DE60106667T2

DE60106667T2 - Gekapselte antikorrosive Überzugszusammensetzung

Info

Publication number: DE60106667T2
Application number: DE2001606667
Authority: DE
Inventors: Chris Troy Keeney; Steve Troy Yollick; Mark Columbiaville Clements; Joe Brighton Fader; Jim Madison Hawkins
Original assignee: Meritor Light Vehicle Systems Inc
Current assignee: ArvinMeritor OE LLC
Priority date: 2000-05-08
Filing date: 2001-05-08
Publication date: 2005-12-01
Anticipated expiration: 2021-05-09
Also published as: ES2232568T3; EP1153988B1; BR0102697A; EP1153988A3; DE60106667D1; US6420052B1; EP1153988A2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Beschichtung von Aufhängungskomponenten, insbesondere einer Beschichtung, die in der Beschichtung eingeschlossene Mikrokapseln enthält, welche die Korrosionsbeständigkeit eines Gegenstandes mit einer Aufhängungskomponente bei Beschädigung des Gegenstandes durch die Abgabe der eingekapselten Beschichtung verbessert.
Die Bereitstellung korrosionsbeständiger metallener Gegenstände, die von Natur aus im täglichen Gebrauch durch Korrosion angegriffen werden, ist ein anhaltendes Problem. Bei einigen Metallgegenständen besteht in Anbetracht der korrosiven Umgebung, in der sie eingesetzt werden, ein ausgesprochen großer Bedarf, das Höchstmaß an Korrosionsbeständigkeit bereitzustellen. Beispielsweise sind Fahrzeugkomponenten üblicherweise korrodierenden Salzen und anderen Korrosionsmitteln ausgesetzt, was sowohl eine rasche funktionelle als auch ästhetische Zerstörung verursacht. Zahllose weitere Gegenstände aus Metall müssen geschützt werden, oder es wird letztendlich Korrosion auftreten.
Es ist bekannt, daß die Korrosionsbeständigkeit von Metallgegenständen durch Aufbringen einer Beschichtung, entweder in einer oder in mehreren Lagen, verbessert werden kann. Solche Lagen bieten einen größeren Eigenwiderstand gegenüber einem Angriff durch Korrosionsmittel. Es ist beispielsweise bekannt, daß Verbesserungen der Korrosionsbeständigkeit eines Metallsubstrats durch das Aufbringen von Beschichtungen, wie galvanischen Überzügen, Lackierungen, Farbstoffen und Chromatfilmen, erreicht werden können.
Solche Beschichtungen können jedoch im täglichen Gebrauch beschädigt werden. Dies betrifft insbesondere Metallteile, die sich im Gebrauch biegen, wie Aufhängungskomponenten, Schraubenfedern, Aktuatoren etc. Die Beschichtung neigt dazu, an den gebogenen Bereichen aufzureißen. Wird die Beschichtung beschädigt oder reißt auf, so ist auf einer örtlich begrenzten Fläche des Gegenstandes ein Weg zum Metallsubstrat geöffnet. Die Korrosionsmittel können dann direkt das Metallsubstrat angreifen und der Gegenstand wird auf dieser örtlich begrenzten Fläche rasch zerstört. Üblicherweise erfordert eine örtlich begrenzte Beschädigung die Reparatur oder den Ersatz des ganzen Gegenstandes.
Es ist daher wünschenswert, eine Antikorrosionsbeschichtung vorzusehen, die selbstheilend ist und einen geöffneten Weg zum Metallsubstrat schließt.
Der erfindungsgemäße beschichtete Gegenstand umfaßt eine Aufhängungskomponente eines Fahrzeugs und eine Beschichtung, die an die Komponente angrenzt, wobei die Beschichtung in der Beschichtung eingeschlossene Mikrokapseln zum Freisetzen des eingekapselten Beschichtungsmaterials aufweist.
Die Aufhängungskomponente ist vorzugsweise eine Feder, die üblicherweise gebogen und in einer hochkorrosiven Umgebung eingesetzt wird.
Die Beschichtung ist vorzugsweise eine Antikorrosionsbeschichtung, wie ein Lack oder eine Unterschicht, die eine Vielzahl von in der Beschichtung eingeschlossenen Mikrokapseln enthält. Die in der Beschichtung eingeschlossenen Mikrokapseln werden zur Einkapselung eines im flüssigen Zustand vorliegenden Beschichtungsmaterials hergestellt. Die in der Beschichtung eingeschlossenen Mikrokapseln werden in der Beschichtung gehalten, so daß eine Matrix aus gehärteter Beschichtung und in der Beschichtung eingeschlossenen Mikrokapseln gebildet wird, die das Beschichtungsmaterial im flüssigen Zustand halten. Durch Einbringen eines Gemisches aus unterschiedlichen, in der Beschichtung eingeschlossenen Mikrokapseln, die unterschiedliche flüssige Beschichtungen einkapseln, kann eine Vielzahl von Eigenschaften direkt in die Beschichtung eingearbeitet werden. Folglich kann eine Beschichtung so zugeschnitten werden, daß sie die gewünschten Antikorrosionseigenschaften bereitstellt.
Eine Beschädigung der Beschichtung, die einen Riß in der Beschichtung verursacht, bricht gemäß der vorliegenden Erfindung auch die in der Beschichtung eingeschlossenen und an den Bruch oder Riß angrenzenden Mikrokapseln auf. Die aufgebrochenen, in der Beschichtung eingeschlossenen Mikrokapseln setzen das darin enthaltene flüssige Beschichtungsmaterial frei. Da die in der Beschichtung eingeschlossenen Mikrokapseln das eingekapselte Beschichtungsmaterial im flüssigen Zustand freisetzen, fließt das Beschichtungsmaterial in den Riß, um das ungeschützte Substrat zu bedecken. Dies schafft eine „Selbstheilungsfähigkeit" der Beschichtung, die das Substrat selbst nach einer Beschädigung der Beschichtung schützt.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht auch ein Verfahren zur Bereitstellung einer Beschichtung für einen Gegenstand vor, das die folgenden Schritte umfaßt: (i) Aufbringen einer Beschichtung auf ein Substrat eines Gegenstandes; (ii) Härten der Beschichtung aus Schritt (i) unter Bildung einer Beschichtungsmatrix, während ein flüssiges Beschichtungsmaterial innerhalb der härtenden Beschichtung eingeschlossen und suspendiert wird; dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat eine Aufhängungskomponente ist.
Die vielfältigen Merkmale und Vorteile dieser Erfindung werden einem Fachmann aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform klar. Die der ausführlichen Beschreibung beigefügten Zeichnungen können kurz, wie folgt, beschrieben werden:
1 ist ein allgemeiner Querschnitt eines beschichteten Gegenstandes mit einer Beschichtung gemäß der vorliegenden Erfindung; und
2 ist ein allgemeiner Querschnitt eines beschichteten Gegenstandes gemäß der vorliegenden Erfindung während er gebogen wird.
1 stellt einen erfindungsgemäßen beschichteten Gegenstand 10 dar. Der Gegenstand 10 weist im allgemeinen ein Substrat 12 und eine Beschichtung 14 mit in der Beschichtung eingeschlossenen Mikrokapseln 16 auf. Vorzugsweise ist das Substrat 12 ein Metallteil.
Das Substrat 12 gemäß der vorliegenden Erfindung repräsentiert eine Fahrzeugkomponente, wie eine Feder oder eine Aufhängungskomponente, die üblicherweise einer hochkorrosiven Umgebung ausgesetzt ist. Die vorliegende Erfindung ist speziell für hochbeanspruchte Teile wie Federn geeignet, die nahezu kontinuierlich gebogen werden, während sie einer hochkorrosiven Umgebung ausgesetzt sind.
Die Beschichtung 14 ist vorzugsweise eine Antikorrosionsbeschichtung wie ein Lack oder eine Unterschicht. Die Beschichtung 14 wird durch herkömmliche Verfahren wie Sprühen oder Tauchbaden auf das Substrat 12 aufgebracht, was nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist. Die Beschichtung 14 ist jedoch dadurch neuartig, daß sie eine Vielzahl von in der Beschichtung eingeschlossenen Mikrokapseln 16 enthält. Zerbrechliche Mikrokapseln oder Mikroballone sind bekannt. Die in der Beschichtung eingeschlossenen Mikrokapseln 16 werden durch bekannte Herstellungsverfahren produziert, um ein Beschichtungsmaterial 18 in einem flüssigen Zustand aufzunehmen. Diese Technik wurde bereits für Kontaktpapier verwendet, bei dem Tinte zur Formularvervielfältigung eingekapselt ist. Die vorliegende Erfindung verwendet diese Technik jedoch, um eine flüssige Beschichtung für die beschriebenen Zwecke einzukapseln. Obwohl eine einlagige Beschichtung dargestellt ist, sollte es sich verstehen, daß die vorliegende Erfindung eine mehrlagige Beschichtung 14 einschließt.
Die in der Beschichtung eingeschlossenen Mikrokapseln 16 werden hergestellt, um vorzugsweise das Beschichtungsmaterial 18, wie zum Beispiel das Material das die Beschichtung 14 bildet, ein anderes Beschichtungsmaterial oder eine Kombination unterschiedlicher Beschichtungsmaterialien mit unterschiedlichen Beschichtungs- und Antikorrosionseigenschaften, im flüssigen Zustand einzuschließen. Die in der Beschichtung eingeschlossenen Mikrokapseln 16 werden in der Beschichtung 14 gehalten, um eine Matrix aus gehärteter Beschichtung 14 und in der Beschichtung eingeschlossenen Mikrokapseln 16 zu bilden, die das Beschichtungsmaterial im flüssigen Zustand halten. Durch Einbringen eines Gemisches von verschiedenen, in die Beschichtung eingeschlossenen Mikrokapseln 16, die unterschiedliche flüssige Beschichtungen einkapseln, kann eine Vielzahl von Eigenschaften direkt in die Beschichtung 14 eingearbeitet werden. Die Beschichtung 14 kann folglich darauf zugeschnitten sein, gewünschte Antikorrosionseigenschaften bereitzustellen.
Mit Bezug auf 2 ist der Gegenstand 10 in einem gebogenen Zustand dargestellt. Kontinuierliches Biegen des beschichteten Gegenstandes 10 kann einen Bruch der Beschichtung verursachen und Risse 20 bilden, die sich bis zum Substrat 12 erstrecken können. Diese Risse 20 können auch unmittelbar durch direkten Kontakt mit einem Objekt, das einen Kratzer oder Bruch in der Beschichtung 14 verursacht, ausgelöst werden. Üblicherweise legt ein solcher Riß das Substrat 12 bloß und hinterläßt das Substrat 12 ungeschützt gegenüber der Umwelt und daraus resultierender Korrosion.
Gemäß der vorliegenden Erfindung bricht jedoch das Reißen der Beschichtung 14 auch die in der Beschichtung eingeschlossenen Mikrokapseln 16 auf, die an den Riß 20 angrenzen. Die aufgebrochenen, in der Beschichtung eingeschlossenen Mikrokapseln 16 setzen das flüssige Beschichtungsmaterial 18 frei, das darin enthalten ist. Da die in der Beschichtung eingeschlossenen Mikrokapseln 16 das eingekapselte Beschichtungsmaterial 18 in einem flüssigen Zustand freisetzen, fließt das Beschichtungsmaterial 18 in den Riß 20 und beschichtet das bloßliegende Substrat 12. Dies verschafft der Beschichtung eine „Selbstheilungsfähigkeit", die das Substrat 12 sogar nach einer Beschädigung der Beschichtung 14 schützt.
Die vorliegende Erfindung stellt demzufolge eine Selbstheilungsbeschichtung bereit, die den Antikorrosionsschutz eines Gegenstandes drastisch erhöht, während ein relativ preiswertes Verfahren zum Aufbringen der Beschichtung beibehalten wird, das im heutigen Stand der Technik gewöhnlich angewandt wird.

Claims

Beschichteter Gegenstand (10) mit einem Substrat (12) und einer am Substrat angrenzenden Beschichtung, wobei die Beschichtung in der Beschichtung eingeschlossene Mikrokapseln (16) zum Freisetzen des eingekapselten Beschichtungsmaterials aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat eine Aufhängungskomponente (12) ist.
Beschichteter Gegenstand nach Anspruch 1, bei dem die Beschichtung spröde ist.
Beschichteter Gegenstand nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Beschichtung gehärtet ist.
Beschichteter Gegenstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die eingeschlossenen Mikrokapseln in der Beschichtung suspendiert sind.
Beschichteter Gegenstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Beschichtung eine Beschichtungsmatrix ist.
Beschichteter Gegenstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Mikrokapseln ein eingekapseltes Beschichtungsmaterial in einem flüssigen Zustand enthalten.
Beschichteter Gegenstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Mikrokapseln das eingekapselte Material bei einer Beschädigung der Beschichtung freisetzen.
Beschichteter Gegenstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Beschichtung eine Antikorrosionsbeschichtung ist.
Beschichteter Gegenstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Beschichtung ein Lack ist.
Beschichteter Gegenstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Beschichtung ein Mehrschichtüberzug ist.
Beschichteter Gegenstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Komponente ein Metallteil ist.
Beschichteter Gegenstand nach Anspruch 1, bei dem die Fahrzeugkomponente eine Feder ist.
Beschichteter Gegenstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Mikrokapseln wenigstens zwei Arten von Mikrokapseln aufweisen, wobei jede Art ein unterschiedliches eingekapseltes Beschichtungsmaterial enthält.
Verfahren zur Bereitstellung einer Beschichtung (14) für einen Gegenstand (10), das die folgenden Schritte umfaßt: (i) Aufbringen einer Beschichtung auf ein Substrat (12) eines Gegenstandes; (ii) Härten der Beschichtung aus Schritt (i), während ein flüssiges Beschichtungsmaterial innerhalb der härtenden Beschichtung unter Bildung einer Beschichtungsmatrix eingeschlossen und suspendiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat eine Aufhängungskomponente ist.
Verfahren nach Anspruch 14, bei dem das Biegen der Beschichtungsmatrix die suspendierte flüssige Beschichtung freisetzt, um die Komponente zu beschichten.