DE3531370A1 - Lacksystem fuer eine korrosions- und schlagfeste lackierung - Google Patents
Lacksystem fuer eine korrosions- und schlagfeste lackierungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Lacksystem zur Bildung einer
korrosions- und steinschlagfesten Lackierung auf Stahl- und Eisenoberflächen,
bestehend aus einem Grundierlack und einem Decklack.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Verwendung dieses Lacksystems
für die korrosions- und steinschlagfeste Lackierung von Stahl-
und Eisenoberflächen.
Zur korrosions- und steinschlagfesten Lackierung von
Stahloberflächen im Unterbodenbereich von Kraftfahrzeugen werden
diese Flächen im allgemeinen phosphatiert und dann durch kathodische
Tauchlackierung (KTL) grundiert. Auf die Grundierung wird meistens
ein Decklack aufgebracht, z. B. ein 2K-Acryl-Lack. Die Vorbereitung
für eine anschließende KTL-Beschichtung erfordert mehrere Arbeitsgänge
für die Entfettung, Spülung, Phosphatierung und diverse Nachspülungen.
Oft durchläuft das Werkstück zur Durchführung dieser Arbeitsgänge
eine Gesamtanlage, die in 7 oder mehr Zonen eingeteilt ist.
Eine derartige Vorbehandlung ist relativ energieaufwendig. Auch die
KTL selbst erfordert mehrere Arbeitsgänge, wie z. B. Tauchung, Nachspülung
und Einbrennen. Häufig betragen die Energiekosten für die
Phosphatierung und KTL schon etwa das 3-fache der Materialkosten.
Darüber hinaus sind die Investitionskosten für die Phosphatierung und
KTL so beträchtlich, daß die Wirtschaftlichkeit für Lackverarbeiter
mit begrenzten Stückzahlen, insbesondere im Bereich der Zulieferer
der Automobilindustrie, nicht gegeben ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Lacksystem
und ein Verfahren zur Verwendung dieses Lacksystems zu schaffen,
das eine hohe Korrosions- und Steinschlagfestigkeit auf Stahloberflächen
ergibt, so daß es anstelle der Phosphatierung-KTL z. B. für
KFZ-Teile im Unterbodenbereich eingesetzt werden kann. Insbesondere
sollen im Vergleich zur Phosphatierung/KTL die Betriebskosten wesentlich
verringert werden. Darüber hinaus sollen die Investitionskosten
für eine Phosphatierungs- und KTL-Anlage vermieden werden, so daß
eine korrosions- und steinschlagfeste Lackierung auch bei begrenzten
Stückzahlen in wirtschaftlicher Weise aufgebracht werden kann. Schließlich
soll das erfindungsgemäße Lacksystem einer Phosphatierung/KTL/
Decklackierung in den technischen Eigenschaften der ausgehärteten
Lackschicht überlegen sein.
Diese Aufgabe wird bei einem Lacksystem aus Grundierung
und Decklack erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Grundierung
Zinkstaub, ein Bindemittel auf der Basis Epoxidharz/Polyisocyanat
oder Epoxidharz/Polyamin oder eines feuchtigkeitshärtenden höhermolekularen
Polyisocyanats und Lösungsmittel enthält und der Decklack
ein Bindemittel auf der Basis Polyacrylatol + Polyesterpolyol/Polyisocyanat
und Lösungsmittel enthält. Die Bindemittel des Grundierlacks
sind bevorzugt 2K-Binder mit Epoxidharz als Lackkomponente und
Polyisocyanat bzw. Amin als Härter. Das besonders bevorzugte Bindemittel
ist Epoxidharz/Polyisocyanat. Bei der Vernetzung mit Polyisocyanat
ist ein hydroxylgruppenhaltiges Epoxidharz einzusetzen. Bei
der Vernetzung mit Amin kann das Epoxidharz frei von OH-Gruppen sein.
Die als Härter eingesetzten Polyisocyanate sind bevorzugt höhermolekulare
aliphatische Polyisocyanate. Die als Härter für das Epoxidharz
eingesetzten Amine sind Polyamine, wie z. B. Äthylentriamin und Tri-
äthylentetramin, sowie Polyaminaddukte. In Sonderfällen kann auch
ein 1K-Binder, nämlich feuchtigkeitshärtendes Polyisocyanat, eingesetzt
werden. Der Decklack enthält ebenfalls einen 2K-Binder, wobei
die Lackkomponente ein Gemisch aus hydroxylgruppenhaltigem Acrylat
und hydroxylgruppenhaltigem Polyester ist. Insbesondere wird ein
schwach verzweigtes Polyesterpolyol eingesetzt. Das Gewichtsverhältnis
Polyacrylatpolyol : Polyesterpolyol liegt im allgemeinen in dem
Bereich von 20:1 bis 2:1, vorzugsweise in dem Bereich von 10:1 bis
4:1, insbesondere in dem Bereich von 6,6:1 bis 5:1. Der Polyester-
Polyurethan-Anteil an dem Polyurethan der Deckschicht steigert die
Elastizität der Schicht und fördert daher die Steinschlagfestigkeit
der gesamten Lackierung.
Vorzugsweise enthält der Grundierlack Zinkstaub und Aluminiumstaub
in einem Gewichtsverhältnis in dem Bereich von 2:1 bis
6:1, insbesondere in einem Verhältnis von etwa 4:1. Die Metalle
sind im wesentlichen frei von ihren Oxiden. Die Verunreinigung durch
andere Metalle liegt unter 1 Gew.-%. Vorzugsweise hat der Metallstaub
eine Korngröße in dem Bereich von etwa 3 µm bis etwa 30 µm, insbesondere
6 µm bis 12 µm. Im besonders bevorzugten Fall liegt die Korngröße
des Metallstaubs bei etwa 10 µm. Im besonders bevorzugten Fall
enthält die Grundierlackschicht 1,5 bis 4,0 Gew.-Teile Zink- und ggfs.
Aluminiumpulver auf 1 Gew.-Teil Bindemittel.
Nach der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Lacksystems enthält der Decklack Zinkphosphat, das zu den günstigen
Korrosions- und mechanischen Eigenschaften des aufgebrachten gehärteten
Lacksystems beiträgt. In dem Decklack können ferner organische
und/oder anorganische Pigmente und Füllstoffe enthalten sein. Geeignete
Pigmente sind beispielsweise TiO2, Ruß, Eisenoxide, Chromoxide.
Geeignete Füllstoffe sind z. B. BaSO4, Silikate, wie z. B. Erdalkalesilikate,
sowie hochdisperse Kieselsäure (SiO2). Zweckmäßigerweise
ist in dem Grundierlack und in dem Decklack ein Antiabsetzmittel enthalten.
Dieses Mittel verhindert das Absetzen des Metallstaubs in der
Grundierlackomponente. In der Decklackkomponente verhindert das
Antiabsetzmittel die Sedimentation der suspendierten Pigmente und/oder
Füllstoffe. Ein geeignetes Antiabsetzmittel ist z. B. Bentonit.
Geeignete Lösungsmittel für das erfindungsgemäße Lacksystem
sind u. a. Ester, Ätherester und Aromaten, wie Xylol, Toluol
und höhere aromatische Kohlenwasserstoffe. Das bevorzugte Lösungsmittel
ist Xylol. Bei Einsatz und Aminen als Härter der Grundierschicht
können auch Alkohole als Lösungsmittel des Grundierlacks eingesetzt
werden, z. B. Propanol und Butanol.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Lacksystems enthält der Grundierlack 10 bis 25 Gew.-Teile Bindemittel,
35 bis 70 Gew.-Teile Zinkstaub und 5 bis 20 Gew.-Teile Lösungsmittel
und der Decklack 20 bis 40 Gew.-Teile Bindemittel, 3 bis
10 Gew.-Teile Zinkphosphat und 5 bis 50 Gew.-Teile Lösungsmittel.
Ferner können in dem Decklack 10 bis 60 Gew.-Teile Pigment und/oder
Füllstoff enthalten sein. Das erfindungsgemäße Lacksystem zeichnet
sich durch einen hohen Gehalt an Festkörpern aus. So beträgt der
Festkörpergehalt des Grundierlacks vorzugsweise 65 bis 75 Gew.-%,
insbesondere 70 Gew.-%, und der Festkörpergehalt des Decklacks vorzugsweise
50 bis 75 Gew.-%, insbesondere z. B. 60 Gew.-%.
Das Verfahren zur Verwendung des Lacksystems für die
korrosions- und schlagfeste Lackierung von Stahl- und Eisenoberflächen
ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß man die Stahl- oder
Eisenoberfläche reinigt, auf die blanke, metallisch reine Oberfläche
den Grundierlack aufbringt und trocknet, auf den getrockneten Grundierlack
den Decklack aufbringt und bei einer Temperatur in dem Bereich
von 20 bis 120°C härtet. Im Gegensatz zu dem für die Herstellung
von korrosions- und steinschlagfesten Lackierungen bisher benutzten
KTL-Verfahren mit vorgeschalteter Phosphatierung erfordert das
erfindungsgemäße Verfahren eine geringere Anzahl von Arbeitsgängen, die
zudem weniger aufwendig sind. Die Reinigung der Stahl- bzw. Eisenoberfläche
erfolgt zweckmäßigerweise mechanisch, z. B. durch Sandstrahlen,
bis die Oberfläche blank und metallisch rein vorliegt. Demgegenüber
muß das Werkstück zur Vorbereitung der Phosphatierung eine Mehrzahl
von Behandlungszonen zur alkalischen Entfettung und Spülung
durchlaufen. Erfindungsgemäß können der Grundierlack und der Decklack
in konventioneller Weise aufgebracht werden, z. B. durch Airless-
Spritzen, Luftspritzen oder Streichen. Damit entfällt der Investitionsaufwand
für die KTL-Anlage und die damit im Zusammenhang stehenden
Hilfsanlagen, wie z. B. Abwasseraufbereitung und -entgiftung, Abluftverbrennung.
Dieser Investitionsaufwand kann einschließlich Phosphatierung
mit 5-10 Mio DM veranschlagt werden, verglichen mit 0,5 Mio DM
für eine Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die Trocknung des Grundierlacks braucht nur soweit zu gehen,
daß der Decklack aufgebracht werden kann. Diese Trocknungszeit liegt
unter Normalbedingungen bei der Grundierschicht vorzugsweise in dem
Bereich von 4 bis 12 Stunden, insbesondere 8 bis 10 Stunden. Die Trocknungszeit
der Deckschicht unter Normalbedingungen beträgt vorzugsweise
16 bis 30 Stunden, insbesondere etwa 24 Stunden. Bei Einsatz von Öfen
ist bei erhöhten Temperaturen eine forcierte Trocknung möglich. So
kann die Grundierschicht bei 8°C in 10 Minuten getrocknet und die
Deckschicht bei 80°C in 15 Minuten gehärtet werden.
Nach der bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens bringt
man den Grundierlack in einer Schichtdicke von 60 bis 120 µm, vorzugsweise
in einer Schichtdicke von ≦λτ100 µm auf. Der Decklack wird bei
der bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens in einer Schichtdicke
von 30 bis 100 µm, vorzugsweise einer Dicke ≦λτ80 µm aufgebracht. Wenn
neben der Korrosionsbeständigkeit auch eine hohe Multisteinschlagfestigkeit
erreicht werden soll, müssen die Dicken beider Lackschichten
in den oberen Bereichen liegen, d. h. ≦λτ100 µm für den Grundierlack
und ≦λτ80 µm für den Decklack. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
können in einem Duchlauf relativ dicke Schichten aufgebracht werden,
z. B. Schichten von 150 µm und mehr.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von Beispielen
näher beschrieben. Dabei werden die Eigenschaften des erfindungsgemäßen
Lacks mit denen eines nach Phosphatierung und KTL-Grundierung
aufgebrachten Lacks verglichen.
Es wird ein Grundierlack aus Lackkomponente und Härter
im Gew.-Verhältnis 3,5 : 1 hergestellt. Die beiden Bestandteile haben
die folgenden Zusammensetzung.
Lackkomponente:
22,5 Ge.-Teile Epoxid (Epoxy äquivalet = ca. 400; Epikote 1001 fest, Herst. Shell)
48 Gew.-Teile Zinkstaub (10 µm)
10 Gew.-Teile Aluminiumstaub (10 µm)
1,2 Gew.-Teile Bentonit
17,5 Gew.-Teile Xylol
Härter:
37,5 Gew.-Teile aliphatisches Polyisocyanat (Desmodur N 100%, Herst. Bayer AG)
62,5 Gew.-Teile Xylol
Lackkomponente:
22,5 Ge.-Teile Epoxid (Epoxy äquivalet = ca. 400; Epikote 1001 fest, Herst. Shell)
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10 Gew.-Teile Aluminiumstaub (10 µm)
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17,5 Gew.-Teile Xylol
Härter:
37,5 Gew.-Teile aliphatisches Polyisocyanat (Desmodur N 100%, Herst. Bayer AG)
62,5 Gew.-Teile Xylol
Ferner wird ein Decklack aus Lackkomponente und Härter im
Gewichtsverhältnis 4 : 1 hergestellt. Die Komponenten haben die folgende
Zusammensetzung.
Lackkomponente:
21,3 -Gew.-Teile Acrylharz (Desmophen A160 fest; Herst. Bayer AG)
4,26 Gew.-Teile Polyesterpolyol (schwach verzweigt) (Desmophen 670 fest)
7,0 Gew.-Teile Zinkphosphat
30,0 Gew.-Teile TiO2
0,17 Gew.-Teile Bentonit
0,17 Gew.-Teile feinteilige Kieselsäure
27,1 Gew.-Teile Xylol
10,0 Gew.-Teile Butylacetat
Härter: Es wurde der gleiche Härter wie im Grundierlack eingesetzt.
21,3 -Gew.-Teile Acrylharz (Desmophen A160 fest; Herst. Bayer AG)
4,26 Gew.-Teile Polyesterpolyol (schwach verzweigt) (Desmophen 670 fest)
7,0 Gew.-Teile Zinkphosphat
30,0 Gew.-Teile TiO2
0,17 Gew.-Teile Bentonit
0,17 Gew.-Teile feinteilige Kieselsäure
27,1 Gew.-Teile Xylol
10,0 Gew.-Teile Butylacetat
Härter: Es wurde der gleiche Härter wie im Grundierlack eingesetzt.
Auf ein nach DIN vorbehandeltes Prüfblech wurde der vorbereitete
Grundierlack in einer Dicke von 100 µm aufgespritzt und
10 Minuten bei 80°C getrocknet. Dann wurde auf diese Grundierung
der vorbereitete Decklack in einer Dicke von 80 bis 100 µm aufgespritzt
und 15 Minuten bei 90°C getrocknet. Zur Durchführung der Prüfungen
wurde die Lackierung 2 Stunden bei 100°C gealtert. Dann wurde der
Lack mehreren praktischen Prüfungen hinsichtlich Korrosionsbeständigkeit
und mechanischer Beständigkeit unterzogen.
Es wird ein Grundierlack aus Lackkomponente und Härter
im Gew.-Verhältnis 3,5:1 hergestellt. Die beiden Bestandteile haben
die folgende Zusammensetzung
Lackkomponente:
22,5 Gew.-Teile Epoxid (Epikote 1001 fest)
58,0 Gew.-Teile Zinkstaub (10 µm)
1,2 Gew.-Teile Bentonit
17,5 Gew.-Teile Xylol
Härter:
60 Gew.-Teile Polyamin (Härter DF 323; Herst. Rüttgerswerke AG)
32 Gew.-Teile Xylol
8 Gew.-Teile n-Butanol
Lackkomponente:
22,5 Gew.-Teile Epoxid (Epikote 1001 fest)
58,0 Gew.-Teile Zinkstaub (10 µm)
1,2 Gew.-Teile Bentonit
17,5 Gew.-Teile Xylol
Härter:
60 Gew.-Teile Polyamin (Härter DF 323; Herst. Rüttgerswerke AG)
32 Gew.-Teile Xylol
8 Gew.-Teile n-Butanol
Die Lackkomponente und der Härter des Decklacks waren die
gleichen wie in Beispiel 1, wobei jedoch die 30 Gew.-Teile TiO2 durch
12 Gew.-Teile Eisenoxidrot (BM 130) und 18 Gew.-Teile BaSO4 ersetzt
wurden. Dieses Lacksystem wurde in gleicher Weise wie in Beispiel 1
beschrieben auf ein Prüfblech aufgebracht und den gleichen Prüfungen
unterzogen.
Ein nach DIN vorbehandeltes Prüfblech wurde einer Niedrigzinkphosphatierung
unterzogen (Bonder 132). Das phosphatierte Blech wurde
dann mit einer 20 µm starken KTL-Grundierung versehen. Schließlich
wurde eine etwa 150 µm starke Acrylharz-Decklackierung aufgebracht.
Dieses Blech wurde den gleichen Prüfungen unterzogen wie die mit den
Lacken der Beispiele beschichteten Bleche. Die Ergebnisse aller Prüfungen
sowie zwei Merkmale der Verfahren sind in der folgenden Tabelle
zusammengestellt.
Aus der Gegenüberstellung ist ersichtlich, daß das
erfindungsgemäße Lacksystem gegenüber dem System nach dem Stand der
Technik neben verfahrensmäßigen Vorteilen gleichwertige oder, wie
beim Steinschlag-Salzsprühnebeltest, überlegene Eigenschaften zeigt.
Claims (12)
1. Lacksystem zur Bildung einer korrosions- und schlagfesten
Lackierung auf Eisen- und Stahloberflächen, bestehend aus
einem Grundierlack und einem Decklack, dadurch gekennzeichnet, daß
der Grundierlack ein Bindemittel auf der Basis Epoxidharz/Polyisocyanat,
Epoxidharz/Polyamin oder eines feuchtigkeitshärtenden höhermolekularen
Polyisocyanats, Zinkstaub und Lösungsmittel enthält und der Decklack
ein Bindemittel auf der Basis Acrylatpolyol + Polyesterpolyol/
Polyisocyanat und Lösungsmittel enthält.
2. Lacksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Grundierlack Zinkstaub und Aluminiumstaub in einem Gewichtsverhältnis
in dem Bereich von 2:1 bis 6:1 enthält.
3. Lacksystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Metallstaub eine Korngröße in dem Bereich von etwa 3 bis
30 µm hat.
4. Lacksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der Grundierlack 1,5 bis 4,0 Gew.-Teile Zink-
und ggfs. Aluminiumpulver auf 1 Gew.-Teil Epoxidharz/Polyisocyanat
enthält.
5. Lacksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß der Decklack Zinkphosphat enthält.
6. Lacksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß der Decklack ferner organische oder anorganische
Pigmente und Füllstoffe enthält.
7. Lacksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß der Grundierlack und der Decklack als Lösungsmittel
Ester und/oder Aromaten enthalten.
8. Lacksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß der Grundierlack 10 bis 25 Gew.-Teile Bindemittel,
35 bis 70 Gew.-Teile Zink- und ggfs. Aluminiumstaub und 5 bis 20 Gew.-
Teile Lösungsmittel und der Decklack 20 bis 40 Gew.-Teile Bindemittel,
3 bis 10 Gew.-Teile Zinkphosphat und 5 bis 50 Gew.-Teile Lösungsmittel
enthält.
9. Lacksystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß der Decklack 10 bis 60 Gew.-Teile Pigment und/oder Füllstoff
enthält.
10. Verfahren zur Verwendung des Lacksystems nach einem
der Ansprüche 1 bis 9 zur korrosions- und schlagfesten Lackierung
von Stahl- und Eisenoberflächen, dadurch gekennzeichnet, daß man die
Stahl- oder Eisenoberfläche reinigt, auf die blanke, metallisch reine
Oberfläche den Grundierlack aufbringt und trocknet, auf die Grundierlackschicht
den Decklack aufbringt und dann bei einer Temperatur in
dem Bereich von 20 bis 120°C härtet.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
daß man die Stahl- oder Eisenoberfläche durch Sandstrahlen reinigt.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet,
daß man den Grundierlack in einer Schichtdicke in dem
Bereich von 60 bis 120 µm und den Decklack in einer Schichtdicke
in dem Bereich von 30 bis 100 µm aufbringt.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19853531370 DE3531370A1 (de) | 1985-09-03 | 1985-09-03 | Lacksystem fuer eine korrosions- und schlagfeste lackierung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19853531370 DE3531370A1 (de) | 1985-09-03 | 1985-09-03 | Lacksystem fuer eine korrosions- und schlagfeste lackierung |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3531370A1 true DE3531370A1 (de) | 1987-03-05 |
Family
ID=6279987
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19853531370 Withdrawn DE3531370A1 (de) | 1985-09-03 | 1985-09-03 | Lacksystem fuer eine korrosions- und schlagfeste lackierung |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE3531370A1 (de) |
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| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
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