DE60320630T2 - Chromatfreie korrosionsschutzenthaltende Grundierungszusammensetzung basiert auf einem wässrigen Epoxidharz - Google Patents
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Description
- HINTERGRUND DER ERFINDUNG
- Diese Erfindung betrifft ein korrosionsbeständiges Grundiermittel, und mehr im Besonderen ein wassergetragenes korrosionsbeständiges Epoxid-Grundiermittel, das frei von Verbindungen von sechswertigem Chrom ist.
- Strukturlegierungen bzw. Legierungen für tragende Außenelemente, wozu Legierungen von Aluminium, Stahl, etc., gehören, werden allgemein in Luft- und Raumfahrts-, Schiffs-, Auto- und anderen Anwendungen verwendet. Im Allgemeinen werden diese Legierungen durch Auftragen von Grundiermitteln oder organischen Beschichtungen, die Korrosionshemmstoffe enthalten, gegen Korrosion geschützt. Typischerweise sind die für die Strukturlegierungen verwendeten korrosionsbeständigen Grundiermittel Epoxid-Grundiermittel auf Lösungsmittelbasis, die sechswertiges Chrom als einen aktiven Korrosionshemmstoff-Pigmentzusatz enthalten. Diese Grundiermittel stützen sich auf das sechswertige Chrom zum Korrosionsschutz. Alle Formen von sechswertigem Chrom sind von dem Nationalen Institut der Vereinigten Staaten für Umwelt- und Gesundheitswissenschaften als ein bekanntes menschliches Karzinogen der Gruppe I eingestuft. Außerdem wurde, wiederum mit dem Erlass von Bundes- und Staats-Gesetzgebung zur Verringerung der Gehalte von flüchtigen organischen Inhalten (VOC – volatile organic content) von sechswertigem Chrom in Anstrichen und Grundiermitteln, wassergetragenen und/oder wasserreduzierbaren Harz-Bindemitteln beträchtliche Aufmerksamkeit gewidmet. Dementsprechend unterliegt die Verwendung von korrosionshemmenden Verbindungen, die Formen von sechswertigem Chrom enthalten, einer strengen Regulierung und Kontrolle. Es wäre sehr vorteilhaft, sechswertiges Chrom als einen korrosionshemmenden Zusatz zu derartigen Grundiermitteln auszuschließen.
- Dementsprechend ist die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, ein korrosionsbeständiges Grundiermittel bereitzustellen, das frei von sechswertigem Chrom ist.
- Es ist eine besondere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein wassergetragenes korrosionsbeständiges Epoxid-Grundiermittel, wie oben angegeben, bereitzustellen, das wirksam ist, einen Angriff an Struktur-Metalllegierungen zu verhindern.
- Es ist noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein korrosionshemmendes wassergetragenes Epoxid-Grundiermittel, wie oben angegeben, bereitzustellen, das sowohl gegen allgemeine Korrosion als auch gegen Grübchenkorrosion wirksam ist.
- Weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden sich hierin unten zeigen.
- ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
- Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die vorstehenden Aufgaben und Vorteile leicht erhalten.
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein wassergetragenes korrosionsbeständiges Epoxid-Grundiermittel, das ein wassergetragenes Epoxid, ein Härtungsmittel und ein chromatfreies korrosionshemmendes Pigment aufweist. Gemäß der vorliegenden Erfindung weist das chromatfreie korrosionshemmende Pigment einen chromatfreien korrosionshemmenden Pigment-Zusatz in Kombination mit anderen Pigment-Verschnittmitteln und dergleichen auf. Der chromatfreie korrosionshemmende Pigment-Zusatz ist bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe, die aus Cer(III)-molybdat mit Bismutvanadat, Cer(III)-molybdat mit Strontiumwolframat, Cer(III)-phosphat mit Strontiumwolframat, Bismutvanadat mit Bismutmolybdat und Strontiumwolframat, und Gemischen davon besteht. Der besonders bevorzugte chromatfreie korrosionshemmende Grundiermittel-Zusatz ist Cer(III)-molybdat mit Strontiumwolframat. Das wassergetragene Epoxid ist eine wassergetragene nicht-flüchtige Dispersion von mit Diglycidyl-etherbisphenol A modifizierten Epoxiden mit einem Gewichtswert pro Epoxid (WPE value – weight per epoxide value) in dem Bereich 450–700 und einer Viskosität in dem Bereich 12.000 bis 19.000 cps.
- GENAUE BESCHREIBUNG
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein chromatfreies wassergetragenes korrosionsbeständiges Epoxid-Grundiermittel, das ein wassergetragenes Epoxid, ein Härtungsmittel und einen chromatfreien korrosionshemmenden Zusatz aufweist.
- Gemäß der vorliegenden Erfindung weist das chromatfreie korrosionshemmende Pigment auf (1) einen chromatfreien korrosionshemmenden Zusatz, der ausgewählt ist aus der Gruppe, die aus Cer(III)-molybdat mit Bismutvanadat, Cer(III)-molybdat mit Strontiumwolframat, Cer(III)-phosphat mit Strontiumwolframat, Bismutvanadat mit Bismutmolybdat und Strontiumwolframat und Gemischen davon besteht, und (2) Verschnittpigmente, die bevorzugt ausgewählt sind aus der Gruppe, die aus Titandioxid, Ton oder Aluminiumsilicat, Calciumcarbonat, Talk oder Magnesiumsilicat, Zinkoxid, und Baryten oder Bariumsulfat besteht. Das chromatfreie korrosionshemmende Pigment (d. h. das Gesamtpigment, das den chromatfreien korrosionshemmenden Zusatz und Verschnittpigmente umfasst) liegt bevorzugt in einer Menge von zwischen 25 bis 60 Gew.-%, bevorzugter 40 bis 55 Gew.-%, bezogen auf die fertige Grundiermittel-Zusammensetzung vor. Der chromatfreie korrosionshemmende Zusatz weist bevorzugt zwischen 5 bis 40 Gew.-%, bevorzugter 25 bis 35 Gew.-%, bezogen auf die Gesamt-Pigmentzusammensetzung auf.
- Gemäß der vorliegenden Erfindung weist das wassergetragene korrosionsbeständige Epoxid-Grundiermittel ein wassergetragenes Epoxid auf, das ausgewählt ist aus der Gruppe, die aus wassergetragenen nicht-flüchtigen Dispersionen von mit Diglycidyl-ether-bisphenol A modifizierten Epoxiden mit einem Gewichtswert pro Epoxid (WPE value – weight per epoxide value) zwischen 450 bis 700 und einer Viskosität zwischen 12.000 bis 19.000 cps besteht. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung basiert die Dispersion auf einer Dispersion eines polyfunktionellen Harzes mit mittlerem Molekulargewicht, das beim Härten ein Polymer mit hoher Vernetzungsdichte mit einer sehr guten Härte und Beständigkeit bildet. In einer weiteren Ausführungsform basiert die Dispersion auf einer wässrigen Dispersion eines halbfesten Standard-Bisphenol A-Epoxyharzes eines Epoxyharzes mit hohem Molekulargewicht. Das wassergetragene Epoxid liegt bevorzugt in einer Menge von 5 bis 50 Gew.-%, bevorzugter zwischen 15 bis 30 Gew.-%, bezogen auf die fertige Grundiermittel-Zusammensetzung vor.
- Gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Härtungsmittel bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe, die aus wassergetragenen oder wasserreduzierbaren modifizierten Amin- oder Polyamidoamin-Addukten mit einer Aminzahl zwischen 300 bis 450 besteht. In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Härtungsmittel außerdem ein hydrophobes Härtungsmittel, um die Wasserbeständigkeit und die Korrosionsbeständigkeit zu verbessern. Das Härtungsmittel liegt bevorzugt in einer Menge von zwischen 2 bis 20 Gew.-%, bevorzugter 5 bis 15 Gew.-%, bezogen auf die fertige Grundiermittel-Zusammensetzung vor.
- Das chromatfreie wassergetragene korrosionsbeständige Epoxid-Grundiermittel der vorliegenden Erfindung ist besonders brauchbar, um allgemeine Korrosion und Grübchenkorrosion auf Metallsubstraten, insbesondere Aluminiumlegierungen, Stahl-Legierungen, rostfreien Stählen, hochfesten rostfreien Stahllegierungen und dergleichen zu verhindern. Die Verwendung des chromatfreien wassergetragenen Epoxids der vorliegenden Erfindung ist in allen Industriezweigen nützlich, einschließlich der Luft- und Raumfahrtindustrie, der Automobilindustrie, der Bauindustrie, der Verpackungsindustrie, der Elektronikindustrie, der HBAC und der Schiffsindustrie.
- Die korrosionshemmenden Eigenschaften des chromatfreien wassergetragenen korrosionsbeständigen Epoxid-Grundiermittels der vorliegenden Erfindung werden durch das folgende Beispiel deutlich gemacht.
- BEISPIEL
- Es wurden vier wassergetragene Epoxid-Grundiermittelzusammensetzungen, wie in Tabelle 1 gezeigt, hergestellt. Zur Untersuchung der Korrosionseigen schalten dieser Grundiermittel wurden Aluminiumoberflächen verwendet. Die Aluminiumoberflächen wurden vor dem Auftragen der Grundiermittel entweder phosphorsauer eloxiert oder abgestrahlt. Die Test-Probestücke wurden Salz-Sprühtests nach ASTM 6117 ausgesetzt. Die Probestücke wurden dann auf Anzeichen von Korrosion und Lochfraß untersucht und mit Epoxid-Grundiermitteln auf Strontiumchromat-Basis als Bezugsgröße gemäß MIL-H-85582 verglichen. Die Korrosionsbeständigkeitseigenschaften der wassergetragenen Epoxid-Grundiermittel gemäß der vorliegenden Erfindung wurden bezogen auf die chromatenthaltenden Grundiermittel untersucht. Die Korrosionshemmeigenschaften der vier Grundiermittel zeigten zwar keine mit den chromatenthaltenden Grundiermitteln vergleichbaren Korrosionshemmeigenschaften, aber die Grundiermittel zeigten Korrosionshemmeigenschaften, ohne eine Gesundheitsgefahr darzustellen. Tabelle I – Wassergetragene Epoxid-Grundiermittel
Grundiermittel # % PVC Bestandteile Gewicht, g Grundiermittel I 20 Epoxyharz 80,00 Cermolybdat 48,30 Strontiumwolframat 61,90 Cernitrat 1,00 Propylenglykol-phenylether 8,00 4-Hydroxy-4-methyl-2-pentanon 12,00 DI-Wasser 35,00 Grundiermittel II 25 Epoxyharz 75,00 Cermolybdat 60,37 Strontiumwolframat 77,36 Cernitrat 1,00 Propylenglykol-phenylether 7,50 4-Hydroxy-4-methyl-2-pentanon 15,00 DI-Wasser 40,00 Grundiermittel III 30 Epoxyharz 70,00 Cermolybdat 72,45 Strontiumwolframat 92,85 Cernitrat 1,00 Propylenglykol-phenylether 7,00 4-Hydroxy-4-methyl-2-pentanon 20,00 DI-Wasser 60,00 Grundiermittel IV 35 Epoxyharz 65,00 Cermolybdat 84,52 Strontiumwolframat 108,32 Cernitrat 1,00 Propylenglykol-phenylether 6,50 4-Hydroxy-4-methyl-2-pentanon 25,00 DI-Wasser 70,00 - Es versteht sich, dass die Erfindung nicht auf die hierin beschriebenen und gezeigten Darstellungen beschränkt sein soll, die als lediglich veranschaulichend für die besten Arten zur Ausführung der Erfindung betrachtet werden und die einer Veränderung von Form, Größe, Anordnung von Teilen und Einzelheiten der Arbeitsweise zugänglich sind. Es ist vielmehr beabsichtigt, dass die Erfindung alle derartigen Veränderungen, die innerhalb ihres Geistes und Umfangs, wie er durch die Ansprüche definiert wird, liegen, umfasst.
Claims (14)
- Wassergetragenes korrosionsbeständiges Epoxid-Grundiermittel, aufweisend: ein wassergetragenes Epoxid; ein Härtungsmittel; und ein kein Chromat enthaltendes, korrosionshemmendes Pigment; wobei das wassergetragene Epoxid eine wassergetragene nicht-flüchtige Dispersion von mit Diglycidyl-ether-bisphenol A modifizierten Epoxiden mit einem Gewichtswert pro Epoxid (WPE) in dem Bereich 450 bis 700 und einer Viskosität in dem Bereich 12.000 bis 19.000 cps ist; und wobei das chromatfreie korrosionshemmende Pigment (1) einen chromatfreien korrosionshemmenden Pigment-Zusatz, der ausgewählt ist aus Cer(III)-molybdat mit Bismutvanadat, Cer(III)-molybdat mit Strontiumwolframat, Cer(III)-phosphat mit Strontiumwolframat, Bismutvanadat mit Bismutmolybdat und Strontiumwolframat, und Gemischen davon, und (2) Verschnittpigmente aufweist.
- Grundiermittel nach Anspruch 1, bei dem die Dispersion auf einer Dispersion eines polyfunktionellen Harzes mit mittlerem Molekulargewicht, das beim Härten ein Polymer mit hoher Vernetzungsdichte, das eine sehr gute Härte und Beständigkeit hat, bildet, basiert.
- Grundiermittel nach Anspruch 1, bei dem die Dispersion auf einer wässrigen Dispersion eines halbfesten Standard-Bisphenol A-Epoxyharzes eines Epoxyharzes mit hohem Molekulargewicht basiert.
- Grundiermittel nach irgendeinem vorangehenden Anspruch, bei dem das wassergetragene Epoxid in einer Menge von 5 bis 50 Gew.-% bezogen auf die fertige Grundiermittel-Zusammensetzung vorliegt.
- Grundiermittel nach Anspruch 4, bei dem das wassergetragene Epoxid in einer Menge von 15 bis 30 Gew.-% bezogen auf die fertige Grundiermittel-Zusammensetzung vorliegt.
- Grundiermittel nach irgendeinem vorangehenden Anspruch, bei dem das Härtungsmittel ausgewählt ist aus wassergetragenen oder wasserreduzierbaren modifizierten Amin- oder Polyamidoamin-Addukten mit einer Aminzahl in dem Bereich 300 bis 450.
- Grundiermittel nach Anspruch 6, bei dem das Härtungsmittel außerdem ein hydrophobes Härtungsmittel für eine verbesserte Wasserbeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit umfasst.
- Grundiermittel nach irgendeinem vorangehenden Anspruch, bei dem das Härtungsmittel in einer Menge von 2 bis 20 Gew.-% bezogen auf die fertige Grundiermittel-Zusammensetzung vorliegt.
- Grundiermittel nach Anspruch 8, bei dem das Härtungsmittel in einer Menge von 5 bis 15 Gew.-% bezogen auf die fertige Grundiermittel-Zusammensetzung vorliegt.
- Grundiermittel nach irgendeinem vorangehenden Anspruch, bei dem der chromatfreie korrosionshemmende Zusatz Cer(III)-molybdat mit Strontiumwolframat ist.
- Grundiermittel nach irgendeinem vorangehenden Anspruch, bei dem das chromatfreie korrosionshemmende Pigment in einer Menge von 25 bis 60 Gew.-% bezogen auf die fertige Grundiermittel-Zusammensetzung vorliegt.
- Grundiermittel nach Anspruch 11, bei dem das chromatfreie korrosionshemmende Pigment in einer Menge von 40 bis 55 Gew.-% bezogen auf die fertige Grundiermittel-Zusammensetzung vorliegt.
- Grundiermittel nach irgendeinem vorangehenden Anspruch, bei dem der chromatfreie korrosionshemmende Zusatz in einer Menge von 15 bis 40 Gew.-% bezogen auf die Gesamt-Pigmentzusammensetzung vorliegt.
- Grundiermittel nach Anspruch 13, bei dem der chromatfreie korrosionshemmende Zusatz in einer Menge von 25 bis 30 Gew.-% bezogen auf die Gesamt-Pigmentzusammensetzung vorliegt.
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