DK154784B - Fremgangsmaade til rensning og rustbeskyttelse af en metaloverflade - Google Patents

Description

DK 154784 B

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til rensning og rustbeskyttelse af en metaloverflade ved at der påføres overfladen et korrosionsbeskyttelsesmiddel mens der slibes med et slibemiddel hvis partikler er belagt 5 med et bindemiddel og et korrosionsbeskyttelsesmiddel.

En fremgangsmåde af denne type er kendt fra det britiske patentskrift nr. 1.377.484, hvor det foreslås at de slibende partikler er belagt med et bindemiddel og et beskyttelsesmetal såsom zink, aluminium, kadmium 10 eller bly som beskyttelsesmiddel mod korrosion. Især zink benyttes som beskyttende metal.

I skibsbygningsindustrien og ved fremstilling af stålkonstruktioner, navnlig hvor stålet underkastes en rustbeskyttende behandling før det viderebehandles eller 15 -bearbejdes, er der ulemper ved brugen af zink som korrosionresistent metal. Fx er den røg, der udvikles ved autogen eller elektrisk skæring og/eller svejsning af stål belagt med zink, skadelig for helbredet. Svejseren bliver således fx tvunget til at bære en hjelm hvortil der 20 føres renset luft. Denne form for beskyttelse opleves imidlertid som en ubehagelighed. Endvidere må værkstederne ventileres intensivt. Yderligere er hastigheden ved skæring af stål belagt med zink lavere end ved skæring af ubehandlet stål eller stål belagt med en zink-25 fri grunder.

Selv om fx anvendelsen af zink som beskyttelsesmetal ved den ovenomtalte fremgangsmåde fører til effektiv beskyttelse mod korrosion af den metaloverflade som aktiveres ved slibningen, har det vist sig at metalover-30 fladen under lagring i fri luft efter nogen tids forløb udviser en hvid afsætning som resultat af dannelse af zinkoxydationsprodukter såsom zinkoxyd, zinkhydroxyd og zinkkarbonater (såkaldt "hvid rust"). Når metaloverfla den senere skal males, må denne hvide afsætning først 35 fuldstændigt fjernes, hvilket medfører en yderligere ar bejdskrævende og omhyggelig behandling. I praksis har det vist sig, at fjernelsen af den hvide afsætning en-

DK 154784B

2 ten er ufuldstændig eller fører til beskadigelse af det tynde, beskyttende metallag. Hvis den hvide afsætning ikke eller kun delvis fjernes, svækkes vedhængningen af malingssystemet stærkt, og der sker blæredannelse, især 5 når malingssystemet udsættes for et vandigt medium såsom kondensvand eller vandige opløsninger af kemikalier. En anden ulempe ved den kendte fremgangsmåde, hvor metaloverfladen påføres en zinkbelægning, består i at dette zinklag har forholdsvis ringe mekanisk styrke, 10 hvilket fører til at det påførte malingssystem vil blive mekanisk svagt og let kan beskadiges, fx af faldende værktøj, hvorved malingssystemet igen lettere kan løsne sig fra underlaget.

Blandt anden kendt teknik på området skal der 15 henvises til tysk offentliggørelsesskrift nr. 25 43 362, der angiver brug af nitroaromatiske karboxylsyrer som korrosionsinhiberende middel der sættes til det medium, der er i kontakt med det metal der skal beskyttes.

USA-patentskrift nr. 3 746 643 beskriver et rust-20 inhiberingssystem som indeholder et nærmere angivet di-spergeringsmiddel og et nærmere angivet karbonat, men tillige et mikrokrystallinsk voks.

Formålet med opfindelsen er at tilvejebringe en fremgangsmåde ved hvilken ulemper den kendte teknik er 25 afhjulpet, fx dannelsen af "hvid rust" og svækkelse af malingssystemet på grund af et zinkrigt underlag, men hvor der ved den slibende behandling stadig dannes et korrosionsbeskyttende overtræk på metaloverfladen.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen er ejendommelig 3 0 ved det i krav 1's kendetegnende del angivne.

Da det korrosionsbeskyttende salt er uopløseligt eller tungtopløseligt i vand, beskytter det effektivt mod osmotisk virkning efter påførsel af malingssysternet, og følgelig vil der ikke bagefter optræde blæredannelse 35 eller andre løsnende fænomener i malingslaget. Hvis fx en metalgenstand lagres i fri luft, forhindres det desuden at det korrosionsbeskyttende salt fjernes af regn

DK 154784 B

3 eller kondensvand før malingssystemet til sin tid skal påføres.

Som eksempler på korrosionsbeskyttende salte kan nævnes salte af aromatiske karboxylsyrer indeholdende ni-5 trogrupper, fortrinsvis salte af aromatiske nitrokarbo-xylsyrer med 7-14 C-atomer, fx nitrobenzoesyre, nitro-ftalsyre, nitroisoftalsyre, nitrotereftalsyre, 3-nitro-2-metyltereftalsyre og nitronaftalendikarboxylsyre. Fortrinsvis anvendes tungmetalsalte såsom bly- og/eller 10 zinksalte af karboxylsyrerne. Især bruges zinksaltet eller bly-zinksaltet af 5-nitroisoftalsyre. Eksempler på filmdannende, alkaliske kompleksforbindelser af et jord-alkalimetalsalt med en organisk sulfonsyre og et jord-alkalimetalkarbonat er især kalciumsalte. Navnlig kan 15 der som korrosionsbeskyttende salt anvendes en blanding af kalciumkarbonat og kalciumsaltet af en alkylfenylsul-fonsyre hvis alkylgruppe har 22 C-atomer.

De bindemidler hvormed de slibende partikler overtrækkes, kan være af vidt forskellig art. Fortrins-20 vis anvendes et bindemiddel der er forligeligt med det malingssystem som senere skal påføres. Som eksempler på egnede bindemidler kan nævnes epoxyharpikser, polyamidharpikser og kumaron-inden-harpikser. De er forligelige med malingssystemer baseret på epoxyharpikser. Hvis an-25 vendelse af et malingssystem baseret på fx en umættet polyesterharpiks eller akrylatharpiks skulle ønskes, kan der som bindemiddel anvendes en copolymer af styren og en akrylatmonomer, som fx metylmetakrylat og/eller butyl-akrylat. Eventuelt kan der bruges blandinger af binde-30 midler.

Som eksempler på egnede slibemidler kan nævnes u-organiske materialer, såsom glasperler, kobberslagge og aluminiumoxydgranulater såsom karborundum og sand. Ved slibebehandlingen får slibepartiklerne stor kinetisk ener-35 gi på samme måde som praktiseres ved sandblæsning, idet de indføres i en luftartstrøm, en dampstrøm eller en væskestrøm, eller mekanisk som ved slibning ved hjælp af

DK 154784B

4 en centrifuge. Slibebehandlingen sker fortrinsvis på land/ fx under fri himmel eller under et beskyttelsestag.

Foruden bindemiddel og korrosionsbeskyttende salt kan de slibende partiklers belægning indeholde andre 5 komponenter, fx fyldstoffer, fx mikroniseret talkum, mi-kroglimmer og glimmerjern samt rustomdannende midler. Om ønsket kan også korrosionsmodstandsdygtige metalpulvere såsom zinkpulver være til stede. I denne forbindelse har det overraskende vist sig, at når zink er til stede, for-10 hindrer de korrosionsbeskyttende salte dannelse af "hvid rust" og bevirker dannelse af et mekanisk stærkt substrat.

Oven på det ved den foreliggende fremgangsmåde påførte korrosionsbeskyttelsesmiddel skal i reglen påfø-15 res et malingssystem, der fortrinsvis er porefrit så der sikres tilfredsstillende modstandsdygtighed mod korrosion. Som eksempler på egnede malingssystemer kan nævnes sådanne, som er baseret på epoxyharpikser, polyuretan-bindemidler, umættede polyesterharpikser, akrylatharpik-20 ser, vinylharpikser og klorerede gummier. Hvis der ikke stilles særligt høje krav til den kemiske modstandsdygtighed af malingssystemet, kan der anvendes alkydharpik-ser. For at opnå tilfredsstillende beskyttelse skal belægningens tykkelse i reglen ligge i området fra 100 til 25 750 pm. Toplaget kan påføres på en hvilken som helst kon ventionel måde, fx med pensel, malerulle eller ved forstøvning og om ønsket i flere trin.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen skal i det følgende belyses ved nogle eksempler.

30

Eksempel I-VII

Et slibemiddel i form af korund overtrækkes i en roterende tromle med et korrosionsbeskyttende middel på den ne- denfor beskrevne måde. Korunden og overtræksmidlet bian-jo des indtil sidstnævnte er homogent fordelt på overfladen af slibepartiklerne. Den anvendte epoxyharpiks er en di-glycidylæter af bisfenol A og går i handelen under vare-

DK 154784 B

5 mærket "Epikote'® 828 og har en ækvivalentvægt på 180-210. Zinkpulveret går i handelen under va- i(g) remærket "Zincomox,My AAA og har et zinkindhold på mindst 98 vægt% og en partikelstørrelse på 2-4 μπι.

5 Forbindelsen, der nedenfor omtales som kalciumsul- fonat, er en blanding af kalciumkarbonat og kaliciumsal-tet af en alkylfenylsulfonsyre med 22 C-atomer i alkylgrup-pen. Tallene repræsenterer vægtdele. Eksempel I er et sammenligningseksempel.

10 I Korund 1000

Epoxyharpiks 4

Zinkpulver 200 15 II Korund 1000

Epoxyharpiks 4

Zinksalt af 5-nitroisoftalsyre 50 III Korund 1000 2 0 Epoxyharpiks 4

Blyzinksalt af 5-nitroisoftalsyre 80 IV Korund 1000

Epoxyharpiks 0,4 25 Kalciumsulfonat 3,6

Zinksalt af 5-nitroisoftalsyre 50 V Korund 10Q0

Epoxyharpiks 0,4 30 Kalciumsulfonat .3,6

Blyzinksalt af 5-nitroisoftalsyre 60 VI Korund 1000

Epoxyharpiks 4 35 Zinkpulver 150

Zinksalt af 5-nitroisoftalsyre 50 6

DK 15478 B

VII Korund 1000

Epoxyharpiks 4

Zinkpulver 150

Blyzinksalt af 5-nitroisoftalsyre 50 5

Korroderende stålplader (stål 37) slibes med korundpartikler overtrukket med de ovenangivne blandinger, indtil der opnås en ren, ensartet belagt ståloverflade.

Med de således fremstillede forsøgsplader udføres følgen-10 de undersøgelser.

A. Pladerne eksponeres i fri luft i fire uger og bedømmes derefter i henhold til ASTM standardmetode D 610.

Den tid, det tager for pladerne at nå rustgraden 3 i rustgradskalaen måles. Pladerne undersøges også med hen- 15 syn til den tid, det eventuelt tager at danne "hvid rust" på dem. Til sammenligning tjener en stålplade slebet med ikke-overtrukket korund (kontrol). De fundne værdier er angivet i tabel 1.

20 _.Tabe.L_l_

Slibemiddel Tid til at nå Dannelse af rustgrad 3 "hvid rust" (ASTM D 610, (tid i dage) _dage_

Kontrol 1 25 I (sammenligning) 28 2 II 14 ingen III 28 ingen IV 14 ingen V 28 ingen 30 VI 28 ingen VII_28_ingen B. Efter at pladerne er slebet, overtrækkes de med en maling med højt fyldstofindhold, baseret på epoxy-polyamid, til en lagtykkelse på 200 pm (i tør tilstand).

35 Efter en uges hærdning ved stuetemperatur, skrabes der en ridse på en del af pladerne, hvorefter de udsættes for en saltsprøjteprøve i henhold til ASTM B 117-61. Den tid, 7

DK 154784 B

det tager at få dannet en 2 mm blære fra ridsen, måles. Endvidere bestemmes på en anden del af pladerne · vedhængningen (trækhastighed 2 mm/minut).

^ Tabel 2

Eksempel Tid til dannelse Vedhængnings- af en 2 mm blære, storke, i kg/ _timer_crn _ I (sammenligning) 168 '80 II 960 110 1 0 III 960 120 IV 960 1 10 V _960_1_10_ C. Efter en uge i fri luft behandles pladerne med et 15 malingssystem bestående af to lag epoxygrunder (baseret på epoxyamin), hver med en tykkelse i tør tilstand på 35 μιη, og to toplag af polyuretanmaling (baseret på akrylat-polyol af biuretet af hexametylendiisocyanat), hver med en tykkelse i tør tilstand på 40 μιη. Efter en uges hærd-20 ning ved stuetemperatur skrabes der på en del af pladerne en ridse i. henhold til ASTM B 117-61, og de underkastes en saltsprøjteprøve. Tiden for dannelse af en 2 mm blære bestemmes. Desuden bestemmes på en anden del af pladerne vedhængningen (trækhastighed i 2 mm/minut).

25

Tabel 3

Slibemiddel Tid til dannelse Vedhængnings- af en 2 mm blære, styrke,« _timer_i kg/cin_ I (sammenligning) 72 120 30 II 96 III -120 IV 96 V 120 - VI 288 210 35 VII_480_210_

Claims (8)

1. Fremgangsmåde til rensning og rustbeskyttelse af en metaloverflade ved at der påføres overfladen et kor-rosionsbeskyttelsesmsiddel mens der slibes med et slibe- 5 middel hvis partikler er belagt med et bindemiddel og et korrosionsbeskyttelsesgrupper, kendetegnet ved at der som korrosionsbeskyttelsesmiddel anvendes et salt der har en opløselighed i vand ved 20°C på højst 20 g/1 og er udvalgt blandt salte af aromatiske karboxylsyre 10 indeholdende en nitrogruppe, og filmdannende, alkaliske kompleksforbindelser af et jordalkalimetalsalt og en organisk sulfonsyre og et jordalkalimetalkarbonat.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved at der anvendes et salt af 5-nitroisoftalsyre.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1 og 2, kendeteg net ved at der som korrosionsbeskyttende salt anvendes et zink- eller blyzinksalt af en nitrogruppeholdig aromatisk karboxylsyre.

4. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af kra-20 vene 1-3, kendetegnet ved at der anvendes et salt af en aromatisk nitrokarboxylsyre med 7-14 C-atomer.

5. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved at der som jordalkalimetalsalte anvendes kalciumsalte.

6. Fremgangsmåde ifølge krav 5, kendetegnet ved at der som korrosionsbeskyttende salt anvendes en blanding af kaliciumkarbonat og kaliciumsaltet af en al-kylfenolsulfonsyre hvis alkylgruppe har 22 C-atomer.

7. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af kra- 30 vene 1-6, kendetegnet ved at belægningen på de slibende partikler indeholder et korrosionsbeskytende metalpulver .

8. Fremgangsmåde ifølge krav 7, kendetegnet ved at det anvendte korrosionsbeskyttende metalpulver er 35 zinkpulver.