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Plehrschichtlackierung Die Erfindung betrifft Mehrschichtlackierungen,
vorwiegendauf Basis von Polyurethanharzen, die es gestatten, selektiv nur die Polyurethandeckschichten
abzubeizen.
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Bei der Außenbeschichtung von Flugzeugen ist nach einiger Zeit wegen
der extremen Abnutzung der Decklackschicht eine Neulackierung erforderlich. Der
Lackaufbau solcher Lackierungen ist relativ kompliziert, tim vor allem eine möglichst
hohe Gebrauchsdauer zu gewährleisten. So wird normalerweise das vorbehandelte Aluminium
mit einer Wash-Primer-Sch-icht, der weitere Schichten mit besonders guter Haftfestigkeit
und Korrosionsschutz folgen, beschichtet. In der Regel folgt auf den Primer eine
aus mehreren Schichten 'bestehenden Polyurethanlackierung. Die erste Schicht enthält
meistens als rostschützendes Pigment Strontiumchromat.
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Ist eine Ausbesserlackierung notwendig, so werden bisher mit Abbeizmitteln
sämtliche Schichten abgelöst und es muß ein- vollständig neuer LackierauSbau geschaffen
werden.
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Mitunter wird auch versucht, die Lackierung durch Schleifen zu entfernen.
Dies hat aber den großen Nachteil, daß mitunter auch die Metall-Oberflächenbehandlungsschicht
mit angeschliffen und beschädigt wird. Die Nachteile dieser Verfahren sind groß.
In jedem Fall wird der bisherige Lackaufbau restlos entfernt und muß durch einen
neuen ersetzt werden, was sehr aufwendig ist. Die Aufgabe besteht deshalb darin,
einen
Lackieraufbau zu finden, der es gestattet, lediglich die letzte
korrodierte Schicht durch einfaches abheizen zu entfernen und daß bei diesem Abbeizen
die darunterliegenden Schichten nicht angegriffen werden, sodaß der gesamte lackieraufbau
intakt bleibt und nur die äußere Schicht ersetzt werden muß.
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Die Aufgabe wurde überraschenderweise gelöst durch eine Nehrschichtlackierung,
vorwiegend auf Basis von Polyurethanharzen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß
zwischen 2 Schichten aus zu Makro-Molekulen verntzten Polyurethanharzen eine Zwischenschicht
aus linearen, weitgehend unvernetzten elastischen Polyurethanharzen, die bis zu
0,1% OH-Gruppen enthalten können, angeordnet ist.
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Die Zwischenschicht wird erfindungsgemäß verwendet als festhaftende,
nicht durch Beizmittel angreifbare Schutz-und Sperrschicht für die darunter angeordneten
Grwndierschichten beim Abbeizen der über der Zwischenschicht angeordneten Decklackschicht.
Besonders vorteilhafte Ergebnisse werden erhalten bei Verwendung dieser Zwischenschicht
zwischen 2 Schichten aus zu Plakro-Molekulea vernetzten Polyurethanharzen.
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Bei Verwendung der Zwischenschicht als Abbeizsperrschicht kann ohne
weiteren Arbeitsaufwand nach dem Eatfernen der Deckschicht erneut auf die Abbeizsperrschicht
eine neue Deckschicht aufgebracht und gehärtet werden. Die erfindungsgemäße Zwischenschicht
wird von den Abbeizmitteln für den Decklack nicht angegriffen und braucht deshalb
auch nicht wieder neu aufgetragen zu werden. Wesentlich ist es jedoch, daß die unter
der Zwischenschicht befindlichen Lackschichten voll intakt bleiben und durch das
Abbeizmittel, das die Deckschichten entfernt, nicht angegriffen werden.
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Die Rerstellung von Mehrschichtlackierungen ist bekannt.
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Die Schichtstärken der einzelnen Schichten richten sich nach der Art-und
Verwendung der Lackierung. Als Aussenbeschichtung für Flugzeuge und Kraftfahrzeugkarosserien
sind diese Schichten einer starken Abnutzung ausgesetzt.
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Dementsprechend sorgfältig muß bei der Herstellung einer Mehrschichtlackierung
vorgegangen werden. So kann ein Lackieraufbau auf Aluminiumblech beispielsweise
folgende Schichten erhalten: Nachdem Aluminiumblech einer üblichen Chromatvorbehandlung
unterworfen wurde, bringt man zur besseren Haftung einen Klebeprimer als geeigneten
Haftvermittler für die Grundschicht als erstes auf. Dieser besteht aus einer Epoxid-Phenolharz-Xombination
in einer Schichtdic1e von 5 bis 6 Mikron. Dieser Klebeprimer wird eingebrannt. Anschließend
erfolgt das Aufbringen einer geeigneten Polyrethanharzgrundierung, die in der Regel
noch Strontiumchromat als Schutzpigment enthält. Diese Grundierung hat nach dem
Aushärten eine Schichtstärke von 20 bis 30 Mikron. Nach dem Aushärten wird in üblicher
Weise ein pigmentierter oder nicht pigmentierter Polyurethanlack als Decklack aufgebracht
und ausgehärtet.
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Ist die. Decklackschicht inzwischen verwittert oder beschädigt, so
muß die Lackierung entfernt werden. Als Folge dieser Behandlung wird nicht nur die
Decklackschicht entfernt, sondern der gesamte Aufbau. Eier greift nun die Erfindung
ein.
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Vor dem Aufbringen der Decklackschicht wird die erfindungs- -gemässe
Zwischenschicht auf die Polyurethanharzgrundierung aufgebracht. Zur Herstellung
dieser Schicht verwendet man beispielsweise die Lösung eines linearen, weitgehend
unvernetzten elastischen Polyurethanharzes, das bis zu 0,1 * OR-Gruppen enthalten
kann, in einem Gemisch aus Äthylenglykol
und Äthylenglykolazetat.
Die Schicht wird physikalisch an der Luft getrocknet. Es wird soviel der Lösung
auf die Polyurethanharzgrundierung aufgebracht, daß nach dem Trocknen eine Schichtstärke
von ca. 25 Mikron entsteht. Auf diese Zwischenschicht wird dann die pigmentierte
oder nicht pigmentierte Polyurethanlackschicht als Decklack aufgebracht und gehärtet.
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Wird jetzt der Poluurethanharzdecklack durch ein normales Abbeizmittel
entfernt, so wird die Zwischenschicht hierbei vom Abbeizmittel nicht angegriffen
und bleibt völlig intakt und erhalten. Die Zwischenschicht hat auf der Polyurethanharz
grundierung eine vorzügliche Haftung. Nach dem Entfernen der Abbeizflüssigkeit und
dem Abspülen und Abtrocknen der Zwischenschicht kann diese sofort wieder mit einem
Polyurethanlack überlackiert werden. Es war überraschend und nicht zu erwarten,
daß diese erfindungsgemässe Zwischenschicht in der Lage ist,die Abbeizmittel von
einem Angriff auf die Polyurethanharzgrundierung abzuhalten. Es ist hier jetzt der
Fall eingetreten, daß es erstmalig möglich ist, 2 Schichten aus dem gleichen IIarz
selektiv zu behandeln und äe nach Wunsch nur eine Schicht zu entfernen. Die Einschaltung
einer Zwischenschicht bedeutet eine erhebliche Einsparung an Zeitaufwand und Materialkosten,
ohne daß eine Qualitätseinbusse erfolgt. Dies stellt einen ausserordentlichen technischen
Fortschritt dar.
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Die Verwendung der erfindungsgemassen Zwischenschicht garantiert außerdem
noch zusätzlich einen ausgezeichneten einwandfrei en Verbund mit den einzelnen Polyurethanschichten.
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Hierdurch wird die Korrosionsschutzwirkung des Lackieraufbaues noch
verstärkt.
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Es ist bekannt, daß bei den üblichen Abbeizverfahren, bei
denen
die gesamte Lackierung entfernt wird, auch die Metallvorbehandlung leidet. Die Nachlackierungen
sind deshalb in der Regel schlechter im Korrosionsschutz als die Erstlackierung.
Durch die Verwendung der erfinduagsgemäßen Zwischenschicht konnte dieser Nachteil
verhindert werden, weil die unter der Zwischenschicht liegenden Lackschichten nicht
angegriffen werden. Die Nachlackierung ist in diesem Falle im Korrosionsschutz genauso
einwandfrei wie die Erstlackierung.
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Als filmbildendes Bindemittel für die Zwischenschicht wird ein lineares,
weitgehend unvernetztes elastisches Polyurethanharz verwendet. Solche Polyurethanharze
sind bekanntlich Polyadditionsprodukte von Diisocyanaten mit Verbindungen, die austauschbare
R-Atome nach Zerewitinoff enthalten. Nähere Einzelheiten über Art und Rerstellung
solcher Polyurethane finden sick z.B. in dem Kunststoffhandbuch, Band VII, erschienen
im Karl Hanser Verlag, München mit dem Titel "Polyurethane".
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Lineare, weitgehend unvernetzte elastische Polyurethane werden in
bekannter Weise durch Polyaddition von aliphatischen und/oder aromatischen Diisocyanaten
an lineare, austauschbare H-Atome nach Zerewitinoff enthaltende Dialkohole oder
Polyester hergestellt. Solche Polyester sind beispielsweise Polyester aus tdipinsäure
und Glykolen wie Äthylenglykol oder auch Propylenglykol.
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Als aliphatische Diisocyanate sind geeignet 1,6-Diisocyanatohexan,
als aromatische Diisocyanate sind geeignet beispielsweise 1,4-Diisocyanato-benzol,
4,4'-Diisocyanato-Diphenylmethan. Die Diisocyanate sind handelsübliche Produkte,
die sämtlich geeignet sind.
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Besonde@ bevorzugt werden Polyurethane, die aus 1,4 Butandiol
und
1,6-Diisocyanato-hexan entstehen, sowie deren modifizierte Produkte mit anderen
Glykolen. Das Molgewicht dieser Polyurethane liegt zwischen 1 500 und 4 000, wobei
die Polyaddition soweit durchgeführt ist, daß keine weiteren Reaktionsmöglichkeiten
von Isocyanaten mit H-Atomen nach Zerewitinoff bestehen. Die Reaktionskomponenten
werden zweckmäßigerweise in äquimolekularen Mengen verwandt, wobei die Diisocyanatkomponente
bis etwa 0,1 Mol im Überschuss eingesetzt werden kann. Die erhaltenen Polytirethanharze
sind weitgehend unvernetzt.
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Sie können bis zu 0,1% nicht umgesetzte OH-Gruppen enthalten. Bevorzugt
werden solche unvernetzten Polyurethanharze, die eine starke Kristallisationsneigung
aufweisen. Der E-Wert dieser Polyurethanharze nach Fikentscher (Cellulosechemie,
Band 13, Seite 58, 1932) beträgt zwischen 40 und 65.
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Zur Herstellung der Zwischenschicht kann man so verfahren, daß eine
Lösung der linearen, weitgehend unvernetzten elastischen Polyurethanharze in organischen
Lösungsmitteln hergestellt wird. Nan bevorzugt eine Lösung, die zwischen 2 und 10%
der Polyurethanharze enthält.
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Als Lösungsmittel wird ein Gemisch bevorzugt aus Xthylacetat, Butylacetat
und Methylglykolacetat im erhältnis 1 : 2 : 1 bis 2 : 3 : 2. Bus einer solchen Lösung
kann ein verzug hergestellt werden. Es entsteht auf diese Weise ein durchsichtiger
Harzüberzug. In die Harzlösung können aber auch in der in der tackindustrie üblichen
Weise Pigmente und Füllstoffe eingearbeitet werden. Dies geschieht mit Hilfe von
Kugelmühlen, Sandmühlen, Dreiwalzenstühlen, Perlmühlen usw. Man erhält dann eine
Lackfarbe, die ebenfalls anstelle des Klarlackes zur Herstellung der Zwischenschicht
verwendet werder kann. Das Aufbringen der Zwischenschicht aus dem flüssigen Produkt
geschieht
mit Hilfe der Spritzpistole, des Gießens oder Tauchen. Die linearen Polyurethanharze
sind physikalisch trocknende Harze, das heißt, sie geben nach dem Trocknen und Abdunsten
der Lösungsmittel bei Raumtemperatur oder bei erhöhter Temperatur Filme mit elastischen
Eigenschaften.
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Im Gegensatz zu den für die erfindungsgemäße Zwischenschicht verwendeten
Polyurethanharzen sind die für die Grundierung und für die Decklackierung verwendeten
Polyurethansysteme chemisch anders aufgebaut. Während für die Zwischenschicht ein
bereits fertiges Polyurethanharz verwendet wird, entstehen bei den übrigen Lackschichten
die Polyurethangruppen erst wahrend des Aushärtens der Filme unter gleichzeitiger
Vernetzung.
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Solche Polyurethanlacke sind bekannt. Die flüssigen tDerzugsmittel
enthalten hydroxylgruppentragende Alkydharze oder Polyesterharze. Vor der Verarbeitung
dieser tberzugsmittel werden ihnen Polyisocyanate zugesetzt. Unmittelbar danach
erfolgt die Verarbeitung dieser Produkte.
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Die Härtung des Überuges erfolgt durch Vernetzung der Alkydharze mit
den Isocyanaten unter Bildung von Polyurethanen Lackierungen aus vernetzten Polyurethanlacken
usw. allgemein aus Alkydharzen und Nitrozelluloselacken werden in der Regel durch
sogenannte lösende Abbeizmittel entfernt. Dies sind Mischungen von organischen Tosungsmitteln
wie Aceton, Benzol, Toluol, Tetrachlorkohlenstoff, oder Tetralin, Damit die Losungsmittel
nicht so rasch verdunsten, mischt man ihnen oft Wachse oder Celluloseäther bei.
Durch Zusatz von Chlorkohlenwasserstoffen, wie z.B. Äthyienchlorid, Tetrachlorkohlenstoff,
o-Dichlorbenzol wird die Entflammbarkeit der Abbeizmittel herabgesetzt. Netzmittelzusätze
z.B.
Amine, Xthylenglykol-monomethyläther erleichtern das Eindringen. Als besonders wirksam
hat sich ein 'Abbeizmittel aus chlorierten Kohlenwasserstoffen und Alkoholen im
Verhältnis von 7 : 1 bis 7 : 3 - erwiesen, wobei ein Teil der Alkohole, zweckmäßigerweise
1 bis 2 Teile, durch aromatische Lösungsmittel, wie Toluol oder xylol, ersetzt werden
kann. Geeignete Abbeizmittel enthalten zusätzlich Emulgatoren und Verdickungsmittel
in Form von Cellulosederivaten, wie Methylcellulose.
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Bei Verwendung dieser Abbeizmittel werden lediglich die auf der Zwischenschicht
befindlichen äußeren Lackschichten abgebeizt. Die Zwischenschicht selbst und die
darunter liegenden Lackschichten werden weder abgebeizt noch angegriffen oder auch
nur aufgequollen. Die Zwischenschicht ist völlig unempfindlich gegen diese Art von
Abbeizmitteln.
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Sie schützt dadurch die darunter befindlichen Lackschichten vor der
Einwirkung der Abbeizmittel und sperrt diese Schichten als sogPns+e Abbeizsperrschicht
völlig ab.
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Nachdem die Oberfläche der Zwischenschicht von restlichen Abbeizmittelh
und abgebeizten Deckschichten gesäubert ist, kann die Zwischenschicht wieder mit
einer neuen Deckschicht. versehen werden.
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Das vor Korrosion zu schützende Metall bildet mit den Grundschichten
und der darüber befindlichen Zwischenschicht praktisch einen neuen Werkstoff, der
beliebig oft lackiert und abgebeizt werden kann, ohne daß sich dieser Werkstoff
verändert.
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Die nachfolgenden Beispiele sollen die Erfindung erläutern, ohne sie
einzuschränken. Unter Prozent werden Gewichtsprozent verstanden, Teile sind Gewichtsteile.
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Beispiel 1 Auf ein Aluminiumblech wird folgende Mehrschichtlackierung
aufgebracht.
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1. Haftgrundierung auf Basis eines Epoxid - Phenolharzes in einer
Schichtstärke von 5 bis 6 Mikron.
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2. Auf die eingebrannte Primerschicht wird ein -Polyurethanharzlack
folgender Zusammensetzung aufgebracht 75 Teile eines handelsüblichen Polyesterpolyols,
80 prozentig in Äthylacetat, werden in einer Kugelmühle mit 25 Teilen Strontiumchromat
zu einer Lackfarbe vermahlen. Vor dem Verarbeiten gibt man 30 Teile Toly-Diisocyanat
zu und beschichtet unmittelbar danach die eingebrannte Epoxidharzschicht mit Hilfe
einer Spritzpistole in einer solchen Menge, daß nach dem Auskärten des Überzuges
eine Schichtstärke von 20 bis 30 Mikron entsteht.
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3. Auf die entstandene Polyurethanharzschicht wird eine Zwischenschicht
als Abbeizsperrschicht aufgetragen.
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Hierbei werden 5 Teile e eines linearen, weitgehend unvernetzten,nicht
reaktiven, elastischen Polyurethans (Hydroxylgehalt ca. 0,1%, Dichte bei 200C ca.
1,2 g/cm@, Lösungsviskosität ca. 12 Poise, gemessen als 15%ige Lösung in Methyläthylketon
bei 200C) in einer Mischung als 22,5 Teilen Äthylacetat, 43 %Teilen Butylacetat
und 24,5 Teilen Methylglykolacetat gelöst. Das Lösen erfolgt unter Rühren inner
halb von 20 Stunden. Zu der etwas viskosen Lösung werden dann 2 Teile Zinkchromat,
2 Teile Strontiumchromat und 2 Teile Blan@ fixe hinzugefügt und in einer @ugelmühle
fein dispeng@@rt, Diese Mischung word @ttels @@@@er Spritzpist@@e auf die zu überziehende
Polyurethanharzschicht
auf gespritzt.
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Nach dem Trocknen an der Luft erhält man eine Schichtdicke von 2Q
bis 30 Mikron.
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4. Auf die Zwischenschicht wird schließlich ein handelsüblicher Polyurethandecklack
der nach Bedarf Pigmente oder färbende Bestandteile enthält und dem vor dem Verarbeiten
ein Isocyanathärter zugesetzt wurde, aufgebracht. Die Schichtdicke dieses Decklackes
beträgt nach dem härten 20 bis 45 Mikron.
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5. Nach 3 monatiger Lagerung wird die Deckschicht abgebeizt. Dies
geschieht durch Auftrag eines Abbeizmittels aus 70 Teilen Methylenchlorid 10 Teilen
Methanol 3 Teilen Methylcellulose, 2 Teilen eines nicht ionogenen Emulgators (Fettalkohol-
Xthylenoxid- Addukt mit 25 Xthylenoxideinheiten pro Mol Fettalkohol), 25 Teilen
xylol.
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Mittels Aufbürstens oder mittels Spritzauftrag und Einwirkenlassens
des Abbeizmittels während 5 bis 40 Minutenwird die Deckschicht von der Zwischenschicht
völlIg abgelöst, ohne daß die Zwischenschicht angegriffen wird. Nach Entfernen des
Abbeizmittels und Reinigen und Trocknen der Oberfläche kann die Zwischenschicht
in üblicher Weise eine neue unter 4 beschriebene Polyurethandecklackschicht erhalten.
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Beispiel 2 (Vergleichsbeistiel) Wird Beispiel 1 wiederholt mit dem
Unterschied, daß die Zwischenschicht weggelassen wird, so werden durch das Abbeizen
in gleicher Weise alle Lackschichten in Mitleidenschaft gezogen, so daß eine vollständige
ntfernung sämtlicher Lackschichten bis zum Metall notwendig wird. Die Aluminiumoberfläche
muß deshalb den vollständigen in Beispiel 1 beschriebenen Aufbau erneut erhalten.
Wie aus dem Beispiel 1 hervorgeht,ist dieses Verfahren nicht notwendig wenn eine
Zwischenschicht vor der Rndlackierunb zwischengeschaltet wird.
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- Patentansprüche -