WO2004016698A1 - Korrosionsschutzlack für metallische oberflächen - Google Patents

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WO2004016698A1
WO2004016698A1 PCT/DE2003/001016 DE0301016W WO2004016698A1 WO 2004016698 A1 WO2004016698 A1 WO 2004016698A1 DE 0301016 W DE0301016 W DE 0301016W WO 2004016698 A1 WO2004016698 A1 WO 2004016698A1
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corrosion
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Guido Klamt
Ulrich Hasenkox
Martin Hruschka
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Robert Bosch Gmbh
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • C09D5/08—Anti-corrosive paints

Definitions

  • the invention relates to a corrosion protection lacquer for metallic surfaces according to the preamble of the main claim.
  • DE 197 37 475 A1 discloses a further coating composition based on silanes containing epoxy groups, which can form a highly scratch-resistant coating which adheres well to the coated material.
  • Suitable substrate materials include metals or metallized surfaces. It is also intended to add a nanoscale material to the organometallic film former. This is an oxide, an oxide hydrate, a nitride or a carbide of silicon, aluminum, boron or transition metals such as titanium, zirconium or cerium, for example titanium nitride.
  • the object of the present invention was to provide a corrosion protection lacquer for metallic surfaces, in particular for steels and light metal alloys, with a novel composition as an alternative to known corrosion protection lacquers for metals.
  • the corrosion protection lacquer according to the invention for metallic surfaces which is based on an organometallic film former, shows an improved corrosion protection effect compared to conventional corrosion protection lacquers due to the addition of an electrically conductive polymer. Furthermore, if the corrosion protection lacquer according to the invention is used, a preliminary priming of the metal surface using a so-called “primer” is generally not necessary. In this way, one procedural step can be saved when applying the corrosion protection lacquer, so that the costs for applying the coating are significantly reduced ,
  • organometallic film formers to commercially available organic-inorganic hybrid polymers, in particular so-called O ⁇ nocere ®.
  • the electrically conductive polymer can be selected from a large number of suitable polymers depending on the intended application of the corrosion protection lacquer.
  • the anti-corrosion lacquer contains only a comparatively small volume fraction of less than 1% by volume of the electrically conductive polymer. In this way it is achieved that the corrosion protection lacquer as such remains electrically insulating as a whole.
  • organometallic film formers which can also contain another organic film formers.
  • organometallic film former organic-inorganic hybrid polymers or ormocers ®.
  • the anti-corrosion paint also contains a solvent such as an alcohol or water.
  • a corrosion protection lacquer with an organometallic film former which is largely based on silicon as the metallic component and to which an organic solvent has been added, is preferably used.
  • the desired improvement in the corrosion protection effect of such a corrosion protection lacquer for metals is achieved by adding at least one electrically conductive polymer such as polyacetylene, polypyrrole, polythiophene, poly (p-phenylene) or polyaniline.
  • the Baytron ® S or Baytron ® CPP 105 D product from Bayer AG is also suitable as an electrically conductive polymer. In particular, it has been found that only comparatively small amounts of these conductive polymers of less than 1% by volume, based on the total volume of the corrosion protection lacquer, are required.
  • Baytron ® S or Baytron ® CPP is preferred as the electrically conductive polymer 105 D of Bayer AG, used, which is available as alcohol-based dispersion available.
  • This product contains, as electrically conductive polymers, polyethylene dioxythiophene and polystyrene sulfonate (PEDOT / PSS).
  • the anti-corrosion paint prepared as explained above can be applied using conventional painting technology, i.e. for example by spraying or dipping, applied to a metallic surface and then baked at temperatures between 50 ° C and 300 ° C. A primer or an adhesion promoter layer is not necessary.
  • the metal parts to be coated should only be cleaned and degreased before coating.
  • the corrosion protection varnish explained is particularly suitable for protecting housings, parts and components made of light metal or steel for both large-area and local coatings.
  • other properties of the anti-corrosion lacquer such as the abovementioned scratch resistance and / or also a partially desired electrical conductivity or an electrical insulation effect, can be set by means of further lacquer additives.

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Abstract

Es wird ein Korrosionsschutzlack für metallische Oberflächen vorgeschlagen, der einen metallorganischen Filmbildner und einen Zusatzstoff enthält, wobei der Zusatzstoff ein elektrisch leitfähiges Polymer wie Polyacetylen, Polypyrrol, Polythiophen, Poly-(pPhenylen) oder Polyanilin ist. Der Anteil des Zusatzes in dem Korrosionsschutzlack beträgt bevorzugt weniger als 1 Vol%.

Description

Korrosionsschutzlack für metallische Oberflächen
Die Erfindung betrifft einen Korrosionsschutzlack für metallische Oberflächen nach der Gattung des Hauptanspruches.
Stand der Technik
Beim Korrosionsschutz von Metallen werden vielfach spezielle Lacksysteme eingesetzt, die in der Regel aus einer Haftgrundierung, einem sogenannten "Primer", und einem Decklack bestehen. Weiter werden in neuerer Zeit vermehrt auch metallorganische Verbindungen, sogenannte Hydridpolymere, für den Korrosionsschutz eingesetzt, da sie häufig eine bessere chemische Anbindung an die Oberfläche des Metalls, eine gleichzeitige Passivierung und einen verbesserten Korrosionsschutz gewährleisten.
In DE 198 13 709 AI wird ein Verfahren zum Schutz eines metallischen Substrates vor Korrosion beschrieben, wobei unter anderem ein metallorganischer Filmbildner in Form einer metallorganischen Verbindung mit Silizium als metallischer Komponente eingesetzt wird. Weiter wird dort vorgeschlagen, der Korrosionsschutzschicht eine verbesserte Abriebbeständigkeit zu verleihen, in dem dieser nanoskaliger Pulverteilchen, beispielsweise Oxide, Oxidhydrate oder Carbide von Silizium, Aluminium, Bor oder einem Übergangsmetall zugesetzt werden.
In DE 197 37 475 AI ist eine weitere Beschichtungszusammensetzung auf der Basis von Epoxidgruppen enthaltenden Silanen bekannt, die'eine hoch kratzfeste, gut am beschichteten Material haftende Beschichtung ausbilden kann. Als Substratmaterial eignen sich unter anderem Metalle oder metallisierte Oberflächen. Weiter ist dort vorgesehen, dem metallorganischen Filmbildner ein nanoskaliges Material zuzusetzen. Dieses ist ein Oxid, ein Oxidhydrat, ein Nitrid oder ein Carbid von Silizium, Aluminium, Bor oder Übergangsmetallen wie Titan, Zirkonium oder Cer, beispielsweise Titannitrid. Aufgabe der vorliegenden Erfindung war Bereitstellung eines Korrosionsschutzlackes für metallische Oberflächen, insbesondere für Stähle und Leichtmetalllegierungen, mit einer neuartigen Zusammensetzung als Alternative zu bekannten Korrosionsschutzlacken für Metalle.
Vorteile der Erfindung
Der erfindungsgemäße Korrosionsschutzlack für metallische Oberflächen, der auf einen metallorganischen Filmbildner basiert, zeigt durch den Zusatz eines elektrisch leitfähigen Polymers eine verbesserte Korrosionsschutzwirkung gegenüber üblichen Korrosionsschutzlacken. Weiter ist bei Verwendung des erfindungsgemäßen Korrosionsschutzlackes in der Regel eine vorausgehende Grundierung der Metalloberfläche mit Hilfe eines sogenannten „Primers" nicht erforderlich. Auf diese Weise kann ein Verfahrensschritt beim Aufbringen des Korrosionsschutzlackes eingespart werden, so dass die Kosten für das Aufbringen der Beschichtung deutlich reduziert werden.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den in den Unteransprüchen genannten Maßnahmen.
So ist besonders vorteilhaft, dass als metallorganischer Filmbildner auf handelsübliche organisch-anorganische Hybridpolymere, insbesondere sogenannte Oπnocere®, zurückgegriffen werden kann.
Weiter ist vorteilhaft, dass das elektrisch leitfahige Polymer je nach geplanter Anwendung des Korrosionsschutzlackes aus einer Vielzahl von geeigneten Polymeren ausgewählt werden kann.
Schließlich ist vorteilhaft, dass der Korrosionsschutzlack nur einen vergleichsweise geringen Volumenanteil von weniger als 1 Vol% des elektrisch leitfähigen Polymers enthält. Auf diese Weise wird erreicht, dass der Korrosionsschutzlack als solcher insgesamt elektrisch isolierend bleibt.
Ausführungsbeispiele Zunächst wird von einem kommerziell erhältlichen Korrosionsschutzlack für metallische Oberfläche ausgegangen, wie er beispielsweise von dem Fraunhofer Institut ISC in Würzburg und den Bezeichnungen Ormocer® BMA-403 und Ormocer® BMH-387 vertrieben wird.
Diese bekannten Korrosionsschutzlacke sind Lacksysteme auf der Basis von metallorganischen Filmbildnern, die zusätzlich auch einen weiteren organischen Filmbildner enthalten können. Insbesondere sind die metallorganischen Filmbildner organischanorganische Hybridpolymere bzw. Ormocere®.
Weiter können diesem Grundstoff für den Korrosionsschutzlack auch ein Entschäumer, ein Verlaufsmittel und ein geeigneter Katalysator zugesetzt sein. Daneben enthält der Korrosionsschutzlack weiter ein Lösungsmittel wie ein Alkohol oder Wasser.
Insgesamt geht die Herstellung des erfindungsgemäßen Korrosionsschutzlackes somit von kommerziell verfügbaren Korrosionsschutzlacke aus.
Bevorzugt wird von einem Korrosionsschutzlack mit einem metallorganischen Filmbildner ausgegangen, der mehrheitlich auf Silizium als metallischer Komponente basiert, und dem ein organisches Lösungsmittel zugesetzt ist.
Die angestrebte Verbesserung der Korrosionsschutzwirkung eines solchen Korrosionsschutzlackes für Metalle wird durch die Zugabe mindestens eines elektrisch leitfähigen Polymers wie Polyacetylen, Polypyrrol, Polythiophen, Poly-(p-Phenylen) oder Polyanilin erzielt. Daneben eignet sich als elektrisch leitfahiges Polymer auch das Produkt Baytron® S oder Baytron® CPP 105 D der Bayer AG. Insbesondere hat sich herausgestellt, dass nur vergleichsweise geringe Mengen dieser leitfähigen Polymere von weniger als lVol%, bezogen auf das Gesamtvolumen des Korrosionsschutzlackes, erforderlich sind.
Durch einen derart geringen Zusatz an leitfähigen Polymeren wird zudem eine generelle elektrische Leitfähigkeit des Korrosionsschutzlackes, insbesondere nach dem Aufbringen auf eine metallische Oberfläche und einem Trocknen bzw. thermischen Verdichten, nicht erreicht. Im Übrigen kann es für gewisse Anwendungen vorteilhaft sein, wenn dem Korrosionsschutzlack neben dem elektrisch leitfähigen Polymer auch noch andere, elektrisch leitfähige, beispielsweise metallische oder keramische Partikel wie Kupfeφartikel, Silbeφarti- kel, Goldpartikel, Platinpartikel, Wolframpartikel oder Titannitridpartikel zugesetzt sind. Auf diese Weise wird insbesondere die Kratzfestigkeit und/oder die elektrische Leitfähigkeit des Korrosionsschutzlackes verbessert.
Bevorzugt wird als elektrisch leitfähiges Polymer das Produkt Baytron® S oder Baytron® CPP 105 D der Bayer AG, eingesetzt, das als alkoholbasierte Dispersion zur Verfügung steht. Dieses Produkt enthält als elektrisch leitfähige Polymere Polyethylendioxythiophen und Polystyrensulfonat (PEDOT/PSS).
Der wie vorstehend erläutert hergestellte Korrosionsschutzlack kann mittels herkömmlicher Lackiertechnik, d.h. beispielsweise durch Sprühen oder Tauchen, auf eine metallische Oberfläche aufgetragen und anschließend bei Temperaturen zwischen 50°C und 300°C eingebrannt werden. Eine Grundierung oder eine Haftvermittlerschicht ist nicht erforderlich. Die zu beschichtenden Metallteile sollten vor der Beschichtung lediglich gereinigt und entfettet werden.
Der erläuterte Korrosionsschutzlack eignet sich besonders zum Schutz von Gehäusen, Bauteilen und Komponenten aus Leichtmetall oder Stahl sowohl für großflächige als auch für lokale Beschichtungen. Dabei können neben der Korrosionsschutzwirkung auch weitere Eigenschaften des Korrosionsschutzlackes wie die erwähnte Kratzbeständigkeit und/oder auch eine teilweise erwünschte elektrische Leitfähigkeit bzw. eine elektrische I- solationswirkung durch weitere Lackzusätze eingestellt werden.

Claims

Patentansprüche
1. Korrosionsschutzlack für metallische Oberflächen mit einem metallorganischen Filmbildner und einem Zusatzstoff, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzstoff ein elektrisch leitfähiges Polymer ist.
2. Korrosionsschutzlack nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der metallorganische Filmbildner ein organisch-anorganisches Hybridpolymer, insbesondere ein Ormocer® und/oder ein organisch-anorganisches Hybridpolymer mit Silizium als metallischer Komponente, ist.
3. Korrosionsschutzlack nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass er weiterhin einen organischen Filmbildner enthält.
4. Korrosionsschutzlack nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er einen Entschäumer und ein Verlaufsmittel enthält.
5. Korrosionsschutzlack nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er ein organisches Lösungsmittel oder Wasser als Lösungsmittel enthält.
6. Korrosionsschutzlack nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als elektrisch leitfähiges Polymer mindestens ein Polymer aus gewählt aus der Gruppe Polyacetylen, Polypyrrol, Polysulfonat, Polythiophen, Poly-(p-Phenylen) oder Polyanilin eingesetzt ist.
7. Korrosionsschutzlack nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des Zusatzes in dem Korrosionsschutzlack weniger als
1 Vol% beträgt.
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