Hydrophobe wässrige 1K Bindemittel. für Korrosionschutz-Primer und DTM-Decklacke

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1 Hydrophobe wässrige 1K Bindemittel für Korrosionschutz-Primer und DTM-Decklacke

2 Korrosionsschutz-Beschichtungen Allgemeine Beschreibung Korrosion = Abbau von Metallen über die Zeit durch lokale Redox-Reaktion Korrosionsschutz-Beschichtungen gehören zu Protective Coatings Hauptzweck ist der Schutz gegen Korrosion und Feuchtigkeit Jährlicher Schaden durch Korrosion ca. 3-4% des BIP (Deutschland: ~100 Mrd. ) Zusätzlicher Zweck ist der Erhalt des Wertes und der ästhetischen Eigenschaften von teuren Gütern, wie Autos, Nutzfahrzeugen und Flugzeugen

3 Korrosions-Prozess Oxidative Korrosion* 2H 2 O (l) + O 2 (g) + 2Fe 2Fe OH (aq) 2Fe O 2 + 3H 2 O 2FeOOH + 4H + 2Fe O 2 + 5H + + 4OH 2 O 2FeOOH + 4H 2 O 2FeOOH Fe 2 O 3 +H 2 O Rost * Wendler-Kalsch,Elsbeth/Gräfen,Hubert:Korrosionsschutzkunde:Springer-Verlag Berlin Heidelberg ,S.39.

4 Korrosivitäts-Kategorien EN ISO Kategorie Anwendung Anforderungen Prüfmethoden C1 C2 Niedrige Anforderung: 2 5 Jahre Stahl-Konstruktion Innenbereich: Beheizte Gebäude, passive Atmosphäre Unbeheizt mit möglicher Kondensation Stahl-Konstruktion Außenbereich: Ländlich, geringe Umweltbelastung Kein Salzsprühtest C2: h KK C3 C4 C5-I C5-M Mittlere Anforderung: 5 15 Jahre Stahl-Konstruktion Innenbereich: Beheizte Gebäude mit Kondensation Unbeheizt mit möglicher Kondensation Stahl-Konstruktion Außenbereich: Urbane und industrielle Atmosphäre Moderate SO2 Belastung Hohe Anforderung: > 15 Jahre Industrielle und küstennahe Umgebung C3: h SS C3: h KK C4: h SS C4: h KK C5-I: h SS C5-I: h KK C5-M: h SS C5-M: h KK

5 Bindemittelstudie Korrosionsschutzbindemittel Experimentelle und marktverfügbare Bindemittel Styrol-Acrylat Dispersion SAD VeoVa10-Styrol-Acrylat Dispersion VSA Rein-Acrylat Dispersion RAD VeoVa10-Acrylat Dispersion VAD

6 Prüfmethoden ISO Schwitzwasser Konstant-Klima (KK) Permanente Kondensation von Feuchtigkeit Dauer: h Ausbleichen / Blasen-Bildung ISO 9227 Salzsprühtest (SS) Elektrolyt: NaCl-Lösung (5 % ; ph 7) Dauer: h Korrosionsschutzverhalten

7 Richtrezeptur Applikation: Entfetteter Kaltwalzstahl, µm DFT, Trocknung RT Komponente Funktion Anteil (%) Komponente Funktion Anteil (%) VE-Wasser 11,0 VE-Wasser 2,9 Rheolate 212 Verdicker 2,0 Ammoniak (10%) 0,2 Byk-022 Entschäumer 0,1 Bindemittel 52,9 Orotan 681 Netzmittel 1,0 Dowanol PnB Koaleszenzmittel 3,0 Bayferrox 130 M Pigment 7,1 Dowanol DPnB Koaleszenzmittel 3,0 MicroTalc AT 1 Füllstoff 5,3 Troysol LAC Verlaufsadditiv 0,2 Heucophos ZCP Plus Korrosionsschutzpigment 6,7 Nalzin FA 179 Korrosionsinhibitor 0,2 Heucorin FR Flugrostinhibitor 0,7 Byk-022 Entschäumer 0,2 Mahlansatz 33,9 Rheovis PU 1280 Verdicker 0,2 Dispergierung 20 min. bei 1500 U/min und Wasserkühlung. VE-Wasser 3,3 Gesamt 100,0

8 Prüfergebnisse Schwitzwassertest 480 h Wasserfestigkeit Blasen Ausbleichen SAD = Styrol- Acrylat Dispersion VAD = VeoVa10- Acrylat Dispersion RAD = Rein-Acrylat Dispersion VSA = VeoVa Styrol Acrylat Dispersion

9 Prüfergebnisse Salzsprühtest 720 h Korrosionsschutzverhalten Blasenbildung: SAD 1 = M5 G4 SAD 2 = M2 G3 SAD 3 = M2 G3 SAD 4 = M2 G3 VSA = M4 G3 RAD = M4 G4 VAD 1 = M3 G3 VAD 2 = M3 G4 M = Menge / G = Größe SAD = Styrol- Acrylat Dispersion VAD = VeoVa10- Acrylat Dispersion RAD = Rein-Acrylat Dispersion VSA = VeoVa Styrol Acrylat Dispersion

10 Einfluß Hydrophobie auf Korrosionsschutz Kontaktwinkelmessung Information über Benetzungsverhalten Testflüssigkeiten Wasser Diiodomethan 1,5-Pentandiol Mathematische Analyse und Berechnung Oberflächenenergie der Beschichtung Entwicklung des Kontaktwinkels über die Zeit Elektrochemische Impedanz Zeitabhängige Messung des Stromflusses, Spannung und Phasenverschiebenung in einem festgelegten Frequenzbereich Elektrolyt: NaCl-solution (3 %) Berechnung der Wasseraufnahme Quellen: contact angle. experimental set up. Report Hochschule Niederrhein.

11 Ergebnisse Kontaktwinkelmessung Kontaktwinkel unbehandelte Proben SAD = Styrol-Acrylat Dispersion VAD = VeoVa10-Acrylat Dispersion RAD = Rein-Acrylat Dispersion VSA = VeoVa Styrol Acrylat Dispersion

12 Ergebnisse Kontaktwinkelmessung Kontaktwinkel belastete Proben nach 720 h SS SAD = Styrol-Acrylat Dispersion VAD = VeoVa10-Acrylat Dispersion RAD = Rein-Acrylat Dispersion VSA = VeoVa Styrol Acrylat Dispersion

13 Prüfergebnisse Elektrochemische Impedanz Berechnete Wasseraufnahme

14 REM / EDX Analyse am Ritz Exzellente Sperre gegen Chlorid-Ionen Lateraler Schnitt am Ritz der ungereinigten Probe nach 720h Salzsprühtest (SAD2)

15 Vergleich der Prüfmethoden Gute Übereinstimmung EIS-Test mit Salzsprühtest SS-Test KK-Test Kontaktwinkel EIS (Wasseraufnahme) SAD 1 SAD 2 SAD 3 SAD 4 VAD 1 VAD 2 RAD VSA Schlecht Mittel Gut

16 Haftung auf verschiedenen Metallsubstraten Gitterschnittprüfung trocken und nach Feuchtebelastung Dispersionen SAD1 SAD2 SAD3 SAD4 VSA VAD1 RAD Trocken Naß Trocken Naß Trocken Naß Trocken Naß Trocken Naß Trocken Naß Trocken Naß A B A B A B A B A B A B A B Kaltwalzstahl Feuerverzinkung Elektrolytisch verzinkt AL 5754 (AlMg3) AL 5083 (AlMg4,5Mn) AL 7020 (AlZn4,5Mg1) AL 5005 (Eloxal AlMg1) A = Trocknung 1d RT; B = Trocknung 7d RT + 1d 50 C Naß = 1 h nach 504 h KK SAD = Styrol-Acrylat Dispersion VAD = VeoVa10-Acrylat Dispersion RAD = Rein-Acrylat Dispersion VSA = VeoVa Styrol Acrylat Dispersion

17 Hydrophobe Bindemittel VeoVa 10 - der Regenschirm -Effekt Butylacrylat VeoVa10 H-Atome am -Kohlenstoff Hydrophile Gruppen am sekundären C-Atom Schlechtere Alkali-Beständigkeit Höhere Hydrophilie Keine H-Atome am -Kohlenstoff Große, sperrige quaternären C-Atom [R 1 +R 2 =C 10 ] Exzellente Alkali-Beständigkeit Hydrophob

18 Verfügbare Technologien und Eigenschaften Große Bandbreite an wasserverdünnbaren Bindemitteln Rein-Acrylat Dispersionen (w/wo VeoVa 10) Styrol-Acrylat Dispersionen Styrol-Butadien Dispersionen Industrielle Applikation mit Airless / konventionelles Air-Spray / Tauchen Dekorative Applikation mit Pinsel / Roller Trocknung bei Raumtemperatur / forciert (max. 80 C) Performance level bis C4 long = 720 h SS* und 480 h KK) *bis zu 1000h für Klar-Lack in Entwicklung

19 Styrol-Acrylat Dispersion (SAD) Korrosionsschutzprimer Einsatzgebiete Korrosionsschutzlack Korrosionsschutz-Primer Advantages Hydrophobes Polymer Sehr gute Frühwasserbeständigkeit Sehr gute Haftung auf Metallen durch spezielle Surfactants (Stahl, verzinkter Stahl, Aluminium) Sehr gute Beständigkeit Salzsprühtest 5 Jahre Freibewitterung Korrosionsschutzprimer Salzsprühtest ISO 9227 Dauer: 240h 50µm auf unbehandeltem Stahl ST 1405 (entfettet) Typ: SA MFT: 32ºC Tg: 38ºC FK: 50% ph: 8 Viskosität: 125 mpas (ISO 3219)

20 VeoVa10-Acrylat Dispersion (VAD) DTM-Decklacke und Korrosionsschutzprimer Einsatzgebiete Direct-to-metal Korrosionsschutzlack (multi-substrat) Korrosionsschutzprimer 336 h 840 h Vorteile Selbstvernetzende VeoVa10-Acrylat Dispersion Sehr hydrophober Film Exzellente Haftung zu Eisenmetallen Exzellente Performance Salzsprühtest Hoher UV-Beständigkeit Hohes Glanzpotential (80 GU 60 ) Salzsprühtest (50µm) Typ: mod. PA MFT: 23ºC Tg: 28ºC FK: 46% ph: 8.2 Viscosität: 800 mpas (Brookfield)

21 Umweltfreundlich APEO-frei Wasserverdünnbar Geringer VOC-Anteil Formaldehyd-frei SVHC-frei Trocknung bei Raumtemperatur