DE3325064A1 - Korrosionsschuetzende fuellstoffe in lacken und grundierungen - Google Patents
Korrosionsschuetzende fuellstoffe in lacken und grundierungenInfo
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Description
Korrosionsschützende Füllstoffe in Lacken und Grundierungen.
Unter dem Ausdruck "Füllstoffe" sollen alle feinstteiligen Zusätze in Lacken und Grundierungen
verstanden werden, die im Hinblick auf die Korrosion des metallischen Substrates eine verhindernde oder
verzögernde Wirkung zeigen. Derartige Füllstoffe werden häufig auch als korrosionsschützende Pigmente
bezeichnet. Ihre Wirkung kann physikalischer Natur sein, indem sie einfach den Diffusionsweg durch die
Beschichtung hindurch verlängern, oder chemischer Natur durch den Aufbau von Schutzschichten, die eine
Passivierung ergeben oder über ein hohes Oxidationspotential die Korrosionsbildung unterbinden, (siehe
Zeitschrift "Farbe + Lack" 88. Jahrgang (1982), Seiten 183 bis 188,- Zeitschrift "Farbe + Lack" 89. Jahrgang
(1983), Seiten 86 bis 91).
Einer der wesentlichen Stoffe, die als korrosionsschützender Füllstoff oder solches Pigment Verwendung
finden, ist immer noch Bleimennige. Andere bedeutende
COPY
Korrosionsschutzpigmente sind chromathaltige Pigmente,
wie basisches zinkchromat-sowie Zinkstaub.
Die schwermetallhaltigen Korrosionsschutzpigmente oder -füllstoffe sind zwar bis heute durch nichts anderes
ersetzbar gewesen, doch begegnen sie toxikologischen
Bedenken, die zu einer Suche nach Ersatzstoffen geführt hat.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde/ einen passiven, d.h. nach dem Barriereprinzip durch Verlängerung
des Diffusionsweges wirkenden korrosionsschützenden
Füllstoff anzugeben, öer keine Schwermetalle enthält und in seiner korrosionsschützenden Wirkung mit den herkömmlichen
Materialien zumindest vergleichbar ist.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist in Anspruch 1 wiedergegeben.
Während die Verwendung lameHarer Pigmente mit großen Diffusionswegen für den passiven Korrosionsschutz
unter Ausnutzung des Barriereeffekts schon seit Jahrzehnten üblich ist (Eisenglimmer), wobei
die Gestalt der Pigmentpartikel die wesentliche . Rolle spielt, wird hier versucht, durch eine möglichst
vollständige Benetzung der Füllstoffe durch das Bindemittel die Schwachstellen zu beseitigen, die für das
Eindringen korrosiver Agenzien verantwortlich sind. Die vollständige Benetzung wird durch die ein wesentliches
Element der Erfindung darstellende haftungsvermittelnde Beschichtung sehr gefördert.
Feinstteilige mineralische Stoffe in Gestalt von gemahlenen kristallinen siliciumhaltigen Mineralien,
die mit siliciniiiorganischen Verbindungen beschichtet
sind, sind als festigkeitssteigernde Füllstoffe aus
der DE-AS 23 o4 6o2 bekannt. Bei der Komplexität der beim Entstehen einer Korrosionsschutzwirkung
ineinandergreifenden Effekte war jedoch daraus kein Schluß auf eine brauchbare Wirkung derartiger
Stoffe in einem korrosionsschützenden Lack oder einer solchen Grundierung möglich.
Die bevorzugte Ausführungsform des zu verwendenden Füllstoffs ist in Anspruch 2 angegeben,
wobei weitere Ausgestaltungen Gegenstand der Ansprüche 3 bis 5 sind.
Eine wichtige Weiterentwicklung ist in Anspruch 6 wiedergegeben.
Es hat sich gezeigt, daß durch Mitverwendung von Zinkphosphat zusätzlich zu oberflächenbehandelten
Füllstoffen eine deutliche Steigerung der Haftfestigkeit
des Beschichtuncysfilms eintritt. Es dürfte sich um einen
Synergistischen Effekt handeln, für den eine einfache Erklärung nicht möglich ist.
Nachstehend wird das Ergebnis von Vergleichsversuchen angegeben.
Als Bindemittel wurde Alkydal (eingetragenes Warenzeichen der Fa. Bayer AG) F 26, pigmentiert mit
einem mikronisierten Eisenoxidrot verwendet. Alkydal ist ein kurzöliges fettsäuremodifiziertes Alkydharz.
Die verwendete Ausganasrczeotur enthielt zur Erzielung aünstiger
mechanischer Eigenschaften ein mikronisiertes Talkum,
außerdem Zinkchromat, Zinkoxid und Blanc fixe, welche dann bei den untersuchten Rezeptalternativen durch oberflächenbehandelte
Quarz- und Wollastonitfeinstmehle mit und ohne Zinkphosphat ersetzt wurden. Die Gesamt-PVK
(Pigmentvolumenkonzentration) betrug in allen Versuchen 28%.
Er; wurden folgenden R 'x.cpturvnrinntnri im I e ι sueh t :
COPY
-y-
Tabelle 1 charakterisierung der Füllstoffvarianten in
d~en untersuchten RezepturenT
Austausch Produkte. | 1.. | CVJ | . .3 .. | . .4-. | 5.. | ....6.. | ...J-. | Gewichtstelle | 35,oo | 26,4o | 26,4o | 26,60 | 26,60 | 63,06 | ; |
- | 47,oo | 41,19 | |||||||||||||
"Zh-Ch'romaT | 23,5o | 4149 | |||||||||||||
Zn-Oxid NT | 44,11 | ||||||||||||||
Blanc fixe | |||||||||||||||
Zn-Phosphat | 44,11 | ||||||||||||||
Quarzfeinstmehl Sikron F 600 |
|||||||||||||||
Quarzfeinstmehl Silbond £00 EST |
|||||||||||||||
Wollastonit Vp 283-600 |
67,82 : | ||||||||||||||
Tremin | |||||||||||||||
Vp 283-600 EST | |||||||||||||||
Sikron (eingetragenes Warenzeichen der Fa. Ouarzwerke GmbH) F 600 ist ein Quarzfeinstmehl, das durch
eisenfreie Vermahlung von aufbereitetem Ouarzsand mit
einem Kieselsäuregehalt von über 99% und nachfolgender Sichtung hergestellt wird. Es liegt im Korngrößenbereich
unter 1o farn, mit mehr als 7o% unter 4 /am (Technische
Merkblätter der Quarzwerke GmbH, 5o2o Frechen).
Silbond (eingetragenes Warenzeichen der Fa. Quarzwerke GmbH) 600 EST ist in den Stoffeigenschaften mit
Sikron F 600 vergleichbar, hat aber eine zusätzliche Oberflächenbehandlung mit Epoxisilan erfahren.
Wollastonit Vp 283-6oo ist ein eisenfrei vermahlenes, natürliches Calciumsilikat im Korngrößenbereich unter
1o/um. Es ist im Sinne der ArbeitsstoffVerordnung nicht
silikogen.
Tremin (eingetragenes^ Warenzeichen der Fa. Quarzwerke
GmbH) 283-6OO EST ist mit dem Wollastonit Vp 283-Goo vergleichbar, hat aber eine zusätzliche
OberΠnchonbohandltmg mit Epoxisilan erfahren.
Die Beschichtung mit dem Enoxilan wurde nach dem
Verfahren der DE-AS 23 04 602 vorgenommen. COPY
Chemische Analyse (4):
Sikron | |
F 600 | |
SiO2 | 99 % |
Al2O3 | 0,3 |
Fe2O3 | 0,05 |
CaO | < 0,1 |
MgO | ^ 0,1 |
Na~0 und K„0 | < 0,1 |
Glühverlust | 0,25 |
S.i Ibond 600 EST
99 %
Wollastonit
50
3 | 05 | 4 | 2 |
0, | 1 | 0, | |
0, | 1 | 43 | 2 |
0, | 1 | 0, | 2 |
0, | 3 | 0, | 0 |
0, | 3, | ||
Die Dispergierung des Eisenoxidrots und Talkums
erfolgte durch einen Dissolver (22 m/s Umf angsgeschwindi« keit, 1o Minuten). Erst hiernach wurde der weitere Füllstoff anteil zugegeben und nochmals 1o Minuten mit
halbierter Umfangsgeschwindigkeit durch den Dissolver
intensiv eingearbeitet. Die mit dem Grindometer feststellbare Kornfeinheit betrug dann 2o - 25/um.
erfolgte durch einen Dissolver (22 m/s Umf angsgeschwindi« keit, 1o Minuten). Erst hiernach wurde der weitere Füllstoff anteil zugegeben und nochmals 1o Minuten mit
halbierter Umfangsgeschwindigkeit durch den Dissolver
intensiv eingearbeitet. Die mit dem Grindometer feststellbare Kornfeinheit betrug dann 2o - 25/um.
Als Stahluntergrund zur Herstellung der Probeplatte:
dienten unbehandelte, ungeschliffene nicht phosphat ierte
Bleche (1o χ 2o cm) nach gründlicher Reinigung.
Mit Druckluft gespritzt wurde eine mittlere Trocken filmdicke von 44,7/um mit 2,7/um Standardabweichung eing·
halten.
Bis zum Testbeginn lagerten die Probetafeln 2o Tage im Normalklima nach DIN 5o oi4 bei 23C° und 5o% relative
Luftfeuchte.
Zur Gewährleistung einer möglichst guten Übereinstimmung
zwischen dem Schadensbild anverletzter Tafeln
im zeitraffenden Kurzversuch und dem im Naturversuch
auftretenden Korrosionsbild wurde der vom Verband der
Automobilindustrie (VDA), Prüfblatt 621-415, gefaßte
zyklische Testmodus gewählt . Ein Zyklus besteht aus:
im zeitraffenden Kurzversuch und dem im Naturversuch
auftretenden Korrosionsbild wurde der vom Verband der
Automobilindustrie (VDA), Prüfblatt 621-415, gefaßte
zyklische Testmodus gewählt . Ein Zyklus besteht aus:
COPY
Λ _
1 Tag Salzsprühtest nach DIN 5o o21
4 Tage Schwitzwasser-Konstantklima nach SK DIN 5o o17
2 Tage Ruhe bei Raumtemperatur
Die Tafeln erhielten hierzu einen O75 mm breiten Schnitt.
Die Zahl der Testtafeln pro Rezeptur war so bemessen, daß nach jedem Zyklus zur Erzielung eines sicheren Urteils
drei Tafeln entnommen werden konnten. Eine davon trug jeweils halbseitig einen grünen, oxidativ trocknenden Decklack auf Älkydharzbasis.
Versuchsergebn isse:
1. Korrosive Unterwanderung
Durch eine Kratzprobe mit dem Taschenmesser wurde festgestellt, wie weit die Enthaftung am Schnitt durch
korrosive Unterwanderung eingetreten ist. Es hat sich gezeigt, daß dieses Vorgehen mit der nach Abbeizen feststell
baren Untergrundveränderung gut übereinstimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 wiedergegeben-.
Tabelle 2 Mittlere korrosive'Unterwanderuna am Schnitt in um nach
Belastung | durch den Schwitzwasser-Wechseltest nach VDA- | oben | 2 | Zyklen | 3 | Zyklen |
Prüfblatt | 621-415, nach | 2 | 2-3 | 2 - 3 | ||
Rezepturvariante | 1 Zyklus | ,5-3,5 | 2, | .5-3,5 | ||
1. Zinkchromat | 1,5 | |||||
2. Ouarzfeinstmehl | 2,5 |
Sä krön F 6oo mit Zn-Phosphat
3. SilbontjGoo KST
mit: Zn-Phosphat
1 .o
1,5-2,5
bis 3,5
COPY
4. Silbond 600 EST
ohne Zn-Phosphat 0.5 2,5 2,5
5. Wollastonit 1,o-2,5 2,5 2,5 Vp 283-6ΟΟ
mit Zn-Phosphat
Jo. Tremin 283-6oo EST
mit Zn-Phosphat 2,o-2,5 2,o-2,5 2,5-3, ο
7. Tremin 283-6oo EST
ohne Zn-Phosphat 2,ο 2,5 2,5
2. Verformbarke it
Durch Ausführung der Tiefung (DIN 53 156) wurde
an zusätzlichen Testtafeln die Verformbarkeit vor und nac! der Belastung im Schwitzwasser-Wechseltest ( 3 Zyklen) ge
prüft. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 zusammengefaßt.
Tabelle 3 Verformbarkeit, angegeben als Tiefung in m
nach DIN 53 156
Rezepturvariante Tiefung in mm
vor Wechseltest nach Wechseltest
1. Zinkchromat 9 9
2. Quarzf einstmehl 6 <i 1 Sikron F 600
imit Zn-Phosphat
3. Silbond 600 EST
mit Zn-Phosphat 9 9
4. Silbond 600 EST
ohne Zn-Phosphat .9 <1
5. Wollastonit 9 9 Vp 283-6ΟΟ
mit Zn-Phosphat
6. Tremin 283-6oo EST
mit Zn-Phosphat 9 9
7. Tremin 283-600 EST
ohne Zn-Phosphat 9 9
COPY
-AO
3. Haftfestigkeit
Zur Ermittlung der Haftfestigkeit der unbeanspruchten Grundierung auf dem Untergrund wurde der
Gitterschnitt (DIN 53 1511 anqebracht. Anschließend erfolgte der Abriß mit'selbstheftendem Klebeband. Die
Ergebnisse gehen aus Tabelle 4 hervor.
Tabelle 4 Haftfestigkeit, geprüft durch Gitterschnitt nach PIN 53 151 mit anschließendem
Klebeband- Abriß. ' ^
Re zepturvariante
1. Zinkchromat
2. Quarzfeinstmehl Sikron F 6oo
mit Zn-Phosphat
mit Zn-Phosphat
3. Silbond 6oo EST mit Zn-Phosphat
4. Silbond 6oo EST ohne Zn-Phosphat
5. Wollastonit
Vp 283-βοο
Vp 283-βοο
mit Zn-Phosphat
6. Tremin 283-6oo EST mit Zn-Phosphat
7. Tremin 283-6oo EST ohne Zn-Phosphat
Gitterschnitt- - Kennwert
Gt 2
Gt 4
Gt 0 - 1
GT 4
Gt 4
GT 1 - 2
GT 4
Die Versuche zeigen, daß die korrosive Unterwanderung
(Tabelle 2) komplexe Zusammenhänge zu erkennen gibt. Es zeigt sich ein Vorteil des oberflächenbehändelten Quarzmc-hls
(Silbond 6oo EST) in der Anfangsphase, besonders
beim Einsatz ohne Zinkphosphat. In der Schlußphase (3 Zyklon) nähern sich die Leistungsfähigkeit von Quarzmehl,
WoIlastonit "und Zinkchromat.
COPY
Die in Tabelle 3 zusammengestellten Ergebnisse der Verformbarkeitsprüfung lassen erkennen, daß nach
der Beanspruchung durch sämtliche Zyklen des Korrosionswechseltests eine Verformbarkeit nicht mehr gegeben
ist, wenn entweder unbehandeltes Quarzmehl mit Zinkphosphat oder oberflächenbehandeltes Quarzmehl ohne
Zinkphospaht eingesetzt werden. Oberflächenbehandlung und Zinkphosphat in Kombination hingegen erweisen sich
bei Quarzmehl als günstig. Wollastonit zeigt eine im üblichen Rahmen liegende Verformbarkeit.
Eine Bestätigung dafür, daß sich eine Kombination von Oberflächenbehandlung und Verwendung von Zinkphosphat
als günstig erweist, geht ebenso eindeutig aus der Beurteilung der Haftfestigkeit (Tabelle 4) hervor, hier
in besonderem Maße bei Quarzmehl, aber auch bei Wollastonit.
Welche Rolle die Oberflächenbehandlung spielt,
zeigt sich auch daran, daß der Versuch, die Beschichtung nach 3 Zyklen Korrosionwechseltest abzubeizen, immer
dann große Mühe erforderte, wenn oberflächenbehandelte Füllstoffe eingesetzt waren.
Die Versuche haben gezeigt, daß der volumenmäßige Austausch aktiver Korrosionsschutzpigmente durch Quarz-
und Wollastonitfeinstmehle, die mit Epoxisilan oberflächenbehandelt
sind, ohne Beeinträchtigung der korrosi< schützenden Wirkung einer Grundierung möglich ist. Die
Haftfestigkeit zum Untergrund konnte in einigen Fällen sogar deutlich verbessert werden, und zwar dann, wenn
sowohl oberflächenbehandeltes Quarz- oder Wollastonitfeinstmehl als auch Zinkphosphat zusammen eingesetzt
wurden.
Die Leistungsfähigkeit der Grundierung unter dem Gesichtspunkt, gegen korrosive Unterwanderung schützen
zu können, ist ohne Oberflächenbehandlung des Füllstoffes
gering. Durch den Einsatz von entsprechenden oberflächenbohandoltcn Füllstoffen wird die Leistungsfähigkeit
einer v. i nkchro ma I hai l.igon GruncViorung orreicht
ORIGINAL INSPECTED COPY
Die Versuche wurden mit einem kurzöligen Alkydharz als Bindemittel durchgeführt. Die Erfindung ist jedoch
hierauf nicht beschränkt. Weitere Versuche haben die Eignung der erfindungsgemäßen Füllstoffe auch bei
anderen Bindemitteln, insbesondere auf der Basis von
Reaktionsharzen erwiesen.
Vielversprechende Versuche werden mit Bindemitteln auf Polyurethanbasis durchgeführt. Dabei zeigt sich
der im Hinblick auf den Korrosionsschutz vorteilhafte Effekt einer Beschichtung der Füllstoffe deutlicher
als bei den vorstehend mitgeteilten Versuchen, und zwar insbesondere dann, wenn hohe Pigment-Volumenkonzentrationen
untersucht werden.
Claims (6)
1. Die Verwendung von feinstteiligen mineralischen, gegen korrosionserzeugende Agenzien beständigen
Stoffen als korrosionsschützende Füllstoffe in Lacken
und Grundierungen, wenn die Stoffe mit einer zwischen dem Bindemittel und dem Füllstoff haftungsvermittelnden
Beschichtung versehen sind.
2. Korrosionsschützender Füllstoff für Verwendung nach Anspruch 1r dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff
aus silikatischem Material und die haftungsvermittelnde Beschichtung aus einem Silan bestehen.
.3. Korrosionsschützender Füllstoff nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff im wesentlichen
SiO2 umfaßt.
4. Korrosionsschützender Füllstoff nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff eisenfrei
vermahlenen Quarzsand umfaßt.
5. Korrosionsschützender Füllstoff nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff im wesentlicher
Wollastonit umfaßt.
COPY
- 2 - 33250S4
6. Korrosionsschützender Füllstoff nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß neben dem Füllstoff ein
Anteil an Zinkphosphat zur Erzielung synergistischer Effekte mitverwendet wird.
COPY
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19833325064 DE3325064A1 (de) | 1983-07-12 | 1983-07-12 | Korrosionsschuetzende fuellstoffe in lacken und grundierungen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19833325064 DE3325064A1 (de) | 1983-07-12 | 1983-07-12 | Korrosionsschuetzende fuellstoffe in lacken und grundierungen |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3325064A1 true DE3325064A1 (de) | 1985-01-24 |
DE3325064C2 DE3325064C2 (de) | 1991-09-26 |
Family
ID=6203749
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19833325064 Granted DE3325064A1 (de) | 1983-07-12 | 1983-07-12 | Korrosionsschuetzende fuellstoffe in lacken und grundierungen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3325064A1 (de) |
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Legal Events
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