DE3242425C2 - Rostschutz-Beschichtungsmassen auf der Basis wäßriger Dispersionen und ihre Verwendung - Google Patents
Rostschutz-Beschichtungsmassen auf der Basis wäßriger Dispersionen und ihre VerwendungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft Beschichtungsmassen auf der Basis
einer wäßrigen Dispersion, die zur irreversiblen Bildung
von gehärteten Rostschutzüberzügen oder -filmen geeignet
sind. Insbesondere betrifft die Erfindung schützende, in
Wasser dispergierte, filmbildende Massen, die ein inniges
Gemisch eines filmbildenden organischen Polymerisats und
eines nicht-Newtonschen kolloidaldispersen Systems ent
halten. Gegenstand der Erfindung sind ferner Fertigungs
gegenstände, deren metallische Oberflächen mit derarti
gen filmbildenden Massen beschichtet sind.
Die Korrosion von Metalloberflächen ist bei vielen industri
ellen Anwendungszwecken von großer wirtschaftlicher Be
deutung, so daß dem Korrosionsschutz große Beachtung ge
schenkt wird. Von besonderer Bedeutung ist dies bei Stahl
und anderen Eisenlegierungen. Die Korrosion derartiger
Eisenmetallegierungen beruht weitgehend auf Rostbildung,
die wiederum zur Gesamtumwandlung von freien Metallen
in ihre Oxide führt.
Die zur Erklärung der Oxidation von Gegenständen aus Eisen
metallen am besten geeignete Theorie postuliert im wesent
lichen die Anwesenheit von Wasser und Sauerstoff. Bereits
Spurenmengen an Feuchtigkeit reichen gemäß dieser Theorie
aus, um eine Lösung von Eisen darin und die Bildung von
Eisen(II)-oxid zu induzieren, bis das Wasser mit Eisen(II)-
ionen gesättigt wird. Die Anwesenheit von Sauerstoff be
wirkt die Oxidation zu Eisen(III)-hydroxid, das aus der
Lösung ausfällt und schließlich zu Eisen(III)-oxid oder
Rost umgewandelt wird.
Die vorgenannte Reaktionsfolge kann verhindert oder zu
mindest weitgehend gehemmt werden, indem man relativ un
durchlässige Überzüge oder Filme aufbringt, die einen
Zutritt von Feuchtigkeit und/oder Sauerstoff zur Metallober
fläche verhindern. Derartige Überzüge werden häufig einer
hohen Feuchtigkeit, korrodierenden Atmosphären und der
gleichen ausgesetzt. In dem Ausmaß, in dem diese Überzüge
oder Filme durch diese Einflüsse penetriert oder ander
weitig geschädigt werden, werden sie für den beabsichtigten
Zweck unwirksam. Es ist auch wichtig, daß diese Überzüge
fest an der Metalloberfläche haften und gegenüber Abblättern,
Rißbildung, Blasenbildung, Pulverisierung und andere Formen
eines Verlusts der Haftung beständig sind. Ferner muß ein
in zufriedenstellender Weise korrosionsschützender Über
zug oder Film gegenüber Wettereinflüssen, hoher Feuchtig
keit und korrodierenden Atmosphären, wie salzbefrachtete
Nebel- oder Dunstgebilde, mit industriellen Abfallpro
dukten verunreinigte Luft, Straßenstaub, Calciumchlorid
und dergleichen, beständig sein, so daß der schützende
Überzug oder Film auf einem Großteil der Metalloberfläche
und nach Möglichkeit auf der gesamten Oberfläche bestehen
bleibt.
Die Korrosion von Metalloberflächen ist von besonderer
wirtschaftlicher Bedeutung für Besitzer und Hersteller
von Kraftfahrzeugen. Jeder Autobesitzer kennt die Korro
sion, die an der Innen- oder Unterseite der Karosserie
beginnt, beispielsweise an den Türunterblechen,
Kotflügeln, Scheinwerferpartien und Türblechen. Die Korro
sionsgeschwindigkeit ist in bestimmten Gegenden mit stren
gen Witterungsbedingungen während der Wintermonate be
sonders hoch, wo die Anwendung von Sand, Salz, Calcium
chlorid, Schlacke und dergleichen zur Aufrechterhaltung
des Straßenverkehrs notwendig ist. Unter diesen Bedin
gungen ist es im allgemeinen nur eine Frage der Zeit,
bis die relativ dünn bemessenen Karosseriebleche vollstän
dig in Eisenoxid oder Rost umgewandelt werden. Sobald
dieser Zustand erreicht ist, blättern auch qualitativ hoch
wertige äußere Überzüge ab und lassen die an der Fahr
zeugkarosserie eingetretene Zerstörung des Metalls er
kennen.
Automobilhersteller führen einen ständigen Kampf gegen eine
derartige Korrosion der Karosserie. Mastixharze und Porenschließer
werden in großem Umfang als physikalische
Sperren gegen korrodierend wirkende Mittel eingesetzt.
Ferner werden korrosionshemmende Grundanstriche auf die
Unterbodenflächen aufgebracht, sofern diese nicht Schweiß
vorgänge auf der Fertigungsstraße stören. Wenn möglich,
wird mit Zink beschichteter, galvanisierter Stahl in
erheblichen Mengen zur Herstellung von vielen Karosserie
teilen, die direkt korrodierend wirkenden Mitteln ausge
setzt sind, verwendet. Durch diese und viele andere Be
mühungen wurden die Probleme der Unterbodenkorrosion nur
verringert, während das Grundproblem an sich bestehen
bleibt. Auch mit Mastixharzen auf Asphaltbasis als Unter
bodenbeschichtungen läßt sich nicht der gewünschte Dauer
schutz gegen Korrosion erzielen, da aufgrund einer Härtung
durch Alterung diese Überzüge reißen und ihre Haftfähig
keit verlieren, insbesondere wenn sie niedrigen Umgebungs
temperaturen ausgesetzt sind.
Es wurden auch korrosionshemmende Anstriche als Unterboden
beschichtungen verwendet. Diese sind aber wegen der Vorbe
reitungen, die vor dem Aufbringen der Überzüge am Metall
vorgenommen werden müssen, nicht besonders zweckmäßig.
Aufgabe der Erfindung ist es, neue rosthemmende Beschich
tungsmassen auf der Basis einer wäßrigen Dispersion zum
Schutz von Metallen zur Verfügung zu stellen. Diese Be
schichtungsmassen sollen leicht und auf wirtschaftliche
Weise auf die Metallflächen aufgebracht werden können.
Gegenstand der Erfindung sind in Wasser dispergierte
Beschichtungsmassen, die bei den Trocknungstemperaturen
zu gehärteten, rosthemmenden Überzügen oder Filmen aus
diesen in Wasser dispergierten Massen koaleszieren. Diese
in Wasser dispergierten Massen enthalten
- (A) ein filmbildendes organisches Polymerisat aus der Gruppe Polyolefinharze, Acrylharze, Polyesterharze und Polyurethanharze und
- (B) eine nicht-Newtonsches kolloidaldisperses System, ent haltend (1) feste metallhaltige kolloidale Teilchen aus der Gruppe Alkali- und Erdalkalimetallsalze, (2) ein flüssiges Dispergiermittel aus der Gruppe inerte organi sche Flüssigkeiten und niedermolekulare flüssige Polyme risate und (3) eine organische Verbindung, deren Mole küle einen hydrophoben Anteil und mindestens einen pola ren Substituenten enthalten, aus der Gruppe Alkali- und Erdalkalimetallsalze von öllöslichen organischen Säuren;
wobei das nicht Newtonsche kolloidaldisperse System (B) eine
Neutralisationsbasenzahl von etwa 7,0 oder weniger aufweist.
Die erfindungsgemäßen Beschichtungsmassen auf der Basis wäß
riger Dispersionen enthalten 2 wesentliche Hauptbestand
teile. Beim ersten Hauptbestandteil handelt es sich um die
Komponente (A), nämlich ein filmbildendes organisches Poly
merisat aus der Gruppe Polyolefinharze, Acrylharze, Poly
esterharze und Polyurethanharze. Diese Harzklassen sind be
kannt; vgl. beispielsweise Modern Plastics Encyclopedia, Bd.
56, Nr. 10A (1979-1980), McGraw-Hill Publications. Diese
Druckschrift enthält zahlreiche erläuternde Beispiele, die
unter die vorgenannten Polymerisatklassen fallen, unter Ein
schluß von Celluloseacetate, Cellulosepropionate, Cellulose
butyrate, Äthylcellulose und dergleichen; gemischte Cellulo
seester, wie Celluloseacetobutyrat und dergleichen; Polyole
fine, wie Polyäthylen, Polypropylen, Polybutene, Polyisobu
tylene, Äthylen-Propylen-Copolymerisate und Äthylen-Propy
len-Copolymerisate mit bis zu 3 Gewichtsprozent eines Diole
fins, z. B. Isopren und Butadien; Poly
halogenolefine, wie Polytetrafluoräthylene, Polychlor
trifluoräthylene und dergleichen.
Eine besonders bevorzugte Klasse von filmbildenden organi
schen Polymerisaten, die sich für die erfindungsgemäßen
Beschichtungsmassen eignen sind Acrylpolymerisate, wie
Polymerisate und Copolymerisate von Acryl- und Methacryl
säure und Copolymerisate aus Gemischen von 2 oder mehr
Monomeren vom Acryltyp aus der Gruppe Acryl und Methacryl
säureester, wobei sich der Alkoholrest von (1) Alkanolen
mit 1 bis etwa 20 Kohlenstoffatomen, wie Methanol, Äthanol,
Butanol, Octanol, Laurylalkohol, Stearylalkohol, Äthylengly
kol, Polyäthylenglykol (2) Halogenalkanolen,
wie 2-Chloräthanol, (3) Aminoalkanolen, wie 2-(tert.-Butyl
amino)-äthanol und 2-Diäthylaminoäthanol, (4) Alkoxyalka
nolen, wie 2-Methoxyäthanol, 2-Äthoxyäthanol und 3-Äthoxy
propanol und (5) Cycloalkanolen, wie Cyclohexanol und Cyclo
propanol, ableitet, sowie die entsprechenden Amide und Poly
amide dieser Säuren unter Einschluß von Acrylamiden und
Methacrylamiden, Alkylen-bis-amiden und N-substituierten
Amiden, wie N-tert.-Butylacrylamid. Weitere Beispiele für
als Komponente (A) geeignete Acrylpolymerisate sind Poly
merisate, die sich aus Gemischen von mindestens einem der
vorgenannten Acryl- oder Methacrylsäureester und -amide
mit mindestens einem Monomeren mit einer Vinyldoppelbindung
ableiten. Beispiele für derartige Verbindungen mit Vinyl
doppelbindungen sind Vinylester wie Vinylacetat, Vinylpropionat, Vinyl
butyrate, Vinylbenzoate; Styrol, ring
substituiertes Alkyl- und Alkoxystyrol, wie o-, m- und
p-Methyl- und Äthylstyrole, m- und p-Isopropylstyrole,
p-Butylstyrol, p-Heptylstyrol, p-Cyclohexylstyrol, o-, m-
und p-Methoxy- und Ethoxystyrole, 2,6-Dimethoxystyrol und
2-Methoxyisopropylstyrol, α-Methylstyrol
und ringsubstituiertes α-Methylstyrol, wie 4-Methyl-α-
methylstyrol, 4-Isopropyl-α-methylstyrol und 2,3-Dimethyl-
α-methylstyrol. Bevorzugte Acrylpolymeri
sate zur Verwendung als Komponente (A) der erfindungsgemäßen
Beschichtungsmassen sind solche, die sich von
Gemischen aus 2 oder mehr Acryl- und Methacrylsäureestern,
wobei der Alkoholrest von C₁-C₄-Alkanolen und
Amiden von Acryl- und Methacrylsäure abgeleitet ist, und
einem oder mehrerer dieser Ester und Amide mit einem oder
mehreren Monomeren mit einer Vinyldoppelbindung, beispiels
weise den vorstehend genannten substituierten und unsub
stituierten Styrolen und α-Methylstyrolen, ableiten. Be
sonders bevorzugte Acrylpolymerisate leiten sich von 2 oder
mehr niederen C₁-C₄-Alkylestern von Acrylsäure und Meth
acrylsäure oder einem oder mehreren dieser Ester mit Sty
rolen ab. Eine besonders bevorzugte Klasse von Polymeri
saten für die Zwecke der Erfindung sind solche, die sich
von niederen C₁-C₄-Estern von Acrylsäure oder Methacryl
säure und Styrol ableiten.
Die filmbildenden organischen Polymerisate für die Zwecke
der Erfindung können entweder wasserlöslich oder wasserun
löslich sein. Sind die organischen Polymerisate wasser
unlöslich, liegen sie im allgemeinen in der wäßrigen
Phase in Form von dispersen Teilchen in der Größe von
0,1 bis etwa 10 µm vor. Ein bevorzugter Bereich beträgt
etwa 0,5 bis etwa 5,0 µm.
Im allgemeinen beträgt die Menge des filmbildenden organi
schen Polymerisats erfindungsgemäß etwa 10,0 bis etwa 65,0
Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht der speziel
len Beschichtungsmasse. Ein bevorzugter Bereich für das
Polymerisat beträgt etwa 15,0 bis etwa 35,0 Gewichtsprozent
und ein besonders bevorzugter Bereich etwa 22,0 bis etwa
28,0 Gewichtsprozent.
Bei der zweiten wesentlichen Hauptkomponente der erfindungsgemäßen
Beschichtungsmassen, d. h. der Komponente
(B) handelt es sich um ein nicht-Newtonsches kolloidal
disperses System, das überbasische Salze von organischen
Säuren enthält. Diese nicht-Newtonschen kolloidaldispersen
Systeme weisen eine basische Neutralisationszahl, bestimmt
gegen Phenolphthalein, von 0 bis etwa 7,0 auf. Die Bestim
mung der Neutralisationszahl wird weiter unten eingehend
erläutert.
Die zur Herstellung der erfindungsgemäßen wäßrigen Be
schichtungsmassen geeigneten kolloidaldispersen Systeme
weisen nicht-Newtonsche Fließeigenschaften, d. h. thixo
trope Eigenschaften auf. Die apparente Viskosität eines
thixotropen Materials hängt sowohl von der Schergeschwindig
keit als auch von der Zeitdauer der Scherwirkung ab. Die
rheologischen Eigenschaften derartiger Materialien sind in
Standardwerken erläutert; vgl. beispielsweise B. Jirgensons
und M. E. Straumonis, A Short Textbook an Colloidal Chemistry
(2. Aufl.) The MacMillan Co., N. Y. 1962, insbesondere Sei
ten 178 bis 183.
Der Ausdruck "disperses System" stellt einen Fachausdruck
für Kolloide oder kolloidale Lösungen dar, z. B. "beliebige
homogene Medien mit einem Gehalt an dispergierten Bestand
teilen beliebiger Größe und beliebigen Zustands"; vgl.
Jirgensons und Straumonis, a. a. O. Jedoch bilden die spe
ziellen dispersen Systeme der Erfindung eine Untergattung
innerhalb dieser breiten Klasse von dispersen Systemen,
wobei diese Untergattung durch verschiedene wichtige Merk
male charakterisiert ist.
Diese Untergattung umfaßt solche dispersen Systeme, bei
denen es sich zumindest bei einem Teil der darin disper
gierten Teilchen um in situ gebildete feste metallhaltige
Teilchen handelt. Mindestens etwa 10 bis etwa 50 Prozent
der Teilchen sind von diesem Typ. Vorzugsweise sind im we
sentlichen alle dieser festen Teilchen in situ gebildet.
So lange die festen Teilchen dispergiert im Dispergier
medium als kolloidale Teilchen verbleiben, ist die Teilchengröße
nicht kritisch. Im allgemeinen übersteigt die
Teilchengröße 5000 Å nicht. Vorzugsweise beträgt die
maximale Einheitsteilchengröße unter etwa 1000 Å. Be
sonders bevorzugt ist eine Einheitsteilchengröße von
weniger als etwa 400 Å. Systeme mit einer Einheitsteilchengröße
im Bereich von 30 bis 200 Å ergeben ausgezeichnete
Ergebnisse. Die minimale Einheitsteilchengröße beträgt
mindestens 20 Å und vorzugsweise mindestens etwa 30 Å.
Die Bezeichnung "Einheitsteilchengröße" soll die durch
schnittliche Teilchengröße der festen metallhaltigen Teil
chen bezeichnen, wobei eine maximale Dispersion der ein
zelnen Teilchen im gesamten dispersen Medium angenommen
wird. Dies bedeutet, daß es sich bei den Einheitsteilchen
um die Teilchen handelt, die in der Größe der Durchschnittsgröße
der metallhaltigen Teilchen entsprechen und die
selbständig innerhalb des dispersen Systems als diskrete
kolloidale Teilchen existieren können. Diese metallhaltigen
Teilchen treten in 2 Formen in den dispersen Systemen auf.
Individuelle Einheitsteilchen können als solche im gesamten
Medium dispergiert sein oder Einheitsteilchen können ein
Agglomerat in Kombination mit anderen Materialien, wie
mit anderen metallhaltigen Teilchen oder dem dispersen Medium,
die in den dispersen Systemen enthalten
sind, bilden. Diese Agglomerate sind im System als "metall
haltige Teilchen" dispergiert. Offensichtlich ist die "Teilchengröße"
des Agglomerats wesentlich größer als die Einheitsteilchengröße.
Ferner ist es auch klar, daß diese
Agglomeratgröße auch innerhalb des gleichen dispersen
Systems starken Variationen unterliegen kann. Die Agglomeratgröße
variiert beispielsweise mit dem Grad der beim
Dispergieren der Einheitsteilchen angewandten Scherwirkung.
Dies bedeutet, daß die mechanische Bewegung des dispersen
Systems eine Tendenz zeigt, die Agglomerate in die ent
sprechenden Einzelbestandteile aufzubrechen und diese
Einzelbestandteile im gesamten dispersen Medium zu dis
pergieren. Der Dispersionsgrenzwert wird erreicht, wenn
jedes feste, metallhaltige Teilchen einzeln im Medium
dispergiert ist. Demzufolge sind die dispersen Systeme
unter Bezugnahme auf die Einheitsteilchengröße charakteri
siert, wobei es für den Fachmann klar ist, daß die Einheitsteilchengröße
die durchschnittliche Größe der festen me
tallhaltigen, im System vorhandenen Teilchen, die unab
hängig voneinander existieren können, bedeutet. Die durch
schnittliche Teilchengröße der metallhaltigen festen Teil
chen im System kann zur Annäherung an den Wert der Einheitsteilchengröße
durch Anlegen einer Scherwirkung an das
existierende System oder während der Bildung des dispersen
Systems bei in situ-Bildung der Teilchen erreicht werden.
Es ist zur Herstellung geeigneter disperser Systeme nicht
erforderlich, daß die maximale Teilchendispersion vor
liegt. Die mit einer Homogenisierung einhergehende Bewe
gung des überbasischen Materials und Umwandlungsmittels
gemäß den nachstehenden Erläuterungen bewirkt eine aus
reichende Teilchendispersion.
Grundsätzlich liegen die festen metallhaltigen Teilchen aus der
Gruppe Alkli- und Erdalkalimetallsalze der ersten Komponente des kolloidaldispersen Systems in
Form von Metallsalzen von anorganischen Säuren und nieder
molekularen organischen Säuren bzw. von deren Hydraten
oder Gemischen davon vor. Bei diesen Salzen handelt es
sich im allgemeinen um Formiate, Acetate, Carbonate, Hydro
gencarbonate, Hydrogensulfide, Sulfite, Hydrogensulfite
und Halogenide, insbesondere Chloride, von Alkali- und
Erdalkalimetallen. Mit anderen Worten handelt es sich bei
den metallhaltigen Teilchen im allgemeinen um Teilchen
von Metallsalzen, wobei es sich bei den Einheitsteilchen
um die einzelnen Salzteilchen handelt und die Einheitsteilchengröße
die durchschnittliche Teilchengröße der Salz
teilchen ist. Diese Größe läßt sich leicht ermitteln,
beispielsweise durch herkömmliche Röntgenbeugungstechniken
Kolloidaldisperse Systeme mit Teilchen dieser Art werden
gelegentlich auch als makromolekulare kolloidale Systeme
bezeichnet.
Aufgrund der Zusammensetzung der kolloidaldispersen Systeme
können die metallhaltigen Teilchen auch als Komponenten in
mizellarkolloidalen Teilchen vorliegen. Abgesehen von den festen
metallhaltigen Teilchen und dem dispersen Medium weisen
die erfindungsgemäß geeigneten kolloidaldispersen Systeme
eine dritte wesentliche Komponente auf, die im Medium lös
lich ist und in ihren Molekülen einen hydrophoben Anteil
und mindestens einen polaren Substituenten enthält. Diese
dritte Komponente kann sich selbst entlang der äußeren
Oberflächen der vorgenannten Metallsalze orientieren, wo
bei die polaren Gruppen an der Oberfläche der Salze liegen
und die hydrophoben Anteile sich von den Salzen in das
disperse Medium unter Bildung von mizellarkolloidalen Teil
chen erstrecken. Diese Mizellarkolloide werden durch
schwache intermolekulare Kräfte, beispielsweise Van der
Waalssche-Kräfte, gebildet. Mizellar
kolloide stellen einen Typ der vorstehend erläuterten
Agglomeratteilchen dar. Aufgrund der molekularen Orien
tierung in diesen mizellarkolloidalen Teilchen sind diese
Teilchen durch eine metallhaltige Schicht (d. h. die festen
metallhaltigen Teilchen und im polaren Substituenten der
dritten Komponente eventuell vorhandene Metalle, wie das
Metall einer Sulfon- oder Carbonsäuresalzgruppe), eine
hydrophobe Schicht, die durch die hydrophoben Anteile der
Moleküle der dritten Komponente gebildet sind, und eine
polare Schicht, die eine Brücke zwischen der metallhaltigen
Schicht und der hydrophoben Schicht darstellt, charakteri
siert, wobei die polare Brückenschicht die polaren Substi
tuenten der dritten Komponente des Systems, d. h. die
-Gruppe, wenn es sich bei der dritten Komponente um ein
Erdalkalimetall-petrosulfonat handelt, umfaßt.
Bei der zweiten Komponente des kolloidaldispersen Systems
handelt es sich um das Dispergiermedium aus der Gruppe inerte organische
Flüssigkeiten und niedermolekulare flüssige Polymerisate. Die Identität
des Mediums stellt keinen besonders kritischen Aspekt der
Erfindung dar, da das Medium vorwiegend als flüssiger Trä
ger dient, in dem die festen Teilchen dispergiert sind.
Das disperse Medium besteht normalerweise aus inerten or
ganischen Flüssigkeiten, d. h. Flüssigkeiten, die chemisch
im wesentlichen inaktiv sind. Beispiele für entsprechende
Flüssigkeiten sind Alkane und Halogenalkane mit 5 bis 18
Kohlenstoffatomen sowie Polyhalogen- und Perhalogenalkane
mit bis zu etwa 6 Kohlenstoffatomen; Cycloalkane mit 5 oder
mehr Kohlenstoffatomen; die entsprechenden alkyl- und/oder
halogensubstituierten Cycloalkane; Arylkohlenwasserstoffe;
Alkylarylkohlenwasserstoffe; Halogenarylkohlenwasserstoffe;
Äther, wie Dialkyläther; Alkylaryläther; Cycloalkyläther;
Cycloalkylalkyläther; Alkanole, Alkylenglykole, Polyalky
lenglykole und Ester dieser Glykole; Alkylether von Alky
lenglykolen und Polyalkylenglykolen; Alkanolamine, Amine
und flüssige Polyamine, zweibasische Alkansäurediester;
Silikatester, Glyceride, epoxidierte Glyceride, aliphati
sche und aromatische Ester; Petroleumwachse, Paraffin
gatsch (nicht-raffinierte Petroleumfraktionen auf Paraffin
basis); synthetische Kohlenwasserstoffwachse und chlo
rierte Wachse. Spezielle Beispiele sind Petrolether,
Stoddard-Lösungsmittel, Pentan, Hexan, Octan, Isooctan,
Undecan, Tetradecan, Cyclopentan, Cyclohexan, Isopropyl
cyclohexan, 1,4-Dimethylcyclohexan, Cyclooctan, Benzol,
Toluol, Xylol, Ethylbenzol, tert.-Butylbenzol, Halogenbenzole,
insbesondere Mono- und Polychlorbenzole, wie Chlorbenzol
an sich und 3,4-Dichlortoluol, Mineralöle, n-Propylether,
Isopropylether, Isobutylether, n-Amylether, Methyl-n-amyl
ether, Cyclohexylether, Ethoxycyclohexan, Methoxybenzol,
Isopropoxybenzol, p-Methoxytoluol, Methanol, Ethanol, Pro
panol, Isopropanol, Hexanol, n-Octylalkohol, n-Decylalkohol,
Alkylenglykole, wie Ethylenglykol und Propylenglykol, Di
ethylketon, Dipropylketon, Methylbutylketon, Acetophenon,
1,2-Difluortetrachlorethan, Dichlorfluormethan,
1,2-Dibromtetrafluorethan, Trichlorfluor
methan, 1-Chlorpentan, 1,3-Dichlorhexan, Formamid, Di
methylformamid, Acetamid, Dimethylacetamid, Diethylacet
amid, Propionamid, Diisooctylazelat, Ethylenglykol, Poly
propylenglykole und Hexa-2-ethylbutoxydisiloxan.
Als Dispergiermedien sind auch niedermolekulare flüssige
Polymerisate, die im allgemeinen als Oligomere bezeichnet
werden, geeignet. Dazu gehören Dimere, Tetramere, Penta
mere und dergleichen. Spezielle Beispiele für diese große
Gruppe von Materialien sind Flüssigkeiten, wie Propylen
tetramere und Isobutylendimere.
Unter dem Gesichtspunkt der leichten Zugänglichkeit, der
Kosten und ihrer Eigenschaften stellen Alkyl-, Cycloalkyl-
und Arylkohlenwasserstoffe die bevorzugte Klasse von dis
persen Medien dar. Flüssige Petroleumfraktionen stellen eine
weitere bevorzugte Klasse von dispersen Medien dar. Zu die
sen bevorzugten Klassen gehören Benzole und alkylierte
Benzole, Cycloalkane und alkylierte Cycloalkane, Cycloalke
ne und alkylierte Cycloalkene, die in Petroleumfraktionen
auf Naphthenbasis vorkommen, sowie Alkane, die in Petro
leumfraktionen auf Paraffinbasis vorkommen. Petrolether,
Naphtha, Mineralöle, Stoddard-Lösungsmittel, Toluol, Xylol
und dergleichen sowie Gemische davon, sind Beispiele für
wirtschaftliche Quellen für inerte organische Flüssigkeiten,
die erfindungsgemäß als disperse Medien im kolloidaldis
persen System wirken können.
Besonders bevorzugt als disperse Systeme sind solche, die
mindestens einen gewissen Anteil an Mineralöl als Kompo
nente des dispersen Mediums enthalten. Jedoch ist es bei
dieser bevorzugten Systemklasse erwünscht, daß das Mineral
öl mindestens etwa 1 Gewichtsprozent des gesamten Mediums
und vorzugsweise mindestens etwa 5 Gewichtsprozent aus
macht. Derartige Medien mit einem Gehalt an mindestens
10 Gewichtsprozent Mineralöl sind besonders geeignet.
Wie sich aus den nachstehenden Ausführungen ergibt, kann
das Mineralöl als alleiniges disperses Medium dienen.
Wie bereits erwähnt, können die in den wäßrigen dispersen
Massen der Erfindung verwendeten dispersen Systeme neben
den festen metallhaltigen Teilchen und dem dispersen Me
dium noch eine dritte Komponente erfordern. Bei dieser
dritten Komponente handelt es sich um eine organische Ver
bindung, die im dispersen Medium löslich ist, und deren
Moleküle einen hydrophoben Anteil und mindestens einen
polaren Substituenten aufweisen, aus der Gruppe der Alkali- und
Erdalkalimetallsalze von öllöslichen organischen Säuren.
Beim hydrophoben Anteil der organischen Verbindung handelt
es sich um einen Kohlenwasserstoffrest oder um einen im
wesentlichen aus Kohlenwasserstoff bestehenden Rest, wo
bei diese Reste mindestens etwa 12 aliphatische Kohlen
stoffatome enthalten. Im allgemeinen handelt es sich beim
Kohlenwasserstoffanteil um einen aliphatischen oder cyclo
aliphatischen Kohlenwasserstoffrest, wenngleich auch ali
phatisch oder cycloaliphatisch substituierte aromatische
Kohlenwasserstoffreste geeignet sind. Mit anderen Worten
handelt es sich beim hydrophoben Anteil der organischen
Verbindung um den Rest des organischen Materials, das über
basisch gemacht wird, abzüglich der polaren Substituenten.
Ist beispielsweise das überbasisch zu machende Material
eine Carbonsäure, Sulfonsäure oder Phosphorsäure, so handelt
es sich beim hydrophoben Anteil um den Rest dieser Säuren,
der sich nach Entfernung der Säurefunktionen ergibt. Ist
in ähnlicher Weise das überbasisch zu machende Material ein
Phenol, ein nitrosubstituiertes Polyolefin oder ein Amin,
so handelt es sich beim hydrophoben Anteil der organischen
Verbindung um den Rest, der sich nach Entfernung der Hydro
xyl-, Nitro- bzw. Aminogruppe ergibt. Der hydrophobe Anteil
des Moleküls bewirkt die Löslichkeit der organischen Ver
bindung in dem Lösungsmittel, das beim Überbasischmachen
verwendet wird, und später im dispersen Medium.
In den nachstehenden Beispielen handelt es sich bei der
dritten Komponente des dispersen Systems (d. h. die organi
sche Verbindung, die im dispersen Medium löslich ist und
deren Moleküle einen hydrophoben Anteil und einen polaren
Substituenten aufweisen) um Calciumpetrosulfonat der Formel
in der R₁ den Rest einer Petrosulfonsäure bedeutet. In die
sem Fall handelt es sich beim hydrophoben Anteil des Mole
küls um den Kohlenwasserstoffrest der Petrosulfonsäure,
d. h. -R₁. Beim polaren Substituenten handelt es sich um den
Metallsalzrest
Offensichtlich handelt es sich beim polaren Anteil die
ser organischen Verbindungen um die polaren Substituenten,
wie die vorstehend genannte Säuresalzgruppe. Enthält das
überbasisch zu machende Material polare Substituenten, die
mit der beim Überbasischmachen verwendeten basischen Me
tallverbindung reagieren beispielsweise Säuregruppen, wie
Carboxy-, Sulfino-, Hydroxysulfonyl- und Phosphorsäure
gruppen, oder Hydroxylgruppen, so ist die polare bzw.
Phosphorsäure- oder Hydroxylgruppe, d. h. der polare Substi
tuent der dritten Komponente, die bei der Reaktion gebil
dete polare Gruppe. Somit handelt es sich beim polaren
Substituenten um die entsprechende Säuremetallsalzgruppe
oder das Hydroxylgruppenmetallderivat, beispielsweise
ein Alkali- oder Erdalkalimetallsulfonat, -carboxylat,
-sulfinat, -alkoholat oder -phenolat.
Andererseits enthalten einige überbasisch zu machende
Materialien polare Substituenten, die im allgemeinen nicht
mit Metallbasen reagieren. Zu diesen Substituenten gehören
Nitro, Amino, Ketocarboxyl, Carboalkoxy.
Bei von derartigen überbasischen Materialien abgeleiteten
dispersen Systemen sind die polaren Substituenten in der
dritten Komponente unverändert gegenüber dem Material, das ur
sprünglich überbasisch gemacht worden ist.
Die Art der dritten Komponente des dispersen Systems hängt
von der Art der Ausgangsmaterialien (dem überbasisch zu
machenden Material und der Metallbasenverbindung) ab, die
bei der Herstellung der überbasischen Materialien verwendet
werden. Ist die Art dieser Ausgangsmaterialien bekannt,
so wird die dritte Komponente im kolloidaldispersen System
automatisch festgelegt. Somit läßt sich von der Beschaffen
heit des Ausgangsmaterials die Beschaffenheit des hydro
phoben Anteils der dritten Komponente im dispersen System
leicht als der Rest der Materialien, der sich nach Abzug
der daran gebundenen polaren Substituenten ergibt, fest
legen. Die Beschaffenheit der polaren Substituenten an der
dritten Komponente wird chemisch festgelegt. Wenn die po
laren Gruppen am überbasisch zu machenden Material mit der
Metallbase reagieren, beispielsweise wenn es sich um Säure
funktionen, Hydroxylgruppen oder dergleichen handelt, ent
spricht der polare Substituent am Endprodukt dem Reaktions
produkt aus dem ursprünglichen Substituenten und der Me
tallbase. Handelt es sich andererseits beim polaren Substi
tuenten im überbasisch zu machenden Material um einen Sub
stituenten, der nicht mit Metallbasen reagiert, dann ist
der polare Substituent der dritten Komponente der gleiche
wie der ursprüngliche Substituent.
Wie bereits erwähnt, kann sich die dritte Komponente um
die metallhaltigen Teilchen unter Bildung von mizellar
kolloidalen Teilchen orientieren. Demzufolge kann sie im
dispersen System als einzelne, flüssige, im dispersen Medium
gelöste Komponente vorliegen oder sie kann mit den metall
haltigen Teilchen als Bestandteil der mizellarkolloidalen
Teilchen assoziiert sein.
Allgemein werden die zur Herstellung der erfindungsgemäßen
Massen geeigneten nicht-Newtonschen kolloidaldis
persen Systeme nach einem zweistufigen Verfahren hergestellt,
wobei man in einer ersten Stufe ein einphasiges, homo
genes, Newton-disperses System einer "überbasischen", "super
basischen" oder "hyperbasischen" organischen Verbindung
mit einem "Umwandlungsmittel", d. h. im allgemeinen einer
Verbindung mit einem Gehalt an aktivem Wasserstoff, unter
Umwandlung des dispersen Systems zu einem System mit nicht-
Newtonschen Fließeigenschaften homogenisiert und anschließend
in einer zweiten Stufe diese umgewandelten
Systeme mit zusätzlichen metallhaltigen Reaktanten und
saurem Material umsetzt, um das Metallverhältnis zu er
höhen und die Basenneutralisationszahl des endgültigen
dispersen Systems zu verringern. Durch diese Behandlung
werden die einphasigen Systeme in nicht-Newtonsche kolloidal
disperse Systeme verwandelt, die dann in den filmbildenden
Massen der Erfindung Verwendung finden.
Die Ausdrücke "überbasisch", "superbasisch" und "hyper
basisch" bezeichnen bekannte Klassen von metallhaltigen
Materialien, die im allgemeinen als Detergentien und/oder
Dispergiermittel in Schmierölzusammensetzungen verwendet
werden. Diese überbasischen Materialien werden auch als
"Komplexe", "Metallkomplexe", "Salze mit hohem Metall
gehalt", bezeichnet. Überbasische Materialien
sind durch einen Metallgehalt charakterisiert, der
über den Gehalt hinausgeht, der bei einer stöchiometrischen
Umsetzung des Metalls und der speziellen organischen Ver
bindung, beispielsweise einer Carbonsäure oder Sulfon
säure, vorhanden wäre. Wird somit eine Monosulfonsäure
mit einer basischen Metallverbindung, wie Calciumhydroxid,
neutralisiert, so erhält das gebildete "normale" Metall
salz 1 Äquivalent Calcium pro Äquivalent Säure, entspre
chend der Formel
Es sind jedoch verschiedene Verfahren bekannt, die in Lö
sung in einer inerten organischen Flüssigkeit Produkte
liefern, die mehr als die stöchiometrische Metallmenge
enthalten. Die Lösungen dieser Produkte werden hier als
überbasische Materialien bezeichnet. Entsprechend diesem
Verfahren können die Sulfonsäure oder ein Alkali- oder
Erdalkalimetallsalz davon mit einer Metallbase umgesetzt
werden. Das Produkt enthält eine Metallmenge im Überschuß
zu der Menge, die zur Neutralisation der Säure erforder
lich ist; beispielsweise ist 4,5 mal so viel Metall wie
im normalem Salz oder ein Metallüberschuß von 3,5 Äqui
valenten vorhanden. Der tatsächliche stöchiometrische
Metallüberschuß kann beträchtlich variieren, beispiels
weise von 0,1 bis etwa 30 oder mehr Äquivalenten, je nach
den Reaktionen und Verfahrensbedingungen
Diese überbasischen Materialien, die als Zwischenprodukte
zur Herstellung der erfindungsgemäß eingesetzten nicht-
Newtonschen dispersen Systeme verwendet werden, enthalten
etwa 3,5 bis etwa 30 oder mehr Äquivalente Metall pro
Äquivalent des überbasisch zu machenden Materials.
In der vorliegenden Beschreibung wird der Ausdruck "über
basisch" zur Bezeichnung von Materialien verwendet, die
einen stöchiometrischen Metallüberschuß enthalten. So
mit fallen unter diesen Ausdruck auch die Materialien,
die vom Fachmann als überbasisch, superbasisch und hyper
basisch bezeichnet werden, wie vorstehend
erläutert.
Der Ausdruck "Metallverhältnis" bezeichnet entsprechend
üblicher Terminologie das Verhältnis der gesamten chemi
schen Äquivalente des Metalls im überbasischen Material
(z. B. eines Metallsulfonats oder -carboxylats) zu den
chemischen Äquivalenten des Metalls im Produkt, die bei
der Umsetzung zwischen dem überbasisch zu machenden organi
schen Material (beispielsweise Sulfonsäure oder Carbon
säure) und dem metallhaltigen Reaktanten (beispielsweise
Calciumhydroxid, Bariumoxid und dergleichen) gemäß der
bekannten chemischen Reaktivität und Stöchiometrie der
beiden Reaktanten zu erwarten sind. Somit beträgt bei dem
vorstehend genannten normalen Calciumsulfonat das Metall
verhältnis 1 und beim überbasischen Sulfonat das Metall
verhältnis 4,5. Wenn im überbasisch zu machenden Material
mehr als eine mit dem Metall reaktionsfähige Verbindung,
vorhanden ist, so hängt offensichtlich das "Metallver
hältnis" des Produkts davon ab, ob die Anzahl der Metall
äquivalente im überbasischen Produkt der Anzahl der für
eine Einzelverbindung oder für eine Kombination sämtlicher
Komponenten erwarteten Äquivalente entspricht.
Im allgemeinen werden diese überbasischen Zwischenprodukte
hergestellt, indem man ein Reaktionsgemisch, das (1) das
überbasisch zu machende organische Material, (2) ein Re
aktionsmedium, bestehend im wesentlichen aus mindestens
einem inerten, organischen Lösungsmittel für das organi
sche Material, (3) einen stöchiometrischen Überschuß
einer Metallbase und (4) einen Promotor ent
hält, mit einem sauren Material behandelt. Verfahren zur
Herstellung der überbasischen Materialien sowie eine Grup
pe von verschiedensten überbasischen Materialien sind bei
spielsweise aus folgenden US-PS bekannt: 2 616 904,
2 616 905, 2 616 906, 2 616 911, 2 616 924, 2 616 925,
2 617 049, 2 695 910, 2 723 234, 2 723 235, 2 723 236,
2 760 970, 2 767 164, 2 767 209, 2 777 874, 2 798 852,
2 839 470, 2 856 359, 2 859 360, 2 856 361, 2 861 951,
2 883 340, 2 915 517, 2 959 551, 2 968 642, 2 971 014,
2 989 463, 3 001 981, 3 027 325, 3 070 581, 3 108 960,
3 147 232, 3 133 019, 3 146 201, 3 152 991, 3 155 616,
3 170 880, 3 170 881, 3 172 855, 3 194 823, 3 223 630,
3 232 883, 3 242 079, 3 242 080, 3 250 710, 3 256 186,
3 274 135. Auf diese Druckschriften, die Verfahren, über
basisch zu machende Materialien, geeignete Metallbasen,
Promotoren und saure Materialien sowie eine Reihe von
speziellen überbasischen Produkten, die sich zur Her
stellung der erfindungsgemäßen dispersen Systeme eignen,
beschreiben, wird vollinhaltlich Bezug genommen.
Eine wesentliche Eigenschaft der organischen Materialien
die überbasisch gemacht werden, ist ihre Löslichkeit im
speziellen, für das Verfahren zum Überbasischmachen ver
wendeten Reaktionsmedium. Da bisher normalerweise Reak
tionsmedien mit einem Gehalt an Petroleumfraktionen ins
besondere an Mineralölen, verwendet wurden, handelte es
sich bei den organischen Materialien im allgemeinen um
öllösliche Substanzen. Wird jedoch ein anderes Reaktions
medium verwendet (beispielsweise aromatische Kohlenwasser
stoffe, aliphatische Kohlenwasserstoffe, oder Kerosin
ist es nicht wesentlich, daß das organische
Material in Mineralöl löslich ist, so lange es im ge
gebenen Reaktionsmedium löslich ist. Offensichtlich sind
viele organischen Materialien, die in Mineralölen löslich
sind, auch in vielen der anderen angegebenen geeigneten
Reaktionsmedien löslich. Es ist klar, daß das Reaktions
medium üblicherweise zum dispersen Medium des kolloidal
dispersen System oder zumindest zu einem Bestandteil
davon wird, je nachdem ob eine zusätzliche inerte organische
Flüssigkeit als Teil des Reaktionsmediums oder des disper
sen Mediums zugesetzt wird oder nicht.
Organische Materialien, die überbasisch gemacht werden
können, sind im allgemeinen öllösliche organische Säuren
unter Einschluß von Phosphor-, Thiophosphor-, Schwefel-,
Carbon-, Thiocarbonsäure und dergleichen sowie der ent
sprechenden Alkali- und Erdalkalimetallsalze davon. Spe
zielle Beispiele für jede dieser Klassen von organischen
Säuren sowie für andere organische Säuren, beispielsweise
stickstoffhaltige Säuren, oder arsenhaltige Säuren
sind zusammen mit Verfahren zur Herstellung von über
basischen Produkten in den vorgenannten Druckschriften be
schrieben. Die US-PS 2 777 874 betrifft zur Herstellung
von überbasischen Materialien geeignete organische Säuren,
die in disperse Systeme zur Verwendung in den Harzmassen
der Erfindung umgewandelt werden können. In ähnlicher
Weise sind in den US-PS 2 616 904, 2 695 910, 2 767 164,
2 767 209, 3 147 232 und 3 274 135 eine Reihe von organi
schen Säuren, die sich zur Herstellung von überbasischen
Materialien eignen, sowie repräsentative Beispiele von aus
derartigen Säuren hergestellten überbasischen Produkten
beschrieben. Überbasische Säuren, bei denen es sich bei
der Säure um eine Phosphorsäure, eine Thiophosphorsäure,
eine Phosphorsäure-Schwefelsäure-Kombination oder eine
Schwefelsäure handelt, die aus Polyolefinen hergestellt
sind, sind in den US-PS 2 883 340, 2 915 517, 3 001 981,
3 108 960 und 3 232 883 beschrieben. Überbasische Phenate
sind in der US-PS 2 959 551 und überbasische Ketone in
der US-PS 2 798 852 beschrieben. Eine Reihe von über
basischen Materialien, die sich von öllöslichen, metall
freien, nicht-tautomeren, neutralen und basischen organi
schen polaren Verbindungen, wie Estern, Aminen, Amiden,
Alkoholen, Äthern, Sulfiden, Sulfoxiden und dergleichen,
ableiten, sind in den US-PS 2 968 642, 2 971 014 und
2 989 463 beschrieben. Eine weitere Klasse von Materialien,
die überbasisch gemacht werden können, sind die öllös
lichen, nitrosubstituierten, aliphatischen Kohlenwasser
stoffe, insbesondere die nitrosubstituierten Polyolefine,
wie Polyäthylen, Polypropylen oder Polyisobutylen.
Derartige Materialien sind in der US-PS 2 959 551
beschrieben. In ähnlicher Weise kann das öllösliche Reak
tionsprodukt aus Alkylenpolyaminen, wie Propylendiamin oder
N-alkyliertes Propylendiamin, mit Formaldehyd oder einer
Formaldehyd bildenden Verbindung, wie Paraformaldehyd,
überbasisch gemacht werden. Andere Verbindungen, die über
basisch gemacht werden können, sind in den vorgenannten
Druckschriften beschrieben oder anderweitig aus der Litera
tur bekannt.
Die als disperses Medium im kolloidaldispersen System ver
wendeten organischen Flüssigkeiten können als Lösungsmittel
für das Verfahren zum Überbasischmachen verwendet werden.
Bei den zur Herstellung der überbasischen Materialien ver
wendeten Metallverbindungen handelt es sich
um die basischen Salze von Metallen in der Gruppe I-A und
II-A des Periodensystems.
Beim anionischen Teil des Salzes kann es sich um Hydroxyl,
Oxid, Carbonat, Hydrogencarbonat, Nitrat, Sulfit, Hydrogen
sulfit, Halogenid, Amid, Sulfat und dergleichen handeln,
wie aus den vorgenannten Druckschriften hervorgeht.
Die überbasischen Materialien
werden aus den Erdalkalimetalloxiden, -hydroxiden und
-alkoholaten, beispielsweise den niederen Alkoholaten von
Erdalkalimetallen, hergestellt. Bevorzugte
nicht-Newtonsche kolloidaldisperse Systeme zur Herstellung
der erfindungsgemäßen Beschichtungsmassen leiten sich von
überbasischen Materialien ab, die Calcium und/oder Barium
als Metall enthalten.
Als Promotoren, d. h. die Materialien, die den Einbau von
überschüssigem Metall in das überbasisch zu machende Ma
terial erlauben, handelt es sich ebenfalls um recht ver
schiedenartige und gut bekannte Verbindungen, wie aus den
vorgenannten Druckschriften hervorgeht. Eine besonderes
eingehende Erörterung von geeigneten Promotoren findet
sich in den US-PS 2 777 874, 2 695 910 und 2 616 904.
Dazu gehören die alkoholischen und phenolischen Promotoren,
die bevorzugt sind. Zu den alkoholischen Promotoren ge
hören die Alkanole mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, wie
Methanol, Äthanol, Amylalkohol, Octanol, Isopropanol und
Gemische davon. Phenolische Promotoren umfassen eine Reihe
von hydroxylsubstituierten Benzolen und Naphthalinen.
Eine besonders geeignete Klasse von Phenolen sind die
alkylierten Phenole der in der US-PS 2 777 874 angegebenen
Art, wie Heptylphenole, Octylphenole und Nonylphenole.
Gelegentlich werden Gemische, von verschiedenen Promotoren
verwendet.
In den vorgenannten Druckschriften, beispielsweise in der
US-PS 2 616 904 sind auch geeignete saure Materialien be
schrieben. Zu der bekannten Gruppe von geeigneten sauren
Materialien gehören flüssige Säuren, wie Ameisensäure,
Essigsäure, Salpetersäure, Schwefelsäure, Salzsäure, Brom
wasserstoffsäure, Carbaminsäure oder substituierte Carbaminsäu
ren. Essigsäure ist ein sehr geeignetes
saures Material, wenngleich auch anorganische saure Mate
rialien, wie HCl, SO₂, SO₃, CO₂, H₂S und N₂O₃
im allgemeinen als saure Materialien eingesetzt werden.
Besonders bevorzugte saure Materialien sind Kohlendioxid
und Essigsäure.
Bei der Herstellung der als Zwischenprodukte verwendeten
überbasischen Materialien werden das überbasisch zu machen
de Material, ein inertes, nicht-polares, organisches Lö
sungsmittel dafür, die Metallbase, der Promotor und die
sauren Materialien vereinigt und chemisch zur Umsetzung
gebracht. Die genaue Natur des erhaltenen überbasischen
Produkts ist nicht bekannt. Jedoch lassen sich diese
im Rahmen der Erfindung als ein einphasiges homogenes Ge
misch des Lösungsmittels und (1) eines Metallkomplexes,
gebildet aus der Metallbase, dem sauren Material und dem
überbasisch zu machenden Material und/oder (2) eines
amorphen Metallsalzes, gebildet durch die Umsetzung der
sauren Materialien mit der Metallbase und dem Material,
das überbasisch zu machen ist, beschreiben. Wird somit
Mineralöl als Reaktionsmedium, Petrosulfonsäure als über
basisch zu machendes Material, Ca(OH)₂ als Metallbase
und Kohlendioxid als saures Material verwendet, kann das
erhaltene überbasische Material im Rahmen der Erfindung
als eine Öllösung entweder eines metallhaltigen Komplexes
des sauren Materials, der Metallbase und der Petrosulfon
säure oder als eine Öllösung, von amorphem Calciumcarbonat
und Calciumpetrosulfonat beschrieben werden. Da die über
basischen Materialien bekannt sind und sie nur als Zwischen
produkte bei der Herstellung der erfindungsgemäß verwen
deten dispersen Systeme verwendet werden, ist ihre exakte
Natur nicht kritisch.
Die Temperatur, bei der die sauren Materialien mit dem
Rest der Reaktionsmasse umgesetzt werden, hängt weitgehend
vom verwendeten Promotor ab. Bei Verwendung eines phenoli
schen Promotors betragen die Temperaturen im allgemeinen
80 bis 300°C und vorzugsweise etwa 100 bis etwa 200°C.
Bei Verwendung eines Alkohols oder Mercaptans als Promotor,
überschreiten die Temperaturen im allgemeinen nicht die
Rückflußtemperatur des Reaktionsgemisches und gehen vor
zugsweise nicht über etwa 100°C hinaus.
Angesichts der vorstehenden Darlegungen ist es klar, daß
die überbasischen Materialien den gesamten Promotor oder
einen Teil davon enthalten. Dies bedeutet, daß bei Vor
liegen eines Promotors, der nicht-flüchtig (beispiels
weise ein Alkylphenol) oder anderweitig leicht aus dem
überbasischen Material zu entfernen ist, zumindest ein
Teil des Promotors im überbasischen Produkt verbleibt.
Demgemäß können die aus derartigen Produkten hergestellten
dispersen Systeme auch den Promotor enthalten. Die Anwe
senheit oder Gegenwart des Promotors in den überbasischen
Materialien, die zur Herstellung der dispersen Systeme
verwendet werden und in entsprechender Weise, die Anwesen
heit oder Abwesenheit des Promotors in den kolloidaldis
persen Systemen selbst ist erfindungsgemäß nicht kritisch.
Offensichtlich liegt es im Bereich des Wissens eines Fach
manns, flüchtige Promotoren, wie niedere Alkanole, z. B.
Methanol oder Äthanol auszuwählen, so daß
sich der Promotor leicht vor der Bildung des dispersen
Systems oder auch danach entfernen läßt.
Eine bevorzugte Klasse von überbasischen Materialien, die
bei der Herstellung der erfindungsgemäßen dispersen Systeme
als Ausgangsmaterialien verwendet werden, sind mit Erdalkali
metallen überbasisch gemachte, öllösliche, organische Säu
ren, vorzugsweise solche, die mindestens 12 aliphatische
Kohlenstoffatome enthalten. Die Säuren können aber auch
weniger, z. B. nur 8 aliphatische Kohlenstoffatome enthalten,
wenn das saure Molekül einen aromatischen Ring, beispiels
weise einen Phenyl- oder Naphthylring
umfaßt. Spezielle Beispiele für organische Säuren, die
sich zur Herstellung der überbasischen Materialien eig
nen, sind in den vorgenannten Druckschriften näher er
läutert. Insbesondere beschreiben die US-PS 2 616 904
und 2 777 874 eine Reihe von gut geeigneten organischen
Säuren. Aus Gründen der Wirtschaftlichkeit und der gün
stigen Eigenschaften werden überbasische, öllösliche
Carbon- und Sulfonsäuren besonders bevorzugt. Spezielle
Beispiele für Carbonsäuren sind Palmitinsäure, Stearinsäure,
Myristinsäure, Ölsäure, Linolsäure, Behensäure, Hexatria
contansäure, mit Tetrapropylen substituierte Glutarsäure,
mit Polyisobuten (Molekulargewicht etwa 5000) substitu
ierte Bernsteinsäure, mit Polypropylen (Molekulargewicht
etwa 10 000) substituierte Bernsteinsäure, mit Octadecyl
substituierte Adipinsäure, Chlorstearinsäure, 9-Methyl
stearinsäure, Dichlorstearinsäure, Stearylbenzoesäure,
mit Eicosan substituierte Naphthoesäure, Dilauryl-deca
hydronaphthalincarbonsäure, Didodecyl-tetralincarbonsäure,
Dioctylcyclohexancarbonsäure, Gemische dieser Säuren,
deren Alkali- und Erdalkalimetallsalze und/oder deren
Anhydride. Von den öllöslichen Sulfonsäuren werden die
ein-, zwei- und dreifach mit aliphatischen Kohlenwasser
stoffen substituierten Arylsulfonsäuren und die Petroleum
sulfonsäuren (Petrosulfonsäuren) besonders bevorzugt.
Spezielle Beispiele für entsprechende Sulfonsäuren sind
Mahagonisulfonsäuren (so genannt aufgrund ihrer rotbraunen
Farbe), Petrolatumsulfonsäuren, Monoeicosan-subst.-naphtha
linsulfonsäuren, Dodecylbenzolsulfonsäuren, Didodedylben
zolsulfonsäuren, Dinonylbenzolsulfonsäuren, Cetylchlor
benzolsulfonsäuren, Dilauryl-β-naphthalinsulfonsäuren,
Sulfonsäuren, die sich durch Behandlung von Polyisobuten
mit einem Molekulargewicht von 1500 mit Chlorsulfonsäure
ergeben, Nitronaphthalinsulfonsäure, Paraffinwachssulfon
säure, Cetylcyclopentansulfonsäure, Laurylcyclohexansul
fonsäuren oder Polyethylen (Molekulargewicht etwa 750)-sulfon
säuren. Offensichtlich ist es erforderlich,
daß die Größe und Anzahl der aliphatischen Gruppen an
den Arylsulfonsäuren ausreicht, um die Säuren löslich zu
machen. Im allgemeinen handelt es sich bei den aliphati
schen Gruppen um Alkyl- und/oder Alkenylgruppen, wobei
die Gesamtzahl der aliphatischen Kohlenstoffatome mindestens
12 beträgt.
Innerhalb dieser bevorzugten Gruppe von überbasischen Car
bon- und Sulfonsäuren sind die mit Barium und Calcium über
basisch gemachten mono-, di- und trialkylierten Benzol-
und Naphthalinsulfonsäuren (einschließlich der hydrierten
Formen davon), Petrosulfonsäuren und höheren Fettsäuren
besonders bevorzugt. Beispiele für synthetisch hergestellte
alkylierte Benzol- und Naphthalinsulfonsäuren sind solche
mit Alkylsubstituenten, die 8 bis etwa 30 Kohlenstoffatome
aufweisen. Beispiele für solche Säuren sind Diisododecylbenzol
sulfonsäure, Wachs-subst.-phenolsulfonsäuren, Polybuten-
subst.-sulfonsäure, Cetylchlorbenzolsulfonsäure, Dicetyl
naphthalinsulfonsäure, Stearylnaphthalinsulfonsäure, Di
lauryldiphenyläthersulfonsäure, Dicetylnaphthalinsulfon
säure, Dilauryldiphenylethersulfonsäure, Diisononylbenzol
sulfonsäure, Diisooctadecelbenzolsulfonsäure und Stearyl
naphthalinsulfonsäure. Bei den Petroleum
sulfonsäuren handelt es sich um eine bekannte Gruppe von
Materialien, die seit der Einführung der in den vorge
nannten Druckschriften erläuterten Überbasen-Techniken
zur Herstellung von überbasischen Produkten bekannt sind.
Petroleumsulfonsäuren werden durch Behandlung von raffi
nierten oder halbraffinierten Petroleumölen mit konzen
trierter oder rauchender Schwefelsäure hergestellt. Diese
Säuren verbleiben nach dem Absetzen der Schlammprodukte
im Öl. Bei diesen Petroleumsulfonsäuren handelt es sich
je nach der Natur der Petroleumöle, aus denen sie herge
stellt sind, um öllösliche Alkansulfonsäuren, alkylsubsti
tuierte cycloaliphatische Sulfonsäuren unter Einschluß
von Cycloalkylsulfonsäuren und Cycloalkensulfonsäuren,
und alkyl-, alkaryl- oder aralkylsubstituierte Sulfon
säuren auf der Basis aromatischer Kohlenwasserstoffe unter
Einschluß von einzelnen und kondensierten aromatischen
Ringen sowie um partiell hydrierte Formen davon. Beispiele
für derartige Petrosulfonsäuren sind Mahagonisulfonsäure,
Weißölsulfonsäure, Petrolatumsulfonsäure oder Petroleumnaph
thensulfonsäure. Diese besonders bevorzugte
Gruppe von aliphatischen Fettsäuren umfaßt die gesättigten
und ungesättigten höheren Fettsäuren mit 12 bis etwa 30
Kohlenstoffatomen. Beispiele für derartige Säuren sind
Laurinsäure, Palmitinsäure, Ölsäure, Linolsäure, Linolen
säure, Oleostearinsäure, Stearinsäure, Myristinsäure, Un
decalinsäure, α-Chlorstearinsäure und α-Nitrolaurinsäure.
Wie durch die speziellen Beispiele für die bevorzugten
Klassen von Sulfon- und Carbonsäuren dargelegt, können
die Säuren Nichtkohlenwasserstoff-Substituenten, wie Halo
gen, Nitro, Alkoxy, Hydroxyl und dergleichen, enthalten.
Es ist erwünscht, daß die als Zwischenprodukte zur Her
stellung der nicht-Newtonschen kolloidaldispersen Systeme
verwendeten überbasischen Materialien ein Metallverhält
nis von mindestens etwa 3,5 und vorzugsweise mindestens
etwa 5,5 aufweisen. Eine besonders geeignete Gruppe von
bevorzugten überbasischen Materialien auf der Basis von
Sulfonsäuren weist ein Metallverhältnis von mindestens
etwa 7,0 auf. Im allgemeinen geht das maximale Metallver
hältnis der als Zwischenprodukte verwendeten überbasischen
Materialien nicht über etwa 30 und in den meisten Fällen
nicht über etwa 20 hinaus.
Die zur Herstellung der nicht-Newtonschen kolloidaldispersen
Systeme für die erfindungsgemäßen Beschichtungsmassen ver
wendeten überbasischen Materialien enthalten etwa 10 bis etwa
70 Gewichtsprozent der metallhaltigen Komponenten. Die genaue
Natur dieser metallhaltigen Komponenten ist nicht bekannt.
Es wird angenommen, daß die Metallbase, das saure Mate
rial und das überbasisch gemachte organische Material ei
nen Metallkomplex bilden, wobei es sich bei diesem Kom
plex um die metallhaltige Komponente des überbasischen
Materials handelt. Andererseits wurde auch postuliert,
daß die Metallbase und das saure Material amorphe Metall
verbindungen bilden, die im inerten organischen Reaktions
medium und dem Material, das überbasisch gemacht werden
soll, gelöst werden. Beim überbasisch gemachten Material
kann es sich selbst um eine metallhaltige Verbindung,
beispielsweise ein Carbonsäure- oder Sulfonsäuremetallsalz,
handeln. In diesem Fall stellen die metallhaltigen Be
standteile des überbasischen Materials sowohl die amorphen
Verbindungen als auch das Säuresalz dar. Die genaue Natur
dieser überbasischen Materialien ist offensichtlich für
die Zwecke der Erfindung nicht kritisch, da diese Materia
lien nur als Zwischenprodukte verwendet werden. Der Rest
des überbasischen Materials besteht im wesentlichen aus
dem inerten organischen Reaktionsmedium und gegebenenfalls
vorhandenen Promotoren, die nicht aus dem überbasischen
Produkt entfernt werden. Erfindungsgemäß werden die organi
schen Materialien, die überbasisch gemacht werden, als ein
Teil der metallhaltigen Komponenten angesehen. Im allge
meinen macht das flüssige Reaktionsmedium mindestens et
wa 30 Gewichtsprozent des zur Herstellung der überbasischen
Materialien verwendeten Reaktionsgemisches aus.
Wie bereits erwähnt, werden die für die erfindungsgemäßen
Beschichtungsmassen verwendeten nicht-Newtonschen kolloidal
dispersen Systeme nach einem 2-stufigen Verfahren herge
stellt, wobei in der ersten Stufe ein "Umwandlungsmittel"
und das vorstehend erläuterte überbasische Ausgangsmaterial
homogenisiert werden, wodurch das überbasische Ausgangs
material zu einem Produkt mit nicht-Newtonschen Fließeigenschaften
umgewandelt wird. Die Homogenisierung wird
durch heftige Bewegung der beiden Komponenten, vorzugsweise
bei der Rückflußtemperatur oder bei geringfügig darunter
liegenden Temperaturen erreicht. Die Rückflußtemperatur
hängt im allgemeinen vom Siedepunkt des Umwandlungsmittels
ab. Jedoch kann die Homogenisierung in einem Temperatur
bereich von etwa 25 bis etwa 200°C oder leicht darüber
erreicht werden. Im allgemeinen bietet es keinen echten
Vorteil, bei Temperaturen über 150°C zu arbeiten. Die
zur Erzielung der Umwandlung des überbasischen Materials
erforderliche Konzentration des Umwandlungsmittels liegt
im allgemeinen im Bereich von etwa 1 bis etwa 80 Prozent,
bezogen auf das Gewicht des überbasischen Materials unter
Ausschluß des Gewichts des inerten, organischen Lösungs
mittels und des gegebenenfalls darin vorhandenen Promotors.
Vorzugsweise werden mindestens etwa 10 und im allgemeinen
weniger als etwa 60 Gewichtsprozent Umwandlungsmittel ver
wendet. Konzentrationen über 60 Prozent bringen offensicht
lich keine zusätzlichen Vorteile.
Der Ausdruck "Umwandlungsmittel" beschreibt eine Klasse von
sehr verschiedenen Materialien, die dazu in der Lage sind,
die Newtonschen, homogenen, einphasigen, überbasischen
Materialien in nicht-Newtonsche kolloidaldisperse Systeme
umzuwandeln. Der Mechanismus, nach dem diese Umwandlung
erfolgt, ist nicht vollständig geklärt. Jedoch besitzen
mit Ausnahme von Kohlendioxid alle diese Umwandlungsmittel
aktive Wasserstoffatome. Beispiele für Umwandlungsmittel
sind niedere aliphatische Carbonsäuren, Wasser, aliphatische
Alkohole, cycloaliphatische Alkohole, arylaliphatische
Alkohole, Phenole, Ketone, Aldehyde, Amine, Borsäuren,
Phosphorsäuren und Kohlendioxid. Gemische von 2 oder mehr
dieser Umwandlungsmittel sind ebenfalls geeignet. Beson
ders geeignete Umwandlungsmittel sind nachstehend er
läutert.
Bei den niederen aliphatischen Carbonsäuren handelt es
sich um solche mit weniger als etwa 8 Kohlenstoffatomen
im Molekül. Beispiele für diese Klasse von Säuren sind
Ameisensäure, Essigsäure, Propionsäure, Buttersäure,
Valeriansäure, Isovaleriansäure, Isobuttersäure, Capryl
säure, Heptansäure, Chloressigsäure, Dichloressigsäure,
Trichloressigsäure und dergleichen. Ameisensäure, Essigsäure
und Propionsäure sind bevorzugt, wobei Essigsäure beson
ders geeignet ist. Auch die Anhydride dieser Säuren sind
geeignet, so daß der Ausdruck Säure erfindungsgemäß
sowohl die Säure als solche als auch deren Anhydrid um
fassen soll. Geeignete Alkohole sind aliphatische, cyclo
aliphatische und arylaliphatische Mono- oder Polyhydroxy
alkohole. Alkohole mit weniger als etwa 12 Kohlenstoff
atomen sind besonders geeignet. Aus Wirtschaftlichkeits
gründen und zur Gewährleistung einer zweckmäßigen Ver
fahrensdurchführung sind niedere Alkanole, beispielsweise
Alkanole mit weniger als 8 Kohlenstoffatomen bevorzugt.
Beispiele sind Alkanole, wie Methanol, Äthanol, Isopropanol,
n-Propanol, Isobutanol, tert.-Butanol, Isooctanol, Dodecanol,
n-Pentanol und dergleichen; Cycloalkylalkohole, wie Cyclo
pentanol, Cyclohexanol, 4-Methylcyclohexanol, 2-Cyclohexyl
äthanol und Cyclopentylmethanol; phenylali
phatische Alkanole, wie Benzylalkohol, 2-Phenyläthanol und
Cinnamylalkohol; Alkylenglykole mit bis zu etwa 6 Kohlen
stoffatomen und deren Mono-nieder-alkylether, wie Äthylen
glykolmonomethylether, Diäthylenglykol, Ethylenglykol,
Trimethylenglykol, Hexamethylenglykol, Triethylenglykol,
1,4-Butandiol, 1,4-Cyclohexandiol, Glycerin und Pentaerythrit.
Die Verwendung eines Gemisches aus Wasser und einem oder
mehreren dieser Alkohole ist zur Umwandlung der überbasi
schen Materialien in kolloidaldisperse Systeme besonders
wirksam. Derartige Kombinationen verringern oft die zur
Durchführung des Verfahrens erforderliche Zeitdauer. Es
sind beliebige Wasser-Alkohol-Kombinationen wirksam. Eine
besonders wirksame Kombination besteht aus einem Gemisch
aus einem oder mehreren Alkoholen und Wasser in einem Ge
wichtsverhältnis von Alkohol zu Wasser von etwa 0,05 : 1 bis
etwa 24 : 1. Vorzugsweise ist in der Alkoholkomponente die
ser Wasser-Alkanol-Gemische mindestens ein niederes Alkanol
vorhanden. Wasser-Alkanol-Gemische, in denen der Alkohol
anteil aus einem oder mehreren niederen Alkanolen besteht,
sind besonders geeignet. Alkohol-Wasser-Umwandlungen sind
in der US-PS 3 372 115 beschrieben.
Beispiele für als Umwandlungsmittel geeignete Phenole sind
Phenol, Naphthol, o-Cresol, p-Cresol, Catechol, Gemische
von Cresol, p-tert.-Butylphenol und andere mit nieder-
Alkyl substituierte Phenole oder m-Polyisobuten (Molekularge
wicht etwa 350)-subst.-phenol.
Beispiele für andere geeignete Umwandlungsmittel sind nie
dere aliphatische Aldehyde und Ketone, insbesondere niedere
Alkylaldehyde und niedere Alkylketone, wie Acetaldehyd,
Propionaldehyd, Butyraldehyd, Aceton, Methyläthylketon und
Diäthylketon. Es sind auch verschiedene aliphatische, cyclo
aliphatische, aromatische und heterocyclische Amine geeignet,
sofern sie mindestens eine Amingruppe mit mindestens einem
aktiven Wasserstoffatom enthalten. Beispiele für derartige
Amine sind Mono- und Dialkylamine, insbesondere Mono- und
Di-nieder-alkylamine, wie Methylamin, Ethylamin, Propylamin,
Dodecylamin, Methylethylamin und Diethylamin; Cycloalkyl
amine, wie Cyclohexylamin, Cyclopentylamin und durch nieder-
Alkyl substituierte Cycloalkylamine, wie 3-Methylcyclohexyl
amin; 1,4-Cyclohexylendiamin; Arylamine, wie Anilin, Mono-,
Di- und Tri-nieder-alkyl-subst.-phenylamine, Naphthylamine
und 1,4-Phenylendiamin; niedere Alkanolamine wie Ethanol
amin und Diethanolamin; Alkylendiamine, wie Ethylendiamin,
Triethylentetramin, Propylendiamin und Octamethylendiamin;
und heterocyclische Amine, wie Piperazin, 4-Aminoethylpipera
zin, 2-Octadecylimidazolin und Oxazolidin. Borsäure bzw.
Boronsäuren sind ebenfalls geeignete Umwandlungsmittel.
Dazu gehören Boronsäuren, wie Alkyl-B(OH)₂ oder Aryl-
B(OH)₂, Borsäure, (d. h. H₃BO₃), Tetraborsäure, Metabor
säure und Ester dieser Bor- bzw. Boronsäuren.
Phosphorsäuren sind ebenfalls geeignete Umwandlungsmittel.
Dazu gehören verschiedene Alkyl- und Arylphosphinsäuren,
-phosphinige Säuren, -phosphonsäuren und -phosphonige Säuren.
Phosphorsäuren, die durch Umsetzung von niederen Alkanolen
oder ungesättigten Kohlenwasserstoffen, wie Polyisobutenen,
mit Phosphoroxiden und Phosphorsulfiden, wie P₂O₅ und P₂S₅,
hergestellt worden sind, sind besonders geeignet.
Ferner kann auch Kohlendioxid als Umwandlungsmittel ver
wendet werden. Vorzugsweise wird dieses Umwandlungsmittel
jedoch in Kombination mit einem oder mehreren der vorge
nannten Umwandlungsmittel verwendet. Beispielsweise ist
eine Kombination aus Wasser und Kohlendioxid ein besonders
wirksames Umwandlungsmittel zur Umwandlung der überbasi
schen Materialien in ein kolloidaldisperses System.
Wie bereits erwähnt, handelt es sich bei den überbasischen
Ausgangsmaterialien um einphasige homogene Systeme. Jedoch
liegen je nach den Reaktionsbedingungen und der Wahl der
Reaktanten bei der Herstellung der überbasischen Materialien
gelegentlich im Produkt unlösliche Verunreinigungen vor.
Bei diesen Verunreinigungen handelt es sich normalerweise
um nicht umgesetzte basische Materialien, wie Calciumoxid,
Bariumoxid, Calciumhydroxid, Bariumhydroxid oder andere
Metallbasenmaterialien, die bei der Herstellung der über
basischen Ausgangsmaterialien aus Reaktanten eingesetzt
werden. Es wurde festgestellt, daß man ein gleichmäßigeres
kolloidaldisperses System erhält, wenn diese Verunreinigungen
vor dem Homogenisieren der überbasischen Materialien mit
den Umwandlungsmitteln entfernt werden. Demzufolge ist es
bevorzugt, unlösliche Verunreinigungen in den als Zwischen
produkten verwendeten überbasischen Materialien vor der
Umwandlung des Materials in das nicht-Newtonsche kolloidal
disperse System zu entfernen. Die Entfernung dieser Verun
reinigungen wird leicht nach herkömmlichen Techniken, wie
Filtration, Zentrifugation oder Behandlung mit zusätzlichem
sauren Material, erreicht. Es ist jedoch darauf hinzuweisen,
daß, während die Entfernung dieser Verunreinigungen von
den als Zwischenprodukten verwendeten überbasischen Materia
lien erwünscht ist, ihre Entfernung aus den fertigen nicht-
Newtonschen kolloidaldispersen Systemen, die in den Über
zugsmassen der Erfindung verwendet werden, erfindungsgemäß
absolut unerläßlich ist, wenn wertvolle erfindungsgemäße
Überzugsmassen hergestellt werden sollen.
Die Umwandlungsmittel oder ein Teil derselben können im
kolloidaldispersen System verbleiben. Die Umwandlungs
mittel stellen jedoch keine wesentlichen Bestandteile des
dispersen Systems dar und es ist im allgemeinen erwünscht,
daß ein möglichst geringer Anteil der Umwandlungsmittel
in den dispersen Systemen vorliegt. Da diese Umwandlungs
mittel mit den überbasischen Materialien nicht so reagieren,
daß sie über eine chemische Verbindung permanent an sie
gebunden werden, ist es normalerweise einfach, einen Großteil
der Umwandlungsmittel und im allgemeinen praktisch
das gesamte Umwandlungsmittel zu entfernen. Einige der Um
wandlungsmittel haben physikalische Eigenschaften, auf
grund derer sie leicht aus den dispersen Systemen abge
trennt werden können. So entweicht ein Großteil von freiem
Kohlendioxid aus dem dispersen System während des Homogeni
sierungsverfahrens oder beim anschließenden Stehenlassen.
Da flüssige Umwandlungsmittel im allgemeinen leichter
flüchtig sind als die verbleibenden Komponenten des dis
persen Systems, lassen sie sich leicht durch herkömmliche
Verflüchtigungsverfahren, beispielsweise Erhitzen oder Erhitzen
unter vermindertem Druck, entfernen. Aus
diesem Grund kann es erwünscht sein, Umwandlungsmittel aus
zuwählen, deren Siedepunkt unterhalb dem Siedepunkt der
restlichen Komponente des dispersen Systems liegt. Dies
stellt einen anderen Grund dafür dar, daß niedere Alkanole,
Gemische davon und Gemische aus niederen Alkanolen und
Wasser bevorzugte Umwandlungsmittel darstellen.
Es ist nicht wesentlich, daß das gesamte Umwandlungsmittel
aus den dispersen Systemen entfernt wird. Jedoch ist es
zur Erzielung von gleichmäßigen Ergebnissen im allgemeinen
erwünscht, die Umwandlungsmittel zu entfernen, insbesondere
wenn sie flüchtig sind.
Die zweite Stufe bei der Herstellung der in den erfindungsgemäßen
Massen verwendeten nicht-Newtonschen kolloidaldis
persen Systeme besteht darin, das homogenisierte, nicht-
Newtonsche kolloidaldisperse System, das in der vorgenannten
ersten Stufe erhalten worden ist, weiter mit einem metall
haltigen Reaktanten und saurem Material umzusetzen. Beim
in der zweiten Stufe verwendeten metallhaltigen Reaktanten
und dem sauren Material handelt es sich um die gleichen
Reaktanten und Materialien, die vorstehend für die Herstel
lung der überbasischen Ausgangsmaterialien erläutert worden
sind. Die Behandlung des in der ersten Stufe zur Herstellung
der dispersen Systeme erhaltenen homogenisierten kolloidal
dispersen Systems erfolgt im allgemeinen bei Temperaturen
von etwa 50 bis etwa 90°C und vorzugsweise bei etwa 60 bis
etwa 80°C.
Die Menge an zusätzlichem metallhaltigem Reaktanten ist
so bemessen, daß sie ausreicht, um das Metallverhältnis
der homogenisierten kolloidaldispersen Systeme aus der
ersten Stufe im Verfahren zur Herstellung der dispersen
Systeme von mindestens 7,0 auf über etwa 10,0 und vorzugs
weise über etwa 20,0 zu erhöhen. Bei Kenntnis des Metall
verhältnisses des homogenisierten dispersen Vorläufer
systems kann der Fachmann leicht die Menge an metallhaltigem
Reaktanten bestimmen, die erforderlich ist, um das Metall
verhältnis des homogenisierten Vorläuferprodukts auf den
im endgültigen dispersen System gewünschten Wert zu er
höhen.
Die Menge des in der zweiten Stufe bei der Herstellung des
nicht-Newtonschen kolloidaldispersen Systems verwendeten
sauren Materials ist so bemessen, daß sie ausreicht, um
die Neutralisationsbasenzahl der dispersen Systeme auf
einen Wert zu verringern, bei dem die erfindungsgemäßen
Beschichtungsmassen eine gute Lagerstabilität aufweisen.
Im allgemeinen reichen Mengen aus, die die Neutralisations
basenzahl des fertigen dispersen Systems auf etwa 7,0 oder
darunter senken. Ein bevorzugtes disperses System ist so
eingestellt, daß es eine Neutralisationsbasenzahl von etwa
5,0 oder weniger und insbesondere von 2,0 oder weniger
aufweist.
In den in Wasser dispergierten Beschichtungsmassen der Er
findung beträgt die Menge des eben beschriebenen nicht-New
tonschen kolloidaldispersen Systems, Komponente (B), etwa
1,0 bis etwa 20,0 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamt
gewicht der Beschichtungsmasse. Ein bevorzugter Bereich
für das disperse System beträgt etwa 10,0 bis etwa 20,0
Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht der Be
schichtungsmasse.
Neben den beiden Hauptkomponenten in den in Wasser disper
gierten Beschichtungsmassen der Erfindung liegen vorzugswei
se in den meisten Fällen auch ein Weichmacher, Komponente
(C), für die in diesen Massen verwendeten organischen Poly
merisate vor. Die Verwendung eines Weichmachers gewähr
leistet, daß die Beschichtungsmassen in bezug auf Rück
prallelastizität, Flexibilität und Schlagzähigkeit über
einen breiten Bereich von Betriebstemperaturen hinweg die
gewünschten Eigenschaften aufweisen. Weichmacher, die in
den erfindungsgemäßen Beschichtungsmassen als Komponente
(C) verwendet werden können, umfassen Adipate, Azelate,
Sebacate, Phthalate oder Phosphate. Spezielle
Beispiele für derartige Weichmacher sind Dialkyladipate,
wie Dimethyladipat, Dibutyladipat, Dioctyladipat, Diiso
octyladipat, Di-(2-äthylhexyl)-adipat oder Octyldecyladipat;
Dialkylazelate, wie Dicyclohexylazelat,
Di-n-hexylazelat, Di-(2-äthylhexyl)-azelat, Di-(2-äthylbu
tyl)-azelat oder Diisooctylazelat; Dialkylseba
cate wie Dibutylsebacat, Dioctylsebacat, Diisooctylseba
cat oder Dibenzylsebacat, Dialkylphthalate,
wie Diäthylphthalat, Dibutylphthalat, Dioctylphthalat,
Butyloctylphthalat, Di-(2-äthylhexyl)-phthalat, Dicyclo
hexylphthalat und Butylbenzylphthalat; Triarylphosphate,
wie Tricresylphosphat, Triphenylphosphat oder Cresyldiphenol
phosphat; Trialkylphosphate, wie Trioctyl
phosphat oder Tributylphosphat, sowie Alkyl
arylphosphate, oder wie Octyldiphenylphosphat
Beispiele für weitere Weichmacher sind Citronensäureester,
wie Acetyl-tri-n-butylcitrat, Acetyl-triethylcitrat, Mono
isopropylcitrat, Triethyl-citrat, Mono-, Di- und Tristearyl
citrat; Trioctin; p-tert.-Butylphenyl-salicylat; Butyl
stearat; Benzoesäureester, abgeleitet von Diethylenglykol,
Dipropylenglykol, Triethylenglykol und Polyethylenglykolen;
als Handelsprodukte zur Verfügung stehende polymere Poly
ester, wie die unter der Bezeichnung Paraplex von der
Rohm & Haas Company vertriebenen Produkte, Sulfonamide,
wie Toluolsulfonamid. Eine umfassende
Liste für Beispiele von entsprechenden Weichmachern fin
det sich in Modern Plastics Encylopedia, Bd. 56, Nr. 10A
(1979-1980), McGraw-Hill Publications, S. 685 bis 694.
Die Menge des gegebenenfalls verwendeten Weichmachers
hängt von der Art des polymeren Harzes und des Weichmachers
ab. Im allgemeinen beträgt die Menge des Weichmachers
0 bis etwa 15,0 Gewichtsprozent und vorzugsweise etwa
2,0 bis etwa 7,0 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamt
gewicht der Beschichtungsmasse. Neben den beiden Haupt
komponenten der erfindungsgemäßen Beschichtungsmassen
auf der Basis einer wäßrigen Emulsion und der gegebenen
falls vorhandenen Weichmacherkomponente (C) ist es
ferner bevorzugt, daß in den Massen eine wirksame Menge
eines Koalesziermittels, Komponente (D), enthalten ist.
Es ist bekannt, daß Koalesziermittel im allgemeinen
hochsiedende Lösungsmittel sind, die Beschichtungsmassen
einverleibt werden, um die Filmbildung zu unterstützen,
sowie das Verlaufen, die Haftung und die Farbergiebig
keit von Beschichtungsmassen zu verbessern. Typischer
weise beträgt der Anteil des Koalesziermittels etwa 0 bis
etwa 20,0 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht
der Beschichtungsmasse. Vorzugsweise beträgt die Menge
etwa 3,0 bis etwa 10,0 Gewichtsprozent. Spezielle Beispie
le für Koalesziermittel, die in den erfindungsgemäßen
Massen verwendet werden können, sind Carbitol® (Diäthylen
glykol), Carbitol®-acetat, Butyl-Cellosolve®-acetat, Butyl-
Carbitol®-acetat, Butoxyäthanol, Alkylenglykole, Ethylen
glykol, Propylenglykol, Butylenglykol, Hexylenglykol, Poly
ethylenglykol, Alkylenglykolmonoalkylether, wie Ethylengly
kolmonomethylether, Ethylenglykolmonoethylether, Ethylen
glykolmonobutylether, Dialkylenglykolmonoalkylether, wie
Diethylenglykolmonomethylether, Diethylenglykolmonoethyl
ether oder Diethylenglykolmonobutylether. Es
können auch Ester dieser Alkylenglykole, Alkylenglykol
monoalkylether und Dialkylenglykolmonoalkylether als Koaleszier
mittel (D) verwendet werden. Beispiele für derartige Mate
rialien sind Ethylenglykoldiacetat, Ethylenglykolmono
acetat, Propylenglycolmonostearat, Ethylenglykolmonoethyl
ätheracetat oder Diethylenglykolmonoethyletheracetat.
Beispiele für weitere bekannte Koalesziermittel,
die sich in den Massen der Erfindung eignen, sind Dieaceton
alkohol, aliphatische Benzole, wie Xylol und Texanol®
(2,2,4-Trimethyl-1,3-pentandiolmonoisobutyrat).
Die Massen der Erfindung können auch einen oder mehrere
zusätzliche Additive oder Hilfsstoffe enthalten. Beispiele
für solche zusätzlichen Additive oder Hilfsstoffe sind
schnell wirkende Rostschutzmittel (Flash-Rostschutzmittel),
pH-Modifikatoren, Füllstoffe, Streckmittel und dergleichen.
Flash-Rostschutzmittel sind Mittel, die ein Rosten von
Metalloberflächen unmittelbar nach dem Beschichten mit den
in Wasser dispergierten Beschichtungsmassen verhindern.
Während die Filme, die durch Entfernung des Wassers aus den
in Wasser dispergierten Massen der Erfindung gebildet werden,
dazu dienen, nach ihrer Bildung die Korrosion der Ober
flächen zu verhindern, werden Flash-Rostschutzmittel ver
wendet, um Rost und Korrosion zu verhindern, bevor sich die
Filme bilden können. Beispiele für Flash-Rostschutz
mittel sind Ammoniumbenzoat und mit Tetraethylenpentamin
neutralisierte Phosphorsäureester. Zur Verwendung in den
Wasser dispergierten Beschichtungsmassen der Erfindung be
vorzugte Flash-Rostschutzmittel sind N-(hydroxylsubstituierte
Hydroxycarbyl)-amine, wie primäre, sekundäre und tertiäre
Alkanolamine der Formeln I, II und III
wobei die Reste R unabhängig voneinander Kohlenwasser
stoffreste (Hydrocarbylreste) mit 1 bis etwa 8 Kohlen
stoffatomen oder hydroxylsubstituierte Kohlenwasserstoff
reste mit 2 bis etwa 8 Kohlenstoffatomen und die Reste
R¹ zweiwertige Kohlenwasserstoffreste mit etwa 2 bis etwa
18 Kohlenstoffatomen bedeuten. Die Gruppe -R¹-OH in die
sen Formeln stellt einen hydroxylsubstituierten Kohlen
wasserstoffrest dar. Beim zweiwertigen Kohlenwasserstoff
rest R¹ kann es sich um einen acylischen, alicyclischen
oder aromatischen Rest handeln. Typischerweise handelt
es sich um einen acyclischen geradkettigen oder verzweigten
Alkylenrest, wie Äthylen, 1,2-Propylen, 1,2-Butylen oder 1,2-
Octadecylen. Wenn im gleichen Molekül 2
Reste R vorhanden sind, können diese durch eine direkte
Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindung oder über ein Heteroatom,
wie Sauerstoff, Stickstoff oder Schwefel unter Bildung
eines Rings mit 5, 6, 7 oder 8 Ringatomen miteinander
verbunden sein. Beispiele für derartige heterocyclische
Amine sind N-(hydroxylsubstituierte nieder-Alkyl)-morpholi
ne, -thiomorpholine, -piperidine, -oxazolidine und thiazoli
dine. Im allgemeinen handelt es sich bei
den Resten R jeweils um niedere Alkylreste mit bis zu
7 Kohlenstoffatomen. Besonders geeignete N-(hydroxyl
substituierte Hydrocarbyl)-amine als Flash-Rostschutz
mittel sind Mono-, Di- und Triäthanolamin,
Dimethyläthanolamin, Diäthyläthanolamin, N,N-Di-
(3-hydroxypropyl)-amin, N-(3-Hydroxybutyl)-amin, N-(4-
Hydroxybutyl)-amin, N,N-Di-(2-hydroxypropyl)-amin, N-(2-
Hydroxyäthyl)-morpholin und dessen Thioanaloges oder N-(2-
Hydroxyäthyl)-cyclohexylamin. Diese N-(hy
droxylsubstituierten Hydrocarbyl)-amine können allein
oder im Gemisch miteinander verwendet werden. Bevorzugte
Amine sind Diäthyläthanolamin, Äthanolamin und Dimethyl
äthanolamin.
Die vorstehend beschriebenen Amine eignen sich auch als
pH-Modifikatoren für die erfindungsgemäßen Beschichtungs
massen auf der Basis einer wäßrigen Dispersion. Daher
erfüllen sie in diesen Massen eine doppelte Aufgabe. Der
gewünschte pH-Bereich der erfindungsgemäßen Massen auf
der Basis einer wäßrigen Dispersion beträgt etwa 7 bis
etwa 10. Ein Zusatz von etwa 1,0 bis etwa 3,0 Gewichts
prozent, bezogen auf das Gesamtgewicht der Beschichtungs
massen, reicht aus, um den pH-Wert der Beschichtungsmassen
aufrecht zu erhalten. Es wurde auch festgestellt, daß
diese Menge den gewünschten Grad an Flash-Rostschutz für
das zu beschichtende Material gewährleistet, so lange das
Wasser in der Beschichtungsmasse entfernt wird.
Die erfindungsgemäßen Beschichtungsmassen auf der Basis
einer wäßrigen Dispersion können auch mit verschiedenen
Füllstoffen oder Streckpigmenten versetzt werden. Beispiele
dafür sind Tone, Talcum, Wallastonit, Baryte, Calciumcarbo
nat, Siliciumdioxid, Glimmer, Ruß, Lampenruß und ähn
liche Füllstoffe und Pigmente. Diese Füllstoffe und Pig
mente können 0 bis etwa 140,0 Gewichtsprozent und vor
zugsweise 1,0 bis etwa 15,0 Gewichtsprozent des Gesamtge
wichts der Masse ausmachen.
Die erfindungsgemäßen Beschichtungsmassen auf der Basis
einer wäßrigen Dispersion werden im allgemeinen durch
inniges Vermischen der verschiedenen Bestandteile unter
hoher Schereinwirkung, beispielsweise mit einer Cowles-
Dispergiervorrichtung, hergestellt. Typischerweise wer
den zunächst das filmbildende organische Polymerisat in
wäßriger Lösung oder Latexform, Wasser und gegebenen
falls Weichmacher, Flash-Rostschutzmittel und pH-Modifi
kator zunächst unter niedriger Scherwirkung vermischt.
Nach vollständigem Vermischen werden das nicht-Newtonsche
kolloidaldisperse System und Füllstoff oder Pigment bei
hoher Geschwindigkeit unter hoher Scherwirkung zugesetzt.
Der Mischvorgang wird fortgesetzt, bis eine innige Vermi
schung unter Erreichen einer wäßrigen Dispersion erzielt
wird. Zu diesem Zeitpunkt kann erforderlichenfalls zu
sätzliches Wasser zugegeben werden, um die Viskosität
der Masse so einzustellen, wie sie für den speziellen
Anwendungszweck beim Aufbringen der Beschichtungsmassen
auf zu beschichtende Metalloberflächen erforderlich ist.
Die erfindungsgemäßen Beschichtungsmassen auf der Basis
einer wäßrigen Dispersion eignen sich zur Bildung von Rost
schutzüberzügen oder Filmen auf Metalloberflächen, bei
spielsweise von Eisenmetallen, galvanisiertem Metall, Alu
minium oder Magnesium. Sie eignen sich insbe
sondere für einen inneren Rostschutz und zum Unterbodenschutz
von Karosserien. Sie können für diese An
wendungszwecke entweder allein oder in Kombination mit
anderen Rostschutzmitteln eingesetzt werden.
Beim Einsatz für Rostschutzzwecke können die erfindungsgemäßen
Beschichtungsmassen auf der Basis einer wäßrigen
Dispersion auf übliche Weise auf die Metalloberfläche
aufgebracht werden, beispielsweise durch Aufstreichen,
Spritzen, Tauchbeschichtung, Fließbeschichtung, Walzen
beschichtung. Die Viskosität der Be
schichtungsmassen auf der Basis einer wäßrigen Dispersion
kann für den speziellen Anwendungszweck eingestellt werden,
indem man die in den Massen vorhandene Wassermenge ent
sprechend einstellt, wenn eine verringerte Viskosität er
wünscht ist, oder indem man Füllstoffe, wie Talcum, Sili
ciumdioxid oder Calciumcarbonat zugibt, wenn
eine erhöhte Viskosität erwünscht ist. Schließlich können
auch mechanische Scherverfahren angewandt werden, um die
Viskosität der Beschichtungsmassen auf der Basis einer
wäßrigen Dispersion zu variieren, da diese Beschichtungs
massen von thixotroper Natur sind. Diese Schereinwirkung
kann z. B. unter Verwendung von Rührern erfolgen, oder aber
man leitet die Masse durch Pumpen (z. B. Getriebepumpen)
oder andere Vorrichtungen, wie Düsen.
Die auf dem Metallsubstrat erzeugte Filmdicke ist nicht
kritisch. Überzüge oder Filme einer Dicke von 0,013 bis
etwa 0,15 mm (0,5 bis etwa 6,0 mil) und vorzugsweise von
0,025 bis 0,10 mm (1,0 bis etwa 4,0 mil) sind im allge
meinen für einen angemessenen Rost- und Korrosionsschutz
ausreichend. Gegebenenfalls können dickere Filme verwendet
werden, insbesondere wenn der Metallgegenstand stark korro
dierend wirkenden Bedingungen ausgesetzt ist oder wenn er
längere Zeit gelagert werden soll.
Die erfindungsgemäßen Beschichtungsmassen auf der Basis
einer wäßrigen Dispersion werden im allgemeinen auf die
zu schützende Oberfläche mit einer der vorgenannten Vor
richtungen aufgebracht und sodann an der Luft getrocknet.
Im allgemeinen findet diese Trocknung des aufgebrachten
Überzugs bei Temperaturen von Umgebungstemperatur bis
etwa 150°C oder darüber statt. Die genaue Temperatur und
die zur vollständigen Trocknung erforderliche Zeitdauer
hängen von der Dicke des Überzugs und dem Tg-Wert des
in der Beschichtungsmasse eingesetzten polymeren Harzes ab.
Dem Fachmann ist es leicht möglich, Trocknungszeit und
Trocknungstemperatur, die für eine vollständige Trocknung
des Überzugs erforderlich sind, zu ermitteln.
Die Beispiele erläutern die Erfindung. Sofern nichts an
deres angegeben ist, beziehen sich sämtliche Prozent- und
Teilangaben auf das Gewicht.
Die Neutralisationszahl wird folgendermaßen ermittelt:
In einen 250 ml fassenden Erlenmeyer-Kolben werden 80 ml eines Lösungsmittelgemisches aus 0,5 Volumenprozent Wasser, 49,5 Volumenprozent Isopropanol und 50 Volumenprozent Toluol mit einem Gehalt an 5 g gelöster Probe gegeben. Dieses Gemisch aus Lösungsmittel und Probe wird sodann mit 20 ml einer 20-prozentigen wäßrigen Saccharoselösung und 0,5 ml Phenolphthalein-Indikator in einem Lösungs mittelgemisch aus 6 Gewichtsprozent Wasser, 85 Gewichts prozent denaturiertem Äthanol und 9 Gewichtsprozent de naturiertem Methanol versetzt. Diese Lösung wird sodann entweder bis zum farblosen Endpunkt unter Verwendung einer 0,1 n HCl-Lösung, wenn die Probe basisch ist, oder bis zu einem gefärbten Endpunkt unter Verwendung einer 0,1 n KOH- Lösung, wenn die Probe sauer ist, unter heftigem Rühren titriert. Die basische/saure Neutralisationszahl wird so dann gemäß folgender Gleichung berechnet:
In einen 250 ml fassenden Erlenmeyer-Kolben werden 80 ml eines Lösungsmittelgemisches aus 0,5 Volumenprozent Wasser, 49,5 Volumenprozent Isopropanol und 50 Volumenprozent Toluol mit einem Gehalt an 5 g gelöster Probe gegeben. Dieses Gemisch aus Lösungsmittel und Probe wird sodann mit 20 ml einer 20-prozentigen wäßrigen Saccharoselösung und 0,5 ml Phenolphthalein-Indikator in einem Lösungs mittelgemisch aus 6 Gewichtsprozent Wasser, 85 Gewichts prozent denaturiertem Äthanol und 9 Gewichtsprozent de naturiertem Methanol versetzt. Diese Lösung wird sodann entweder bis zum farblosen Endpunkt unter Verwendung einer 0,1 n HCl-Lösung, wenn die Probe basisch ist, oder bis zu einem gefärbten Endpunkt unter Verwendung einer 0,1 n KOH- Lösung, wenn die Probe sauer ist, unter heftigem Rühren titriert. Die basische/saure Neutralisationszahl wird so dann gemäß folgender Gleichung berechnet:
wobei ml die Anzahl der ml der Titrationslösung und n die
Normalität der Titrationslösung bedeutet.
Der Unterschied in den Neutralisationszahlen der Beispiele
1 und 2 ist darauf zurückzuführen, daß das gesamte Ca(OH)₂,
das von der CO₂-Behandlung des Materials stammt, vor der Bestimmung
der Neutralisationszahl entfernt wird, während im Beispiel 2
die Neutralisationszahl an der nicht vorbehandelten Probe
bestimmt wird.
Calciummahagonisulfonat wird durch doppelte Zersetzung
einer 60-prozentigen Öllösung von 750 Teilen Natriummahagoni
sulfonat mit einer Lösung von 67 Teilen Calciumchlorid und
63 Teilen Wasser hergestellt. Die Reaktionsmasse wird 4
Stunden auf 90 bis 100°C erwärmt, um die Umwandlung des
Natriummahagonisulfonats zu Calciummahagonisulfonat zu
erreichen. Sodann werden 54 Teile einer 91-prozentigen
Calciumhydroxidlösung zugesetzt und das Material wird
5 Stunden auf 150°C erwärmt. Sobald das Material auf 40°C
gekühlt ist, werden 98 Teile Methanol zugesetzt und 152
Teile Kohlendioxid innerhalb von 20 Stunden bei 42 bis 43°C
zugegeben. Wasser und Alkohol werden sodann durch Erwärmen
der Masse auf 150°C entfernt. Der Rückstand im Reaktionsgefäß
wird mit 100 Teilen Mineralöl verdünnt. Die fil
trierte Öllösung und das gewünschte mit Kohlendioxid be
handelte, mit Calciumsulfonat überbasisch gemachte Material
ergibt folgende Analyse: Sulfataschegehalt 16,4 Prozent;
Neutralisationszahl, gemessen gegen Phenolphthalein, 0,6
(sauer); und Metallverhältnis 2,50.
Ein Gemisch, enthaltend 1595 Teile des überbasischen Materials
von Beispiel 1 (1,54 Äquivalente, bezogen auf das Sulfon
säureanion), 167 Teile des auf die nachstehend beschriebene
Weise hergestellten Calciumphenolat (0,19 Äquivalente),
616 Teile Mineralöl, 157 Teile einer 91-prozentigen Cal
ciumhydroxidlösung (3,86 Äquivalente), 288 Teile Methanol,
88 Teile Isobutanol und 56 Teile eines Gemisches aus iso
meren primären Amylalkoholen (mit einem Gehalt an etwa
65 Prozent n-Amylalkohol, 3 Prozent Isoamylalkohol und 32
Prozent 2-Methyl-1-butylalkohol) wird bei 40°C heftig ge
rührt. Innerhalb von 2 Stunden werden bei 40 bis 50°C
25 Teile Kohlendioxid eingeleitet. Anschließend werden
3 zusätzliche Mengen an Calciumhydroxid, jeweils 157 Teile,
zugegeben. Auf jede dieser Zugaben folgt eine Einleitung
von Kohlendioxid auf die vorstehend erläuterte Weise.
Nach Beendigung der vierten Calciumhydroxidzugabe und der
Kohlendioxidbehandlung wird die Reaktionsmasse eine weitere
Stunde bei 43 bis 47°C mit Kohlendioxid behandelt, um die
Neutralisationszahl der Masse auf 4,0 (basisch) zu senken.
Das im wesentlichen neutrale, mit Kohlendioxid behandelte
Reaktionsgemisch wird sodann unter Stickstoff auf 150°C er
wärmt, um Alkohol und als Nebenprodukt gebildetes Wasser
zu entfernen. Der Rückstand im Reaktionsgefäß wird sodann
filtriert. Das Filtrat, das heißt eine Öllösung des ge 10012 00070 552 001000280000000200012000285910990100040 0002003242425 00004 09893
wünschten, im wesentlichen neutralen, mit Kohlendioxid
behandelten, mit Calciumsulfonat überbasisch gemachten
Materials von hohem Metallverhältnis ergibt folgende Ana
lyse: Sulfataschegehalt 41,11 Prozent; Neutralisations
zahl 0,9 (basisch); und Metallverhältnis 12,55.
Das bei der vorstehenden Umsetzung verwendete Calcium
phenolat wird hergestellt, indem man 2550 Teile Mineralöl,
960 Teile (5 Mol) Heptylphenol und 50 Teile Wasser in ein
Reaktionsgefäß gibt und bei 25°C rührt. Das Gemisch wird
auf 40°C erwärmt und innerhalb von 1 Stunde mit 7 Teilen
Calciumhydroxid und 231 Teilen (7 Mol) 91-prozentigem
handelsüblichem Paraformaldehyd versetzt. Der Inhalt wird
auf 80°C erwärmt und mit weiteren 200 Teilen Calciumhydro
xid (somit insgesamt 207 Teile oder 5 Mol) innerhalb von
1 Stunde bei 80 bis 90°C versetzt. Der Inhalt wird sodann
auf 150°C erwärmt und 12 Stunden bei dieser Temperatur
belassen, wobei Stickstoff durch das Gemisch geblasen
wird, um die Entfernung von Wasser zu unterstützen. Bei
Auftreten von Schaumbildung können wenige Tropfen poly
merisiertes Dimethylsilicon zur Bekämpfung der Schaumbil
dung zugesetzt werden. Die Reaktionsmasse wird sodann
filtriert. Das Filtrat, d. h. eine 33,6-prozentige Öllösung
des gewünschten Calciumphenolats des Heptaphenol-Formaldehyd-
Kondensationsprodukt, enthält 7,56 Prozent Sulfatasche.
Ein Gemisch aus 1000 Teilen des Produkts von Beispiel 2,
3 Teilen Mineralöl, 80 Teilen Methanol, 40 Teilen an
gemischten primären Amylalkoholen (mit einem Gehalt an
etwa 65 Gewichtsprozent n-Amylalkohol, 3 Gewichtsprozent
Isoamylalkohol und 32 Gewichtsprozent 2-Methyl-1-butylalko
hol) und 80 Teilen Wasser wird in ein Reaktionsgefäß gege
ben, auf 70°C erwärmt und 4,2 Stunden bei dieser Temperatur
belassen. Das überbasische Material wird in eine gelatinöse
Masse umgewandelt. Diese gelatinöse Masse wird weitere
2 Stunden gerührt und auf 150°C erwärmt, um im wesentlichen
die gesamten Alkohole und das Wasser zu entfernen. Beim
Rückstand handelt es sich um ein dunkelgrünes Gel.
Eine Lösung von 1303 Teilen des gelähnlichen kolloidal
dispersen Systems von Beispiel 3 und 563 Teilen Mineral
öl wird in 1303 Teilen Toluol gelöst, indem die beiden
Komponenten 3 Stunden kontinuierlich bewegt werden. Die
ses Gemisch wird mit 40 Teilen Wasser und 40 Teilen Metha
nol versetzt. Anschließend folgt die langsame Zugabe
von 471 Teilen an 91-prozentigem Calciumhydroxid unter
kontinuierlichem Rühren. Es findet eine externe Reaktion
unter Anstieg der Temperatur auf 32°C statt. Die gesamte
Reaktionsmasse wird sodann innerhalb 1/4 Stunde auf etwa
60°C erwärmt. 280 Teile Kohlendioxid werden hierauf inner
halb von 5 Stunden eingeleitet, wobei die Temperatur auf
60 bis 70°C eingestellt wird. Am Schluß der Kohlendioxid
behandlung wird die Masse zur Entfernung von Wasser, Metha-,
nol und Toluol auf etwa 159°C erwärmt. Das erhaltene Pro
dukt, ein klares, hellbraunes, kolloidaldisperses System
in Form eines Gels, ergibt folgende Analyse: Sulfatasche
gehalt 46,8 Prozent; Neutralisationszahl, gemessen gegen
Phenolphthalein, unter 1,0 (basisch); und Metallverhält
nis 36,0. Beim vorbeschriebenen Verfahren werden dem kollo
idaldispersen System von Beispiel 3 zusätzliche metall
haltige Teilchen einverleibt und die Basenneutralisations
zahl gesenkt, wodurch man ein nicht-Newtonsches kolloidal
disperses System, das sich für die Zwecke der Erfindung
eignet, erhält.
Ein 3,785 Liter (1 gal) fassender Glasbehälter, der mit ei
ner Hochgeschwindigkeitsrührvorrichtung ausgerüstet ist,
werden 1920 Teile Neocryl® A-620
gegeben. Bei diesem Produkt handelt es sich um ein Styrol-
Isobutylacrylat-Copolymerisat (Molverhältnis 50/50 )-latex,
wobei das Copolymerisat, auf Gewichtsbasis, 40 Gewichts
prozent des Gesamtgewichts des Latexsystems ausmacht.
Dieses Produkt wird von Polyvinyl Chemical Industries her
gestellt. 420 Teile des kolloidalen Materials von Beispiel
4 werden sodann zugesetzt. Der Inhalt wird 5 Minuten bei
hoher Geschwindigkeit unter hoher Scherwirkung gerührt.
Die Rührgeschwindigkeit wird sodann verringert. Das Ma
terial wird mit 160 Teilen Propylenglykol, 300 Teilen
Wasser, 160 Teilen Paraplex® WP-1 (Weichmacher auf der
Basis von polymerem Polyester der Rohm & Haas) 120 Teile
Wasser, 20 Teile 2-Amino-2-methyl-1-propanol und 45 Teile
Aquablack® 115A Ruß-Pigmentdispersion der Borden Chemical)
versetzt. Das Gemisch wird anschließend weitere 5 Minuten
gerührt, wodurch man eine fertige Beschichtungsmasse auf
der Basis einer wäßrigen Dispersion erhält.
Ein 3,785 Liter (1 gal) fassender Glasbehälter, der mit
einer Rührvorrichtung mit einem 1-3/4 in-Cowles-Blatt aus
gerüstet ist, werden in der angegebenen Reihenfolge fol
gende Bestandteile gegeben: 1880 Teile Neocryl® A-620,
408 Teile kolloidales Material von Beispiel 4, 156 Teile
Propylenglykol, 156 Teile Dioctyladipat (DOA), 156 Teile
Wasser, 56 Teile Dimethyläthanolamin (DMEA). Der Inhalt wird
unter hoher Rührgeschwindigkeit gerührt, wodurch man eine
erfindungsgemäße Beschichtungsmasse auf der Basis einer
wäßrigen Dispersion erhält.
Eine Beschichtungsmasse auf der Basis einer wäßrigen Dis
persion wird gemäß dem Verfahren von Beispiel 6 und unter
Verwendung der dort angegebenen Materialien und Mengen
hergestellt, mit der Abänderung, daß 43 Teile Aquasperse®
877-999-7 (Ruß-Pigmentdispersion von Tenneco) nach dem
DMEA zugesetzt werden und der Rührvorgang fortgesetzt
wird, bis das Pigment vollständig der Beschichtungsmasse
einverleibt ist.
Ein 3,785 Liter (1 gal) fassender Glasbehälter, der mit
einer Rührvorrichtung mit einem 1 3/4 in-Cowles-Blatt aus
gerüstet ist, wird mit 2037 Teilen Neocryl® A-620 be
schickt. Unter kontinuierlichem Rühren werden sodann 448
Teile Wasser und 167 Teile Paraplex® WP-1 zugesetzt. Die
Rührgeschwindigkeit wird auf hohe Touren erhöht. Anschließend
werden 64 Teile DMEA und 5 Teile Aquasperse®
zugesetzt. Das erhaltene Gemisch wird 10 Minuten gerührt,
wobei die Temperatur auf 50°C erhöht wird. Anschließend
werden 434 Teile des Materials von Beispiel 4 in den Glas
behälter gegeben. Das hochtourige Rühren wird weitere 5
Minuten fortgesetzt. Weitere 82 Teile Wasser werden in
den Behälter gegeben, um in der fertigen Beschichtungs
masse die gewünschte Viskosität einzustellen.
In einen 6 Liter fassenden Behälter aus korrosionsbeständi
gem Stahl, der mit einer Dispergiervorrichtung mit einem
1 3/4-in-Cowles-Blatt ausgerüstet ist, werden in der nach
stehend angegebenen Reihenfolge folgende Bestandteile ge
geben: 2520 Teile Neocryl® A-620, 700 Teile Wasser, 210
Teile Paraplex® WP-1, 110 Teile Propylenglykol, 480 Teile
rotes Eisenoxid, 300 Teile Glimmer mit 325 mesh (lichte
Maschenweite 44 µm) und 1500 Teile Talcum gegeben. Die
Mischung des Inhalts erfolgt durch 15-minütiges Rühren
bei maximaler Tourenzahl. Während dieser Zeit werden 120
Teile DMEA, 600 Teile des Materials von Beispiel 4 und
25 Teile Wasser zugesetzt. Der Rührvorgang wird 10 Minuten
bei maximaler Tourenzahl fortgesetzt. Sodann wird der In
halt durch ein 100 mesh-Sieb (lichte Maschenweite 0,149 mm)
filtriert. Man erhält eine fertige Beschichtungsmasse auf
der Basis einer wäßrigen Dispersion.
Es wird ein 18,9 Liter (5 gal) fassender Eimer verwendet,
der mit einem 3 in-Cowles-Blatt gerührt werden kann. Die
ses Rührblatt ist an einem Schaft befestigt, der mit einem
Motor variabler Tourenzahl verbunden ist. In den Eimer wer
den 6240 Teile Neocryl® A-620, 120 Teile Nopco® NDW (ein
Latex-Antischaummittel von Diamond Shamrock) und 1560
Teile des Materials von Beispiel 4 gegeben. Der Inhalt wird
5 Minuten bei hoher Geschwindigkeit dispergiert. Anschließend
wird die Rührgeschwindigkeit verringert.
Folgende Bestandteile werden sodann zugesetzt: 260 Teile
Paraplex® WP-1, 260 Texanol®-Esteralkohol (2,2,4-Trimethyl
pentandiol-1,3-monoisobutyrat der Eastman Chemical Pro
ducts Inc.) 600 Teile Carbitol® (Diäthylenglykolmonoäthyl
äther der Dow Chemical Company), 600 Teile Propylenglykol,
60 Teile Troykyd® 999 (Antischaummittel auf Nichtsilicon
basis der Troy Chemical Company), 180 Teile 2-Amino-2-
methyl-1-propanol und 600 Teile Wasser. Der Rührvorgang
wird bei mittlerer Tourenzahl fortgesetzt, um die ver
schiedenen Bestandteile vollständig zu dispergieren.
Man erhält eine fertige Beschichtungsmasse auf der Basis
einer wäßrigen Dispersion.
Die korrosionshemmende Wirkung der Beschichtungsmassen
auf der Basis einer wäßrigen Dispersion gemäß den
Beispielen 5 bis 10 wird unter Anwendung des- Salz-Nebel-
Korrosionstests gemäß ASTM B 117-73-(1979) bestimmt. Bei
diesem Test werden Stahlbleche von 10,2 cm (4 in) Breite
und 20,3 cm (8 in Länge) mit den vorgenannten Beschichtungs
massen auf der Basis einer wäßrigen Dispersion unter
Bildung eines trockenen Films mit einer Dicke von 0,05 mm
(2 mil) beschichtet. Die beschichteten, trockenen Bleche
werden sodann in einer Salz-Nebel-Kammer aufgehängt und
24 Stunden bei 37,8°C kontinuierlich mit einer 5-prozentigen
Natriumchloridlösung besprüht. Bei diesem Test ist das un
beschichtete Blech am Ende der 24-stündigen Versuchsdauer
auf der gesamten Oberfläche korrodiert, während das mit
der Masse von Beispiel 6 beschichtete Blech nach 336 Stun
den weniger als 1 Prozent Rost und nach 500 Stunden weniger
als 2 Prozent Rost entlang einer eingeritzten, bis auf das
Metall gehenden Linie zeigt. Die Ergebnisse dieses Ver
suchs sind in Tabelle I zusammengestellt.
Claims (37)
1. Beschichtungsmasse auf der Basis einer wäßrigen Dispersion,
enthaltend ein Gemisch aus
- (A) einem filmbildenden organischen Polymerisat aus der Gruppe Polyolefinharze, Acrylharze, Polyesterharze und Polyurethanharze und
- (B) einem nicht-Newtonschen kolloidaldispersen System, enthaltend (1) feste metallhaltige kolloidale Teilchen aus der Gruppe Alkali- und Erdalkalimetallsalze, (2) ein flüssiges Dispergiermittel aus der Gruppe inerte organische Flüssigkeiten und niedermolekulare flüssige Polymerisate und (3) eine organische Verbindung, deren Moleküle einen hydrophoben Anteil und mindestens einen polaren Substituenten enthalten, aus der Gruppe Alkali- und Erdalkalimetallsalze von öllöslichen organischen Säuren;
wobei das nicht-Newtonsche kolloidaldisperse System (B) eine
Neutralisationsbasenzahl von etwa 7,0 oder weniger aufweist.
2. Massen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
filmbildende organische Polymerisat (A) etwa 10,0 bis
etwa 65,0 Gewichtsprozent und das nicht-Newtonsche
kolloidaldisperse System (B) 1,0 bis etwa 20,0 Gewichts-
Prozent, bezogen auf das Gesamtgewicht der Masse auf
der Basis einer wäßrigen Dispersion, ausmachen.
3. Massen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie
zusätzlich (C) einen Weichmacher und (D) ein Koales
ziermittel enthalten, wobei der Weichmacher (C) 0 bis
etwa 15 Gewichtsprozent und das Koalesziermittel (D)
0 bis etwa 20 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamt
gewicht der Massen, ausmachen.
4. Massen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß sie zusätzlich mindestens ein schnellwirkendes Rostschutz
mittel in einer Menge von 0,1 bis etwa 3,0 Gewichts
prozent, bezogen auf das Gewicht der Massen, enthalten.
5. Beschichtungsmassen auf der Basis einer wäßrigen Dis
persion, enthaltend ein Gemisch aus
- (A) einem filmbildenden, in Wasser dispergierten, or ganischen Polymerisat in Form von dispersen Teilchen, wobei es sich bei dem Polymerisat um ein Acrylco polymerisat handelt, das aus Gemischen von 2 oder mehr äthylenisch ungesättigten Monomeren oder min destens einem äthylenisch ungesättigten Monomeren und mindestens einem ungesättigten Monomeren mit einer Vinyldoppelbindung abgeleitet ist, und
- (B) einem nicht-Newtonschen kolloidaldispersen System, enthaltend (1) feste metallhaltige kolloidale Teilchen aus der Gruppe Alkali- und Erdalkalimetallsalze, (2) ein flüssiges Dispergiermittel aus der Gruppe inerte organische Flüssigkeiten und niedermolekulare flüssige Polymerisate und (3) eine organische Verbindung, deren Moleküle einen hydrophoben Anteil und mindestens einen polaren Substituenten enthalten, aus der Gruppe Alkali- und Erdalkalimetallsalze von öllöslichen organischen Säuren,
wobei das nicht-Newtonsche kolloidaldisperse System eine
Neutralisationsbasenzahl von etwa 7,0 oder weniger aufweist.
6. Massen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
das filmbildende, in Wasser dispergierte Polymerisat
(A), in Form von Feststoffen, etwa 10,0 bis etwa 65,0
Gewichtsprozent und das nicht-Newtonsche kolloidal
disperse System (B) etwa 1,0 bis etwa 20,0 Gewichts
prozent, bezogen auf das Gesamtgewicht der in Wasser
dispergierten Massen, ausmachen.
7. Massen nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß
es sich bei dem in Wasser dispergierten organischen
Polymerisat (A) um ein Acrylcopolymerisat handelt, das
aus einem Gemisch von 2 oder mehr äthylenisch unge
sättigten Monomeren aus der Gruppe niedere C₁-C₄-Alkyl
ester und Amide von Acryl- und Methacrylsäure oder aus
einem Gemisch von mindestens einem äthylenisch unge
sättigten Monomeren aus der Gruppe niedere C₁-C₄-Alkyl
ester und Amide von Acryl- und Methacrylsäure und min
destens einem ungesättigten Monomeren mit einer Vinyl
doppelbindung aus der Gruppe Styrol, ringsubstituiertes
Alkyl- und Alkyloxystyrol, α-Methylstyrol und ring
substituiertes Alkyl-α-methylstyrol abgeleitet ist, und
daß das nicht-Newtonsche kolloidaldisperse System (B)
(1) feste metallhaltige Teilchen aus der Gruppe Alkali-
und Erdalkalimetallsalze, (2) ein disperses Medium,
enthaltend eine flüssige Petroleumfraktion, und (3)
mindestens einen organischen Bestandteil aus der Gruppe
Alkali- und Erdalkalimetallsalze von öllöslichen orga
nischen Säuren enthält, wobei das disperse System eine
Neutralisationsbasenzahl von etwa 5,0 oder weniger auf
weist und das in Wasser dispergierte Polymerisat (A),
als Feststoffe, etwa 15,0 bis etwa 35,0 Gewichtsprozent
und das disperse System (B) etwa 10,0 bis etwa 15<0
Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht der Be
schichtungsmasse auf der Basis der wäßrigen Emulsion,
ausmachen.
8. Massen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß es
sich bei dem in Wasser dispergierten Polymerisat (A) um
ein Acrylcopolymerisat handelt, das von einem Gemisch
aus 2 oder mehr äthylenisch ungesättigten Monomeren aus
der Gruppe C₁-C₄-Alkylester und Amide von Acryl- und
Methacrylsäure abgeleitet ist.
9. Massen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß es
sich bei den äthylenisch ungesättigten Monomeren um
niedere C₁-C₄-Alkylester von Acryl- und Methacrylsäure
handelt.
10. Massen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß es
sich bei dem in Wasser dispergierten Polymerisat (A) um
ein Acrylcopolymerisat handelt, das von einem Gemisch
aus mindestens einem äthylenisch ungesättigten Monomeren
aus der Gruppe niedere C₁-C₄-Alkylester und Amide von
Acryl- und Methacrylsäure und mindestens einem unge
sättigten Monomeren mit einer Vinyldoppelbindung aus
der Gruppe Styrol, ringsubstituiertes Alkyl- und Alkyloxy
styrol, α-Methylstyrol und ringsubstituiertes Alkyl-α-
methylstyrol abgeleitet ist.
11. Massen nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß
das äthylenisch ungesättigte Monomere aus der Gruppe niedere
C₁-C₄-Alkylester von Acryl- und Methacrylsäure
abgeleitet ist.
12. Massen nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß
das ungesättigte Monomere mit einer Vinyldoppelbindung
aus der Gruppe Styrol, ringsubstituiertes Alkylstyrol
und α-Methylstyrol abgeleitet ist.
13. Massen nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß es
sich bei den festen metallhaltigen Teilchen um Erdalkali
metallsalze und bei der organischen Verbindung um ein
Erdalkalimetallsalz einer öllöslichen organischen Säure
handelt.
14. Massen nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß
die festen metallhaltigen Erdalkalimetallsalze aus der
Gruppe Magnesium-, Calcium-, Strontium- und Barium
carbonat ausgewählt sind.
15. Massen nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß
die festen metallhaltigen Erdalkalimetallsalze aus der
Gruppe Calcium- und Bariumcarbonat ausgewählt sind.
16. Massen nach einem der Ansprüche 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß
das Erdalkalimetallsalz einer öllöslichen organischen
Säure aus der Gruppe Calcium- und Bariumsulfonat- und
carboxylat ausgewählt sind.
17. Massen nach einem der Ansprüche 7 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß sie
zusätzlich (C) einen Weichmacher und (D) ein Koaleszier
mittel enthalten, wobei der Weichmacher (C) 0 bis etwa
15 Gewichtsprozent und das Koalesziermittel (D) 0 bis
etwa 20 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht
der Überzugsmasse, ausmachen.
18. Massen nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß
der Weichmacher (C) aus der Gruppe Dialkyladipate, Di
alkylazelate, Dialkylsebacate, Dialkylphthalate, Tri
arylphosphate, Alkylarylphosphate und polymere Polyester
und das Koalesziermittel (D) aus der Gruppe Alkylengly
kole, Alkylenglykolmonoalkyläther und Dialkylenglykol
monoalkyläther ausgewählt sind.
19. Massen nach einem der Ansprüche 17 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß
der Weichmacher (C) etwa 2,0 bis etwa 7,0 Gewichtspro
zent und das Koalesziermittel (D) etwa 3,0 bis etwa 10,0
Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht der Über
zugsmasse, ausmachen.
20. Massen nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß
es sich bei dem Weichmacher (C) um Dialkyladipat und
bei dem Koalesziermittel (D) um ein Alkylenglykol
handelt.
21. Massen nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß
sie zusätzlich mindestens ein schnellwirkendes Rost
schutzmittel in einer Menge von 1,0 bis 3,0 Gewichts
prozent, bezogen auf das Gesamtgewicht der Masse, ent
halten.
22. Massen nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß
das schnellwirkende Rostschutzmittel mindestens ein
N-(hydroxysubstituiertes Hydrocarbyl)-amin enthält.
23. Beschichtungsmassen auf der Basis einer wäßrigen Dis
persion, enthaltend ein Gemisch aus
- (A) einem filmbildenden, in Wasser dispergierten, or ganischen Polymerisat in Form von dispersen Teil chen, wobei der überwiegende Teil dieser Teilchen eine Größe von etwa 0,1 bis etwa 10,0 µm aufweist und es sich bei dem in Wasser dispergierten Polymeri sat um ein Acrylcopolymerisat handelt, das aus einem Gemisch von Monomeren, enthaltend 2 oder mehr äthy lenisch ungesättigte Monomere aus der Gruppe niedere C₁-C₄-Alkylester von Acryl- und Methacrylsäure, oder von einem Gemisch, enthaltend mindestens ein äthyle nisch ungesättigtes Monomeres aus der Gruppe C₁-C₄- nieder-Alkylester von Acryl- und Methacrylsäure und mindestens ein ungesättigtes Monomeres mit einer Vinyldoppelbindung aus der Gruppe Styrol, ringsubsti tuiertes Alkylstyrol und α-Methylstyrol, abgeleitet ist, und
- (B) einem nicht-Newtonschen kolloidaldispersen System, enthaltend (1) feste metallhaltige Teilchen von Erdalkalimetallsalzen, (2) ein disperses Medium, enthaltend eine flüssige Petroleumfraktion, und (3) mindestens eine organische Verbindung, ent haltend Erdalkalimetallsalze von öllöslichen or ganischen Säuren, wobei das disperse System eine Neutralisationsbasenzahl von etwa 2,0 oder weniger aufweist, und
wobei die Überzugsmassen auf der Basis einer wäßrigen
Dispersion das filmbildende, in Wasser dispergierte
Polymerisat (A), als Feststoffe, in einer Menge von
etwa 22,0 bis etwa 28,0 Gewichtsprozent und das dis
perse System (B) in einer Menge von etwa 10,0 bis etwa
15,0 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht der
Beschichtungsmasse auf der Basis einer wäßrigen Disper
sion, enthalten.
24. Massen nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß
das in Wasser dispergierte Polymerisat (A) von einem
Gemisch abgeleitet ist, das 2 oder mehr äthylenisch
ungesättigte Monomere aus der Gruppe C₁-C₄-Alkylester
von Acryl- und Methacrylsäure enthält.
25. Massen nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß
das in Wasser dispergierte Polymerisat (A) von einem
Gemisch abgeleitet ist, das mindestens ein äthylenisch
ungesättigtes Monomeres aus der Gruppe C₁-C₄-nieder-
Alkylester von Acryl- und Methacrylsäure und mindestens
ein ungesättigtes Monomeres mit einer Vinyldoppelbindung
aus der Gruppe Styrol, ringsubstituiertes Alkylstyrol
und α-Methylstyrol enthält.
26. Massen nach einem der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet,
daß das kolloidaldisperse System (1) feste metallhaltige
Teilchen von Erdalkalimetallsalzen aus der Gruppe Cal
cium- und Bariumcarbonat, (2) ein disperses Medium,
enthaltend Mineralöl, und (3) mindestens 1 Erdalkali
metallsalz von öllöslichen organischen Säuren aus der
Gruppe Calcium- und Bariumsulfonat und -carboxylat
enthält.
27. Massen nach einem der Ansprüche 23 bis 26, dadurch gekennzeichnet,
daß sie zusätzlich einen Weichmacher (C) aus der Gruppe
Dialkyladipate, Dialkylazelate, Dialkylsebacate und
Dialkylphthalate und ein Koalesziermittel (D) aus der
Gruppe Alkylenglykole, Alkylenglykolmonoalkyläther und
Diäthylenglykolmonoalkyläther enthalten, wobei der
Weichmacher (C) etwa 2,0 bis etwa 7,0 Gewichtsprozent
und das Koalesziermittel (D) etwa 3,0 bis etwa 10,0
Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht der
Beschichtungsmassen, ausmachen.
28. Massen nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß
sie zusätzlich mindestens ein schnell wirkendes Rost
schutzmittel, enthaltend N-(hydroxylsubstituierte Hydro
carbyl)-amine aus der Gruppe primäre, sekundäre, und terti
äre Alkanolamine der allgemeinen Formeln I, II und III
enthalten
wobei die Reste R
unabhängig voneinander Kohlenwasserstoffreste (Hydrocar
bylreste) mit 1 bis etwa 8 Kohlenstoffatomen oder
hydroxylsubstituierte Kohlenwasserstoffreste mit etwa
2 bis etwa 8 Kohlenstoffatomen und R¹ einen zweiwertigen
Kohlenwasserstoffrest mit etwa 2 bis etwa 18 Kohlenstoff
atomen bedeutet, wobei das Rostschutzmittel in einer Menge von
1,0 bis etwa 3,0 Gewichtsprozent, bezogen auf das Ge
samtgewicht der Masse, vorhanden ist.
29. Beschichtungsmassen auf der Basis einer wäßrigen Dis
persion, enthaltend ein Gemisch aus
- (A) einem filmbildenden, in Wasser dispergierten, orga nischen Polymerisat in der Form von dispergierten Teilchen, wobei ein Großteil der Teilchen eine Größe von etwa 0,5 bis etwa 5,0 µm aufweist und es sich bei dem in Wasser dispergierten Polymerisat um ein Acrylcopolymerisat handelt, das von einem Ge misch aus Monomeren, enthaltend mindestens ein äthy lenisch ungesättigtes Monomeres aus der Gruppe C₁-C₄-nieder-Alkylester von Acryl- und Methacrylsäure und mindestens ein ungesättigtes Monomeres mit einer Vinyldoppelbindung aus der Gruppe Styrol, ringsubsti tuiertes Alkylstyrol und α-Methylstyrol, und
- (B) einem nicht-Newtonschen kolloidaldispersen System,
enthaltend (1) feste metallhaltige Teilchen von Erd
alkalimetallsalzen aus der Gruppe Calcium- und Barium
carbonat, (2) ein disperses Medium, enthaltend Mine
ralöl, und (3) mindestens ein Erdalkalimetallsalz von
öllöslichen organischen Säuren aus der Gruppe Cal
cium- und Bariumsulfonat und -carboxylat, wobei das
disperse System eine Neutralisationsbasenzahl von
2,0 oder weniger aufweist,
wobei die Beschichtungsmassen auf der Basis einer wäßrigen Dispersion das filmbildende, in Wasser dispergierte Polymerisat (A), als Feststoffe, in einer Menge von etwa 22,0 bis etwa 28 Gewichtsprozent und das disperse System (B) in einer Menge von etwa 10,0 bis etwa 15,0 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht der Beschichtungsmassen auf der Basis einer wäßrigen Dis persion, enthalten.
30. Massen nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß
es sich bei dem ungesättigten Monomeren mit einer Vinyl
doppelbindung um Styrol handelt.
31. Massen nach Anspruch 29 oder 30, dadurch gekennzeichnet, daß
das kolloidaldisperse System (1) Calciumcarbonat, (2)
Mineralöl und (3) Calciumsulfonat enthält.
32. Massen nach einem der Ansprüche 29 bis 31, dadurch gekennzeichnet,
daß sie zusätzlich einen Weichmacher (C) aus der Gruppe der
Dialkyladipate und ein Koalesziermittel (D) aus der Gruppe
der Alkylenglykole enthalten, wobei der Weichmacher
(C) etwa 2,0 bis etwa 7,0 Gewichtsprozent und das Koales
ziermittel (D) etwa 3,0 bis etwa 10,0 Gewichtsprozent,
bezogen auf das Gesamtgewicht der Überzugsmasse, aus
machen.
33. Massen nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß
sie zusätzlich ein schnellwirkendes Rostschutzmittel
aus der Gruppe der tertiären Alkanolamine der nach
stehenden allgemeinen Formel enthalten
in der R jeweils unabhängig voneinander einen Kohlen
wasserstoffrest mit 1 bis etwa 8 Kohlenstoffatomen
oder einen hydroxylsubstituierten Kohlenwasserstoffrest
mit etwa 2 bis etwa 8 Kohlenstoffatomen und R¹ einen
zweiwertigen Kohlenwasserstoffrest mit etwa 2 bis etwa
18 Kohlenstoffatomen bedeutet, wobei dieses Rostschutz
mittel in einer Menge von 1,0 bis etwa 3,0 Gewichts-
Prozent, bezogen auf das Gesamtgewicht der Masse, ent
halten ist.
34. Verwendung der Massen nach einem der Ansprüche 1 bis 33,
zur Beschichtung von Fertigungsgegenständen.
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