenen Zinkstaubanstriches häufig nicht zufriedenstellende Ergebnisse auf. Auch bezüglich der Lagerstabilität des Bindemittels sind Verbesserungen wünschenswert.

Es wurde nun gefunden, daß Bindemittel auf der Basis von Alkylsilikaten und Alkylestein anorganischer Säuren mit verbesserten Eigenschaften erhalten werden, wenn den Alkylsilikaten vor oder nach ihrer teilweisen Hydrolyse Trialkylphosphate in einer Menge von 0,1 bis 30 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamtmenge des Bindemittels, hinzugesetzt werden. Eine zugesetzte Menge von 5 bis 15 Gewichtsprozent wird bevorzugt.

Bestandteile dieser Bindemittel können weiter gemischte Äther einwertiger und mehrwertiger Alkohole, gegebenenfalls kleinere Mengen von Alkylacetaten und sofern eine Hydrolyse der Silikate erfolgen soll, eine Säure, wie z. B. die Salzsäure, sein.

Die Herstellung des erfindungsgemäßen Bindemittels kann erfolgen, indem Trialkylphosphate als Komponente bei der partiellen Hydrolyse von Alkylsilikaten eingesetzt oder einer partiell hydrolysierten Lösung nachträglich zugesetzt wird.

Als Alkylsilikate wie auch als Trialkylphosphate werden solche mit nicht mehr als IOC-Atome in der Alkylkette bevorzugt, besonders uie Äthyl-, n-Propyl- und i-Propylverbindungen, doch können die Silikate auch mit Vorteil Cg-Reste wie den des 2-Äthylhexanols und/oder substituierte Reste wie den des Äthylenglykolmonoäthyläthers enthalten.

Als Trialkylphosphat wird die Triäthylverbindung stark bevorzugt
Die Verwendung der Methylverbindungen verbietet

ίο sich, außer bei speziellen Anwendungen, soweit durch Hydrolyse giftiges Methanol entstehen kann.

Als Alkylsilikate werden die Ester df Orthokiesel-

säure und der kondensierten Kieselsäu ■ u verstanden.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren bewirkt der

Zusatz von Trialkylphosphat zum Bindemittel bei Zinkstaubfarben bessere Haftfestigkeit des Beschichtungsmaterials auf der Eisenoberfläche.

Die bekannte Rißbildung (Schlammrißbildung) von solchen Zinkstaubbeschichtungen, die sonst nur mit größeren Zusätzen mineralischer Art, wie z. B. Talkum, Asbest, Glimmer usw., behoben werden kann, tritt bei Verwendung von Trialkylphosphat im Bindemittel praktisch nicht auf.
Außerdem erzielt man bei Verwendung von Trialkylphosphat im Bindemittel eine wesentlich verbesserte Stabilität des Bindemittels beim Lagern, besonders bei erhöhten Temperaturen.

Es sind zwar durch die britische Patentschrift 11 26 955 auch schon Zinkstaubfarben bekannt, die Borsäureester als anorganische Ester enthalten. Die Borsäureester müssen jedoch der fertigen Zinkstaubfarbe hinzugefügt werden und bewirken nur ein schnelles Härten des Überzuges; sie beeinflussen jedoch nicht die Rißbildung, Lager- und Topfzeit, wie es beim beanspruchten Einsatz der Alkylphosphate der Fall ist.

Die unterschiedliche Wirkung von Alkylphosphaten (z. B. Triäthylphosphat) und Alkylboraten (z. B. Trimethylborat) geht aus folgenden Vergleichsversuchen

hervor. Es wurden Zinkstaubfarben hergestellt, die Bindemittel entweder ohne Zusatz von Alkylphosphaten oder Alkylboraten oder jeweils mit einem dieser Ester enthalten. Die Herstellung der Bindemittel erfolgte jedesmal auf die gleiche Weise. Die bessere Wirkung von Alkylphosphat hinsichtlich Lagerzeit, Topfzeit und Rißbildung geht aus der folgenden Tabelle hervor, die ebenfalls zeigt, daß die Haftfestigkeit durch den Zusatz des Alkylphosphates nicht negativ beeinflußt wird.

Untersuchungen	Zusammensetzung des	Bindemittels	C
	A	B	60 g Äthylpolysilikat
	60 g Äthylpolysilikat	60 g Äthylpolysilikat	8gHCll%ig
	8 g HQ 1 °/„ig	8 g HCl 1 %ig	17 g Äthanol
	32 g Äthanol	17 g Äthanol	15 g Trimethylborat
		15g Triäthylphosphat
Lagerung bei 70⁰C:			3
fest nach Tagen	5	12
Zinkstaubfarbe:			4,5
1 Gewichtsteil Bindemittel	6,5	8,5
+ 4,3 Gewichtsteile Zinkstaub
Topfzeit bei 24°C, Stunden			GTO
Haftfestigkeit, Gitterschnitt	GTO	GTO	ja
B.ißbildung bei 50 μ Schicht	nein	nein
stärke

Die Bindemittel nach der Erfindung können auch monobutyläther, 20 Gewichtsteflen Äthylenglykolzur Herstellung weiterer Farben und Anstriche, z. B. monoäthyläthcr, 20 Gewichtsteüen Triäthylphosphat, solcher, die Lithopone, Eisenoxide, Titandioxid und 2 Gewichtsteilen Essigsäureäthylester und 18 Ge-Cadmiumsulfid als Pigment enthalten, verwendet wichtsteilen 0,5%iger Salzsäure wird eine partiell werden. 5 hydrolysierte Lösung hergestellt Die Reaktionstem-

Beispiel 1 peratur wird durch Kühlen auf 25° C begrenzt. Der

Kieselsäuregehalt dieser partiell hydrolysierten Lösung

Zur Herstellung des Bindemittels wird zu 540 Ge- beträgt 17,3%. Die Lagerstabilität bei 70⁰C beträgt wichtsteilen Äthylpolysilikat mit 40% SiO_a, ent- mehr als 3 Monate. Diese partiell hydrolysierte Lösprechend einer durchschnittlichen Kettenlänge von io sung dient als Bindemittel für Zinkstaubfarben, die 4,63 Si-Atomen pro Molekül, ein Gemisch aus mit einem im Beispiel 1 beschriebenen Zinkstaub im 282 Gewichtsteilen Äthylenglykolmonoäthyläther, Gewichtsverhältnis 1 Teil Bindemittel zu 4,5 Teilen 64 Gewichtsteilen einprozentiger Salzsäure und 114 Ge- Zinkstaub, angesetzt v/ird. Die Topfzeit der Mischung wichtsteilen Triäthylphosphat unter ständigem Rühren beträgt 10 Stunden bei einer Temperatur von 22° C. zugesetzt. Die Reaküonstemperatur wird durch ent- 15 Sie kann in Schichtstärken von 20 bis 200 Mikron aufsprechendes Kühlen auf 25°C gehalten. Der Kiesel- getragen werden Trocknung und Aushärtung versäuregehalt des Reaktionsgemisches beträgt 21,6%. laufen wie bei den im Beispiel 1 beschriebenen An-

Die Lagerstabilität bei 70⁰C beträgt 3 Monate. Strichmittel. Die Mischung härtet in den erwähnten Zum Herstellen einer Zinkstaubfdrbe wird ein Ge- Schichtstärken rißfrei aus. Die Haftfestigkeit auf gewichtsteil des Bindemittels mit 4,5 Gewichtsteilen *° sandstrahltem Eisen wird mit 20 kp/cm² bestimmt Farbenzinkstaub unter ständigem Rühren vermischt. Vergleichsweise liefert ein Bindemittel, das auf

Der Farbenzinkstaub setzt sich zusammen aus 92 Ge- gleiche Weise wie das im Beispiel 2 beschriebene Bindewichtsprozenten feinteiligem Zinkstaub mit einer mittel hergestellt wurde, jedoch an Stelle von Tri-Korngröße von 0,1 bis 30 Mikron, wobei die mittlere äthylphosphat Isopropanol enthält, schlechtere ErKorngröße 6 Mikron beträgt, und je zwei Gewichts- *5 gebnisse bei der Ausprüfung.

Prozenten feinteiligem Chromoxid, Mikrotalkum, Die Lagerbeständigkeit bei 70⁰C beträgt nur

mikronisiertem Asbest und feingemahlenem Glimmer. 6 Wochen. Ein Überzugsmittel, mit dem gleichen Zink-Die Topfzeit (pot-life) der Mischung beträgt 8 bis staub hergestellt, bildet besonders in stärkeren Schich-10 Stunden bei einer Temperatur von 22° C. Sie kann ten Risse.

in Schichtstärken von 20 bis 200 Mikron auf eine im 3<> Seine Haftfestigkeit beträgt auf gesandstrahltem Regelfall mittels Sandstrahls entrostete Eisenober- Eisen 14 kp/cm².
fläche aufgetragen werden.

Sie ist in einer Schichtstärke von 75 Mikron in B e i s ρ i e I 3

15 Minuten bei einer relativen Luftfeuchte von 65%

und einer Temperatur von 22⁰C nach 15 Minuten so 35 500 Gewichtsteile eines Alkylsilikates mit der durchweit getrocknet, daß sie von Spritzwasser nicht ge- schnittlichen Zusammensetzung
schädigt wird. Nach weiteren 90 Minuten besitzt sie

eine Härte entsprechend der Bleistifthärte H. Nach Si₅O₄(OR₁MORi)₃

insgesamt 24 Stunden ist der Überzug so weit ausgehärtet, daß mit dem H arte· Prüf stab »F.richsen« bei 4<j wobei R, einen C₂H₆- und R₂ einen
300 g Belastung kein wesentlicher Eindruck festzu-

stellen ist. Die Beschichtungen sind nach dem Aus- ^CHa — ^chü ~ ° ~~ ^CH* ~ CH₂-ReSt

härten in allen Schichtstärken völlig rißfrei.

Die Haftfestigkeit der getrockneten Schicht beträgt bedeutet,

bei 65 Mikron Stärke auf gesandstrahlten Eisen- 45 werden mit 90 Gewichtsteilen Triäthylphosphat, flächen durchschnittlich 20 kp/cm². 55 Gewjchtsteilen 1 %iger Salzsäure, 145 Gewichts-

Vergleichsweise liefert ein Bindemittel, das auf teilen Äthylenglykolmonobutyläther und 210 Gegleiche Weise wie das erfindungsgemäße Bindemittel wichtsteilen Äthylenglykolmonoäthyläther unter stänhergestellt wurde, jedoch an Stelle von Triäthyl- digem Rühren vermischt. Die bei der Reaktion anphosphat Isopropanol enthielt, schlechtere Ergebnisse 50 steigende Temperatur wird durch entsprechendes bei der Prüfung. Kühlen auf 25°C begrenzt. Der SiO₂-Gehalt des Ge-

Die Lagerbeständigkeit beträgt bei 70° C nur wenig misches beträgt 17,1 %.
mehr als einen Monat. Die Lösung dient als Bindemittel für Zinkstaub-

Eine Beschichtung mit einem wie vorher beschrie- farben, die mit einem im Beispiel 1 beschriebenen benen Zinkstaub im Gewichtsverhältnis 1:4,5 an- 55 Zinkstaub im Gewichtsverhältnis 1 Teil Bindemittel gesetzt und aufgetragen, neigt, besonders in Schichten zu 4,5 Gewichtsteilen Zinkstaub angesetzt werden. Die über 50 Mikron, zur Bildung von Rissen. Die Haft- Qualität des mit diesem Bindemittel erzielten Anfestigkeit der getrockneten Schicht beträgt bei einer Striches ist dem im Beispiel 1 und 2 beschriebenen Schichtstärke von 65 Mikron auf gesandstrahltem äquivalent.

Eisen nur 10,9 kp/cm*. ⁶° Auch hier werden bei einem nach gleicher Weise und

mit gleicher Zusammensetzung hergestellten Binde-Beispiel 2 mittel, bei dem jedoch Triäthylphosphat durch Iso-

Durch Vermischen von 120 Gewichtsteilen Tetra- propanol ersetzt wird, schlechtere Ergebnisse als mit äthylorthosilikat, 20 Gewichtsteilen Äthylenglykol- dem beispielsgemäßen Bindemittel erhalten.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von Bindemitteln für Oberzugsmittel auf der Basis von Alkylsilikaten und Alkylestern anorganischer Säuren, dadurch gekennzeichnet, daß Alkylsilikaten vor oder nach ihrer iei'weisen Hydrolyse Trialkylphosphate in Mengen von 0,1 bis 30 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamtmenge des Bindemittels, zugesetzt werden.

2. Verwendung der nach Anspruch 1 hergestellten Bindemittel für Zinkstaubanstrichmittel.