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Dokumentenidentifikation DE4323062A1 12.01.1995
Titel Wasserverdünnbarer Zinkstaubbeschichtungsstoff
Anmelder Höpner Lacke GmbH, 02906 Niesky, DE
Erfinder Weiske, Christian, 02906 Niesky, DE
Vertreter Kailuweit, F., Dr.; Uhlemann, H., Dipl.-Chem., Pat.-Anwälte, 01187 Dresden
DE-Anmeldedatum 10.07.1993
DE-Aktenzeichen 4323062
Offenlegungstag 12.01.1995
Veröffentlichungstag im Patentblatt 12.01.1995
IPC-Hauptklasse C09D 5/10
IPC-Nebenklasse C23F 13/00   B05D 7/14   
IPC additional class // C09D 5/02,7/02,7/12,17/00  
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft einen wasserverdünnbaren Zinkstaubbeschichtungsstoff auf Epoxidharzbasis. Derartige zinkpigmentierte Beschichtungsstoffe werden bevorzugt zum Korrosionsschutz von Stahl- und Eisenwerkstoffen angewandt.
Der erfindungsgemäße Beschichtungsstoff besteht dabei aus einer wasserfreien wasserverdünnbaren zinkpigmentierten Härterkomponente (A) und einer wasserhaltigen bzw. wasserverdünnbaren Epoxidharzkomponente (B), die vor der Verarbeitung gemischt werden.
Die wasserfreie Komponente A ist im wesentlichen aus wasserfreiem, wasserverdünnbaren Aminhärter, Zink in Form von Blättchen oder Pulver, wasserverdünnbarem Lösemittel und Hilfsstoffen zusammengesetzt. Die Komponente B besteht aus wasserverdünnbarer Epoxidharzdispersion, der gegebenenfalls übliche Hilfsstoffe wie Entschäumer, Verdicker, pH-Wertregulatoren, Konservierungsmittel und Korrosionsinhibitoren zugesetzt sind.
Bezogen auf die Gesamtzusammensetzung ist der Zinkstaubbeschichtungsstoff wie folgt zusammengesetzt:
Komponente A:
0,5 bis 10 Gewichtsprozent Aminhärter
1 bis 30 Gewichtsprozent wasserverdünnbaren Lösemitteln
45 bis 95 Gewichtsprozent pulver- oder blättchenförmiges Zink
Komponente B:
1 bis 25 Gewichtsprozent Epoxidharz
Der verbleibende Rest, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung, besteht aus Wasser, Extendern,...

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen wasserverdünnbaren Zinkstaubbeschichtungsstoff auf Epoxidharzbasis. Derartige zinkpigmentierte Beschichtungsstoffe werden bevorzugt zum Korrosionsschutz von Stahl- und Eisenwerkstoffen angewandt.

Bekannt sind zinkhaltige Beschichtungsstoffe, die aufgrund ihres Gehaltes an Zinkstaub auf eisenhaltigem Substrat einen kathodischen Schutz ermöglichen. Derartige Beschichtungsstoffe werden auf Basis organischer oder anorganischer Bindemittel, aber auch bindemittelfrei formuliert. Im Bereich der zinkhaltigen organischen Beschichtungsstoffe finden eine Vielzahl dem jeweiligen Einsatzzweck angepaßte organische Bindemittel (z. B. Alkydharz, Acrylatharz, Polyurethan, Epoxidharz, Epoxidharzester) Anwendung. Aus diesem Bereich werden in der Praxis vor allem ein- bzw. zweikomponentige Beschichtungsstoffe, die organische Lösemittel enthalten und gegebenenfalls damit verdünnt werden, angewandt.

Bekannt sind aber auch wasserverdünnbare zinkhaltige Beschichtungsstoffe, obwohl Zinkstaub bereits bei Zimmertemperatur von Wasser zersetzt wird. Beispielsweise werden in der europäischen Patentschrift EP 260 961 einkomponentige, wasserverdünnbare, zinkpigmentierte Beschichtungsstoffe sowohl bindemittelhaltig als auch bindemittelfrei beschrieben. Bindemittelfreie Beschichtungssysteme sind jedoch Spezialanwendungen vorbehalten und eignen sich nicht für den praktischen Anstrichauftrag z. Bsp. im Stahlhochbau. Beim bindemittelhaltigen System ist das Zink in einer wäßrigen Bindemitteldispersion eingelagert. Auch wenn zusätzliche Vorkehrungen zur Umgehung der Instabilität des Zinks in wäßrigen Lösungen beschrieben werden, weisen diese Beschichtungsstoffe in der beschriebenen Form keine ausreichende Lagerstabilität für die praktische Anwendung auf.

Ferner ist durch die Patentschrift DE 26 20 987 C3 bekannt, daß zur Erleichterung der Handhabung und Lagerung von metallpigmentierten Beschichtungsstoffen lagerstabile Vormischungen bzw. Komponenten verwendet werden, die vor der Verarbeitung des Beschichtungsstoffes gemischt werden. Bei diesem Patent werden chromathaltige Substanzen verwendet, die nach heutigen Erkenntnissen ökologisch äußerst bedenklich sind. Unabhängig dessen gewähren die genannten Bindemittel für die Anwendung z. Bsp. im Stahlhochbau nur eine ungenügende mechanische Festigkeit und chemische Stabilität dieses Anstrichsystems.

Im Europapatent 385 880 wird u. a. ein wasserverdünnbarer zweikomponentiger zinkhaltiger Beschichtungsstoff aufgeführt, der aus einer wasserfreien zinkhaltigen Epoxidharzkomponente (A) und einer wasserhaltigen Amidhärterkomponente (B), die vor der Verarbeitung im Volumenverhältnis von ca. 1 : 1 gemischt werden, besteht. Der zu den einschlägigen Normen vergleichsweise geringe Zinkgehalt der Komponente A garantiert nicht den erforderlichen katodischen Korrosionsschutz des fertigen Anstrichs.

Auch im Patent WO 92/09 664 wird ein zweikomponentiger zinkhaltiger Beschichtungsstoff beschrieben, der aus einer wasserfreien zinkhaltigen Epoxidharzkomponente (A), die zusätzlich ein in einem organischen Lösungsmittel gelöstes Kunstharz enthält und aus einer wasserverdünnten oder wassergelösten Polyamin- Härterkomponente (B) besteht, wobei A und B vor der Verarbeitung des Beschichtungsstoffes gemischt werden. Neben den zusätzlichen Aufwendungen, die aus der Verwendung eines zusätzlichen Kunstharzes resultieren, benötigen diese Beschichtungsstoffe zusätzliche organische Lösemittel, wie Xylol. Mit der Verwendung derartiger aromatischer Lösemittel sind jedoch Probleme mit der Wasserverdünnbarkeit verbunden. Entstehende Mischungslücken beeinträchtigen das Verdünnungsverhalten des Anstrichstoffes.

Ferner wird in der DE-OS 40 30 523 ein wäßriges zinkhaltiges Korrosionsschutzmittel beschrieben, welches sich nur für phosphatierte Oberflächen eignet und in einem zweistufigen Verfahren aufgetragen werden muß.

Obwohl die Vermeidung der Lösemittelemission ein vordringliches Problem unserer Zeit darstellt und mit wasserhaltigen bzw. wasserverdünnbaren Beschichtungsstoffen eine Verminderung oder Vermeidung der Lösemittelemission erreicht werden kann, haben sich noch keine wasserverdünnbaren zinkhaltigen Beschichtungsstoffe praktisch durchgesetzt. Das derartige Beschichtungsstoffe noch nicht industriell verwertet werden, liegt zum einen an der mangelnden Verarbeitungsfreundlichkeit dieser Beschichtungsstoffe im Vergleich zu herkömmlichen Beschichtungsstoffen. Zum anderen ist die nötige Leistungsfähigkeit oft nicht gegeben.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen zweikomponentigen zinkhaltigen Beschichtungsstoff auf Epoxidharzbasis zu entwickeln, der wasserverdünnbar ist und in seinen wesentlichen Eigenschaften gegenüber herkömmlichen Beschichtungsstoffen vergleichbare oder bessere Eigenschaften aufweist und bei der Herstellung keine zusätzlichen Aufwendungen erfordert.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Beschichtungsstoff aus einer wasserfreien, wasserverdünnbaren zinkpigmentierten Härterkomponente (A) und einer wasserhaltigen bzw. wasserverdünnbaren Epoxidharzkomponente (B), die vor der Verarbeitung gemischt werden, besteht.

Dabei besteht die wasserfreie Komponente A im wesentlichen aus wasserfreiem, wasserverdünnbaren Aminhärter, Zink in Form von Blättchen oder Pulver, wasserverdünnbarem Lösemittel und Hilfsstoffen.

Die Komponente B besteht aus wasserverdünnbarer Epoxidharzdispersion, der gegebenenfalls übliche Hilfsstoffe wie Entschäumer, Verdicker, pH-Wertregulatoren, Konservierungsmittel und Korrosionsinhibitoren zugesetzt sind.

Erfindungsgemäß ist der Zinkstaubbeschichtungsstoff, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung, wie folgt zusammengesetzt

Komponente A:

0,5 bis 10 Gewichtsprozent Aminhärter

1 bis 30 Gewichtsprozent wasserverdünnbaren Lösemitteln

45 bis 95 Gewichtsprozent pulver- oder blättchenförmiges Zink

Komponente B:

1 bis 25 Gewichtsprozent Epoxidharz.

Der verbleibende Rest, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung, besteht aus Wasser, Extendern, Pigmenten und Hilfsstoffen.

Die Anteile der Bindemittelbestandteile, Aminhärter und Epoxidharz, sind auf einen 100%igen Festkörpergehalt bezogen. In der praktischen Anwendung können umgerechnet entsprechend verdünnte Bindemittelbestandteile verwendet werden.

Als Bindemittel enthält die Komponente B eine polyfunktionelle wasserverdünnbare Epoxidharzdispersion auf Basis Epichlorhydrin und Bisphenol A. Der Härter der Komponente A wird von einem wasserfreien, wasserverdünnbaren Aminaddukt gebildet. Hilfsstoffe sind übliche Dispergierhilfsstoffe, Antiabsetzmittel, wasserbindende Stoffe, Korrosionsinhibitoren, Entschäumer, Verdicker, pH-Wert-Regulatoren, Füllstoffe und Pigmente.

Überraschenderweise zeigt die zinkhaltige Härterkomponente (A) eine gute Lagerstabilität, obwohl eigentlich Zinkpartikel im nichtneutralen Milieu der Härterkomponente chemische Reaktionen des Zinks erwarten ließen. Des weiteren zeigte sich, daß das Zink in der Härterkomponente gut dispergierbar ist. Zudem ist die Zink-Härterkomponente unbegrenzt mit Wasser mischbar. Dadurch ist die Mischung mit wäßrigen Komponenten oder mit Wasser in jedem Verhältnis gewährleistet. Dies ist ein Vorteil gegenüber wasserhaltigen Beschichtungsstoffen, die aus Stabilitätsgründen teilweise Lösungsmittel enthalten, die, wie z.Bsp. Xylen, nicht wasserverdünnbar sind und sich deshalb mit Wasser nicht beliebig verdünnen lassen.

Die Stabilität der Mischung A und B und ihre Topfzeit ist für praktische Zwecke gewährleistet. Die Mischung läßt sich mit allen für Zinkstaubfarben gebräuchlichen Auftragsverfahren in den üblichen Schichtdicken applizieren. Trocknung und Aushärtung der Anstrichfilme verlaufen schnell.

Die für hochpigmentierte Zinkstaubbeschichtungsstoffe begrenzte Zwischenstandzeit bis zur Überschichtung mit sich selbst oder mit anderen geeigneten Beschichtungsstoffen übertrifft die übliche Dauer, da die Neigung zur sogenannten Weißrostbildung äußerst gering ist.

Bezüglich der Korrosionsschutzwirkung zeigt der erfindungsgemäße Beschichtungsstoff vergleichbare Leistungsfähigkeit gegenüber herkömmlichen zweikomponentigen Zinkstaubbesschichtungstoffen auf Epoxidharzbasis.

Zudem verfügt die Mischung A und B über die bekannten Vorteile wasserverdünnbarer Beschichtungsstoffe, wie geringe Geruchsbildung, keine Brandgefahr, einfaches Reinigen der Werkzeuge mit Wasser, geringe Lösungsmittelemission usw.

Anhand nachfolgender Ausführungsbeispiele soll die Erfindung näher beschrieben werden. Den erfindungsgemäßen Beispielen wird dabei zur Verdeutlichung des Sachverhaltes ein herkömmlicher, zweikomponentiger zinkhaltiger Beschichtungsstoff auf Basis Epoxidharz gegenübergestellt.

Ausführungsbeispiel 1

Das Anstrichstoff ist wie folgt zusammengesetzt, die Gewichtsanteile sind auf das Gesamtsystem bezogen:

Komponente A

10,0 Gew.% Methoxypropanol

2,4 Gew.% Aminhärter 60% in Propoxyethanol (Äquivalentgewicht 625)

1,0 Gew.% Bentone SDS 2 (NL Chemicals)

0,6 Gew.% Molsieb Sylosiv A3 (Grace GmbH)

73,0 Gew.% Zinkstaub Superfein (Dr. H. Heubach GmbH & Co. KG)

1,0 Gew.% Talkum AT 1 (Norwegian Talc Minerals A.S.)

Komponente B

10,3 Gew.% Epoxidharzdispersion 54%ig

in Wasser/Propoxyethanol 4,8 : 1, (Äquivalenzgewicht 163)

1,5 Gew.% Wasser

0,2 Gew.% Entschäumer Wopco 8034 (Münzing Chemie GmbH).

Als Aminhärter wurde CMD J 60-8290 und als Epoxidharzdispersion Epi-Rez WJ-5522 von Hi-Tek Polymers (Louisville, US) verwendet.

Insgesamt enthält der Anstrichstoff nach Ausführungsbeispiel 1

Zinkstaub 73 Gew.%

Bindemittel 7 Gew.%

organische Lösungsmittel 12 Gew.%

Ausführungsbeispiel 2

Der Anstrichstoff ist wie folgt zusammengesetzt, die Gewichtsanteile sind auf das Gesamtsystem bezogen:

Komponente A

8,1 Gew.% Propoxyethanol

2,7 Gew.% Aminhärter 60%

3,2 Gew.% Aerosil 200 (Degussa AG, Frankfurt)

0,3 Gew.% Molsieb

0,1 Gew.% Natriumnitrit

74,0 Gew.% Zinkstaub

Komponente B

10,8 Gew.% Epoxidharzdispersion 60%

0,6 Gew.% PUR-Verdicker 10% in Wasser (Borchigel L 75)

0,2 Gew.% Entschäumer

Ausführungsbeispiel 3

Das Anstrichsystem ist wie folgt zusammengesetzt, die Gewichtsanteile sind auf das Gesamtsystem bezogen:

Komponente A

7,3 Gew.% Butylglykol

2,3 Gew.% Aminhärter 60%

0,3 Gew.% Dispergieradditiv

0,8 Gew.% Bentone

0,7 Gew.% Molsieb

0,1 Gew.% Entschäumer

0,5 Gew.% Calcium-Silica-Pigment (Shieldex AC-3)

1,3 Gew.% Eisenoxidrot

72,0 Gew.% Zinkstaub

Komponente B

13,3 Gew.% Epoxidharzdispersion 60%

1,0 Gew.% Wasser

0,3 Gew.% Natriumbenzoat

0,1 Gew.% Aminomethylpropanol

Ausführungsbeispiel 4

Der Anstrichstoff ist wie folgt zusammengesetzt, die Gewichtsanteile sind auf das Gesamtsystem bezogen:

Komponente A

11,8 Gew.% Methoxypropanol

2,4 Gew.% Aminhärter 55%

0,5 Gew.% Molsieb

1,0 Gew.% Bentone

75,0 Gew.% Zinkstaub

Komponente B

9,3 Gew.% Epoxidharzdispersion 60%

Gegenbeispiel

Nachfolgende Zusammensetzung entspricht den Technischen Lieferbedingungen der Deutschen Bundesbahn 918 300 Blatt 87.

Komponente 1

10,0 Gew.% Xylen

1,3 Gew.% Bentone

5,7 Gew.% Epoxidharz 50% in Xylen/Butanol 12/1 (Äquivalenzgewicht 480)

0,5 Gew.% Molsieb

73,0 Gew.% Zinkstaub

1,0 Gew.% Talkum

Komponente 2

4,2 Gew.% Polyaminoamid-Härter 100% (Äquivalenzgewicht 240)

4,3 Gew.% Xylen

Insgesamt enthält vorgenanntes Anstrichsystem:

Zinkstaub 73 Gew.%

Bindemittel 7 Gew.%

organische Lösemittel 17 Gew.%.

Anhand der nachfolgenden Tabelle 1 werden die wesentlichen Eigenschaften der erfindungsgemäßen Beschichtungsstoffe speziell anhand der Gegenüberstellung von Ausführungsbeispiel 1 und Gegenbeispiel dokumentiert. Tabelle 1



Aus Tabelle 1 ersieht man, daß die erfindungsgemäßen Beschichtungsstoffe neben einer hohen Lagerstabilität Eigenschaften aufweisen, die für eine industrielle Anwendung Voraussetzung sind.

Die Korrosionsschutzeigenschaften der erfindungsgemäßen Beschichtungsstoffe weisen gegenüber herkömmlichen Anstrichstoffen vergleichbar gute Eigenschaften auf. In Tabelle 2 sind für Beispiel 1 und das Gegenbeispiel Prüfergebnisse gegenübergestellt. Tabelle 2



Auffällig ist die geringe Neigung zur Weißrostbildung bei der erfindungsgemäßen Beschichtung und die höhere Haftfestigkeit nach den Beanspruchungen. Dies ist ein Hinweis für langzeitige Leistungskonstanz der Beschichtung.


Anspruch[de]
  1. 1. Wasserverdünnbarer Zinkstaubbeschichtungsstoff auf Basis Epoxidharz, dadurch gekennzeichnet, daß der Beschichtungsstoff aus einer wasserfreien wasserverdünnbaren zinkpigmentierten Härterkomponente (A) und einer wasserverdünnbaren Epoxidharzkomponente (B), die vor der Verarbeitung gemischt werden, besteht.
  2. 2. Wasserverdünnbarer Zinkstaubbeschichtungsstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bezogen auf die Gesamtzusammensetzung

    die Komponente A aus

    0,5 bis 10 Gewichtsprozent Aminhärter

    1 bis 30 Gewichtsprozent wasserverdünnbaren Lösemitteln

    45 bis 95 Gewichtsprozent pulver- oder blättchenförmiges Zink und

    die Komponente B aus

    1 bis 25 Gewichtsprozent Epoxidharz zusammengesetzt ist,

    wobei der Rest, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung, aus Wasser, Extendern, Pigmenten und Hilfsstoffen besteht.
  3. 3. Wasserverdünnbarer Zinkstaubbeschichtungsstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente B als Bindemittel eine polyfunktionelle wasserverdünnbare Epoxidharzdispersion auf Basis Epichlorhydrin und Bisphenol A enthält.
  4. 4. Wasserverdünnbarer Zinkstaubbeschichtungsstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente A als Härter ein wasserfreies, wasserverdünnbares Aminaddukt enthält.






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