DE19815554C2 - Partikelhaltige Beschichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Beschichtung bestehend aus einer Matrix einer ersten Substanz sowie Partikeln wenigstens einer zweiten Substanz, die in der Matrix verteilt angeordnet sind und wobei zumindest bei einem Teil der Partikel eine Volumenveränderung relativ zum Volumen der umgebenden Matrix über eine Beaufschlagung mittels eingestrahlter Energie initiierbar ist.

Beschichtungen, die Partikel wie Farbstoffe oder Metallflitter enthalten, sind insbesondere als Lacke bekannt. Um derartige Beschichtungen, nachdem sie auf ein Substrat aufgebracht wurden, wieder zu entfernen, sind eine Reihe von Verfahren gebräuchlich, zu denen das Abätzen, die Einwirkung von Lösemitteln, thermisches Entfernen, mechanisches Entfernen durch Abrasion, Sand­ strahlen und das Entfernen mit einem Hochdruckflüssig­ keitsstrahl zählen. All diesen Verfahren gemeinsam ist, daß sie entweder wegen der verwendeten Chemikalien selbst, der entstehenden Stäube, großer Mengen von Ab­ fällen, der aufzuwendenden Energie oder aber wegen des Recyclingaufwandes als umweltbelastend und kosten­ intensiv gelten.

Daneben ist aus der EP 05 38 580 A1 eine Beschichtung bekannt geworden, die dem Auffinden von Druck- oder Stoßstellen an Bauteilen dient und bei der die zugesetzten Partikel aus mit Farbstoff gefüllten Mikrokapseln bestehen, die durch Druckbeaufschlagung aufplatzen und ihren Inhaltsstoff freisetzen. Da diese bekannte Beschichtung, die in der Regel nur für die Dauer einer Überprüfung auf einem Bauteil verbleibt, aus einem abwasch- oder abziehbaren Lack besteht, ist bei ihr das Problem der Entfernung der aufgebrachten Lackschicht jedoch in dieser Form nicht gegeben.

Schließlich ist aus der DE-OS 14 95 485 im Zusammenhang mit einem Verfahren zur Herstellung thermoplastischer Schaumstoffe eine Beschichtung der eingangs genannten Art bekannt geworden, bei der durch Wärmeeinwirkung expandierbare Teilchen durch ein Bindemittel zusammengehalten werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine derartige Beschichtung bereitzustellen, die als Lackierung über einen längeren Zeitraum und mit möglichst guter Haftung auf einem Substrat verbleibt und die sich dennoch ohne großen Aufwand und ohne zusätzliche Umweltbelastung von den Substraten, auf die sie aufgebracht wurde, wieder entfernen läßt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine derartige Beschichtung Teil eines mehrschichtig aufgebauten Lacksystems ist, bei dem die Partikel in wenigstens einer der Lagen enthalten sind, daß die Partikel wenigstens eine durch die einwirkende Energie aktivierbare Wirksubstanz enthalten und daß die Wirksubstanz Wasser enthält.

Die bei der Beschichtung nach der Erfindung verwendeten Partikel bestehen damit aus Materialien, die durch die Einwirkung einer Energie vorgebbarer Intensität und Frequenz aktivierbar sind. Das gezielte Einwirken von elektromagnetischer und/oder von Ultraschallenergie auf die Beschichtung in einem auf die Ansprechempfindlich­ keit der Partikel abgestimmten Frequenzbereich führt zu einer starker Volumenänderung der Partikel, vorzugsweise in Form einer Volumenvergrößerung. Die Volumenzunahme kann dabei so stark sein, daß die Partikel platzen, wobei entweder die Volumenzunahme an sich oder der Vor­ gang des Zerplatzens zu einer Versprödung der Beschich­ tung führen können. Es kann bei diesem Vorgang aber auch eine in den Partikeln enthaltene Substanz freigesetzt werden, die dann ihrerseits, beispielsweise durch eine Filmbildung zwischen Substrat und Beschichtung, zu einem Haftungsverlust führt. In beiden Fällen wird bewirkt, daß sich die Beschichtung entweder von selbst löst oder aber erheblich leichter entfernbar wird, zum Beispiel durch Abklopfen oder einfaches Abwischen.

Der gleiche Effekt einer wesentlich vereinfachten Ablösung kann im Rahmen der Erfindung auch durch eine Volumenkontraktion der Partikel und eine damit verbundene Hohlraumbildung im Inneren der Beschichtung erreicht werden, die durch die freigesetzte Substanz initiiert wird. In jedem Fall wird durch die erfindungsgemäße Beschichtung ein Einsatz umweltschädlicher Chemikalien wie Beizmittel, Lösemittel und dergleichen vermieden, und die Entfernung der Beschichtung kann schnell und sicher erfolgen, wobei zugleich die Abfallmenge stark reduziert wird.

Die Ausgangsstoffe für die in der erfindungsgemäßen Beschichtung enthaltenen Partikel sind so gewählt, daß sie keinerlei Beeinträchtigung der Gebrauchseigen­ schaften und der Qualität dieser Beschichtung während ihrer vorgesehenen Lebensdauer bewirken. Insbesondere sind sie so ausgewählt, daß sie in einem Energiebereich aktivierbar sind, der beim bestimmungsgemäßen Einsatz des beschichteten Substrates nicht auf die Beschichtung einwirkt. Dies wird dadurch erreicht, daß gemäß der Erfindung die Partikel wasserhaltig sind, so daß die für das Ablösen der Beschichtung verwendete Energie vorzugsweise im Mikrowellenbereich liegen kann.

Ein wichtiger Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Energieeinwirkung so gewählt werden kann, daß die Partikel nur in einem Teilbereich des Substrates selek­ tiv mit Energie beaufschlagt werden, ohne daß andere Teile des Substrates oder der Beschichtung betroffen sind. Dies ist insbesondere bei der lokalen Reparatur großflächiger beschichteter Substrate von Bedeutung.

Da es sich bei der erfindungsgemäßen Beschichtung um ein Mehrschichtlacksystem handelt, ist es zweckmäßig, wenn die Partikel einer der dem Substrat benachbarten Lacklagen zuzugeben werden, insbesondere dem Unterlack. Die Partikel können dabei beispielsweise in der einen Binder und/oder einen Füller aufweisenden Lage enthalten sein.

Die erfindungsgemäße Beschichtung ist für unterschied­ liche Substrate, insbesondere für Metallkörper, Holz, Stein und Kunststoff geeignet. Sehr zweckmäßig ist ihr Einsatz im Automobil- oder Flugzeugbau sowie in anderen Bereichen, in denen häufig Lacke zu entfernen oder zu reparieren sind. Die Beschichtung nach der Erfindung kann wahlweise lokal oder ganzflächig entfernbar ausgebildet sein, abhängig davon, ob die Energieeinbringung gezielt ganzflächig oder nur lokal vorgenommen wird.

Ein weiteres vorteilhaftes Anwendungsgebiet der erfindungsgemäßen Beschichtung ist ihre Verwendung im Heimbereich, zum Beispiel als Möbellack oder Schutz­ anstrich. Besonders hier ist der Einsatz der üblicher­ weise verwendeten umweltschädlichen Entlackungsverfahren und/oder -chemikalien äußerst problematisch, da meist keine professionelle Entsorgung dieser Gefahrstoffe gewährleistet ist.

Schließlich kann die Beschichtung nach der Erfindung vorteilhaft auch als Kleister oder Kleber verwendet werden, um beispielsweise das Entfernen von Tapeten, Plakaten, Fußbodenbelägen oder dergleichen erheblich zu vereinfachen.

Nachfolgend soll die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Die Figur zeigt einen Schnitt durch eine partikelhaltige Beschichtung mit einem mehrlagigen Aufbau. Bei dieser Beschichtung sind auf ein Substrat 1 im Fall des hier dargestellten Ausführungsbeispiels insgesamt drei Lagen 2, 3 und 4 einer Lackierung nach­ einander aufgebracht. Die dem Substrat 1 benachbarte Lage 2 enthält Partikel 5, deren Durchmesser so klein gewählt ist, daß sie die Funktionalität der Beschichtung nicht beeinflussen, insbesondere sind sie kleiner als die Dicke dieser Lage 2 der Beschichtung.

Bei dem in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiel weisen die Partikel 5 Hohlräume 6 auf, die jeweils mit einer Wirksubstanz gefüllt sind. Letztere hat die Eigen­ schaft, daß sie unter der Einwirkung einer vorgebbaren elektromagnetischen und/oder Ultraschallenergie aktivierbar ist und dabei eine Volumenänderung der Partikel bewirkt, durch die die mechanische Stabilität der Beschichtung nachhaltig beeinträchtigt wird.

Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine Wirksubstanz, die unter der Energie­ einwirkung eine Volumenzunahme erfährt. Die Partikel 5 expandieren oder platzen auf und führen so zum Ab­ blättern der Beschichtung 2 und der darüberliegenden Beschichtungslagen 3 und 4 vom Substrat 1. Die Beschich­ tung fällt daraufhin von selbst vom Substrat 1 ab. Eine solche Wirksubstanz stellt beispielsweise ein wasser­ haltiges Gel dar, das unter der Einwirkung von Mikrowellenstrahlung im Gigahertz-Bereich Wasserdampf bildet, welcher die Partikel 5 zerplatzen läßt.

Es ist im Rahmen der Erfindung aber auch möglich, eine Wirksubstanz zu verwenden, die ein Zusammenziehen der Partikel 5 bewirkt, so daß auf diese Weise in der mit diesen Partikeln 5 angereicherten Beschichtungslage 2 Hohlräume entstehen, die zum Verspröden der gesamten Be­ schichtung führen. Die Beschichtung läßt sich dann beispielsweise mit einem Spachtel oder einem Besen leicht mechanisch entfernen.

Die Partikel 5 und/oder die in den Hohlräumen 6 ent­ haltene Wirksubstanz sind dann besonders wirksam aktivierbar, wenn sie im Bereich der einwirkenden Energie ein ausgeprägtes Absorptionsspektrum mit einem Absorptionsmaximum aufweisen und wenn das Absorptionsspektrum der Beschichtungsmatrix selbst im Bereich des Absorptionsspektrums der Partikel ebenfalls ein Maximum besitzt.

Die Partikel 5 können auch mit unterschiedlichen Wirk­ stoffen befüllt werden, die beispielsweise auf unter­ schiedliche Frequenzen der eingestrahlten Energie ansprechen. Damit können mehrlagige Beschichtungen als Ganzes oder aber, bei entsprechend unterschiedlichem Partikelaufbau in verschiedenen Lagen, je nach An­ forderung auch einzelne Lagen auf einfache Art abgelöst werden.

Um einen nachhaltigen Haftungsverlust der Beschichtung auf dem Substrat 1 herbeizuführen, genügt im allgemeinen bereits ein Submikrometerfilm einer Fremdsubstanz, die beispielsweise aus Bestandteilen wie Wasser, Wasserdampf und dergleichen der aktivierten Wirksubstanz bestehen kann, die während und nach der Energieeinwirkung aus den Partikeln 5 freigesetzt wurden.

Ein Gehalt von etwa 5 bis 10 Volumenprozent an Partikeln 5, die ihrerseits einen Gehalt von etwa 90% Wirkstoff aufweisen, hat sich dabei als ausreichend für eine leicht zu entfernende Beschichtung erwiesen. Mit einem derart geringen Gehalt an Partikeln 5 werden die sonstigen Funktionen der Beschichtung, wie Korrosionsschutz, Oberflächenvergütung, Farbanstrich, oder Adhäsion nicht beeinträchtigt. Bei einem Lack­ anstrich kann so beispielsweise leicht diejenige Lack­ menge abgeschätzt werden, die für einen halben Kreuzgang mit der erfindungsgemäßen Beschichtung zur Erzielung einer üblichen Schichtdicke einer Lackbeschichtung von etwa 20 Mikrometern erforderlich ist.

Claims (9)

1. Beschichtung bestehend aus einer Matrix einer ersten Substanz sowie Partikeln wenigstens einer zweiten Substanz, die in der Matrix verteilt angeordnet sind und wobei zumindest bei einem Teil der Partikel eine Volumenveränderung relativ zum Volumen der umgebenden Matrix über eine Beaufschlagung mittels eingestrahlter Energie initiierbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung Teil eines mehrschichtig aufgebauten Lacksystems (2-4) ist, bei dem die Partikel (5) in wenigstens einer der Lagen (2, 3, 4) enthalten sind, daß die Partikel (5) wenigstens eine durch die einwirkende Energie aktivierbare Wirksubstanz enthalten und daß die Wirksubstanz Wasser enthält.

2. Beschichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Wirksubstanz aus einem wasserhaltigen Gel besteht.

3. Beschichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Wirksubstanz innerhalb eines Hohlraums (6) der Partikel (5) angeordnet ist.

4. Beschichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikel (5) im Frequenzbereich der eingestrahlten Energie ein ausgeprägtes Absorptionsspektrum aufweisen.

5. Beschichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß das Absorptionsspektrum der Matrix im Bereich des Absorptionsspektrums der Partikel (5) wenigstens ein Maximum aufweist.

6. Beschichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil der Partikel etwa 5 bis 10 Volumenprozent beträgt.

7. Beschichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die die Partikel (5) enthaltende Lage (2) einen Binder und/oder Füller enthält.

8. Beschichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die eingestrahlte Energie aus Mikrowellen besteht.

9. Beschichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß die eingestrahlte Energie aus Ultraschallwellen besteht.