DE69704628T2

DE69704628T2 - Verfahren zur herstellung von mehrschichtiger beschichtung mit einer abziehbaren deckschicht

Info

Publication number: DE69704628T2
Application number: DE69704628T
Authority: DE
Inventors: Michael Fowler
Original assignee: PRC Desoto International Inc
Current assignee: PRC Desoto International Inc
Priority date: 1996-09-26
Filing date: 1997-09-24
Publication date: 2001-09-13
Anticipated expiration: 2017-09-25
Also published as: GB9620246D0; EP0930944B1; TW372201B; DE69704628D1; CA2271627A1; AU4314397A; CN1230908A; NO991462D0; NO991462L; PL332373A1; US6217945B1; BR9712129A; KR20000036141A; CN1067301C; WO1998013148A1; ZA978599B; AU734962B2; ATE200636T1; ES2158584T3; JP2001500786A

Description

Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung bezieht sich auf das Aufbringen eines Beschichtungssystems auf ein Substrat, wobei eine gehärtete Primer-Beschichtung (Haftgrundierung) mit einer Deckschicht überbeschichtet (überzogen) wird, welche ablösbar sein soll, d. h. von dem mit einem Primer versehenen Substrat durch ein Stripplösungsmittel entfernbar sein soll und zwar ohne Entfernung des Primers von dem Substrat. Solche Beschichtungssysteme werden an Flugzeugen häufig verwendet und können auch auf anderen Substraten, z. B. Nutzfahrzeugen, Automobilen, Yachten oder Eisenbahn-Fahrzeugen verwendet werden.
Flugzeuge werden gewöhnlich mit einem Primer angestrichen, welcher auf einem Epoxyharz und einem Härtungsmittel, insbesondere einem amino-funktionellen Härtungsmittel basiert, wenngleich der Primer eine andere gehärtete Beschichtung, z. B. Polyurethan sein kann. Die Deckschicht basiert gewöhnlich auf Polyurethan, insbesondere auf einem Polyester-Urethan. Die Beschichtungen müssen gegen Wasser und bestimmte organische Lösungsmittel wie Flugbenzin beständig sein und vorzugsweise auch gegen Hydraulikflüssigkeiten auf der Basis von Phosphatestern, wie beispielsweise Tricresylphosphat oder Tri-n- butylphosphat, z. B. gegen die unter dem Markennamen "Skydrol" verkauften Hydraulikflüssigkeiten beständig sein. Jede Beschichtung wird allgemein durch die Reaktion von Komponenten gehärtet, welche getrennt abgepackt worden sind und bei oder kurz vor dem Aufbringen vermischt werden. Wenn ein Flugzeug erneut gestrichen werden soll, ist es üblich, wenigstens den Deckanstrich vor dem erneuten Anstreichen zu entfernen, wobei ein Farbablösemittel verwendet wird. Die bevorzugten Stripplösungsmittel, die derzeit verwendet werden, basieren auf wässrigem Benzylalkohol mit sauren (Ameisensäure) oder alkalischen Additiven, wenngleich einige halogenierte Lösungsmittel wie beispielsweise Methylenchlorid mit Phenol immer noch verwendet werden. Im Allgemeinen haftet der Deckanstrich an dem Primer so fest, dass der Deckanstrich nicht abgelöst werden kann, ohne den Primer zu entfernen oder wenigstens zu beschädigen. Flugzeugeigner und -betreiber würden ein Anstrichsystem bevorzugen, bei dem der Primer auf dem Flugzeug bleibt, um zu verhindern, dass das Stripplösungsmittel mit in der Flugzeugkonstruktion verwendeten Harzen, Dichtungsmitteln oder Klebstoffen oder mit dem Metallsubstrat in Berührung kommt, und um die Wiederholung der Vorbehandlung und Primer-Beschichtung des Flugzeugs zu vermeiden.

Technischer Hintergrund

Bestehende ablösbare Beschichtungssysteme verwenden allgemein eine Zwischenbeschichtung zwischen dem Primer und der Deckschicht. Eine Art von Zwischenbeschichtung, die in GB-A-1511935 beschrieben ist, ist ein nichtvernetztes Polyamid. Dieses ist wenigstens teilweise beständig gegen das Lösungsmittel, das zum Entfernen der Deckschicht verwendet wird, und kann selbst leicht durch Lösungsmittel auf Alkoholbasis entfernt werden, um den Primer bloßzulegen. Entsprechend beschreibt DE-A-25 28 943 eine Beschichtung aus einem linearen nichtvernetzten elastischen Polyurethan, die zwischen einem vernetzten Polyurethan-Primer und Deckschichten verwendet wird. EP-A-147984 beschreibt eine undurchlässige Zwischenbeschichtung, umfassend ein filmbildendes Additionspolymer, umfassend Einheiten aus einem vinylaromatischen Monomer und Einheiten aus einem Monomer, das eine Hydroxyalkylgruppe enthält, in einer solchen Menge, dass ein Hydroxylgehalt des Additionspolymers im Bereich von 0,5 bis 5 Gew.-% bereitgestellt wird, das mit einem Polyisocyanat umgesetzt wird, das mindestens 2 Isocyanatgruppen pro Molekül enthält. EP 0 014 597 beschreibt die Verwendung von säure-funktionellen Anstrichmitteln als Zwischenbeschichtungen zwischen einer Primer-Beschichtung und einer Deckschicht, welche ein leichtes Ablösen der Deckschicht durch Alkali gestattet. Die Lehre von EP 0 014 597 ist, dass die organischen Polymere oder Harze, die in diesen Anstrichmitteln verwendet werden, filmbildend sind und eine genaue Säurezahl aufweisen.
Alle diese Zwischenbeschichtungen des Standes der Technik basieren auf Lösungen von synthetischen Harzen in organischen Lösungsmitteln. Es bestand ein Bedarf an einer Zwischenbeschichtung, die weniger und vorzugsweise kein flüchtiges organisches Lösungsmittel freisetzt.

Beschreibung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Behandlung eines Substrats bereit, das einen gehärteten Primer aufweist, wobei, um diesen zur Beschichtung mit einer härtbaren Deckschicht vorzubereiten, die, wenn sie gehärtet ist, durch ein Stripplösungsmittel entfernbar ist, ein nichtflüchtiges polares Material auf das mit dem Primer versehene Substrat aus einem wässrigen flüssigen Träger aufgebracht wird, um die Entfernung der Deckschicht von dem Primer durch ein Stripplösungsmittel zu erleichtern, dadurch gekennzeichnet, dass dieses polare Material eine ausreichend hohe Affinität zu der Primeroberfläche aufweist, so dass es nicht durch Spülen mit Wasser abgewaschen wird und dass dieses polare Material ein nicht filmbildendes Material ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform stellt die Erfindung ein Verfahren zur Überbeschichtung eines Substrats, das einen gehärteten Primer aufweist, bereit, umfassend die Schritte des Behandelns des Substrats mit dem polaren Material und des Aufbringens einer härtbaren Deckschicht auf das behandelte Substrat.
In einem Aspekt sieht die vorliegende Erfindung die Verwendung eines nichtflüchtigen, nicht filmbildenden polaren Materials in einem Verfahren zur Behandlung und/oder Überbeschichtung eines Substrats vor, das einen gehärteten Primer aufweist.
Unter "gehärteter Primer" verstehen wir einen Primer, welcher durch eine chemische Reaktion härtbar ist, wenn er aufgebracht ist, und der ausreichend gehärtet wurde, so dass er dann, wenn die polare organische Verbindung (das polare Material) aufgebracht wird, wenigstens berührungstrocken ist. Die polare organische Verbindung wird somit gewöhnlich wenigstens 2 oder 3 Stunden, nachdem das Substrat mit dem Primer beschichtet wurde, aufgebracht und kann zu einem späteren Zeitpunkt aufgebracht werden, beispielsweise mehrere Tage oder noch später, wenn der Primer voll ausgehärtet ist.
Das polare Material ist keine Zwischenbeschichtung, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist, und ist im Allgemeinen kein filmbildendes Material. Es ist nichtflüchtig, d. h., es verdampft nicht in nennenswertem Umfang bei 20ºC. In einigen Fällen ist es vorzugsweise nicht polymer, wenngleich Polymere oder Oligomere mit einer Mehrzahl von anionischen Gruppen verwendet werden können und in anderen Fällen bevorzugt sein können. Das polare Material, insbesondere wenn es nicht polymer ist, kann in einer solch geringen Dicke aufgebracht werden, dass es auf der Primeroberfläche als molekulare Monoschicht oder partielle Monoschicht vorhanden ist, z. B. als eine Monoschicht, die 10 bis 60 oder 80% der Oberfläche bedeckt. Unerwarteterweise gestattet das polare Material eine gute Adhäsion zwischen der Deckschicht und dem Primer beim Aufbringen der Deckschicht und während der Nutzung, schwächt jedoch die Zwischenschicht-Adhäsion zwischen dem Primer und der Deckschicht, wenn die Deckschicht durch das Stripplösungsmittel aufgequollen ist. Die Eignung eines Kandidaten für das polare Material kann leicht ermittelt werden durch Aufbringen auf das mit einem Primer versehene Substrat und Spülen mit Wasser, um zu sehen, ob es vollständig entfernt wird.
Der Primer basiert vorzugsweise auf einem Epoxyharz, das mit einem amino-funktionellen Härtungsmittel wie beispielsweise einem amino-funktionellen Polyamid und/oder einem araliphatischen Diamin gehärtet ist. Ein vernetzter Polyurethan-Primer ist eine Alternative. Der Primer enthält im Allgemeinen ein Korrosionsschutzpigment wie beispielsweise ein Chromat, Phosphat, Phosphonat oder Molybdat und kann ein oder mehrere andere Pigmente und/oder Füllstoffe enthalten. Die Primer-Beschichtung kann aus einer Lösung oder Dispersion in einem organischen Lösungsmittel aufgebracht werden oder kann eine lösemittelarme oder lösemittelfrei Zusammensetzung sein oder kann als wässrige Zusammensetzung aufgebracht werden.
Viele der polaren Materialien, welche sich als wirksam erwiesen haben, insbesondere über amingehärteten Epoxy-Primem, enthalten wenigstens eine saure Gruppe wie beispielsweise eine Carbonsäuregruppe oder Sulfonsäuregruppe oder Phosphonsäuregruppe, die in Form der freien Säure oder des Salzes vorliegt. Im Allgemeinen liegen Carbonsäuregruppen, sofern sie vorhanden sind, vorzugsweise in Form der freien Säure vor, wogegen Sulfonsäure- oder Phosphonsäuregruppen, sofern sie vorhanden sind, vorzugsweise vollständig oder teilweise neutralisiert sind, z. B. in Form eines Alkalimetallsalzes. Das polare Material ist gewöhnlich eine polare organische Verbindung, vorzugsweise eine polare organische aromatische Verbindung. Die saure Gruppe ist vorzugsweise direkt an einen aromatischen Ring gebunden. Viele der wirksamen Verbindungen enthalten zusätzlich wenigstens eine Hydroxygruppe und/oder Aminogruppe. Das polare Material (die polare organische Verbindung) weist vorzugsweise ein Molekulargewicht im Bereich von 120 oder 150 bis zu ungefähr 1000 oder 1500 auf. Viele der wirksamen Verbindungen sind als Farbstoffe bekannt, wenngleich eine der am meisten bevorzugten Verbindungen Gallussäure (3,4,5-Trihydroxybenzoesäure) ist, welche allgemein nicht als Farbstoff angesehen wird. 2,5-Dihydroxybenzoesäure ist ebenfalls wirksam, wenngleich 3,5-Dihydroxybenzoesäure beim Ablösen viel weniger wirksam ist. 4,5-Dihydroxy-1,3-benzoldisulfonsäure (allgemein in Form des Dinatriumsalzes verwendet) bewirkt ebenfalls eine selektive Ablösung. Beispiele für saure Farbstoffe, von denen festgestellt wurde, dass sie eine selektive Ablösung bewirken, sind Katecholviolett (Catechol Violet), Echtgrün, Lissamingrün SF, Orange G, Amidoschwarz und Methylorange. Die chemischen Strukturen dieser Farbstoffe sind nachstehend gezeigt. Amidoschwarz Echtgrün Lissamingrün SF Orange G Katecholviolett Methylorange
Es können Mischungen von polaren Materialien verwendet werden, z. B. Mischungen aus Gallussäure mit einem Farbstoff wie beispielsweise Echtgrün. Weitere Beispiele für saure Farbstoffe, welche eine selektive Ablösung ergeben können, sind Sulfonylporphyrine, z. B. 5, 10, 15, 20-Tetrakis (4-sulfonatophenyl)-porphin-mangan(III)-chlorid mit dem Molekulargewicht 1023, Bromkresolpurpur, Calcion (ein sulfonat-funktioneller Farbstoff), Fluoreszierender Aufheller 28 (fluorescent brightener 28) (ein optischer Aufheller), Nigrosin (Säureschwarz 2), Brilliantschwarz BN, Zitrazinsäure, Xylenolblau-Na-Salz, Reaktivblau 2, Xylenolorange-Na-Salz, Brilliantblau R, Brilliantblau G und Chromoxancyanin R. Aurin (Rosolsäure), welches ein saurer Farbstoff ist, obwohl es keinerlei Carbonsäuregruppen oder stärkere Säuregruppen enthält, ist ebenfalls mäßig wirksam.
Der Farbstoff Safranin O mit der Struktur
welche keine sauren Gruppen enthält, hat sich ebenfalls als wirksam erwiesen, wenngleich andere Farbstoffe, die Amin- oder Hydroxylgruppen enthalten und keine sauren Gruppen aufweisen, wie beispielsweise Malachitgrün, Nachtblau und Kristallviolett sich als unwirksam erwiesen haben.
Beispiele für säure-funktionelle polymere polare Materialien, welche eine selektive Ablösung ergeben haben, sind eine stark verzweigte Poly(5-hydroxyisophthalsäure), Poly(styrolsulfonat) in Form des Natriumsalzes, Natriumpolyphosphat und Polyacrylsäure. Guluronsäureoligomere und Mannuronsäureoligomere (erhalten durch Depolymerisation von Alginsäure) sind ebenfalls wirksam. Alle diese Materialien können aus einer wässrigen Lösung aufgebracht werden.
Gluconsäure ist ein Beispiel für eine nicht-aromatische saure organische polare Verbindung, welche ziemlich wirksam eine selektive Ablösung ergibt. Wir haben festgestellt, dass Materialien, die als oberflächenaktive Stoffe verkauft werden, gewöhnlich keine selektive Ablösung bewirken.
Die Konzentration des polaren Materials in dem flüssigen wässrigen Träger, der auf das mit einem Primer versehene Substrat aufgebracht wird, liegt allgemein im Bereich von 0,0001 bis 20 g/l (Gramm pro Liter). Das polare Material wird vorzugsweise aus einer wässrigen Lösung aufgebracht. Die wässrige Zusammensetzung wird vorzugsweise auf das mit einem Primer versehene Substrat aufgetragen und anschließend mit Wasser gespült, wenngleich es einfach auf das mit einem Primer versehene Substrat ohne Spülen aufgetragen werden kann. Der wässrige flüssige Träger kann ein organisches Lösungsmittel (vorzugsweise mit geringer Flüchtigkeit) enthalten, um die Benetzung der Primeroberfläche zu verbessern, z. B. ein Terpen (welches zusammen mit einem oberflächenaktiven Stoff verwendet werden kann) oder N-Methylpyrrolidon. Wenn ein solches organisches Lösungsmittel verwendet wird, ist es vorzugsweise in einer Menge von weniger als 20%, am meisten bevorzugt weniger als 10%, bezogen auf das Gewicht des wässrigen flüssigen Trägers, vorhanden. Wenn ein Spülen eingesetzt wird, hat die wässrige Lösung des polaren Materials im Allgemeinen eine Konzentration von wenigstens 0,01 g/l und vorzugsweise wenigstens 0,1 g/l des polaren Materials, und die Lösung ist vorzugsweise verdickt, z. B. so, dass sie thixotrop oder pseudoplastisch ist oder eine Viskosität aufweist, die der von herkömmlichen Anstrichmitteln entspricht. Das verwendete Verdickungsmittel kann beispielsweise ein hochdisperses Silicagel wie beispielsweise das unter dem Markennamen "Aerosil 200" verkaufte Silicagel sein, welches z. B. in einer Menge von 1 bis 4 Gew.-% der wässrigen Zusammensetzung verwendet werden kann, und/oder ein Bentonitton und/oder ein Polysaccharid sein. Die Konzentration von polarem Material in einer solchen verdickten Lösung beträgt allgemein bis zu 10 oder 20 g/l, z. B. 0,2 bis 5 g/l. Die wässrige Zusammensetzung kann durch herkömmliche Beschichtungsverfahren wie Sprühen, z. B. ein luftloses Sprühverfahren, Walzen oder Bürsten aufgebracht werden und wird vorzugsweise mit der mit einem Primer versehenen Oberfläche wenigstens eine oder zwei Minuten bis zu 1 oder 3 Stunden oder sogar 24 Stunden in Kontakt befassen, bevor mit Wasser gespült wird. Wir haben festgestellt, dass selbst nach einem gründlichen Spülen eine dünne Schicht des polaren Materials, allgemein 10&supmin;&sup5; bis 10&supmin;³ Gramm pro Quadratmeter fest an den Primer gebunden zurückbleiben. Wir glauben, dass, insbesondere am unteren Ende des Bereichs, diese Menge des polaren Materials einer Monoschicht oder partiellen Monoschicht (einer Monoschicht, die einen wesentlichen Teil der mit einem Primer versehenen Oberfläche bedeckt) entspricht.
Wenn kein Spülen eingesetzt werden soll, wird die wässrige Lösung des polaren Materials vorzugsweise als feines Spray, z. B. als Aerosolspray auf das mit einem Primer versehene Substrat aufgebracht, um eine gleichmäßige Verteilung des polaren Materials zu gewährleisten. Die Konzentration des polaren Materials in der wässrigen Lösung beträgt vorzugsweise 0,0001 bis 2 g/l, insbesondere 0,001 bis 0,01 oder 0,1 g/l, für Aerosolspray, wenngleich höhere Konzentrationen verwendet werden können, wenn das Aerosolspray fein genug ist, um eine gleichmäßige Verteilung zu ergeben. Die Menge des aufgebrachten polaren Materials beträgt vorzugsweise 10&supmin;&sup5; bis 10&supmin;¹, am meisten bevorzugt 10&supmin;&sup4; bis 10&supmin;³ oder 10&supmin;² Gramm pro Quadratmeter, wenn kein Spülen eingesetzt werden soll. Diese Menge an polarem Material, insbesondere am höheren Ende des Bereichs, führt zu einer Beschichtung, welche dicker ist als eine Monoschicht und bis zu 50 molekulare Schichten, z. B. 5 bis 25 molekulare Schichten dick sein kann. Wir haben festgestellt, dass für Gallussäure eine partielle Monoschicht im Allgemeinen die besten Ergebnisse ergibt, während für einige Farbstoffmoleküle eine Beschichtung, die dicker ist als eine Monoschicht, die besten Ergebnisse liefert. Selbst wenn kein Spülen eingesetzt wird, sollte das polare Material eine ausreichende Affinität für die Primeroberfläche aufweisen, so dass es durch Spülen mit Wasser nicht von der Primeroberfläche abgewaschen wird.
Das aufgebrachte Deckschicht-Anstrichmittel ist allgemein eine härtbare Beschichtung, die zwei oder drei miteinander reagierende Komponenten umfasst, welche gewöhnlich getrennt abgepackt sind und beim Aufbringen (z. B. durch ein Doppeleinlaufspray) oder kurz vor dem Aufbringen (z. B. bis zu 8 Stunden vorher) vermischt werden. Das Deckschicht-Anstrichmittel, insbesondere für Flugzeugbeschichtungen, ist vorzugsweise ein Polyurethan wie beispielsweise ein Polyesterurethan, wenngleich andere härtbare Anstrichmittel wie Polyester-, Fluorpolymer- oder Acrylpolymer-Anstrichmittel, die beispielsweise auf oxazolidinfunktionellen Acrylpolymeren basieren, verwendet werden können. Das Deckschicht- Anstrichmittel wird vorzugsweise aus einer Lösung in einem organischen Lösungsmittel aufgebracht, es kann aber allgemein aus einer Dispersion in Wasser und/oder einem organischen Lösungsmittel aufgebracht werden.
Ganz gleich, ob ein Spülen eingesetzt wurde oder nicht, wird die Lösung des polaren Materials vorzugsweise auf dem mit einem Primer versehenen Substrat wenigstens 30 Minuten, vorzugsweise wenigstens 2 oder 3 Stunden lang trocknen gelassen, bevor die Deckschicht aufgebracht wird.
Nachdem die Deckschicht aushärten gelassen wurde, und zwar vorzugsweise wenigstens 3 Tage lang, haftet sie fest auf dem Primer und das Beschichtungssystem ist beständig gegen ein Besprühen mit salzhaltigem Wasser und gegen das Eintauchen in "Skydrol"-Phosphatester und allgemein gegen das Eintauchen in Wasser, ohne eine Abtrennung der Deckschicht von dem Primer oder eine nennenswerte Blasenbildung. Wenn jedoch die Deckschicht mit einem Farbablösemittel behandelt wird, in dem sie aufquillt, insbesondere in einem Ablösemittel der Art, die kommerziell verwendet wird, um Flugzeuganstrichmittel abzulösen, erfolgt ein Aufquellen der Deckschicht, gefolgt von einer Ablösung von dem Primer. Die Deckschicht löst sich von dem Primer ab und kann direkt abfallen oder wird leicht durch Waschen mit Wasser mit geringem Druck entfernt. Die Deckschicht kann leicht innerhalb eines Zeitraums entfernt werden, welcher allgemein 10 Minuten bis 5 Stunden und gewöhnlich 0,5 bis 2 Stunden nach dem Aufbringen des Farbablösemittels beträgt, und zwar ohne jegliche Ablösung des Primers. Der Primer kann durch das Farbablösemittel etwas aufgequollen oder verfärbt sein, er widersetzt sich aber einer Entfernung zusammen mit der Deckschicht und haftet weiterhin an dem Substrat. Die gegebenenfalls vorhandene Aufquellung des Primers verschwindet, wenn das Farbablösemittel trocknet. Das am häufigsten verwendete Ablösemittel zum Ablösen von Flugzeuganstrichmitteln, insbesondere Polyurethan-Deckschichten, ist ein wässriges verdicktes Gemisch aus Benzylalkohol und Ameisensäure. Alternative Ablösemittel sind alkalischer verdickter wässriger Benzylalkohol oder ein Ablösemittel auf der Basis von Methylenchlorid und Phenol (das verwendet wird, um bestimmte Fluorpolymer- und Acryl-Deckschichten abzulösen).
Es ist uns nicht ganz klar, was genau mit dem polaren Material geschieht, das an die Primeroberfläche gebunden ist, wenn das Farbablösemittel aufgebracht wird. Es ist stark bevorzugt, dass das polare Material auf die Primeroberfläche wieder aufgebracht wird, bevor eine frische Schicht einer Deckschicht aufgebracht wird, so dass die frische Deckschicht ablösbar ist.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele veranschaulicht.

Beispiel 1

Aluminiumplatten wurden mit einer 20 Mikrometer-Schicht aus einem Epoxy-Primer auf der Basis eines kondensierten Bisphenol A/Epichlorhydrin-Epoxyharzes und eines Aminhärtungsmittels, welcher Korrosionsschutzpigmente enthielt, beschichtet, welcher aus einer Lösung in einem organischen Lösungsmittel aufgebracht wurde und bei Umgebungstemperatur aushärten gelassen wurde.
5 Stunden nach dem Aufbringen des Primers wurden die mit dem Primer versehenen Platten mit einer wässrigen Lösung mit 0,9 g/l, Gallussäure besprüht. Nach 10 Minuten wurden die Platten mit Leitungswasser gespült und über Nacht trocknen gelassen. Eine partielle Monoschicht aus Gallussäure haftete an der Primeroberfläche. Eine spektroskopische Analyse der Oberfläche zeigte, dass die Gallussäure-Monoschicht ungefähr 15% der Oberfläche bedeckte und dass die Menge an Gallussäure auf der Oberfläche ungefähr 3 · 10&supmin;&sup5; g/m² der Oberfläche betrug.
24 Stunden nach dem Spülschritt wurden die Platten mit einem pigmentierten Polyurethan- Deckschichtanstrichmittel, das aus einer Mischung von organischen Lösungsmitteln aufgebracht wurde, bis zu einer Trockenfilmdicke von 60 Mikrometer sprühbeschichtet. Die Deckschicht war ein 2-Komponenten Polyurethan eines häufig für Flugzeuge verwendeten Typs, das eine hydroxy-funktionelle Polyester-Komponente und eine aliphatische Polyisocyanat-Komponente umfasste. Die Deckschicht wurde unter Umgebungsbedingungen zwei Wochen lang aushärten gelassen, bevor sie im Hinblick auf die Ablösbarkeit und die chemische Beständigkeit getestet wurde.
Einige der beschichteten Platten wurden mit dem Stripplösungsmittel auf Benzylalkoholbasis "Turco 9090" beschichtet. Nach 90 Minuten hatte sich die Deckschicht von dem Primer abgelöst.
Die Deckschicht wurde anschließend durch das mit geringem Druck durchgeführte Waschen mit Wasser leicht entfernt, welches zum Beseitigen des Stripplösungsmittels verwendet wurde (ein Teil fiel bereits vor dem Waschen ab), wobei eine saubere intakte Primeroberfläche zurückblieb.
Einige der beschichteten Platten wurden mit dem Stripplösungsmittel auf Ameisensäurebasis "Turco 6776" beschichtet. Nach einer Stunde hatte sich die Deckschicht von dem Primer abgelöst und wurde leicht entfernt.
Einige der beschichteten Platten wurden durch 17 Tage langes Eintauchen in heiße (70ºC) Hydraulikflüssigkeit "Skydrol" getestet. Es wurde keine Beeinträchtigung beobachtet.
Einige der beschichteten Platten wurden durch 15 Tage langes Eintauchen in kaltes Leitungswasser getestet. Es wurde eine sehr geringe Blasenbildung beobachtet, aber die Adhäsion des Überzugs betrug 100% in einem Gitterschnitt-Test, ganz gleich ob dieser im nassen Zustand oder nach dem Trocknen durchgeführt wurde.

Beispiele 2 bis 4

Das Verfahren von Beispiel 1 wurde wiederholt, wobei eine 0,66 g/l-Lösung des Farbstoffs Echtgrün anstelle von Gallussäure verwendet wurde. Eine spektroskopische Analyse der Oberfläche zeigte, dass die Farbstoffmonoschicht ungefähr 35% der Oberfläche bedeckte und dass ungefähr 1 · 10&supmin;&sup4; g/m² des Farbstoffs auf der Oberfläche vorhanden waren. Beispiel 1 wurde auch für beide Chemikalien wiederholt, welche 19 Stunden (statt 5 Stunden) nach dem Aufbringen des Primers aufgebracht wurden. In allen Fällen wurde ein zufriedenstellendes Ablösen der Deckschicht erzielt (die Zeit, die für saubere Ablösungen erforderlich ist, kann schwanken). Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 1 zusammengefasst. Tabelle 1
Die Beschichtungssysteme der Beispiele 1 und 2 wurden auch hinsichtlich der Ablösbarkeit unter Verwendung des Stripplösungsmittels "Turco 1270/5" getestet, welches ein Lösungsmittel auf der Basis von alkalischem wässrigen Benzylalkohol ist. Das Beschichtungssystem von Beispiel 2 ergab eine saubere Ablösung (sauberes Ablösen der Deckschicht) nach 90 Minuten. Das Beschichtungssystem von Beispiel 1 erforderte 4,5 Stunden in Kontakt mit dem Stripplösungsmittel, aber dann wurde eine saubere Ablösung der Deckschicht erzielt.

Beispiele 5 bis 8

Unter Befolgung der Arbeitsvorschrift von Beispiel 1 wurden Platten mit Beschichtungssystemen beschichtet, in denen die folgenden polaren organischen Verbindungen anstelle von Gallussäure verwendet wurden.
Der verwendete Ablösbarkeitstest war ein Schnelltest unter Verwendung von Ameisensäure. Eine sehr gute Ablösbarkeit (Deckschicht löste sich selbst ab) wurde in 10 Minuten in den Beispielen 5 und 6 erzielt und die Deckschicht konnte in Beispiel 7 leicht und in Beispiel 8 ziemlich leicht abgelöst werden.

Beispiele 9 bis 17

Aluminiumplatten wurden vor dem Beschichten mit Chromsäure gebeizt. Der in Tabelle 2 nachstehend angegebene Primer wurde durch Sprühen aufgebracht und 4 Stunden bei 50% relativer Feuchtigkeit (R. H.) und 22ºC getrocknet. Die mit dem Primer versehenen Platten wurden in eine Lösung von 0,2 Gew.-% wässriger Gallussäure 20 Minuten lang eingetaucht, anschließend mit Leitungswasser gespült und bei 50% R. H. und 22ºC 24 Stunden lang an der Luft getrocknet, bevor sie mit der in Tabelle 2 angegebenen Deckschicht überzogen wurden. Ablösungstests erfolgten in doppelter Ausfertigung, nach 7-tägigem Trocknen an den vollständig überzogenen Platten bei 50% R. H. und 22ºC. Die verwendeten Ablösemittel waren "Turco 9090" (auf der Basis von Ameisensäure/Oxalsäure) für die Beispiele 9-14 und "Turco 5351" (auf der Basis von Methylenchlorid/Phenol) für die Beispiele 15-17. Zwei weitere getrocknete Platten wurden hinsichtlich der Beständigkeit gegen Skydrol und Wasser getestet (zwei Wochen Eintauchen in Skydrol bei 70ºC bzw. 7 Tage Eintauchen in Wasser bei 40ºC). Tabelle 2
*Ti-Flex, Desothane, Desoprime und Aviox sind Markennamen.
Alle Beispiele wiesen eine selektive Ablösung auf, wobei die Deckschicht sich innerhalb von 90 Minuten von dem Primer ablöste und anschließend durch Waschen mit Wasser mit niedrigem Druck leicht entfernt wurde.
Die Beispiele 9 bis 13 und 15 bis 17 wiesen keine Beeinträchtigung in dem Skydroleintauchtest auf. Das Anstrichmittelsystem von Beispiel 14 war 5 Tage lang beständig gegen Skydrol, wies aber einen gewissen Verlust der Adhäsion nach 14-tägigem Eintauchen in Skydrol auf.
Alle Beispiele überstanden den Wassereintauchtest ohne Blasenbildung oder andere Beeinträchtigung.

Beispiele 18 bis 40

Die in Tabelle 3 nachstehend beschriebenen polaren Materialien wiesen wenigstens eine angemessene Wirksamkeit in einem kurzen vorläufigen selektiven Ablösungstest auf.
Aluminiumplatten wurden mit einem Epoxy/Amin-Primer-Klarüberzug wie in Beispiel 1 beschichtet und 4 Stunden bei 23ºC altern gelassen, bevor sie in eine wässrige Lösung von 1 g/l des polaren Materials bei 30-35ºC 30 Minuten lang eingetaucht wurden. Die Platten wurden nicht gespült, sondern vertikal aufgestellt, um 135 Minuten lang an der Luft zu trocknen, und anschließend mit einer weißen Polyurethan-Deckschicht aus Desothane beschichtet. Die vollständig beschichtete Platte wurde bei Umgebungstemperatur ungefähr 24 Stunden und anschließend bei 40ºC über Nacht getrocknet.
Die Platten wurden anschließend hinsichtlich einer selektiven Ablösung durch das Stripplösungsmittel auf der Basis von wässrigem Benzylalkohol/Ameisensäure "Turco 9090" und durch das Stripplösungsmittel "Turco 1270/5" getestet, welches wässrigen Benzylalkohol umfasst, der bis zu pH12 alkalisch gemacht ist.
Die Kontaktzeit in Minuten mit jedem Stripplösungsmittel ist in Tabelle 3 gezeigt, ebenso wie der Grad der Ablösung, d. h., der Prozentsatz der Fläche der Platte, über der die Deckschicht leicht von dem Primer abgelöst wurde.
Wie aus der Tabelle ersichtlich ist, ergaben alle diese Materialien eine selektive Ablösung über wenigstens 70% der Fläche der Platte (Mittelwert über zwei Ablösevorgänge) in diesen Tests. Ohne das polare Material wurde keine selektive Ablösung erzielt. Die Verwendung von herkömmlichen oberflächenaktiven Stoffen wie Natriumstearat anstelle der vorstehenden polaren Materialien ergab ebenfalls keine selektive Ablösung.

Claims

1. Verfahren zur Behandlung eines Substrat, das einen gehärteten Primer aufweist, wobei, um diesen zur Beschichtung mit einer härtbaren Deckschicht vorzubereiten, die, wenn sie gehärtet ist, durch ein Stripplösungsmittel entfernbar ist, ein nichtflüchtiges polares Material auf das mit dem Primer versehene Substrat aus einem wässrigen flüssigen Träger aufgebracht wird, um die Entfernung der Deckschicht von dem Primer durch ein Stripplösungsmittel zu erleichtern, dadurch gekennzeichnet, dass dieses polare Material eine ausreichend hohe Affinität zu der Primeroberfläche aufweist, so dass es nicht durch Spülen mit Wasser abgewaschen wird und dass dieses polare Material ein nichtfilmbildendes Material ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das polare Material eine nichtpolymere organische Verbindung mit einem Molekulargewicht im Bereich von 120 bis 1500 ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das polare Material eine nichtpolymere aromatische organische Verbindung mit einem Molekulargewicht im Bereich von 150 bis 1000 ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das polare Material ein Polymer oder Oligomer mit einer Mehrzahl von anionischen Gruppen ist.

5. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das polare Material eine saure aromatische organische Verbindung ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die aromatische Verbindung wenigstens eine Carbonsäuregruppe enthält.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die aromatische Verbindung wenigstens eine Sulfonsäuregruppe enthält.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die aromatische Verbindung zusätzlich wenigstens eine Hydroxygruppe und/oder Aminogruppe enthält.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die aromatische Verbindung Gallussäure ist.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Primerbeschichtung auf einem Epoxyharz basiert, das mit einem aminofunktionellen Härtungsmittel gehärtet ist.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Primerbeschichtung auf einem vernetzten Polyurethan basiert.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das mit einem Primer versehene Substrat, das das polare Material trägt, anschließend mit einer Deckschicht, die ein härtbares Polyurethan enthält, überbeschichtet wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das mit einem Primer versehene Substrat, das das polare Material trägt, anschließend mit einer Deckschicht, die einen härtbaren Polyester, Fluorpolymer oder Acrylpolymer enthält, überbeschichtet wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das polare Material aus einer verdickten wässrigen Lösung aufgebracht wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das mit einem Primer versehene Substrat nach Aufbringen des polaren Materials mit Wasser gewaschen wird.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das polare Material auf das mit dem Primer versehene Substrat aus einer wässrigen Lösung mit einer Konzentration von 0.01 bis 20 g/l aufgebracht wird.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das polare Material auf das mit dem Primer versehene Substrat mit einem Aerosolspray aufgebracht wird.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Konzentration des polaren Materials in dem Aerosolspray 0,001 bis 2 g/l beträgt.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das polare Material, wenn es aufgetragen ist, als eine molekulare Monoschicht oder partielle Monoschicht auf der mit dem Primer versehenen Oberfläche vorhanden ist.

20. Verfahren zur Überbeschichtung eines Substrats, die einen gehärteten Primer aufweist, umfassend die Schritte des Behandelns des Substrats nach dem Verfahren einer der vorstehenden Ansprüche und des Aufbringens einer härtbaren Deckschicht auf das behandelte Substrat.

21. Verwendung eines nichtflüchtigen nichtfilmbildenden polaren Materials in einem Verfahren zur Behandlung und/oder Überbeschichtung eines Substrats, das einen gehärteten Primer aufweist, nach einem der vorstehenden Ansprüche.