FI73716C - Vattenhaltiga belaeggningskompositioner och foerfarande foer framstaellning av desamma. - Google Patents

Description

1 73716

Vesipitoisia päällystysseoksia ja menetelmä niiden valmistamiseksi Tämä keksintö koskee vesipitoisia päällystysseok-5 siä, jotka koostuvat orgaanisesta polymeeristä ja epäorgaanisesta täyteaineesta, ja menetelmää päällystysseosten valmistamiseksi. Keksinnön mukaisia päällystysseoksia käytetään alustojen, erityisesti metallialustojen, kuten teräksen ja palavien materiaalien, kuten puun ja orgaanis-10 ten polymeerivaahtojen korroosiosuojauksen ja/tai palosuo-jauksen parantamiseksi.

Vesipitoiset tai veteen perustuvat päällystysseok-set käytettäväksi alustojen suojapäällystykseen, esimerkiksi ferrometallien suojaukseen korroosiota tai ruostu-15 mistä vastaan, ovat hyvin tunnettuja. Seokset koostuvat vesiliuoksesta tai tavallisesti vesidispersiosta (lateksista) , jossa on polymeeristä sideainetta (tyypillisesti akryylihomopolymeeria tai -kopolymeeria), yhtä tai useampaa pigmenttiä tai värjäysainetta ja valinnaisesti yhtä 20 tai useampaa muuta komponenttia, esimerkiksi paksunnosainei-: ta. Tällaiset päällystysseokset eivät yleensä anna merkit tävää korroosionsuojausta (ferro-) metalleille silloinkaan, kun ne sisältävät korroosioinhibiittoria, kuten pigmenttiä ja yleensä ne aikaansaavat vain vähäistä jos lainkaan suo-25 jausta paloa vastaan. Päällysteet, jotka on johdettu seok-• sista, joissa polymeerinen sideaine sisältää suuren halogee- nipitoisuuden, esim. vinyylikloridi- ja vinyylideeniklori-dipolymeerit ja suuren klooripitoisuuden kopolymeerit, voivat aikaansaada tietynasteisen korroosionkeston ja palon-20 suojauksen alustoille, sillä yleensä nämä polymeerit muodostavat koossapysyviä estokerroksia, jotka suojaavat metalleja korroosiolta eivätkä pala helposti. On kuitenkin hyvin tunnettua, että tällaistenkin päällysteiden parantaminen on aiheellista.

25 On ehdotettu parantaa päällysteiden palonsuojaus- ominaisuuksia sisällyttämällä päällystysseoksiin pala- 2 73716 mattomia epäorgaanisia materiaaleja. Vaikka epäorgaaniset materiaalit voivatkin parantaa päällysteen palonsuo-jausominaisuuksia jos niitä on läsnä suuret määrät, merkittävään vaikutukseen vaadittavat suuret määrät pyrkivät 5 vakavasti huonontamaan päällysteiden mekaanisia ominaisuuk-si ja huonontamaan päällysteiden tarttumista päällystettäviin pintoihin. Lisäksi tällaiset modifioidut päällysteet eivät yleensä aikaansaa alustojen merkittävästi suurempaa korroosiosuojaa kuin modifioimattomat päällysteet.

10 Nyt on keksitty epäorgaanista materiaalia sisältä viä päällystysseoksia, jotka antavat päällysteitä., jotka aikaansaavat alustojen hyvän korroosioneston ja hyvän pa-losuojauksen (lämmönkesto mukaanluettuna). Keksintö perustuu siihen, että se antaa parantuneet korroosion- ja pa-15 lonsuojausominaisuudet päällysteille, jotka on johdettu vesipitoisista polymeeripohjaisista pää1lystvsseoksista samalla, kun ne säilyttävät riittävät mekaaniset ominaisuudet tällaisissa päällysteissä.

Tämän keksinnön mukaisesti aikaansaadaan vesipitoi-20 nen päällystysseos, joka koostuu vermikuliittisuoinujen : dispersiosta kalvon muodostavan polymeerisen sideaineen vesiliuoksessa tai -dispersiossa.

Keksinnön mukaiselle päällystyseokselle on tunnusomaista, että epäorgaaninen materiaali koostuu vermikulii-25 tista suomujen muodossa, jotka on saatu käsittelemällä vermikuliittia kemikaaleilla, paisuttamalla käsitelty vermi-kuliitti vedessä ja kohdistamalla leikkausvoimia paisutettuun vermikuliittiin vedessä paksuudeltaan alle 1 jim pienten hiukkasten vesisuspension muodostamiseksi.

30 Päällystysseos voi sisältää yhtä tai useampaa muuta kerrosmineraalia vermikuliittisuomujen lisäksi.

Termiä "vermikuliitti" käytetään tässä käsittämään kaikki mineraalit, jotka tunnetaan mineralogisesti ja kaupallisesti vermikuliittina mukaanluettuna mineraalit, jois-35 sa on osa vermikuliittikerroksia, esimerkiksi hydrobiotii-tit ja kloriitit.

3 73716

Termillä "vermikuliittisuomut" tarkoitetaan vermi-kuliittikerrosmineraalin pieniä hiukkasia tai hiutaleita, joita saadaan käsittelemällä vermikuliittia kemikaaleilla, paisuttamalla käsitelty vermikuliitti vedessä ja kohdista-5 maila leikkausvoima paisutettuihin vermikuliittihiukkasiin vedessä kerrosmineraalin delaminoimiseksi ja kerrosmine-raalin pienten hiukkasten vesisuspension valmistamiseksi. Pienet hiukkaset tai suomut ovat kooltaan alle 100 jam ja niiden paksuus on alle 1 pm. Hiukkasilla on suuri sivusuh-10 de (pituuden tai leveyden suhde paksuuteen), joka on vähintään 10, edullisesti vähintään 100 ja vielä edullisemmin vähintään 1000, esim. n. 10 000. Suomut ovat toisiinsa tarttuvia ja kalvon muodostavia.

Vermikuliittisuomujen vesisuspensioiden eli -liet-15 teiden valmistus käsittelemällä vermikuliittihiukkasia metalli- (erityisesti alkalimetalli) suolojen tai alkyyli-ammoniumsuolojen yhdellä tai useammalla vesiliuoksella, paisuttamalla sitten vedessä ja jauhamalla vermikuliitin delaminoimiseksi, on hyvin tunnettu ja sitä on kuvattu 20 esimerkiksi GB-patenteissa 1 016 385; 1 119 305; 1 585 104 ja 1 593 382 ja US-patentissa 4 130 687. Millä tahansa tunnetulla kemiallisella delaminointiprosessilla valmistettuja vermikuliittisuomuja voidaan liittää tämän keksinnön päällystysseoksiin.

25 Vermikuliittisuomut on helppo dispergoida veteen ja : helppo liittää vesipitoisiin päällystysseoksiin sekoitta malla komponentit yhteen ja hämmentämällä seosta esimerkiksi varovaisella siipisekoituksella päällystysseoksen muodostamiseksi. Stabiloivia pinta-aktiivisia aineita voidaan 30 lisätä seokseen yhden tai useamman komponentin höytälöyty-misen hidastamiseksi sekoitusoperaation aikana. Tavallisesti suomut lisätään päällystysseokseen suomujen vesisuspension muodossa ja erityisesti vesisuspension muodossa, joka saadaan vermikuliitin delaminointiprosessista. Vaikka niin 35 kutsutussa kemiallisessa delaminointiprosesessissa tuotettua suspensiota voidaankin käyttää suoraan keksinnön pääl- 4 73716 lystysseosten muodostukseen pidetään edullisempana sisällyttää päällystysseoksiin vain suomuja, joiden koko on alle noin 50 pm ja edullisesti alle noin 20 um. Näin ollen pidetään parempana käsitellä suomujen suspensiota kaikkien 5 niiden hiukkasten poistamiseksi, joiden koko on vli 50 um i ja edullisesti kaikkien niiden hiukkasten, joiden koko on yli 20 |um, ennenkuin suspensio sisällytetään päällystysseok-seen. Vermikuliittisuomujen suspensioiden käsittelyä epämieluisan suurien hiukkasten poistamiseksi on kuvattu GB-10 patentissa 1 593 382. Keksinnön mukaisissa päällystysseok- sissa on erityisen edullista, että käytettyjen vermikuliit-tisuomujen tai ainakin niiden pääosan (esimerkiksi vähintään 60 paino-3 suomuista) hiukkaskoko on alle 5 um. Eri- tyisen edullinen vermikuliittisuomujen suspensio sisältää 15 kooltaan alle 20 pm suomuja, joista pääosan koko on alle 5 juna.

Päällystysseoksiin sisällytettyjen vermiku1ii11isuomujen määrä voi vaihdella laajoissa rajoissa muutamasta prosentista (esim. 2 0) jopa noin 95 paino-1:iin laskettu-20 na seoksessa olevien kuivien kiinteiden aineiden painosta (polymeerisideniuo mukaanluettuna) tai tapauksessa, jossa seos sisältää muita lisäaineita, seoksessa olevien haihtu-mattomien kiinteiden aineiden kokonaispainosta. Edullisesti suomujen määrä on 20-80 Jf erityisesti 40-75 paino-%.

25 Määrä riippuu jossakin määrin päällystysseoksen aiotusta käytöstä, ja se on yleensä pienempi seoksilla (maaleilla), joilla korroosionkestävyys on päällysteen päävaatimus ja suurempi seoksilla, joilla palonkestävyys on tärkeä, mutta korroosionkestävyys ei olo välttämätön. Vermikuliitin 30 optimimäärä mihin tahansa .seoksen määrättyyn käyttöön on helppo määrittää. Yllättäen suuret suomujen määrät, esimerkiksi yli 50 paino-% seoKsen kiintoaineista eivät vakavasti huononna päällysteiden mekaanisia ominaisuuksia ja erityisesti päällysteen tarttumista alustaan.

35 Laajaa valikoimaa polymeerejä (homopolymeereja ja kopolymeereja) voidaan käyttää päällystysseoksen kalvon

II

5 73716 muodostavana polymeerisenä sideainekomponenttina. Voidaan käyttää vesiliuokoisia polymeerejä, esim. polyvinyylialko-holia, polyakryyliamidia, polyvinyy1ipyrrolidonia ja poly-akryyli- tai polymetakryylihappoja ja niiden kopolymeereja, 5 mutta tavallisesti polymeeri mieluimmin dispergoidaan kuin liuotetaan veteen. Veteen liukenevien polymeerien ja veteen liukenemattomien polymeerien seoksia voidaan käyttää siten, että päällystysseos koostuu sekä polymeeristen sideainekom-ponenttien liuoksesta että dispersiosta. Veteen liukenevien 10 polymeerien tapauksessa, erityisesti, kun saatavien päällysteiden vaaditaan antavan metalleille korroosionkestoisuutta, on edullista käyttää polymeerisiä tai polymeerien seosta, joka voidaan tehdä veteen liukenemattomaksi sen jälkeen, kun päällystysseos on levitetty alustalle; esimerkiksi poly-15 meereja, jotka voidaan silloittaa esimerkiksi kuumentamalla ja/tai katalyyttejä voidaan edullisesti käyttää siten, että päällyste on helppo tehdä tunnottomaksi vedelle.

Pidämme erityisen edullisena polymeerin dispersiota vedessä, esimerkiksi lateksia. Orgaanisessa liuottimessa 20 olevan polymeerin liuoksen vesiemulsiota voidaan käyttää vaikka pidämme edullisena päällystysseoksia, jotka ovat oleellisesti vapaita orgaanisista liuottimista, ts. jotka sisältävät alle 2 tai 3 paino-% orgaanista liuotinta.

Polymeerejä, joita voidaan käyttää kalvon muodosta-25 vana polymeerinä ("polymeerinen sideaine") tässä keksinnössä käytetyissä vesidispersioissa, ovat seuraavien homopo-lymeerit ja kopolymeerit: vinyylikloridi, vinylideenikloridi, 30 tetrafuorietyleeni, heksafluoripropeeni, vinylideenifluoridi, alkaanihappojen vinyyliesterit, joiden alkyyliryhmässä on 1-18 hiiliatomia, erityisesti vinyyliasetaatti, 35 alkaanihappojen akryyli- ja metakryyliesterit, joiden al-kyyliryhmässä on 1-18 hiiliatomia, erityisesti ne sanotut esterit, joiden alkyyliryhmässä on 1-12 hiiliatomia, esi- * 7 3 7 ‘ 6 merkiksi metyyli-/ etyyli-, butyyli- ja 2-etyvliheksyyli-esterit, akryylinitriili ja metakryy1initriili, mono- ja di-etyleenisesti tyydyttymättömät hiilivedyt, esimerkiksi etyleeni, isobuteeni, styreeni, alfa-metyyli-5 styreeni ja alifaattiset dieenit, kuten butadiecni, iso-preeni ja kloropreeni.

Polymeerit voivat myös (valinnaisesti) sisältää pienen määrän yhtä tai useampaa tyydyttymätöntä polymeroi-tuvaa happoa, esim. alifaattisia alfa-betatyydyttymättömiä 10 karboksyylihappoja. Tällaisten happojen määrä voi olla esimerkiksi 0,2-70 paino-osaa sataa paino-osaa kohti polymeerin kaikkia monomeerikomponentteja. Happoja, joita voidaan käyttää, ovat akryyli-, metakryyli-, itakoni- ja sitrakonihapot. Haluttaessa voidaan käyttää polymeerin 15 seoksia.

Po 1 yvir.yyliasotaattia ja vinyyliasetaotin kopoly-meereja yhden tai useamman kanssa vinyylikloridista, vinyl ideenikloridistä, styreenistä, akryylinitriilistä, me-takryylinitriilistä ja toisesta tai molemmista yllä mai-20 nituista akryyli- ja metakryylihappoestereistä voidaan käyttää. Samoin yhden tai useamman yllä mainitun akryyli-tai metakryylihappoosterin kopolyraeereja yhden tai useamman kanssa vinyyliasetaotista, vinyylikloridista, vinyli-deenikloridistä, styreenistä, akryylintriilistä ja metak-25 ryylinitriilistä voidaan myös käyttää. Eteenin, isobutee-nin ja styreenin homopolymeoreja ja yhden tai useamman näistä hiilivedyismä kopolymoercja yhden tai useamman akryyl ihapon ta:._ metakryy 1 ihapon esterin, nitriitin tai amidin tai vinyy1iestereiden, kuten vinyyliasetaatin ja vi-30 nyy1ikloridin tai vinylideenikloridin kanssa käytetään myös. Dieenipolymeereja käytetään yleensä vesipohjaisissa maaleissa kopolymeerien muodossa yhden tai useamman kanssa styreenistä, akryylinitriilistä, metakryylinitriilistä ja yllä mainituista akryylihapon ja metakryy1ihapon este-35 reistä.

On myös melko yleistä sisällyttää pieni määrä kuten 1-5 % tai enemmän happomonomoeria monomeeriseokseen, jota

II

7 73716 käytetään kaikkien yllä mainittuja yleisiä tyyppejä olevien kopolymeerien valmistukseen emulsiopolymeroinnilla. Muut kopolymeroituvat monoetyleenisesti tyydyttyinättömät monomeerit, jotka sisältävät n. 1-10 % ja edullisesti 5 1-5 paino-% monomeereja, joissa on polaarinen ryhmä, joka on valittu ryhmästä, johon kuuluvat alkoholihydroksyyli-, amino- ja karboksyylihappoamidiryhmät, ovat myös käyttökelpoisia .

Polymeerien vesidispersioita voidaan tehdä käyttäen 10 yhtä tai useampaa anionista, kationista tai ionitonta tyyppiä olevaa emulgaattoria. Kahden tai useamman emulgaattorin seosta tyypistä riippumatta voidaan käyttää, vaikka yleensä ei ole toivottavaa sekoittaa kationista ja anionista tyyppiä mitään merkittäviä määriä.

15 Polymeeri voidaan valmistaa itse vesidispcrsiossa emulsiopolymerointi- tai suspensiopolymerointitekniikalla tai dispersio voidaan valmistaa jälkiemulgoimalla esimuo-dostettu polymeeri.

Kun palonsuojaus ja liekinhidustavuus ovat päällys-20 teen päävaatimuksia, erityisen sopiva polymeerinen sideaine saadaan halogeenia sisältävästä monomeerista ja/tai on halogeenia sisältävä polymeeri tai kopolymeeri, esim. kopolymeeri, joka koostuu (i) vinyylikloridistä, (ii) vi-nylideenikloridista ja (iii) yhdestä tai useammasta alkyy-25 liakrylaatista tai alkyy1 imetakrylaatista, joiden alkyyli-ryhmässä on 1-12 hiiliatomia; tällaiset polymeerit voivat valinnaisesti sisältää myös yhtä tai useampaa alifaattis-ta alfa-beta-tyydyttymätöntä karboksyy1ihappoa. Esimerkkejä tällaisista kopolymeereista ovat ne, joita on kuvattu 30 yleisesti ja erityisesti englantilaisen patenttimme nro 1 558 411 ja eurooppalaisen patenttijulkaisun nro 30 080 A 1 patenttimäärityksessä.

Pääällystysseokset voivat sisältää muita lisäaineita, esimerkiksi pigmenttejä, paksunnosaineita ja korroo-35 sionestoaineita, vaahdotusaineita ja dispergointiaineita, jollaisia tavallisesti liitetään vesipitoisiin, polymee-ripohjaisiin päällystvsseoksiin. Kuten edellä esitettiin, 8 73716 päällystysseos voi sisältää muita kerrosmineraaleja samoin kuin vermikuliittiä, esimerkiksi kaloiinia (savea) ja mont-morilloniittia.

Pääilystvsseoksia voidaan levittää laajalle vali-5 koimalla alustoja mukaanluettuna kaikki alustat, joille tunnettuja päällystysseoksia yleisesti levitetään. Esimerkkejä tällaisista alustoista ovat metallit (ja erityisesti sellaiset metallit kuin rautametallit, jotka ovat alttiita korroosiolle) ja sementti- ja betonirakenteet. Rautametal-10 lien tapauksessa nämä voivat olla esimerkiksi puhdasta tai ruosteista terästä, joka on puhdistettu hiekkapuhaltamalla tai teräshiekalla tai muulla keinoin, esimerkiksi teräsnar-jalla. Palavia materiaaleja, kuten puuta ja taipuisia tai jäykkiä polyuretaani- ja polyisosyanuraattivaahtoja voidaan 15 hyödyllisesti päällystää seoksilla. Seokset ovat hyödyllisiä missä tahansa sovellutuksissa, joissa on toivottavaa päällystää alusta korroosionkestoisuuden tai palosuojauk-sen (joka termi sisältää lämmönkestoisuuden) tai molempien antamiseksi alustalle.

20 Päällystysseos voidaan levittää tavanmukaisella päällystys- ja maalaustekniikalla, esimerkiksi kastamalla, sivelemällä, ruiskuttamalla, telapäällystyksellä ja levittämällä .

Keksintöä kuvataan seuraavilla esimerkeillä, joissa 25 seuraavaa yleistä menettelyä käytettiin vermikuliittisus-pensioiden valmistukseen.

150 osaa vermikuliittimalmia (Mandoval micron-laatu peräisin Etelä-Afrikasta) sekoitetaan kyllästetyn natrium-kloridiliaoksen kanssa painosuhteessa 1:2 säiliössä 30 mi-30 nuutin ajan 80°C:ssa. Tämä suspensio sentrifugoidaan ja pestään sitten ionivaihdetulla vedellä. Märkä kakku siirretään toiseen säiliöön, jossa vermikuliitti sekoitetaan 1,5-N n-butyyliamiinihydrokloridin kanssa (nesteen ja kiinteän aineen välinen suhde 2:1) 30 minuuttia 80°C:ssa. Tätä sus- 35 pensiota sentrifugoidaan ja pestään sitten ionivaihdetulla vedellä ennenkuin märkä kakku siirretään paisutussäiliöön, jossa vermikuliitti sekoitetaan ionivaahdettuun veteen. Pai- 9 73716 sutuksen jälkeen suspensio sisältää suunnilleen 20 % kiinteitä aineita ja hiukkaset ovat satunnaiskokokoisia välillä 300-400 jam. Tämä suspensio johdetaan sitten kivityyppi-sen myllyn läpi, joka pienentää suunnilleen 50 0 hiukkasis-5 ta alle 50 jam kokoisiksi hiutaleiksi. Tämä jauhettu suspensio lajitellaan patotyyppisessä sentrifugilajittelulait-teessa ja kevyemmät hiukkaset seulakooltaan alle n. 50 pm kerätään talteen käyttöä varten. Tämän suspension analyysi fotosedimentometrillä ja kiekkosentrifugilla paljastaa, et-10 tä suunnilleen 40 %:lla hiukkasista on koko ("ekvivalentti-nen pallohalkaisija") 0,4-1,0 jam. Suspension kiintoainepi-toisuus on helppo säätää lisäämällä siihen vettä tai poistamalla siitä vettä.

Esimerkki 1 15 Vinvlideenikloridin, vinyy liki or idin, 2-et.yyliheksyy- likarylaatin ja akryylihapon kopolymeerin vesilateksi valmistettiin menetelmällä, jota on kuvattu GB-patentissa nro 1 588 411. Kopolymeeri sisältä 70 paino-osaa vinylidee-nikloridia, 22 paino-osaa vinyylikloridia, 6 paino-osaa 20 2-etyyliheksyyliakrylaattia ja 2 paino-osaa akryylihappoa ja sitä on saatavana kuiva-ainepitoisuudeltaan 61 %:n lateksina kauppanimellä "Haloflex" 202 Imperial Chemical Industries Limited-vhtiöltä.

Tiheydeltään 0,880:n ammoniakkiliuosta lisättiin 25 tipoittain lateksiin (100 g), kunnes lateksin pH oli 8,5.

18 paino-% kuiva-ainetta sisältävä vermikuliittisuomujen suspensio (1216 g) vedessä, joka oli luokiteltu poistamalla kaikki kooltaan yli 20 pm hiukkaset, lisättiin vähitel- i

Ien lateksiin, jota sekoitettiin kevyesti koko lisäyksen 30 ajan vermikuliitin dispergoimiseksi tasaisesti koko seokseen. Saadun vesipitoisen päällystysseoksen kokonaiskuiva-ainepitoisuus oli 21,3 paino-% ja vermikuliittipitoisuus 78 paino-% laskettuna seoksen kaikista kuiva-aineista.

Puusauva upotettiin päällystyssookseen sen päällys-35 tämiseksi seoksella ja sauvaa kuivattiin 25°C:ssa tuuletus-uunissa 24 tuntia päällysteen kuivaamiseksi. Useita seoksen kerroksia levitettiin tällä tavoin. Saatiin tasainen, jatku- 10 7371 6 va, lujasti tarttunut päällyste, joka sisälsi 73-paino-S vermikuliittisuomuja laskettuna päällysteen painosta.

Bunsen-lampun liekin sinisen osan kärki kohdistettiin päällystettyyn puusauvaan 3 minuutin ajaksi, jona 5 aikana päällyste paisui ja hehkui punaisena. Missään vaiheessa liekin kohdistamisen aikana päällystetty sauva ei ylläpitänyt palamista. Kolmen minuutin kuluttua liekki poistettiin ja päällystetyn sauvan annettiin jäähtyä. Paisuneen päällysteen kerros siinä kohdassa, johon liekki 10 oli kohdistettu, oli yhä vahingoittumaton, muttei ollut enää lujasti tarttunut puusauvaan. Päällysteen paisunut kerros poistettiin ja paljastunutta puuta tutkittiin visuaalisesti. Puun paljastunut alue ei osoittanut olennaisesti merkkiäkään puun hiiltymisestä.

15 Vertailevassa liekkikokeessa samanlainen, mutta pääl lystämätön puusauva syttyi vain muutaman sekunnin kuluttua liekkiin ja palaminen oli jatkuvaa liekin kohdistamisen ajan ja useita sekunteja liekin poistamisen jälkeen.

Toisessa vertailevassa liekkikokeessa samanlainen 20 puusauva, joka oli päällystetty samanpaksuisella päällys-tysseoksella kuin yllä, mutta ilman vermikuliittia, saatettiin kokeeseen. Näytteen syttymistä ei havaittu, mutta kun liekki oli poistettu 3 minuutin kuluttua, havaittiin, että puun pinnan hiiltymistä oli tapahtunut.

25 Esimerkki 2

Kuiva-ainepitoisuudeltaan 18 %:n luokiteltu (20-jum) delaminoiöun vermikuliitin vesisuspensio (1200 g) lisättiin hitaasti samalla sekoittaen akryylihydrosoliin (100 g), jonka kuiva-ainepitoisuus oli 40 % ja pH 8,5. Akryylihyd-30 rosoli oli akryylikopolymeerin kolloidinen dispersio vedessä, joka on saatavana kauppanimellä Elvacite EP 7020 E.I. du Pont de Nemours Ltd-yhtiöltä. Saatiin stabiili, melko viskoosi liete. Saadun lietteen vermikuliittipitoisuus oli 84 paino-% laskettuna kaikista lietteessä olevista kiin-35 teistä aineista.

Puusauva päällystettiin upottamalla lietteeseen ja päällyste kuivattiin esimerkissä 1 kuvatulla tavalla. Pääl- ii n 73716 lystetty sauva saatettiin esimerkissä 1 kuvattuun liekki-kokeeseen. Alussa päällyste ylläpiti palamista liekin koh-distuspisteen alueella ja sen vieressä, mutta suunnilleen 15 sekunnin kuluttua palaminen lakkasi ja päällysteestä 5 lähtevä liekki sammui.. Bunsenlampun liekkiä kohdistettiin 3 minuutin ajan, jona aikana päällyste paisui ja tuli hehkuvan punaiseksi. Bunsenliekki poistettiin sitten ja päällystetyn sauvan annettiin jäähtyä.

Vahingoittumaton paisunut päällyste alueella, johon 10 liekki oli kohdistettu, poistettiin puun paljastamiseksi ja havaittiin, että vain hyvin lievää puun pinnan hiiltymistä oli tapahtunut.

Vertailun vuoksi samanlainen, mutta päällystämätön puusauva syttyi vain muutaman sekunnin jälkeen Bunsen-lie-15 kissa ja palaminen oli jatkuvaa koko liekin kohdistuksen ajan ja useita sekunteja liekin poiston jälkeen. Vertailun vuoksi myös samanlainen puusauva, joka oli päällystetty samaan paksuuteen Elvacite EP 7020-valmisteella (ilman ver-mikuliittisuomuja), saatettiin samaan kokeeseen. Havait-20 tiin, että palamista tapahtui sekä liekin näytteeseen kohdistamisen aikana että sen jälkeen.

Esimerkki 3

Esimerkissä 2 kuvatulla tavalla valmistettu liete levitettiin sauvalevityksellä Pyrenen-hiiliteräskoelevyl-25 le käyttäen Mayer-sauvaa nro 8. Päällystettyä levyä kuivattiin hyvin tuuletussa uunissa 35°C:ssa 24 tuntia. Lietteen toinen kerros levitettiin sitten ensimmäisen (kuivatun) kerroksen päälle samalla tavoin 20 mikronin lopullisen päällystepaksuuden ja 84 paino-%:n vermikuliittipitoi-30 suuden saamiseksi kuivasta päällysteestä.

Päällysteen aikaansaaman korroosionsuojauksen määräämiseksi päällystetty laatta saatettiin suolasuihkuko-keeseen, joka noudattaa normia BS 3900 Part F 4.

Vertailutarkoituksissa levy, joka oli päällystetty 35 pelkästään 20 pm paksulla Elvacite EP 7020-kerroksella, saatettiin myös suolasuihkukokecseen.

12 7371 6

Kun levyt olivat olleet 1000 tuntia alttiina suola-suihkulle, ne poistettiin ja tutkittiin. Levy, joka oli päällystetty vermikuliittia sisältävällä kalvolla, oli värjäytynyt, mutta oli säilyttänyt sileäpintaisen ulko-5 näkönsä ilman merkkiäkään rakkulanmuoclostuksesta . Päällysteen tarttuminen hiiliteräslevyyn oli ilmeisesti muuttumaton. Myöhempi päällysteen osan irroittaminen paljasti, että hiiliteräsalusta oli säilyttänyt alkuperäisen kiiltävän, Sileän ulkonäkönsä ilman näkyvää merkkiä syöpymises-10 tä. Sitä vastoin levy, joka oli päällystetty kalvolla, josta vermikuliitti puuttui oli pahasti rakkuloilla ja kun päällyskalvo oli poistettu, hiiliteräsalustan pinnan havaittiin olevan laajasti pistesyöpynyt.

Esimerkki 4 15 Valmistettiin päällystysseos esimerkissä 1 kuvatul la tavalla liittämällä delaminoidun vermikuliitin vesiliete "Haloflex"-lateksiin. Seos sisälsi 78 paino-; vermikuliittia laskettuna kaikista seoksessa olevista kiinteistä aineista.

20 Päällystysseoksella päällystettiin sivelemällä kaik ki taipuisaa polyuretaanivaahtoa olevan 1,5 x 0,5 x 0,015 m:n harkon pinnat. Päällystettyä vaahtoharkkoa kuivattiin uunissa 85°C:ssa 1 tunti. Kuivan päällysteen paino oli 2 302 g/m . Päällystetty harkko käärittiin sitten kokonaan 25 100-%:ista nylonia olevaan loimineulottuun nukkakankaaseen (laatu 12), jonka toimitti J. Haggos (S. Kelmanthorpe).

Päällystetty harkko taitettiin sitten 90°:n kulmaan 0,5 m:n kohdalta sen pituussuunnassa ja kiinnitettiin me-talliseinälle valmiiksi polttokokeita varten. Harkko tes-30 tattiin pitkin taivetta standardin BS DD 58 mukaisesti, sytytyslähde 1 (ts. butaanikaasun virtaus 45 1/min ja kaasun polttoaika 20 sekuntia). Taivetta tutkittiin liekin poistamisen jälkeen ja palamisen nähtiin jatkuvan 1 min 55 s, minkä jälkeen liekki sammui itsestään. Tämä tulos edus-35 taa kokeen läpäisyä. Harkon tutkiminen kokeen jälkeen paljasti paikallista pintapyrolyysiä; vain kolmasosa harkon etupinnasta oli kärsinyt. Sitävastoin samanlainen, mutta

II

13 7 371 6 päällystämätön taipuisan polyreutaanivaahdon harkko oli olennaisesti täysin tuhoutunut kokeessa.

Esimerkki 5

Valmistettiin esimerkissä 1 kuvatulla menettelyllä 5 kolme vesipitoista päällystysseosta, jotka sisälsivät seu-raavat määrät vermikuliittia: *)

Seos w/w Vermikuliittia A 78 10 B 71 C 52 *) laskettuna kaikista seoksessa olevista kiinteistä aineista, ts. saatujen päällysteiden kuivapainosta.

15 Seoksia käytettiin erikseen kooltaan 15 x 10 x 0,1 cm:n alumiininäytteiden toisen puolen päällystämiseen sivelemällä ja päällysteitä kuivattiin uunissa 85°C:ssa 1 tunti. Päällystepaksuuksiksi määritettiin: 20 Päällystepaksuus A 27 mikronia B 20 mikronia C 32 mikronia 25 Kolme termoparia kiinnitettiin jokaiseen päällys tettyyn näytteeseen; yksi etupuolen (päällystetty) keskelle, toinen 6 cm etupuolen keskeltä ja kolmas takapuolen (päällystämätön) keskelle, etu- ja takapuolen viitatessa sivuun, johon liekki sen jälkeen kohdistettiin. Bunsen-30 lampun liekki kohdistettiin jokaisen levyn etupuolen keskelle liekin sinisen osan kärjen ollessa 3 cm päällysteen pinnasta.

Sen jälkeen kun liekkiä oli kohdistettu 10 minuutin ajan, eri termopareilla rekisteröidyt lämpötilat olivat 35 tasoittuneet ja seuraavat lämpötilaerot (°C) todettiin: m 73716 Näyte Etupuolen keskustan ja taka- Etupuolen keskustan puolen keskustan välillä ia 6 cm etupuolen _________________keskustasta välillä A 490 560 5 B 485 520 C 435 360

Tulokset osoittavat seosten aikaansaamaa huomattavaa lämpösuojaa ja osoittavat, että mitä suurempi sen 10 seosten vermikuliittipitoisuus, sitä suurempi on lämpötilaero, joka or mitattu sekä päällystetyn alumiininäytteen läpi että pitkin näytteen päällystettyä pintaa.

Liekkikokeissa havaittiin, että jokaisessa kolmessa päällystetyssä näytteessä esiintyi hiiltymistä vain muuta-15 man minuutin liekissä olon kuluttua, mutta missään päällysteistä ei näkynyt merkkejä huomattavasta rakkulanmuodostuk-sesta edes 10 minuutin kuluttua.

Liekki kohdistettiin päällystettyihin näytteisiin vielä 10 minuutiksi (yhteensä 20 minuuttia), eivätkä 20 alumiinialustat tämänkään ajan kuluttua olleet sulaneet. Sitävastoin saman kokoinen päällystämätön alumiininäyte suli liekkikokeessa 2 minuutin aikana.

Esimerkki 6

Vesipitoinen maali valmistettiin seuraavista aine- 25 osista alla kuvatulla menettelyllä:

Aineosa Painosuhteet

Polidene 33-075 lateksi 60,2 (55 % w/w kiintoainetta)

Sinkkifosfaatti (PZ 40) 5,7 30 Mikrojauhettu punainen rautaoksidi 2,6

Synperonic PE 39/70 10 (30 % w/w vesiliuos)

Foamaster NS 0,2

Butyylietoksoli 2,0

Vermikuliittiliete (20 mikronia) 6,4 35 (18 % w/'w vesiliete)

Ammoniumhydroksidiliuos (pl!-arvoon 7,5) (l 15 7371 6

Polidene 33-075 on vinylideenikloridipohjäinen polymeeri, jota myy Scott-Bader Limited. Synperonic PE 39/70 on pinta-aktiivinen aine. Foamaster NS on vaah-toamisen estoaine ja butyylietoksoli on vhteensulautuva 5 liuotin.

Luokiteltua (20 pm) vermikuliittilietettä sekoitettiin suurella nopeudella ja siihen lisättiin peräkkäin Synperonic-liuos, rautaoksidi ja sinkkifosfaatti. Seosta sekoitettiin sitten pienellä nopeudella ja siihen 10 lisättiin polymeerilateksi, vaahtoamisen estoaine ja yhteensulautuva liuotin. Ammoniumhydroksidiliuosta lisättiin sitten, kunnes maalin pH oli 7,5.

Maali levitettiin sauvalevityksellä Pyrene-hiili-teräskoelevylle ja kuivattiin huoneenlämpötilassa 24 15 tuntia, jolloin saatiin 25 jam kuivakalvopaksuus. Toinen kerros maalia levitettiin kuivalle levylle ja sen annettiin kuivua 7 päivää huoneen lämpötilassa (suunnilleen 20°C) .

Päällysteen aikaansaaman korroosionsuojän määrää-20 miseksi levy saatettiin suolasuihkukokeeseen, joka noudattaa standardia BS 3900 Part F4. Sen jälkeen kun levy on ollut 1000 tuntia (huoneen lämpötilassa) alttiina suolasuihkulle, se poistettiin tutkimista varten. Rakku-lanmuodostus luokiteltiin seuraavalla asteikolla (ASTM 25 D 714-56) .

Rakkulan koko: numeroasteikko 10-2 (numero 2 osoittaa rakkulan koon ja numero 10 osoittaa rakkuloiden lukumäärän) .

Rakkuloiden tiheys: F = harvassa, M = keskinkertai-30 sesti, MD = keskitiheässä, D = tiheässä.

Rakkulaluokitukseksi määrättiin 8-MD.

Vertailutakoituksissa valmistettiin samanlainen maali, joka erosi yllä kuvatusta vain siinä, että vermi-kuliitti oli korvattu mikrojauhetulla baryytilla ja kor-35 vaus suoritettiin perustuen samaantilavuuteen. Tämän maalin aikaansaama suojaus määrättiin yllä kuvatulla tavalla. Levyn tarkastus 1000 tunnin suolasuihkualtistuksen jälkeen antoi rakkulaluokitukseksi 8-D.

7371 6 E s ime r kk i_ 7

Paksuudeltaan 1,5 cm:n taipuisa polvuretaanivaahto-harkko peitettiin nylonpeittcellä, joka oli päällystetty esimerkissä 1 kuvatulla vesipitoisella paal1ystysseoksella.

5 Päällysteen vaino oli 44 paino-'! päällystetystä nylon-kankaasta .

Kangaspäällysteinen vaahto punnittiin ja taivutettiin keskeltä 90°:n kulmaan pienen simuloidun istuimen muodostamiseksi ja butaanipolttimen (suunniteltu normin 10 DD 58 mukaan, ts. butaanikaasun virtaus 45 ml/min 2 5°C:ssa) liekki kohdistett iin siihen 20 sekunnin ajaksi. Päällystetty peltokangas oi syttynyt välittömästi ja syttyminen havaittiin vasta 8 sekunnin kuluttua, minkä ajan kuluttua havaittiin paikallista liekin leviämistä suunnilleen 10 cm 15 halkaisijaltaan olevalla py äreällä alueella pol t timer.

liekin kohdistuspisteen ympärillä. Polttimon liekin poiston jälkeen hidasta satunnaista palamista havaittiin 1 minuutin ja 55 sekunnin ajan, minkä jäi keen vaiaminen lakkasi. Näyte punnittiin uudelleen ja havaittiin, että vain vähäi-20 nen painonmenetys oii seurauksena polttokokeesta.

Vertailutarkoituksissa yllä oleva menettely toistettiin, mutta käyttäen nylonoeitettä, jota ei ollut päällystetty päällystysseoksolia. Polttokokeessa tämä näyte syttyi välittömästi polttimon liekin kohdistushetkellä ja 25 näyte paloi voimakkaasti. Polttimen liekin poiston jälkeen näyte jatkoi sulamista voimakkaasti ja palaminen jatkui yli 2 minuuttia. Näytteen paino kokeen jälkeen osoitti huomattavaa materiaalihäviötä palamisen seurauksena.

Esimerkki 8 30 Tiheydeltään 0,91 olevaa ammoniakkiliuosta lisättiin tipoittain 100 g:aan "Halofiox" 202-lateksia, jota kuvattiin esimerkissä 1, kunnes lateksin pH oli 8,5. Vermikulii-tin ja ionivaihdetun veden (33 ml) 18,5 paino-Ϋ:sen vesi-suspensio (1183 g) lisättiin vähitellen sekoitettuun latek-35 siin vermikuliittisuomujen dispergoimiseksi tasaisesti koko seokseen. Vesipitoisen päällystysseoksen vermikuliittipi-toisuus oli 78 vaino-! kaikista seoksessa olevista kiinteistä ainoista.

li 17 7371 6

Halkaisijaltaan 1,25 cm:n puinen tappi upotettiin päällystysseokseen ja päällystettyä sauvaa kuivattiin 25°C:ssa 24 tuntia tuuletetussa kaapissa.

Saatiin sileä, jatkuva, lujasti tarttunut päällyste, 5 joka sisälsi 67,8 paino-% vermikuliittia.

Bunsen-lampun liekin sinisen osan kärki kohdistettiin puusauvan päällystettyyn päähän (yksikerros).

Päällyste suojasi sauvaa liekiltä ja kun liekki poistettiin ei havaittu näkyvää merkkiä sauvan valamisesta.

10 Liekki kohdistettiin uudelleen 3 minuutiksi ja poistettiin sitten jälleen. Päällystetty sauva ei missään vaiheessa ylläpitänyt palamista. Vaikka päällyste oli hiiltynyt, se oli vahingoittumaton ja yhä tarttunut puusauvaan. Hiiltynyt päällyste poistettiin ja puun paljastuneen pinnan 15 tarkastelu paljasti huomattavaa puun hiiltymistä.

Toisessa kokeessa vesipitoista päällystysseosta levitettiin sivelemällä kooltaan 15 x 10 x 0,1 cm.:n alu-miinilevyn pinnalle ja päällystettä kuivattiin 85°C:ssa uunissa 1 tunti. Toinen kerros seosta levitettiin ja kui-20 vattiin samalla tavoin.

Levyyn kiinnitettiin termopar.it - yksi levyn molempien puolten keskelle ja toinen 6 cm keskustasta levyn päällystetylle puolelle. Levy saatettiin sitten Bunden-lampun liekkiin asettaen liekin sinisen osan kärki 3 cm:n 25 etäisyydelle levyn päällystetystä sivusta. Liekki poistettiin 20 minuutin kuluttua, jolloin alumiinilevy oli yhä vahingoittumaton.

Kun liekkiä oli kohdistettu päällystettyyn levyyn 10 minuutin ajan, termoparien rekisteröimät lämpötilat oli-30 vat (i) 881°C levyn päällystetyn sivun keskellä (ii) 405°C

levyn päällystämättömän (taka-)sivun keskellä ja (iii) 462 C 6 crn:n etäisyydellä levyn päällystetyn sivun keskeltä.

7371 6 18

Esimerkki 9 pH-arvoltaan 8,5 oleva vesipitoinen lateksi valmistettiin esimerkissä 8 kuvatulla tavalla ja sekoitettuun lateksiin lisättiin 18,5 %:sta vermikuliittisuspensiosta 5 (591,5 g) ja ionivaihdettua vettä (515 g). Kun vermikuliit- tisuomut olivat perusteenisesti dispergoituneet koko lateksiin, kaoliinijauhetta (109,4 g) lisättiin vähitellen sekoitettuun seokseen. Seosta sekoitettiin, kunnes se oli homogeeninen.

10 Puinen sauva päällystettiin esimerkissä 8 kuvatulla tavalla ja saatettiin alttiiksi Bunsen-lampun liekille. Havaittiin vähäistä päällystetyn sauvan palamista, mutta kun liekki poistettiin 30 sekunnin kuluttua, palaminen lakkasi välittömästi. Liekki kohdistettiin uudelleen pääl-15 lystettyyn sauvaan vielä 30 sekunniksi ja poistettiin sitten jälleen. Palaminen ei loppunut välittömästi, mutta liekki sammui 10 sekunnissa.

Alumiinilevy päällystettiin seoksella ja saatettiin alttiiksi liekille esimerkissä 8 kuvatulla tavalla. 10 mi-20 nuutin kuluttua levyn päällystetyn sivun keskellä rekisteröity lämpötila oli 884°C, päällystämättömän sivun keskellä rekisteröity lämpötila oli 389°C ja 6 cm päällystetyn sivun keskeltä rekisteröity lämpötila oli 508°C. Päällystetty levy pysyi vahingoittumattomana koko kokeen ajan. 25 Esimerkki 10

Vesipitoinen päällystysseos valmistettiin ja käytettiin esimerkissä 9 kuvatulla tavalla paitsi,että bento-niittijauhetta (109,4 g) käytettiin montmorilloniitin sijasta.

30 Päällystetyllä puusauvalla suoritetussa liekkiko- keessa havaittiin hyvin savuava liekki, mutta poistetta essa Bunsen-1iekki 30 sekunnin kuluttua päällystetyssä sauvassa ei ollut näkyvää merkkiä liekistä tai palamisesta. Buneen-liekki kohdistettiin uudelleen vielä 30 sekunniksi 35 ja tällä kertaa kun Bunsen-liekki oli poistettu, päällystetty sauva ylläpiti pientä jäännösliekkiä, joka. kuitenkin sammui 5 sekunnissa.

11 19 7371 6 Päällystetyllä aluniiinilevyllä suoritetussa liekki-kokeessa lämpötila, joka rekisteröitiin 10 minuutin kuluttua levyn päällystetyn sivun keskellä, oli 880°C, päällystämättömän (taka-) sivun keskellä rekisteröity lämpötila 5 oli 385°C ja lämpötila 6 cm päällystetyn sivun keskeltä oli503°C. Päällystetty levy säilyi vahingoittumattomana koko kokeen ajan.

Esimerkki 11

Polyvinyylialkoholia (30,5 g) liuotettiin ionivaih-10 dettuun veteen (100 g) käyttäen Silverson-sekoitinta ja sen jälkeen Cymel 303-valmistetta (3,1 g) ja Cycat-valmis-tetta (0,02 g) lisättiin sekoitettuun polymeeri liuokseen. Liuos siirrettiin Kenwood-taloussekoittimeen ja vesipitoista vermikuliittisuspensiota (773,3 g - 10,95 g vermikuliit-15 tia) lisättiin vähitellen sekoitettuun liuokseen.

Saatua vesipitoista päällystysseosta käytettiin puu-sauvan ja alumiinilevyn päällystämiseen ja päällystetyt tuotteet palotestattiin esimerkissä 8 kuvatulla tavalla.

Leikkikokeessa päällystetty puusauva ei syttynyt 20 Bunsen-liekin kohdistuksen aikana 3 minuutin kuluessa eikä päällystetyssä sauvassa ollut näkyvää merkkiä liekistä tai palamisesta.

Päällystetyllä alumiinilevyllä suoritetussa liekki-kokeessa lämpötila, joka rekisteröitiin 10 minuutin kulut-25 tua levyn päällystetyn sivun keskellä,oli 858°C, levyn päällystämättömän (taka-)sivun keskellä rekisteröity lämpötila oli 326°C ja 6 cm levyn päällystetyn sivun keskeltä rekisteröity lämpötila oli 460°C. Päällystetty levy säilyi vahingoittumattomana koko kokeen ajan.

Claims (10)

20 7371 6

1. Vesipitoinen päällystysseos, joka koostuu epäorgaanisen materiaalin dispersiosta kalvon muodostavan 5 polymeerisen sideaineen vesiliuoksena tai -dispersiona, tunnettu siitä, että epäorgaaninen materiaali koostuu vermikuliitista suomujen muodossa, jotka on saatu käsittelemällä vermikuliittia kemikaaleilla, paisuttamalla käsitelty vermikuliitti vedessä ja kohdistamalla 10 leikkausvoimia paisutettuun vermikuliittiin vedessä paksuudeltaan alle 1 Jim pienten hiukkasten vesisuspension muodostamiseksi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen vesipitoinen päällystysseos, tunnettu siitä, että vermikuliit- 15 tisuoraut ovat kooltaan alle 50 jam, edullisesti alle 20 jim.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen päällystysseos, tunnettu siitä, että epäorgaaninen materiaali koostuu vermikuliitin ja yhden tai useamman muun kerrosmineraalin seoksesta.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen pääl lystysseos, tunnettu siiä, että vermikuliittisuo-mujen määrä on enintään 95 paino-% laskettuna seoksessa : olevien kiinteiden aineiden kokonaispainosta.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen päällystysseos, 25 tunnettu siitä, että vermikuliittisuomujen määrä on 20-80 paino-% laskettuna seoksessa olevien kiinteiden aineiden kokonaispainosta.

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen päällystysseos, tunnettu siitä, että kalvon muodosta- 30 va polymeerinen sideaine on polymeerisen sideaineen vesi-dispersion muodossa.

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen päällystysseos, tunnettu siitä, että kalvon muodostava polymeerinen sideaine on vinyylikloridin, vinylidee- 35 nikloridin ja yhden tai useamman sellaisen alkyyliakry- laatin tai alkyylimetakrylaatin kopolymeeri, jonka alkyy-liryhmässä on 1-12 hiiliatomia. Il 2i 7371 6

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen päällystysseos, tunnettu siitä, että kopolymeeri sisältää myös yhtä tai useampaa alifaattista β-tyydyttymätöntä karbok-syylihappoa.

9. Menetelmä vesipitoisen päällystysseoksen val mistamiseksi, sisällyttämällä epäorgaanista materiaalia kalvon muodostavan polymeerisen sideaineen vesiliuokseen tai -dispersioon, tunnettu siitä, että epäorgaaninen materiaali koostuu vermikuliitista suomujen muodossa, 10 jotka on saatu käsittelemällä vermikuliittia kemikaaleilla, paisuttamalla käsitelty vermikuuliittia vedessä ja kohdistamalla leikkausvoimia paisutettuun vermikuliittiin vedessä paksuudeltaan alle 1 |im pienten hiukkasten vesi-suspension muodostamiseksi.

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ennenkuin vermikuliittisuo-mujen suspensio lisätään polymerisideaineen liuokseen tai dispersioon, suspensiota käsitellään kaikkien kooltaan yli 50 jim hiukkasten poistamiseksi siitä. 23 7371 6