DE4323062C2

DE4323062C2 - Wasserverdünnbarer Zinkstaubbeschichtungsstoff

Info

Publication number: DE4323062C2
Application number: DE19934323062
Authority: DE
Inventors: Christian Weiske
Original assignee: HOEPNER LACKE GmbH
Current assignee: HOEPNER LACKE GmbH
Priority date: 1993-07-10
Filing date: 1993-07-10
Publication date: 1996-05-23
Anticipated expiration: 2013-07-11
Also published as: DE4323062A1

Description

Die Erfindung betrifft einen wasserverdünnbaren Zinkstaub beschichtungsstoff auf Epoxidharzbasis. Derartige zink pigmentierte Beschichtungsstoffe werden bevorzugt zum Korrosionsschutz von Stahl- und Eisenwerkstoffen angewandt.

Bekannt sind zinkhaltige Beschichtungsstoffe, die aufgrund ihres Gehaltes an Zinkstaub auf eisenhaltigem Substrat einen kathodischen Schutz ermöglichen. Derartige Beschichtungsstoffe werden auf Basis organischer oder anorganischer Bindemittel, aber auch bindemittelfrei formuliert. Im Bereich der zink haltigen organischen Beschichtungsstoffe finden eine Vielzahl dem jeweiligen Einsatzzweck angepaßte organische Bindemittel (z. B. Alkydharz, Acrylatharz, Polyurethan, Epoxidharz, Epoxidharzester) Anwendung. Aus diesem Bereich werden in der Praxis vor allem ein- bzw. zweikomponentige Beschichtungsstoffe, die organische Lösemittel enthalten und gegebenenfalls damit verdünnt werden, angewandt.

Bekannt sind aber auch wasserverdünnbare zinkhaltige Beschich tungsstoffe, obwohl Zinkstaub bereits bei Zimmertemperatur von Wasser zersetzt wird. Beispielsweise werden in der europäischen Patentschrift EP 260 961 einkomponentige, wasserverdünnbare, zinkpigmentierte Beschichtungsstoffe sowohl bindemittelhaltig als auch bindemittelfrei beschrieben. Bindemittelfreie Beschich tungssysteme sind jedoch Spezialanwendungen vorbehalten und eignen sich nicht für den praktischen Anstrichauftrag z. B. im Stahlhochbau. Beim bindemittelhaltigen System ist das Zink in einer wäßrigen Bindemitteldispersion eingelagert. Auch wenn zusätzliche Vorkehrungen zur Umgehung der Instabilität des Zinks in wäßrigen Lösungen beschrieben werden, weisen diese Be schichtungsstoffe in der beschriebenen Form keine ausreichende Lagerstabilität für die praktische Anwendung auf.

Ferner ist durch die Patentschrift DE 26 20 987 C3 bekannt, daß zur Erleichterung der Handhabung und Lagerung von metall pigmentierten Beschichtungsstoffen lagerstabile Vormischungen bzw. Komponenten verwendet werden, die vor der Verarbeitung des Beschichtungsstoffes gemischt werden. Bei diesem Patent werden chromathaltige Substanzen verwendet, die nach heutigen Erkenntnissen ökologisch äußerst bedenklich sind. Unabhängig dessen gewähren die genannten Bindemittel für die Anwendung z. B. im Stahlhochbau nur eine ungenügende mechanische Festigkeit und chemische Stabilität dieses Anstrichsystems.

Im Europapatent 385 880 wird u. a. ein wasserverdünnbarer zwei komponentiger zinkhaltiger Beschichtungsstoff aufgeführt, der aus einer wasserfreien zinkhaltigen Epoxidharzkomponente (A) und einer wasserhaltigen Amidhärterkomponente (B), die vor der Verarbeitung im Volumenverhältnis von ca. 1 : 1 gemischt werden, besteht. Der zu den einschlägigen Normen vergleichsweise geringe Zinkgehalt der Komponente A garantiert nicht den erforderlichen kathodischen Korrosionsschutz des fertigen Anstrichs.

Auch im Patent WO 92/09 664 wird ein zweikomponentiger zink haltiger Beschichtungsstoff beschrieben, der aus einer wasser freien zinkhaltigen Epoxidharzkomponente (A), die zusätzlich ein in einem organischen Lösungsmittel gelöstes Kunstharz enthält und aus einer wasserverdünnten oder wassergelösten Polyamin- Härterkomponente (B) besteht, wobei A und B vor der Verarbeitung des Beschichtungsstoffes gemischt werden. Neben den zusätzlichen Aufwendungen, die aus der Verwendung eines zusätzlichen Kunst harzes resultieren, benötigen diese Beschichtungsstoffe zusätz liche organische Lösemittel, wie Xylol. Mit der Verwendung derartiger aromatischer Lösemittel sind jedoch Probleme mit der Wasserverdünnbarkeit verbunden. Entstehende Mischungslücken be einträchtigen das Verdünnungsverhalten des Anstrichstoffes.

Ferner wird in der DE-OS 40 30 523 ein wäßriges zinkhaltiges Korrosionsschutzmittel beschrieben, welches sich nur für phosphatierte Oberflächen eignet und in einem zweistufigen Verfahren aufgetragen werden muß.

Obwohl die Vermeidung der Lösemittelemission ein vordringliches Problem unserer Zeit darstellt und mit wasserhaltigen bzw. wasserverdünnbaren Beschichtungsstoffen eine Verminderung oder Vermeidung der Lösemittelemission erreicht werden kann, haben sich noch keine wasserverdünnbaren zinkhaltigen Beschichtungs stoffe praktisch durchgesetzt. Daß derartige Beschichtungsstoffe noch nicht industriell verwertet werden, liegt zum einen an der mangelnden Verarbeitungsfreundlichkeit dieser Beschichtungs stoffe im Vergleich zu herkömmlichen Beschichtungsstoffen. Zum anderen ist die nötige Leistungsfähigkeit oft nicht gegeben.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen zwei komponentigen zinkhaltigen Beschichtungsstoff auf Epoxidharz basis zu entwickeln, der wasserverdünnbar ist und in seinen wesentlichen Eigenschaften gegenüber herkömmlichen Beschich tungsstoffen vergleichbare oder bessere Eigenschaften aufweist und bei der Herstellung keine zusätzlichen Aufwendungen er fordert.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Be schichtungsstoff aus einer wasserfreien, wasserverdünnbaren zinkpigmentierten Härterkomponente (A) und einer wasserhaltigen bzw. wasserverdünnbaren Epoxidharzkomponente (B), die vor der Verarbeitung gemischt werden, besteht.

Dabei besteht die wasserfreie Komponente A im wesentlichen aus wasserfreiem, wasserverdünnbaren Aminhärter, Zink in Form von Blättchen oder Pulver, wasserverdünnbarem Lösemittel und Hilfsstoffen.

Die Komponente B besteht aus wasserverdünnbarer Epoxidharz dispersion, der gegebenenfalls übliche Hilfsstoffe wie Ent schäumer, Verdicker, pH-Wertregulatoren, Konservierungsmittel und Korrosionsinhibitoren zugesetzt sind.

Erfindungsgemäß ist der Zinkstaubbeschichtungsstoff, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung, wie folgt zusammengesetzt:

Komponente A

0,5 bis 10 Gewichtsprozent Aminhärter
1 bis 30 Gewichtsprozent wasserverdünnbaren Lösemitteln
45 bis 95 Gewichtsprozent pulver- oder blättchenförmiges Zink

Komponente B

1 bis 25 Gewichtsprozent Epoxidharz.

Der verbleibende Rest, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung, besteht aus Wasser, Extendern, Pigmenten und Hilfsstoffen.

Die Anteile der Bindemittelbestandteile, Aminhärter und Epoxid harz, sind auf einen 100%igen Festkörpergehalt bezogen. In der praktischen Anwendung können umgerechnet entsprechend verdünnte Bindemittelbestandteile verwendet werden.

Als Bindemittel enthält die Komponente B eine polyfunktionelle wasserverdünnbare Epoxidharzdispersion auf Basis Epichlorhydrin und Bisphenol A. Der Härter der Komponente A wird von einem wasserfreien, wasserverdünnbaren Aminaddukt gebildet. Hilfs stoffe sind übliche Dispergierhilfsstoffe, Antiabsetzmittel, wasserbindende Stoffe, Korrosionsinhibitoren, Entschäumer, Ver dicker, pH-Wert-Regulatoren, Füllstoffe und Pigmente.

Überraschenderweise zeigt die zinkhaltige Härterkomponente (A) eine gute Lagerstabilität, obwohl eigentlich Zinkpartikel im nichtneutralen Milieu der Härterkomponente chemische Reaktionen des Zinks erwarten ließen. Des weiteren zeigte sich, daß das Zink in der Härterkomponente gut dispergierbar ist. Zudem ist die Zink-Härterkomponente unbegrenzt mit Wasser mischbar. Da durch ist die Mischung mit wäßrigen Komponenten oder mit Wasser in jedem Verhältnis gewährleistet. Dies ist ein Vorteil gegen über wasserhaltigen Beschichtungsstoffen, die aus Stabili tätsgründen teilweise Lösungsmittel enthalten, die, wie z. B. Xylol, nicht wasserverdünnbar sind und sich deshalb mit Wasser nicht beliebig verdünnen lassen.

Die Stabilität der Mischung A und B und ihre Topfzeit ist für praktische Zwecke gewährleistet. Die Mischung läßt sich mit allen für Zinkstaubfarben gebräuchlichen Auftragsverfahren in den üblichen Schichtdicken applizieren. Trocknung und Aushärtung der Anstrichfilme verlaufen schnell.

Die für hochpigmentierte Zinkstaubbeschichtungsstoffe begrenzte Zwischenstandzeit bis zur Überschichtung mit sich selbst oder mit anderen geeigneten Beschichtungsstoffen übertrifft die übliche Dauer, da die Neigung zur sogenannten Weißrostbildung äußerst gering ist.

Bezüglich der Korrosionsschutzwirkung zeigt der erfindungsgemäße Beschichtungsstoff vergleichbare Leistungsfähigkeit gegenüber herkömmlichen zweikomponentigen Zinkstaubbesschichtungsstoffen auf Epoxidharzbasis.

Zudem verfügt die Mischung A und B über die bekannten Vorteile wasserverdünnbarer Beschichtungsstoffe, wie geringe Geruchs bildung, keine Brandgefahr, einfaches Reinigen der Werkzeuge mit Wasser, geringe Lösungsmittelemission usw.

Anhand nachfolgender Ausführungsbeispiele soll die Erfindung näher beschrieben werden. Den erfindungsgemäßen Beispielen wird dabei zur Verdeutlichung des Sachverhaltes ein herkömmlicher, zweikomponentiger zinkhaltiger Beschichtungsstoff auf Basis Epoxidharz gegenübergestellt.

Ausführungsbeispiel 1

Der Anstrichstoff ist wie folgt zusammengesetzt, die Gewichts anteile sind auf das Gesamtsystem bezogen:

Komponente A

10,0 Gew.-% Methoxypropanol
2,4 Gew.-% Aminhärter 60% in Propoxyethanol (Äquivalentgewicht 625)
1,0 Gew.-% Bentone SD 2 (NL Chemicals)
0,6 Gew.-% Molsieb Sylosiv A3 (Grace GmbH)
73,0 Gew.-% Zinkstaub Superfein (Dr. H. Heubach GmbH & Co. KG)
1,0 Gew.-% Talkum AT 1 (Norwegian Talc Minerals A.S.)

Komponente B

10,3 Gew.-% Epoxidharzdispersion 54%ig in Wasser/Propoxyethanol 4,8 : 1, (Äquivalenzgewicht 163)
1,5 Gew.-% Wasser
0,2 Gew.-% Entschäumer Nopco 8034 (Münzing Chemie GmbH).

Als Aminhärter wurde CMD J 60-8290 und als Epoxidharzdispersion Epi-Rez WJ-5522 von Hi-Tek Polymers (Louisville, US) verwendet.

Insgesamt enthält der Anstrichstoff nach Ausführungsbeispiel 1

Zinkstaub: 73 Gew.-%
Bindemittel: 7 Gew.-%
organische Lösungsmittel: 12 Gew.-%

Ausführungsbeispiel 2

Komponente A

8,1 Gew.-% Propoxyethanol
2,7 Gew.-% Aminhärter 60%
3,2 Gew.-% Aerosil 200 (Degussa AG, Frankfurt)
0,3 Gew.-% Molsieb
0,1 Gew.-% Natriumnitrit
74,0 Gew.-% Zinkstaub

Komponente B

10,8 Gew.-% Epoxidharzdispersion 60%
0,6 Gew.-% PUR-Verdicker 10% in Wasser (Borchigel L 75)
0,2 Gew.-% Entschäumer

Ausführungsbeispiel 3

Das Anstrichsystem ist wie folgt zusammengesetzt, die Ge wichtsanteile sind auf das Gesamtsystem bezogen:

Komponente A

7,3 Gew.-% Butylglykol
2,3 Gew.-% Aminhärter 60%
0,3 Gew.-% Dispergieradditiv
0,8 Gew.-% Bentone
0,7 Gew.-% Molsieb
0,1 Gew.-% Entschäumer
0,5 Gew.-% Calcium-Silica-Pigment (Shieldex AC-3)
1,3 Gew.-% Eisenoxidrot
72,0 Gew.-% Zinkstaub

Komponente B

13,3 Gew.-% Epoxidharzdispersion 60%
1,0 Gew.-% Wasser
0,3 Gew.-% Natriumbenzoat
0,1 Gew.-% Aminomethylpropanol

Ausführungsbeispiel

Komponente A

11,8 Gew.-% Methoxypropanol
2,4 Gew.-% Aminhärter 55%
0,5 Gew.-% Molsieb
1,0 Gew.-% Bentone
75,0 Gew.-% Zinkstaub

Komponente B

9,3 Gew.-% Epoxidharzdispersion 60%

Gegenbeispiel

Nachfolgende Zusammensetzung entspricht den Technischen Liefer bedingungen der Deutschen Bundesbahn 918 300 Blatt 87.

Komponente 1

10,0 Gew.-% Xylol
1,3 Gew.-% Bentone
5,7 Gew.-% Epoxidharz 50% in Xylen/Butanol 12/1 (Äquivalenzgewicht 480)
0,5 Gew.-% Molsieb
73,0 Gew.-% Zinkstaub
1,0 Gew.-% Talkum

Komponente 2

4,2 Gew.-% Polyaminoamid-Härter 100% (Äquivalenzgewicht 240)
4,3 Gew.-% Xylol

Insgesamt enthält vorgenanntes Anstrichsystem:

Zinkstaub: 73 Gew.-%
Bindemittel: 7 Gew.-%
organische Lösemittel: 17 Gew.-%

Anhand der nachfolgenden Tabelle 1 werden die wesentlichen Eigenschaften der erfindungsgemäßen Beschichtungsstoffe speziell anhand der Gegenüberstellung von Ausführungsbeispiel 1 und Gegenbeispiel dokumentiert.

Tabelle 1

Aus Tabelle 1 ersieht man, daß die erfindungsgemäßen Beschich tungsstoffe neben einer hohen Lagerstabilität Eigenschaften aufweisen, die für eine industrielle Anwendung Voraussetzung sind.

Die Korrosionsschutzeigenschaften der erfindungsgemäßen Be schichtungsstoffe weisen gegenüber herkömmlichen Anstrich stoffen vergleichbar gute Eigenschaften auf. In Tabelle 2 sind für Beispiel 1 und das Gegenbeispiel Prüfergebnisse gegenüber gestellt.

Tabelle 2

Auffällig ist die geringe Neigung zur Weißrostbildung bei der erfindungsgemäßen Beschichtung und die höhere Haftfestigkeit nach den Beanspruchungen. Dies ist ein Hinweis für langzeitige Leistungskonstanz der Beschichtung.

Claims

1. Wasserverdünnbarer Zinkstaubbeschichtungsstoff auf Basis Epoxidharz, dadurch gekennzeichnet, daß der Beschich tungsstoff aus einer wasserfreien wasserverdünnbaren zinkpigmentierten Härterkomponente (A) und einer wasserverdünnbaren Epoxidharzkomponente (B), die vor der Verarbeitung gemischt werden, besteht und bezogen auf die Gesamtzusammensetzung die Komponente A aus
0,5 bis 10 Gewichtsprozent Aminhärter
1 bis 30 Gewichtsprozent wasserverdünnbaren Lösemitteln
45 bis 95 Gewichtsprozent pulver- oder blättchen förmiges Zink
und die Komponente B aus
1 bis 25 Gewichtsprozent Epoxidharz zusammengesetzt ist,wobei der Rest, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung, aus Wasser, Extendern, Pigmenten und Hilfsstoffen be steht.

2. Wasserverdünnbarer Zinkstaubbeschichtungsstoff nach An spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente B als Bindemittel eine polyfunktionelle wasserverdünnbare Epoxidharzdispersion auf Basis Epichlorhydrin und Bisphenol A enthalt.

3. Wasserverdünnbarer Zinkstaubbeschichtungsstoff nach An spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente A als Härter ein wasserfreies, wasserverdünnbares Aminaddukt enthält.