DE969035C

DE969035C - Mittel zur Herstellung einer Haftgrundierung fuer Metalle

Info

Publication number: DE969035C
Application number: DEH12839A
Authority: DE
Inventors: Dr Heinrich Carlsohn; Elisabeth Dunkel
Original assignee: Dr Kurt Herberts and Co GmbH
Current assignee: Axalta Coating Systems Germany GmbH and Co KG
Priority date: 1952-06-12
Filing date: 1952-06-12
Publication date: 1958-04-24
Also published as: NL84245C

Description

Mittel zur Herstellung einer Haftgrundierung für Metalle Es sind bereits verschiedene Verfahren bekanntgeworden, um metallische Werkstoffe mit einem Oberflächenschutz zu versehen. Die bekannten Verfahren bezwecken, den Werkstoff gegen Korrosion zu schützen oder für Dekorationszwecke eine Oberflächenveredlung zu erzielen. Wesentlich bei Verfahren dieser Art ist, daB der aufzubringende Oberflächenschutz mit dem zu schützenden Werkstoff einen dauernden und guten Verbund hat. Abgesehen von Oberflächenbehandlungsverfahren, bei denen man eine metallische Schutzschicht auf dem Werkstoff nach den verschiedenen hierfür bekannten Verfahren aufbringt, kann man auch einen nichtmetallischen Schutzüberzug anorganischer oder organischer Art aufbringen, der aus einer oder mehreren Schichten besteht. Man erhält hierdurch einen Oberflächenschutz bzw. eine Oberflächenveredlung. Bei diesen Verfahren werden mehrere Anstriche oder gegebenenfalls auch nur ein einziger Anstrich auf dem Werkstoff aufgebracht. Weiterhin sind Oberflächenschutzschichten bekanntgeworden, bei denen man den Verbund und die Haftung auf dem metallischen Werkstoff dadurch erzielt, daß man ihn mit einem möglichst dünnen nichtmetallischen Schutz versieht und den Verbund mit der Metalloberfläche dadurch erreicht, daß die Aufbringung mit einer chemischen Reaktion verbunden wird. Hierdurch wird erreicht, daß dieser erste Oberflächenanstrich fest auf der Metalloberfläche verankert wird.
Es ist weiterhin bekannt, daß man mit Hilfe der sogenannten Phosphatierungsverfahren Schichten auf Metall erzeugen kann, welche als Korrosionsschutz oder zur Erleichterung eines Ziehverfahrens Verwendung finden.
Auch die Verwendung von Haftgründen ist bekannt, welche neben den chemisch reaktionsfähigen Stoffen, wie Phosphorsäure, noch andere Stoffe, z. B. Lackrohstoffe, wie Polyvinylbutyral, und gegebenenfalls Pigmente enthalten. Diese geben in geeigneter Kombination ebenfalls einen ausgezeichneten Haftgrund auf metallischen Werkstoffen, zeigen aber darüber hinaus noch weitere Vorteile bei der Aufbringung. Sie lassen sich wie Lacke und Anstrichmittel verarbeiten und sind so zusammengesetzt, daß sie nach dem Auftrocknen keine störenden Produkte enthalten; sie benötigen also keine weitere Nachbehandlung.
Ein bekanntes Haftgrundiermittel dieser Art besteht aus Polyvinylbutyral, Zinkchromat, vorzugs t@,eise basischem, sogenanntemTetroxychromat, undLösungsmitteln (Ketonen, Alkoholen und Estern). Es wird vor dem Gebrauch mit einer Lösung von Phosphorsäure in organischen Lösungsmitteln gemischt. Die gleichzeitig vorhandene kleine Menge Wasser, welche durch die in etwa 85°/aiger Lösung zur Anwendung kommende Phosphorsäure in die Mischung hineingebracht wird, hat sich als günstig für die Ausbildung der Schicht erwiesen. Ein Nachteil ist aber, daß die so bereitete Mischung nur eine begrenzte Haltbarkeit hat und demzufolge innerhalb einer bestimmten Zeit verarbeitet werden muß. Dadurch werden gewisse technische Forderungen nicht erfüllt, so daß sich diese Art von Grundierungsmittel nicht für das Tauchverfahren eignet, bei welchem das Material unter Umständen über Monate in einem Behälter gehalten werden muß und nicht an Wirksamkeit verlieren darf.
Man hat diesen Nachteil dadurch zu vermeiden versucht, daß man an Stelle des Zinkchromats Bleichromat verwandte. Ein aus Polyvinylbutyral, Bleichromat, Phosphorsäure und Lösungsmittel hergestellter Tauchgrund ist lange Zeit haltbar, hat aber den Nachteil, daß er nur für Eisen anwendbar ist, während eines der wichtigsten Anwendungsgebiete, nämlich die Verwendung für Aluminium und andere Leichtmetalllegierungen, dadurch in Fortfall kommt.
Ein anderes bekanntes Grundierungsmittel, das haltbar ist und auch für andere Metalle als Eisen verwendet werden kann, besteht aus Chromsäure, Polyvinylbutyral, Lösungsmitteln, Phosphorsäure und/ oder Zusatz von Pigmenten und Trägerstoffen. Die Verwendung von Chromsäure ist aber auf Grund der erheblichen Ätz- und Oxydationswirkung mit verschiedenen Nachteilen verbunden.
Es hat sich nun überraschenderweise gezeigt, daß die Schwierigkeiten hinsichtlich der Haltbarkeit, die der Zinkchromat - Polyvinylbutyral - Phosphorsäuregrundierung anhaften, behoben werden, wenn man der Mischung geeignete Stabilisatoren zusetzt, welche die Zersetzung verzögern bzw. aufheben, indem die bei dem Zusammenwirken der Agentien aufgetretenen Umsetzungen, Kristallwachstum, Korngrößenv eränderungen der Pigmente und ähnliches, verhindert werden. Die Verwendung von Stabilisatoren für andere Zwecke ist zwar bekannt. Es sei z. B. auf das französische Patent 912 794 sowie auf das schweizerische Patent 267 401 hingewiesen. Aber alle diese Vorschläge haben mit dem verfolgten Zweck, nämlich die Haltbarkeit des erfindungsgemäßen Grundierungsmittels zu erhöhen, nichts zu tun. Es war nicht vorauszusehen, daß die Haltbarkeit bisher nicht haltbarer Grundierungsmittel bereits durch sehr kleine Mengen derartiger Stoffe gegenüber einer Zeit von Tagen auf das Vielfache, d. h. auf Monate, verlängert werden kann. Dadurch wird es gemäß der Erfindung möglich, derartige Spezialgrundierungsmittel nicht nur fertig gemischt herzustellen und zu lagern, sondern auch über einen längeren Zeitraum hinaus anzuwenden, ohne befürchten zu müssen, daß Störungen oder Zersetzungen auftreten. Die Verwendung eines solchen erfindungsgemäßen Grundierungsmittels für Tauchverfahren, also zur Verwendung in einem Tauchbecken, ist ein besonderer Vorteil der Erfindung.
Es hat sich ergeben,- daß Aminoplaste, z. B. Harnstoff- oder Melaminhacze, als Stabilisatoren besonders gut geeignet sind. Es hat sich ferner überraschenderweise gezeigt, daß es nicht so zweckmäßig ist, bei den erfindungsgemäßen Mischungen von den sonst empfohlenen Zinktetroxychromaten auszugehen, sondern von weniger basischen Zinkchromaten.
Schließlich hat sich überraschenderweise ergeben, daß sich durch Anwendung eines Gemisches von Zinkchromatpigment und feindispersem Zinkoxyd, welches auch als Zinkweiß bekannt ist, besonders günstige Effekte ergeben.
Gemäß der vorliegenden Erfindung können Grundierungsmittel für alle metallischen Werkstoffe hergestellt werden, welche über einen großen Zeitraum, z. B. über mehrere Monate, haltbar sind. Je nachdem, ob man das Grundierungsmittel für Spritz- und Streichverfahren oder für Tauchverfahren im Tauchbecken verwenden will, muß man die nach der Erfindung gegebene Zusammensetzung mit den entsprechenden Lösungsmitteln unter besonderer Berücksichtigung der Siedezrenzen verwenden. Besonders gute Beständigkeit erhält man, wenn das Verhältnis von Zinkehromatpigment und Zinkweiß zwischen 2o: i und 4 : r liegt. Auch das Verhältnis zwischen Aminoplast und Zinkweiß ist wichtig. Man verwendet nach der Erfindung, wenn das Molverhältnis von Zn 0 : H3 P 04 1: 2 ist, etwa die i- bis 2fache Menge, wenn das Verhältnis Zn 0 : H3 P 0, zwischen i : i und 3 : 2 liegt, etwa die i- bis 5fache Menge an Aminoplast.

Die folgende Tabelle zeigt, wie nach der Erfindung die Stabilität derartiger Grundierungsmittel verbessert wird.

Nr.

1 2 3 1 4 I 5 ' 6

Molverhältnis Zn0 : H3P0,

1:2 1 1:2 I 1:2 I 1:2 I 1:1 I 1:1

Polyvinylbutyral................ 3,9 3,9 3,9 3,9 3,9 3,9

Zinkchromat .................. 4,52 5,35 4,52 4,25 4,5 5,4

Zinkweiß . .. . ... . ... . . . . . . ... . . 1,04 o,26 1,04 1,3 1,O4 o,26

Phosphorsäure (85 °/a) . . . . . . . . . . 3,14 0,74 3,14 3,93 1,58 0,40

Aminoplast (6o°/oige Lsg.) ...... - 2,5 2,5 2,5 - 2,5

Talkum ....................... o,g o,g o,g o,g o,g o,g

hochdisperses Siliciumdioxyd ..... 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4

Lösungsmittelgemisch

(Alkohole, Ketone, Ester) .... 86,1 88,4 86,1 85,4 87,6 88,5

100,0 102,45 102,5 102,58 99,92 102,26

Haltbarkeit ....................I schlecht gut sehr gut gut schlecht sehr gut

Nr.

7 8 9 1 10 11 12

Molverhältnis Zn0 : H3P0'

1:1 I 1:1 I 3:2 I 3:2 I 3:2 I 3:2

Polyvinylbutyral................ 3,9 3,9 3,9 3,9 3,9 3,9

Zinkchromat .................. 4,5 3,9 4,5 5,4 4,5 4,2

Zinkweiß . . .. . ..... . . .. . .. . ... . 1,04 1,56 1,04 o,26 1,04 1,3

Phosphorsäure (85 °/o) . . . . . . . . . . 1,58 2,75 1,o6 0,27 1,o6 1,32

Aminoplast (6oe/oige Lsg.) ...... 2,5 2,5 - 2,5 2,5 2,5

Talkum ....................... o,g o,g o,g o,g o,g o,g

hochdisperses Siliciumdioxyd ..... 0,4

0,4 0,4 0,4 0,4 0,4

Lösungsmittelgemisch

(Alkohole, Ketone, Ester) .... 87,6 86,8 88,3 88,6 88,3 87,8

11)2,43 102,71 10o,1 102,23 102,6o 102,32

Haltbarkeit .....................I sehr gut sehr gut schlecht sehr gut sehr gut sehr gut

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Mittel zur Herstellung einer Haftgrundierung für Metalle aus Polyvinylbutyral, Zinkchromat und Phosphorsäure, dadurch gekennzeichnet, daß es Aminoplaste, insbesondere Melaminharze, in kleinen Mengen, bis etwa 3 °/o, als Stabilisator enthält.
2. Grundierungsmittel nach Anspruch i, gekennzeichnet durch einen Gehalt an feindispersem Zinkoxyd, insbesondere Zinkweiß.
3. Grundierungsmittel nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß es Zinkoxyd und Zinkweiß in bestimmtem stöchiometrischem Verhältnis, vorzugsweise im Molverhältnis Zn 0 : H3 P 04 wie 3: 2 bis 1: 1, enthält. In Betracht gezogene Druckschriften: Österreichische Patentschrift Nr. 144 goo; schweizerische Patentschrift Nr. 267 401; französische Patentschrift Nr. 912 794; USA.-Patentschriften Nr. 2 525 107, 2 517 218, 2 534102 ; Chemische Rundschau Nr. 16 (August) 1950, Blatt III ; Zt. »Farbe und Lack, 56 (193o), S. 112.