DEP0031467DA - Verfahren zur Isolierung der Außenhaut von Eisen und Stahl zwecks Verhinderung von Rostbildungen - Google Patents

Description

Im Gegensatz zu den bisher bekannten Methoden der Rostschutzbehandlung von Eisen- und Stahlprodukten, bestehend in der mechanischen bzw. chemischen Entrostung und thermischen Vorbehandlung, sowie nachfolgenden Anbringung von Schutzschichten, besteht die vorliegende Erfindung darin, dass die Aussenhaut von Eisen- und Stahlprodukten, in direktem Anschluss an den Herstellungs- oder Verarbeitungsprozess - ehe eine Rostbildung stattfinden konnte - mit einer die Rostbildung verhindernden Isolierschicht versehen wird, welche die Weiterverarbeitung der geschützten Produkte nicht hindert.

Es ist in erster Linie dabei an eine Aussenbehandlung von Walzwerksprodukten jeder Art gedacht, wie z.B. Schienen, Schwellen, Spundeisen, Träger, Profileisen, Draht, Röhren, Bleche usw. im Anschluss an den Walzprozess, ehe die Produkte soweit erkaltet sind, dass eine Rostbildung eintreten kann.

Bekanntlich entsteht Rost als Folge eines elektrochemischen Prozesses, wenn Eisen und Stahl in erkaltetem Zustande mit Luftfeuchtigkeit in Verbindung kommt. Es bilden sich dann Lokalelemente, wodurch Fe-Ionen sich, unter Einwirkung des Säuregehaltes der Luft, mit Graphit- oder Karbid-Körnern zu FeO, Fe(sub)2O(sub)3, Fe(sub)3O(sub)4, d.h. zu einer Mischung von Eisenoxyden und Eisenhydroxyden verbinden. Salzwasser, salzhaltige Luft, Rauchgase und sonstige chemische Einflüsse begünstigen den Rostprozess.

Es ist andererseits bekannt, dass keine Rostbildung stattfinden kann, solange der Feuchtigkeitsgehalt der Luft entsprechend unter 60% bleibt. Gemäss vorliegender Erfindung wird also die Isolierschicht angebracht, ehe das Walzprodukt völlig erhaltet ist, also ehe eine Rostbildung beginnen konnte. Die noch vorhandene Eigentemperatur der Walzprodukte, zweckmässig im Rahmen von 50 - 90°, wird dabei ausgenutzt zur Anbringung einer zuverlässig isolierenden und fest an der Aussenhaut haftenden, schnell an der Luft trocknenden Schutzschicht.

Als Schutz und Isolierschicht ist ein Film als thermoplastischen, zäh elastischen und dehnbaren Kunstharzen vorgesehen, der, vermöge seiner Klebekraft, fest an der Aussenhaut haftet, dem Verschleiss starken Widerstand entgegensetzt und den rostbildenden Substanzen den Zutritt zum Metall verwehrt und die Bildung von Lokalelementen verhindert, durch wirksame Isolierung der in der Aussenhaut lagernden Fe-Partikel gegen die benachbarten Graphit- und Karbidkörner.

Als Schutzfilm kommen vorzugsweise mit Weichmachern versetzte, stark klebende, zähe Polymerisate von Vinyl-Verbindungen in Frage, welche die Atomgruppe CH(sub)2= CH - enthalten, bzw. Kunstharzmischungen, welche diese Vinyl-Verbindungen enthalten.

An sich ist die Verwendung von Schutzfilmen aus verschiedenen Vinyl-Verbindungen für sich oder in Verbindung mit anderen Kunstharzen - auch härtenden Kunstharzen - unter Zusatz von rosthindernden oder rostlösenden Stoffen, Farben, Metallstaub und dgl. als Rostschutzüberzüge für Eisen- und Stahlprodukte bekannt.

Das Neue liegt also 1) in der Anbringung solcher Schutzfilme, ehe ein Rostprozess beginnen kann, 2) in der Anpassung der Schutzfilme an die dadurch gegebenen neuen Möglichkeiten, d.h. den Zustand der zu isolierenden Materialien, unter Berücksichtigung ihrer späteren Verwendung und 3) in der Ausnutzung der noch vorhandenen Eigenwärme der Produkte zur Anbringung zuverlässiger Schutzfilme.

Die besonderen Vorzüge und charakteristischen Eigenheiten der vorliegenden Erfindung werden nachstehend an Hand dieser drei Punkte näher erläutert.

ad 1): Es bedarf keiner Beweisführung, dass die Anbringung der Schutzfilme im Walzwerk selbst ökonomischer, sowie technisch leichter und zuverlässiger auszuführen ist, als in der Verarbeitungswerkstätte oder auf der Baustelle, ganz abgesehen von der Schädigung der Walzprodukte durch Anrosten auf dem Lager und während des Transportes und der schwierigen und kostspieligen Entrostung.

ad 2): Die Zusammensetzung des Schutzfilmes kann den besonderen Aufgaben angepasst werden, die er zu erfüllen hat, einmal im Hinblick darauf, dass es sich um die Isolierung von noch nicht angerostetem Eisen handelt, zweitens im Hinblick auf den Bestimmungszweck und die vorgesehene weitere Verarbeitung des betreffenden Walzproduktes, drittens im Hinblick auf die etwa vorhandene Walzhaut und schliesslich im Hinblick auf die noch vorhandene Eigentemperatur des Walzproduktes.

Die Walzhaut ist eine sich im Verlaufe des Abkühlens bildende Oxydschicht, welche die Rostbildung begünstigt, die an sich aber porös ist und ungleichmässig fest am Eisen haftet. Man kann nun die Lösungen bzw. Emulsionen, in denen u.a. die den Film bildenden Vinyl-Verbindungen enthalten sind, so zusammensetzen, dass die etwa noch vorhandene Walzhaut chemisch zur Zersetzung gebracht wird und/oder von der Lösung oder Emulsion leichter durchdrungen und ebenfalls isoliert wird, sodass die den Film bildenden Kunstharze einerseits bis an die Aussenhaut der Metall geführt werden und andererseits auch die Walzhautreste isoliert werden. Man kann also in an sich bekannter Weise, je nach den Umständen, Phosphorsäure, Äthylazetat, Netzmittel usw. der Lösung oder Emulsion zusetzen.

Diese Zusammensetzungen sind an sich bekannt, vgl. z.B. "Vinyl Plymers in Surface Coatings", verfasst von C.W.Patton der "Bakelite Corporation" gerichtet an den New York Paint and Varnish Produktion Club, February, 1948.

Vorliegende Erfindung eröffnet also der Anwendung geeigneter Vinyl-Verbindungen neue Möglichkeiten.

Die gemäss vorliegender Erfindung im Walzwerk selbst erfolgende Rostschutzbehandlung, gestattet aber auch den Abkühlungsprozess in vielen Fällen so zu führen, dass durch entsprechende Luftbehandlung und Regulierung der Abkühlung, die Rostbildung, wie die Bildung der Walzhaut während des Abkühlungsprozesses verhindert oder vermindert wird, wodurch natürlich die Anbringung eines wirksamen Schutzfilmes noch erheblich erleichtert wird.

Es ist selbstverständlich, dass der Harzgehalt von etwa 10 - 20% der Lösung oder Emulsion, der Grad der Polymerisation, der Erweichungspunkt der Harze, die Verdunstungstemperatur des Weichmachers, die Wahl der Zusätze von z.B. Zinkchromat, die geeigneten Verdünnungs- und Lösungsmittel usw. der Eigentemperatur des Eisens und den besonderen Aufgaben angepasst werden, welche dem Schutzfilm, gemäss vorliegender Erfindung gestellt sind.

Es ist bekannt, dass Vinyl-Verbindungen höherer Polymerisationsgrade und höheren Molekulargewichtes weniger Feuchtigkeit aufnehmen und praktisch keine Feuchtigkeit durchlassen. Der Erweichungspunkt dieser Polyvinyl-Verbindungen liegt etwa zwischen 70 - 80°. Als wirksame Isolierschicht kommen vorzugsweise Lösungen und Emulsionen in Frage, welche diesem Polymerisationsgrad entsprechen.

Grundsätzlich sei aber darauf hingewiesen, dass z.B. ein Zusatz von feingemahlenem Graphit oder Kolloidalgraphit, der Aussenhaut eine grössere Gleitfähigkeit verleiht, welche die Weiterverarbeitung durch Ziehen, Pressen, Stanzen usw. erleichtert, sowie bei Transport und Lagerung die Beschädigung des Schutzfilmes verhindert. Wenn diese

Graphit-Zusätze in Höhe von etwa 10 - 15% der Lösung oder Emulsion zugesetzt werden, hebt die isolierende Wirkung des sich bildenden Filmes die Tendenz der Rostbildung auf, welche sonst Graphit ohne diesen isolierenden Schutzfilm begünstigen würde.

ad 3) Man kann, je nach der Form der Walzprodukte und je nach dem weiteren Verwendungszweck, Lösungen oder Emulsionen als Träger der den Schutzfilm bildenden Stoffen verwenden. Hiernach richtet sich dann auch, welche Eigentemperatur des Walzwerksproduktes am besten der Erreichung des gesteckten Zieles dient. Eigentemperaturen zwischen 50 - 90° gestatten die wirtschaftlichere und gefahrlosere Verwendung von Emulsionen, wobei man diese notfalls anwärmen kann, um das Temperaturgefälle zwischen Metall und Emulsion zu verringern. Andererseits kann man die Filmbildung bei ungenügenden Eigentemperaturen der Eisen- und Stahlprodukte verbessern durch Anwärmen der Emulsionen oder Aufspritzen der Lösungen mit Hilfe von Warmluft.

In den meisten Fällen dürfte die Anwendung des Tauchprozesses die wirtschaftlichste Form der Anbringung des Schutzfilmes sein, aber jede andere Form der Anbringung durch Spritzen, Streichen usw. ist anwendbar. Selbstverständlich muss bei der Zusammensetzung der Lösungen oder Emulsionen auf die Form der Anbringung Rücksicht genommen werden.

Ganz allgemein soll der Schutzfilm die Aufgabe einer Primäranstriches weitgehend erfüllen. Es ist also der Sekundäranstrich und, wo notwendig, der Deckanstrich, der Natur des Schutzfilmes anzupassen, was an sich ebenfalls schon bekannt ist. Es sind ja schon Anstriche ganz auf Vinyl-Basis, zum Schutze von Eisenkonstruktionen, Behältern, Schiffen usw. mit bestem Erfolg durchgeführt worden.

Als Schutzfilme kommen daher Zusammensetzungen von Lösungen und Emulsionen von Polyvinylacetat, Polyvinylbutyrat, Mischpolymeren von Vinyl-Chlorid und Vinyl-acetat in den verschiedensten Modifikationen in Frage, wie sie zur Behandlung von entrosteten Eisen- und Stahlprodukten in kaltem Zustand schon vorgeschlagen sind. Soweit hierbei Lufttrocknung vorgesehen war, wird diese beschleunigt und erleichtert durch Ausnutzung der noch vorhandenen Eigentemperatur des zu behandelnden Produktes. Es kommen aber auch Spezial-Zusammensetzungen in Frage, wie z.B. Mischpolymere von Vinylidenchlorid und Acrylnitril oder dgl. In jedem Falle wird der erhaltene Schutzfilm durch die Ausnutzung der Eigenwärme verbessert und die Anbringung in wirtschaftlicher Weise überhaupt erst möglich gemacht. Wenn eingangs vorzugsweise auf die Behandlung von Walzprodukten verwiesen wurde, so ist es natürlich ebenfalls im Rahmen der vorliegenden Erfindung möglich, geschmiedete, gezogene oder einer anderen Weiterbearbeitung unterworfene Produkte mit einem ihrer Eigenwärme angepassten Schutzfilm zu überziehen oder neu zu überziehen. Es sei diesbezüglich nur auf die Weiterverarbeitung von gewalzten Röhren, von Draht oder Bandeisen durch Ziehen oder Kaltwalzen, desgleichen auf die Herstellung von geschmiedeten Produkten, z.B. Ketten oder dgl. verwiesen. Bei allen Gegenständen, die einer längeren Lagerung, Transporten usw. bis zur endgültigen Verwendung oder weiteren Verarbeitung unterworfen sind, ist die Anbringung eines Schutzfilmes in direktem Anschluss an die Erzeugung, unter Ausnutzung der Eigenwärme vorteilhaft. Selbst dort, wo man bisher Schutzanstriche nicht anzubringen pflegte, ermöglicht die Ausnutzung der Eigenwärme die Anbringung wirksamer Schutzschichten.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht dem Fabrikanten, der bisher seine Produkte geschützt gegen Rost dem Handel zuführte, in wirtschaftlicher Weise seine Produkte so zu schützen, dass sie in unbeschädigtem Zustande in den Besitz der Händler, Weiterverarbeiter und besonderes der letzten Empfänger gelangen, die bisher die Rostschutzbehandlung verspätet und unter erheblich schwierigeren Verhältnissen durchführen mussten.

Claims (5)

1) Verfahren zur Isolierung der Aussenhaut von Eisen und Stahl, zwecks Verhinderung von Rostbildungen, dadurch gekennzeichnet, dass Eisen- und Stahlprodukte in direktem Anschluss an ihre Herstellung bzw. Weiterverarbeitung und vor völliger Erkaltung, ehe eine Rostbildung beginnen konnte, mit einer die Rostbildung verhindernden Isolierschicht versehen werden, welche die Weiterverarbeitung der geschützten Produkte nicht behindert und die Anbringung von Sekundär- und Deckanstrichen an der endgültigen Verwendungsstelle erleichtert.

2) Verfahren nach Anspruch 1), dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung der Isolierschicht an sich bekannte Lösungen oder Emulsionen von thermoplastischen, dehnbar-elastischen und hohe Klebkraft besitzenden Kunstharzen verwendet werden.

3) Verfahren nach Anspruch 1) und 2), dadurch gekennzeichnet, dass zur Bildung der Isolierschicht vorzugsweise Lösungen oder Emulsionen verwendet werden, welche mit Weichmacher versetzte, zähe Polymerisate von Vinyl-Verbindungen der Atomgruppe CH(sub)2 = CH - enthalten, mit oder ohne Beimischung von anderen Kunstharzen.

4) Verfahren nach Anspruch 1) - 3), dadurch gekennzeichnet, dass diesen Lösungen und Emulsionen andere Stoffe, wie z.B. Zinkchromat oder andere Metallsalze, sowie rostabweisende Stoffe, wie Natriumnitrit, Lithiumnitrit oder dgl. und/oder Stoffe wie Graphit, aktive Kohle usw. zugesetzt werden, welche geeignet sind, die isolierende und rostschützende Eigenschaft der Isolierschicht zu verbessern.

5) Verfahren nach Anspruch 1) - 4), dadurch gekennzeichnet, dass die Emulsionen vor dem Aufbringen erwärmt werden.