DE2725619B2 - Mittel und Verfahren zur Bildung nichtmetallischer Schichten auf Eisenoder Stahlblech - Google Patents

Mittel und Verfahren zur Bildung nichtmetallischer Schichten auf Eisenoder Stahlblech

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DE2725619B2 DE19772725619 DE2725619A DE2725619B2 DE 2725619 B2 DE2725619 B2 DE 2725619B2 DE 19772725619 DE19772725619 DE 19772725619 DE 2725619 A DE2725619 A DE 2725619A DE 2725619 B2 DE2725619 B2 DE 2725619B2
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Joachim Dipl.-Chem. Dr. 4300 Muelheim Marx
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Description

Wasserlösliche anorganische Silikate werden seit langem als Anstrich- und Klebemiltel für die verschiedensten Materialien verwendet. Wasserlöslich sind solche Silikate, die als Kationen Alkalimetalle, wie l.i. Na. K usw. enthalten, wobei fiir ihre Verwendung neben der Art des Kations dessen Molverhällnis /um Silikation entscheidend ist. Von diesen Alkalisilikaten, die häufig als Wassergläser bezeichnet werden, eignen sich lür Anstrichzwecke besonders diejenigen, die nach dem Trocknen nicht mehr wasserlöslich sind untl daher sogar als wetterfeste Anstriche Verwendung finden. Bei diesen Silikaten ist das Molverhältnis von Silikal /n Alkalimetall, ausgedrückt als SiO.. : Mc-O1. gleich oder größer als 3. vorzugsweise größer als 3.5.
Alkalisilikate sind ein preisgünstiges und daher in großen Mengen eingesetztes Klebemittel für Papier auf Elektroblech^ linier Zusatz von Eisenoxidpigmenten werden sie auch zur Bildung isolierender nichtmetallischer Schichten für solche Bleche verwendet.
Nachteilig ist jedoch, dall die nach dem Trocknen an sich wasserunlöslichen Alkalisilikate eine gewisse Menge Feuchtigkeit aufnehmen. Diese Feuehtigkeits aufnahme ist der jeweiligen Luftfeuchtigkeit proportional, kann aber unter Taupunktbedingungen, ι. B. bei zeitweilig abgeschalteten Maschinen, in beachtlicher Größenordnung liegen. Zwar ist die Feuehtigkeitsaufnahme reversibel, sie setzt jedoch zumindest zeitweilig die Isolationswirkung der Papierbeschichtung stark herab und verursacht weiterhin Korrosionen, die vom Rande her in die Blechpaket»· eindringen und sie zerstören.
Hie Bleche werden durch Stan/un»; in die Verwen diingsfonn gebracht, sie müssen deshalb gute Stanzbar keitseigenschaften haben. Der Isolierlack muli also die Stan/barkeit im i_"inslii:cn Sinn beeinflussen, keinesfalls aber darf er diese verschlechtern. Die Schicht muß festhaftend sein, damit an der Schnittkante keine Ablösung erfolgt und ihre Härte muß so groß sein, daß sie sich bei dem auftretenden Druck nicht verändert. Dabei sind Stanzzahlen bis über 100 000 notwendig, was einen großen Materal-, Lohn- und Werkzeugverbrauch bedingt. Die Verbesserung der Stanzbarkeit infolge des werkzeugschonenden Einflusses der Klebe- und Beschichtungsmittel ist noch wichtiger als ihre Isoliereigenschaften.
Aufgabe der Erfindung war es daher. Mittel zur Bildung nichtmetallischer Schichten auf Eisen- oder Stahlblech zu schaffen, die auch noch in den gewünschten Schichtdicken von 2 bis 20 μιη den gestellten Anforderungen genügen, insbesondere die Stanzbarkeit günstig beeinflussen und zusätzlich keine Feuchtigkeit aufnehmen.
Gegenstand der Erfindung ist ein Mittel gemäß Anspruch 1. Hierbei wird das Silikal als SiOj, das Alkalioxid als MeiO und das Polyphosphat als P>Ch creCiinci
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Mittel werden 0,1 —0.2 Molleile, berechnet als BjO). und bezogen auf MejO, einer anorgani-
-'■· sehen sauerstoffhaltigen Borverbindung zugegeben.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform hat das erfindungsgemäße Mittel noch zusätzlich einen Gehalt von 0,2 bis I Gewichtsprozent eines schwer verseifbaren Acrylal-Copolymerisats. Die angegebene
i" Menge des Polymerisats ist auf die Trockensubstanz, des Sols bezogen. Diese Acrylat-Copolymerisatc sind als weichmacher- und lösungsmitielfreie wäßrige Dispersionen mit schwach anionaktivem Hilfsstoffsystem mit einem F:estsloffgehalt von etwa 50% im Handel und
''' können auch so für die Bereitung des erfindungsgemäßen Mittels veru ndet werden. Freisprechendes gilt für eine etwa 45%; c wäßrige Dispersion eines Acrylal-Styrol-Polymerisates. die bei 70 C zu einem wasserfesten schwer verseifbaren Film auftrocknet.
Als Alkalisilikate werden vorzugsweise Gemische aus Natrium- und Kaliumsilikaten verwendet. Es können aber auch neben Natrium- oder Kaliumsilikaten l.ithiumsilikate eingesetzt werden. Andererseils ist es auch möglich, von Kalium- oder Natriumsilikaten allein
·'■ auszugehen, wenn dafür gesorgt wird, daß ein weiteres Alkaliion in der ferligen Zusammensetzung vorliegt Dies kann beispielsweise in Form des entsprechenden Alkaliphosphats oder -borats geschehen.
Die Alkaliionen können in äquivalenten Mengen
'·" vorliegen. Es hat sich insbesondere bewährt, Kaliuir gegenüber Natrium im Überschuß einzusetzen. Hier isl ein Molverhällnis von kalium : Natrium wie 2 : 1 besonders empfehlenswert.
Als Polyphosphate können übliche mit Lauget
'■'· neutralisierte Polyphosphate in Form ihrer Salzt verwendet werden. Es ist aber auch möglich, die Poiyphosphorsäure und eine entsprechende Menge einer Lauge zuzusetzen. Als Basen eignen sich dabe besonders Kalium- oder Natronlauge. Mit besonderen
h(> Vorteil können als Polyphosphate die in der DF.-Pi 21 M) 784 beschriebenen sauren Polyphosphate verwen del werden.
Ms anorganische Borverbindungen werden Sauei Stoffverbindungen des Bors, w: ■ /. Fl. Bortrioxid B-Oi
-■■· Borsäure HiHO ,bzw. 11 IK); und die Salze eier Borsaure wie z. B. die Orthoborate, Metaborate oder Polyborat« verwendet. Von den Salzen sind besonders Natriumme taborat NaIlO. oder Borax Na-B4O,- ■ ΙΓΜΙ.,Ο bevor
zugl. Werden die Borverbindungen nicht in Form ihrer Salze eingesetzt, so können sie durch den entsprechenden Zusatz einer Base neutralisiert werden.
Werden die Mittel direkt zur Beschichtung von Blechen verwendet, so enthalten sie vorzugsweise ein oder mehrere anorganische Pigmente und einen oder mehrere anorganische Füllstoffe sowie ein feinverteiltes Wachs, insbesondere ein Amidwachs. Die zu den wachsähnlichen Stoffen gerechneten Amidwaehse sind aus einer oder mehreren Fettsäuren und Ammoniak oder organischen Basen gebildete Fettsäureamide, beispielsweise Amide der öl-, Palmitin-, Stearin- und Behensäure, oder Stearinsäureäthylendiamid.
Als anorganische Pigmente können handelsübliche Produkte eingesetzt werden. Besonders eignen sich Eisenoxid oder Lithopone. Als Füllstoffe können z. B. Glimmer oder Calciumcarbonat zugemischt werden.
Ferner können dem erfindungsgemäßen Mittel vorteilhaft geringe Mengen von Natrium- und/oder Kaliummcthylsikv jnat als Hydrophobierungsmittel zugesetzt werden.
Wenn man die einzelnen Komponenten zunächst noch ohne die Pigmente oder Füllstoffe unter heftigem Rühren in Wasser löst oder in Form wäßriger Lösungen in den für das erfindungsgemäße Mittel vorgeschriebenen Molverhältnissen zusammengibt, entsteht ein Alkalisilikat-polyphosphat-Sol, das über Monate ohne Flockung stabil bleibt. Der pH-Wert dieser viskosen flüssigkeit sollte nach Möglichkeit mindestens 9 betragen. Die Pigmente und Füllstoffe können während der Herstellung des Sols oder anschließend darin fein verleih werden.
Die erfindungsgemäßen beschichtungsmittel werden in beliebiger Form auf Bleche oder Bänder aufgebracht und anschließend bei 200 bis JOO"C, .orzugswei.se bei 250 C. eingebrannt. Die aufgetragene Menge wird so bemessen, daß Schichten der gewünschten Dicke von 2 bis 20 μιιι entstehen. Man erzielt so nicht nur wasserfeste, sondern auch niehlhygroskopisehc Besehichtungcn. Diese bilden bei Temperaturen um 500"C ein hochfestes Silikalgittcr aus, das dann weiter bis über 800 C belastbar ist.
Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen werden bei Verwendung als Klebemittel für Isolierpapier auf handelsüblichen Lackier- bzw. Bcklebcmaschinen einstelle von Wasscrglaslösungcn eingesetzt. Die Acry-I.it-Copolvmeren geben den erfindungsgeinäß erzeugten Schichten von alkalisilikat-, borat- und phosphathaltigcn Gläsern eine erhöhte F.lasti/.itäi und ermöglichen damit beim Schneiden bzw. Stanzen der Bleche eine größtmögliche Schonung des Werkzeuges. Die geringen Zusätze der Dispersion hinterlassen beim Verglühen praktisch keinen Kohlenstoff.
Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele weiter erläutert:
Beispiel 1
Eine Lösung von Natrium- und Kaliumsilikat, deren Gehalt an SiOj 14,4 g (entsprechend 0,24 Mol), an NajO 1,24 g (entsprechend 0,02 Mol) und an K2O 3,7b g (entsprechend 0,04 Mol), deren Feststoffgehalt etwa 29% betrag;, wird unter heftigem Rühren mit 0,79 g Natriummetaborat NaBO: (0,006 Mol, berechnt; als BiOi) und 0,328 g Kaliumpolyphosphat (0,006 Mol. berechnet als P1O5), das einen pH von 5,6 bis 7 aufweist und mittlere Kettenlängen von > 4 besitzt, versetzt.
Die entsprechende viskose Lösung wird nach Zugabe von 0.5% einer wäßrigen Dispersion eines handelsübliehe η Acrylat-Copolymerisats und 1,5% eines Polyäthylenglykols mit einem Molgewicht von ca. 10 000 direkt zum Verkleben von Isolierpapier verwendet.
Beispiel 2
Wie in Beispiel 1 wird eine Dispersion aus folgenden Bestandteilen hergestellt:
95.75% einer 29%igen wäßrigen Alkalisilikat-Lösung,
VerhältnisSiO2 : Me2O = 4.02
Verhältnis Na : K : Li = 1 : 2 :0.5
2,00% H j BOj
1.50% Natriumpolyphosphat, pH 7,0
0,50% einer 50%igen wäßrigen Dispersion eines
Acrylat-Copolymerisats,
0,25% Kalium-mcthylsiliconat.
Diese Lösung dient als Klebemittel für Isolierpapier.
Beispiel 3
Zu 70 Gewichistcilen der nach Beispiel 1 erhaltenen Lösung gibt man 22,5 Gewichtsteile Lithopone. 0,5 Gewichtsteile Polyglykol Mg 100 000, 2,0 Gewichtsteile Wasser und 5 Gewichtsteile einer 50%igen Acrylatdispersion. Man erhält eine viskose Masse, die auf Elektroblech aufgetragen und I min bei 260"C eingcbrannt wird.
Beispiel 4
Zu 75 Gcwichtstcilcn der Bor- und Phosphor-modifizierten Alkalisilikatlösung nach Beispiel 1 gibt man
10 Gewichtsteile Glimmer (Mica)
12.0GcWiCh(StCiIc Lithopone
0,2 Gewichtsteile Stearinamid
1.3 Gcwiehtsicile Polyäthylen-Propylcnglykol,
Mg 50 000
1.5 Gewichtsteile Farbstoff Fe1Oi(schwarz).
Die erhaltene Masse wird auf Eisenblech aufgebracht und I min lang bei 220'C eingebrannt.

Claims (7)

Patentansprüche:
1. Aus Alkalisilikat und Alkalipolvphosphat hergestelltes wäßriges Mittel zur Bildung nichtmetallischer Schichten auf Eisen- oder Stahlblech, gekennzeichnet durch ein Molverhültnis von Alkalioxid zu Silik.it zu Polyphosphat wie ] : J-4 : 0,05-0,5.
2. Mittel nach Anspruch 1, gekennzeichnet durcn den Gehalt von 0,1 bis 0,2 Mol einer anorganischen sauerstoffhaltigen Borverbindung, bezogen auf I Mol Alkaliowd.
J. Mittel nach Anspruch I oder 2, gekennzeichnet durch den Gehalt von etwa 0,2 bis 1 Gewichtsprozent eines schwer verseifbaren Acrylaicopolymerisats. bezogen auf die Trockensubstanz des Sols.
4. Mittel nach den Ansprüchen 1 bis i. dadurch gekennzeichnet, daß als Alkaliionen Kalium- und Natriumionen im Molverhällnis 2 : I vorliegen.
5. Mittel nach den Ansprüchen 1 bis 4. gekennzeichnet durch den Zusatz eines Alkalimethvlsiliconalt.
b. Mittel nach Anspruch 1 bis 5. gekennzeichnet durch den Zusatz eines feinverteilten Wachses.
7. Verwendung des Mittels nach Anspruch I - b zur Bildung nichtmetallischer Schichten auf Iisen- oder Stahlblech unter Erhitzen auf Temperaturen von 200- 300 C.
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DE663311C (de) * 1936-03-28 1938-08-03 Karl Drengenburg Verfahren zur Herstellung einer Isoliermasse fuer Dynamobleche, Transformatorenbleche u. dgl.
DE2160784C3 (de) * 1971-12-08 1979-04-12 Joachim Dipl.-Chem. Dr. 4330 Muelheim Marx Verfahren zur Herstellung von Schutzschichten auf Gegenständen aus Metallen durch Aufbringen von PoIyphosphaten

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