DE9116748U1 - Vollstaendig anorganischer, dauerhafter korrosionsverhindernder, unschaedlicher faeulnisverhindernder farbanstrich - Google Patents
Vollstaendig anorganischer, dauerhafter korrosionsverhindernder, unschaedlicher faeulnisverhindernder farbanstrichInfo
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Description
10 Seit 1937 ein heiß aushärtender Farbanstrich mit dem Namen DAYMETCOAT (AU/Patent Nr. 1 043 317) bekannt
wurde, ist der Wasserglassystemfarbanstrich weiter
entwickelt worden durch die chemisch aushärtende Methode (US Patent Nr. 246 263, 1970) und selbstaushär-
wurde, ist der Wasserglassystemfarbanstrich weiter
entwickelt worden durch die chemisch aushärtende Methode (US Patent Nr. 246 263, 1970) und selbstaushär-
15 tende Methode (US Patent Nr. 4086-616, Phosphorsäuremethode, Nr. 2536-871, Zinkoxidmethode). Wo es allerdings
als korrosionsverhindernder Farbanstrich verwendet wird, wurde die Korrosion ohne Ausnahme durch
Erhöhung der Zinkkonzentration verhindert.
Nachdem die heiß aushärtende Methode bekannt war,
wurde der Wasserglassystemanstrich in Betracht gezogen, um einen Antikorrosionseffekt bei Hochleistungsstahlkonstruktionen spezieller Anwendung, insbesondere in Wüsten- und Ozeanumgebung, zu erreichen. Aber
in den meisten Fällen wird er als ein Grundlack für
den Anstrich oder zusammen mit organischen Anstrichen verwendet.
wurde der Wasserglassystemanstrich in Betracht gezogen, um einen Antikorrosionseffekt bei Hochleistungsstahlkonstruktionen spezieller Anwendung, insbesondere in Wüsten- und Ozeanumgebung, zu erreichen. Aber
in den meisten Fällen wird er als ein Grundlack für
den Anstrich oder zusammen mit organischen Anstrichen verwendet.
Phosphorsäure und Phosphat, wie Siliziumpolyphosphat, Titanphosphat und Metalloxide wie Kalziumoxid, Aluminiumoxid
und so weiter sind bekannt als Aushärtemittel für die bereits beschriebenen Wasserglasanstriche,
und Glasfaser, Kohlenstoffaser und so weiter
15 wurden als ihre Verstärkungsmittel vorgeschlagen. Hierzu existiert eine Vielzahl von Patenten.
Allerdings ist der Hauptmangel des Wasserglassystemanstriches (Mangel an Wasserfestigkeit, an Biegefestigkeit,
an Glanz und so weiter) bisher nicht beseitigt. Deshalb werden organisch/anorganische Komplexverbindungen
empfohlen oder es erfolgt ein Ersatz mit Alkylsilikatanstrich.
25 Ergänzend ist festzustellen, daß kein Versuch in irgendeinem
Patent unternommen wurde, das Korrosionsverhinderungs-, Fäulnisverhinderungsproblem durch
Schaffung eines speziellen Funktionalüberzuges aus anorganischen Silikaten zu lösen.
Unlängst haben internationale Organisationen zur Verhinderung der Umweltverschmutzung auf der Welt gesetzliche
Schritte zum Verbot giftiger fäulnisverhindernder Farbanstriche unternommen. Dennoch ist bis
jetzt kein effektiver unschädlicher Farbanstrich bekannt geworden.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, einen 5 vollständig anorganischen, dauerhaften korrosionsverhindernden,
unschädlichen Farbanstrich auf Basis des Studiums des Korrosionsmechanismus von Eisen und der
Eigenschaften von sich ansetzenden Organismen in der Meeresumgebung zu schaffen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, einen Farbanstrich zum Streichen innerhalb und außerhalb
von Bauwerken sowie Farben- für Bilder zu schaffen, welche eine ausgezeichnete Adhäsionsfähigkeit,
15 Wasserbeständigkeit, Feuchtigkeitssteuerung, Antistatik, antibakterielle Eigenschaft und dauerhafte,
nicht verblassende Farbbeständigkeit aufweisen.
Die jüngste Aufgabe der Erfindung bezieht sich direkt 20 auf eine prächtige Arbeit zur weiteren Fortführung
und Entwicklung des wertvollen kulturellen Erbes unserer Vorfahren (ewige, nichtverblassende Farben),
wie es in den Mauern der Grabstätten und Bilder in vielen Farben und Designs in den historischen Relikten
der Koguryo Dynastie unseres Landes dargestellt ist.
Gemäß der Erfindung wird der Anstrich durch verschiedene Methoden in Abhängigkeit der Anwendungsfälle
30 hergestellt.
Erste Methode
Eine Silikatlösung M2O*SiO2 mit einem Molekularverhältnis
(M2O/SiO2) von 0,4-0,25 ist mit Ammoniumchlo-
rid derart gemischt, daß das Molekularverhältnis NH4Cl/Si02 0,2-0,5 erreichen kann (wobei M=K, Na,
Li, Rb).
5 Dann tritt die folgende Reaktion ein:
Na2O-nSiO2+2 NH4C1+H2O = 2NaCl+2NH3^+nSi02 + 2H2O.
Das nach der obengenannten Reaktion erhaltene Kieselgel wird eine bestimmte Zeitdauer ausgereift und gewaschen,
um denaturiertes Ammoniumkieselgel im Gel-Stadium (XH2SiO3-NH4OH^yH2O) , welches Ammoniakgas absorbierte,
zu erhalten. Sein Molekularverhältnis (NH4OH/SiO2) beträgt vorzugsweise 0,25-0,5. Dieses
Gemisch wird mit Silikatlösung mit einem Molekularverhältnis (M2O/SiO2) 0,25-0,5 im Verhältnis von
1-50:100 Gewichtsanteilen gemischt.' Die resultierende Lösung wird dispergiert mit MX-Lösung, so daß
MX/SiO2 0,01-0,05 erreichen kann, um denaturierte
Silikatlösung hoher Viskosität (Farbträger) zu erreichen (wobei M: K, Na, Li, Rb, Ba, Zn, Ca; X: Cl, F,
Br) .
Wenn die obengenannte denaturierte Silikatlösung mit Füllstoff, dispergiertem Alumosilikat, Metalloxiden
und Metallpulvern angereichert wird, wird ein Farbanstrich erhalten [wobei das Alumosilikat M(I)2O*
M(H)O'Al2O3^nSiO2·&igr;&eegr;&EEgr;2&Ogr; ist und M(I) und M(II) einwertige
und zweiwertige Metallkationen sind, &eegr; das MoIekularverhältnis
von SiO2/Al2O3/ m die Anzahl der Mole
Wasser ist] . Das Molekularverhältnis (SiO2/Al2O3) ist
vorzugsweise im Bereich von 0,5-20, das Molekularverhältnis (Na2O/CaO) ist vorzugsweise im Bereich von
1-10, die Ionenaustauscherkapazität ist 5-40 mg
Äquivalent/100g. Die Korngröße des Füllstoffes beträgt
vorzugsweise 250-300 mesh. Der Farbträger wird vorzugsweise angereichert mit Alumosilikat, einer
oder zwei Sorten von Metalloxiden aus ZnO, TiO2,
Fe2O3, BaO, Al2O3, einer oder zwei Sorten von Metallpulvern
aus Zn, Fe, Al und Cu im Verhältnis von 30-40, 0-20, 0-20 Gewichtsprozent in dieser Reihenfolge.
Bei Anwendung dieses Farbanstriches wird ein Überzug mit einer Kapazität zum Austausch und zur Absorption
von Ionen erhalten.
Je nach Molekularverhältnis des Füllstoffes und Menge 15 seiner Zugabe ist die Absorptionskapazität des Überzuges
im Bereich von 90-110 mg Äquivalent/100 g, Ionenaustauschkapazität
ist 10-30 mg Äquivalent/100 g.
Bei Herstellung eines Farbanstriches auf diesem Weg 20 und Anwendung auf der Unterseite eines Schiffes wird
ein anorganischer Überzug erhalten, welcher nachweislich eine dreimal höhere Absorptionskapazität als ein
natürlicher Zeolith hinsichtlich der Absorptionsmenge von Kationen, insbesondere Ca2+ hat (siehe Tabelle
25 1) .
Mit Infrarotabsorptionsspektralanalyse, Röntgenstrahlbeugungsanalyse,
Röntgenstrahlotoelektronenanalyse, Differential-Thermoanalyse wurde nachgewie-30
sen, daß der Überzug eine dreidimensionale netzartige Struktur hat, welche geeignet ist, die Funktion des
Ionenaustausches und der Absorption zu erfüllen.
An der Unterseite eines Schiffes haftend, scheiden 35 die Organismen eine adhäsive Substanz ab, Aminosäure-
kalziumkolloid, welche eine hochfeste Molekularadhäsion auf der Oberfläche des Objektes bewirkt und fest
daran haftet.
Da die Oberfläche des Überzuges sehr aktiver Alkalimetallkationen enthält, ist sie fähig zu einem einfachen
Austausch mit anderen Metallkationen. Dadurch absorbiert der Überzug Ca2+ aus der Aminosäurekalziumkolloidlösung
des adhäsiven Ausscheidungsproduktes der Meeresadhäsionsorganismen, wodurch die Adhäsionsstärke der Adhäsionsorganismen geschwächt wird und
sie unfähig gemacht werden aufzuwachsen.
sie unfähig gemacht werden aufzuwachsen.
Vergleich der Ionenabsorptionsfähigkeit | von Zeolit und anorganischem überzug | Nr. 2 | Nr. 3 | Nr. 4 | Nr. 5 | Nr. 6 | Nr. 1 | Nr. 2 | Austausch komponente |
Austauschabsorp tionskomponente |
Absorptionskapazität (mg Ä'quivalent/100 g) | 41,45 | 40,50 | 60,55 | 61,35 | 59,35 | 47 | 48 | Na+ | ||
von natürlichem Zeolit von überzug | 21,74 | 20,74 | 25,74 | 27,94 | 17 | 17 | 17 | Na+ | NH* -4 Na+ | |
Muster Nr. 1 |
40,84 | 41,74 | 41,41 | 40,83 | 40,56 | 119,38 | 109,38 | Ca2 + | Na+ -* NH* » |
|
40,35 | NH+ -* Ca2 + | |||||||||
21,74 | ||||||||||
40,83 |
12 Tabelle
Kapazität der Ca-Ionenabsorption und Austausch des Überzuges
Absorptions- Absorptionskapazität kapazität pro 100 g pro 1 cm2
Austausch | Austausch |
kapazität | kapazität |
pro loo g | pro 1 cm2 |
17 mg | 0,01 mg |
Äquiv. | Äquiv. |
Äquivalent der ausgeschiedenen Flüssigkeit von Meeresadhäsionsorganismen
100 mg
Äquiv.
Äquiv.
0,06 mg Äquiv. 2 &khgr; 10~ mg Äquiv. pro 1 cm2
Wie aus Tabelle 2 ersichtlich, ist die Austauschkapazität pro 1 cm2 des Überzuges 0,01 mg Äquivalent und
die Menge an von den Meeresadhasionsorganismen ausgeschiedenem Kalzium 2 &khgr; 10"5 mg Äquivalent. Diese Zah-5
len zeigen, daß die Kalziumaustauschfähigkeit des Überzuges weit höher ist.
Folglich hat nicht nur der Überzug die Kapazität zur Absorption einer gewissen Menge an von den Meeresadhäsionsorganismen
einschließlich Epiphyten abgesondertem Kalzium, sondern auch der Desorptions-Absorptionsprozeß
von Kalzium und Natrium setzt sich aufgrund der konstanten reversiblen Reaktion im Meereswasser
fort. Deshalb ist die fäulnisverhindernde Ka-
15 pazität gegen Meeresadhasionsorganismen einschließlich Epiphyten solange dauerhaft wie der Überzug existiert.
Die Funktion des Überzuges zum Schutz von Eisen vor 20 Korrosion wird auch durch den Mechanismus der Absorption
und Fixierung der Ionen durch Unterbinden des Flusses von Eisenionen, bedingt durch die Ionenabsorptionskapazität,
erklärt.
25 Die Röntgenstrahl-Fotoelektronenanalyse des Überzuges ist in Fig. 1 gezeigt. Es ist dargestellt, daß die
Additive chemisch binden, um einen passivierenden Überzug zu bilden.
Ausführungsbeispiel
Der Farbträger wird gemäß der ersten Methode erhalten. Dieser Farbträger wird mit Füllstoff der nachfolgenden
Zusammensetzung gemischt und der daraus resultierende Farbanstrich für Muster und den Unter-
boden eines Schiffes verwendet, eine Woche lang ausgehärtet, gefolgt von Belichtungstest und Realtest.
Zusammensetzung: (in Gewichtsprozent) 5
Farbträger 40-60
Alumosilikat 20 - 30
Metalloxid 5-20
Zinkpulver 5-16.
Das Ergebnis zeigt, daß die fäulnisverhindernde und korrosionsverhindernde Funktion des Überzuges über
15 Jahre seit Beginn des Realtests bis jetzt aufrecht
erhalten wurde.
15
15
Zweite Methode
Polyethylenglykol (n=l-2000) wird zu Silikatlösung mit einem Molekularverhältnis (M2O/SiO2) = 0,4-0,25
zugegeben.
Ersteres bewirkt eine Neutralisation, und Polysilikatelastomer
(PSE) wird erhalten.
HO-(CH2CH2O)n-H + Na2O^nSiO2 +^eH2O =
= 2HO-(CH2CH2O)-Na + (H2SiO3) n ^yH2O + (x-y)H20.
Das ausgefällte PSE wird in einer Silikatlösung dispergiert, so daß das Molekularverhältnis (PSE/SiO2)
30 0,1-10,0 sein kann, danach Aluminiumsalzlösung hinzugegeben, so daß das Molekularverhältnis (Al2O3/SiO2)
0,01-5,0 sein kann und auf 100° C aufgeheizt, um den Farbträger zu erhalten.
Dieser Farbträger wird gemischt mit Bariumsulfat, Kalziumsulfat, 1-2 Sorten von Metalloxiden wie Aluminiumoxid,
Titanweiß, Zinkoxid und so weiter im Verhältnis von 5:1-10 Gewichtsanteilen, welches zu einem
pastösen Zustand führt, so daß ein ausgezeichneter rauchloser, feuchtigkeitssteuernder, antibakterieller,
antistatischer Anstrich, wie er für das Anstreichen innerhalb und außerhalb von Bauwerken oder Farben
für Bilder benötigt wird, erhalten wird.
Der so hergestellte Anstrich ist anwendbar für Gewebe, Betonbeschichtung, Glas, Eisen, Schiefer und
Stein und so weiter, ausgenommen Harz und Ölfarbengrundanstrich .
Ausführungsbeispiel
Der gemäß der zweiten Methode erhaltene Farbträger wird mit einer Dispersion der folgenden Zusammensetzung
gemischt und verwendet zum Zementanstrich unter Aushärtung von einer Woche:
Farbträger 40 - 60 Gewichtsprozent
Titanoxid 5-10 Gewichtsprozent
25 Zinkoxid 5-10 Gewichtsprozent
Bariumsulfat 10 - 25 Gewichtsprozent.
Wie aus Tabelle 3 ersichtlich, hat der Anstrich zur Dekoration der Innenseite und Außenseite von Gebäuden
und Bauwerken hervorragende Feuchtigkeitssteuerung, antibakterielle und antistatische Eigenschaften und
ist wasserfest und rauchlos. Dadurch ist seine Wartungsfreiheit sehr lang und er bietet eine gute hygienische
Umgebung. Weiterhin ist er vollständig an-
organisch, so daß er ebenfalls eine Alterungsbeständigkeit aufweist.
Realtest
5
5
Bei Verwendung von organischem Anstrich als Anstrichsmaterial für Innen- und Außengestaltung von
Gebäuden, wurde dieser innerhalb eines Monats in
schiitunelbildender Umgebung (bei Feuchtigkeit von ca. 90 %, Temperatur von 20-30° C) schimmlig und innerhalb eines Jahres kontaminiert, wodurch unvermeidbar ein Wiederanstrich erforderlich wurde.
Gebäuden, wurde dieser innerhalb eines Monats in
schiitunelbildender Umgebung (bei Feuchtigkeit von ca. 90 %, Temperatur von 20-30° C) schimmlig und innerhalb eines Jahres kontaminiert, wodurch unvermeidbar ein Wiederanstrich erforderlich wurde.
Die Verwendung des Anstriches gemäß der Erfindung für 15 Innen-Außenanstriche und auch Farben für Bildern hat
jedoch bis jetzt, seit der Realtest vor acht Jahren begann, zu keinerlei Schimmelwachstum geführt und die
Oberfläche des Objektes wurde sogar in der schimmelbildenden Umgebung bis jetzt nicht kontaminiert.
20
Claims (15)
- sionsverhindernder, unschädlicher fäulnisverhin-5 dernder Farbanstrich,dadurch gekennzeichnet, daß eine denaturierte hochviskose Silikatkolloidlösung, bestehend aus Ammoniumsilikat (XH2SiO3*NH4OH'VH2O) mit einem Molekularverhältnis(NH4OH/SiO2) 0,25-0,5 und Silikatlösung M2O^nSiO2mit Molekularverhältnis (K2OfSiO2) 0,25-0,5 im Verhältnis von 1-50:100 dispergiert ist mit MX (M:Li,Na,K,Ba,Ca,Al; Xr F,Br,Cl), so daß das Molekularverhältnis (MX/SiO2) 0,01-0,05 beträgt und gemischt ist mit Alumosilikat, einer oderzwei Sorten Metalloxiden aus ZnO, TiO2, Fe2O3, BaO, Al2O3 und einer oder zwei Borten von Metallpulvern, wodurch eine dauerhafte korrosionsverhindernde, unschädliche fäulnisverhindernde Funktion bewirkt wird.
- 2. Farbanstrich nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die denaturierte Silikatkolloidlösung aus einer Mischung von Ammoniumsilikat miteinem Molekularverhältnis (NH4OH/SiO2) 0,25-0,5und Silikatlösung M2O^nSiO2 mit einem Molekularverhältnis(M2O/SiO2) 0,25-0,5 im Verhältnis von 1-50:100 Gewichtsanteilen besteht.
- 3. Farbanstrich nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die denaturierte, hochviskose Silikatlösung (Farbträger) die gemäß Anspruch 2 zusammengesetzte denaturierte Silikatkolloid-lösung und MX enthält, so daß das Molekularverhältnis
(MX/SiO2) 0,01-0,5 beträgt. - 4. Farbanstrich nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das dispergierte Alumosilikat M (I)2O-M (II) O-Al2O3 ^nSiO2-InH2O [wobei M(I) oder M(II) einwertiges oder zweiwertiges metallisches Kation, &eegr; das Molekularverhältnis von SiO2/Al2O3, m die Anzahl Mole Wasserist] ein Molekularverhältnis (Na2O/CaO) im Bereich von 1-10, ein Molekularverhältnis (SiO2/Al2O3) im Bereich von 0,5-2,0 und die Ionenaustauscherkapazität im Bereich von 5-40 mg Äquivalent/100 g liegt.
- 5. Farbanstrich nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß denaturierte Natriumsilikatlösung gemischt ist mit einer oder zwei Sorten von Metalloxiden aus der Gruppe ZnO,TiO2, Fe2O3, BaO, Al2O3, Alumosilikatpulver und einer oder zwei Sorten von Metallpulver aus der Gruppe Zn, Fe, Al, Cu von 0-20, 30-40, 0-20 Gewichtsprozent in dieser Reihenfolge.
- 6. Farbanstrich nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß seine chemische Struktur eine dreidimensionale Struktur an der Oberfläche des Objektes bildet, wodurch die ad-0 häsiven Ausscheidungen Aminosäurekalziumkolloidder adhäsiven Organismen am Schiff in Unordnung gebracht werden und ein fäulnisverhindernder Effekt gegeben wird.
- 7. Farbanstrich nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß er einen unschädlichen fäulnisverhindernden Effekt ohne Verwendung von giftigen Materialien ergibt.
- 8. Farbanstrich nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß er einen korrosionsverhindernden Effekt durch Unterbindung des Ionenflusses von Eisen ergibt.
- 9. Farbanstrich nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß er einen korrosionsverhindernden und fäulnisverhindernden Effekt dauerhaft bis zum Ende der Wartungszeit des15 Schiffes aufgrund des umgekehrten Prozesses derIonenabsorption und des Austausches im Meereswasser ergibt.
- 10. Vollständig anorganischer Anstrich zum Anstrei-2 0 chen innerhalb und außerhalb von Bauwerken undFarben für Bilder,dadurch gekennzeichnet, daß ein Polysilikatelastomer (PSE) aus Polyethylenglykol und Silikatlösung, so daß das Molekularverhältnis (PSE/SiO2) 0,1-10 beträgt, mit Aluminiumsalzlösung, so daß das Molekularverhältnis (Al2O3/SiO2) 0,01-5,0 beträgt, und ein oder zwei Sorten von Pigmenten aus der Gruppe Bariumsulfat, Kalziumphosphat, Aluminiumoxid,3 0 Titanweiß, Zinkoxid und anderen Pigmenten gemischt ist, um monoflüssigen Anstrich von pastösem Zustand adäquat zur Herstellung funktioneilen Materials zum Anstreichen innerhalb und außerhalb von Bauwerken und Farben für Bilder zu erhalten.
- 11. Farbanstrich nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß Polyethylenglykol (n=l-2000) mit Silikatlösung mit Molekularverhältnis (M2O/SiO2) 0,4-0,25 gemischt ist, um Polysilikatelastomer (PSE) zu erhalten.
- 12. Farbanstrich nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine durch auf 100° C erhitzte denaturierte Silikatfarbträgerkolloidlö-10 sung aus PSE, das mit Silikatlösung in Anspruch 11 gemischt ist, so daß das Molekularverhältnis (PSE/SiO2) 0,1-10 beträgt, und Lösung mit Aluminiumsalz besteht, so daß das Molekularverhältnis (Al2O3/SiO2) 0,01-5,0 beträgt.
- 13. Farbanstrich nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die denaturierte Silikatfarbträgerkolloidlösung mit ein oder zwei Sorten von Pigmenten aus der Gruppe BaSO4, CaCO3,0 TiO2 und anderer Pigmente im Verhältnis von5:1-10 Gewichtsanteile gemischt ist.
- 14. Farbanstrich nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß er zusammenwirkt mit
- Gewebe, Glas, Stahl, Schiefer und Stein.
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