NO302761B1 - Fremgangsmåte for beskyttelse av en overflate mot utvendig rustflekkdannelse - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører fremgangsmåte for beskyttelse av en overflate mot utvendig rustflekkdannelse, spesielt strukturoverflater som er eksponert for atmosfæren, f.eks. bygninger, skip, og broer, og overflater på konstruksjons-materialer som skal benyttes utvendig på slike strukturer.

Malinger påføres på bygninger og andre strukturer som er utsatt for atmosfæren for å gi beskyttelse mot vær og for dekorativ virkning. Uheldigvis blir utseendet til den malte bygningen ofte hurtig skjemmet av utvendig rustflekking. Betegnelsen "utvendig rustflekking" er benyttet i foreliggende sammenheng til å bety misfarging av en overflate p.g.a. kontakt fra utsiden med rust i motsetning til misfarging fra en kilde for rust under overflaten i det underliggende substrat. Rusten kan være fra en kilde som er utvendig i forhold til overflaten, f.eks. vannholdig rust i form av oppløste korrosjonsprodukter som faller på eller renner nedover overflaten. Rørarbeider av jern og stål, renner og bjelker og andre konstruksjonselementer kan ha betydelig overflaterust mens de fremdeles er strukturelt funksjonsdyktige. Når det regner, drypper rust i form av oppløste korrosjonsprodukter på alle underliggende overflater og forårsaker en stygg brun flekk som er meget vanskelig å fjerne. Rusten kan være fra et isolert skadested på overflaten og forårsaker en brun flekk på den intakte malingen under skadestedet. Et område hvor dette forårsaker spesielle problemer, er på overbygningen på skip og den øvre delen av toppsiden av skipsskrog, spesielt for passasjerskip slik som cruiseskip og ferger. Disse kan bli utvendig rustflekket straks etter ny overmaling. Eksempler på rustkilder på skip er isolerte skadesteder, f.eks. der ankerkjettingen treffer skroget, og utilgjengelige deler av overbygningen som kan forbli umalt. Malingen som benyttes i foreliggende fremgangsmåte inhiberer slik utvendig rustflekking.

GB-patentsøknad 2.172.599 beskriver en fremgangsmåte for inhibering av utvendig rustflekking på en overflate ved maling av overflaten med et siste strøk av maling omfattende et filmdannende bindemiddel og et stoff som kan reagere med rust til dannelse av et fargeløst materiale. Stoffet kan f.eks. være et polyfosfatsaltpigment, et oksalat eller et glass som frigjør fosfationer.

EP-patent 209.231 beskriver et vannbasert belegg for ferro-substrater og inneholdende en karboksylsyre slik som oksalsyre, melkesyre eller vinsyre for å hindre "flash-rusting", dvs. flekking av belegget etter hvert som det tørker med rust som skriver seg fra ferosubstratet.

Malingene i GB-patentsøknad 2.172.599 har vist seg å være effektive når det gjelder å inhibere brune flekker forårsaket av rust. Det fargeløse materialet som er dannet ved reaksjon av stoffene som beskrives i GB-patentsøknad 2.172.599 med rust, er generelt ikke vannoppløselig, og en hvit avsetning kan dannes mot slutten av malingens levetid. Mens dets tilstedeværelse ikke er merkbar i hvite og lysfargede malinger, så kan det være merkbart i mørkfargede malinger. Malingen som anvendes i foreliggende gir forbedret inhibering av utvendig rustflekkdannelse.

Ifølge foreliggende oppfinnelse er det tilveiebragt en fremgangsmåte for beskyttelse av en overflate mot utvendig rustflekkdannelse, hvor en maling omfattende et filmdannende bindemiddel og en fast substans som har en vannoppløselighet på minst 0,1 g pr liter, og som kan reagere med rust, påføres på den utvendige overflaten til en struktur eller på et konstruksjonsmateriale som er beregnet for bruk ved den utvendige overflaten av en struktur, og denne fremgangsmåten er kjennetegnet ved at det anvendes en maling i hvilken substansen som kan reagere med rust er i stand til å chelatere jern og har en høy dannelseskonstant for kompleksdannelse med Fe(III), idet chelatet som er dannet med Fe(III) er vesentlig fargeløst og forblir vesentlig fargeløst over lengre tidsperioder, og er ikke mindre vannoppløselig enn nevnte substans, idet substansen er (a) et salt av en alifatisk karboksylsyre som er substituert med en hydroksy—, amin-, hydroksamin-, tiol-, keto-, aldehyd— eller oksimgruppe, eller av et

1,3-diketon, eller

(b) en alifatisk hydroksamsyre med formelen:

hvor R er en alkylgruppe med 1-18 karbonatomer, eller et salt derav.

Med angivelsen "en substans som kan reagere med rust" menes en substans som kan reagere med vannmedførte jernkorrosjons-produkter som danner fast rust (ferrioksyd) ved tørking i luft.

Betegnelsen "struktur" er benyttet for å innbefatte skip samt landbaserte strukturer.

Overflaten av skipet eller annen struktur eller av kon-struksjonsmaterialet som skal beskyttes mot rustflekking, kan f.eks. være av metall, tre, teglsten, betong, gips, plast eller hardpapp. Med en "toppstrøkmaling" menes en maling som er ment å bli eksponert ved bruk, dvs. den skal ikke bli bverbelagt. Når malingen påføres på en ikke-metallisk overflate, f.eks. murverk slik som teglsten eller betong, kan den være det eneste belegget som påføres på overflaten, mens når den påføres på metall, så blir den vanligvis påført over en primer. En slik primer er vanligvis en som inneholder et antikorroderende pigment, men den inneholder vanligvis ikke en substans som kan reagere med rust til dannelse av et fargeløst eller oppløselig materiale.

Substansen som kan reagere med rust, har fortrinnsvis en dannelseskonstant for kompieksdannelse med Fe(III) som er større enn 10^° mol-<1>. Dette refererer til den første dan-nelseskonstanten. I tilfelle for salter som substansen som kan reagere med rust, så refererer den til den anioniske formen, dvs. den er likevektskonstanten for reaksjonen:

hvor L<x>er saltets anion.

Vannoppløseligheten for substansen er vanligvis 0,1-50 g/l og er fortrinnsvis 0,2-10 g/l for en matt maling og 0,4-20 g/l for en glansmaling. Vannoppløselighetsverdiene måles ved en temperatur på 20°C.

Den mest foretrukne substans som kan reagere med rust, er et salt av en karboksylsyre som har en substituent som øker dens chelaterende evne for jern. Saltet er vanligvis et salt av et metall som er minst toverdig, f.eks. et kalsium-, sink-, mangan-, magnesium-, barium- eller aluminiumsalt. Substitu-enten i syren som øker dens chelaterende evne, er som nevnt en hydroksy-, amin-, hydroksamin-, tiol-, keto-, aldehyd-eller oksimgruppe. Saltet er fortrinnsvis et salt av en hydroksysubstituert karboksylsyre, spesielt en syre som har en alfa-hydroksygruppe, slik som sitronsyre, vinsyre eller melkesyre. Eksempler på salter av aminsubstituerte kar-boksylsyrer er salter av nitrilotrieddiksyre, N(CH2C00H)3eller iminodieddiksyre HN(CE2C00E)2• Kalsiumsalter, f.eks. kalsiumtartrat eller kalsiumcitrat, er særlig foretrukket. Bariumcitrat og sinkcitrat er andre eksempler på foretrukne salter. Saltet bør fortrinnsvis ikke være sterkt farget, og salter av de foretrukne metaller som er nevnt ovenfor, er generelt ikke sterkt fargede.

Alternative salter er salter av et 1,3-diketon, f.eks. sink-eller kalsiumsaltet av et alifatisk 1,3-diketon som har 5-10 karbonatomer slik som 2,4-pentandion. Slike salter er vanligvis chelaterte komplekse salter, men de toverdige metall ionene har vanligvis en lavere dannelseskonstant for kompleksdannelse med diketoner enn tilfelle er for Fe(III).

Substansen som kan reagere med rust, kan alternativt være en hydroksamsyre med formelen: hvor R er en alkylgruppe med 1-18 karbonaomer, eller et salt derav. Eyroksamsyrene er meget svake syrer; selv om et salt av hydroksamsyre benyttes, så kan det foreligge hovedsakelig i den frie syre- og den frie baseformen. Hydroksamsyrene er faste stoffer. Acetohydroksamsyre

er et eksempel, skjønt den er mer vannoppløselig enn det foretrukne området, og bør ikke anvendes ved en høy pigmentvolumkonsentrasjon. Høyere alkylhydroksamsyrer er mindre vannoppløselige.

Siden substansen som kan reagere med rust som benyttes i overensstemmelse med foreliggende oppfinnelse, danner et kompleks med Fe(III) som ikke er mindre vannoppløselig enn selve saltet, så dannes ingen utfelling på overflaten av malingfilmen. Dette gir en fordel i utseendet; komplekset er ikke merkbart i noen fargemaling og reduserer ikke malingens glans.

GB patentsøknad 2.172.599 foreslår bruken av oksalatsalter eller salter av et polykarboksylisk derivat av et polyamin slik som etylendiamintetraeddiksyre. Man har funnet at i disse tilfeller så er jernkomplekset, skjønt det inn-ledningsvis er fargeløst, lysfølsomt slik at det er en mulighet for misfarging, hvilket forårsaker en synlig feil, spesielt i lysfargede malinger. I motsetning til dette viser det seg at malinger som anvendes i foreliggende fremgangsmåte forblir vesentlig fargeløse over lengre tidsperioder.

Anvendelsen av malingen har vesentlige fordeler når det gjelder pris og hensiktsmessighet i forhold til bruk av tradisjonelle antikorrosive malinger når det gjelder å hindre rustflekking. Med tradisjonelle metoder har alle maling-lagene blitt fjernet i området hvor rustflekking har oppstått, og metalloverflaten har blitt renset for rust, og deretter malt med en anti-korrosiv primer og en toppstrøk-maling. Malingen kan påføres over eksisterende malingstrøk og derved gjemme eksisterende rustflekking og hindre ytterligere rustflekking. Alternativt, dersom rustflekking har sitt utspring i et isolert skadested i selve den belagte overflaten, så kan beliggenheten og graden av skade lettere ses, og beleggsystemet kan repareres i et begrenset område.

Pigmentvolumkonsentrasjonen av malingen er fortrinnsvis minst 25$. Den faste substansen som kan reagere, med rust, anses som en del av pigmentet i malingen. Toppstrøkmalinger for metalloverflater har fortrinnsvis en pigmentvolumkonsentrasjon på 25-40$; dette er høyere enn den for konvensjonelle toppstrøk-glansmalinger, men gjør at malingen har et visst skinn. Malinger for betong og annet murverk har fortrinnsvis en pigmentvolumkonsentrasjon på 40-55$. Graden av fri-gjøring av det aktive saltet fra malingen ved kontakt med fuktighet øker etter hvert som den totale pigmentvolumkonsentrasjonen (PVC) av malingen øker. Spesielt øker fri-gjøringshastigheten skarpt med PVC etter hvert som PVC-verdien øker over 30$ og spesielt over 35$.

Substansen som kan reagere med rust, anvendes vanligvis som 21-70 volum-$ av det totale pigment i malingen. Den utgjør fortrinnsvis 5-35 volum-$ av det totale faststoffinnholdet i malingen. Resten av det totale pigmentet kan være et inert pigment, f.eks. av den type som konvensjonelt anvendes i utvendige malinger, f.eks. titandioksyd eller et fargende pigment slik som ftalocyanin.

Det filmdannende bindemiddelet for den maling som benyttes kan generelt være et hvilket som helst av de som benyttes i malingindustrien, f.eks. en alkydharpiks (inkludert modifi-serte alkyder), en epoksyharpiks (inkludert epoksyestere), en oleoharpiks, en klorert gummi, en vinylharpiks, en poly-uretan, en polyeter, et organisk eller uorganisk silikat, et polyamid eller en akrylpolymer. To eller flere kompatible filmdannende organiske polymerer kan benyttes i malingen. En drøyemiddelharpiks slik som en hydrokarbonharpiks kan være til stede. En mykner for bindemiddelharpiksen, f.eks. en klorert paraffin eller en harpiks av lav molekylvekt slik som en akrylharpiks eller en polybuten, kan benyttes. Et foretrukket bindemiddel for maling for murverk er f.eks. en akrylpolymer slik som en kopolymer av ett eller flere alkyl-akrylater og metakrylater, fortrinnsvis en styren/akryl-kopolymer inneholdende 25-75 vekt-$ akrylesterenheter og 25-75$ styrenenheter. Toppstrøkmalinger for bruk over en primer på metalliske strukturer kan f.eks. benytte et slikt akrylisk bindemiddel, fortrinnsvis en styren/akrylester-kopolymer og/eller en alkydharpiks. Tilstedeværelsen av en mykner er meget foretrukket med slike styren/akryl-kopolymerer.

Frigjøringsgraden fra malingen ved kontakt med fuktighet av substansen som kan reagere med rust, øker med økende mykner-innhold i malingen, spesielt ved høye myknernivåer. Ved f.eks. en PVC-verdi på 35$ øker frigjøringshasigheten betydelig etter hvert som myknernivået øker over 25 volum-$ av total polymer pluss mykner, og den mer enn dobles når andelen av mykner øker fra 30 til 40 volum-$.

Malingen blir fortrinnsvis påført fra oppløsning i et organisk oppløsningsmiddel. Oppløsningsmiddelet velges under hensyntagen til typen av filmdannende bindemiddel og mykner dersom en slik anvendes, og kan f.eks. være et aromatisk hydrokarbon og/eller alifatisk hydrokarbon. Malingen kan alternativt påføres fra en emulsjon, f.eks. fra en akrylpolymer-emulsjonsbindemiddel. Malingen blir vanligvis påført ved hjelp av spray, kost eller rull. Alternativt kan malingen være et "coil"-belegg som skal påføres som en plastisol eller varm smelte eller et pulverbelegg som skal påføres ved hjelp av elektrostatisk spray, f.eks. på cladding som skal benyttes ved den utvendige owflaten av en bygning.

Oppfinnelsen illustreres gjennom følgende eksempler på toppstrøkmalinger som er beregnet for påføring over en primer på en metalloverflate. Malingene kan tilberedes ved hjelp av konvensjonelle maleblandeteknikker.

Eksempler

Claims (7)

1. Fremgangsmåte for beskyttelse av en overflate mot utvendig rustflekkdannelse, hvor en maling omfattende et filmdannende bindemiddel og en fast substans som har en vannoppløselighet på minst 0,1 g pr liter, og som kan reagere med rust, påføres på den utvendige overflaten til en struktur eller på et konstruksjonsmateriale som er beregnet for bruk ved den utvendige overflaten av en struktur,karakterisert vedat det anvendes en maling i hvilken substansen som kan reagere med rust er i stand til å chelatere jern og har en høy dannelseskonstant for kompleksdannelse med Fe(III), idet chelatet som er dannet med Fe(III) er vesentlig fargeløst og forblir vesentlig fargeløst over lengre tidsperioder, og er ikke mindre vannoppløselig enn nevnte substans, idet substansen er (a) et salt av en alifatisk karboksylsyre som er substituert med en hydroksy-, amin-, hydroksamin-, tiol-, keto-, aldehyd- eller oksimgruppe, eller av et 1,3-diketon, eller (b) en alifatisk hydroksamsyre med formelen:

hvor R er en alkylgruppe med 1-18 karbonatomer, eller et salt derav.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisertved at saltet er et citrat, tartrat eller laktat.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2,karakterisertved at saltet er et kalsiumsalt.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisertved at substansen som kan reagere med rust, er et salt av 2,4-pentandion.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisertved at substansen som kan reagere med rust, har en dannelseskonstant for kompleksdannelse med Fe(III) som er større enn IO<20>mol-1.

6. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av kravene 1-5,karakterisert vedat vannoppløseligheten til substansen som kan reagere med rust, er 0,4-20 g pr. liter, og at malingen har en pigmentvolumkonsentrasjon på 25-40$.

7. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av kravene 1-5,karakterisert vedat vannoppløseligheten til substansen som kan reagere med rust, er 0,2-10 g pr. liter, og at malingen har en pigmentvolumkonsentrasjon på 35-55$.