DE2037512C3 - Anorganisches Überzugs- und Anstrichmittel - Google Patents

Description

aa) Gemische aus Oxiden von Metallen der _{} M u aus def G A}, _{M c}

GrappeIIdesperiodischenSystemsundOXden _d ^ . _{das Atomverhältnis von}

Systems ^{eUPPe M}l^p °'^Ϊ5 "?^{is 1}^ ^{beträgt Und} * ^{Und y jeWeÜS eine}

bb) GeSe von Oxiden von Metallen der ^^^^ Metallverbindung aus calci-

Gruppe II und wenigstens einem Oxid eines ^ Doppeloxiden aus der Gruppe

Metalls der Gruppe Silicium, Aluminium, ^U1C1"=" ^vv^ <" ff

Antimon und Wismut oder ^a5 _aa) Gemische aus Oxiden von Metallen der Gruppen

cc) Gemische von zwei oder mehr Oxiden von des periodischen Systems und Oxiden von Me-

Üoergangsmetallen tallen der Gruppe IV des periodischen Systems,

..... _t _ ,., , „ _Λ bb) Gemische von Oxiden von Metallen der Gruppe II

durch Umseizen unter Erhitzen hergestellt worden _{und wenigstens einem o}»d eines Metalls der

^1S 3° Gruppe Silicium, Aluminium, Antimon und

Wismut oder

_. ___ ._ . . ... cc) Gemische von zwei oder mehr Oxiden von Über-

Die Erfindung betrifft ein anorganisches Überzugs- gangsmetallen

und Anstrichmittel aus einem Gemisch von wäßrigen
Lösungen von Alkalisilikaten und Phosphaten. 35 durch Umsetzen unter Erhitzen hergestellt worden ist.

Der Auftrag von Schutzanstrichen oder Korro- Als Ausgangsphosphate eignen sich beispielsweise

sionsschutzanstrichen auf Unierlagen wie Metall primäre Phosphate von Ca, Mg, Al, Cu, Fe, Mn und oder Holz ist bekannt. Die meisten üblichen Schutz- Zn und Gemische dieser Phosphate. Gegebenenfalls anstriche uiid/oder Korrosionsschuizanstriche dieser kann das primäre Phosphat mit einem oder mehreren Art sind von organischer Natur und basieren bei- 40 sekundären Phosphaten, wie 2Al₂O₃-SP₂O₅-SH₂O, spielsweise auf Asphalt und Kunstharzen. Diese 2CaO · P₂O₅ · H₂O, 2MgO - P₂O₅ · H₅A Sesqm'phosorganischen Anstrich- und Überzugsmassen haben phaten, wie Al₂O₃ · 2P₂O₅ · 3 H₂O und CaH₂P₂O₇, mehrere Nachteile: Sie sind entflammbar, haben gemischt werden. Selbst in Form von Gemischen eine geringe Wärmebeständigkeit, eine geringe Härte muß das Phosphat der obengenannten Formel ge- und keine vollständig befriedigende Wasserfestigkeit. 45 nügen, in der der Wert von y in Abhängigkeit von Ferner müssen Metallflächen vor dem Auftrag solcher dem jeweiligen Produkt und den Feuchtigkeitsbeorganischen Anstriche entrostet werden. Auch wenn di-igungen der Umgebung aufgrund des schwankenden eine organische Anstrichmasse auf eine rostfreie Hydratisierungsgrades variiert.
Metall- oder Holzfläche aufgetragen wird, ist es Für die Zwecke der Erfindung wird das obenschwierig, einen fest haftenden Anstriciifilm zu er- 50 genannte Phosphat mit einer anorganischen Metallhauen. Dies isi insucäondere d;r FsH, wenn Metalle verbindung gemischt und umgesetzt. Das erhaltene gestrichen werden sollen. Produkt wird zur Bildung eines »kondensierten

Dk GB-PS 11 34 242 beschreibt ein gegen Ultra- Phosphats« erhitzt.

violettstrahlung widerstandsfähiges, anorganisches Als anorganische Metallverbindungen kommen die

Überzugsmittel aus einer wäßrigen Alkalisilikat- 55 calcinierten Doppeloxyde verschiedener Metalle nach lösung und einem anorganischen Phosphat. Als den obigen Auswahlkriterien in Frage. Geeignet sind Phosphatanteil kommen Aluminiumphosphat und beispielsweise Doppeloxyde, die durch Calcinierung Phosphorsäure in Frage. Den gegebenenfalls zu- vcn Gemischen wenigstens eines Oxyds eines Metalls gefügten Oxiden kommt ausdrücklich die Funktion der Gruppe II des periodischen Systems und wenigstens eines Pigments zu. Das bekannte Überzugsmittel 60 eines Oxyds eines Metalls der Gruppe IV des peric-nthäu maximal 18 Ge\v.-% anorganisches Phosphat. odischen Systems erhalten werden. Die Metalloxyde Enthält es ein saures Phosphat, so ist schon unmittel- werden in solchen Mengenverhältnissen gemischt, bar nach dem Zusammenmischen der Ausgangs- daß sie ein Doppeloxyd zu bilden vermögen. Das komponenten eine Geijerung festzustellen. Werden Oxydgemisch kann in Abhängigkeit von der jeweiligen neutrale Phosphate eingesetzt, so bildet sich auf den 65 Zusammensetzung etwa 1 bis 5 Stunden bei einer mit dem bekannten Mittel gestrichenen Gegenständen Temperatur von etwa 200 _:bis 130O⁰C calciniert eine rauhe oder mit Bläser! versehene Oberfläche. werden.

Aus der US-PS 34 45-257 sind Kondensations- Geeignete Oxyde von Metallen der Gruppe II des

Crt

3 4

periodischen Systems sind beispielsweise Magnesium- das Gemisch 30 Minuten bis 10 Stunden, vorzugs-

oxyd, Calciumoxyd, Zinkoxyd, Strontiumoxyd, Cad- weise 2 bis 7 Stunden auf eine Temperatur von 120

miumoxyd und Bariumoxyd. Als Oxyde von Me- bis 150⁰C erhitzt.

tallen der Gruppe IV des periodischen Systems Nach der Wärmebehandlung oder Calcinierung

kommen beispielsweise Siliciumoxyd, Titanoxyd, Zir- 5 wird die erhaltene feste Masse (kondensiertes Phos-

konoxyd, Zinnoxyd und Bleioxyd in Frage. phat) zu einem feinen Pulver gemahlen.

Es ist auch möglich, Doppeloxyde zu verwenden, Das pulverisierte kondensierte Phosphat wird dann

die durch Calcinierung eines Gemisches wenigstens mit einer wäßrigen Alkalisilikatlösung gemischt. Als

eines Oxyds eines Metalls der Gru^ell des peri- wäßrige Lösungen eignen sich Wasserglas und wäßrige

odischen Systems»und wenigstens eines Oxyds aus der ic Lösungen von Alkalisilicaten, z. B. Lithiumsilicat,

Gruppe Siliciumoxyd, Aluminiumoxyd, Antimon- Kaliumsilicat und Natriumsilicat. Im Wasserglas oder

oxyd und Wismutoxyd hergestellt worden sind. Die in der wäßrigen Alkalisilicatlösung sollte der Fest-

Calcinierung kann hierbei in der gleichen Weise, stoffgehalt 0,3 bis 1,5 Gew.-Teile pro Gewichtsteii

wie oben beschrieben, vorgenommen werden. des kondensierten Phosphats beiragen. Die Wasser-

Es ist ferner möglich, calcinierte Doppeloxyde 15 menge kann im Bereich von 1 bis 2 Gew.-Teilen pro

zu verwenden, die durch Calcinierung von Gemischen Gewichtsteii des kondensierten Phosphats liegen,

von Oxyden von Übergangsmetallen, z. B. Oxyden Falls gewünscht, können anorganische Füllstoffe

von Eisen, Kobalt, isickel, Titan, Mangan, Zink zugesetzt werden. Geeignet als Füllstoffe sind bei-

und Chrom, hergestellt worden sind. Beispielsweise spielsweise Tone (Bentonit), Sand, Calciumcarbonat,

kann ein Gemisch von zwei oder mehreren dieser ao Gips und Ofenrückstände. Der Füllstoff kann in

Metalloxyde (in beliebigen Mengenverhältnissen) cal- einer Menge bis 30 Gew.-%, bezogen auf die Gesamt-

ciniert werden. Die Bedingungen, unter denen die menge der Festkörperkomponente in der Anstrich-

Calcinierung durchgeführt wird, sind nicht ent- masse, zugesetzt werden.

scheidend wichtig, solange flüchtige Bestandteile Die wäßrige Anstrich- und Überzugsmasse, die im Oxyd entfernt werden und das Oxyd aktiviert 35 in Form einer Aufschlämmung oder Paste vorliegt, wird. Beispielsweise kann die Calcinierung in einem kann auf die zu schützenden Gegenstände in beElektroofen bei einer Temperatur von etwa 200 bis liebiger geeigneter V/eise, z. B. durch Aufspritzen, 1300⁰C etwa 1 bis J Stunden in Abhängigkeit von Streichen, Aufwalzen und Aufspritzen ohne Luft dem jeweiligen Oxyd durchgeführt werden. (»airless-spraying«), aufgebracht werden. Bei Metallen

Nach der Calcinierang wird das O..yd gemahlen. 30 ist es nicht notwendig, die Oberfläche zu reinigen

Natürlich können Metallverbindungen wie Carbonate und zu entrosten, obwohl es zweckmäßig ist, lockere

und Hydroxyde verwendet werden, die vährend der Rostschichten und Rostschuppen zu entfernen, bevor

Calcinierung in Doppeloxyde umgewandelt werden. der Anstrich aufgebracht wird.

Es ist auch möglich, Gemische von Metallverbin- Die Anstrich- und Überzugsmassen gemäß der

düngen zu verwenden, die während der Calcinierung 35 Erfindung sind bei Raumtemperatur aushärtbar,

in ein Doppeloxyd umgewandelt werden. Beispiels- jedoch erfordert die Aushärtung bei normaler Tempe-

weise können zwei Metalle in unlöslicher Form, ratur eint lange Zeit. Zur Beschleunigung der Aus-

z. B. Oxalate, Carbonate, Hydroxyde oder Oxyde, härtung wird die Härtung unter dsr Einwirkung

aus einer wäßrigen Lösung, die diese Metalle in lös- von Feuchtigkeit oder Wärme bevorzugt. Beispiels-

licher Form, z. B. als Nitrat, Sulfat usw., enthalten, 40 weise kann man die gestrichenen Gegenstände 24

gemeinsam ausgefällt werden. Beispielsweise kann Standen oder länger (z. B. 3 bis 5 Tage) in einer

man wäßriges Ammoniak oder eine wäßrige Natrium- Atmosphäre, in der die relative Feuchtigkeit 60 bis

hydroxydlösung zu einer wäßrigen Lösung geben, 100% beträgt, stehenlassen, bis der Anstrichfilm gut

die Eisensulfat und Zinksulfat enthält, wobei Eisen- durchgehärtet ist. Die Temperatur kann 20 bis 100⁰C

hydroxyd und Zinkhydroxyd gemeinsam ausgefällt 45 betragen. Um jedoch die Aushärtung mit Feuchtigkeit

werden. Die Fällung wird isoliert und auf die oben zu beschleunigen, wird eine heiße Atmosphäre mit

beschriebene Weise calciniert, wobei das gewünschte einer Temperatur bis 100⁰C bevorzugt. Im allge-

Doppeloxyd erhalten wird. Falls erforderlich, wird meijen kann die Temperatur um so niedriger sein,

das als Produkt gebildete calcinierte Oxyd gemahlen. je höher die relative Feuchtigkeit ist.

Da die calcinierten Oxydpulver in Abhängigkeit 50 Der Anstrichfilm kann auch durch Erhitzen aus-

VO0 dein jc-A'c;l:gsn Metal! in der Farbe verschieden gehärtet werden. Beispielsweise kann der gestrichene

sein können, können geeignete Metalloxyde oder Gegenstand in normaler Atmospnare aui eine Twnpc-

Gemische von Metalloxyden in Abhängigkeit von ratui von 100 bis 200⁰C erhitzt werden. Im all-

der im endgültigen Schutzüberzug oder Schutz- gemeinen kann die Dauer der Wärmebehandlung um anstrich gewünschten Farbe ausgewählt werden. 55 so kürzer sein, je höher die Temperatur ist.

Das vorstehend genannte Phosphat und die oben- Die Anstrich- und Überzugsmassen gemäß der

genannte anorganische Metallverbindung werden ge- Erfindung zeichnen sich durch eine lange Topfzeit aus.

mischt, wobei eine Reaktion (eine wenigstens teilweise Durch die Härtung in der oben beschriebenen

Neutralisation des Phosphats mit der basischen Weise wird die aufgetragene Anstrichmasse aus-

Metallverbindung) stattfindet. Das erhaltene Produkt 60 gehärtet, und sie wird zu einem harten, fest haftenden,

wird erhitzt oder getrocknet. Im allgemeinen wird die wasserbeständigen Korrosionsschutzfilm auf derOber-

anorganische Metallverbindung in einer Menge von fläche des gestrichenen Gegenstandes. Auch wenn die

0,2 bis 1,5 Gew.-Teilen pro Gewichtstei¹ Phosphat Anstrichmasse auf eine rostige Eisenmetalloberfläche

verwendet. Die Bedingungen der Wärmebehandlung aufgetragen wird, findet während der Härtungskönnen innerhalb eines weiten Bereichs liegen und 65 reaktion eine Umwandlung des Rostes in einen

hängen von der jeweiligen Vorrichtung, z. B. der Art Magnetit statt, wobei eine am darunterliegenden

des Ofens, und von der Teilchengröße der zu er- Metall fest haftende Schicht gebildet wird. Der An-

hiizcndcn Materialien ab. Im allgemeinen wird jedoch strichfilm hat ein emailleartiges oder porzellanartiges

Aussehen. Der gebildete Anstrichfilm ist ferner nicht nur hart und schützt nicht nur gegen Korrosion, sondern hat auch eine ausgezeichnete Beständigkeit gegen Hitze, Flammen, Wasser und Witterung und eine große Dauerhaftigkeit.

Die Anstrich massen gemäß der Erfindung eignen sich zun. Oberflächenschutz bei allen metallischen oder nichtmetallischen Gegenständen in Form von Blechen, Platten, Rohren usw. Die Anstrich- und Überzugsmassen eignen sich ferner als Schutzauskleidung für Rohre, Behälter usw. S^: können ferner für den Oberflächenschutz von S.^. .nolz, Steinwaren, Beton, Schiefer usw. verwende, werden.

In den folgenden Beispielen erstehen sich alle Teile als Gewichtsteile.

Beispiele um.' Vergleichsbeispiele

Der mit der Erfindung im Vergleich zu bekannten Überzugsmitteln erzielbare technische Fortschritt wird im folgenden anhand ve Vergleichsver uchen belegt.

Die in der Tabelle 1 wiedergegebenen Überzugsmischungen wurden auf eine Schieferplatte aufgetragen und 30 Minuten bei 220⁰C getrocknet und auf diese Weise gel.ctrtet. Die Eigenschaften der erTabelle 1

haltenen anorganischen Schutzschichten sind in der Tabelle 2 zusammengefaßt. Die Überzugs- bzw. Anstrichmittel A, B und C wurden nach der Lehre der GB-PS 11 34 2*2 (A bezieht sich auf Beispiel X) und die Mittel I und II erfindungsgemäß hergestellt.

Aus Tabelle 2 ist ersichtlich, daß das Mittel aus Phosphat und Silikat bei Verwendung saurer Phosphate (B) unmittelbar nach dem Zusammenmischen einer Geliening unterliegt, so daß ein zufriedenstellendes Auftragen auf einen Gegenstand unmöglich ist. Werden neutrale Phosphate (A und C) eingesetzt, so ist zwar ein Auftrag ohne weiteres möglich, aber die Eigenschaften des erhaltenen Überzugs sind im Vergleich zu einem solchen, der aus einem Überzugsmittel gemäß der Erfindung hergestellt wurde (I und II), denkbar schlecht. So bildet sich bei den Vergleichsmitteln A und C eine rauhe oder mit Blasen versehene Oberfläche, während der Auftrag bei der Behandlung mit heißem Warier oder in einem Weatherometer nach einiger Zeit abblättert. Demgegenüber zeigen die aus einem erfindungsgemäßen Anstrichmittel erhaltenen Schutzschichten nach den angegebenen Behandlungsmethoden gleichbleibend gute Eigenschaften.

Stand der Technik
A

Erfindung
I

II

Natriumsilikat

35% wäßrige 42,2 Teile

Lösung

42,2 Teile

42,2 Teile

42,2 Teile

■42,2 Teile

Wasser	20,9 Teile 20,9 Teile	Heißwasserbeständigkeit	blättert ab	0 Teile	B	0 Teile	C	0 Teile
Oxid	ZnO 25,3 Teile ZnO 25,3	lh	—	Teile ZnO 3 Teile	geliert innerhalb von	ZnO + Al2O	möglich	ZnO + TiO2
		3h	—		5 Minuten unmöglich	(Molverh. 1:1)		(Molverh. 1:1)
	AI2O3 9,5 Teile Al2O3 9,5	5h	200 h blättert ab	Teile TiO2 3 Teile	—	calciniert bei	rauh	calciniert bei
		Weatherometer ;	(schlecht)			1000°C, 2 h		900° C, 2 h
			h gut		—	6 Teile	blättert ab	6 Teile
Phosphat	Ai-ortho- prim. Ai-	Fadeometer 200	Ai-oriho-	—	prim. Al-	—	prim. Aj-phosphat
	phosphat phosphat	phosphat	—	phosphat(60%	—	(60%) 8 Teile
	2,1 Teile 2,1 Teile	rein 4,8 Teile		cone.) 8 Teile	blättert ab
Bemerkungen				Calcinierte	(schlecht)	Calcinierte Oxide u.
				Oxide u. Phos	gut	Phosphate gemischt,
			phate gemischt,	3 h gebrannt bei 150° C
			3 h gebrannt
			bei 150°C
Die Teile geben	Gewichtsteile an.
Tabeiie 2
	Stand der Technik			Erfindung
	A	I II
Auftragbarkeit	möglich	möglich möglich
Oberfläche	mit Blasen	gut gut
gut gut
gut gut
gut gut
gut gut
gut gut

Claims (1)

1. produkte aus Alkalisilikaten, Aluminiumoxid und

   Patentanspruch: Phosphorsäure bekannt. Diese geben jedoch keine Anorganisches Überzugs- und Anstrichmittel glatten Oberflächen und weisen schlechte Heißwasseraus einem Gemisch vcn wäßrigen Lösungen von beständigkeit und schlechte Wetterbeständigkeit auf. Alkalisiiikaten und Phosphaten, dadurch ge- 5 Der Erfindung Hegt die Aufgabe zugrunde, em kennzeichnet, daß es als Phosphat ein Überzugs-und Anstrichmittel zu schaffen, das keiner Kondensat enthält, welches aus vorzeitigen Gelierung unterliegt und einen gegen

   A. einem Phosphat der durchschnittlichen Zu- physikalische und chemische Einflüsse widerstandssammensetzung entsprechend der Formel fähigen Anstrich auf beliebigen Unterlagen liefert.

   \Λη on vrn 10 Gegenstand der Erfindung ist em anorganisches

   wlkj ■ XF₂IJ₅ ■ >Ή₂υ Überzugs- und Anstrichmittel aus einem Gemisch

   in der M ein Metall aus der Gruppe Al, Mg, Ca, von wäßrigen Lösungen von Alkalisilikaten und

   Cu, Fe, Mn und Zn ist, das Atomverhältnis von Phosphaten, das dadurch gekennzeichnet ist, daß

   M/P 0,25 bis 1,0 beträgt und χ und j; jeweils eine es als Phosphat ein Kondensat enthalt, welches aus

   reelle Zahl ist, und 15 A. einem Phosphat der durchschnittlichen Zusammen-

   B. einer anorganischen Metallverbindung aus Setzung entsprechend der Formel
   calcinierten Doppeloxiden aus der Gruppe MO · xP₂O₅ · >>H₂O