DE3403660A1

DE3403660A1 - Mittel zur herstellung von schutzschichten

Info

Publication number: DE3403660A1
Application number: DE19843403660
Authority: DE
Inventors: Joachim Dr. 4330 Mülheim Marx
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-02-03
Filing date: 1984-02-03
Publication date: 1985-08-08
Anticipated expiration: 2004-02-04
Also published as: DE3403660C2

Description

"Mittel zur Herstellung von Schutzschichten
B e s c h r e i b u n g Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mittel zur Herstellung von Schutzschichten auf Gegenständen aus Eisen oder Eisenlegierungen in Form einer wässrigen, Phosphate enthaltenden Lösung oder Dispersion.
Solche Mittel bzw. Verfahren zur Herstellung der Schutzschichten sind in der US-Patentschrift 3 278 328 und deutschen Patentschriften 19 62 100 und 21 60 784 umfassend beschrieben.
Durch die Fortentwicklung der Technik, besonders durch den Einsatz von zwar gewalztem, aber nicht schlußgeglühtem Stahlband, sog semifineshed Material, als Elektroblech, reichen die bekannten Oberzüge nicht in allen Fällen. Überzüge aus Phosphaten erweichen oberhalb von 8000C, während für die neue zukunftsorientierte Technik Beständigkeiten bis mindestens 10000C gefordert werden.
Gleichzeitig wird aber auch eine Beständigkeit des Überzuges im Temperaturbereich von 0 bis 50 0c, zwar verbunden mit einer Lagerfähigkeit und der Korrosionsschutzwirkung eines zugleich aber thermisch hochbelastbaren Oberzuges auf Stahl verlangt.
Zur Lösung dieses hinsichtlich der Anforderungen stark divergierenden Problems wurde ein Mittel zur Herstellung von Schutzschichten aus Gegenständen aus Eisen- oder Eisenlegierungen in Form einer wässrigen Lösung oder Dispersion gefunden, die 5 bis 50, insbesondere 20 bis 40 Gewichtsprozent eines Aluminiumhydrogenphosphats und 5 bis 25 Gewichtsprozent eines organischen Polymeren enthält, das in der Hitze einen Film bildet.
Das Aluminiumhydrogenphosphat hat vorzugsweise ein Molverhältnis P205 : A1203 von 3,5 bis 3,9. Beispielsweise kann das Aluminiumhydrogenphosphat in Form der kristallwasserfreien Salze bzw. der Hydrate Al(H2PO4)3*n H2O, Al(H2P04)(HPO4) n H20 oder Al2(HPO4)3.n H20 eingesetzt werden.
Die in der Hitze, d.h. bei Temperaturen über 250"C einen Film bildenden organischen Polymeren bestehen vorzugsweise aus Acryl- oder Epoxidharz oder einem synthetischen Wachs.
Wärmehärtbare Acrylharze oder Epoxidharze sind bekannt.
Bei den eingesetzten Wachsdispersionen handelt es sich insbesondere um solche auf Basis von Polyäthylen, Polypropylen oder fluorierten Polyäthylenen. Dispersionen der letztgenannten Art sind beim sog. Coil-coating bekannt (Ullmann Bd.15, S.693 ff (1978)).
Auch die Acrylharze sind in Form von Dispersionen bekannt, in denen die Harzkomponente meist aus Homopolymerisaten von Acryl- bzw. Metharcylsäureestern oder deren Copolymerisaten mit artgleichen Monomeren, insbesondere Butadien, Styrol oder Maleinsäure bestehen. Auch wärmehärtbare Epoxidharze sind als Dispersionen oder Emulsionen im Handel. Besonders brauchbar sind jene auf Basis der zu den Duroplasten gehörenden Polyadditionsprodukte aus Epoxiden mit Novolaken.
Es empfiehlt sich, den erfindungsgemäßen Mitteln 0,5 bis 25 Ges.% Aluminiumhydroxid, Aluminiummetahydroxid oder aktives Aluminiumoxid, z.B.203 zuzusetzen. Beim Erhitzen auf 2500C reagieren diese Aluminiumoxidverbindungen mit dem Aluminiumhydrogenphosphat bzw. dem daraus unter Wasserabspaltung gebildeten Aluminiummetaphosphat und tragen so zur anorganisch chemischen Bindung und zur Korrosionsbeständigkeit der Schichten bei.
Das gilt auch für die Mitverwendung von Zinkverbindungen, insbesondere in Form von Zinkoxid, Zinksalzen oder -komplexen mit zwei- oder mehrbasischen anorganischen oder organischen Säuren. Beispiele geeigneter löslischer organischer Zinkverbindungen sind Zinksulfat, Zinkhydrogenphosphat und Zinkpolyphosphat. Organische Zinkverbindungen sind z.B. der Zinkkomplex der Nitrilotriessigsäure oder handelsüblicher Phosphoniumverbindungen.
Auch unlösliche Zinkverbindungen, wie z.B. Zinkoxid oder Zinkcarbonat können in feinverteilter Form zugesetzt werden und reagieren dann beim Erwärmen mit den Aluminiumhydrogenphosphaten.
Es ist weiter möglich, eine gewisse Menge eines nicht reaktiven Pigmentes, wie z.B. Aluminiumsilikat zu inkorporieren, ohne daß der Film an Elästizität und Haftfestigkeit verliert.
Zur Ausbildung der Schutzschichten wird das Mittel auf Gegenstände aus Eisen oder Eisenlegierungen, insbesondere auf Stahlbleche, Stahlbänder oder Hohlkörper aus Stahl, wie z.B. Kokillen für den Formguß aufgetragen. Das geschieht in der für technische Lacksysteme üblichen Weise durch Spritzen, Tauchen, Walzenauftrag oder z.B. nach dem sog. Coil-coating-Verfahren, in Schichtdicken von 0,5 bis 10 pm. Durch Erhitzen auf 250 bis 3000C in 5 bis 60, insbesondere etwa 20 sec wird der Uberzug getrocknet und durch das Zusammenfließen seiner thermoplastischen oder die Rekation seiner wärmehärtbaren Polymeren und gegebenenfalls auch schon durch Reaktion seiner anorganischen Bestandteile eingebrannt. Es wird ein festhaftender, glatter, elektrisch isolierender Film gebildet. Dieser ist absolut auch im Freien lagerfähig und wirkt zugleich als Korrosionsschutz für die damit überzogenen Eisengegenstände.
Beim Glühen des Blechmaterials auf 700 bis 8500C verlieren diese Überzüge zwar ihre organischen Bestandteile, jedoch nicht ihre Isolierfähigkeit. Damit überzogene Bleche, z.B. aus Elektrostahl, können nach dem Stanzen gut zu Paketen überschweißt werden. Die thermische Stabilität der aus den genannten Mischungen erzeugten Überzüge aus Stahl ist so hoch, daß flüssiger Stahl sie bei Temperaturen bis zu 13700C nicht zerstört. In Dicken von 0,1 bis 1 mm können die aus dem erfindungsgemäßen Mittel hergestellten Schichten zur Isolierung von Kokillen beim Stahl- oder Formguß dienen und ersetzen vorteilhaft bisher übliche Kokillenlacke.
Beispiel I 300 Gew.Teile Aluminiumdihydrogenphosphat, wasserfrei (Molverhältnis P205 : Al203 = 3,65) 500 " Wasser 150 " Acrylharzdispersion (Acronal 170 D; BASF) 50 " NTA-Zinkkomplex 1000 Beispiel II 300 Gew.Teile Aluminiumdihydrogrenphosphat, wasserfrei 400 " Wasser 100 " Acronal 240 D (BASF), (Dispersion eines Mischpolymerisats auf Basis von Acrylestern) 20 " ZnO 10 " Tamol P (BASF); Polyacrylat 170 " Aluminiumsilikatpulver 1000 Beispiel III 250 Gew.Teile Aluminiumdihydrogenphosphat, wasserfrei 150 " Zinkhydrogenphosphat 300 " Wasser 150 " Dispersion eines Mischpolymerisats von Maleinsäure, Butadien und Acrylestern 150 " Aluminiumsilikat 1 000 Beispiel IV 300 Gew.Teile Aluminiumdihydrogenphosphat, wasserfrei 300 " Wasser 200 " LR 8445 (BASF); Dispersion eines Epoxid-Phenolharzes 150 " Zinkkomplex einer Phsphoniumverbindung (2-Phosphonobutan-1.2.4.-tricarbonsäure) 50 " Hochdisperse Kieselsäure (Degussa Aerosil 200) Beispiel V 350 Gew.Teile Aluminiumhydrogenphosphat (Molverhältnis P2O5 : Al2O3 = 3,9 300 " Wasser 10 " #-Al2O3 260 " Polyäthylenwachs-Sekundärdispersion (Hoechst) 50 " ZnO 10 " SiO2 hochdispers (Cab-o-sil; Cabot) 20" Netzmittel 1000 Beispiel VI 100 Gew.Teile Aluminiumhydrogenphosphat (Molverhältnis P2O5 : Al2O3 = 3,9 500 " Polyäthylendispersion (Hordamer; Hoechst) 2 " #-Al2O3 10 " ZnO 1 " SiO2 (Mox 60; Degussa) 387 " Wasser 1000

Claims

PatentansprUche 1. Mittel zur Herstellung von Schutzschichten auf Gegenständen aus Eisen oder Eisenlegierungen in Form einer wässrigen, Phosphate enthaltenden Lösung oder Dispersion, dadurch gekennzeichnet, daß die wässrige Lösung oder Dispersion 5 bis 50 Gewichtsprozent eines Aluminiumhydrogenphosphats und 5 bis 25 Gewichtsprozent eines in der Hitze einen Film bildenden organischen Polymeren enthält.
2. Mittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das organische Polymere ein Acryl- oder Epoxidharz ist.
3. Mittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das organische Polymere ein synthetisches Wachs, insbesondere auf Polyäthylenbasis ist.
4. Mittel nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des Aluminiumhydrogenphosphats 20 bis 40 Gewichtsprozent beträgt.
5. Mittel nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Aluminiumhydrogenphosphat ein Molverhältnis P205 : A1203 von 3,5 bis 3,9 besitzt.
6. Mittel nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Aluminiumhydrogenphosphat in Form der kristallwasserfreien Salze bzw. der Hydrate Al(H2Po4)3in H2O, Al(H2PO4)(HPO4) H2O oder Al2(HPO4)3 # n H2O vorliegt.
7. Mittel nach Anspruch 1 bis 6, gekennzeichnet durch den Zusatz von 0,5 bis 25 Gewichtsprozent Aluminiumhydroxid, Aluminiummetahydroxid oder aktivem Aluminiumoxid.
8. Mittel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß es t A1203 enthält.
9. Mittel nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß es Zinkoxid, ein Zinksalz oder einen Zinkkomplex enthält.
10. Mittel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß es einen oberhalb 2000C zersetzlichen Zinkkompleg zwei- oder mehrbasigen Säuren enthält.
11. Verfahren zur Herstellung von Schutzschichten auf Gegenständen aus Eisen- oder Eisenlegierungen, dadurch gekennzeichnet, daß man das Mittel nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9 auf die Metallober fläche aufträgt und auf Temperaturen über 250"C erhitzt.