DE2000199C3

DE2000199C3 - Verfahren zur Herstellung von Bindemitteln für überzugsmittel und deren Verwendung für Zinkstaubfarben

Info

Publication number: DE2000199C3
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: 1976-01-02
Also published as: FI53220C; DK146391B; FI53220B; NL7019066A; DE2000199A1; NL165207B; NO134870B; NL165207C; SE376629B; DK146391C; JPS4916257B1; CA947005A; FR2074483A5; US3778280A; NO134870C; DE2000199B2; BE761122A; GB1295411A

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 beginnt (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 Alkylestern 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, vie ζ. 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 hydrolysieren Lösung nachträglich zugesetzt wird.

Als Alkylsilikate wie auch als Trialkylphosphate werden solche mit nicht mehr als 10 C-Atome in der Alkylkette bevorzugt, besonders die Äthyl-, n-Propyl- und i-Propylverbindungen, doch können die Silikate auch mit Vorteil C₉-Rcstc wie den des 2-Äthy!- hexanols und/oder substituierte Reste wie den des Äthylenglykolmonoäthyläthers enthalten.

Als Trialkylphosphat wird die Triäthylverbindung stark bevorzugt.

Die Verwendung der Methylverbindungen verbietet sich, außer bei speziellen Anwendungen, soweit durch Hydrolyse giftiges Methanol entstehen kann.

Als Alkylsilikate werden die Ester der Orthokieselsäure und der kondensierten Kieselsäuren 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 wes nllich 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 Äth>ipTlysilikat	8 g HCI 1 %ig
	8 g HCI 1 %ig	8 g HCI 1 %ig	17 g Äthanol
	32 g Äthanol	17 g Äthanol	15 g Trimcthylborat
		15 g Triäthylphosphat
Lagerung bei 70'¹C:			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			GT 0
Haftfestigkeit, Gitterschnitt	GTO	GTO	ja
Rißbildung bei 50 μ Schicht-	nein	nein

Die Bindemittel nach df r Erfindung können auch zur Herstellung weiterer Farben und Anstriche, z. B. solcher, die Lithopone, Eisenoxide, Titandioxid und Cadmiumsulfid als Pigment enthalten, verwendet werden.

Beispiel 1

Zur Herstellung des Bindemittels wird zu 540 Gewichtsteilen Athylpolysilikat mit 40% SiO.,, entsprechend einer durchschnittlichen Kettei'länge von 4.63 Si-Atomen pro Molekül, ein Gemisch aus 282 Gewichtsteilen Äthylenglykolmonoäthyläther, 64 Gewichtsteilen einprozeniiger Salzsäure und 114 Gewichtsteilen Triäthylphosphat unterständigem Rühren zugesetzt. Die Reaktionstemperatur wird durch entsprechendes Kühlen auf 25°C gehalten. Der Kieselsäuregehalt des Reaktionsgemisches beträgt 21,6%.

Die Lagerstabilität bei 70^DC beträgt 3 Monate. Zum Hersiellen einer Zinkstaubfarbe wird ein Gewichtsteil des Bindemittels mit 4,5 Gewichtstcilen Farbenzinkstaub unter ständigem Rühren vermischt. Der Farbenzinkstaub setzt sich zusammen aus 92 Gewichtsprozenten feinteiligem Zinkstaub mit einer Korngröße von 0.1 bis 30 Mikron, wobei die mittlere Korngröße 6 Mikron beträgt, und je zwei Gewichts-Prozenten feinteiligem Chromoxid, Mikrotalkum, mikronisiertem Asbest und feingemahlenem Glimmer. Die Topfzeit (pot-life) der Mischung beträgt 8 bis K) Stunden bei einer Temperatur von 22°C. Sie kann in Schichtstärken von 20 bis 200 Mikron auf eine im Regelfall mittels Sandstrahls entrostete Eisenoberfläche aufgetragen werden.

Sie ist in einer Schichtstärke von 75 Mikron in 15 M'nuten bei einer relativen Luftfeuchte von 65% und einer Temperatur von 22°C nach 15 Minuten so weit getrocknet, daß sie von Spritzwasser nicht geschädigt wird. Nach weiteren 90 Minuten besitzt sie eine Härte entsprechend der Bleistifthärte H. Nach insgesamt 24 Stunden ist der Überzug so weit ausgehärtet, daß mit dem Härte-Prüfstab »Erichscn« bei 300 g Belastung kein wesentlicher Eindruck festzustellen ist. Die Beschichtungcn sind nach dem Aushärten in allen Schichtstärken völlig rißfrei.

Die Haftfestigkeit der getrockneten Schicht beträgt bei 65 Mikron Stärke auf gesandstraniten Eisenflächen durchschnittlich 20 kp/cm².

Vergleichswcisc liefert ein Bindemittel, das auf gleichc Weise wie das erfindungsgemäße Bindemittel hcrgestellt wurde, jedoch an Stelle von Triäthylphosphat Isopropanol enthielt, schlechtere Ergebnisse bei der Prüfung.

Die Lagerbeständigkeit beträgt bei 70⁰C nur wenig mehr als einen Monat.

Eine Beschichtung mit einem wie vorher beschriebenen Zinkstaub im Gewichtsverhältnis 1 :4,5 angesetzt und aufgetragen, neigt, besonders in Schichten über 50 Mikron, zur Bildung von Rissen. Die Haftfestigkeit der getrockneten Schicht beträgt bei einer Schichtstärke von 65 Mikron auf gesandstrahltem Eisen nur 10,9 kp/cm².

^{1 e} ' ^{s p} ' ^c ' -

Durch Vermischen von 120 Gewichtsleilen Tetraüthylorthosilikat, 20 Gewichtsteilcn Äthylcnglykolmonobutyläther, 20 Gewichtsteilen Äthylenglykolmonoäthyläther, 20 Gewichtsteilen Triäthylphosphat, 2 Gewichtsteilen Essigsäureäthylester und 18 Gewichtsteilen 0,5%iger Salzsäure wird eine partiell hydrolysierte Lösung hergestellt. Die Reaktionstemperatur wird durch Kühlen auf 25 C begrenzt. Der Kieselsäuregehalt dieser partiell hydrolysieren Lösung beträgt 17.3%. Die Lagerstabilität bei 70⁰C beträgt mehr als 3 Monate. Diese partiell hydrolysierte Lösung dient als Bindemittel für Zinkstaubfarben, die mit einem im Beispiel 1 beschriebenen Zinkstaub im Gewichtsverhältnis 1 Teil Bindemittel zu 4.5 Teilen Zinkstaub, angesetzt wird. Die Topfzeit der Mischung beträgt 10 Stunden bei einer Temperatur von 22 C. Sie kann in Schichtstärken von 20 bis 200 Mikron aufgetragen werden. Trocknung und Aushärtung verlaufen wie bei den im Beispiel 1 beschriebenen An-Strichmittel. Die Mischung härtet in den erwähnten Schichtstärken rißfrei aus. Die Haftfestigkeit auf ge*° sandstrahltem Eisen wird mit 20 kp/cm² bestimmt.

Vergleichsweise liefert ein Bindemittel, das auf gleiche Weise wie das im Beispiel 2 beschriebene Bindemittel hergestellt wurde, jedoch an Stelle von Triäthylphosphat Isopropanol enthält, schlechtere Ergcbnisse bei der Ausprüfung.

Die Layjrbeständigkeit bei 70 C beträgt nur 6 Wochen. Ein Überzugsmittel, mit dem gleichen Zinkstui'b hergestellt, bildet besonders in stärkeren Schichten Risse.

Seine Haftfestigkeit beträgt auf gcsandstrahltem Eisen 14 kp/cm². "

B e i s ρ i e I 3

500 Gewichtsteile eines Alkylsilikates mit der durchschnittlichen Zusammensetzung

wobei R₁ einen C₂H₅- und R₂ einen

^H₃—

— °

— CH₂-ReSt

bedeutet,

werden mit 90 Gewichtsteilen Triäthylphosphat, 55 Gewichtstcilen 1 %iger Salzsäure, 145 Gewichtsteilen Äthylenglykoltnonobutyläther und 210 Gewichtsteilen Äthylenglykolmonoäthyläther unter ständigem Rühren vermischt. Die bei der Reaktion an-

so steigende Temperatur wird durch entsprechendes Kühlen auf 25°C begrenzt. Der SiO₂-Gehalt des Gemisches beträgt 17,1%.

Die Lösung dient als Bindemittel für Zinkstaubfarben, die mit einem im Beispiel 1 beschriebenen Zinkstaub im Gewichtsverhältnis 1 Teil Bindemittel zu 4,5 Gewichtsteilen Zinkstaub angesetzt werden. Die Qualität des mit diesem Bindemittel erzielten An-Striches ist dem im Beispiel 1 und 2 beschriebenen äquivalent.

Auch hier werden bei einem nach gleicher Weise und ^m't gleicher Zusammensetzung hergestellten Bindemittel, bei dem jedoch Triäthylphosphat durch Isopropanol ersetzt wird, schlechtere Ergebnisse als mit dem beispiclsgemäßen Bindemittel erhalten.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von Bindemitteln für Überzugsmittel auf der Basis von Alkylsilikaten und Alkyleslern anorganischer Säuren, dadurch gekennzeichnet, daß Alkylsüikaten vor oder nach ihrer teilweir.en 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.