DE102012203385A1

DE102012203385A1 - System, useful for coating paint on aluminum surfaces in rail vehicle construction, comprises under coat formed of silane-based coating and top coat layer formed of a polyurethane-based- and/or epoxy-based coating

Info

Publication number: DE102012203385A1
Application number: DE201210203385
Authority: DE
Inventors: Anette Keydel; Stefan Mock
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2012-03-05
Filing date: 2012-03-05
Publication date: 2013-09-05

Abstract

The paint coating system (100) comprises an under coat (210) and a top coat layer (220) applied on a primer, where the under coat is formed of a silane-based coating, and the top coat layer is formed of a polyurethane-based coating and/or epoxy-based coating. The under coat has a layer thickness of = 30 mu m. The system further comprises a clear lacquer layer that is applied on a basecoat film and is formed from the polyurethane-based coating. The top coat layer has a layer thickness of >= 90 mu m. An independent claim is included for a process for coating an aluminum surface.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lackbeschichtungssystem für Aluminiumoberflächen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Lackbeschichtungssystem für Aluminiumoberflächen, bei welchem auf eine Silan-basierende Grundierung ein Decklack aus einem Polyurethan (PUR)- und/oder Epoxy-basierenden Lack aufgebracht wird. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Lackierung einer Aluminiumoberfläche sowie die Verwendung einer Grundierung auf Basis eines Silan-Lackes in einem PUR- und/oder Epoxy-Lackbeschichtungssystem auf einer Aluminiumoberfläche. Insbesondere ist die Erfindung im Bereich des Schienenfahrzeugbaus anwendbar. The present invention relates to a paint coating system for aluminum surfaces. In particular, the present invention relates to a paint coating system for aluminum surfaces, in which a topcoat of a polyurethane (PUR) - and / or epoxy-based paint is applied to a silane-based primer. In addition, the invention relates to a method for painting an aluminum surface and the use of a primer based on a silane coating in a PUR and / or epoxy paint coating system on an aluminum surface. In particular, the invention is applicable in the field of rail vehicle construction.

Bei modernen Schienenfahrzeugen wird heutzutage der Waggonkörper üblicherweise aus gewichtssparenden Materialien, wie beispielsweise Aluminium, gefertigt. Die so gefertigten Waggonkörper müssen zum Korrosionsschutz sowie zur farbigen Gestaltung der sichtbaren Metallflächen lackiert werden. In modern rail vehicles today, the wagon body is usually made of weight-saving materials, such as aluminum. The waggon bodies produced in this way must be painted for corrosion protection as well as for the colored design of the visible metal surfaces.

Im Zuge der Lackierung wird zuerst eine Grundierung aufgetragen, auf welche anschließend eine Decklackschicht und im Bedarfsfall darüber hinaus eine Klarlackschicht aufgetragen wird. In the course of painting, a primer is first applied, on which then a topcoat and, if necessary, a clearcoat film is applied.

Bisher wurden dabei entweder Lacksysteme genutzt, bei welchen auf relativ stark aufgetragene Grundierungen ein entsprechender Decklack aufgebracht wurde. Die Grundierungen wurden hierbei in einer Schichtstärke von 60 µm oder mehr aufgetragen. Als Decklacke kamen dabei Polyurethan(PUR)-Lacke oder Epoxy-Lacke zum Einsatz. PUR-Lacke werden vorwiegend für dekorative Beschichtungen eingesetzt, wohingegen Epoxy-Lacke vorwiegend im Bereich der funktionalen Beschichtungen eingesetzt werden. Zusätzlich ist es bei dieser Art der Lackierung vielfach notwendig, auf die Grundierung sogenannte Füller aufzubringen, durch welche etwaige Unebenheiten ausgeglichen werden, um eine glatte Oberfläche zur Auftragung des Farblackes zur Verfügung zu stellen. Üblicherweise sieht daher der Lackschichtenaufbau auf Aluminiumoberflächen wie folgt aus:
Grundierung; Füller; Farb-(Deck)-Lack; Klarlack. So far, either paint systems were used in which on relatively heavily applied primers a corresponding topcoat was applied. The primers were applied here in a layer thickness of 60 microns or more. The topcoats used were polyurethane (PUR) lacquers or epoxy lacquers. PUR coatings are mainly used for decorative coatings, whereas epoxy paints are mainly used in the field of functional coatings. In addition, it is often necessary in this type of painting to apply to the primer so-called filler, which are compensated by any bumps to provide a smooth surface for application of the paint available. Usually, therefore, the paint layer structure on aluminum surfaces looks like this:
Primer; Ink pen; Color (deck) -Paint; Clearcoat.

Zur Sicherstellung eines hinreichenden Korrosionsschutzes müssen die Flächen, die einem Korrosionsangriff ausgesetzt sein können, vollflächig lackiert werden. To ensure adequate corrosion protection, the areas that may be exposed to corrosive attack must be painted over the entire surface.

Werden auf die so lackierten Stellen weitere Bauteile angebracht, wie beispielsweise Haltegriffe in Schienenfahrzeugen oder Sitze, führt die Beschichtungsdicke zu Problemen bei der Einhaltung der Prozesssicherheit im Herstellungsprozess solcher Fahrzeuge. Die in insbesondere Schienenfahrzeugen vorgesehenen Schraubverbindungen müssen zur Gewährleistung der Prozesssicherheit mit definierten Anzugsmomenten angezogen werden. Durch die Dicke des wie oben beschriebenen Beschichtungssystems kann eine solche Einhaltung der vorgeschriebenen Anzugsmomente nicht in geeigneter Weise prozesssicher dargestellt werden, da die Lackschichten beim Anziehen der Schraubverbindungen nachgeben können. If further components are applied to the areas thus painted, such as handles in rail vehicles or seats, the coating thickness leads to problems in maintaining process reliability in the production process of such vehicles. The provided in particular rail vehicles screw must be tightened to ensure process reliability with defined tightening torques. Due to the thickness of the coating system as described above, such compliance with the prescribed tightening torques can not be represented reliably in a suitable manner, since the paint layers can give way when tightening the screw connections.

Beim Einsatz der zuvor beschriebenen Lacksysteme in beispielsweise Schienenfahrzeugen müssen daher die Stellen des Waggonkörpers, an welchem später weitere Bauteile durch zum Beispiel Schraubverbindungen befestigt werden sollen, aufwändig abgeklebt werden. Durch das Abkleben werden die Verbindungsstellen frei von entsprechenden Lacken gehalten. Dabei kann es vorgesehen sein, dass bereits vor der Grundierung abgeklebt wird, oder dass vor der Auftragung einzelner weiterer Lackschichten, also nach einer Grundierung, abgeklebt wird, um einen zu starken Schichtaufbau des Lacksystems an den Verbindungsstellen zu vermeiden. Diese Abklebearbeiten müssen mit hoher Genauigkeit erfolgen, um eine hinreichende Korrosionssicherheit und ein zufriedenstellendes Lackierergebnis zu gewährleisten. Der Aufwand dieser Abklebearbeiten liegt bei der Herstellung von Schienenfahrzeugen, wie beispielsweise Personenwaggons, in einem Bereich von 250 und mehr Abklebestellen je Waggon, was zu einem erheblichen Arbeitsaufwand und damit einhergehend zu großen Kosten führt. When using the paint systems described above in, for example, rail vehicles, therefore, the locations of the wagon body, on which later further components are to be fastened by, for example, screw connections, must be extensively masked. By masking the joints are kept free of corresponding paints. It may be provided that is already masked before the primer, or that prior to the application of individual further lacquer layers, so after a primer, is taped to avoid excessive layer structure of the paint system at the connection points. These Abklebearbeiten must be done with high accuracy to ensure adequate corrosion protection and a satisfactory Lackierergebnis. The cost of these Abklebearbeiten is in the production of rail vehicles, such as passenger cars, in a range of 250 and more Abklebestellen per wagon, resulting in a considerable amount of work and, consequently, at great cost.

Eine Möglichkeit im Stand der Technik, diese Abklebearbeiten zu vermeiden, ist der Einsatz von komplett Silan-basierten Lacksystemen. Bei solchen komplett Silan-basierten Lacksystemen werden Grundierungen, Füller, Deck- und Klarlacke auf Silanbasis genutzt. Unter Silan-Lacken im Sinne der Erfindung sind Lacke zu verstehen, welche organofunktionelle Silane wie beispielsweise Aminosilane, Epoxysilane, Glycidoxysilane, Mercaptosilane, Sulfidosilane, Isocyanatosilane, Methacryloxysilane oder Vinylsilane aufweisen. A possibility in the prior art to avoid these Abklebearbeiten is the use of completely silane-based coating systems. In such completely silane-based coating systems primers, fillers, silane-based topcoats and clearcoats are used. Silane paints in the sense of the invention are paints which have organofunctional silanes such as, for example, aminosilanes, epoxysilanes, glycidoxysilanes, mercaptosilanes, sulfidosilanes, isocyanatosilanes, methacryloxysilanes or vinylsilanes.

Der Vorteil solcher rein Silan-basierenden Lacksysteme ist, dass die Gesamtdicke des Lacksystems deutlich geringer ist, so dass auch unter Beibehaltung der Prozesssicherheit auch die Bereiche lackiert werden können, an welchen Schraubverbindungen vorgesehen sind. The advantage of such purely silane-based coating systems is that the total thickness of the paint system is significantly lower, so that even while maintaining process reliability, the areas can be painted on which screw is provided.

Der Nachteil dieser rein Silan-basierenden Lacksysteme ist jedoch die Verfügbarkeit solcher Lacke. The disadvantage of these purely silane-based coating systems, however, is the availability of such paints.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Beschichtungssystem für Aluminiumoberflächen zur Verfügung zu stellen, bei welchem auf Abklebearbeiten im Bereich von Verbindungsstellen verzichtet werden kann und welches eine gute Verfügbarkeit besitzt. It is therefore the object of the present invention to provide a coating system for aluminum surfaces, in which Abklebearbeiten can be dispensed in the field of joints and which has a good availability.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Lackbeschichtungssystem für Aluminiumoberflächen gemäß Anspruch 1. This object is achieved by a paint coating system for aluminum surfaces according to claim 1.

Erfindungsgemäß wird somit ein Lackbeschichtungssystem für Aluminiumoberflächen vorgeschlagen, aufweisend eine Grundierung und eine auf die Grundierung aufgebrachte Decklackschicht, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass die Grundierung aus einem Silan-basierenden Lack und die Decklackschicht aus einem Polyurethan (PUR)- und/oder Epoxybasierenden Lack gebildet ist. The invention thus proposes a paint coating system for aluminum surfaces, comprising a primer and a topcoat applied to the primer, which is characterized in that the primer consists of a silane-based paint and the topcoat film of a polyurethane (PUR) and / or epoxy-based paint is.

Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass auf eine Silan-Grundierung ein klassischer PUR-Lack oder Epoxylack aufgebracht werden kann. Entgegen der bisherigen Auffassung in der Fachwelt ist es möglich, auf eine Silan-Grundierung einen der zuvor genannten Lacke haftfest aufzubringen. Surprisingly, it has been shown that a classic PUR varnish or epoxy varnish can be applied to a silane primer. Contrary to the previous opinion in the art, it is possible to adhere firmly to a silane primer one of the aforementioned paints.

Es hat sich herausgestellt, dass bei der Verwendung einer Silan-Grundierung eine Schichtdicke von ca. 30 µm ausreichend ist, um eine hinreichende Korrosionsbeständigkeit sicherzustellen. Es ist somit erfindungsgemäß möglich, auch bei der Verwendung klassischer Deck- und Klarlacke auf eine aufwändige Dünngrundierung und anschließende Schutzabklebung zu verzichten. Durch die Verwendung klassischer PUR- und/oder Epoxy-Deck- und/oder Klarlacksysteme im weiteren Lackaufbau können Kosten für teure Silan-Deck- und Klarlacke eingespart werden und es kann auf eine Vielzahl unterschiedlicher Lacklieferanten zurückgegriffen werden. Hierdurch ist eine hohe Verfügbarkeit der Deck- und Klarlacke gewährleistet. Durch das Auftragen der Grundierung mit einer Schichtdicke von nur ca. 30 µm ist eine hinreichende Prozesssicherheit, insbesondere die Einhaltung von vorgeschriebenen Anzugsmomenten bei Schraubverbindungen, gewährleistet. Darüber hinaus kann auf das zeit- und kostenintensive Abkleben der Verbindungsstellen verzichtet werden. Das erfindungsgemäße Lackbeschichtungssystem führt somit zu deutlichen ökonomischen Vorteilen. It has been found that when using a silane primer a layer thickness of about 30 microns is sufficient to ensure adequate corrosion resistance. It is thus possible according to the invention to dispense with an elaborate thin primer and subsequent Schutzabklebung even when using classic topcoats and clearcoats. The use of conventional PUR and / or epoxy topcoat and / or clearcoat systems in the further paint system can save costs for expensive silane topcoats and clearcoats and it can be used on a variety of different paint suppliers. This ensures high availability of the topcoats and clearcoats. By applying the primer with a layer thickness of only about 30 microns sufficient process reliability, in particular compliance with prescribed torques for screw is guaranteed. In addition, can be dispensed with the time-consuming and costly masking of the joints. The paint coating system of the invention thus leads to significant economic advantages.

Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Lackbeschichtungssystems weist die Grundierung eine Schichtdicke ≤ 50 µm, vorzugsweise ≤ 30 µm auf. According to one embodiment of the paint coating system according to the invention, the primer has a layer thickness ≦ 50 μm, preferably ≦ 30 μm.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Lackbeschichtungssystems ist auf die Decklackschicht eine Klarlackschicht aufgebracht. According to a further embodiment of the paint coating system according to the invention, a clearcoat film is applied to the topcoat film.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Lackbeschichtungssystems ist die Klarlackschicht aus einem PUR-basierenden Lack gebildet. According to a further embodiment of the paint coating system according to the invention, the clearcoat film is formed from a PUR-based paint.

In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Lackbeschichtungssystems weist die Decklackschicht auf Basis eines PUR-Lackes eine Schichtdicke ≤ 60 µm, vorzugsweise ≥ 40 µm, der Aufbau aus Basislack und Klarlack eine Schichtdicke ≤ 120 µm, vorzugsweise ≥ 90 µm auf. In a preferred embodiment of the paint coating system according to the invention, the topcoat layer based on a PU coating has a layer thickness ≦ 60 μm, preferably ≥ 40 μm, the basecoat and clearcoat construction has a layer thickness ≦ 120 μm, preferably ≥ 90 μm.

Des Weiteren wird mit der Erfindung ein Verfahren zur Lackierung einer Aluminiumoberfläche vorgeschlagen, aufweisend die Verfahrensschritte:
Aufbringen einer Grundierung auf Basis eines Silan-Lackes auf die Aluminiumoberfläche;
Aufbringen einer Decklackschicht bzw. Basis- und Klarlackschicht aus einem Polyurethanlack oder eine Decklackschicht aus einem Epoxy-basierenden Lack auf die Aluminiumoberfläche aufgebrachte Grundierung. Furthermore, the invention proposes a method for painting an aluminum surface, comprising the method steps:
Applying a primer based on a silane coating to the aluminum surface;
Applying a topcoat layer or base and clearcoat layer of a polyurethane lacquer or a topcoat layer of an epoxy-based paint applied to the aluminum surface primer.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann auf aufwändige Abklebearbeiten an Stellen der Aluminiumoberfläche, an denen später weitere Bauteile angebracht werden sollen, verzichtet werden und trotzdem eine hinreichende Korrosionsbeständigkeit sichergestellt werden. By the method according to the invention can be dispensed with elaborate Abklebearbeiten at points of the aluminum surface, at which later other components are to be attached, while still ensuring adequate corrosion resistance.

In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird dabei die Grundierung in einer Schichtdicke ≤ 50 µm, vorzugsweise ≤ 30 µm aufgetragen. In a preferred embodiment of the method according to the invention, the primer is applied in a layer thickness ≦ 50 μm, preferably ≦ 30 μm.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Decklackschicht auf Basis eines PUR-Lackes in einer Schichtdicke ≤ 60 µm, vorzugsweise ≥ 40 µm, der Aufbau aus Basislack und Klarlack eine Schichtdicke ≤ 120 µm, vorzugsweise ≥ 90 µm bzw. die Decklackschicht auf Basis eines Epoxylackes in einer Schichtdicke ≥ 100 µm, vorzugsweise ≤ 200 µm aufgetragen. According to a further embodiment of the method according to the invention, the topcoat layer based on a PUR coating in a layer thickness ≤ 60 microns, preferably ≥ 40 microns, the structure of basecoat and clearcoat a layer thickness ≤ 120 microns, preferably ≥ 90 microns or the topcoat layer based on an Epoxylackes in a layer thickness ≥ 100 microns, preferably ≤ 200 microns applied.

Bevorzugt wird gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf die Basislackschicht eine Klarlackschicht aufgebracht, wobei als Klarlack ein PUR-basierender Lack aufgebracht wird. Preferably, according to one embodiment of the method according to the invention, a clearcoat film is applied to the basecoat film, wherein a PUR-based paint is applied as the clearcoat.

Letztendlich betrifft die Erfindung auch die Verwendung einer Grundierung auf Basis eines Silan-Lackes in einem PUR- und/oder Epoxy-Lackbeschichtungssystem auf einer Aluminiumoberfläche. Finally, the invention also relates to the use of a silane-based primer in a PUR and / or epoxy paint coating system on an aluminum surface.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren weiter erläutert. The invention will be further explained with reference to figures.

1 zeigt beispielhaft den vorgeschlagenen Aufbau eines erfindungsgemäßen Lackbeschichtungssystems; 1 shows by way of example the proposed structure of a paint coating system according to the invention;

2 zeigt den Aufbau einer Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Lackbeschichtungssystems zur Anwendung im dekorativen Bereich; und 2 shows the structure of an embodiment of a paint coating system according to the invention for use in the decorative sector; and

3 zeigt einen weiteren schematischen Aufbau eines Lackbeschichtungssystems gemäß der Erfindung. 3 shows another schematic structure of a paint coating system according to the invention.

1 zeigt beispielhaft und schematisch den erfindungsgemäß vorgeschlagenen Aufbau eines Lackbeschichtungssystems 100 für Aluminiumoberflächen 300. Auf einer Aluminiumoberfläche 300 wird eine Grundierung 210 auf Basis eines Silan-Lackes aufgebracht. Auf die Grundierung 210 wird eine Decklackschicht 220 auf Basis eines Epoxy-Lackes aufgebracht. Hierbei kann es sich sowohl um ein wasserverdünnbares System, als auch um ein System auf Basis organischer Lösungsmittel handeln. Der so gezeigte Lackaufbau ist insbesondere im funktionalen Bereich einsetzbar, das heißt in Bereichen, die nicht direkt sichtbar sind, wie beispielsweise im Bereich der Verbindungsstellen von Sitzen in Personenwaggons oder dergleichen. 1 shows by way of example and schematically the structure of a paint coating system proposed according to the invention 100 for aluminum surfaces 300 , On an aluminum surface 300 becomes a primer 210 applied on the basis of a silane varnish. On the primer 210 becomes a topcoat layer 220 applied on the basis of an epoxy paint. This can be both a water-dilutable system and a system based on organic solvents. The paint system thus shown can be used in particular in the functional area, that is, in areas that are not directly visible, such as in the region of the joints of seats in passenger cars or the like.

2 zeigt schematisch und beispielhaft einen Aufbau eines Lackbeschichtungssystems 100 für Aluminiumoberflächen 300, welcher für die Anwendung in dekorativen Bereichen geeignet ist. Hierbei wird auf eine Aluminiumoberfläche 300 eine Grundierung 210 auf Basis eines Silan-Lackes aufgebracht. Auf die so grundierte Oberfläche wird ein Spachtel 250 aufgebracht, um etwaige Unebenheiten in der Aluminiumoberfläche auszugleichen. Auf den Spachtel 250 wird eine weitere Grundierungsschicht 210 auf Basis eines Silanlackes aufgebracht. Auf diese zweite Grundierung 210 wird ein Füller 260 aufgebracht. Der Füller dient dabei zur Bereitstellung einer glatten Oberfläche, auf welche abschließend eine Decklackschicht 220 auf Basis eines PUR-Lackes aufgebracht wird. 2 shows schematically and by way of example a structure of a paint coating system 100 for aluminum surfaces 300 , which is suitable for use in decorative areas. This is done on an aluminum surface 300 a primer 210 applied on the basis of a silane varnish. On the thus primed surface is a spatula 250 applied to compensate for any unevenness in the aluminum surface. On the spatula 250 becomes another primer layer 210 applied on the basis of a silane varnish. On this second primer 210 becomes a filler 260 applied. The filler serves to provide a smooth surface, on which finally a topcoat 220 is applied on the basis of a PUR varnish.

3 zeigt beispielhaft und schematisch den Aufbau eines erfindungsgemäßen Lackbeschichtungssystems, bei welchem abschließend eine Klarlackschicht 230 aufgebracht ist. Der Aufbau des Lackbeschichtungssystems gemäß 3 entspricht dabei dem Aufbau des in 2 gezeigten Lackbeschichtungssystems. Auf den aufgebrachten Basislack 270 wird abschließend ein Klarlack 230 aufgebracht. Dabei sind sowohl Basislack als auch Klarlack Lacke auf PUR-Basis. 3 shows by way of example and schematically the structure of a paint coating system according to the invention, in which finally a clearcoat 230 is applied. The structure of the paint coating system according to 3 corresponds to the structure of in 2 shown paint coating system. On the applied base coat 270 is finally a clearcoat 230 applied. Both basecoat and clearcoat are PUR-based paints.

Claims

Paint coating system ( 100 ) for aluminum surfaces ( 300 ), having a primer ( 210 ) and a topcoat applied to the primer ( 220 ), characterized in that the primer ( 210 ) of a silane-based paint and the topcoat layer ( 220 ) is formed from a polyurethane (PUR) - and / or epoxy-based paint.

Paint coating system according to claim 1, wherein the primer ( 210 ) has a layer thickness ≤ 50 μm, preferably ≤ 30 μm.

Paint coating system according to one of the preceding claims, wherein the basecoat ( 270 ) a clearcoat ( 230 ) is applied.

Paint coating system according to claim 3, wherein the clearcoat film ( 230 ) is formed from a polyurethane-based paint.

Paint coating system according to one of the preceding claims, wherein the topcoat layer ( 220 ) based on a PUR varnish a layer thickness ≤ 60 microns, preferably ≥ 40 microns, the structure of basecoat and clearcoat and a layer thickness ≤ 120 microns, preferably ≥ 90 microns.

Process for painting an aluminum surface, comprising the process steps: - Applying a primer based on a silane coating on the aluminum surface; - Applying a topcoat layer based on a PUR and / or epoxy paint on the primer applied to the aluminum surface.

The method of claim 6, wherein the primer is applied in a layer thickness ≤ 50 microns, preferably ≤ 30 microns.

Method according to one of claims 6 or 7, wherein the topcoat layer based on a PUR coating in a layer thickness ≤ 60 microns, preferably ≥ 40 microns, the structure of basecoat and clearcoat a layer thickness ≤ 120 microns, preferably ≥ 90 microns or the topcoat layer is applied based on a Epoxylackes in a layer thickness ≤ 200 microns, preferably ≥ 100 microns.

Method according to one of claims 6 to 8, wherein a clearcoat film is applied to the basecoat film.

Use of a primer based on a silane coating in a PUR and / or epoxy paint coating system on an aluminum surface.