DE202013000271U1

DE202013000271U1 - Lacksystem für explosionsgefährdete Bereiche und Bereiche mit hoher korrosiver Belastung

Info

Publication number: DE202013000271U1
Application number: DE202013000271U
Authority: DE
Inventors: Roland H Döring; Birgit Döring
Original assignee: Vestocor GmbH
Current assignee: Vestocor GmbH
Priority date: 2013-01-11
Filing date: 2013-01-11
Publication date: 2013-02-11
Anticipated expiration: 2023-01-12

Abstract

Lacksystem für explosionsgefährdete Bereiche und Bereiche hoher korrosiver Belastung, insbesondere für Anlagen oder Anlagenteile der Öl- und Gasindustrie, mit einer definierten Schichtfolge aus drei Einzelschichten, einer Grundbeschichtung auf Basis 2K-Epoxidharz oder 1K- bzw. 2K Polyacrylatharz/Polyisocyanat (1K- bzw. 2K-PUR), einer Zwischenbeschichtung auf Basis 2K-Epoxidharz oder 1K- bzw. 2K-Polyacrylat/Polyisocyanant (1K- bzw. 2K-PUR) und einer Deckbeschichtung auf Basis 1K- und 2KPolyacrylat/Polyisocyanate (1K- bzw. 2K-PUR) mit hoher UV-Beständigkeit oder auf Basis 2K-Epoxidharz, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckbeschichtung aus einem 1K-PUR Beschichtungsstoff mit alipahtischen Isocyanaten oder einem 2K-PUR Beschichtungsstoff oder einem 1K-modifizierten Acrylharzbeschichtungsstoff besteht und ein transparentes, leitfähiges und unlösliches Pigment enthält.

Description

De Erfindung betrifft ein Lacksystem für explosionsgefährdete Bereiche und Bereiche hoher korrosiver Belastung, insbesondere für Anlagen oder Anlagenteile der Öl- und Gasindustrie, mit einer definierten Schichtfolge aus drei Einzelschichten, wobei die jeweiligen Einzelschichten aus einer Grundbeschichtung auf Basis 2K-Epoxidharz oder 1K- bzw. 2K Polyacrylatharz/Polyisocyanat (1K- bzw. 2K-PUR), einer Zwischenbeschichtung auf Basis 2K-Epoxidharz oder 1K- bzw. 2K-Polyacrylat/Polyisocyanant (1K- bzw. 2K-PUR) und einer Deckbeschichtung auf Basis 1K- und 2KPolyacrylat/Polyisocyanate (1K- bzw. 2K-PUR) mit hoher UV-Beständigkeit oder auf Basis 2K-Epoxidharz bestehen.
Bei der Lieferung von Anlagen oder Anlagenteilen vorzugsweise an die Öl- und Gasindustrie wird verlangt, dass diese sehr oft der ATEX-Norm (EEx-Klasse IIc) entsprechen.
Beim Einsatz in solchen explosionsgefährdeten Bereichen ist darauf zu achten, dass auch bei der Farbgebung, die normalerweise isolierend wirkt, ein Oberflächenwiderstand des ausgehärteten Filmes von < 1 GΩ nicht überschritten wird.
Der Sinn liegt in der Ableitung von jeglicher elektrostatischer Aufladung, die bei Betreten, Reibung durch Textilien, Luftbewegung, von anderen Medien etc. an nicht leitenden Oberflächen entsteht (Vermeidung von Funkenbildung durch Entladung).
Bisher wird das Problem durch eine Begrenzung der Schichtdicke der Beschichtung auf maximal 200 μm trocken gelöst, wobei eine Schichtfolge von 2–3 Schichten üblich ist.
Dann ist ein Oberflächenwiderstand von < 1 GΩ im ausgehärteten Film in der Regel noch zu gewährleisten.
Für Bereiche mit mittlerer bis höherer korrosiver Belastung (Korrosivitätskategorie C4 hohe Schutzdauer gemäß DIN ISO 12944) ist diese maximal vorgegebene Schichtdicke ausreichend, wenn leistungsfähige und hochwertige Beschichtungssysteme eingesetzt werden.
Für Bereiche mit hoher bzw. höchster korrosiver Belastung (Korrosivitätskategorie C5-I bzw. C5-M hohe Schutzdauer gemäß DIN ISO 12944) ist diese Schichtdicke bzw. Auslegung nicht ausreichend. Zunehmend werden solche Anlagen Off Shore installiert, was der Korrosivitätskategorie C5-M gemäß DNI EN ISO 12944 entspricht.
Bisher gab es dafür keine technische Lösung, die den Anforderungen aus Ex-Schutz-Richtlinien und Korrosionsschutzanforderungen gleichzeitig gerecht wird. Insbesondere dann nicht, wenn die Deckbeschichtung dekorativen, farblich attraktiven Anforderungen Rechnung tragen und lichtecht bzw. witterungsbeständig sein muss.
Aufgabe der Erfindung ist es, für Bereiche mit hoher bzw. höchster korrosiver Belastung, bei gleichzeitiger Einhaltung der Ex-Schutz-Richtlinien, Deckbeschichtungen zu entwickeln, die farblichen attraktiv gestalteten Anforderungen entsprechen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem die Deckbeschichtung aus einem 1K-PUR Beschichtungsstoff mit alipahtischen Isocyanaten oder einem 2K-PUR Beschichtungsstoff oder einem 1K-modifizierten Acrylharzbeschichtungsstoff ein transparentes, leitfähiges und unlösliches Pigment enthält.
Für die erfindungsgemäße Lösung ist aber auch wesentlich, dass bei der Beschichtung eine definierte Schichtfolge aus drei Einzelschichten eingehalten wird. Alle Materialien bestehen aus Zweikomponenten-Materialien bzw. in der Deckbeschichtung auch aus lichtbeständigem 1K-Acrylatharz. Die Einzelschichten und Trockenschichtdicken sind u. a. in der MAN-Spezifikation (s. Anlage TED 837014320) beschrieben
Die 2K-EP- oder 1K- bzw. 2K-PUR-Grundbeschichtung ist erfindungsgemäß wahlweise mit Zinkstaub, mit Zinkphosphat, mit Zinkphosphat/Calciumphosphat, mit Calciumphosphat/Strontiumphosphat oder mit Calciumphosphat/Zinkphosphat/Zinkoxid versetzt. Die Grundbeschichtung auf Basis 2K-Epoxidharz mit Zinkstaub ist nach Sollwert 80 μm stark und leitend.
Die 2K-EP oder 1K- bzw. 2K-PUR Zwischenbeschichtung ist wahlweise mit Eisenglimmer oder/und Mica Glimmer, Bariumsulfat, Talkum versetzt. Die Zwischenbeschichtung ebenfalls auf Basis 2K-Epoxidharz mit Eisenglimmer und Aluminium ist 180 μm stark und leitet ebenfalls den elektrischen Strom.
Erfindungsgemäß enthält die Deckbeschichtung ein transparentes, leitfähiges und unlösliches Pigment. Die Deckbeschichtung auf Basis 2K-Polyurethanharz ist in üblicher Ausführung 60 μm nicht leitend, also isolierend (Gesamtschichtdicke 320 μm). Derartige Pigmente setzen sich aus einem Substrat und einer elektrisch leitfähigen Schicht zusammen.
Bevorzugt ist, dass das Substrat aus plättchenförmigen Partikeln, sphärischen Partikel oder deren Gemischen besteht.
Besonders bevorzugt ist eine Zusammensetzung nach der das plättchenförmiges Substrat aus Glimmer, synthetischem Glimmer, SiO₂-Glas- oder Keramikflakes oder einem Perlglanzpigment besteht.
Besteht das Substrat aus sphärischen Partikeln, so setzen sich diese aus Al₂O₃-, BaSO₄- oder SiO₂-Partikeln zusammen
Ein erfindungsgemäßes Pigment aus Glimmer ist optional beschichtet mit einer Metalloxidschicht, vorzugsweise eine TiO₂-Beschichtung, die mit einer mit Antimon dotierten Zinnoxid-Schicht [(Sn, Sb)O2] belegt ist.
Die erfindungsgemäße Deckbeschichtung auf Basis Polyurethanharz muss in allen denkbaren RAL, NCS, British-Standard, Munsell- und anderen relevanten Farbnormen lieferbar sein.
Dies wird erreicht, indem in bevorzugter Weise der Gehalt an Pigmenten in der Deckbeschichtung, bezogen auf die Gesamtformulierung zwischen 2–40 Gewichts-% liegt. Bei dieser Zusammensetzung wird erreicht, dass der Farbton nur ganz geringfügig bis gar nicht verändert und somit das Spektrum der zu liefernden Farbtöne abdeckt wird.
In bevorzugter Weise kann erfindungsgemäß die Gesamtschichtdicke aller drei Einzelschichten größer als 200 μm, bei einem Oberflächenwiderstand unter 1 GΩ, gewählt werden.
Mit den erfindungsgemäß beanspruchten Pigment kann die Leitfähigkeit der Deckbeschichtung im ausgehärteten Zustand soweit verbessert werden, dass der Oberflächenwiderstand (gemessen bei einer Spannung von 100 bzw. 500 V und Schichtdicken bis 100 μm trocken für die Deckbeschichtung – gesamt 360 μm –) noch zuverlässig unter der Widerstands-Grenze von 1 GΩ bleibt.
Die Deckbeschichtung ist daher, ohne das erfindungsgemäß beanspruchte Pigment, auf Grund ihrer Zusammensetzung, nicht leitend. Gleichzeitig ist der erfindungsgemäße Pigmentzusatz unlöslich und beeinträchtigt die Korrosionsschutzeigenschaften und die Witterungsbeständigkeit der Deckbeschichtung nicht negativ.
Durch diese erfindungsgemäße Zusammensetzung eines dem Grunde nach dem Stand der Technik entsprechenden und bekannten Schichtaufbaus mit einem leitfähigen Zusatzstoff in der Deckbeschichtung, lässt sich die bekannte Witterungsbeständigkeit und Farbtonvielfalt von 2K-PU-Deckbeschichtungen, bei gleichzeitiger Berücksichtigung von höchsten Korrosionsschutzanforderungen (höhere Trockenschichtdicken), mit der Notwendigkeit eines Ableitwiderstandes von kleiner 1 GΩ für ATEX-Beschichtungen verknüpfen.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird auf die Oberfläche eines Anlagenteiles der Gasindustrie eine aus drei Einzelschichten bestehendes Lacksystem aufgetragen, wobei die Grundbeschichtung aus einem 2K-Epoxidharz mit Calciumphosphat/Zinkphosphat/Zinkoxid besteht und die Zwischenbeschichtung auf Basis 2K-Epoxidharz mit Eisenglimmer versetzt ist.
Die Deckbeschichtung auf Basis 2K-PUR Beschichtungsstoff enthält als Zusatzstoff ein transparentes, leitfähiges und unlösliches Pigment, welches aus einem Substrat und einer elektrisch leitfähigen Schicht besteht.
Bei dem Substrat handelt es ich um plättchenförmige Partikel aus Glimmer. Das Pigment aus Glimmer ist mit einer TiO₂-Beschichtung versehen, die wiederum mit einer mit Antimon dotierten Zinnoxid-Schicht [(Sn, Sb)O2] belegt ist.
Der Gehalt an Pigmenten in der Deckbeschichtung, bezogen auf die Gesamtformulierung, liegt bei ca. 10–20 Gewichts-%.
Bei einer Gesamtschichtdicke von ca. 300 μm aller drei Einzelschichten des beschriebenen Lacksystems liegt der gemessene Oberflächenwiderstand deutlich unter der 1 GΩ Grenze.
In einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung wird auf die Grund- und Zwischenbeschichtung, wie sie im vorstehenden Ausführungsbeispiel Verwendung fand, eine Deckbeschichtung aus einem 1K-PUR Beschichtungsstoff mit aliphatischen Isocyanaten eingesetzt. Eine solche Deckbeschichtung enthält transparentes, leitfähiges und unlösliches Pigment, welches aus sphärischen Partikeln aus SiO₂ besteht.
Wie beim vorstehenden Beispiel liegt der Gehalt an Pigmenten in der Deckbeschichtung, bezogen auf die Gesamtformulierung, ebenfalls bei ca. 10–20 Gewichts-%.
Bei einer Gesamtschichtdicke von ca. 300 μm aller drei Einzelschichten des beschriebenen Lacksystems liegt der gemessene Oberflächenwiderstand deutlich unter der 1 GΩ Grenze.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN ISO 12944 [0007]
DIN ISO 12944 [0008]
DNI EN ISO 12944 [0008]

Claims

Lacksystem für explosionsgefährdete Bereiche und Bereiche hoher korrosiver Belastung, insbesondere für Anlagen oder Anlagenteile der Öl- und Gasindustrie, mit einer definierten Schichtfolge aus drei Einzelschichten, einer Grundbeschichtung auf Basis 2K-Epoxidharz oder 1K- bzw. 2K Polyacrylatharz/Polyisocyanat (1K- bzw. 2K-PUR), einer Zwischenbeschichtung auf Basis 2K-Epoxidharz oder 1K- bzw. 2K-Polyacrylat/Polyisocyanant (1K- bzw. 2K-PUR) und einer Deckbeschichtung auf Basis 1K- und 2KPolyacrylat/Polyisocyanate (1K- bzw. 2K-PUR) mit hoher UV-Beständigkeit oder auf Basis 2K-Epoxidharz, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckbeschichtung aus einem 1K-PUR Beschichtungsstoff mit alipahtischen Isocyanaten oder einem 2K-PUR Beschichtungsstoff oder einem 1K-modifizierten Acrylharzbeschichtungsstoff besteht und ein transparentes, leitfähiges und unlösliches Pigment enthält.
Lacksystem für explosionsgefährdete Bereiche und Bereiche hoher korrosiver Belastung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die 2K-EP- oder 1K- bzw. 2K-PUR-Grundbeschichtung wahlweise mit Zinkstaub, mit Zinkphosphat, mit Zinkphosphat/Calciumphosphat, mit Calciumphosphat/Strontiumphosphat oder mit Calciumphosphat/Zinkphosphat/Zinkoxid versetzt ist.
Lacksystem für explosionsgefährdete Bereiche und Bereiche hoher korrosiver Belastung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die 2K-EP oder 1K- bzw. 2K-PUR Zwischenbeschichtung mit Eisenglimmer oder/und Mica Glimmer, Bariumsulfat, Talkum versetzt ist.
Lacksystem für explosionsgefährdete Bereiche und Bereiche hoher korrosiver Belastung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Pigment aus einem Substrat und einer elektrisch leitfähigen Schicht besteht.
Lacksystem für explosionsgefährdete Bereiche und Bereiche hoher korrosiver Belastung nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat aus plättchenförmigen Partikeln, sphärischen Partikel oder deren Gemischen besteht.
Lacksystem für explosionsgefährdete Bereiche und Bereiche hoher korrosiver Belastung nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass das plättchenförmiges Substrat aus Glimmer, synthetischem Glimmer, SiO₂- Glas- oder Keramikflakes oder einem Perlglanzpigment besteht.
Lacksystem für explosionsgefährdete Bereiche und Bereiche hoher korrosiver Belastung nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat aus sphärischen Partikeln aus Al₂O₃-, BaSO₄- oder SiO₂-Partikeln besteht
Lacksystem für explosionsgefährdete Bereiche und Bereiche hoher korrosiver Belastung nach Anspruch 1, 4 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Pigment aus Glimmer, optional beschichtet mit einer Metalloxidschicht, vorzugsweise eine TiO₂-Beschichtung, die mit einer mit Antimon dotierten Zinnoxid-Schicht [(Sn, Sb)O2] belegt sind, besteht.
Lacksystem für explosionsgefährdete Bereiche und Bereiche hoher korrosiver Belastung nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehalt an Pigmenten in der Deckbeschichtung bezogen auf die Gesamtformulierung zwischen 2–40 Gewichts-% liegt.
Lacksystem für explosionsgefährdete Bereiche und Bereiche hoher korrosiver Belastung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtschichtdicke aller 3 Einzelschichten größer 200 μm beträgt, bei einem Oberflächenwiderstand unter 1 GΩ.