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DE10018824A1 - Mikrohohlkugel - Google Patents

Mikrohohlkugel

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Publication number
DE10018824A1
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Authority
DE
Germany
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coating
oxygen
hollow
corrosion
water
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE10018824A
Other languages
English (en)
Inventor
Christina Schmidt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
DaimlerChrysler AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by DaimlerChrysler AG filed Critical DaimlerChrysler AG
Priority to DE10018824A priority Critical patent/DE10018824A1/de
Priority to US09/834,250 priority patent/US20010031359A1/en
Publication of DE10018824A1 publication Critical patent/DE10018824A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C09D5/00Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • C09D5/08Anti-corrosive paints
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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.
DE10018824A 2000-04-15 2000-04-15 Mikrohohlkugel Withdrawn DE10018824A1 (de)

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