NO138030B - Lagringsbestandig, sinkst¦vholdig maling, omfattende et bindemiddel p} basis av organiske silikater - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en ny type maling, omfattende et bindemiddel på basis av organiske silikater og eventuelt inneholdende et organisk oppløsningsmiddel og/eller andre pigmenter eller fyllstoffer., og det karakteristiske ved malingen er at bindemidlet er fremstilt ved omestring av 1

mol av et organisk orto- og/eller polysilikat av en enverdig alkohol med 0,3-3 mol av en alifatisk polyol, og at malingen eventuelt inneholder en herdningskatalysator, fortrinnsvis et oppløselig sinksalt, som i og for seg kjent.

Omestringsreaksjonen skjer under avdestillering av frigjort alkohol, idet reaksjonen stoppes før vesentlig geldannelse inntrer. Graden av alkoholfjerning regulerer visko-siteten av produktet- Det resulterende polymerprodukt kan opp-løses i et vannfritt, egnet organisk oppløsningsmiddel, og der-

på tilsetter man et tørt, fint oppdelt, uorganisk stoff, slik at det dannes eri dispersjon eller oppslemming som kan påføres som et, belegg på et substrat.

Forholdet mellom polyol og alkylsilikat regulerer egenskapene i den polymer som utgjør bindemidlet. Dette forhold ligger ifølge oppfinnelsen, mellom 0,5 og 3 mol polyol pr. mol alkylsilikat.

Fra britisk patent nr. 712.845 er det i og for segv kjent å omestre ortosilikater av lavere alkoholer med polyoler. Fortrinnsvis anvendes her en blandet ester av butanol og metanol (her kalt "dibutoxy dimethoxysilane"), og man avdestillerer bare metanol. Man oppnår en viskøs, men vannløselig væske som ikke kan brukes for malingsformål.

Den ovenfor beskrevené fremgangsmåte er en prosess av satstypen. Kontinuerlige prosesser er•imidlertid også anvend-bare, og alkylsilikatreaktanten tilsettes da til den varme gly-kolreaktant som inneholder spor av en sur katalysator, mens man samtidig avdestillerer den dannede alkohol. I .annet trinn inn-stiller det seg en likevekt mellom tetraglykolsilikatet, -dannet på denne måte, og overskytende glykol og -kondensert etylsilikat eller etylsilikat "40". -

"Reaksjonen,'som inntrer ved-fremstill±ng av det polymere bindemidlet," utføres i-det vesentlige-^under vånnfrie betingelser.,- slik at det resulterer i dannelse av en. polymerandel med en ny struktur representert ved:

hvori x er et helt tall. M velges fra en av de følgende grupper:

Man bør merke seg at andre forbindelser enn de strukturer som er vist, dannes med både dietanolamin bg trietanolamin, avhengig av chargeringsforholdet, fjernet alkohol og reaksjonsbetingelsene,

og gruppene R^, I^., R^, R 4, R^ og. Rg kan være like eller forskjellige organiske forbindelser bundet til silisiumatomet ved en - 0 -binding.

Polymeriseringsgraden, som inntrer under de foran nevnte reaksjoner, er en funksjon av den mengde alkohol som fjernes ved destillering. Ifølge oppfinnelsen foretrekkes det å fjerne så mye alkohol som mulig, uten dog å føre polymeriseringen så langt at polymeren blir uoppløselig. Hvis polymeriseringen har gått så langt at polymeren er uoppløselig, vil oppvarming med en liten mengde -alkohol løseliggjøre den.

Det er funnet at det molare forhold mellom tetraalkyl-silikat og glykol også spiller en vesentlig rolle ved den type polymerforbindelse som oppnås. Det skal redgjøres nærmere for dette senere i denne beskrivelse.

Det héri nevnte bindemiddel dannes av det som er kalt "sumpen", dvs. restmassen som er tilbake i reaksjonskaret ved dannelse av glykol/alkyl-silikatet. Sumpen kan omfatte, som en del av reaksjonsmassen, et organisk oppløsningsmiddel. Ifølge oppfinnelsen kan sumpen fortynnes ytterligere med.et metylketon, et hydrokarbonoppløsningsmiddel, helst aromatisk, eller en organisk eter eller ester eller en annen inert organisk forbindelse som er oppløsningsmiddel for den polymere, og som i det vesentlige er fri for fuktighet.. For å påskynde herdningsreaksjonen vil man leilighetsvis benytte en katalysator, slik som sinkklorid eller sinkacetat, men andre katalysatorer, slik som svovelsyre, kan benyttes.

Fra US-patentskrift nr. 3.056.684 er det i og for seg kjent å tilsette sinkklorid til sinkstøvholdige malinger på

basis av organiske silikater.

Den resulterende sinkstøvholdige maling forblir stabil mot geldannelse i lang tid, hvis den holdes i en fuktighetssikker og lufttett beholder, slik som f.eks. en vanlig malingsboks. Etter påføring på en overflate med den derav følgende eksponering for atmosfæren, herdner imidlertid malingen til et hårdt, fastsittende belegg som kan brukes under høytemperaturbetingelser. Geldannelse i malingen kan frembringes raskt ved innføring av en liten mengde vann, eller ved å utsette-malingen for ammoniakk-gass eller visse aminer. -

En av fordelene ved -de foreliggende malingspreparater

er at de kan forblandes i store satser og .^porsjoneres ut i ulakkerte bokser. Innholdet i boksene, kan således påføres uten

å måtte blandes med noen annen bestanddel.. Det trenges kun en-kel omrøring før bruk.

Malingen ifølge oppfinnelsen fryser, åkke, er ikke utsatt for bakterieangrep, kan benyttes i form av aerosol og kan pig-menteres attraktivt for bruk som fargede høytemperaturmålinger..

Ved fremstillingen av bindemidlet for malingen ifølge oppfinnelsen benyttes helst etylenglykol og/eller propylenglykol, men en hvilken som helst av de følgende polyoler kan benyttes sammen med en hovedmengde av etylen- eller propylenglykol:

Hvis det benyttes di- eller polyoler med høyere mole-kylvekt, trenges en omhyggelig justering av vektforholdene og av den mengde alkohol som skal avdestilleres, for å forhindre geldannelse.

Ved fremstilling av bindemidlet ifølge oppfinnelsen oppvarmes en blanding av reaktantene under i det vesentlige vannfrie betingelser, helst i nærvær av en surt-reagerende katalysator, til 90-130°C, og temperaturen heves tilstrekkelig til å bevirke den ønskede polymerisering sammen med avdestillering av alkohol, samt eventuelt organiske oppløsningsmidler. En egnet katalysator er svovelsyre.

Organiske oppløsningsmidler som kan benyttes for å gjøre polymeren flytende, er hydrokarboner, ketoner, estere og etere osv.

Anvendelsen av organiske oppløsningsmidler i sinkstøv-holdige malinger på basis av organiske silikater er i og for seg kjent, se f.eks. norsk patentskrift nr." 115.084," særlig beskrivelsens siste avsnitt.

Malingen ifølge oppfinnelsen kan hensiktsmessig brukes som primer for et annet eller andre belegg, spesielt et belegg av plast.

Brukstiden for de kjente sink/silikatmalinger var ofte begrenset til 2-12 timer, og tilstopping av forbindelsesrørled-ninger med faste silikatpartikler representerte et alvorlig prob-lem, spesielt der slike rørledninger var utsatt for høye temperaturer, slik som på varme skipsdekk.

Den nye enkomponents, stabile maling gjør det mulig å utføre beleggningen ved dypping i store tanker mens dette tidligere var umulig, da geldannelse eller nedbrytning ville inntre i løpet av få timer.

Det nye enkomponents-malingspreparat kan påføres på mange måter, såsom sprøyting, inkludert r høyt-trykks-sprøyting, børsting, rulling eller dypping.

En annen fordel ved malingen ifølge oppfinnelsen er at den har utmerkede egenskaper ved høye temperaturer, slik at et ferdig tørt belegg på en stålplate, kan oppvarmes til rødglød-ende tilstand og deretter bråkjøles i kaldt vann uten noen sprekkdannelse eller nedbrytning av belegget. Denne termiske cyklus med oppvarming og bråkjøling kan gjentas mange ganger uten synlig forringelse av belegget.

Opprettholdelse av et optimalt forhold mellom glykol/ alkyl-silikatét og sinkstøv og andre partikkelformige fyllstoffer, der det benyttes andre fyllstoffer, er meget viktig for at man skal oppnå et hardt, sterkt vedheftende, hurtigherdende belegg. Forholdet mellom sinkstøv og silikat er avhengig av par-tikkelstørrelsen i sinkstøvet. Belegg som inneholder så lite som 10% sinkstøv, beregnet på den totale mengde partikkelformige fyllstoffer, gir en viss galvanisk beskyttelse. Fyllstoffet forhindrer en hurtig nedbrytning av sinken, spesielt hvis det er nøytralt og ikke inneholder et metall som vil gi en elektro-kjemisk reaksjon med sinken og derved forårsake dennes nedbrytning. Hvis sinkstøvinnholdet i fyllstoffet er lavt, kan dén galvaniske beskyttelsesvirkning bli oppbrukt enkelte steder.

For langtidsbeskyttelse er et minimum på 50% sinkstøv i fyllstoffet tilrådelig.

Andre trekk og fordeler ved oppfinnelsen vil fremgå av den følgende beskrivelse.

Den følgende tabell angir de -resultater som ble oppnådd ved omsetning av tetraetylortosil-ikat, med etylenglykol.

Når det gjelder kokepunktet for glykol/alkyl-silikatene ifølge oppfinnelsen, skal bemerkes at de bør destilleres under redusert trykk for å unngå termisk nedbrytning, eller omarran-gering -av polymerstrukturen, hvor det sistnevnte kan inntre over 160°C.

Når det gjelder den" fysikalske form av polymerene,, er de alle fargeløse og er fra lettflytende til sirupaktig-e, og helt til halv-faste substanser som ikke lenger kan bringes til å flyte.

Når det gjelder deres oppløselighet, skal henvises til den følgende tabell. Polymer nr. 1 er oppløselig i alle hydro-karbonoppløsningsmidler og oksygenholdige, organiske oppløsnings-midler, men uoppløselig i vann;

nr. 2 er oppløselig i aromatiske hydrokarboner, uopp-løselig i parafiniske og nafteniske hydrokarboner, oppløselig i nevnte oksygenholdige oppløsningsmidler, men uoppløselige i vann;

nr. 3-6 har de samme oppløseligheter som nr. 2;

nr. 7 er uoppløselig i aromatiske hydrokarboner, oppløs-elig i ketoner og uoppløselig i vann;

nr. 8 er uoppløselig i de fleste organiske oppløsnings-midler, bortsett fra varm alkohol og forbindelser med aktivt hydrogen.

Den følgende tabell gir ytterligere data når det gjelder de ovenfor nevnte polymerer.

Molforholdet mellom etylenglykol og tetraetylsilikat øker fra 0,5 mol glykol pr. 1 mol i nr. 1 til 3 mol 'glykol pr. mol silikat i nr. 8, og etterhvert som forholdet øker, forandres strukturen drastisk fra en polymer av hovedkjedetypen

HH

(-Si-OCCO-Si-) - hvori begge hydroksylgruppene i glykolen er bundet

HH

til silisiumatomer, til en overvekt av sidekjedetypen ("pendant"-grupper med kun én hydroksylgruppe bundet til silisium). I hvert tilfelle ble det trukket av nok alkohol til å oppnå polymerisering til en meget viskøs, men ikke uoppløselig konsistens.

Det må bemerkes at analysene og den antydede struktur i datatabellen er beregnet på gjennomsnittlig sammensetning.

De manglende absorbsjonstopper i IR-spektrogrammet i 2,7 pm-området viser ingen (OH)-grupper; altså må all glykol være i hovedkjeden i de første to eksemplers Silisiuminnholdet av-hy-~ drogen,.oksygen og karbon.bekrefter alle den viste antydede struktur, noe som også" vektbalansen gjør.; og TR- ogNMR-data indikerer forholdet mellom hovedkjede-og.sidekjedeglykoler. -

NMR-spektre-t av -OH-gruppen i sidekjedeglykolene viser en topp i området-3,25-3,45 dpm (6), hvilket er området for frie OH-grupper. Denne topp er ikke tilstede når det foreligger hoved-kjedeglykolstruktur.. r-OH.-gruppene i den ureagerte glykol (som ikke er bundet til noe silisiumatom) gir heller ikke resonans-absorbsjon.

Oppløsningene var i 15% denaturert kloroform, og NEAT ble brukt som standard.

Eksempel 1

Oppløsningsmiddel for bindemidlet Uorganisk stoff

1000 g i det vesentlige vannfritt tetraetylortosilikat, inneholdende mindre enn 3 vekt-% dimer pluss polymer, og 450 g etylenglykol, blandes sammen i en egnet reaksjonsbeholder utstyrt med oppvarmingsinnretninger, et røreverk og en kjøler med uttak for kondensat. Blandingen oppvarmes til omkring 100-110°C, og det tilsettes 1-3 dråper svovelsyre (98% H2S04).

I løpet av de første' minutter etter svovelsyretilset-ningen blir blandingen i .reaks jonsbeholder en gul, men blir farge-løs igjen etter ca. 3 minutter. Esterutbyttet alkohol begynner å destillere jav. Ved å regulere hastigheten av denne destillasjon kan man regulere reaksjonshastigheten og forhindre overheting. Fordamping av væske i reaksjonsbeholderen avkjøler væsken. Som følge av dette . vil regulering av destilleringshastigheten i en viss grad regulere temperaturen i reaksjonsmassen. Reaksjons-massens viskositet og struktur avhenger av den mengde alkohol som fjernes og oppsamles..

Destillasjon kan avslutte-s under forminsket trykk for å fjerne de siste spor av fri alkohol. Oppsamling av kondensert alkohol (og alt annet destillat) fortsettes inntil 425-450 g alkohol er avdestillert. Omtrent på dette punkt viser reaksjonsmassen i beholderen en tendens til å danne gel eller å bli tem-melig viskøs. Massen kan fortynnes med et oppløsningsmiddel slik som toluen, slik at det dannes en azeotrop blanding. Herved kan man fjerne mer alkohol ved en lavere temperatur. Oppvarm-ingen avbrytes deretter, og en liten del toluen, ca. 200 ml, tilsettes for å avkjøle reaksjonsblandingen og for å oppløse polymeren. Etter fortynningen med toluen ble den resulterende opp-løsning helt ut av reaktoren. Etter at reaksjonen var gjennom-ført og det var oppnådd vektbalanse, ble det bemerket at den be-nyttede glykol inneholdt omkring 1 vekt-% vann, hvilket imidlertid ikke forårsaket noen.problemer, hverken ved produktet eller reaksjonen.

Vektbalansen viste følgende enkeltheter.

Tapt

Faststoffer (i bunnen av reaktoren) 41

Den gjenvundne polymeroppløsning hadde følgende karakteristiske trekk og bestanddeler:

Etter at den avkjølte oppløsning var tatt ut av reaktoren, ble 100 vektdeler av denne oppløsning, kalt "0P4", benyttet til å lage en blanding med følgende sammensetning:

0P4, MEK og sinkklorid ble blandet: grundig, og sinkstøvet tilsatt til den resulterende blanding i en blander med høy skjærkraft. Pigmentsuspensjonen oppnådd på denne måte, ble påført en metalloverflate, f.eks. ved børsting på en kaldvalset, ikke sandblåst stålplate. Suspensjonen var lett å føre på og inneholdt ikke klumper og ga etter 10 min. et meget hårdt, sterkt vedheftende belegg. Etter tørking i ytterligere 15 min. ble belegget, ved prøver overfor vann og oljeløselighet, funnet upåvirket av begge disse. Ved overtrekking av den belagte plate med et vinyl-belegg ble det oppnådd utmerket adhesjon. Selv etter oppriping viste den belagte plate utmerket motstandsevne overfor saltkorro-sjon når den ble utsatt for påsprøyting av en 5%-ig saltoppløs-ning ved 35°C, selv etter 2000 timer.

Belegget, som er fra 0,05-0,075 mm i tykkelse, når det er tørt, viser ingen sprekkdannelse, god adhesjon ved kryssrip-ningstesten, intet adhesjonstap ved avrivningstest med 1,6 mm dype innsnitt, og god varmemotstandsdyktighet. Det skjer omtrent ingen forminskning av beleggets adhesjon eller seighet hvis det oppvarmes til 371°C og deretter bråkjøles i kaldt vann, ikke engang hvis det oppvarmes i korte perioder til 593°C, selv om det ved forlenget oppvarming til denne temperatur inntrer oksyd-asjon.

En bøyeprøve viser intet adhesjonstap ved 90° bøyning, og kun et lett tap ved 180° bøyning. Slagprøver viste overlegne resultater sammenlignet.med andre kjente sink/silikat-belegg.

Reaksjonene som inntrer-ved gjennomføring av frem-gangsmåten i det forannevnte eksempel, hvori polymeren i det vesentlige ikke er hydrolysert og .hvor det opprettholdes vannfrie betingelser; fører til dannelsen av en polymerandel med den nye hovedkjedestruktur representert ved grupperingen:

hvor R er etoksy-eller hydroksyetoksy (HO-C^H^-O-).

Den eksepsjonelle varmemotstandsdyktighet ved dette preparat skyldes formodentlig at alle organiske grupper drives av ved fordampning ved eksponering til luft og fuktighet, slik at de uorganiske-grupper -SiC^, ZnO, SiC^- blir tilbake, hvilke grupper er stabile opptil temperaturer, for rødglødning.

Eksempel 2

2500 g "kondensert" etylsilikat, inneholdende 95,5% tetraetylortosilikatmonomer, 4% dimer og 0,5% trimer og noe høyere polymer, blandes med 1120 g etylenglykol i en 5 liters kolbe utstyrt med et kolbetermometer og et tilbakeløpstermometer, rører, en kort pakket kolonne, destillasjonshode, kjøler og forlag. Det oppstår en ublandbar dispersjon ved omrøring av denne blanding, men ved oppvarming under kontinuerlig omrøring til omkring 105°C (kolbetemperatur), og ved tilsetning av 3 dråper konséntrert svovelsyre (98% H2S04) som katalysator, blir oppløs-ningen klar, og innen få minutter begynner etylalkohol å destillere av. Tilsammen 11-24 g'alkohol ble samlet opp inntil det punkt hvor innholdet i beholderen begynte å bli merkbart tykkere. Innholdet i beholderen ble deretter avkjølt, og det ble tilsatt 100 g xylen. Det resulterende flytende produkt er stabilt og virksomt som bindemiddel.

Bindemidlet som er fremstilt på denne måte, kalles heretter "Silikat nr. 1". Det forblir stabilt og aktivt som bindemiddel i en periode på minst seks måneder, sannsynligvis meget lenger.

Eksempel - 3

500 g "Silikat nr. 1" blandes med 500 g metyletylketon og 2 g sinkklorid, sammen med 2500 g sinkstøv og 200 g tørket

talkumpulyer, og den.resulterende blanding blandes grunding i en -blander med høy skjærkraft,. slik som en "Waring Blender", Det-" resulterende produkt forblir stabilt når det lagres i en forseglet kanne og holdes deri i en periode på seks måneder, og forblir brukbart som et meget adhesivt, galvanisk _belegg. Den resulterende maling kalles heretter "Paint la".

Eksempel 4

"Paint la" benyttes i et system til kontinuerlig og automatisk dyppingsbelegging av rensede ståldeler. I denne hen-sikt plasseres delene i en beholder av gitterduk, og etter at de er dyppet i "Paint la", fjerner man den overskytende væske ved hjelp av en sentrifuge .mens belegget samtidig spres jevnt over overflaten av delene, spesielt i og rundt alle hull og de nær-liggende områder. Delene/ som er belagt-på denne måte, anbringes deretter på en gitterduk utstyrt med spisser for å minimalisere kontakten mellom de våte belagte overflater og støtteoverflåtene på sikten. Hurtig tørking av belegget inntrer ved agitering av de siktstøttede deler i sirkulert, varm, -fuktig luft under en hette. Herdningen inntrer i løpet av få minutter. For å aksel-erere herdningen ytterligere kan en liten mengde sinkklorid eller sinkacetat i metylketonoppløsning tilsettes.

Deretter ble de belagte deler underkastet diverse test-er, med følgende resultater:

Når det beskrevne glykol/alkylsilikat-bindemiddel ble fortynnet med samme volum -xylen i stedet for metylketon, og 2,5 vektdeler sinkstøv tilsatt pr. del fortynnet bindemiddel, ble den resulterende maling holdt i perfekt brukbar tilstand i et tidsrom på 1,5 år.. Beleggene fra dette bindemiddel ga et utmerket hårdt, hurtigherdende og adhesivt, meget beskyttende belegg for stål.

Når glykol/alkylsilikat-bindemidlet ble fortynnet med samme volum av et aromatisk oppløsningsmiddel med høyt flammepunkt og 2,5 vektdeler sinkstøv og 0,5 vektdeler plateformig silisiumdioksydmel og 0r003 deler trietylamin ble tilsatt til blandingen, og denne ble -påført på et rent stålsubstrat som belegg, tørket belegget liurtig, og det var adhesivt og beskyttende (blyanthårdhet 3H - saltsprøyting 5% salt ved 35°C i mer enn 3 000 timer ga ingen rust). Denne malingsblanding ble bevart i 1,5 år og ble funnet å være helt egnet som belegg, og hadde ikke forandret ség i løpet av denne tid, utskilte ingen gass og avsatte seg ikke.tii et hårdt sjikt på bunnen.

Eksempel 5

Ved fremstilling av en maling kalt "Paint lb", ble 500 g glykol/alkylsilikat-bindimiddel fra "Silikat nr. 1" blandet grunding med 500 g mesityloksyd, 4 g sinkklorid, 2500 g sinkstøv og 200 g talkum, ved bruk av en blander med høy skjærkraft. For-søk lik de som er beskrevet i eksempel 4 viste at det var oppnådd utmerkede belegg med nær identiske egenskaper til det som ble oppnådd med "Paint la".

Eksempel 6

500 g av det glykol/alkylsilikat-bindemiddel som tidligere er kalt "Silikat nr. 1", blandes med 500 g metylisobutylketon, 2 g sinkklorid, 2500 g sinkstøv og 200 g talkum. Ved prøving på samme måte som de ovenfor nevnte prøver ga prepa-ratet, som kalles "Paint lc", identiske resulater, bortsett fra at belegget var noe mykere, men det gikk gjennom alle de prøver som "Paint la" var (underkastet..

Eksempel 7

500 g glykol/alkylsilikat-bindemiddel "Silikat nr. 1" blandes med 50 g metyletylketon og 450 g xylen sammen med 2500 g

sinkstøv, 10 g bentonitt og 60 g talkum. 4 g-sinkklorid ble tilsatt, og blandingen ble undlerkastet kraftig omrøring i en "Waring Blender". Den resulterende maling, heri kalt "Paint 13", viser seg å være noe mykere enn "Paint la", men .lik den .sistnevnte i alle andre henseender.

For å frembringe et hårdere belegg enn f.eks.,"Paint la", -og for å forbedre suspensjonen -av sinkstøv slik at-det ikke av-setter seg, kan man tilsette forskjellige former "for fint oppdelt silisiumdioksyd, slik som en fint oppdelt, pyrogent silisiumdi-oksydaerogel, i en mengde tilsvarende omkring 5 g, til de andre bestanddeler 1 dette eksempel, eller et enda hårdere belegg oppnås ved å tilsette 100 g SiC^ med en gjennomsnittlig partikkel-størrelse på 5 ym.

Eksempel 8

1200 g kondensert etylsilikat og 67 0 g propylenglykol med 2 dråper konsentrert svovelsyre til å katalysere ester-alkoholutbyttingen, blandes og oppvarmes, -slik som i eks. 1, til 110°C. 637 g alkohol fjernes før videre polymerisering stoppes ved avkjøling av restmassen. Den resulterende masse er meget viskøs. Malinger laget av dette viskøse bindmiddel, som kalles "Silikatbindemiddel nr. 4", idet det imidlertid brukes mindre mengder bindemiddel enn det som er vist i eks. 2 for "Silikat nr. 1", gir belegg som er hårdere og noe mindre fastsittende, men som likevel gikk tilfredsstillende gjennom alle forsøk.

Aerosolbokser på 200 ml fylles med 3 0 ml "Silikatbindemiddel nr. 4", 60 ml triklorfluormetan og 60 ml diklordifluor-metan med en stålstav som agitator, slik at man kan få en egnet blanding ved rysting. Disse kanner i forseglet tilstand bevarte innholdet godt, klart for bruk ved oppfriskningsgalvanisering av mindre flater.

Eksempel 9

Alle de forannevnte malinger er egnet for påføring som tynt grunningsbelegg (primer) på stålgjenstander som skal formes til prefabrikerte konstruksjoner ved sveising, da man kan sveise rett gjennom belegget. Etter at den er sveiset, som f.eks. ved reising av en bygning av slike prefabrikerte konstruksjoner, be-legges den reiste konstruksjon om igjen med et tykkere belegg av det samme sink/silikat-beleggpreparat.

Det er hensiktsmessig å gjennomføre disse operasjoner i en automatisk produksjonslinje på rensede og sandblåste konstruk-sjonsstykker, som deretter tørkes-og enten lagres for senere an-vendelse eller benyttes øyeblikkelig. De gis til slutt et tykkere belegg av det samme ^sink/silikat-holdige preparat, uten at man behøver å fjerne rust som kan ha dannet seg. Ved sveisingen omdannes belegget til. helt gjennom uorganisk silikat, ZnO, SiO, som ikke gir noen "tilbakebrenning" i^automatiske sveiseprøver, og som ikke forringer styrken og andre egenskaper i sveisen når belegget har en.tørr tykkelse på mindre enn 0,018 mm.

Eksempel 10

Til den glykol/alkyl-silikatpolymer som er fremstilt f.eks. slik som i eks. 1, før tilsétning av oppløsningsmiddel, tilføres det (til reaksjonsbeholderen) 200 g 2-etoksyetanol, og oppvarming fortsettes til 120 g ekstra etylalkohol er drevet av. På dette tidspunkt begynner innholdet i beholderen å tykne, opp-varmingen stoppes,, og reaksjonsmassen avkjøles ved å tilsette 50 ml xylen. Det resulterende produkt, som inneholder en blanding av glykol/etyl- og etoksy/etyl-silikatpolymer, fortynnes med samme volum metyletylketon og 0,025 vekt-% (av blandingen) av sinkklorid tilsettes. 200 g av -den resulterende væskemasse blandes kraftig med 50 g sinkstøv med en partikkelstørrelse på 0,5-10 ym og 0,5 g fint plateformig talkum. Den resulterende blanding var stabil i en malingskanne i flere måneder uten å ut-vikle merkbart gasstrykk og uten å herdne eller bli tykk. Påført som et belegg på en ren stålplate, herdnet belegget hurtig til en hårdhet på 4H i løpet av ca. 16 timer. Adhesjonen var utmerket.

Eksempel 11

I dette eksempel fremstilles et nytt glykol/alkylsillkat-bindmiddel ved en likevektsreaksjon mellom (1) prdduktet av en. glykol/alkylsilikat hvori sidekjedegruppene hovedsakelig er gly-kolrester, og (2) kondensert etylsilikat.

I det første trinn til fremstilling av glykolsilikatet

er utgangsstoffene: 2805 g kondensert etylsilikat (inneholdende 95% tetraetylortosilika.tmonomer og 5% dimer) , <q>g 3340 g etylenglykol. Disse stoffer blandes og oppvarmes til 110°C i en trehalset kolbe utstyrt med et termometer, røreverk, en kort kolonne, nedover-rettet-kjøler og.forlag. To små dråper svovelsyre ble tilsatt, og blandingen ble klar ,da alkoholen begynte å .destillere av. Tilsammen ble 2480 g alkohol samlet opp. Restinnholdet

i kolben ble gjenvunnet som et meget tykt, halvfast "bunnprodukt" og .±>le antatt hovedsakelig å-inneholde tetraglykolsilikat.

Til 204 g eller 0,78 mol av dette -bunnprodukt (tetra-glykolortosilikat) ile-det tilsatt 249,g eliér 1,2. mol kondensert etylsilikat i en liten rundbunhet trehalskolbe utstyrt slik som ovenfor nevnt. Ved tilsetning av h dråpe konsentrert (98%-±g) svovelsyre til reaksjonsmassen da denne var oppvarmet til 110<O,>C, ble blandingen øyeblikkelig klar, og alkohol begynte å destillere av. 67 g alkohol ble samlet opp før bunnproduktet begynte å polymerisere til nær fast tilstand. Før total stivning ble polymeriseringsreaksjonen stoppet, og bunnproduktet benyttet til fremstilling av sinkstøvbelegg etter fortynning med samme volum-mengde metylisobutylketon (MIBK). Til den fortynnede bindemiddel-oppløsning ble det tilsatt 2,5 vektdeler sinkstøv med en partikkel-størrelse i det vesentlige innenfor området fra omkring 2-10 ym, og man fikk et sinkholdig beleggpreparat som ga galvanisk beskyttelse for ståloverflater.

Eksempel 12

i_" Reaksjonsligningen er som følger:

H H

Si(OEt)4 + HOCH2CH2NCH2CH2OH ■+ (RO) 3~Si-(OCH2CH2NCH2CH2OSif (OR) 3,

hvori R er en etylgruppe og x er et helt tall. Det dannes også forbindelser med begge hydroksylgruppene i alkanolaminet festet til det samme silisiumatom, slik som følger:

Utføring av denne reaksjon: 150 g dietanolamin og 230 g tetraetylortosilikat ble chargert til en 500 ml kolbe utstyrt slik som tidligere nevnt. Ved oppvarming åv chargen til 110°C startet reaksjonen uten tilsetning av katalysator, og reaksjonen ble fortsatt inntil reaksjonsmassen begynte å bli fast, ved hvilket punkt varmetilførselen ble stoppet. Før dette var 113 g alkohol fjernet og oppsamlet. Da dennemengde alkohol var ekvivalement 2,46 mol, og fordi 1,43 mol dietanolamin og 1,1 mol etylsilikat var chargert, var den logiske konklusjon at nær alt av diolen.er innarbeidet i hovedkjedegrupperingen som er vist i den ovenfor angitte ligning. Dette indikerer at en meget større mengde dietanolamin gikk -inn i hovedkjedestrukturen enn det noen gang var oppnådd" ved bruk av glykol som reaktant. Det er antatt at i tillegg til broforbindelsen* som dannes av diolen mellom to silisiumatomer, ble det dannet et produkt inneholdende amindiolen med begge hydroksylgruppene bundet til det samme silisiumatom.

Av.resten som var tilbake i reaksjonskolben, her kalt bunnproduktet, ble 25 g blandét med 25 g MEK og 170 g sinkstøv, og den resulterende dispersjon ble påført en plate av kaldvalset stål. Etter tørking i 2 min. ble belegget .herdet i løpet av 1 time.

Eksempel 13

Til 300 g av produktet ifølge eksempel 2 i tabellen ble det tilsatt 490 g butylalkohol, og produktet ble oppvarmet til til 110°C. Etylalkohol ble destillert av inntil det var oppsamlet 300 g destillat, ved hvilket punkt reaksjonsmassen ble avkjølt. Bindemiddeloppløsningen oppnådd på denne måte, hadde et flammepunkt på over 37,8°C etter "lukket kopp"-metode etter Pensky Martin. Tilsatt sinkstøv ga produktet gode beskyttende belegg.

Eksempel 14

200 g tetraglykolsilikat, fremstilt slik som i eks.

13, ble blandet med-200 g av. et delvis hydrolysert etyl/silikatbindemiddel som ble fremstilt som følger: 473 g vannfritt etylalkohol og 14 3 g-kondensert etylsilikat (28% silisiumoksyd) ble blandet og oppvarmet til 65°C, og en oppløsning av 0,14 g salt-syre (37%) i 9,7 g vann ble tilsatt til det ovenfor angitte, langsomt i løpet av 1 time. 25 g av det ovenfor omtalte hydrolyserte bindemiddel ble blandet med .25 g tetraglykolsilikat (fremstilt slik som i eks. 13), og det ble tilsatt 70 g sinkstøv. Den resulterende maling ble påført en sandblåst stålplate som en film med tykkelse 0,062 mm. Belegget herdnet hurtig til et tilfredsstillende belegg, men var ikke på langt nær så fastsittende eller hårdt som de nye glykol/alkylsilikat-belegg i metylketonopp-løsning, og ga ikke-så stabile enhetspakninger.

Eksempel 15

.61 g etylenglykol og 30 0-g -tetra ( 2-etoksyetyl) silikat " ble oppvarmet til .13-0°C, og til dette ble det tiisatt en dråpe konsentrert svovelsyre. 137 g 2-etoksyetanol ble destillert derfra. Det resulterende b-unnprodnkt-bie blandet med samme volum Tnet<y>lisoam<y>lketon, og-et beleggspreparat ble pxøvet som Jiølger: 1 del b landet b unnprodukt og keton-inneholdende metyl-ketoner, 0,003 deler sinkklorid og 2,8 deler sinkstøv.

Det ovenfor angitte preparat ble påført en ren forsøks-plateav stal. Belegget herdnet hurtig og ga-god beskyttelse. Flammepunktet for malingen (Pensky-Martin) var over 37,8°C. På grunn av sitt høye flammepunkt er denne maling mer brukbar ved maling i lukkede trange rom.

Eksempel 16

99,5 g trimetylolpropan og 385 g tetraetylortosilikat ble oppvarmet til 120°C og tilsatt 1 dråpe svovelsyre. Ved dette oppsto en meget heftig reaksjon. Etter at alkoholen var fjernet', ved destillering, ble bunnproduktet avkjølt og fortynnet med

metylisoamylketon og prøvet med sinkstøv som maling, og ble funnet å gi aksepterbart belegg.

Eksempel 17

184 ml kondensert etylsilikat og 10 0 g trietanolamin ble oppvarmet til 120°C. Alkohol begynte- å destillere av ved 145°C, og 98 ml alkohol ble fjernet. Ved fortsatt oppvarming ble det fjernet tilsammen 165 ml etylalkohol. Ved avkjøling og oppløsning av bunnproduktet i samme volum metylisoamylketon og tilsetning av 2,5 deler sinkstøv og 0,002 deler sinkacetat fikk man en maling som ga belegg som tørket langsomt til et belegg av sink/silikat-typen med gode beskyttende egenskaper. Strukturen av trietanolamin-(TEA)-silikat er meget mer kompleks enn strukturen i glykol/alkyl-silikatpolymerer. TEA-alkylsilikat er muligens en blanding av forbindelser inneholdende både TEA-broer og andre forbindelser slik som:

og blandede forbindelser. Hvilke forbindelser som dannes, er avhengig av reaksjonsgraden og fjerning av alkohol, såvel som av forholdet mellom TEA og alkylsilikat. Beleggene av sinkstøv og TEA-alkylsAlikat har vanligvis mindre hårdhet, adhesjon og beskyttelsesverdi enn glykol/alkyl-silikatpolymerer.

Eksempel 18

Dette eksempel viser fremstillingen av tetraglykolsilikat i et overskudd av glykol ved oppvarming av kondensert etylsilikat og glykol til 110°C, tilsetning av en dråpe svovelsyre, fjerning av all esterutbyttet alkohol og deretter tilsetning av mer kondensert etylsilikat slik at det ved transforestring og likevektdannelse dannes dén ønskede glykol/etyl-silikatpolymer med destillasjonsfjerning av dannet alkohol.

Apparaturen av en .5 liters, trehalset, rundbunnet pyrex glasskolbe, utstyrt med røreverk, 2 platers kolonne, destillasjonshode, forlag og kjøler. Charge: 1088,62 g etylenglykol og 725,75 g kondensert etylsilikat (inneholdende 95% monomer med resten hovedsakelig dimer). Ovenfor nevnte charge ble oppvarmet til 115°C, og det ble tilsatt to dråper konsentrert svovelsyre og deretter destillert av 820 ml etylalkohol. 1714,6 g kondensert etylsilikat ble deretter tilsatt og 4 dråper konsentrert HC1 ble tilsatt som "katalysator. Alkoholen som var frigjort

ved esterutbyttirig, ble destillert fra blandingen til denne begynte å bli fast, og deretter ble xylen, i samme vektmengde som bunnproduktene, tilsatt for å fortynne produktet til et brukbart bindemiddel. Oppløsningen var en ikke-viskøs, blekt strå-farget væske. Når denne bie blandet med 1-4 vektdeler sinkstøv og påført som et belegg på et stålsubstrat, herdnet belegget til fingertørr tilstand i løpet av 8 min. og herdner til uoppløselig-het i organiske oppløsningsmidler eller vann i løpet av. 2,5 timer. Belegget hadde ingen tendens til sprekking opp til 0,76 mm tykkelse.

Til en annen del av xylenoppløsningen av bindemidlet ble.det tilsatt 1/4-del "VM&P"-nafta med høyt flammepunkt og 2,5 vektdeler av en 50/50-blanding av novikulitt og sinkstøv, og dette ble påført et rent stålsubstrat og prøvet mot saltsprøyt. Etter 2000 timer var det opprissede 0,076 mm tykke belegg perfekt i alle henseender, og rissene var helt fylt med sink-hydroksydprodukter. Dette viser den galvaniske og beskyttende virkning av dette belegg, selv med et lavt sinkinnhold. Et .silikongummi-overbelegg ble lagt på over en del-av sinkstøv-silikatgrunnbelegget. Beleggskombinasjonen var helt overlegen ved saltsprøyteprøving.

I et. annet- forsøk ble ..1 vektdel partikkelformig alumin-iumoksyd(325 mesh og finere)...iilsatt til l/3_vektdel av det ovenfor angitte bindemiddel. Dette belegg ble pigmentert med en liten mengde Ti02 og lagt .på over sink/silikat-belegget hvorved man fikk et belegg som var permanent, attraktivt, hvitt, porøst og blærefritt, selv etter 3000 timer i saltsprøyt'.

Til en annen andel av xylenoppløsningen av bindemidlet ble det tilsatt 0,001 "del trietylamin, 2,5 vektdeler fint sink-støv, og blandingen ble blandet i en "Waring Blender". Malingen ble holdt i suspensjonen i et tidsrom på 1,5 år, men herdnet alikevel når den ble påført som ét 0,05 mm sjikt over stål til et hårdt beskyttende galvanisk belegg. Den herdnet til finger-tørr tilstand på 10 min., og til et tørt, hårdt, vann- og opp-løsningsmiddel-uoppløselig belegg på 2 timer. Belegget motsto mer enn 3 000 timer i saltsprøyteprøven.

Til en annen del av xylenoppløsningen av bindemidlet

ble det tilsatt 1 vektdel sinkstøv og 1 vektdel novikulitt-silisiumoksydmel på -3 25 mesh. Malingen ble holdt i suspensjon i flere måneder og påført som et toppbelegg over et sink/silikat-substrat, og det ble funnet å herdne hårdt og å ha utmerkede beskyttende egenskaper ved atmosfærisk eksponering og ved salt-sprøyting. En annen del av denne maling ble påført et rent stålsubstrat og ga utmerket ytelse ved alle de ovenfor nevnte prøver.

Eksempel 19

Til reaksjonskolben og apparaturen som er beskrevet i eksempel 18, ble det tilsatt 1800 g kondensert etylsilikat (inneholdende 95% tetraetylortosilikat og 5% høyere silikatpolymerer) og 780 g etylenglykol og 100 g dietanolamin. Det ble ikke tilsatt noen katalysator, og dette var heller ikke nødvendig da esterutvekslingsreaksjonen inntrådte mellom 120 og 145°C kolbetemperatur. Det ble fjernet 940 g alkohol, og blandingen skilte seg i to sjikt, og ingen av sjiktene ble funnet brukbare som belegg. Bunnsjiktet var uoppløselig i både xylen og metyletylketon. Imidlertid ble i et identisk forsøk alkoholfjerningen stoppet akkurat før skilling, og produktet ble funnet brukbart som bindemiddel i sink/silikat-belegg.

Eksempel 20

1 dette eksempel ble eksempel 18 gjentatt med den for-andring at i det andre likevektstrinn (slik som tidligere nevnt) , ble "Ethyl Silicate- 40" -(en: siloksansilikatpolymer med gjennomsnittlig 5 Si/molekyrvekt) benyttet i stedet for det kondenserte etylsilikat. ,3,63 kg "Ethyl Silicate 40" ble benyttet i stedet for 1,71 kg kondensert etylsilikat, og dette ble benyttet til å fremstille et kopolymer av glykol/alkyl-polysiloksansilikat. Etter fjerning av alkoholen og fortynning, slik som i eks. 18, ble produktet bedømt og ble funnet å gi utmerkede sink/silikatbelegg, og det hadde gode lagringsegenskaper i énkomponent-pakninger. Eksempel 21 2 mol etylenglykol-monometyleter og 1 mol kondensert etylsilikat ble oppvarmet til 110°C i nærvær av et spor svovelsyre, og etylalkohol ble avdestillert, slik at man fikk et blandet etyl/metoksyetylsilikat. I mol av denne blandede ester ble omsatt med 1 mol etylenglykol i nærvær av et spor svovelsyre ved 100-130°C under avdestillering av etylalkoholen slik at det polymere "metoksy-etylglykol-silikat" ble dannet. Alkoholdestillasjonen ble.stoppet akkurat før geldannelse i bunnproduktet, og dette ble oppløst i aromatholdig nafta med høyt flammepunkt (1 del produkt til \ vektdel nafta") . For hver del fortynnet bunnprodukt ble det tilsatt 2 vektdeler sinkstøv og 0,01 vektdel høydispers SiC>2 og 1/4 vektdel -3 25 mesh kaolin, og dette ble blandet kraftig til en homogen maling. Malingen ble påført inn-siden av en stålbeholder i et anlegg for avherding av vann. Malingen ble tørket i .16-18 timer før saltoppløsningen som ble brukt til avherdingen ble tilsatt. Beholderen ble undersøkt 1,5 år etter og ble funnet å være rustfri. Tørrtykkelsen av filmen,

som ble påført med børste, var mellom 0,025 mm og 0,1 mm. Malingen selv hadde et høyt flammepunkt (over 35°C).

Eksempel 22

I nærvær av et spor av svovelsyre oppvarmet man 3 mol etylenglykol-monoetyleter (2-etoksyetanol) med 1 mol tetraétyl-ortosilikat, og etylalkohol ble frigjort og fjernet ved destillasjon. 1 mol av denne blandede ester og 0,4 mol tetraglykolsilikat ble oppvarmet til 110°C i nærvær av en dråpe svovelsyre, og den gjenværende alkohol ble fjernet ved destillering. Før geldannelse ble alkoholdestillasjonen stoppet og bunnproduktet fortynnet med det halve av sin vekt med"nafta med høyt flammepunkt (aromatholdig), og for hver" del av denne oppløsning ble det tilsatt 1,5 deler sinkstøv og.,0,5 deler talkum, idet dette .ble iblandet -i en., kraftig, bl ander.. -Den homogene maling ble påført-en kjeller-kloakksamlebrønn avr s"tål, ved sprøyting til en tykkelse på 0,76 mm, hvoretter .den fikk. herdne en dag før bruk. Etter 1,5 -år var belegget fremdeles perfekt, uten rust, mens en ikke-belagt overstrømsbrønn,. etter eksponering til de samme korrosive betingelser, helt var korrodertMalingen hadde et "Pensky-Martin"-flammepunkt på 41,1°C, og var spesielt egnet til bruk innendørs hvor dampgiftighet og eksplosjonsfare er problemer.

Claims (2)

1. Lagringsbestandig, sinkstøvhoIdig maling omfattende et bindemiddel på basis av organiske.silikater og eventuelt inneholdende et organisk oppløsningsmiddel og/eller andre pigmenter eller fyllstoffer, karakterisert ved at bindemidlet er fremstilt ved omestring av 1 mol av et organisk orto- og/eller polysilikat av en enverdig alkohol med 0,5-3 mol av en alifatisk polyol, og at malingen eventuelt inneholder en herdningskatalysator, fortrinnsvis et oppløselig sinksalt, som i og for seg kjent.

2. Maling ifølge krav 1,karakterisert ved at bindemidlet er fremstilt ved omestring av 1 mol av silikatet med 1,0-1,7 mol av polyolen.