FI69094B - Foerfarande foer rening av rostskyddande av en metallyta - Google Patents

Description

fT^Tl γοί KUULUTUSjULKAISU 69094

•SSF® 8 '* UTLÄGGNINGSSKRIFT O 7 U 7 H

C (45) Γ i r.'J;i ?ynr::v L t y 1 D 12 1935 ^gjPatent msddelat (51) Kv.lk.*/lnt.CI/ e 09 K 13/00, C 23 F 11/00, 11/16 SUOMI — FINLAND (21) Patenttihakemus — Patentansdknlng 781114 (22) Hakemlspälvi — Ansölcningsdag 12.04.78 (Fl) (23) Alkupäivä — Giltighetsdag 12.04.78 (41) Tullut julkiseksi — Bllvit offentllg 1^ 10

Patentti- ja rekisterihallitus /44) Nlhtäväksipanon ja kuul.julkaisun pvm. —

Patent- och registerstyrelsen v ' Ansökan utlagd och utl.skriften publleerad 30 .08 .05 (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus — Begird prforltet 12.04.77 Hollanti-Hoi land(NL) 7703938 (71) Akzo N.V., IJssellaan 82, Arnhem, Hoi 1 anti-Hoi land(NL) (72) Arie Noomen, Voorhout, Hoilanti-Holland(NL) (74) Oy Koister Ab (54) Menetelmä metallipinnan puhdistamiseksi ja ruostesuojaamiseksi -Förfarande för rening och rostskyddande av en metallyta

Keksinnön kohteena on menetelmä metallipinnan puhdistamiseksi ja ruostesuojäämiseksi ja samanaikaisesti korroosionkestä-vän koostumuksen saattamiseksi samanaikaisesti pinnalle hiomalla pintaa hioma-aineella, jonka hiukkaset on päällystetty side-aineella ja korroosionkestävällä aineella.

Keksinnölle on tunnusomaista, että korroosionkestävä aine on aromaattisen, nitroryhmän sisältävän C^_^-karboksyylihapon raskasmetallisuola tai orgaanisen sulfonihapon kalvonmuodostava alkalinen kompleksiyhdiste, ja että korroosionkestävän aineen liukoisuus on enintään 20 g yhtä litraa kohden 20 C-asteista vettä.

Edellä esitetyn tyyppinen menetelmä on tunnettu GB-paten-tista 1 377 484, jossa ehdotetaan, että hankaavat hiukkaset ovat päällystettyjä sideaineella ja suojametallilla, kuten sinkillä, alumiinilla, kadmiumilla tai lyijyllä korroosionkestävänä ai- 2 69094 neena. Varsinkin sinkkiä käytetään sitten suojaavana metallina.

Laivanrakennusteollisuudessa ja teräsrakenteiden valmistuksessa, erityisesti tapauksessa, jossa teräs saatetaan ruoste-suojauskäsittelyyn ennen sen saattamista muihin työvaiheisiin, esiintyy sinkin käytössä korroosiota kestävänä metallina haittoja. Esimerkiksi sinkillä suojatun teräksen kaasu- ja sähköleikkauksen ja/tai hitsaamisen aikana kehittyvät savut ovat terveydelle vahingollisia. Tällöin esimerkiksi on hitsaajan pakko käyttää kypärää, jonka läpi syötetään puhdistettua ilmaa, mikä suojaus-muoto kuitenkin koetaan haittana. Lisäksi työpajoja täytyy voimaperäisesti tuulettaa. Tämän lisäksi sinkkipäällystyksellä varustetun teräksen leikkuunopeus on pienempi kuin käsittelemättömän teräksen tai sinkittömällä pohjustusaineella päällystetyn teräksen leikkuunopeus,

Vaikkakin edellä tarkastellussa menetelmässä esimerkiksi sinkin käyttö suojaavana metallina johtaa metallipinnan, joka on aktivoitu hankauskäsittelyllä, tehokkaaseen suojaukseen korroosiota vastaan, voidaan todeta, että varastoinnin aikana avoimessa ilmassa metallipinnalla jonkin ajan kuluttua näkyy valkoinen kerrostuma seurauksena sinkin hapetustuotteiden, kuten sinkki-oksidin, sinkkihydroksidin ja sinkkikarbonaattien muodostumisesta (ns. "valkoinen ruoste"). Kun metallipinta senjälkeen on maalattava, täytyy tämä valkoinen kerrostuma ensin poistaa, mikä vaatii runsaasti ylimääräistä työtä ja tarkan käsittelyvaiheen. Käytännössä on havaittu, että kerrostuman poistaminen on joko epätäydellinen tai johtaa ohuen suojametallikerroksen vahingoittumiseen. Jos valkoista kerrostumaa ei ole poistettu kokonaan tai se on poistettu ainoastaan osittain, huononee maalisysteemin tarttuvuus ja muodostuu kuplia, varsinkin, kun maalisysteemi joutuu alttiiksi vesipitoiselle väliaineelle, kuten tiivistyneelle vedelle ja kemikaalien vesipitoisille liuoksille. Toinen hait~a tunnetussa menetelmässä, jossa metallin pinnalle levitetään sink-kipäällyste, on suuri sinkkijauhepitoisuus, on siinä, että sinkki-kerroksen yleensä suhteellisen pieni mekaaninen lujuus johtaa siihen, että seuraavaksi levitetty maalisysteemi tulee mekaanisesti heikoksi, niin että se helposti vahingoittuu, esimerkiksi 3 69094 putoavien työkalujen vaikutuksesta, minkä seurauksena tapahtuu maalisysteemin lisäirroittumista.

GB-patenttijulkaisusta 781 114 tunnetaan hankausa.ine, joka on valmistettu sitomalla suojaava metalli hankaaviin hiukkasiin sideaineen välityksellä. Tällöin on oleellista suojaavan metallin käyttö. Mainitussa GB-patenttijulkaisussa ei esitetä esillä olevan keksinnön mukaista korroosionestoaineen käyttöä, eikä käyttöä yhdessä suojaavan metallin kanssa.

NO-patenttijulkaisussa 141 093 on esitetty sellaisia kor-roosionestoaineita, joita voidaan käyttää esillä olevassa keksinnössä, mutta NO-patenttijulkaisussa ei ole puhuttu mitään näiden estoaineiden käytöstä muissa koostumuksissa kuin ilmankuivaus-koostumuksissa.

US-patenttijulkaisussa 3 746 643 on esitetty ruosteenesto-systeemi, joka sisältää dispergointiainetta ja karbonaattia.

Se sisältää myös mikrokiteistä vahaa. Koostumus levitetään pinnalle suhteellisen paksuksi kerrokseksi ruiskuttamalla tai maalaamalla (harjaamalla), hiekkapuhallusta ei ole lainkaan mainittu. Mikään tunnetussa julkaisussa ei viittaa siihen, että pintaa voitaisiin hangata hankausainehiukkasilla, jotka on päällystetty esillä olevassa keksinnössä käytetyllä koostumuksella.

DE-hakemusjulkaisu 2 543 362 liittyy nitroaromaattisten karboksyylihappojen (ei suolojen kuten esillä olevassa keksinnössä) käyttöön korroosionestoaineena, joka lisätään suojattavan metallin kanssa kosketuksessa olevaan väliaineeseen. Myöskään tässä julkaisussa ei ole ehdotettu korroosionestoaineen käyttöä hiekkapuhallusmenetelmässä.

Tämä keksintö tarjoaa menetelmän, joka estää sellaiset haitat kuin "valkoisen ruosteen" muodostumisen ja maalaussys-teemin heikkenemisen tuloksena runsassinkkisestä alustapinnasta, mutta jossa hankauskäsittelyn aikana metallipinnalle korroosion-kestävän päällysteen muodostaminen säilytetään.

Korroosionkestävän suolan liukenemattomuus tai ainoastaan huono liukenevuus veteen estää tehokkaasti maalisysteemin levittämistä seuraavan osmoottisen toiminnan, minkä seurauksena ei esiinny kuplien muodostumista tai muita maalipäällystettä ___ — τπζ --- 4 69094 irroittavia ilmiöitä. Lisäksi, kun esimerkiksi metallituotetta varastoidaan avoimesti ulkona, estyy korroosionkestävän suola-kerroksen poistuminen sateen tai tiivistyvän veden vaikutuksesta ennen itse maalisysteemin levittämistä sille.

Esimerkkeinä sopivista korroosionkestävistä suoloista mainittakoon nitroryhmiä sisältävien karboksyylihappojen suolat ja edullisesti aromaattisten nitrokarboksyylihappojen, jotka sisältävät 7-14 hiiliatomia, kuten nitrobentsoehapon, nitroftaali-hapon, nitroisoftaalihapon, nitrotereftaalihapon, 3-nitro-2-metyylitereftaalihapon ja nitronaftaleenidikarboksyylihapon suolat. On edullista, että käytettäisiin raskasmetallien, kuten lyijyn ja/tai sinkin suoloja karboksyylihappojen kanssa. Erityisen käyttökelpoinen on 5-nitroisoftaalihapon sinkkisuola ja lyijy-sinkkisuola. Esimerkkeinä muista sopivista suoloista mai-nittakoot kalvoa muodostavat orgaanisen sulfonihapon maa-alkali-metallisuolan ja maa-alkalimetallikarbonaatin alkaliset komplek-siyhdisteet. Maa-alkalimetallina käytetään edullisesti kalsiumia.

Aivan erityisesti käytetään kalsiumkarbonaatin ja sellaisen alkyylifenyylisulfonihapon seosta, jonka alkyyliryhmä sisältää 22 hiiliatomia. Sideaineet, joilla hankaavat hiukkaset päällystetään, voivat olla luonteeltaan hyvin erilaisia. On edullista, että käytettäisiin sideainetta, joka on yhteensopiva myöhemmin levitettävän maalisysteemin kanssa. Esimerkkeinä sopivista sideaineista mainittakoot epoksihartsit, polyamidihartsit ja kuma-roni-indeenihartsit. Nämä sideaineet ovat yhteensopivia epoksi-hartsiin pohjautuvan maalisysteemin kanssa. Jos haluttaisiin käyttää maalisysteemiä, joka pohjautuu esimerkiksi tyydyttämättömään polyesterihartsiin tai akrylaattihartsiin, silloin voidaan käyttää styreenin ja akrylaattimonomeerin, kuten metyyli-metakrylaatin ja/tai butyyliakrylaatin kopolymeeriä sideaineena. Valinnaisesti voidaan käyttää sideaineiden seoksia.

Esimerkkeinä sopivista hankausaineista mainittakoot epäorgaaniset aineet, kuten lasihelmet, kuparikuona, aluminium-oksidirakeet, kuten korundi ja hiekka. Hankauskäsittelyä varten hankaaville osasille annetaan suuri kineettinen energia 5 69094 samalla tavalla kuin hiekkapuhalluksella, yhdistämällä kaasu-virtaan, höyryvirtaan tai nestevirtaan tai mekaanisesti, kuten keskipakopuhaltimella. Keksinnön mukaisesti metallipinnan hän-kauskäsittely suoritetaan edullisesti ulkona, esimerkiksi avoimessa ilmassa tai katoksen alla.

Sideaineen ja korroosionkestävän suolan ohella hankaa-vien hiukkasten päällystyskerros voi sisältää muita seosteita, esimerkiksi täyteaineita, jotka lisäävät kosteuden kulkutien pituutta metallin pinnalle, kuten mikrotalkkia, mikrokiillettä ja rautakiillettä sekä ruostetta muuttavia aineita. Valinnaisesti voi läsnä olla myös korroosion estäviä metallijauheita, kuten sinkkijauhetta. Tässä yhteydessä keksinnön mukaisesti on yllättäen havaittu, että sinkin läsnäollessa korroosionkestävä suola estää "valkoisen ruosteen" muodostumisen ja muodostaa mekaanisesti lujan alustan.

Keksinnön mukaisesti levitetylle pöhjustusaineelle levitetään tavallisesti maalisysteemi, joka edullisesti on huokosista vapaa tyydyttävän kestävyyden takaamiseksi korroosiota vastaan. Esimerkkeinä sopivista maalisysteemeistä mainittakoot ne, jotka pohjustuvat epoksihartseihin, polyuretaanisideainei-siin, tyydyttämättömiin polyesterihartseihin, akrylaattihartsei hin, vinyylihartseihin ja kloorattuihin kumeihin. Jos suuria vaatimuksia ei aseteta maalisysteemin kemialliselle kestävyyde' le, voidaan käyttää alkydihartseja. Tyydyttävän suojauksen saa miseksi voi käytetty päällystyspaksuus on väliltä 100-750 /um. Pintapäällyste voidaan levittää jollakin sopivalla tavalla, esimerkiksi siveltimellä, telalla tai puhaltamalla, ja jos niin halutaan, useassa vaiheessa.

Keksintöä kuvataan seuraavin esimerkein.

Esimerkit I-VII

Pyörivässä rummussa ja korundin muodossa oleva hankausaine päällystetään korroosionkestävällä yhdistelmällä seuraavassa kuvatulla tavalla. Korundia ja päällystysyhdistelmää sekoitetaan kunnes yhdistelmä on homogeenisesti jakautunut hankaavien hiukkasten pin- 69094 nalle. Epoksihartsi on bisfenoli A:n diglysidyylieetteri ja sitä on kaupallisesti saatavissa kauppanimellä "Epikote 828" ja sen ekvivalenttipaino on 180-210.

Sinkkijauhetta on kaupallisesti saatavissa kauppanimellä "Zincomox AAA" ja sen vähimmäissinkkipitoisuus on 98 paino-!i ja hiukkaskoko 2-4 um.

Kalsiumsulfonaatiksi nimitetty yhdiste on kalsiumkarbonaatin ja alkyylifenyylisulfonihapon, jonka alkyyliryhmä sisältää 22 hiiliatomia, kalsiumsuolan seos. Määrät on annettu paino-osina. Esimerkki I on vertailuesimerkki.

I Korundi 1000 epoksihartsi 4 sinkkijauhe 200 II korundi 1000 epoksihartsi 4 5-nitroisoftaalihapon sinkkisuola 50 III korundi 1000 epoksihartsi 4 5-nitroisoftaalihapon lyijy-sinkkisuola 80 IV korundi 1000 epoksihartsi 0,4 kalsiumsulfonaatti 3,6 5-nitroisoftaalihapon sinkkisuola 50 V korundi 1000 epoksihartsi 0,4 kalsiumsulfonaatti 3,6 5-nitroisoftaalihapon lyijy-sinkkisuola 60 VI korundi 1000 epoksihartsi 4 sinkkijauhe 150 5-nitroisoftaalihapon sinkkisuola 50 VII korundi 1000 epoksihartsi 4 sinkkijauhe 150 5-nitroisoftaalihapon lyijy-sinkkisuola 50 7 69094 Tämän jälkeen syövytettyjä teräslevyjä (teräs 37) hangataan korundihiukkasilla, jotka on päällystetty edellä mainituilla yhdistelmillä, kunnes saadaan puhdas, tasaisesti päällystetty teräs-pinta. Näin saaduilla koekappaleilla suoritetaan seuraavat kokeet.

A. Koekappaleet altistetaan ulkoilman olosuhteille neljän viikon ajaksi. Koekappaleet arvostellaan ASTM standardimenetelmän D 610 mukaisesti. Mitataan aika, jossa koekappaleet saavuttavat asteen 3 ruosteasteikolla. Koekappaleet tutkitaan myös ajan suhteen, joka kuluu "valkoisen ruosteen" muodostumiseksi niille, mikäli muodostuu. Vertailun vuoksi arvostellaan teräskappale, jota on hangattu päällystämättömällä korundilla (verranne). Saadut arvot on koottu taulukkoon 1.

Taulukko 1

Hankausaine Aika arvoon 3 Valkoisen ruosteen (ASTM D 610) muodostuminen jon kun ajan kuluttua (päivinä)

Verranne 1 I (vertailu) 28 2 II 14 ei muodostu III 28 ei muodostu IV 14 ei muodostu V 28 ei muodostu VI 28 ei muodostu VII 28 ei muodostu B. Senjälkeen kun koekappaleet on hangattu ne päällystetään maalilla, jolla on suuri epoksi-polyamidiin pohjustuvan täyteaineen pitoisuus, n. 200 um:n kerrospaksuuteen (kuivana). Viikon kuivumisen jälkeen huoneen lämpötilassa osa koekappaleista varustetaan naarmulla ja saatetaan suolaruiskutustestiin ASTM B 117-61:n mukaisesti. Aika, joka kuluu 2 mm:n kuplan muodostumiseen naarmusta, mitataan. Lisäksi koekappaleen toisesta kohdasta määritetään maalin tartunta alustaan (vetonopeus: 2 mm/min.).

8 69094

Taulukko 2

Esimerkki Aika 2 mm:n Tarttumislujuus kuplaan (tunteja) (kg/cm2) I (vertailu) 168 80 II 960 110 III 960 120 IV 960 110 V 960 110 C. Viikon altistamisen jälkeen ulkoilman olosuhteille koekappaleita käsitellään maalijärjestelmällä, joka käsittää kaksi pohjasivelyä epoksi-pohjustusaineella (pohjautuu epoksiamiiniin) kummankin paksuuden ollessa 35 pn (kuivana) ja kaksi pintasivelyä polyuretaanimaalilla (pohjautuu akrylaattipolyoliin ja heksamety-leenidi-isosyanaatin biureettiin) kummankin paksuuden ollessa 40 pn (kuivana). Viikon kuivaamisen jälkeen huoneen lämpötilassa osaan koekappaleesta tehdään naarmu ASTM B 117-61 mukaisesti ja saatetaan suolaruiskutuskokeeseen. Aika 2 mm:n kuplan muodostumiseen naarmusta määritetään. Lisäksi toisesta osasta koekappaleita mitataan maalin tarttuvuus alustaan (vetonopeus: 2 mm/min).

Taulukko 3

Hankausaine Aika 2 mm:n kuplan Tartuntalujuus muodostumiseen (kg/cm^) (tunteja) I (vertailu) 72 120 II 96 III 120 IV 96 V 120 VI 288 210 VII 480 210 li

Claims (7)

69094 9

1. Menetelmä metallipinnan puhdistamiseksi ja ruostesuo-jaamiseksi sekä korroosionkestävän koostumuksen saattamiseksi samanaikaisesti pinnalle hiomalla pintaa hioma-aineella, jonka hiukkaset on päällystetty sideaineella ja korroosionkestävällä aineella, tunnettu siitä, että korroosionkestävä aine on aromaattisen, nitroryhmän sisältävän C-^-^-karboksyylihapon ras-kasmetallisuola tai orgaanisen sulfonihapon maa-alkalimetallisuo-lan ja maa-alkalimetallikarbonaatin kalvonmuodostava alkalinen kompleksiyhdiste, ja että korroosionkestävän aineen liukoisuus on enintään 20 g yhtä litraa kohden 20 C-asteista vettä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että korroosionkestävänä aineena käytetään 5-nitro-isoftaalihapon suolaa.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että korroosionkestävänä suolana käytetään nitroryhmän sisältävän karboksyylihapon sinkkisuolaa tai lyijy-sinkkisuolaa.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että korroosionkestävänä aineena käytetyn komp-leksiyhdisteen maa-alkalimetallisuolat ovat kalsiumsuoloja.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että korroosionkestävänä suolana käytetään kalsiumkarbonaatin ja alkyyliryhmässään 22 hiiliatomia sisältävän alkyylifenyylisulfonihapon kalsiumsuolan seosta.

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hieroa- ainehiukkasten päällyste sisältää myös korroosionkestävää metallijauhetta.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että metallijauhe on sinkkijauhe.