DE4109642A1 - Korrosionsbestaendige beschichtung und verfahren zur herstellung eines anstrichartigen stoffes - Google Patents

Korrosionsbestaendige beschichtung und verfahren zur herstellung eines anstrichartigen stoffes

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DE4109642A1
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Description

Vorliegende Erfindung betrifft eine korrosionsbeständige Beschichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 und ein Verfahren zur Herstellung eines anstrichartigen Stoffes zum Auftragen auf eine Metalloberfläche, um auf dieser eine korrosionsbeständige Beschichtung zu bilden.
Mehrere Versuche wurden gemacht, um antikorrosive Beschichtungen für Rohre und Tanks aus Bestandteilen mit hohem Viskositätsgehalt, wie sie in natürlichen Kohlenwasserstoffen vorhanden sind, zu erzielen. Ein Beispiel dafür ist das handelsübliche Epoxid-Teer-Beschichtungs-System, dessen Verwendung in die 1950iger Jahre zurückgeht. Die US-PS 27 65 288 beschreibt solch ein Epoxid-Teer-Beschichtungs-System. Im allgemeinen werden diese Anstriche aus Kohleteer, Epoxidharz, Lösungsmittel, Additiven und Nachbehandlungsmitteln der Amin- und Polyamidtypen gebildet. Diese Anstriche stellen im allgemeinen eine wirksame physikalische und mechanische Barriere dar. Manche können zusammen mit kathodischen Schutzsystemen eingesetzt werden.
US-PS 41 62 998 und US-PS 44 99 215 andere Anstriche, bei denen ein modifizierter Asphalt zusammen mit einem Epoxidharz verwendet wird. Diese Anstriche zeichnen sich durch gute Impermiabilität und Rostbeständigkeit aus und können aus wirtschaftlichen Rohstoffen gewonnen werden. Damit der Asphalt jedoch harzverträglich ist, muß seine chemische Beschaffenheit mittels komplizierter chemischer Prozesse modifiziert werden. Auch sind Anstriche bekannt, deren Basisformulierung (formulation) eine aus Kohlenstaub bestehende dritte Komponente, zugegeben wird, was zu einer Beschichtung mit ähnlichen Eigenschaften führt, wie sie oben beschrieben werden.
In Kenntnis dieses Standes der Technik ist die Aufgabe vorliegender Erfindung, eine Beschichtung anzubieten, die auf Metalloberflächen als Schutzschicht gegen Korrosion verwendet werden kann. Dabei soll diese Beschichtung im Vergleich zu handelsüblichen Teeranstrichen technisch und wirtschaftlich konkurrenzfähig sein sowie in einem weiten Feld von Anwendungen eingesetzt und leicht aufgetragen werden können.
Im Rahmen der Erfindung liegt es, eine Beschichtung wie oben mit wesentlich verbesserten Eigenschaften hinsichtlich der Härte und Abrasionsfähigkeit sowie ein Verfahren zur Herstellung eines anstrichartigen Stoffes zur Bildung dieser Beschichtung bereitzustellen.
Zur Lösung dieser Aufgabe führen die Lehren der unabhängigen Patentansprüche; Verbesserungen dazu sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Die vorstehenden Ziele und Vorteile werden durch die neuartige organische Beschichtung nach der vorliegenden Erfindung ohne weiteres erreicht. Die Beschichtung ist aus Epoxyharz und Petrolkoks entwickelt. Sie kann auf eine Vielzahl von Metalloberflächen in einem weiten Feld von Konditionen und Voraussetzungen aufgetragen werden, beispielsweise auf Rohre, die der Meeresumgebung ausgesetzt sind, auf unterirdische Rohrleitungen mit oder ohne kathodischen Schutz, auf Speichertankböden und andere zu schützende Speichertankoberflächen.
Die Beschichtung beinhaltet eine Grundkomponente, die aus 100 Teilen Epoxidharz, etwa 25 bis 150 Teilen Petrolkoks je 100 Teile Epoxidharz, etwa 25 bis 100 Teilen Magnesiumsilikat je 100 Teile Epoxidharz, etwa 15 bis 30 Gew.-% eines Lösungsmittels und gegebenenfalls etwa 1 bis 2 Gew.-% eines thixotropen Mittels gebildet wird. Die Grundkomponente kann ferner bis zu 25 Teile Kohleteer pro 100 Teile Epoxidharz beinhalten, um die Einheitlichkeit des Anstrichfilms zu verbessern, während die Zahl der Poren und Mikrolöcher reduziert wird, und/oder bis zu 2 Teile von 2,4,6-Tridimethylaminoacetylphenol je 100 Teile Epoxidharz als Härter zur Beschleunigung der Aushärtung.
Die Beschichtung kann ferner eine Katalysatorkomponente zum Aushärten der Grundkomponente beinhalten. Die Katalysatorkomponente kann entweder einen Polyamidharz oder ein Amin enthalten, z. B. Diäthylen-Triamin. Wird ein Katalysator verwendet, so ist dieser in einem Verhältnis von Grundkomponente zu Katalysatorkomponente in einem Bereich von etwa 3 : 1 bis etwa 28 : 1 vorhanden.
Die Beschichtung kann auf einer Metalloberfläche gebildet werden, wobei jede geeignete, beim Stand der Technik bekannte Methode verwendet werden kann. Beispielsweise kann die Beschichtung auf die Metalloberfläche aufgetragen werden, indem auf letztere ein anstrichartiges Material aufgesprüht oder -gewalzt wird. Dieses Material kann man herstellen, indem man die Grundkomponente bildet und sie mit der Katalysatorkomponente kurz vor dem Auftragen des Materials mischt. Es ist wichtig, daß die Grundkomponente und der Katalysator vor der Verwendung getrennt sind sowie getrennt abgepackt werden, um ein vorzeitiges Aushärten und Erstarren der Grundkomponente zu verhindern.
Die Grundkomponente wird bevorzugt gebildet, indem zuerst der Epoxidharz in einer Präparierung aufgelöst wird, die ein Lösungsmittel und ein beliebiges thixotropes Mittel enthält. Der Petrol- oder Erdölkoks und das Magnesiumsilikat werden danach dem Präparat zugesetzt. Beide sind bevorzugt in Pulverform und werden mittels mechanischer Dispersion zugesetzt. Das Präparat wird dann während eines Zeitraums von etwa 15 bis 25 Minuten gerührt.
Die Viskosität des Präparates kann, sofern erforderlich, durch Hinzugabe eines zusätzlichen Lösungsmittels eingestellt werden. In einem typischen Fall hat das Präparat eine Viskosität im Bereich von etwa 150 cP bis 600 cP (cP = centipoise = Zentipoise [dynamische Viskosität]), gemessen bei 22°C in einem Brookfield-Viskosimeter bei 10 rpm (rpm = revolutions per minute = Umdrehungen pro Minute). Die obige Viskosität entspricht der Viskosität der Formulierungen oder Ansätze. Die Viskosität verändert sich während des Auftrages des Produktes.
Soll der Grundkomponente entweder Kohleteer oder ein Beschleuniger zugegeben werden, so können diese sowohl gleichzeitig mit dem Petrolkoks als auch später zugegeben werden.
Weitere Vorteile, Merkmale sowie Einzelheiten der Erfindung, ihre Eigenschaften und das Verfahren zum Herstellen des anstrichartigen Materials werden nachstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele und der Zeichnung erörtert. Es sollte dabei festgehalten werden, daß sich die erfindungsgemäßen Beschichtungen durch in hohem Maße verbesserte Eigenschaften hinsichtlich der Härte und der Abriebbeständigkeit auszeichnen.
Die Zeichnung zeigt in
Fig. 1 eine graphische Darstellung, welche die Partikelgrößenverteilung von Koks zeigt;
Fig. 2 ein durch Raster-Elektronenmikroskopie (scanning electron microscopy) hergestelltes Foto von Epoxid-Kokspartikeln, welche nicht auf einer Epoxid-Matrix enthalten sind;
Fig. 3a und 3b durch Raster-Elektronenmikroskopie hergestellte Fotos eines Querschnitts einer Beschichtung gemäß vorliegender Erfindung;
Fig. 4a und 4b durch Raster-Elektronenmikroskopie hergestellte Fotos eines Querschnitts einer Beschichtung gemäß vorliegender Erfindung, welche deren Morphologie zeigen; und
Fig. 4c und 4d durch Raster-Elektronenmikroskopie hergestellte Fotos eines Querschnitts einer handelsüblichen Epoxidharz-Beschichtung, welche deren Morphologie zeigen.
Die erfindungsgemäßen antikorrosiven Beschichtungen sind durch die besondere Verwendung von Petrolkoks als primärem aktivem Bestandteil gekennzeichnet. Es hat sich gezeigt, daß die Härte und Abriebbeständigkeit der Beschichtung durch das Vorhandensein von Petrolkoks verbessert werden. Dies ist darauf zurückzuführen, daß der Petrol- oder Erdölkoks ein fester Rohstoff ist, welcher der Beschichtung größere physikalische Stabilität verleiht.
Die erfindungsgemäßen Beschichtungen beinhalten einen Grundanstrich, dessen chemische Zusammensetzung im wesentlichen aus 100 Teilen Epoxidharz (epoxy resin), etwa 25 bis 150 Teilen Petrolkoks je 100 Teile Epoxidharz, etwa 25 bis 100 Teilen Magnesiumsilikat je 100 Teile Epoxidharz, bis zu etwa 25 Teilen Kohleteer je 100 Teile Epoxidharz, etwa 15 bis 30 Gew.-% Lösungsmittel und etwa 1,0 bis 2,0 Gew.-% eines thixotropen Mittels besteht.
Der Erdölkoks in der Grundkomponente dient - wie vorstehend erörtert - zur Verbesserung der Eigenschaften hinsichtlich der Härte und Abriebbeständigkeit der Beschichtung. Dies ist darauf zurückzuführen, daß der Erdölkoks ein fester Rohstoff ist, welcher der Beschichtung größere physikalische Stabilität verleiht. Bei dem Erdölkoks kann es sich um Füllkoks (bed-coke type) wie dem von der Amuay-Raffinerie im Staat Falcon in Venezuela handeln. Fig. 1 zeigt die Partikelgrößenverteilung von Erdölkoks, der bei einer Maschenweite von 100 abgesiebt wurde. Es hat sich gezeigt, daß zur optimalen Dispersion der Kokses im Epoxidharz und zur Verbesserung der Fähigkeit des Stoffes, auf eine Metalloberfläche in Form eines Anstriches aufgetragen zu werden, der Koks eine durchschnittliche Partikelgröße von weniger als etwa 50 µm haben sollte. Der Koks kann zu einer gewünschten Partikelgröße gemahlen werden unter Verwendung jedes geeigneten bekannten Mittels, wie zum Beispiel einer Kugelmühle.
Fig. 2 zeigt die Morphologie und Partikelgröße von Erdölkoks mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von weniger als 20 µm. Zur Erzielung einer guten Beschichtung sind keine Partikel bedenklich. Die geringe Partikelgröße gewährt eine höhere Verdichtung auf dem Metall und führt somit zu weniger Löchern in der Beschichtung.
Es hat sich erwiesen, daß das Sieben der Erdölkokspartikel bei einer Maschenweite von 100 eine bessere Dispersion des Koksstaubes im Epoxidharz erlaubt und einen Beschichtungsfilm mit größerer Einheitlichkeit und Kontinuität schafft. Auch hat sich herausgestellt, daß ungebrannter Erdölkoks einen spezifischen elektrischen Widerstand in einem Bereich von 30 000 bis 105 000 Ohm/cm aufweist. Daher ist es möglich, eine Beschichtung mit ausgezeichnetem spezifischem elektrischem Widerstand zu erhalten, die als gute elektrische Sperre (barrier) dienen kann. Folglich ist die erfindungsgemäße Beschichtung zusammen mit kathodischen Schutzsystemen verwendbar.
Spuren von Natrium, Kobalt, Vanadium, Schwefel und Chloriden sind häufig im Erdölkoks in der Größenordnung von Verunreinigungen enthalten. Es hat sich jedoch gezeigt, daß das Vorhandensein dieser Elemente die Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Beschichtungen oder Anstriche nicht beeinflußt.
Das in der Grundkomponente verwendete Epoxidharz kann ein diepoxidiertes Kondensationspolymer sein, welches erhalten wird von Bisphenol A und Epichlorhydrin mit Anschluß-Epoxidgruppen (terminal epoxy groups). Die Merkmale für ein geeignetes Harz gehen aus Tabelle I hervor.
Tabelle I
Das Magnesiumsilikat in der Grundkomponente ist ein inertes Ausgangsmaterial. Es wirkt als physikalische Barriere gegen das Eindringen von Elektrolyt. Es hat bevorzugt ein "refining" - refining ist die Qualität des Magnesiumsilikats - von zumindest 5 Grad Hegman, ein Raumgewicht (Dichte) im Bereich von 10,2- 12,2 kg/Gallone und eine Setzgeschwindigkeit (settling rate) von 10/5, 15/70 und 40/30 ml/Min. Die Dichte ist wichtig, um sowohl die Suspension des Magnesiumsilikats in der Mischung zu kontrollieren als auch die Zeitdauer, während der die Partikel in Suspension bleiben, d. h. die Setzgeschwindigkeit. Ein geeignetes Magnesiumsilikat, das in der Grundkomponente verwendet werden kann, ist Pinco Staub (Pinco powder) von Pittsburg Co.
Das gegebenenfalls zur Bildung der Grundkomponente verwendete thixotrope Mittel kann ein auf Silikatgels basierendes Mittel sein, etwa das dem unter dem Warenzeichen AEROSIL von Montana de Venezuela vertriebene Silikagel. Seine Aufgabe ist es, das rheologische Verhalten des anstrichartigen Materials zu modifizieren, um dessen Anwendung zu vereinfachen.
Das in der Grundkomponente verwendete Lösungsmittel kann ein epoxidharzverträgliches Lösungsmittel sein, das aus der Gruppe ausgewählt wird, welche Tetrahydrofuran, Methyl-Äthyl-Keton, Äthylen-Glykol-Monobutyl-Äther, Sec-Butyl-Alkohol, Xylol, n-Butyl-Alkohol und Mischungen davon umfaßt.
Der hinzugefügte Kohleteer ist - sofern überhaupt einer hinzugefügt wird - eine Kombination komplexer Moleküle aus der Kondensation von mindestens 30 aromatischen Kohlenwasserstoffen, welche durch trockene Destillation (destructive distillation) mineralischer Aktivkohle (charcoal) bei etwa 700°C gewonnen werden. Spezifizierungen für einen geeigneten Teer, welcher in der Grundkomponente verwendet werden kann, sind in Standard SSP6, paint (Anstrich) 16, angegeben. Es hat sich gezeigt, daß der Kohleteer die Einheitlichkeit des Beschichtungsfilms verbessert, während er die Anzahl der Poren und Mikrolöcher reduziert. Infolgedessen wird die Fähigkeit der Beschichtung erhöht, als physikalische Barriere zu wirken. Der Kohleteer wird der Grundkomponente bevorzugt in einem geringen Verhältnis zugegeben, da eine viskose Flüssigkeit die Plastizität der Grundkomponente erhöht sowie die Härte und die Abrasionsbeständigkeit bzw. Abriebfertigkeit reduziert.
Die erfindungsgemäße Beschichtung kann auch eine Katalysatorkomponente zum Aushärten der Grundkomponente beinhalten. Geeignete Katalysatoren umfassen solche der Amin- oder Polyamid-Arten wie Diäthylen-Triamin oder ein Polyamidharz mit einem Amino-Index, d. h. die Anzahl der Amino-Gruppen, im Bereich von etwa 230 bis etwa 246.
Es hat sich gezeigt, daß die Polyamid-Katalysatoren ein Polyamid-Epoxidharz erzeugen, dessen Aushärtungsmittel ein hochviskoses Polyamid ist oder das Produkt der Kondensation einer polyamid-dimerisierten Fettsäure. Typische Eigenschaften eines solchen Katalysators gehen aus Tabelle II hervor.
Tabelle II
Für ein optimales Aushärten sollte das stöchiometrische Verhältnis von Epoxidharz zu Polyamidharz im Bereich von etwa 1,2 : 1 bis 1,4 : 1 liegen. Bei Verwendung eines Polyamidkatalysators sollte 2,4,6-Tridimethylaminoacethylphenol bis zu etwa 2 Teilen je 100 Teile Epoxidharz zur Grundkomponente als Beschleuniger zugegeben werden, um die Aushärtung bei Umgebungstemperatur zu optimieren.
Der zweite Katalysatortyp, oder Amin-Katalysator, kann aus Diäthylen-Triamin bestehen. Seine charakteristischen Merkmale gehen aus Tabelle III hervor.
Tabelle III
Für eine optimale Aushärtung sollte das stöchiometrische Verhältnis von Epoxidharz zum Amin-Katalysator im Bereich von 11 : 1 bis 13 : 1 liegen.
Die physikalischen und chemisch-atmosphärischen Eigenschaften von typischen Beschichtungen, bei welchen die vorstehenden Grund- und Katalysatorkomponenten verwendet wurden, gehen aus Tabelle IV hervor.
Tabelle IV
Die Fig. 3a und 3b zeigen durch Elektronenmikroskopie gewonnene Mikrophotos eines Querschnitts eines auf ein Kohlenstoffstahl-Substrat aufgetragenen erfindungsgemäßen Beschichtungsfilms, wodurch die ausgezeichnete Qualität der Beschichtung auf dem Substrat veranschaulicht wird.
Es ist - wie vorstehend erörtert - wünschenswert, die Beschichtung auf das Metallsubstrat in einer für das Auftragen von Anstrichen üblichen Weise vorzunehmen. Typische Metallsubstrate erfassen Kohlenstoffstahl, rostfreien Stahl und andere Eisenmetalle. Um das Auftragen der Beschichtung zu erleichtern, wird die Grundkomponente als flüssiger, anstrichartiger Werkstoff wie folgt präpariert.
100 Gramm Epoxidharz werden in einer Präparierung mit 30 bis 70 Gramm Lösungsmittel und bis zu 2 Gramm thixotropen Mittel gelöst. Nach dem Auflösen werden 50 Gramm Petrolkoks und 25 bis 50 Gramm Magnesiumsilikat - beides in Pulverform - der Präparierung beigemischt. Bevorzugt werden sie nach und nach zugegeben, wozu eine mechanische Dispersions-Technik, so z. B. ein mechanischer Rührapparat, verwendet wird. Ist Kohleteer erforderlich, so wird dieser dem Petrolkoks und dem Magnesiumsilikat beigegeben.
Das Präparat wird dann über eine Zeitdauer im Bereich von etwa 15 bis 25 Minuten gerührt, bis eine optimale Dispersion der Bestandteile erzielt wird. Sofern erforderlich, kann die Viskosität der Grundkomponente auf einen Wert im Bereich von etwa 158 cP bis 6000 cP bei 22°C in einem Brookfield-Viskosimeter bei 10 rpm eingestellt werden, indem eine zum Anpassen der Viskosität auf das gewünschte Niveau erforderliche Menge zugegeben wird.
Ist der anstrichartige Stoff fertig, so kann er in einem Behälter oder Faß aufbewahrt werden. Es hat sich als wünschenswert erwiesen, die Grundkomponente und die Katalysatorkomponente in getrennten Behältern aufzubewahren, um ein vorzeitiges Aushärten zu verhindern, bis die Komponenten kurz vor dem Auftragen auf eine Metalloberfläche gemischt werden sollen.
Vor dem Aufbringen wird Trimethylaminoacethylphenol der Basiskatalysator-Mischung zugegeben. Ist der anstrichartige Stoff aufgetragen, sollte er ein Verhältnis von Grundkomponente zu Katalysatorkomponente in der Größenordnung von 3 : 1 bis 28 : 1 aufweisen, um eine optimale Aushärtungsrate und somit gute Beschichtungseigenschaften zu gewährleisten.
Es hat sich gezeigt, daß man die Grundkomponente mit der Katalysatorkomponente bei einer Induktionszeit von etwa 15 Minuten mischen sollte, um einen anstrichartigen Stoff zu bilden. Dieser kann auf Metalle wie z. B. auf Kohlenstoffstahl-Substrate, andere Eisenlegierungen od. dgl. aufgetragen werden.
Vor dem Auftragen des anstrichartigen Stoffes sollte das Metallsubstrat gereinigt werden, beispielsweise auf einen minimalen handelsüblichen Gray-Index (Gray = Gy 1 J/kg) von SS PC-6 mit einer Oberflächenrauhigkeit von 1,5 mils minimum (min - Minim = 1 min = 0,06 ml ml = Tausend = 10⁻³ Inch) für Kohlenstoffstahl-Substrate.
Falls erforderlich, kann die Viskosität des anstrichartigen Stoffes je nach der gewählten Art des Auftragens angepaßt werden, indem die Lösungsmittelmenge im System verändert wird.
Ist der anstrichartige Stoff auf die Metalloberfläche aufgetragen, bedarf die auf diese Weise gebildete Beschichtung normalerweise etwa vier bis acht Stunden um zu trocknen. Nach abgeschlossenem Trocknen kann - wenn gewünscht - ein zweiter Mantel aufgetragen werden.
Typische Eigenschaften des anstrichartigen Stoffes gehen aus Tabelle V hervor:
Eigenschaft
Größe
nichtflüchtiger Stoff (Gew.-%)
60-75
spezifisches Gewicht (bei 25°C) 1,1-1,4
Trocknungszeit (Stunden) 4-8
Ausführung kg/m² (Anstrichmenge pro Substratfläche) 0,8-1,2
Zeitraum, in welchem der Stoff im Behälter beständig bleibt (Monate) 5-7
Die Fig. 4a und 4b sind Mikrofotos einer erfindungsgemäßen Beschichtung zu deren Morphologie. Die Fig. 4c und 4d zeigen die Morphologie einer aus einem handelsüblich erhältlichen Epoxidharz gebildeten Beschichtung. Wie aus diesen Fotos hervorgeht, ist die Morphologie der erfindungsgemäßen Beschichtung hervorragend.
Um die Brauchbarkeit der erfindungsgemäßen Beschichtungen zu zeigen, wurde eine Reihe von Versuchen durchgeführt. Bei jedem Test wurde eine Beschichtung auf ein Kohlenstoffstahl-Substrat aufgetragen. Vor der Applikation der Beschichtung wurde das Metallsubstrat gereinigt auf einen minimalen kommerziellen Gray- Index von SS PC-6 mit einem Verankerungsprofil von 1,5 mils minimum.
Die Bestandteile der Grundkomponente wurden zu einem flüssigen, anstrichartigen Stoff präpariert, wobei die oben beschriebene Methodik angewendet wurde. Das Mischen der Bestandteile der Formulierung bzw. des Ansatzes erfolgte bei einer Anzug- oder Induktionszeit von etwa 15 Minuten. Die Katalysatorkomponente wurde mit der Grundkomponente kurz vor dem Auftragen des anstrichartigen Stoffes auf das Substrat gemischt.
Der anstrichartige Stoff wurde auf das Metallsubstrat mit einer herkömmlichen Sprühpistole aufgebracht. Eine erste Beschichtung mit etwa 7 mils Dicke wurde aufgetragen und konnte trocknen. Nach dem Trocknen wurde eine zweite Beschichtung aufgetragen. Die Servicezeit betrug sieben Tage bis zum vollständigen Auftragen vor Inbetriebnahme des Teils.
Die zur Auswertung der Eigenschaften der erfindungsgemäßen Beschichtung und seiner Bestandteile verwendeten Methoden sind aus Tabelle VI ersichtlich.
Tabelle VI
Beispiel I
Ein flüssiger, anstrichartiger Stoff wurde - wie vorstehend umrissen - auf eine Kohlenstoffstahl-Oberfläche aufgetragen. Der anstrichartige Stoff wurde aus folgenden Bestandteilen gebildet:
Die Eigenschaften des resultierenden Anstrichs waren wie folgt:
Physikalisch-chemische Eigenschaften:
Dicke der Beschichtung
12±2 mils
spezifisches Gewicht (bei 25°C) 1,24
Shorehärte 51
Schlagbiegefestigkeit 5 ft-lb pro Inch
(impact resistance) @ Biegung (maximaler Biegungswinkel ohne Klappern 32°
(max. bending angle without clacking)
Chemische-atmosphärische Eigenschaften:
Wasseraufnahme
2,1%
Salztrübung (salt cloud) Beschichtung in gutem Zustand
chemischer Widerstand HCl, NaCl, Rohöl und Benzin beständig
Eintauchen in heißes Wasser leichte Verfärbung
Elektrochemische Eigenschaften:
Elektrischer Widerstand
1500 KOhm
Kathodenemission: @ 1,5 Volt 25°C 2,2 cm
3,0 Volt 25°C 1,6 leichte Ausdehnung (swelling)
1,5 Volt 65°C 5,3 cm
3,0 Volt 65°C Defekt im Anstrich
Das auf das Metallsubstrat aufgetragene anstrichartige Material wies folgende Eigenschaften auf:
Prozentsatz der nichtflüchtigen Stoffe
71,27%
spezifisches Gewicht (bei 25°C) 1,1250
Trocknungszeit bis zum Überstreichen 4 Std.
Wirksamkeit (performance) 0,867 kg/cm²
Stabilität im Behälter 6 Monate min.
Beispiel II
Ein flüssiger, anstrichartiger Stoff wurde - wie in Beispiel I - auf ein Kohlenstoffstahl-Substrat aufgetragen und der anstrichartige Stoff aus folgenden Bestandteilen gebildet:
Die Eigenschaften der resultierenden Beschichtung waren wie folgt:
Physikalisch-chemische Eigenschaften:
Dicke des Anstrichs
9,5±1 mils
spezifisches Gewicht (bei 25°C) 1,29
Shorehärte 50
Schlagbiegefestigkeit 8 ft-lb je Inch
Biegung < 32°
Chemisch-atmosphärische Eigenschaften:
Wasseraufnahme
1,8%
Salztrübung Beschichtung in gutem Zustand. Leichter Riß am Einschnittpunkt.
Chemischer Widerstand HCl, NaCl, Rohöl- und Benzin-beständig. Anfällig für NaOH- und MEK-Angriff.
Eintauchen in Wasser Keine sichtbare Veränderung:
Elektro-chemische Eigenschaften:
Elektrischer Widerstand
1100 KOhm
Kathodenemission: @ 1,5 Volt 25°C 3,5 cm
3,0 Volt 25°C 2,2 cm leichte Ausdehnung
1,5 Volt 65°C 2,5 cm
3,0 Volt 65°C 3,5 cm leichte Ausdehnung
Der auf das Metallsubstrat aufgetragene anstrichartige Stoff wies folgende Eigenschaften auf:
Prozentsatz der nichtflüchtigen Stoffe
62,81%
spezifisches Gewicht (bei 25°C) 1,1376
Trocknungszeit bis zum Überstreichen 4 Stunden
Wirksamkeit (performance) 0,904 kg/cm²
Stabilität im Behälter 6 Monate min.
Beispiel III
Ein anstrichartiger Stoff wurde - wie in Beispiel I - auf ein Kohlenstoffstahl-Substrat aufgetragen. Das anstrichartige Material wurde aus folgenden Bestandteilen gebildet:
Die Eigenschaften des resultierenden Anstriches waren wie folgt:
Physikalisch-chemische Eigenschaften:
Dicke des Anstrichs
8±2 mils
spezifisches Gewicht (bei 25°C) 1,75
Shorehärte 50
Schlagbiegefestigkeit 5 ft-lb je Inch
Biegung 32°
Chemisch-atmosphärische Eigenschaften:
Wasseraufnahme
1,9%
Salztrübung leichte Ausdehnung
chemischer Widerstand NaCl, Rohöl und Benzin-beständig. Anfällig für NaOH-, HCl- und MEK-Angriff.
Eintauchen in heißes Wasser leichte Ausdehnung
Elektrochemische Eigenschaften:
elektrischer Widerstand
280 KOhm
Kathodenemission: @ 1,5 Volt 25°C Ausdehnung
3,0 Volt 25°C Ausdehnung
1,5 Volt 65°C Defekt in der Beschichtung
3,0 Volt 65°C Defekt in der Beschichtung
Der auf das Metallsubstrat aufgetragene anstrichartige Stoff wies folgende Eigenschaften auf:
Prozentsatz der nichtflüchtigen Stoffe
71,27%
spezifisches Gewicht 1,3250
Trocknungszeit bis zum Überstreichen 4 Stunden
Wirksamkeit (performance) 1,134 kg/m²
Stabilität im Behälter 6 Monate min.
Beispiel IV
Ein flüssiger anstrichartiger Stoff wurde - wie in Beispiel I - auf ein Kohlenstoffstahl-Substrat aufgetragen. Das anstrichartige Material wurde aus folgenden Bestandteilen gebildet:
Die Eigenschaften der resultierenden Beschichtung waren wie folgt:
Physikalisch-chemische Eigenschaften:
Dicke des Anstrichs
8,9±1,2 mils
spezifisches Gewicht (bei 25°C) 1,64
Shorehärte 45
Schlagbiegefestigkeit 4 ft-lb je Inch
Biegung 32°
Chemisch-atmosphärische Eigenschaften:
Wasseraufnahme
2,3%
Salztrübung Anstrich in gutem Zustand
chemischer Widerstand NaCl-, HCl-, Rohöl- und Benzin-beständig. Anfällig für NaOH- und MEK-Angriff.
Eintauchen in heißes Wasser Keine sichtbare Veränderung.
Elektro-chemische Eigenschaften:
Elektrischer Widerstand
1,200 KOhm
Kathodenemission: @ 1,5 Volt 25°C 1,6
3,0 Volt 25°C 2,5
1,5 Volt 65°C 2,8
3,0 Volt 65°C 4,5
Der auf das Metallsubstrat aufgetragene anstrichartige Stoff wies folgende Eigenschaften auf:
Prozentsatz der nichtflüchtigen Stoffe
69,13%
spezifisches Gewicht (bei 25°C) 1,2318
Trocknungszeit bis zum Überstreichen 4 Stunden
Wirksamkeit (performance) 0,745 kg/m²
Stabilität im Behälter 6 Monate min.
Wie aus den vorstehenden Beispielen hervorgeht, weisen die erfindungsgemäßen Beschichtungen hervorragende Eigenschaften hinsichtlich der Härte und Abrasionsbeständigkeit bzw. Abriebfestigkeit auf.
Es ist offensichtlich, daß erfindungsgemäß eine korrosionsbeständige Beschichtung aus einer Petrolkoks- und Epoxidharz-Zusammensetzung sowie ein Verfahren zur Herstellung der Zusammensetzung bereitgestellt wurde, welche den vorstehend beschriebenen Aufgaben, Mitteln und Vorteilen voll genügt. Während die Erfindung zusammen mit spezifischen Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist es offensichtlich, daß viele Alternativen, Abänderungen und Variationen dem Fachmann angesichts der vorstehenden Beschreibung zugänglich werden. Demzufolge sollen alle Alternativen, Änderungen und Variationen, die innerhalb der Gedanken und des weiten Umfangs der beigefügten Ansprüche liegen, miteingeschlossen werden.

Claims (19)

1. Korrosionsbeständige Beschichtung zum Schutz einer Metalloberfläche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Grundkomponente der organischen Beschichtung aus 100 Teilen Epoxidharz, etwa 25 bis 150 Teilen Petrolkoks pro 100 Teile des Epoxidharzes, etwa 25 bis 100 Teilen Magnesiumsilikat je 100 Teile Epoxidharz und etwa 15 bis 30 Gew.-% eines Lösungsmittels gebildet ist.
2. Beschichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundkomponente bis zu etwa 25 Teile Kohleteer pro 100 Teile Epoxidharz beinhaltet.
3. Beschichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundkomponente etwa 1 bis 2 Gew.-% eines thixotropen Mittels enthält.
4. Beschichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das thixotrope Mittel ein Silikagel enthält.
5. Beschichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösungsmittel epoxidharzcompatibel und aus der Gruppe ausgewählt ist, die Tetrahydrofuran, Methyl- Äthyl-Keton, Äthylen-Glykol-Monobutyl-Äther, Sec-Butyl-Alkohol, Xylol, n-Butyl-Alkohol und Mischungen davon umfaßt.
6. Beschichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Katalysatorkomponente zum Aushärten der Grundkomponente aufweist, die mit der Grundkomponente gemischt wird, sobald die Beschichtung auf die Metalloberfläche in einem Verhältnis von Grundkomponente zu Katalysator im Bereich von etwa 3 : 1 bis 28 : 1 aufzutragen ist.
7. Beschichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator aus der Gruppe ausgewählt ist, welche ein Polyamidharz und ein Amin umfaßt.
8. Beschichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundkomponente bis zu etwa 2 Teilen von 2,4,6- Tridimethylaminoacethylphenol je 100 Teile Epoxidharz als Beschleuniger für das Aushärten enthält.
9. Beschichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Shorehärte im Bereich von etwa 45 bis 60 und eine Schlagbiegefestigkeit im Bereich von etwa 4 bis 10 ft/lb je Inch aufweist.
10. Verfahren zum Herstellen eines anstrichartigen Stoffes zum Auftragen auf eine Metalloberfläche, um auf dieser eine korrosionsbeständige Beschichtung zu bilden, dadurch gekennzeichnet, daß eine Grundkomponente für den anstrichartigen Stoff gebildet wird, welche 100 Teile Epoxidharz, etwa 25 bis 150 Teile Petrolkoks je 100 Teile Epoxidharz, etwa 25 bis 100 Teile Magnesiumsulfat je 100 Teile Epoxidharz und etwa 15 bis 30 Gew.-% eines Lösungsmittels enthält, und daß die Grundkomponente mit einem Katalysator in einer Menge gemischt wird, die ausreicht, um die Grundkomponente auszuhärten.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung der Grundkomponente der Epoxidharz in einer Präparierung aus dem Lösungsmittel und gegebenenfalls einem thixotropen Mittel aufgelöst wird, der Petrolkoks und das Magnesiumsilikat der Präparation mit dem aufgelösten Epoxidharz mittels mechanischer Dispersion zugegeben und die Präparation über einen Zeitraum im Bereich von 15 bis 25 Minuten gerührt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß in der Stufe zur Bildung der Grundkomponente zudem die Viskosität der Präparation auf einen Wert im Bereich von etwa 150 cP bis 6000 cP eingestellt wird, indem der Präparation Lösungsmittel zugegeben wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundkomponente und der Katalysator in verschiedenen Behältern vor dem Mischen aufbewahrt werden, während ein Verhältnis von Grundkomponente zu Katalysator im Bereich von etwa 3 : 1 bis 28 : 1 aufrechterhalten wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß bis zu etwa 25 Teile Kohleteer je 100 Teile Epoxidharz dem Präparat zugegeben werden.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundkomponente und der Katalysator in dem Moment gemischt werden, in dem sie auf die Metalloberfläche aufgetragen werden.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundkomponente mit einem Katalysatormaterial aus der Gruppe gemischt wird, die ein Polyamidharz und ein Amin umfaßt.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundkomponente mit dem Katalysatormaterial in einer Induktionszeit im Bereich von etwa 13 bis 17 Minuten gemischt wird.
18. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß etwa 2 Teile von 2,4,6-Tridimethylaminoacethylphenol je 100 Teile Epoxidharz der Grundkomponente als Aushärtungsbeschleuniger zugegeben werden.
19. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 10 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundkomponente mit etwa 1,0 bis 2,0 Gew.-% eines thixotropen Mittels gebildet wird.
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