WO1987001714A1 - Anti-corrosion pigments based on zinc silicate and their production and use - Google Patents
Anti-corrosion pigments based on zinc silicate and their production and use Download PDFInfo
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Definitions
- Corrosion protection pigments based on zinc silicate as well as their production and use
- the invention does not concern harmful to health
- Corrosion protection pigments the process for their preparation and their use.
- the basis is zinc silicate, which is modified with B 2 O 3 and possibly other oxi ⁇ complex complexes or oxides which are able to form complex polyacids or heteropolyacids.
- Lead pigments with a very good anticorrosive effect are used in the manufacture of anti-corrosion paint systems.
- lead silicate is also used, particularly for electroph ⁇ rese coatings in the automotive industry.
- the corrosion resistance of the workpieces coated in this way is significantly improved by the lead silicate present in the deposited solid.
- the object can be achieved by corrosion protection pigments based on zinc silicate, produced from 35 to 65% by weight of ZnO, 15 to 35% by weight of SiO 2 , 5 to 20% by weight of B 2 O 3 and T to 20 %
- corrosion protection pigments based on zinc silicate produced from 35 to 65% by weight of ZnO, 15 to 35% by weight of SiO 2 , 5 to 20% by weight of B 2 O 3 and T to 20 %
- WO 3 which can be replaced in whole or in part by MoO 3 and / or SnO 2 , the amount of zinc silicate, boron oxide and the other metal oxides or their
- Hydrates are contained in such a way that the total combination with the zinc silicate and the boron oxide contains at least one of the oxides WO 3 , MoO 3 and / or SnO 2 in an amount which brings the total amount to 100%.
- zinc silicate with the oxides mentioned are obtained individually and also in combination with corrosion protection pigments which are significantly better in their active action than zinc silicate alone and give the same or better results than previously for certain areas of application lead silicate used.
- the pigment can be obtained from ZnO, SiO 2 , and B 2 O 3 and WO 3 , which can be replaced in whole or in part by MoO 3 and or SnO 2 , so that the pigment has at least 4 components.
- boron trioxide is preferably used in an amount of 5 to 10% by weight. Even more preferred is a proportion of 47 to 60% by weight of ZnO and 15 to 25% by weight of SiO 2 and, in addition to boron trioxide in the amounts specified above, at least one of the oxides WO 3 , MoO 3 and SnO 2 in an amount of 5 to Contains 10% for WO 3 , 5 to TS% for MoO 3 and 5 to 10% for SnO 2 .
- the production takes place by melting together the starting material at a temperature of 1100 to 1400 ° C. for a period of 1 to 3 hours, preferably at approximately 1200 ° C. for approximately 2 hours.
- the products obtained are wet-ground to the required fineness, for example in a ball mill or vibrating mill.
- the product is granulated by melting it river is poured into water.
- the wet grinding with a solids content of about 70% to the desired fineness leads to partial hydrolysis to give molecules containing hydrate, which can have an advantageous effect on the formation of adhesive complexes in combination with corresponding binders and the metal substrate.
- the pigments must be available in powder form for application areas containing solvents.
- the pigments can be easily dried after wet grinding and can be used as moisture-free pigments after a further preparation process (grinding, sifting).
- the following table shows the oxidic amounts used, each in the weight ratios given in a melting furnace at a temperature of 1200 ° C. were melted. After the temperature had been reached, the melt was kept at this temperature for about 2 hours and, after thorough reaction, the melt was poured into a water bath and the resulting granules were isolated. The melt granules were placed in a ball mill and milled there with the usual solids contents. The grinding time depends on the desired fineness, an upper particle size of 15 ⁇ m must be achieved.
- the grinding paste was then adjusted to a solids content of 70% and used in this form for the "aqueous coating systems" application area.
- the zinc silicate pigments modified according to the invention were checked in water-thinnable binder systems, in particular electrocoat primers, at pigmentation levels of 1-5, preferably 3%, it being found that short-term tests (salt spray tests DIN 50021, condensation water tests DIN 50017) showed a very good corrosion protection activity, which corresponded to the lead silicate previously used and was even better in some cases.
- Example 2 The procedure is as in Example 1 and then the pigment sludge is dried at 105 ° C. in a mobile trolley dryer. After drying, the agglomerates are ground using a Turbo ⁇ der pin mill and, if necessary, sifted using an air classifier.
- modified zinc silicate pigments had been processed into dry powder form, they were again checked in short-term tests in alkyd resin, epoxy ester and 2-component epoxy and polyurethane systems at pigmentation levels of 5 to 15%, preferably 10%, again a very good one Corrosion protection effect that was the same or better than when using lead silicate.
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Description
Korrosionsschutzpigmente auf der Basis von Zinksilikat sowie ihre Herstellung und Verwendung
Die Erfindung betrifft nicht gesundheitsschädliche
Korrosionsschutzpigmente, das Verfahren zu ihrer Herstellung und deren Verwendung.
Grundlage bildet Zinksilikat, das mit B2O3 und ggfs. weiteren oxi¬ischen Komplexbildern oder Oxiden, die in der Lage sind komplexe Polysäuren bzw. Heteropolysäuren zu bilden, modifiziert ist.
Bei der Herstellung von Korrosionsschutzanstrichsystemen werden in vielfältiger Weise Bleipigmente, die eine sehr gut antikorrosive Wirkung haben, eingesetzt.
Neben Bleimennige und Bleisilikochromat findet auch Bleisilikat Verwendung, insbesondere bei Elektrophσrese-Beschichtungen in der Automobilindustrie. Die Korrosionsbeständigkeit der auf diese Weise beschichteten Werkstücke wird durch das im abgeschiedenen Festkörper vorhandene Bleisilikat wesentlich verbessert.
Da Bleiverbindungen zu den gesundheitsschädlichen Arbeitsstoffen gehören, wurde die Aufgabe gestellt, Pigmente zu entwickeln, die frei von Bleiverbindungen sind, andererseits aber die gleiche oder eine noch bessere Korrosionsschutzwirkung haben als beispielsweise diese Bleisilikate.
Versuche, das Bleisilikat durch Zinksilikat zu ersetzen, ergaben nicht die geforderte aktive Korrosionsschutzwirkung.
Die gestellte Aufgabe kann gelöst werden durch Korrosionsschutzpigmente auf der Basis von Zinksilikat, hergestellt aus 35 bis 65 Gew.-% ZnO, 15 bis 35 Gew.-% SiO2, 5 bis 20 Gew.-% B2O3 und T bis 20 Gew.-% WO3, das ganz oder teilweise durch MoO3 und/oder SnO2 ersetzt sein kann, wobei die Menge an Zinksilikat, Boroxid und die anderen Metalloxide bzw. deren
Hydrate, einzeln oder in Kombination so enthalten sind, daß die Gesamtkombination mit dem Zinksilikat und dem Boroxid wenigstens eines der Oxide WO3, MoO3 und/oder SnO2 in einer Menge enthält, die die Gesamtmenge auf 100 % bringt.
Es zeigte sich, daß durch Zusammenschmelzen der Komponenten der Trägersubstanz Zinksilikat mit den genannten Oxiden einzeln und auch in Kombination Korrosionsschutzpigmente erhalten werden, die in der aktiven Wirkung deutlich besser sind als Zinksilikat allein und gleich gute bzw. bessere Resulate ergeben als das bisher für bestimmte Anwendungsbereiche verwendete Bleisilikat. Das Pigment kann aus ZnO, SiO2, und B2O3 sowie WO3, das ganz oder teilweise durch MoO3 und oder SnO2 ersetzt sein kann, so daß das Pigment wenigstens 4 Komponenten aufweist, erhalten werden.
Soll aber eines oder mehrere der Oxide WO3, MoO3 und SnO7 mitverwendet werden, wird vorzugsweise Bortrioxid in einer Menge von 5 bis 10 Gew.-% eingesetzt. Noch bevorzugter ist ein Anteil von 47 bis 60 Gew.-% ZnO und 15 bis 25 Gew.-% SiO2 und neben Bortrioxid in den oben angegebenen Mengen wenigstens eines der Oxide WO3, MoO3 und SnO2 in einer Menge von 5 bis 10% für WO3, 5 bis TS % für MoO3 und 5 bis 10 % für SnO2 enthält.
Die Herstellung erfolgt durch Zusammenschmelzen des Ausgangsmaterials bei einer Temperatur von 1100 bis 1400°C für eine Zeitdauer von 1 bis 3 h , vorzugsweise bei ca. 1200°C für ca. 2 h.
Die dabei erhaltenen Produkte werden nach Abkühlen und Granulieren auf die geforderte Feinheit naßvermahlen, z.B. in einer Kugelmühle oder Schwingmühle. Vorzugsweise wird das Produkt granuliert, in dem es aus dem Schmelz
fluß in Wasser eingegossen wird.
Die Naßvermahlung mit ca. 70 % Feststoffgehalt auf die gewünschte Feinheit führt dazu, daß eine partielle Hydrolyse zu hydratwasserhaltigen Molekülen erfolgt, die sich vorteilhaft auf die Entstehung von Haftkomplexen in Kombination mit entsprechenden Bindemitteln und dem Metal lsubstrat auswirken können .
Ein Vorteil dieses Prozesses ist außerdem darin zu sehen, daß das Pigment als feststoff reiche Paste erhalten werden kann und auf diese Weise die primäre Teilchengröße und Teilchenfeinheit erhalten bleiben und keine Aggiomerate , wie sie bei Trocknungsprσzesssen auftreten, entstehen können.
Für lösungsmittelhaltige Anwendungsbereiche müssen die Pigmente in Pulverform zur Verfügung stehen. Zu diesem Zweck können die Pigmente nach der Naßvermahlung ohne weiteres getrocknet und nach einem weiteren Aufbereitungsprozeß (Mahlen, Sichten) als feuchtigkeitsfreie Pigmente eingesetzt werden.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung und zeigen die Zusammensetzung der modifizierten Zinksilikatpigmente anhand der oxidischen Einsatzmengen.
Beispiel 1
In der folgenden Tabelle sind die oxidischen Einsatzmengen angegeben, die jeweils in den angegebenen Gewichtsverhältnissen in einem Schmelzofen bei einer Temperatur von 1200°C. geschmolzen wurden. Die Schmelze wurde nach Erreichen der Temperatur ca. 2 h bei dieser Temperatur gehalten und nach Durchreaktion wurde die Schmelze in ein Wasserbad gegossen und das entstehende Granulat isoliert.
Das Schmelzgranulat wurde in eine Kugelmühle gebracht und dort mit den üblichen Feststoffgehalten vermählen. Die Mahldauer richtet sich nach der gewünschten Feinheit, wobei eine obere Teilchengröße von 15 μm erreicht werden muß.
Danach wurde die Mahlpaste auf einen Feststoffgehalt von 70% eingestellt und in dieser Form für den Anwendungsbereich "wässrige Beschichtungssysteme" eingesetzt.
Die erfindungsgemäß modifizierten Zinksilikatpigmente wurden in wasserverdünnbaren Bindungsmittelsystemen, insbesondere Elektrotauchgrundierungen, bei Pigmentierungshöhsn von 1-5, vorzugsweise 3 %, überprüft, wobei festgestellt wurde, daß bei Kurzzeittests ( SalzspirühtestsDIN 50021, Schwitzwassertests-DIN 50017) eine sehr gute Korrosionsschutzaktivität festgestellt wurde, die der des bisher eingesetzten Bleisilikats entsprach und in einigen Fällen sogar besser war.
Beispiel 2
Es wird wie in Beispiel 1 verfahren und danach der Pigmentschlamm bei 105°C im Hordenwagentrockner getrocknet. Nach der Trocknung werden die Agglomerate mittels einer Turboσder Stiftmühle vermählen und erforderlichenfalls mit einem Windsichter gesichtet.
Nach der Aufbereitung der modifizierten Zinksilikatpigmente zur trockenen Pulverform wurden diese auch in Alkydharz-, Epoxidestern- und 2-Komponenten-Epoxid- und PolyurethanSystemen bei Pigmentierungshöhen von 5 bis 15%, vorzugsweise 10%, wieder in Kurzzeittests überprüft, wobei sich wiederum eine sehr gute Korrosionsschutzwirkung zeigte, die gleich oder besser war als bei Verwendung von Bleisilikat.
Als Mühlen für die Naßvermahlung einerseits und die Trokkenvermahlung andererseits eignen sich alle auf diesem Fachge.biet für die Naß- bzw. Trockenvermahlung bekannten Vorrichtungen, wobei bei der Naßvermahlung zur Erzielung großer Feinheit in praktikablen Zeiten ein Feststoffgehalt von ca. 70% (kleine Abweichung von 2 bis 3% nach unten und oben) eingehalten werden soll.
Claims
Korrosionsschutzpigmente auf der Basis von Zinksilikat, hergestellt aus 35 bis 65 Gew.-% ZnO, 15 bis 35 Gew.-% SiO2, 5 bis 20 Gew.-% B2O3 und 1 bis 20 Gew.-% WO3, das ganz oder teilweise durch MoO3 und/oder SnO2 ersetzt sein kann, wobei die Menge an Zinksilikat, Boroxid und die anderen Metalloxide bzw. deren Hydrate, einzeln oder in Kombination so enthalten sind, daß die Gesamtkombination mit dem Zinksilikat und dem Boroxid wenigstens eines der Oxide WO3, MoO3 und/oder SnO2 in einer Menge enthält, die die Gesamtmenge auf 100 % bringt.
2. Korrosionsschutzpigmente nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Pigmente 40 bis 60 Gew.-% ZnO, 15 bis 25 Gew.-% SiO2, 5 bis 20 Gew.-% B2O3 und wenigstens eines der Oxide WO3, MoO3 und/oder SnO2 in einer Menge von 5 bis 10 % WO3, 5 bis 15 % MoO3 und/oder 5 bis 10% SnO2 so enthalten, daß die Gesamtmenge 100% beträgt.
3. Verfahren zur Herstellung der Korrosionsschutzpigmente nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Komponenten trocken gemischt und danach einem Schmelzprozeß für eine Zeitdauer von 1 bis 3 h bei einer Temperatur von 1100°C bis 1400°C unterworfen werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Schmelzprozeß bei ca. 1200°C ca. 2 h durchgeführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß das aus dem Schmelzfluß durch Eingießen in Wasser erhaltene Granulat einer Naßvermahlung unterzogen wird.
6. Verfahren nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die in der wässrigen Phase erhaltenen, gemahlenen Pigmente einem Trocknungs- und Aufbereitungsprozeß unterzogen werden.
7. Verwendung der Korrosionsschutzpigmente nach Anspruch 1 oder 2, in Form der naßvermahlenen Aufschlämmung nach Anspruch 5 für wasserverdünnbare Dispersions- und Elektrophorese-Beschichtungssysteme.
8. Verwendung der Korrosionsschutzpigmente nach Anspruch 1 oder 2 in Form der getrockneten Pulver nach Anspruch 6 für lösungsmittelhaltige Korrosionsschutzbeschichtungssysteme.
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