DE2518275A1

DE2518275A1 - Beschichtungsmasse

Info

Publication number: DE2518275A1
Application number: DE19752518275
Authority: DE
Inventors: Toshiharu Hayashi; Minoru Hosoda; Eiichi Kasiwagi; Hiroshi Makishima
Original assignee: Dai Nippon Toryo KK
Current assignee: Dai Nippon Toryo KK
Priority date: 1974-07-23
Filing date: 1975-04-24
Publication date: 1976-02-05
Also published as: AU7921875A; GB1459069A; JPS5148769B2; DE2518275B2; AU470852B2; JPS5120228A

Description

Priorität: 23. Juli 1974, Japan, Nr. 84504/1974

Aufgrund der langen Haltbarkeit und der anhaltenden korrosionshemmenden Wirkung der mit ihnen erzielbaren Beschichtungen sind Zinkpulver enthaltende Beschichtungsmassen bereits viel verwendet worden. Solche Beschichtungsmassen eignen sich zum Innenanstrich von Schifftanks und zum Aussenanstrich von Brükken, sowie von allen solchen Stellen und Teilen, deren Wartung und Reparatur schwierig ist.

Um Umweltverschmutzung und Feuergefahr zu vermeiden, Arbeitskosten zu sparen und die Arbeiter vor den giftigen Wirkungen der Beschichtungsmassen zu schützen, werden die Zinkpulver enthaltenden Beschichtungsmassen immer öfter in Wasser gelöst bzw. suspendiert verwendet.

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Es sind bereits verschiedene Methoden bekannt, um Zinkpulver enthaltende Beschichtungsmassen wasserlöslich zu machen. Beispielsweise werden Zweikomponenten-Beschichtungsmassen, die Zinkpulver und ein Alkalimetallsilikat enthalten, verwendet. Weil jedoch die Härtung durch eine anorganische Reaktion erfolgt, haben solche Beschichtungsmassen den Nachteil, daß ihre Topfzeit im allgemeinen weniger als 2 Stunden beträgt, was ihre Handhabung sehr erschwert.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Beschichtungsmasse zur Verfügung zu stellen, die eine lange Topfzeit hat und im Anstrich die Bildung von Zinkrost weitgehend verhindert. Die Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst.

Die Erfindung betrifft daher den in den Ansprüchen gekennzeichneten Gegenstand.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird einer Beschichtungsmasse, die als Hauptkomponenten ein Alkalimetall- oder Ammoniumsilikat und Zinkpulver enthält, eine geringe Menge mindestens einer Molybdat-, Wolframat-, Phosphomolybdat- oder Phosphowolframatverbindung zugesetzt, wodurch die Topfzeit der erhaltenen Beschichtungsmasse wesentlich verlängert wird. Zudem kann man die Topfzeit der erhaltenen Beschichtungsmasse je nach der verwendeten Menge dieser Verbindungen einstellen. In der mit dieser Beschichtungsmasse erhaltenen Beschichtung tritt keine Zinkoxidation auf, und die Bildung von Zinkrost wird weitgehend verringert, was zu einer Herabsetzung des Zinkverlustes führt.

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Unter'Topfzeit versteht man die Zeit nach dem Zusammenmischen aller Bestandteile, in der die Qualität der erhaltenen Beschichtungsmasse im wesentlichen beibehalten wird. Wenn nach dem Zusammenmischen aller Bestandteile eine der Topfzeit gleiche Zeit verstrichen ist, nimmt die Viskosität der Beschichtungsmasse

die Bcschichtungsmasse
zu_; und/geliert später. Aus diesem Grunde erschwert eine zu kurze Topfzeit den Beschichtungsvorgang und macht ein besonderes Beschichtungsgerät erforderlich, zum Beispiel eine Zweikomponenten-Spritzpistole. Um mittels einer Bürste, einer Luftspritze oder durch Airless-Sprühen aufgetragen werden zu können, soll die Beschichtungsmasse eine Topfzeit von über 4 Stunden haben. Die erfindungsgemäße Beschichtungsmasse erfüllt diese Erfordernis, da ihre Topfzeit mehr als 4 Stunden beträgt, und sie somit einen reibungslosen Beschichtungsvorgang garantiert.

Das erfindungsgemäß zu verwendende Alkalimetallsilikat hat die allgemeine Formel M₃O^nSiO₂, in der M ein Alkalimetall wie Lithium, Natrium oder Kalium bedeutet, und η eine Zahl von 1 bis 7 ist. Anstelle des Alkalimetallsilikats kann erfindungsgemäß ein Ammoniumsilikat oder ein Gemisch aus zwei oder mehreren solcher Alkalimetallsilikate und Ammoniumsilikat eingesetzt werden.

Das erfindungsgemäß zu verwendende und technische Zinkpulver hat eine Teilchengröße von 1 bis 2Ou.

Das Mischungsverhältnis von Alkalimetallsilikat oder Ammonium-

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silikat zu Zinkpulver kann in einem verhältnismäßig breiten Bereich liegen. Besonders bevorzugt ist ein Mischungsverhältnis von Silikat zu Zinkpulver von 5 : 95 bis 30 : 70.

Als erfindungsgemäß verwendbare Molybdatverbindung kommen zum Beispiel Natrium-, Kalium-, Ammonium-, Calcium-, Strontium-, Zink-, Barium-, Magnesium- und Eisenmolybdat in Frage.

Als. erfindungsgemäß einzusetzende Wolframatverbindung können zum Beispiel Natrium-, Kalium-, Ammonium- und Calciumwolframat verwendet werden.

Erfindungsgemäß einsetzbare Phosphomolybdatverbindungen sind zum Beispiel Natrium-, Kalium-, Ammonium-, Strontium-, Magnesium-, Zink- und Bariumphosphomolybdat.

Als erfindungsgemäß verwendbare Phosphowolframatverbxndungen kommen zum Beispiel Natrium-, Kalium-, Ammonium-, Strontium-, Magnesium-, Zink- und Bariumphosphowolframat in Frage.

Alle diese Verbindungen sind technische Produkte. Sie können entweder allein oder als Gemisch zweier oder mehrerer dieser Verbindungen eingesetzt werden.

Das Molybdat, Wolframat, Phosphomolybdat oder Phosphowolframat,

und Zinkpulver das der Alkalimetall- oder Ammoniumsilikat/enthaltenden Beschichtungsmasse zugesetzt wird, kann entweder einer wässrigen Lösung der Silikatkomponente oder dem Zinkpulver zugesetzt

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werden. Eine die Silikatkomponente und eines oder mehrere der vorstehend genannten Salze enthaltende wässrige Lösung wird nachstehend als "Lösung A" bezeichnet. Es ist also nicht entscheidend, ob das Salz einer wässrigen Lösung der Silikatkomponente oder dem Zinkpulver zugegeben wird. Dies kann von den Gegebenheiten abhängig gemacht werden.

Das Molybdat, Wolframat, Phosphomolybdat bzw. Phosphowolframat wird in einer Menge von 0,0001 bis 1,0 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht von Lösung A und dem Zinkpulver, zugesetzt. Mit einer Menge von weniger als 0,0001 Gewichtsprozent können die gewünschten Eigenschaften nicht erzielt werden. Vom wirtschaftlichen Standpunkt gesehen ist auch eine Menge von mehr als 1,0 Gewicht spiro z ent nicht bevorzugt. Außerdem wird bei einer Menge von mehr als 1,0 Gewichtsprozent die zur Härtung erforderliche Zeit verlängert, und die Eigenschaften der erhaltenen Beschichtung werden vermindert.

Ein Salz mit höherer Wasserlöslichkeit wird vorzugsweise in Form von Lösung A verwendet. Ein Salz, das nur gering in Wasser löslich ist, wird zusammen mit Zinkpulver verwendet. In beiden Fällen wird im wesentlichen die gleiche Beschichtungsmasse erhalten.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird Wasser in einer solchen Menge eingesetzt, daß die Viskosität der erhaltenen Beschichtungsmasse (gemessen mit einem Viskometer von Typ B) 10 bis 30 Poise beträgt.

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Ein Alkalimetallsilikat sowie Zinkpulver als Hauptkomponenten enthaltende Beschichtungsmassen werden aufgrund ihrer bekannten Wirkung bereits verwendet. Jedoch werden in solchen Beschichtungsmassen das Alkalimetallsilikat und das Zinkpulver (das Pulver eines amphoteren Metalls) zu einer stabilen Verbindung, einem Zinksilikat, umgesetzt, was unvermeidbar zu dem Nachteil einer kurzen Topfzeit führt.

Im" Falle der erfindungsgemäßen Beschichtungsmasse wird die Reaktionsgeschwindigkeit durch die Zugabe der vorstehend genannten Salzverbindung beeinflußt, was für die Verwendbarkeit der Beschichtungsmasse von großem Vorteil ist.

Nachstehend sind im einzelnen die mit der erfindungsgemäßen Beschichtungsmasse erzielten Vorteile aufgeführt:

(1) Da die erfindungsgemäß eingesetzten Verbindungen nur wenig toxisch sind, wird das Problem der Umweltverschmutzung vermieden.

(2) Da die Topfzeit der erfindungsgemäßen Beschichtungsmasse lang ist und ihre Eigenschaften während einer Zeit, die der Topfzeit entspricht, im wesentlichen unverändert bleibt (die Beschichtungsmasse ist stabil), wird das Risiko einer Qualitätsverschlechterung der erhaltenen Beschichtung weitgehend verringert.

(3) Die Topfzeit der erfindungsgemäßen Beschichtungsmasse

kann im wesentlichen durch die zugesetzte Menge an Molybdat-,

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Wolframat-, Phosphomolybdat- und/oder Phosphowolframatverbindung beeinflußt werden.

(4) Die erfindungsgemäße Beschichtungsmasse ist beim BeschichtungsVorgang einfach zu handhaben.

(5) Die Bildung von Zinkrost auf der Beschichtung wird verringert, was zu einer Verringerung des Zinkverlusts führt.

(6) Die Rostschutzwirkung der erfindungsgemäßen Beschichtungsmasse ist der bekannter Beschichtungsmassen vergleichbar, wenn nicht sogar überlegen.

Die Beispiele erläutern die Erfindung. Alle Teil angaben beziehen sich auf das Gewicht.

Beispiel 1 bis 26

20 Teile Wasserglas (SiO₂:K₂0 =3:1; Feststoffgehalt 30 Gewichtsprozent), 5 Teile Wasser und 0,1 Teile Natriummolybdat werden zu einer Lösung A vermischt, die wiederum mit 80 Teilen Zinkpulver vermischt wird. Die erhaltene Beschichtungsmasse wird in Abständen von jeweils einer Stunde auf eine Eisenoberfläche aufgetragen. Nach 48 Stunden wird durch Abreiben der Beschichtungen mit Wasser deren Löslichkeit in Wasser geprüft. Dabei wird festgestellt, welche Beschichtung sich als erste in Wasser löst. Die Zeit zwischen der Herstellung der Beschichtungsmasse und der ersten der vorgenannten Beschichtun-

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— ο —

gen wird als "scheinbare Topfzeit" bezeichnet, die zu der vorstehend definierten "Topfzeit" in einer bestimmten proportionalen Beziehung steht. Diese proportionale Beziehung wird nachstehend erläutert.

Der vorstehend genannte Test wird, wie aus Tabelle I ersichtlich, mit verschiedenen Beschichtungsmassen durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle I aufgeführt.

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TABELLE

wässrige Lösung

SiIikatkomponente zugegebenes Salz

Menge Menge

Wasser ■ Zink-

Beispiel Art Gewichts- (Gewichts- Art Gewichts- pulver

Nr. teile teile) teile (Gewichtsteile)

Zinkpulver zugegebene Komponente

Art Gewichtsteile

offene Topfzeit (h)

50 9 8 86/	1 2 3 4	Wasser glas It ti Il	to to to to O O O O
	5	It	20
	6	It	20
	7	"ti	20
	8	Il	20
	9	Il	20
	10	Il	20
	11	It	20
	12	Il	20

5	Natrium 0,1 molybdat	80
5	1	80
5	" 0,01	80
5	0,001	80
5	Ammonium-0,1 molybdat	80
5		80
5		80
5		80
5		80
5		80
5		80
5		80

Zink- molybdat	i-i
Calcium- molybdat	1
Strontium- molybdat	1
Eisen- molybdat	1
Barium- molybdat	1
Zink- molybdat	0,1
Il	0,01

8 6

4 6

6 6 6 6 6 5 4

wässrige Lösung

Beispiel

. Nr.

Silikatkomponente

Art Gewichtsteile

Menge Wasser

(Gewichts- Art teile)

TABELLE

zugegebenes Salz

Menge Zink-Gewichts- pulver teile (Gawichtsteile)

Zinkpulver

zugegebene Komponente

«.rt

Gewichtsteile

offene Topfzeit (h)

σ
co
co
co

13 Wasser- 20 glas

14 " , 20

15 " 20

16 " 20

17 ·" 20

18 " 20

19 " 20

20 Lithium- 20 silikat (SiO₂/Li₂O

=5)

5 5 5 5 5 5

Natrium- 0,1 wolframat ·

Kalium- 0,1 wolframat

Ammonium- 0,1 wolframat

Natrium- 0,1

phospho-

molybdat

Natrium- 0,1

phospho-

wolframat

Natrium- 0,1 molybdat

80 80 80 80 80 80

80 80

Natriummolybdat

0,1

Calciumwolframat

0,1

6 6 6 6 5 6

TABELLE

wässrige Lösung

Silikatkomponente zugegebenes Salz

Menge Menge

Wasser Zink-Beispiel Art Gewichts- (Gewichts- Art Gewichts- pulver

. Nr. teile teile) teile (Gewichts-

^ ' teile)

Zinkoulver

zugegebene Komponente

Art Gewichtsteile

offene Topfzeit (h)'

co oo oo co

21	Lithium silikat (SiO₂/Li₂O	20
	=5)
22	Ammonium silikat (3365 PQ)	20
23	Il	20
24	Ammonium silikat	10
	Wasser glas	10
25	Wasser glas	20

Natrium- 0,01

molybdat

0,01

0,001 0,1

Natrium- 0,05 molybdat

Natrium- 0,05 wolframat

10 8

TABSLLE I wässrige Lösung

Silikatkomponente zugegebenes Salz:

Menge Menge

Wasser Zink-

Beispiel Art Gewichts- (Gewichts- Art Gewichts- pulver . Nr. teile teile) teile (Gewichts

teile) Zihkpulver
zugegebene Komponente

Art Gewichtsteile

offene Topfzeit (h)

cn ο co OO OO CO

26

Wasserglas

Vergleichsbeispiei 1

Wasserglas

20

Natrium- 0,03 molybdat

Natrium- 0,03 wolframat

Natrium- 0,03

phospho-

molybdat

_ 13 .

Aus den Ergebnissen der Tabelle I ist ersichtlich, daß die erfindungsgemäße Beschichtungsmasse eine bedeutend längere Topfzeit hat als die bekannte Beschichtungsmasse (siehe Vergleichsbeispiel 1).

Die Beschichtungsmasse gemäß Beispiel 1 und die Beschichtungsmasse gemäß Vergleichsbeispiel 1 werden dem Rostschutztest unterzogen. Die Ergebnisse sind in Tabelle II aufgeführt.

TABELLE II

Beschi chtungsmasse Beschichtungsmasse gemäß Beispiel 1 gemäß Vergleichsbeispiel 1

Salzsprühtest unverändert nach unverändert nach

1000 Stunden 1000 Stunden

Lagerung in unverändert nach unverändert nach

Salzwasser 60 Tagen 60 Tagen

Anmerkungen :

: eine 5prozentige wässrige Kochsalzlösung wird bei 35 C

aufgesprüht.

: Die Proben werden bei Raumtemperatur in einer 3prozentigen wässrigen Kochsalzlösung gelagert.

Die Testproben werden dadurch hergestellt, daß die Beschichtungsmasse mit einer Spritzpistole in einer Dicke von etwa 70 u auf eine sandgestrahlte Stahlplatte (30S) aufgetragen und anschlier ßend getrocknet wird. Eine Woche danach werden die Proben geprüft.

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Aus Tabelle II ist ersichtlich, daß die Rostschutzwirkung der erfindungsgemäßen Beschichtungsmasse mit der der bekannten Beschichtungsmasse vergleichbar ist.

Die mit der Beschichtungsmasse gemäß Beispiel 1 und mit der Beschichtungsmasse gemäß Vergleichsbeispiel 1 hergestellten Beschichtungen werden dem Salzsprühtest unterzogen. Der Zeitabstand zwischen dem Mischen der Lösung A mit dem Zinkpulver und dem Auftragen wird verändert. Die Ergebnisse sind in Tabelle III aufgeführt.

Die Testproben werden wie vorstehend erläutert hergestellt, und der Salzsprühtest wird unter den gleichen Bedingungen durchgeführt.

TABELLE

III

Zeit (h) nach dem Mischen der Lösung A mit dem Zinkpulver

Beschichtungsmasse gemäß Beispiel 1

Beschichtungsmasse gemäß Vergleichsbeispiel 1

unverändert nach lOOO Stunden

unverändert nach 1000 Stunden

Rostbildung nach 1000 Stunden

Aus dea Ergebnissen der Tabelle III ist ersichtlich_f daß die erfindungsgemäße Beschichtungs-masse eine längere Topfzeit hat als die bekannte Beschichtungsmasse undj, daß das Risiko einer

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Qualitätsverschlechterung der hergestellten Beschichtung weitgehend verringert wird, da die Eigenschaften der erfindungsgemäßen Beschichtungsmasse über eine lange Zeit unverändert bleiben.

Die Beschichtungsmasse gemäß Beispiel 1 wird dem Abreibtest und dem Salzsprühtest unterzogen. Dabei zeigt sich, daß zwischen der Topfzeit und der scheinbaren Topfzeit eine bestimmte proportionale Beziehung besteht. Die Ergebnisse sind in Tabelle IV aufgeführt.

TABELLE IV

Zeit (h) nach dem Abreibtest Salzsprühtest

Mischen der Lösung
A mit dem Zinkpulver

1 unverändert unverändert

2 ■ " "

C Il Il

7 Oberfläche wird Rostbildung

sichtbar

Anmerkungen:

: Nachdem nach dem Mischen' der Lösung A mit dem Zinkpulver eine vorbestimmte Zeit verstrichen ist, wird die Beschichtungsmasse mit einer Spritzpistole in einer Dicke von

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etwa 70 _;u auf eine sandgestrahlte Stahlplatte (30S) aufgetragen. Nach 48 Stunden wird die beschichtete Oberfläche 5 Minuten fest mit einem Tuch in Wasser abgerieben, um die Löslichkeit der Beschichtung in Wasser zu prüfen. : Der Versuch wird wie vorstehend beschrieben durchgeführt.

Aus Tabelle IV ist ersichtlich, daß Beschichtungen, die 1 bis 6 Stunden nach dem Mischen der Lösung A mit dem Zinkpulver hergestellt wurden, in allen Versuchen unverändert blieben und daß Beschichtungen, die mehr als 7 Stunden nach dem Mischen hergestellt wurden, bei beiden Versuchen beschädigt wurden. Dies zeigt, daß zwischen der Topfzeit und der scheinbaren Topfzeit eine bestimmte proportionale Beziehung besteht.

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Claims

Patentansprüc h e

1. Beschichtungsmasse bestehend aus einer Grundmasse, die als Hauptkomponenten mindestens ein Alkalimetallsilikat oder Ammo-

enthält;
niumsilikat und Zinkpulver/sowie einem Gehalt mindestens einer Molybdat-, Wolframat-, Phosphomolybdat- oder Phosphowolframatverbindung .

2. Beschichtungsmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet/ daß die Menge an Molybdat-, Wolframat-, Phosphomolybdat- und/ oder Phosphowolframatverbindung 0,0001 bis 1,0 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht der Beschichtungsmasse beträgt.

3. Beschichtungsmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Molybdatverbindung Natrium-, Kalium-, Ammonium-, Calcium-, Strontium-, Zink-, Barium-, Magnesium- oder Eisenmolybdat ist.

4. Beschichtungsmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wolframatverbindung Natrium-, Kalium-, Ammonium- oder Calciumwolframat ist.

5. Beschichtungsmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Phosphomolybdatverbindung Natrium-, Kalium-, Ammonium-, Strontium-, Magnesium-, Zink- oder Bariumphosphomolybdat ist.

6. Beschichtungsmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Phosphowolframatverbindung Natrium-, Kalium-, Ammonium-,

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Strontium-, Magnesium-, Zink- oder Bariumphosphowolframat ist.

7. Verwendung der Beschichtungsmasse zum Beschichten von Substraten, insbesondere aus Metall.

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