DE2815311A1

DE2815311A1 - Verfahren zur reinigung und korrosionsverhuetung einer metalloberflaeche

Info

Publication number: DE2815311A1
Application number: DE19782815311
Authority: DE
Inventors: Arie Noomen
Original assignee: Akzo GmbH
Current assignee: Akzo Patente 5600 Wuppertal De GmbH
Priority date: 1977-04-12
Filing date: 1978-04-08
Publication date: 1978-10-19
Also published as: ES468694A1; FI69094C; SE7804043L; NO151090B; US4244989A; DK159178A; NL170757C; DK154784C; DE2815311C2; JPS59539B2; NO781265L; FR2387296A1; GB1589761A; FI781114A; NL7703938A; FR2387296B1; FI69094B; JPS53126592A; SE443810B; NO151090C

Description

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Verfahren zur Reinigung und Korrosionsverhütung einer Metalloberfläche

A k ζ ο GmbH
Wuppertal

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung und Korrosionsverhütung einer Metalloberfläche und gleichzeitig das Auftragen einer korrosionsbeständigen Komposition, indem man die Oberfläche einer Schleifbehandlung mit einem Schleifmittel unterwirft, dessen Partikeln mit einem Bindemittel und einem korrosionsbeständigen Mittel beschichtet sind.

Ein Verfahren der oben bezeichneten Art ist aus der GB-PS 1 377 484 bekannt. Darin wird vorgeschlagen, daß die Schleifpartikeln mit einem Bindemittel und einem schützenden Metall, wie Zink, Aluminium, Cadmium oder Blei, als korrosionsbeständiges Mittel beschichtet werden. Insbesondere Zink wird hierin als Schutzmetall verwendet.

In der Schiffbauindustrie und bei der Hersteilung von Stahlgebilden, insbesondere in dem Fall, wo der Stahl einer Korro-

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sionsschutzbehandlung unterworfen wird, bevor er weiteren Operationen ausgesetzt wird, bestehen bei der Verwendung von Zink als korrosionsbeständiges Metall Nachteile. So sind zum Beispiel die Abgase, die beim autogenen oder elektrischen Schneiden und/oder beim Schweißen von Stahl, der mit Zink geschützt ist, entwickelt v/erden, gesundheitsschädlich. Der Schweißer ist dann beispielsweise gezwungen, eine Schweißkappe su tragen, durch die gereinigte Luft geliefert wird. Diese Form des Schutzes wird jedoch als Unannehmlichkeit empfunden. Weiterhin müssen die Fertigungshallen intensiv durchlüftet werden. Außerdem ist die Geschwindigkeit des Schneidens von Stahl, der mit einer Zinkschicht versehen ist, niedriger als das Schneiden von Rohstahl oder von Stahl, der mit einem zinkfreien Grundiermittel beschichtet ist.

Obwohl die Verwendung von z.B. Zink als schützendes Metall in dem oben in Betracht gezogenen Verfahren zu einem wirksamen Korrosionsschutz,der durch die Schleifbehandlung aktivierten Metalloberfläche führt, kann festgestellt werden, daß beim Lagern an der freien Luft die Metalloberfläche nach einiger Zeit eine weiße Ablagerung zeigt, die das Ergebnis der Bildung von Zinkoxydationsprodukten, wie Zinkoxyd, Zinkhydroxyd und Zinkcarbonaten (sogenannter "weißer Rost"), darstellt. Wenn anschließend die Metalloberfläche angestrichen werden soll, muß zunächst diese weiße Ablagerung vollständig entfernt werden, was eine zusätzliche arbeitsintensive und sorgfältige Behandlungsstufe verursacht. In der Praxis wurde gefunden, daß die Entfernung der Ablagerung entweder unvollständig ist oder zur Beschädigung der dünnen Schutzmetallschicht führt. Wenn die weiße Ablagerung nicht oder nur teil-

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weise entfernt wird, wird die Adhäsion des Anstrichsysteins verschlechtert, und es bilden sich Blasen, insbesondere wenn das Anstrichsystem einem wäßrigen Medium, wie Kondensationswasser und wäßrigen Lösungen von Chemikalien, ausgesetzt wird. Ein anderer Nachteil der bekannten Verfahrensweise, bei der auf der Metalloberfläche eine Zinkschicht mit einem hohen Zinkpulvergehalt aufgetragen wird, besteht darin, daß die im allgemeinen relativ niedrige mechanische Festigkeit der Zinkschicht dazu führt, daß sie gegenüber dem anschließend aufgetragenen Anstrichsystem mechanisch zu schwach ist, so daß sie leicht beschädigt wird, z.B. durch fallende Werkzeuge. Als Folge davon kann ein weiteres Loslösen des Anstrichsystems eintreten.

Die vorliegende Erfindung stellt sich die Aufgabe, ein Verfahren bereitzustellen, das die Nachteile der bekannten Verfahrensweise, wie die Bildung von "weißem Rost" und die Schwächung des Anstrichsystems als Folge der Zink-reichen ünterflache, vermeidet, bei dem jedoch die Bildung einer korrosionsbeständigen Schicht auf der Metalloberfläche aufrechterhalten wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß das korrosionsbeständige Mittel ein korrosionsbeständiges Salz darstellt, das eine Löslichkeit von nicht mehr als 20 g in einem Liter Wasser von 20°C aufweist.

Das korrosionsbeständige Salz, das nicht oder nur schlecht in Wasser löslich sein kann, verhindert wirksam eine osmo-

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tische Einwirkung, die der Auftragung des Anstrichsystems nachfolgt. Als Ergebnis davon treten keine Bildung von Blasen oder anderen Ausscheidungsphänomene der Anstrichbeschichtung ein. VJenn zum Beispiel weiterhin ein Metallgegenstand im Freien gelagert wird, wird die korrosionsbeständige Salzschicht daran gehindert, vom Regen oder Kondensationswasser entfernt zu werden, bevor das v/irkliche Anstrichsystem auf ihr aufgetragen worden ist.

Als Beispiele von geeigneten korrosionsbeständigen Salzen können die Salze von Carbonsäuren, die Nitrogruppen enthalten, erwähnt werden und vorzugsweise die Salze von aromatischen Nitrocarbonsäuren, die 7 bis 14 Kohlenstoffatome enthalten, wie Nitrobenzoesäure, Nitrophthalsäure, Nitroisophthalsäure, Nitroterephthalsäure, 3-Nitro-2-methyl-terephthalsäure und Nitronaphthalindicarbonsäure. Die Verwendung von Schwermetallsalzen, wie Blei und/oder Zinksalzen von Carbonsäuren, wird bevorzugt. Insbesondere werden das Zinksalz und das Blei-Zink-Salz der 5-Nitroisophthalsäure verwendet. Als Beispiele von anderen geeigneten Salzen können filmbildende alkalische Komplexverbindungen aus einem Erdalkalimetallsalz einer organischen Sulfonsäure und einem Erdalkalimetallcarbonat erwähnt werden. Als Erdalkalimetall wird vorzugsweise Calcium verwendet. Insbesondere wird ein Gemisch aus einem Calciumcarbonat und dem Calciumsalz einer Alkylphenylsulfonsäure, deren Alkylgruppe 22 Kohlenstoffatome enthält, verwendet.

Die Bindemittel, mit denen die Schleifpartikeln beschichtet werden, können von sehr unterschiedlicher Natur sein. Die Verwendung eines Bindemittels, das mit dem später aufgetragenen Anstrichsystem verträglich ist, wird bevorzugt. Als Beispie-

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le von geeigneten Bindemitteln seien Epoxyharze, Polyamidharze und Cumaron-Inden-Harze erwähnt. Diese Bindemittel sind mit einem Anstrichsystem auf der Basis eines Epoxyharzes verträglich. Wenn die Verwendung eines Anstrichsystems auf der Basis zum Beispiel eines ungesättigten Polyesterharzes oder Acrylatharzes gewünscht werden sollte, dann kann ein Copolymer aus Styrol und einem Acrylatmonomeren, wie Methylmethacrylat und/ oder Butylacrylat, als Bindemittel verwendet werden. Gegebenenfalls können Gemische von Bindemitteln verwendet werden.

Als Beispiele von geeigneten Schleifmitteln können anorganische Materialien, wie Glasperlen, Kupferschlacke, Aluminiumoxydgranulate, wie Korundum und Sand, verwendet werden. Für die Schleifbehandlung wird den Schleifpartikeln eine hohe kinetische Energie erteilt, in der gleichen Weise, wie das beim Sandblasen, durch Einverleibung in einem Gasstrom, einem Dampfstrom oder einem Flüssigkeitsstrom oder in mechanischer Welse, wie beim Zentrifugalblasen, praktiziert wird. Erfindungsgemäß wird die Schleifbehandlung der Metalloberfläche vorzugsweise auf dem Boden ausgeführt, zum Beispiel im Freien oder unter einer Verkleidung.

Außer dem Bindemittel und dem korrosionsbeständigen Salz kann die Überzugsschicht der Schleifpartikeln noch andere Bestandteile enthalten, zum Beispiel Füllstoffe, die die Weglänge eindringender Feuchtigkeit zur Metalloberfläche vergrößern, wie Mikrotalkum, Mikroglimmer und Glimmereisen und Rost-umwandelnde Mittel. Gegebenenfalls können auch korrosionsbeständige Metallpulver, wie Zinkpulver, anwesend sein. In diesem Zusammenhang wurde überraschend gefunden, daß erfindungsgemäß in

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Gegenwart von Zink das korrosionsbeständige Salz die Bildung von "weißem Rost" verhindert und ein mechanisch festes Substrat bildet.

Auf den gemäß der Erfindung aufgetragenen Grundlack wird im allgemeinen ein Anstrichsystem aufgetragen, das vorzugsweise porenfrei ist, um einen befriedigenden Korrosionsschutz zu garantieren. Als Beispiele von geeigneten Anstrichsystemen seien jene erwähnt, die auf Epoxyharze, Polyurethanbindemittel, ungesättigte Polyesterharze, Acrylatharze, Vinylharze und chlorierte Gummiarten basieren. Wenn an der chemischen Widerstandsfähigkeit des Anstrichsystems keine hohen Anforderungen gestellt werden, können Alkydharze verwendet werden. Um einen genügenden Schutz zu erhalten, kann die Beschichtungsdlcke im allgemeinen in dem Bereich von 100 bis 750 pm liegen. Der Schutzstrich kann in jeder üblichen Art und Weise aufgetragen werden, zum Beispiel durch Bürsten, Walzen oder Blasen, und gegebenenfalls in mehreren Verfahrensschritten.

Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele näher erläutert:

Beispiele I - VII

Ein Schleifmittel in Form von Korund, das in einer rotierenden Trommel enthalten war, wurde mit einer korrosionsbeständigen Komposition, wie nachfolgend aufgezeigt, beschichtet. Der Korund und die Beschichtungskomposition werden vermischt bis die Komposition über der Oberfläche der Schleifpartikeln homogen

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verteilt war. Das Epoxyharz ist ein Diglycidylather des Bisphenol A, ist kommerziell unter dem Handelsnamen "Epikote 828" erhältlich und besitzt ein Äquivalentgewicht von 180 210.

Das Zinkpulver ist kommerziell unter dem Handelsnamen Zlncoroox AAA erhältlich, besitzt einen Mindestζinkgehalt von 98 Gew.-I und eine Partikelgröße von 2-4 pm.

Die Mischung, die hier als Calciumsulfonat bezeichnet wird, ist ein Geraisch aus Calciumcarbonat und dem Calciumsalz einer Alkylphenylsulfonsäure, deren Alky!gruppe 22 Kohlenstoffatome enthält* Die Mengen sind in Gewichtsteilen angegeben. Beispiel 1 ist ein Vergleichsbeispiel.

I Korund	1000
Epoxyharz	4
Zinkpulver	200
Z Korund	1000
Epoxyharz	4
Zinksalz der 5-Nitroisophthalaäure	50

Ill Korund 1000

Epoxyharz 4

Blei-Zink-Salz der 5-Kitroisophthalaäure 80

IV Korund Epoxyharz Calciumsulfonat Zinksalz der 5-Nitroisophthalsäure

1000 0,4 3,6 50

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- lo -

_l

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V Korund 1000

Epoxyharz 0,4

Calciumsulfonat 3,6

Blei-Zink-Salz der 5-Nitroisophthalsäure 60

VI Korund 1000

Epoxyharz 4

Zinkpulver 15O

Zinksalz der 5-Nitroisophthalsäure 50

VII Korund lOOO

Epoxyharz 4

Zinkpulver 15O

Blei-Zink-Salz der 5-Nitroisophthalsäure 5O

Anschließend wurden angerostete Stahlplatten {Stahl 37) mit Korundpartikeln, die mit den vorerwähnten Kompositionen beschichtet waren, abgeschliffen bis eine saubere, gleichförmig beschichtete Stahloberfläche erhalten wurde. Mit den so erhaltenen Testplatten wurden die folgenden Experimente ausgeführt.

λ. Die Testplatten werden vier Kochen lang den Bedingungen der freien Luft ausgesetzt. Die Platten wurden nach der ASTM Standardmethode D 610 ausgewertet. Die für die Platten zur Erreichung des Rostgrades 3 ermittelte Zeit wird an der Rostgrad-Skala gemessen. Die Platten wurden auch daraufhin geprüft, in welcher Zeit sie gegebenenfalls "weißen Rost* bilden. Zum Vergleich wird eine mit einem nicht-beschichteten Korund abgeschliffene Stahlplatte

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ausgewertet (Kontrollversuch). Die erhaltenen Werte sind in Tabelle 1 zusammengestellt.

Tabelle 1

Schleifmittel	Zeit bis zum Wert 3 (ASTM D 610) in Tagen	Bildung von weißem Rost (in Tagen)
Kontrollversuch	1
I (Vergleichs beispiel)	28	2
II	14	keine
III	28	keine
IV	14	keine
V	28	keine
VI	28	keine
VII	28	keine

B. Nachdem die Platten abgeschliffen worden waren, wurden sie mit einem Anstrich mit einem hohen Füllstoffgehalt auf der Basis eines Epoxy-Pcijyamids bis zu einer Schichtdicke von etwa 200 um (trocken) beschichtet. Nach einer Woche Härten bei Zimmertemperatur wurde ein Teil der Platten mit einem Kratzer versehen und anschließend einem SaIzsprtihtest gemäß ASTM B 117-61 unterworfen. Die Zeit, um eine 2 mm-Blase aus dem Kratzer zu bilden, wurde gemessen. Weiterhin wurde von einem anderen Teil der Platten die Adhäsion des Anstrichs an dem Substrat bestimmt (Zuggeschwindigkeit: 2 mm/min).
^. -12- I

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Tabelle 2

Beispiel Zeit zur Eildung einer Haftfestig-

2 mm-Blase (in Stunden) keit

(in kg/cm²)

I (Vergleichs-Beispiel) 168 8O

II 960 110

III 960 120

IV 960 110

V 960 110

C. Nachdem die Platten eine Woche lang Freiluftbedingungen ausgesetzt worden waren, wurden sie mit einem Anstrichsystem behandelt, das aus zwei Schichten eines Epoxy-Grundlacks (auf der Basis eines Epoxyamins) mit jeweils einer Dicke von 35 um (trocken) und zwei obersten Anstrichen eines Polyurethan-Lacks (auf der Basis eines Acryl atpolyols und des Biurets von Hexarnethylendiisocyanat ) von jeweils einer Dicke von 45 pm (trocken) bestand. Nach einwöchiger Kartung bei Zimmertemperatur wurde ein Teil der Platten mit einem Kratzer gemäß ASTM B 117-61 versehen und dem Salzsprühtest ausgesetzt. Es wurde die Zeit gemessen, um eine 2 mm-Blase aus dem Kratzer zu bilden. Weiterhin wurde von einem anderen Teil der Platten die Adhäsion des Anstrichs an dem Substrat bestimmt (Zuggeschwindigkeit: 2 mm/min).

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	Tabelle 3
Schleifmittel	Zeit zur Bildung einer 2 mm-Blase (in Stunden)
I (Vergleichs- Beispiel)	72
II	96
III	120
IV	96
V	120
VI	288
VII	480

Haftfestigkeit (in kg/cnT)

120

210 210

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Claims

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Patentansprüche

Verfahren zur Reinigung und Korrosionsverhütung einer Metalloberfläche und gleichzeitig zum Auftragen einer korrosionsbeständigen Komposition, indem man die Metall-. Oberfläche einer Schielfbehandlung mit einem Schleifmittel unterwirft, dessen Partikeln mit einem Bindemittel und einem korrosionsbeständigen Mittel beschichtet sind, dadurch gekennzeichnet, daß das korrosionsbeständige Mittel ein korrosionsbeständiges Salz darstellt, das eine .Löslichkeit von nicht mehr als 20 g in einem Liter Wasser von 20°C aufweist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als korrosionsbeständiges Salz ein Salz einer Carbonsäure, die eine Nitrogruppe enthält, verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Salz einer aromatischen Carbonsäure, die eine Nitrogruppe enthält, verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Salz der 5-Nitroisbphthalsäure verwendet wird.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß als korrosionsbeständiges Salz ein Zinksalz oder ein Blei-Zink-Salz einer eine Nitrogruppe enthaltenden Carbonsäure verwendet wird.

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INSPECTED

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6. Verfahren nach den Ansprüchen 2, 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Carbonsäure eine Carbonsäure mit 7 bis 14 Kohlenstoffatomen verwendet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als korrosionsbeständiges Salz eine filmbildende alkalische Komplexverbindung aus einem Erdalkalimetallsalz einer organischen Sulfonsäure und einem Erdalkalimetallcarbonat verwendet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Erdalkalimetallsalze Calciumsalze sind.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als korrosionsbeständiges Salz ein Gemisch aus Calciumcarbonat und dem Calciumsalz einer Alkylphenylsulfonsäure, deren Alkylgruppe 22 Kohlenstoffatome enthält, verwendet wird.
10. Verfahren nach den Ansprüchen 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung der Schleifpartikeln auch ein korrosionsbeständiges Metallpulver enthält.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß als Metallpulver Zinkpulver verwendet wird.
12. Schleifmittel, wie in irgendeinem der Ansprüche 1-11 beschrieben.