DE10018824A1 - Mikrohohlkugel - Google Patents
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Abstract
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Mikrohohlkugel zur Verwendung in einer Oberflächenbeschichtung anzugeben, welche geeignet ist, eine Anti-Korrosionseigenschaft der Beschichtung zu unterstützen sowie eine Beschichtung, insbesondere eine Anti-Korrosionsschicht mit Langzeit-Schutzwirkung, anzugeben. DOLLAR A Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Mikrohohlkugel so ausgebildet ist, daß sie sich durch eine Reaktion mit Sauerstoff und/oder Wasser öffnet. DOLLAR A Dadurch wird Sauerstoff und/oder Wasser einerseits in den Reaktionsprodukten gebunden, andererseits entstehen nunmehr zugängliche Hohlräume, die weitere Stoffe aufnehmen können. Der so gebundene Sauerstoff und/oder Wasser wird bei Verwendung der erfindungsgemäßen Mikrohohlkugeln in einer Anti-Korrosionsbeschichtung nicht mehr durch die Beschichtung dringen, kann also die zu schützende Oberfläche nicht mehr schädigen.
Description
Die Erfindung betrifft eine Mikrohohlkugel zur Verwendung in einer Oberflächen
beschichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, deren Verwendung gemäß
Patentanspruch 6 sowie eine Anti-Korrosionsschicht gemäß Patentanspruch 7. Solche
Mikrohohlkugeln sind bereits aus der DE 197 30 466 A1 bekannt.
Die Beschichtung von metallischen Oberflächen stellt bezüglich des damit angestrebten
Korrosionsschutzes hohe Anforderungen; insbesondere hinsichtlich der Beständigkeit
solcher Schutzwirkungen bei stark wechselnden Umgebungsbeanspruchungen, wie sie bei
Fahrzeugen aller Art auftreten.
Es ist bei Stahlblechen bekannt, an diesen eine Verzinkung vorzunehmen. Des weiteren
können verzinkte Bleche mit organischen Beschichtungen (z. B. chromathaltig) überzogen
werden (DE-OS 197 00 319). Jedoch hat sich gezeigt, daß unter den Betriebsbedingungen
für Fahrzeuge verzinkte Stahlbleche (bzw. organisch vorbeschichtete verzinkte
Stahlbleche) für einen vollständigen und dauerhaften Korrosionsschutz nicht ausreichen.
Verzinkte Bleche (bzw. organisch vorbeschichtete verzinkte Bleche) mit einer
Beschichtung aus Zinkstaubfarbe oder einer Beschichtung, die grob gemahlene
Zinkpartikeln enthält, besitzen keinen sicheren kathodischen Korrosionsschutz, da
derartige Zinkpartikeln zu verhältnismäßig schneller Oxidation neigen und dadurch zu
elektrischen Isolatoren werden. Die elektrische Leitfähigkeit in der Korrosions
schutzschicht wird dadurch so weit herabgesetzt, daß die insbesondere im Hinblick auf
eine Unterrostung wichtige kathodische Schutzwirkung aufgehoben wird.
Das gleiche gilt für unverzinkte Bleche, bei denen man zur Verbesserung der
Korrosionsbeständigkeit versucht hat organischen Beschichtungsmaterialien Füllstoffe
beizumengen, die aus elektrisch leitenden Metallpartikeln bestehen, die ein negatives
elektrisches Potential in Bezug zu dem Potential der Bleche aufweisen. Für Stahlbleche
kommen hierfür beispielsweise Zink, Aluminium oder Magnesium in Frage. Auch in diesem
Fall oxidieren die Metallpartikel und setzen die kathodische Schutzwirkung herab.
Der vorangehend beschriebene Abbau des kathodischen Schutzes über die Oxidation der
Verzinkung oder der hinzugefügten Metallpartikeln in organischen Schutzschichten führt
dazu, daß nach längeren Standzeiten in Luft und feuchter Atmosphäre der anfängliche
Korrosionsschutz verhältnismäßig rasch nachläßt.
In der DE 197 30 466 A1 wird eine Isolierbeschichtung, insbesondere für Off-Shore-
Pipelines beschrieben, die druckfeste, temperaturbeständige, vorzugsweise anorganische
Mikrohohlkugeln enthält, welche die Druckfestigkeit und Wärmestandfestigkeit der
Beschichtung wesentlich erhöhen. Irgendwelche Auswirkungen der Mikrohohlkugeln auf
die Anti-Korrosionseigenschaft der Beschichtung sind der DE 197 30 466 A1 nicht zu
entnehmen.
Aufgabe der Erfindung ist es eine Mikrohohlkugel zur Verwendung in einer Oberflächen
beschichtung anzugeben, welche geeignet ist, eine Anti-Korrosionseigenschaft der
Beschichtung zu unterstützen sowie eine Beschichtung, insbesondere eine Anti-
Korrosionsschicht mit Langzeit-Schutzwirkung, anzugeben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Mikrohohlkugel, welche die Merkmale
des Patentanspruchs 1 aufweist, gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den
Unteransprüchen angegeben.
Die Aufgabe wird bezüglich der zu schaffenden Mikrohohlkugel zur Verwendung in einer
Oberflächenbeschichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Mikrohohlkugel so
ausgebildet ist, daß sie sich durch eine Reaktion mit Sauerstoff und/oder Wasser öffnet.
Dadurch wird Sauerstoff und/oder Wasser einerseits in den Reaktionsprodukten
gebunden, andererseits entstehen nunmehr zugängliche Hohlräume, die weitere Stoffe
aufnehmen können. Der so gebundene Sauerstoff und/oder Wasser wird bei Verwendung
der erfindungsgemäßen Mikrohohlkugeln in einer Anti-Korrosions-Beschichtung nicht an
die Substratoberfläche dringen, kann also diese nicht mehr schädigen.
Vorteilhaft ist es auch, die Mikrohohlkugel mit Inhibitoren und/oder Antioxidantien zu
füllen. Deren Freigabe bei der Öffnung der Mikrohohlkugel infolge einer Reaktion mit
Sauerstoff und/oder Wasser erhöht die Anti-Korrosionseigenschaft der Beschichtung
zusätzlich.
Als geeignete Inhibitoren sind wahlweise Carbonsäuren, Amine, Ketone, Aldehyde und
heterozyklische Verbindungen einsetzbar. Es können auch Phosphate, Benzoate, Silicate,
Vanadate, Wolframate, Zirkonate, Borate oder Molybdate oder ähnliche Substanzen
zugesetzt werden.
Zu den geeigneten Antioxidantien zählen Vitamin C oder dessen Salze oder Vitamin E oder
aromatische Aldehyd-Verbindungen, (z. B. 1,2- oder 2,4-Dihydroxybenzaldehyd, oder
Phthal- oder Terephthaldialdehyd oder Brenzkatechin) und ähnliche Substanzen, wie z. B.
Amine, Zirkonate oder Benzotriazol die ihre oberflächenaktive Wirkung entfalten, nachdem
sie mit Luftsauerstoff reagiert haben.
Vorteilhaft ist es auch, die Mikrohohlkugel aus Substanzen aufzubauen, deren Reaktions
produkte mit Sauerstoff und/oder Wasser als Inhibitoren und/oder Antioxidantien wirken.
Geeignete Substanzen sind beispielsweise Polymerisate von anorganischen Salzen, z. B.
Phosphate/Phosphorsäure und/oder Silikate/Kieselsäure und/oder Borate/Borsäuren
und/oder Wolframate/Woframsäuren und/oder Molybdate/Molybdänsäuren mit/ohne
Organische Verbindungen (Z. B.: Ascorbinate/Ascorbinsäuren; aromatische Hydroxy- und/
oder Aldehydverbindungen; organische Säuren, z. B. Sulfon-, Phosphor-, Carbonsäuren)
oder deren Salze.
Vorteilhaft ist es auch, die Mikrohohlkugel derart aufzubauen, daß sie die Funktion eines
Farbstoffes oder Pigmentes übernimmt.
Dies ist beispielsweise mit polymerisierten Salzen möglich.
Vorteilhaft ist es auch, wenn der Durchmesser der Mikrohohlkugel weniger als circa 50 µm
beträgt. Mikrohohlkugeln derartiger Größe lassen sich gut in Anti-Korrosionsschichten
einfügen ohne deren Oberflächenqualität, insbesondere in Hinsicht auf die Rauhigkeit, zu
beeinträchtigen. Üblicherweise, so zum Beispiel in der DE 197 30 466 A1 beschrieben,
werden Mikrohohlkugeln mit Durchmessern bis zu 200 µm eingesetzt. Derartig große
Kugeln bedingen jedoch unerwünscht rauhe Oberflächen.
Vorteilhaft ist die Verwendung derartiger Mikrohohlkugeln in beliebigen Beschichtungen,
da sie während langer Standzeiten in Luft und feuchter Atmosphäre ständig wirksam sind.
Zuerst werden die äußeren Mikrohohlkugeln mit Sauerstoff und/oder Wasser reagieren
und erfindungsgemäß wirken. Diese Wirkung wird über lange Zeiträume von jeweils
tieferen Schichten nachgeliefert.
Insbesondere vorteilhaft ist auch eine Anti-Korrosionsschicht, die derartige Mikrohohl
kugeln enthält, da deren Anti-Korrosionseigenschaft ebenso über lange Standzeiten
in Luft und feuchter Atmosphäre ständig wirksam ist.
Nachstehend sind einige ausgewählte Ausführungsbeispiele für die erfindungsgemäße
Mikrohohlkugeln näher beschrieben.
Phosphorsäuren (oder Phosphate) werden polymerisiert und bilden dabei Mikrohohlkugeln
aus. In Gegenwart von Sauerstoff und/oder Wasser spaltet die Polymere sich wieder zu
Phosphorsäuren (oder Phosphaten) auf. Sinnvoll ist hier z. B. die Verwendung von
Erdalkali-, Al-, Zn-, Ti-, Mg- oder Si-Phosphaten, da diese schwerlösliche Hydroxid-
Verbindungen auslösen.
Vorteilhaft ist auch die Gegenwart von Ascorbinsäuren oder Ascorbinaten, da diese bei der
Reaktion von Phosphorsäuren (oder Phosphaten) mit Sauerstoff und/oder Wasser Oxal-
oder Threonsäure bilden, die als Korrosionsinhibitoren wirken. Entsprechend vorteilhaft ist
die Gegenwart von 2 Keto-L-Gluconsäure, einer Vorstufe der Ascorbinsäure.
Denkbar ist auch die Polymerisation von Ascorbinsäure und 2 Keto-L-Gluconsäure unter
Abspaltung von Wasser zu Mikrohohlkugeln. Solche Polymere reagieren mit Sauerstoff
unter Bildung von Oxal- und Threonsäure, die als Korrosionsinhibitoren und Antioxidantien
wirken.
Claims (7)
1. Mikrohohlkugel zur Verwendung in einer Oberflächenbeschichtung,
dadurch gekennzeichnet, daß sie so ausgebildet ist,
daß sie sich durch eine Reaktion mit Sauerstoff und/oder Wasser öffnet.
2. Mikrohohlkugel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß sie mit Inhibitoren und/oder Antioxidantien gefüllt ist.
3. Mikrohohlkugel nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Reaktionsprodukte aus der Reaktion mit Sauerstoff und/oder Wasser
als Inhibitoren und/oder Antioxidantien wirken.
4. Mikrohohlkugel nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß sie als Farbstoff wirkt.
5. Mikrohohlkugel nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß ihr Durchmesser weniger als circa 50 µm beträgt.
6. Verwendung von Mikrohohlkugeln nach einem der vorhergehenden Ansprüche
in einer Oberflächenbeschichtung.
7. Anti-Korrosionsschicht, dadurch gekennzeichnet,
daß sie Mikrohohlkugeln nach einem der Ansprüche 1 bis 5 enthält.
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