NO328783B1

NO328783B1 - Fremgangsmate for primerbelegging av et stalsubstrat

Info

Publication number: NO328783B1
Application number: NO20031126A
Authority: NO
Inventors: Paul Anthony Jackson; Gerald Howard Davies
Original assignee: Akzo Nobel Nv
Priority date: 2000-09-13
Filing date: 2003-03-12
Publication date: 2010-05-10
Also published as: TW527407B; EP1319049B1; CN1455804A; CA2421945A1; CN1205277C; AU2002210505B2; DE60107702T2; AU1050502A; PL204823B1; PL361201A1; ATE284435T1; JP2004509209A; BR0113867B1; KR20030034167A; BR0113867A; US20050276923A1; DE60107702D1; ZA200302012B; HK1057230A1; RU2275970C2

Description

Foreliggende oppfinnelse omhandler fremgangsmåter for primerbelegging av et stålsubstrat. Spesielt omhandler den beleggingen av "halv-ferdige" stålprodukter som deretter skal fabrikkeres ved varme-intensive prosesser og belegges over. Slike "halv-ferdige" stålprodukter anvendes i skipsbyggerindustrien og for andre strukturer i stor-skala slik som oljeproduksjonsplatformer og inkluderer stålplater, for eksempel på tykkelse 6 til 75 mm, bjelker, dragere, og forskjellige stålseksjoner anvendt som avstivere. Den viktigste varme-intensive prosessen er sveising; praktisk talt alle slike "halv-ferdige" stålprodukter blir sveiset. Andre viktige varme-intensive prosesser er skjæring, for eksempel "oksy-fuel" skjæring, plasmaskjæring eller laserskjæring, og varmefairing (utjevning), hvor stålet bøyes i form mens det blir varmet opp. Disse stålproduktene blir ofte eksponert for vær og vind under lagring før konstruksjon og under konstruksjon, og de er generelt belagt med et belegg kalt en "fabrikkprimer" (shop primer) eller "pre-konstruksjonsbelegg" for å unngå at korrosjon av stålet forekommer før stålkonstruksjonen, f.eks. skip, får sitt fulle belegg av antikorrosiv maling, for derved å unngå problemet med å måtte belegge over eller fjerne stålkorrosjonsprodukter. I de fleste store skipsverft, blir fabrikkprimeren påført som én av mange behandlinger utført på en produksjonslinje i hvilken stålet for eksempel blir for-varmet, stålsand- eller sandblåst for å fjerne glødeskall og korrosjonsprodukter, fabrikkprimet (shop primed), og ført gjennom en tørkehette. Alternativt, kan fabrikkprimeren påføres av en profesjonell maler (trade coater) eller stålleverandør før stålet leveres til skipsverftet eller andre konstruksjonssteder.

Selv om fabrikkprimerens hovedformål er å tilveiebringe midlertidig korrosjonsbeskyttelse under konstruksjon, er det foretrukket av skipsbyggere at fabrikkprimeren ikke trenger å fjernes men kan forbli på stålet under og etter fabrikkering. Stål belagt med fabrikkprimeren må derfor kunne sveises uten fjerning av fabrikkprimer og kunne overbelegges med de typene beskyttende anti-korrosive belegg som generelt benyttes på skip og andre stålkonstruksjoner, med god adhesjon mellom primeren og de etterfølgende påførte belegg. Det fabrikkprimede stålet skulle foretrukket kunne sveises uten noen signifikant skadelig virkning på sveisekvaliteten eller på hastigheten av sveiseprosessen og skulle være tilstrekkelig varmeresistent til at fabrikkprimeren beholder sine antikorrosive egenskaper i områder som blir oppvarmet under "utjevning" eller under sveising av den motsatte overflaten av stålet.

Kommersielt vellykkede fabrikkprimere som er tilgjengelige i dag er løsnings-middelbårne belegg basert på prehydrolyserte tetraetylortosilikatbindemidler og sinkpulver. Slike belegg inneholder en stor andel flyktig organisk løsningsmiddel, typisk omkring 650 gram per liter, for å stabilisere malingsbindemidlet og for å muliggjøre at produktet påføres som en tynn film, typisk omkring 20 mikron tykk. Frigivelse av flyktig organisk løsningsmiddel kan være skadelig for miljøet og reguleres av lover i mange land. Det er et behov for en fabrikkprimer som ikke frigir noe, eller mye mindre, flyktig organisk løsningsmiddel. Eksempler på slike belegg er beskrevet i US-A-4,888,056 og JP-A-7-70476.

JP-A-6-200188 omhandler fabrikkprimerbelegg og nevner muligheten for å anvende et vandig alkalisilikatsalttype bindemiddel. Belegg som omfatter et vandig alkalimetallsilikat og sinkpulver blir også foreslått i GB-A-1226360, GB-A-1007481, GB-A-997094, US-A-4,230,496, og JP-A-55-106271. Alkalisilikatbindemidler for antikorrosive belegg nevnes også i US-A-3,522,066, US-A-3,620,784, US-A-4,162,169, og US-A-4,479,824.

KR 8101300 beskriver en fremgangsmåte i hvilken en blanding som omfatter et alkylortosilikat eller et alkalimetallsilikat, sinkpulver, og aluminium oksidpulver eller titanoksidpulver påført til en stålplate og deretter latt tørke ved 20°C og 75% RH. Dokumentet nevner eller foreslår ikke noen fordelaktig virkning av disse spesifikke tørkebetingelsene på filmegenskapene eller på hastigheten av filmegenskaps-utvikling.

Vi har funnet at primerbelegg basert på et vandig alkalisilikat bindemiddel som inneholder sinkpulver kan gi tilfredsstillende korrosjonsbeskyttelse og tillate at ståloverflåtene de dekker kan sveises, men gir opphav til problemer når de belegges over. De vandige silikater inneholder en stor mengde alkalimetallkationer, som er krevet for å holde silikatet i vandig løsning, og disse ionene er fremdeles tilstede i belegget etter at det har tørket. Vi har funnet at, hvis primerbelegg som har disse store mengdene alkalimetallioner belegges over med ethvert konvensjonelt organisk belegg og deretter senkes ned i vann, forekommer blæredannelse (lokal delaminering av belegget). Vi har utført tester som viser at dette problemet kan reduseres hvis belegget utsettes for vær og vind ute i en tid etter påføring av fabrikkprimeren eller vaskes før overbelegging. Disse prosessene er imidlertid ikke kompatible med anvendelse i dagens skipsverft med høy produktivitet.

Vandige silikasoler som har et svært lavt alkalimetallion innhold er kommersielt tilgjengelige, men belegg basert på slike soler har normalt svært dårlig (innledende) filmstyrke uttrykt som adhesjon, kohesjon, hardhet, og motstand mot

abrasjon og vann. Disse dårlige fysiske egenskapene av belegget gjør det utsatt for skade under håndtering eller ytterligere prosessering. Dette bringer det potensielle kravet om signifikant beleggreparering med store kostnadsimplikasjoner. Foreslåtte forbedringer til silikasol belegg er beskrevet i US-A-3,320,082, som tilsetter et vannublandbart organisk amin, GB-A-1541022, som tilsetter en vannløselig akrylamidpolymer, og GB-A-1485169, som tilsetter et kvartært ammonium- eller alkalimetallsilikat, men slike belegg har ikke oppnådd fysikalske egenskaper lignende de til belegg basert på alkalimetallsilikater. Belegg basert på silikasoler viser lave nivåer av blæredannelse når de belegges over/dykkes ned. Selv om innholdet av vannløselig salt og osmotisk trykk er lave, kan blæredannelse fremdeles forekomme, ettersom belegget utviser lite motstand mot blæreinitiering/vekst på grunn av dets dårlige fysikalske egenskaper.

Det er et behov for en vannbasert fabrikkprimer med lavt alkalimetallioninnhold som har forbedret adhesjon til substrater og forbedret filmstyrke uttrykt som egenskapene diskutert over for å motstå blæreinitiering og vekst.

Videre er det et behov for en blærefri vannbasert fabrikkprimer som viser hurtig utvikling av beleggets fysiske egenskaper etter påføring av fabrikkprimeren for å muliggjøre håndtering og ytterligere prosessering av substratet uten risikoen for å skade belegget.

Fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse for primerbelegg av stål som er tenkt å fabrikkeres og belegges over, tilveiebringer en løsning for de ovennevnte problemer/ulemper. Fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse for primerbelegging av et stålsubstrat med et primerbelegg som omfatter et silikabindemiddel er kjennetegnet ved at det anvendes et bindemiddel som omfatter en vandig silikasol som har et Si02/M20 molforhold, hvori M representerer de totale alkalimetall- og ammoniumioner, på minst 6:1, og at etter at primerbelegget har tørket i en slik grad at det er berøringstørt, dykkes det belagte substratet ned i vann eller alternativt holdes i en atmosfære med en relativ fuktighet på minst 50%.

Foreliggende oppfinnelse omhandler videre en fremgangsmåte for primerbelegging av et stålsubstrat med et primerbelegg som omfatter et silikat- eller silikatbindemiddel som er kjennetegnet ved at det anvendes et bindemiddel som omfatter en vandig silikasol eller alkalimetallsilikat som har et Si02/M20 molforhold, hvori M representerer de totale alkalimetall- og ammoniumioner, på minst 6:1, og at etter at primerbelegget har tørket i en slik grad at det er berøringstørt, det belagte substrat, før nedsenking i vann eller lagring i en atmosfære med en relativ fuktighet på minst 80%, blir behandlet med en filmstyrke-forbedrende løsning.

For formålet med foreliggende oppfinnelse er en filmstyrke-forbedrende løsning en løsning som forbedrer filmstyrken for et primerbelegg og/eller akselererer utviklingen av filmstyrken med tid.

Bindemidlet er mest foretrukket basert på en vandig silikasol. Slike soler er tilgjengelige fra Akzo Nobel under det registrerte varemerket "Bindzil" eller fra DuPont under det registrerte varemerket "Ludox", selv om litteraturen som omhandler dem understreker at konvensjonelle grader av kolloidal silika ikke er gode filmdannere. Forskjellige solgrader er tilgjengelige med forskjellige kolloidal silika partikkelstørrelser og som inneholder forskjellige stabiliseringsmidler. Partikkel-størrelsen av den kolloidale silika kan for eksempel være i området 3 til 100 nm; partikkelstørrelser mot den lavere ende av dette området, for eksempel 5 til 22 nm, er foretrukket. Det ble funnet at blandinger som omfatter et bindemiddel som har kolloidale silikapartikler med en gjennomsnittlig partikkelstørrelse lik eller under 16 nm, foretrukket lik eller under 10 nm, viser tilstrekkelig utvikling av egenskapene i prosessen ifølge foreliggende oppfinnelse uten behovet for også å behandle den belagte overflaten med en filmforsterkende løsning. For blandinger som omfatter et bindemiddel som har kolloidale silikapartikler med en gjennomsnittlig partikkel-størrelse over 16 nm, kan behandling med en filmforsterkende løsning gi en klar fordel, spesielt når det belagte substrat deretter dykkes ned i vann eller holdes i en atmosfære med en relativ fuktighet på minst 80%.

Silikasolen har foretrukket et Si02/M20 molforhold på minst 25:1, mer foretrukket på minst 50:1, og kan ha et Si02/M20 molforhold på 200:1 eller mer. Videre er det mulig å anvende en blanding av to eller flere silikasoler som har et forskjellig Si02/M20 molforhold, hvori Si02/M20 molforholdet til blandingen er minst 25:1. Solen kan være stabilisert av alkali, for eksempel natrium-, kalium- eller litium-hydroksid eller kvartært ammoniumhydroksid, eller av et vannløselig organisk amin slik som alkanolamin. Beleggsblandingen skulle foretrukket være vesentlig fri for enhver ammoniumstabilisert silikasol, siden nærværet av en ammoniumstabilisert sol kunne resultere i geldannelse av blandingen, spesielt når bindemidlet i hovedsak består av ammoniumstabilisert silikasol og beleggsblandingen også inneholder sinkpulver.

Silikasolen kan være blandet med en mindre mengde av et alkalimetallsilikat, for eksempel litiumsilikat, natrium-litiumsilikat eller kaliumsilikat, eller med kvartært ammoniumsilikat. Andre eksempler på passende sol-silikat blandinger eller miksturer kan finnes i US 4,902,442. Tilsetningen av et alkalimetall eller ammoniumsilikat kan forbedre de innledende filmdannende egenskapene til silikasolen, men mengden alkalimetallsilikat skulle være lav nok til å ha et Si02/M20 molforhold for bindemiddelsolen på minst 6:1, foretrukket minst 8:1, og mest foretrukket over 15:1. For formålet med foreliggende oppfinnelse betyr en mindre mengde alkalimetallsilikat at vektforholdet mellom alkalimetallsilikat og silikasol i blandingen er mindre enn 0,5, foretrukket mindre enn 0,25, mer foretrukket mindre enn 0,1.

Silikasolen kan alternativt eller i tillegg inneholde en oppløst eller dispergert organisk resin. Den organiske resin er foretrukket en lateks, for eksempel en styrenbutadienkopolymerlateks, en styrena kryl kopolymerlateks, en vinylacetat-etylenkopolymerlateks, en polyvinylbutyraldispersjon, en silikon/siloksan dispersjon eller en akrylbasert lateksdispersjon. Eksempler på passende lateksdispersjoner som kan anvendes inkluderer XZ94770 og XZ94755 (begge fra Dow Chemicals), Airflex<®> 500, Airflex<®> EP3333 DEV, Airflex<®> CEF 52, og Flexcryl<®> SAF34 (alle fra Air Products), Primal<®> E-330DF og Primal<®> MV23 LO (begge fra Rohm og Haas), og Silres<®> MP42 E, Silres<®> M50E og SLM 43164 (alle fra Wacker Chemicals). Vannløselige polymerer slik som akrylamidpolymerer kan anvendes men er mindre foretrukket. Den organiske resin blir foretrukket anvendt ved opp til 35 vekt-%, basert på fast bindemiddel. For blandinger som omfatter et bindemiddel som har kolloidale silikapartikler med en gjennomsnittlig partikkelstørrelse lik eller under 10 nm, blir den organiske resin foretrukket anvendt opp til 20 vekt-%, mer foretrukket 1-15 vekt-%, basert på fast bindemiddel. For blandinger som omfatter et bindemiddel som har kolloidale silikapartikler med en gjennomsnittlig partikkelstørrelse over 10 nm, for eksempel mellom 12 og 22 nm, eller mellom 12 og 16 nm, et øket nivå av organisk resin på opp til 35 vekt-% basert på fast bindemiddel er foretrukket.

Høyere mengder organisk resin kan forårsake sveiseporøsitet under etterfølgende sveising. Det ble funnet at tilsetningen av en organisk resin forbedrer adhesjonen/- kohesjonen som målt i "kryss-skraveringstesten" (the cross-hatch test).

Alternativt kan silikasolen inneholde et silankoplingsmiddel som inneholder alkoksysilangrupper og en organisk enhet som inneholder en funksjonell gruppe slik som en amino-, epoksid- eller isocyanatgruppe. Silankoplingsmidlet er foretrukket et aminosilan slik som gamma-aminopropyltrietoksysilan eller gamma-aminopropyltrimetoksysilan, eller et delvis hydrolysat derav, selv om et epoksysilan slik som gamma-glycidoksypropyltrimetoksysilan også kan anvendes. Silankoplingsmidlet er foretrukket tilstede ved opp til 30 vekt-%, for eksempel 1-20 vekt-%, basert på silika.

Bindemidlet i primerbelegget kan alternativt eller i tillegg omfatte en vandig løsning av et alkalimetall eller ammoniumsilikat stabilisert av et silikonat substituert med minst én anionisk gruppe med lavere pKa enn kiselsyre, slik som en karboksylat-eller sulfonatgruppe. Et slikt bindemiddel er foretrukket en løsning som har et Si02/M20 molforhold i området 8:1 til 30:1 og en pH i området 7 til 10,5 fremstilt ved å senke pH i en løsning av silikat og silikonat ved kationbytting. Derfor kan silikonatet tilsettes ved relativt lave nivåer, for eksempel ved et molforhold på 1:2 til 1:20, til et konvensjonelt 3,9:1 Si02/K20 alkalisilikat. Faststoffene kan deretter reduseres for å forbedre hvor enkelt det er å bearbeide og å ytterligere forbedre stabiliteten. Ved dette trinnet har løsningen en pH på 12-12,5. Løsningen blir ionebyttet ved anvendelse av en standard ionebytteresin. K<+> ioner blir erstattet med H+ hvilket reduserer både alkaliinnholdet i bindemidlet og pH. Uten nærværet av silikonatet ville silikatet geleres ved reduksjon av pH. Klare, stabile løsninger med en pH så lav som 8 har blitt oppnådd. Det resulterende bindemiddel har et Si02/K20 molforhold typisk i området 8-20:1 og kan konsentreres hvis ønsket for å øke faststoffene. Bindemidlet er en klar, stabil løsning og er stabil i nærværet av sink, men belegg basert på disse ionebyttede bindemidler har relativt dårlig filmstyrke sammenlignet med belegg basert på alkalisilikatbindemidler.

Foretrukket blir et bindemiddel med en pH i området 9 til 11,5 anvendt, mer foretrukket i området 9,5 til 11. Mens vi ikke ønsker å være bundet av noen teori som forklarer pH-virkningen på filmegenskapene, forekommer det at en øket pH resulterer i en øket mengde løselig silika i løsning. Dette synes å ha potensialet for å utføre in situ gelforsterkning etter påføringen av beleggsblandingen. I tillegg kan pH-justering ha en liten standtid-forlengende effekt. Når en kommersielt tilgjenge-lig silikasol anvendes, kan en sol med en høy pH velges og/eller solens pH kan justeres. pH kan justeres, for eksempel, ved å tilsette pH-påvirkende standtidsforlengere slik som dimetylaminoetanol (DMAE), eller ved å tilsette fortynnet svovelsyre, eller ved å tilsette natriumhydroksid.

Primerbelegget inneholder foretrukket sinkpulver og/eller en sinklegering. Slikt sinkpulver har foretrukket en volumsnittberegnet midlere partikkelstørrelse på 2 til 12 mikron og mest foretrukket er slikt sinkpulverproduktet solgt kommersielt som sinkstøv som har en midlere partikkelstørrelse på 2 til 8 mikron. Sinkpulveret beskytter stålet ved en galvanisk mekanisme og kan også danne et beskyttende lag av sink korrosjonsprodukter som forbedrer korrosjonsbeskyttelsen gitt av belegget. Alt eller en del av sinkpulveret kan erstattes med en sinklegering. Mengden sinkpulver og/eller legering i belegget er generelt minst 10% og kan være opp til 90 volum-% av belegget på en tørr film basis. Sinkpulveret og/eller legeringen kan være vesentlig hele pigmenteringen av belegget eller kan for eksempel omfatte opp til 70%, for eksempel 25 til 55 volum-% av belegget, på en tørr film basis, belegget inneholder også en hjelpe-korrosjonsinhibitor, som for eksempel kan være et molybdat, fosfat, wolframat eller vanadat, som beskrevet i US-A-5,246,488, ultrafint titandioksid som detaljert i KR 8101300, og/eller sinkoksid og/eller et fyllstoff slik som silika, kalsinert leire, aluminasilikat, talkum, barytter, glimmer, magnesiumsilikat eller kalsinert aluminiumsilikat.

For blandinger som omfatter et bindemiddel som har kolloidale silikapartikler med en gjennomsnittlig partikkelstørrelse lik eller under 10 nm, er mengden sinkpulver og/eller legering i belegget 40 til 60%, foretrukket mellom 45 og 55 volum-% av belegget på en tørr film basis. For blandinger som omfatter et bindemiddel som har kolloidale silikapartikler med en gjennomsnittlig partikkelstørrelse over 10 nm, for eksempel mellom 12 og 22 nm, eller mellom 12 og 16 nm, er mengden sinkpulver og/eller legering i belegget foretrukket mellom 35 og 50%.

Imidlertid kan andre pigmenter anvendes sammen med sinkbaserte pigmenter. Eksempler på disse andre ikke-sink pigmenter inkluderer ledende fyllstoffer slik som dijernfosfid (Ferrophos<®>), glimmerholdig jernoksid, etc. Anvendelse av disse ledende ikke-sink pigmentene kan tillate en reduksjon i sinknivået mens det opprettholder effektiv korrosjonsbeskyttelse. For å oppnå optimale beleggs-egenskaper, blir fyllstoffer foretrukket tilstrekkelig dispergert i beleggsblandingen. Typene og størrelsene av de anvendte fyllstoffer kan justeres for å oppnå en tilfredsstillende dispergeringstilstand. For eksempel, når fyllstoff pigmentet Satintone (fra Lawrence Industries) velges, skulle en midlere partikkelstørrelse under 3 pm, foretrukket under 2 pm, anvendes.

Foretrukket er pigmentets volumkonsentrasjon (PVC) for belegget mellom 40 og 75%. Over 75% blir filmegenskaper redusert, og under 40% er det utilstrekkelig sink til å tilveiebringe effektiv korrosjonsbeskyttelse. For blandinger som omfatter et bindemiddel som har kolloidale silikapartikler med en gjennomsnittlig partikkel-størrelse under 10 nm, er PVC-en foretrukket mellom 55 og 75%, mer foretrukket mellom 65 og 75%. For blandinger som omfatter et bindemiddel som har kolloidale silikapartikler med en gjennomsnittlig partikkelstørrelse lik eller over 10 nm, kan forbedrede tidlige beleggegenskaper oppnås ved anvendelse av et belegg med en PVC mellom 40 og 65%, mer foretrukket mellom 45 og 55%.

Pigmentets volumkonsentrasjon (PVC) er volumprosentandelen av pigment i den tørre malingsfilmen. Den kritiske pigmentvolumkonsentrasjon (CPVC) blir normalt definert som pigmentets volumkonsentrasjon hvor det er akkurat tilstrekkelig bindemiddel til å tilveiebringe et fullstendig ad so r bert bindemiddellag på pigment-overflatene og til å fylle alle mellomrommene mellom partiklene i et tettpakket system. Den kritiske pigmentvolumkonsentrasjon kan bestemmes ved utfukting av tørt pigment med akkurat tilstrekkelig linfrøolje til å danne en koherent masse. Denne fremgangsmåten gir en verdi kjent som "oljeabsorpsjonen", som den kritiske pigmentvolumkonsentrasjon kan beregnes fra. Fremgangsmåten for å bestemme oljeabsorpsjonen er beskrevet i Britisk Standard 3483 (BS3483).

Faststoffinnholdet for primerbelegget er generelt minst 15 volum-% og foretrukket i området 20 til 35 volum-%. Voluminnholdet av faststoffer er den teoretiske verdi beregnet på basis av alle komponentene tilstede i beleggsblandingen. Belegget har foretrukket en viskositet slik at det lett kan påføres ved konvensjonelle beleggapplikatorer slik som spray, spesielt luftfri spray eller sprayapplikatorer med høyt volum og lavt trykk (HVLP), for å gi et belegg som har en tørrfilmtykkelse på mindre enn 40 mikron, foretrukket mellom 12 og 25 til 30 mikron.

Eventuelt kan beleggsblandingen omfatte ytterligere additiver velkjent for fagmannen, f.eks., tiksotrope midler og/eller reologi kontrollmidler (organoleirer, xantangummi, cellulosetykningsmidler, polyeterurea polyuretaner, akrylater, etc), antiskummidler (spesielt når lateksmodifiserere er tilstede), og (sekundære) standtidsforlengere, slik som kromater (for eksempel natriumdikromat) eller tertiære aminer (for eksempel trietylamin eller dimetylaminoetanol). Foretrukne tiksotrope midler og/eller reologikontrollmidler inkluderer Bentone EW (fra Elementis), som er et natriummagnesiumsilikat (organoleire), Bentolite WH (fra Rockwood), som er et vandig aluminiumsilikat, Laponite RD (fra Rockwood), som er et vandig natriummagnesiumlitiumsilikat, og Rheolate 425 (fra Elementis), som er en patentert akryldispersjon i vann. Foretrukne antiskummidler inkluderer Foamaster NDW (fra Cognis) og Dapro 1760 (fra Elementis). Foretrukne sekundære standtidsforlengere er tertiære aminer som tilbyr en kromatfri mulighet for standtidsforlengelse. Hvis ingen sekundære standtidsforlengere er tilstede, har beleggsblandingen normalt en standtid mellom <1 og 4 timer. Vanligvis er det tilstrekkelig å tilsette kun en liten mengde (0,0125 - 0,025 vekt-% basert på flytende maling) natriumdikromat for å oppnå en standtid større enn 24 timer. Høyere nivåer fører normalt til dårlige egenskaper for belegget. Normalt blir beleggsystemet tilveiebrakt som et to- (eller mer) komponent system. En lengre standtid er også funnet for systemer som omfatter silikasoler som har en aluminamodifisert overflate. Anvendelsen av aluminamodifiserte silikasoler for å forlenge standtiden for disse beleggsblandinger er gjenstanden i en separat patentsøknad.

Det er mulig å fremstille beleggsblandingen like før påføring av belegget, for eksempel ved tilføring og grundig blanding av alle komponentene i beleggsblandingen like før påføring. En slik fremgangsmåte kan også refereres til som "on-line" blanding av komponentene som er tilstede i beleggsblandingen. Denne prosessen passer spesielt for belegg blandinger som har en begrenset standtid.

Før det belagte substrat dykkes ned i vann eller alternativt holdes i en atmosfære med en relativ fuktighet på minst 50%, blir primerbelegget tørket i en slik grad at det er berøringstørt. Tiden som går før det er berøringstørt er generelt omkring 10 til 15 minutter ved omgivelsestemperaturer på 15 til 20°C eller 3 til 4 minutter ved 40°C for et belegg med 15-20 pm tørrfilmtykkelse (dft). Tørketiden er også av-hengig av luftstrømning og filmtykkelse. Ved 35°C og 0,5 m/s luftstrømning, er tørketiden for et belegg med 20 pm tørrfilmtykkelse tilnærmet 2 minutter. Denne tiden kan ytterligere reduseres ved å øke lufttemperaturen.

Generelt kan tørketiden reduseres ved å øke substrattemperaturen, øke lufttemperaturen, ved anvendelse av en luftstrøm, eller ved enhver kombinasjon derav.

Det er foretrukket å utføre tørking av primerbelegget ved 10-60°C, foretrukket 25-50°C i en tvunget luftstrøm, foretrukket i en luftstrøm på minst 0,1 m/s. Det å oppnå hurtig tørking er svært viktig for "on-line" påføring i skipsverft eller stålverk.

I en foretrukket prosess dykkes det belagte substrat ned i vann. Det er ikke nødvendig å dykke det belagte substrat ned med en gang primerbelegget har tørket i en slik grad at det er berøringstørt. Det er også mulig å tørke belegget i en (mye) lengre tid. Imidlertid når det belagte substrat dykkes ned i vann før primerbelegget er berøringstørt, blir generelt en reduksjon i beleggegenskaper observert.

I en annen utførelse av prosessen ifølge foreliggende oppfinnelse holdes det belagte substrat i en atmosfære med en relativ fuktighet på minst 50% etter at primerbelegget har tørket i en slik grad at det er berøringstørt. Enda hurtigere utvikling av egenskaper blir oppnådd når det belagte substrat holdes i en atmosfære med en relativ fuktighet på minst 80%. Det er ikke nødvendig å bringe det belagte substrat inn i en atmosfære med en relativt høy fuktighet med en gang primerbelegget har tørket i en slik grad at det er berøringstørt. Det er også mulig å tørke belegget i en (mye) lengre tid. Videre er det mulig å tørke det belagte substrat i en atmosfære med en relativt høy fuktighet.

For å ytterligere akselerere utviklingen av de fysiske egenskaper for det belagte substratet, før nedsenking i vann eller før alternativet, lagring over en tid i en atmosfære med en relativ fuktighet på minst 80%, kan substratet bli behandlet med en løsning som øker filmstyrken av primerbelegget. Før en slik løsning blir påført til substratet, skulle primerbelegget være tørket i en slik grad at det er berøringstørt.

Denne løsningen kan generelt være en vandig løsning av et uorganisk salt eller en løsning av materiale som har reaktive silisiumholdige grupper. Økningen i filmstyrke kan detekteres ved en signifikant økning i hardhet, abrasjonsmotstand og vanligvis adhesjon. Hardhet kan måles med hjelp av blyanthardhetstesten ifølge Britisk Standard 3900, del E19 (1999) (blyanthardhet krevet for å lage spor i belegget). Abrasjonsmotstand kan måles ved anvendelse av en dobbel ruetest som automatisk ruer belegget og kan utføres tørt eller vått med vann. Mens en signifikant økning i enten tørr eller våt abrasjonsmotstand ville anses som en økning i filmstyrke for primerbelegget, har vi funnet at behandlingen ifølge oppfinnelsen generelt øker både tørr og våt abrasjonsmotstand. Adhesjon kan måles ved en kryss-skraveringstest som beskrevet i Britisk Standard 3900, del E6

(1992).

Mengden av filmstyrke-forbedrende løsning eventuelt påført til primerbelegget er generelt i området 0,005-0,2, foretrukket 0,01 - 0,08 liter per kvadratmeter primerbelagt overflate (l/m<2>) for belegg påført ved standard tørrfilmtykkelse (15-20 pm). En slik mengde løsning kan passende påføres ved spraying. Det er unødvendig å si at konsentrasjonen eller volumet av etterbehandlingsløsningen skulle økes hvis belegget blir overbelagt, f.eks. i en tørrfilmtykkelse > 20 pm.

Når den eventuelt påførte filmstyrke-forbedrende løsningen er en vandig løsning av et uorganisk salt, har det generelt en konsentrasjon på minst 0,01 M og foretrukket på minst 0,03 M. Konsentrasjonen av den uorganiske saltløsningen kan være opp til 0,5 M eller 1 M eller enda høyere. Det uorganiske saltet kan være saltet av et monovalent kation slik som et alkalimetall- eller ammoniumsalt, av et divalent kation slik som sink, magnesium, kalsium, kobber (II) eller jern (II), av et trivalent kation slik som aluminium eller cerium (III), eller av et tetravalent kation slik som cerium (IV), og av et monovalent anion slik som et halogenid, for eksempel fluorid, klorid eller bromid, eller nitrat, eller et polyvalent anion slik som sulfat eller fosfat. Blandinger av de ovennevnte salter kan også anvendes. Eksempler på uorganiske saltløsninger som har blitt funnet effektive er magnesiumsulfat, sinksulfat, kalium-sulfat, aluminiumsulfat, jernsulfat, cerium (IV) sulfat, kobbersulfat, natriumklorid og kaliumklorid, selv om klorider ikke nødvendigvis er foretrukket på grunn av deres tendens til å fremme korrosjon. Anvendelsen av sinksulfat eller aluminiumsulfat er foretrukket.

Konsentrasjonen av den uorganiske saltløsningen i vekt uttrykk er foretrukket i området 0,5-20 vekt-%.

Ett eksempel på et materiale som har aktive silisiumholdige grupper er et silikat. Den filmstyrke-forbedrende løsningen kan være en alkalimetallsilikatløsning, for eksempel kaliumsilikat eller litiumsilikat, eller en ammoniumsilikatløsning eller den kan være et alkalimetallsilikonat, for eksempel en alkylsilikonatløsning. Den foretrukne konsentrasjon for en slik løsning er i området 0,5-20 vekt-%.

Når den valgfritt påførte filmstyrke-forbedrende løsningen er en løsning av et uorganisk salt eller alkalimetallsilikat, vil det tilsatte materialet øke saltinnholdet av sinksilikatprimerbelegget. Dette vil tendere til å øke den osmotiske drivende kraft når belegget blir belagt over og derfor muligheten for osmotisk blæredannelse når det belagte substrat dykkes ned. Mengden uorganisk salt av alkalimetallsilikat påført er foretrukket lav nok til at Si02/M20 molforholdet for primerbeleggbinde-middelet kan holdes over 6:1, foretrukket over 8:1 og mest foretrukket over 10:1. For å oppnå dette er mengden uorganisk salt eller alkalimetallsilikat påført i den filmstyrke-forbedrende løsningen foretrukket mindre enn 10 g/m<2> på en tørr vekt basis, mest foretrukket mindre enn 5 g/m<2>, for et belegg med en tørrfilmtykkelse på 15-20 pm.

Et alternativt eksempel på et materiale som har reaktive silisiumholdige grupper er et alkoksysilan eller et acyloksysilan, for eksempel acetoksysilan. Dette kan for eksempel være et tetraalkoksysilan (alkylortosilikat) slik som tetraetoksysilan eller tetraisopropoksysilan, eller et trialkoksysilan slik som metyltrimetoksysilan (MTMS, fra Aldrich) eller bistrimetoksysilanetan. Alkoksysilanet kan inneholde ytterligere funksjonelle grupper, for eksempel kan et trialkoksysilan ha formelen RSi(OR<1>)3, hvori hver R<1> gruppe er 1-3 C alkyl og R er en alkyl- eller arylgruppe substituert med en amino-, alkylamino-, dialkylamino-, amid-, halogen-, karbamat-, epoksid-, isocyanat-, aziridin-, sulfonat-, karboksylat-, fosfat- eller hydroksylgruppe. Foretrukne eksempler er aminosilaner slik som trietoksysilylpropylamin (Aminosilane Al 100 fra Witco), trimetoksysilylpropylamin (Aminosilane A1110 fra Witco), trimetoksysilylpropyletylendiamin (Aminosilane A1120 fra Witco), tri-metoksysilylpropyldietylentriamin (Aminosilane A1130 fra Witco) eller bistri-metoksysilylpropyletylendiamin. Videre kan alkoksysilanet være et bis(trialkoksysilan), for eksempel et alkylen eller polydimetylsilan kjedeendet med -SiOR'3 grupper. Alkoksysilanet kan være minst delvis hydrolysert, for eksempel et delvis hydrolysert tetraalkoksysilan, eller et hydrolysert alkyltrialkoksysilan eller aminoalkyltrialkoksysilan, kan anvendes. Alkoksysilanet blir foretrukket påført fra vandig løsning, selv om den vandige løsningen kan inneholder et vannblandbart organisk løsningsmiddel, for eksempel en alkohol slik som etanol.

Videre ble det funnet at ortosilikater også er svært effektive egenskapsforbedrere i denne prosessen. Vandige løsninger av tetrametylortosilikat (TMOS) og tetraetyl-ortosilikat (TEOS) er effektive etterbehandlingsmidler. Bedre resultater oppnås hvis TMOS eller TEOS hydrolyseres ved pH 1-2. Ved denne pH kan standtiden til etterbehandlingsløsningen overstige 7 dager.

Konsentrasjonen av alkoksysilan eller ortosilikater i den eventuelt påførte behandlingsløsningen er foretrukket i området 1-25 vekt-%.

Anvendelsen av alkoksysilaner og/eller ortosilikater i den eventuelt påførte etterbehandlingsløsningen er foretrukket, siden disse forbindelser tillegger praktisk talt null nivå av vannløselig salter til fabrikkprimeren.

Mengden av eventuelt påført filmstyrke-forbedrende løsning anvendt er foretrukket 0,005-0,2 l/m<2> primerbelagt overflate, mest foretrukket 0,08 l/m<2> eller mindre hvis belegget er behandlet og tørket "on-line", for et belegg med en tørrfilmtykkelse på 15 - 20 pm. Tørketiden for dette belegget behandlet med en slik mengde filmstyrke-forbedrende løsning er generelt omkring 5 til 10 minutter ved 15-20°C eller omkring 1,5 til 2 minutter ved 40°C. Tørketiden kan ytterligere reduseres ved å plassere det primede substratet i en luftstrøm.

Den eventuelt påførte behandlingsløsningen blir foretrukket påført og tørket ved en temperatur i området 10-60°C, foretrukket 25-50°C i en tvunget luftstrøm, foretrukket en luftstrøm på minst 0,1 m/s. Behandlingsløsningen kan påføres ved standard spraypåføringsutstyr, for eksempel luftfri spray eller HVLP spray, eller ved en enkel innsprøytningsdysespray, ganske enkelt ved å montere en andre sprøytepistol videre ned fabrikkprimerlinjen fra sprøytepistolen som påfører primeren. Alternativt kan løsningen påføres ved anvendelse av en tåkebelegg-påføringsteknikk. Behandlingsløsningen kan påføres til begge sider av et substrat, for eksempel til begge sider av en stålplate for anvendelse i skipsbygning, uavhengig av orienteringen av substratet; volumet av løsning krevet for å styrke filmen er slik at løsningen kan påføres til undersiden av en plate uten siging eller drypping. Andre fremgangsmåter for påføring slik som påføring ved rull er mulige men ikke foretrukket. Det behandlede primerbelegg trenger bare å tillates å tørke på substratet og krever ikke noen etterfølgende vasking eller oppvarming; med en gang den behandlede primer er tørr, kan det belagte produktet håndteres normalt.

Det ble funnet at det ytterligere trinn av anvendelse av en filmstyrke-forbedrende løsning er spesielt fordelaktig når primeren omfatter et bindemiddel som inneholder silikasolpartikler med en gjennomsnittlig diameter over 10 nm, og enda mer fordelaktig for silikasolpartikler med en gjennomsnittlig diameter over 16 nm. Spesielt ble gode resultater funnet når det belagte substrat etter behandling med den filmstyrke-forbedrende løsning, ble dykket ned i vann eller holdes i en atmosfære med en relativ fuktighet på minst 80%.

Prosessen ifølge oppfinnelsen øker hardheten, kohesjon og abrasjonsmotstand av fabrikkprimeren uten å introdusere ulempen ved blæredannelse når de belegges over. Videre akselererer prosessen utviklingen av disse gunstige egenskaper. Deres utvikling kan akselereres enda mer ved behandling med en filmstyrke-forbedrende løsning. Den akselererte utvikling av disse egenskaper forbedrer motstanden mot skade under håndtering og fabrikkering i et skipsverft eller stålverk. I tillegg til disse fordelene viser det primede substratet ytelseskarakteristikkene krevet i fabrikkprimermarkedet, nemlig korrosjonsmotstand på 6 måneder ved utendørs eksponering, utmerkede sveise/skjære-karakteristikker, og overbeleggingsevne med en lang rekke primerbelegg uten blæredannelse eller "nålehulldannelse".

Det primede substratet kan bli overbelagt med et aminherdet epoksyresinbelegg, eller ethvert annet høyytelsesbelegg slik som et polyuretan, ved en filmtykkelse på 100 pm eller 200 pm, og etter å ha fått herde i 7 dager kan dykkes ned i fersk-eller sjøvann for over 6 måneder (så langt den lengste testperioden) ved 40°C uten blæredannelse.

Oppfinnelsen vil bli klargjort med referanse til de følgende eksempler. Disse er tenkt å illustrere oppfinnelsen.

Bestemmelsen av solstørrelsen til silikasolene anvendt i eksemplene har blitt utført via titreringsmetoden beskrevet i G.W. Sears, Anal. Chem. 12, 1981 (1956). Ved hjelp av denne fremgangsmåten har det spesifikke overflatearealet blitt bestemt i kvadratmeter per gram. For kuleformede solpartiklene ble dette overflatearealet omformet til en partikkelstørrelse.

Forbindelsene anvendt som utgangsmateriale i eksemplene har de følgende opphav: Ludox<®> SM en silikasol med konsentrasjon 30 vekt-%, gjennomsnittlig partikkelstørrelse 7 nm, Si02/Na20 molforhold 50:1, fra DuPont, pH 10,3

Ludox® HS-40 en silikasol med konsentrasjon 40 vekt-%, partikkelstørrelse 12 nm, Si02/Na20 molforhold 95:1, fra DuPont, pH 9,8

Bindzil® 40/170 en silikasol med konsentrasjon 40 vekt-%, gjennomsnittlig partikkelstørrelse 20 nm, Si02/Na20 molforhold 160:1, fra Akzo Nobel (Eka Chemicals), pH 9,4

Bindzil 25AT/360 en aluminamodifisert silikasol med konsentrasjon 25,5 vekt-%, 0,44 vekt-% alumina, gjennomsnittlig partikkelstørrelse 7 nm, Si02/Na20 molforhold 50:1, fra Akzo Nobel (Eka Chemicals), pH 10

Nyacolen silikasol med konsentrasjon 40 vekt-% og gjennomsnittlig partikkelstørrelse 16 nm, Si02/Na20 molforhold 105:1, fra Akzo Nobel (Eka Chemicals), pH 9,8

XZ 94770 en styren/butadien organisk lateks med 50 vol-% faststoffer, fra Dow Chemicals.

Huber 90C et kalsinert aluminiumsilikat fyllstoffpigment med 0,7 pm midlere partikkelstørrelse, fra JM Huber/Marlow Chemicals

Satintone® W et kalsinert aluminiumsilikatfyllstoffpigment med midlere partikkelstørrelse på 1,4 pm, fra Lawrence Industries

Sinkstøv et 7 pm midlere partikkelstørrelse metallpulver, fra Trident Alloys

Molywhite 212 kalsiumsinkmolybdat, et antikorrosivt pigment med partikkelstørrelse 4,1 jxm, fra Sherwin Williams

Minex 20 et natriumkaliumaluminumsilikatfyllstoffpigment med 2,95 |i.m midlere partikkelstørrelse, fra North Cape Minerals

Bentone EW et natriummagnesiumsilikattiksotropt middel, fra Elementis Eksempel 1

For å undersøke virkningen av tørkebetingelsene på egenskapene til det herdede fabrikkprimerbelegg ble en beleggsblanding som har en faststoffkonsentrasjon på 28 volum-% fremstilt fra de følgende ingredienser. Primerbelegget hadde en pigmentvolumkonsentrasjon på 71,0 %, hvilket er 1,4 ganger den kritiske pigment volumkonsentrasjon.

En primer ble fremstilt ved å blande silikasolen med vann og tiksotropt middel, og det resulterende bindemiddel ble blandet med pigmentene like før påføring til stålet, som det er vanlig å gjøre med sinksilikatbelegg. Det oppnådde primerbelegg ble påført til 15 cm x 10 cm stålpaneler i en tørrfilmtykkelse på 15-20 |xm ved 35°C og 30% relativ fuktighet. Så snart belegget var berøringstørt, ble de primede substratene lagret i forskjellige relativ fuktighetsbetingelser.

Abrasjonsmotstanden til de belagte panelene ble målt (dobbel ruetest) 1 dag etter påføring av primeren. I den doble ruetesten blir den behandlede overflaten fuktet med noen vanndråper (i tilfellet våt dobbeltruing), deretter ruet med en råbomull vattdott ved anvendelse av lett trykk. En passering til og fra er en dobbeltruing. Resultatene uttrykkes som antallet dobbeltruinger inntil fjerning av belegget. Hvis belegget overlever 100 dobbeltruinger, blir slutt-tørrfilmtykkelsen (dft) sammenlignet med den innledende verdien. Hvis tørrfilmtykkelsen blir redusert med mer enn 25%, blir resultatet uttrykt som >100. Hvis tørrfilmtykkelsen blir redusert med mindre enn 25%, blir resultatet uttrykt som >>100.

Resultatene er vist i Tabell 1 under.

Eksempel 2

For å undersøke virkningen av tørkebetingelsene på egenskapene til det herdede fabrikkprimerbelegg ble en beleggsblanding som har en faststoffkonsentrasjon på

28 volum-% fremstilt fra de følgende ingredienser. Primerbelegget hadde en pigmentvolumkonsentrasjon på 70%, hvilket er 1,06 ganger den kritiske pigmentvolumkonsentrasjon.

Primeren ble påført til 15 cm x 10 cm stålpaneler i en tørrfilmtykkelse på 15-20 |xm. Hvert panel ble tillatt å tørke i forskjellig relativ fuktighet. Ett panel ble tørket i en slik utstrekning at det var berøringstørt i 40% relativ fuktighet under 30-60 minutter etter belegget påføring. Deretter ble panelet dykket ned i vann i 30 minutter. Vannet ble fjernet og belegget ble deretter tillatt å tørke i 60% relativ fuktighet.

Abrasjonsmotstanden for de belagte paneler ble målt (dobbel ruetest) 1 time etter påføring av primeren. For prøven som ble dykket ned i vann ble abrasjonsmotstanden målt 1 time etter nedsenking. Resultatene er vist i Tabell 2 under.

<2>) Våt dobbeltruing målt 1 time etter påføring eller etter nedsenking i vann <3>) våt dobbeltruing målt 24 timer etter påføring eller etter nedsenking i vann

Eksempel 3

En beleggsblanding som har en faststoffkonsentrasjon på 28 volum-% ble fremstilt fra de følgende ingredienser. Primerbelegget hadde en pigmentvolumkonsentrasjon på 70%, hvilket er 1,06 ganger den kritiske pigment volumkonsentrasjon.

På samme måte som beskrevet i Eksempel 2, ble hvert panel tillatt å tørke i en forskjellig relativ fuktighet, og én prøve ble dykket ned i vann og deretter tillatt å tørke i 60% relativ fuktighet.

Abrasjonsmotstanden til de belagte paneler ble målt (dobbel ruetest) 1 time etter påføring av primeren eller etter nedsenking i vann. Resultatene er vist i Tabell 3 under.

<2>) Våt dobbeltruing målt 1 time etter påføring eller etter nedsenking i vann

<3>) Våt dobbeltruing målt 24 timer etter påføring eller etter nedsenking i vann Eksempel 4

En beleggsblanding som har en faststoffkonsentrasjon på 28 volum-% ble fremstilt fra de følgende ingredienser. Primerbelegget hadde en pigment volumkonsentrasjon på 50%, hvilket er 0,72 ganger den kritiske pigment volumkonsentrasjon.

Komponent vekt-%

Ludox HS- 40 silikasol 35, 0

Sink 42^2

Minex 20 1J_

Molywhite 212 2^2

Bentone EW 0^2

Vann 15, 6

XZ94770 3A

Primeren ble påført til 15 cm x 10 cm stålpaneler i en tørrfilmtykkelse på 15-20 |xm. Hvert panel ble tillatt å tørke i en forskjellig relativ fuktighet. Ett panel ble tørket i en slik utstrekning at det var berøringstørt i 40% relativ fuktighet under 30-60 minutter etter beleggpåføring. Deretter ble panelet dykket ned i vann for 30 minutter. Vannet ble fjernet og belegget ble deretter tillatt å tørke i 60% relativ fuktighet.

Abrasjonsmotstanden for de belagte paneler ble målt (dobbel ruetest) 1 dag etter påføring av primeren eller etter nedsenking i vann. Resultatene er vist i Tabell 4 under.

<2>) Våt dobbeltruing målt 24 timer etter påføring eller etter nedsenking i vann Eksempel 5

På samme måte som beskrevet i Eksempel 4 ble mange belagte paneler fremstilt ved anvendelse av et bindemiddel av Nyacol silikasol (gjennomsnittlig partikkel-størrelse 16 nm). På samme måte som beskrevet i Eksempel 4 ble hvert panel tillatt å tørke i en forskjellig relativ fuktighet, og én prøve ble dykket ned i vann og deretter tillatt å tørke i 60% relativ fuktighet.

Abrasjonsmotstanden for de belagte paneler ble målt (dobbel ruetest) 1 dag etter påføring av primeren eller etter nedsenking i vann. Resultatene er vist i Tabell 5 under.

<2>) Våt dobbeltruing målt 24 timer etter påføring eller etter nedsenking i vann Eksempel 6

På samme måte som beskrevet i Eksempel 1 ble mange belagte paneler fremstilt. Etter påføring av belegget ble panelene behandlet som følger: Ett panel ble lagret i 1 time ved en relativ fuktighet på 35%;

Ett panel ble lagret i 1 time ved en relativ fuktighet på 60% og deretter senket ned i vann;

Ett panel ble behandlet med en filmstyrke-forbedrende løsning som inneholder TEOS før nedsenkingen i vann.

Resultatene er vist i Tabell 6 under.

Eksempel 7

På samme måte som i Eksempel 6 ble mange belagte paneler fremstilt ved anvendelse av et bindemiddel Ludox HS-40 silikasol (gjennomsnittlig partikkel-størrelse 12 nm). Etter påføring av belegget ble panelene behandlet som følger: Ett panel ble lagret i 1 time ved en relativ fuktighet på 35%;

Ett panel ble lagret i 1 time ved en relativ fuktighet på 60% og deretter senkes ned i vann;

Resultatene er vist i Tabell 6 under.

Eksempel 8

På samme måte som i Eksempel 6 ble mange belagte paneler fremstilt ved anvendelse av et bindemiddel som omfatter Bindzil 40/170 silikasol (gjennomsnittlig partikkelstørrelse 20 nm). Etter påføring av belegget ble panelene behandlet som følger: Ett panel ble lagret i 1 time ved en relativ fuktighet på 35%;

Resultatene er vist i Tabell 6 under.

Eksempel 9

Et primerbelegg som har en faststoffkonsentrasjon på 28 volum-% ble fremstilt fra de følgende ingredienser. Primerbelegget hadde en pigmentvolumkonsentrasjon på

74,6%, hvilket er 1,3 ganger den kritiske pigmentvolumkonsentrasjon (X, = 1,3).

En primer ble fremstilt ved å blande silikasolen med vann og tiksotropt middel, og det resulterende bindemiddel ble blandet med pigmentene like før påføring til

stålet, som det er vanlig å gjøre med sinksilikat belegg. Det oppnådde primerbelegg ble påført til 15 cm x 10 cm stålpaneler i en tørrfilmtykkelse på 15-20 |xm. Primeren ble tillatt å tørke ved 25°C, 75% RH og ble testet for sine fysikalske egenskaper 10 minutter og 1 dag etter påføring. Resultatene av testene er vist i Tabell 7.

Eksempel 10

Et primerbelegg som har en faststoffkonsentrasjon på 28 volum-% ble fremstilt fra de følgende ingredienser. Primerbelegget hadde en pigmentvolumkonsentrasjon på 74,6%, hvilket er 1,3 ganger den kritiske pigment volumkonsentrasjon ( X = 1,3).

Eksempel 11

Et primerbelegg som har en faststoffkonsentrasjon på 28 volum-% ble fremstilt fra de følgende ingredienser. Primerbelegget hadde en pigmentvolumkonsentrasjon på 68,4%, hvilket er 1,15 ganger den kritiske pigment volumkonsentrasjon (X, = 1,15).

Eksempel 12

Et primerbelegg som har en faststoffkonsentrasjon på 28 volum-% ble fremstilt fra de følgende ingredienser. Primerbelegget hadde en pigmentvolumkonsentrasjon på 71,5%, hvilket er 1,4 ganger den kritiske pigmentvolumkonsentrasjon { X = 1,4).

Eksempel 13

Et primerbelegg som har en faststoffkonsentrasjon på 28 volum-% ble fremstilt fra de følgende ingredienser. Primerbelegget hadde en pigmentvolumkonsentrasjon på 71,5%, hvilket er 1,4 ganger den kritiske pigment volumkonsentrasjon { X = 1,4).

En primer ble fremstilt ved å blande silikasolen med vann og tiksotropt middel, og det resulterende bindemiddel ble blandet med pigmentene like før påføring til stålet, som det er vanlig å gjøre med sinksilikat belegg. Det oppnådde primerbelegg ble påført til 15 cm x 10 cm stålpaneler i en tørrfilmtykkelse på 15-20 |xm. Primeren ble tillatt å tørke ved 25°C, 75% RH og ble testet for sine fysikalske egenskaper 10 minutter og 1 dag etter påføring. Resultatene av testene er vist i Tabell 7.

Resultatene i Tabell 7 viser at gode beleggegenskaper kan oppnås ved anvendelse av en lang rekke beleggsformuleringer.

Eksempler 14 og 15

To primerbelegg som har en faststoffkonsentrasjon på 28 volum-% ble fremstilt ved anvendelse av blandinger av soler. Begge primerbelegg hadde en pigmentvolumkonsentrasjon på 50%, hvilket er 0,72 ganger den kritiske pigmentvolumkonsentrasjon.

Primerbelegget anvendt i Eksempel 14 ble fremstilt fra de følgende ingredienser, hvilket resulterer i et belegg med en gjennomsnittlig solstørrelse på 10 nm.

Primerbelegget anvendt i Eksempel 15 ble fremstilt fra de følgende ingredienser, hvilket resulterer i et belegg med en gjennomsnittlig solstørrelse på 10 nm.

Vann 13, 9

Bentone EW 0^2

Sink 42^1

Molywhite 212 2^2

Minex 20 | 1, 7

Det oppnådde primerbelegg ble påført til 15 cm x 10 cm stålpaneler i en tørrfilm-tykkelse på 15-20 nm og tillatt å tørke ved 35 °C, 30% RH. Innen 1 time ble de primede substratene lagret ved 60% RH. Deretter ble belegget testet for sine fysikalske egenskaper 1 time og 1 dag etter påføring. Resultatene av testene er vist i Tabell 8.

Claims

1. Fremgangsmåte for primerbelegging av et stålsubstrat med et primerbelegg som omfatter et silikabindemiddel, karakterisert ved at det anvendes et bindemiddel som omfatter en vandig silikasol som har et Si02/M20 molforhold, hvori M representerer de totale alkalimetall- og ammoniumioner, på minst 6:1, og at etter at primerbelegget har tørket i en slik grad at det er berøringstørt, dykkes det belagte substrat ned i vann eller alternativt holdes i en atmosfære med en relativ fuktighet på minst 50%.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det belagte substrat er holdes i en atmosfære med en relativ fuktighet på minst 60%.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det belagte substrat er holdes i en atmosfære med en relativ fuktighet på minst 80%.

4. Fremgangsmåte for primerbelegging av et stålsubstrat med et primerbelegg som omfatter et silika- eller silikatbindemiddel, karakterisert ved at det anvendes et bindemiddel som omfatter en vandig silikasol eller alkalimetallsilikat som håret Si02/M20 molforhold, hvori M representerer de totale alkalimetall- og ammoniumioner, på minst 6:1, og at etter at primerbelegget har tørket i en slik grad at det er berøringstørt, det belagte substrat, før nedsenking i vann eller lagring i en atmosfære med en relativ fuktighet på minst 80%, blir behandlet med en filmstyrke-forbedrende løsning.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at den filmstyrke-forbedrende løsningen omfatter sinksulfat eller aluminiumsulfat.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 4 eller 5, karakterisert ved at den filmstyrke-forbedrende løsningen påføres ved 0,005-0,2 liter per kvadratmeter primerbelagt overflate.

7. Fremgangsmåte ifølge ethvert av kravene 1 til 6, karakterisert ved at bindemidlet omfatter kolloidale silikapartikler med en gjennomsnittlig partikkelstørrelse på mindre enn eller lik 22 nm.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 7, karakterisert ved at bindemidlet omfatter kolloidale silikapartikler med en gjennomsnittlig partikkelstørrelse på mindre enn eller lik 16 nm.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 8, karakterisert ved at bindemidlet omfatter kolloidale silikapartikler med en gjennomsnittlig partikkelstørrelse på mindre enn eller lik 10 nm.

10. Fremgangsmåte ifølge ethvert av kravene 1 til 9, karakterisert ved at bindemidlet er en silikasol med Si02/M20 molforhold på minst 25:1.

11. Fremgangsmåte ifølge ethvert av kravene 1 til 10, karakterisert ved at primerbelegget videre omfatter sinkpulver og/eller en sinklegering.

12. Fremgangsmåte ifølge ethvert av kravene 1 til 11, karakterisert ved at primerbelegget videre omfatter en organisk resin.

13. Fremgangsmåte ifølge ethvert av kravene 1 til 12, karakterisert ved at alle komponentene i beleggsblandingen blir tilsatt og grundig blandet like før påføring.

14. Fremgangsmåte ifølge ethvert av kravene 1 til 13, karakterisert ved at bindemidlet omfatter en aluminaoverflatemodifi-sert vandig silikasol.