作为耐磨损涂层的聚氨酯漆转让专利
申请号 : CN200680036844.5
文献号 : CN100579866C
文献日 : 2010-01-13
发明人 : 福尔克马尔·施滕策尔 , 马丁·考内 , 胡贝图斯·洛纳 , 奥特马尔·施拉姆
申请人 : 空中客车德国有限公司
摘要 :
本发明涉及一种漆的用途，所述漆包含：基于脂肪族组分的聚氨酯基体，和嵌入所述聚氨酯基体中并增强耐磨性的填料，所述漆用作(a)航空器着陆襟翼(2；2′)的与扰流器(4)的接触区域中的耐磨涂层或(b)货舱门的磨损区域的耐磨涂层或(c)在操作期间相互机械摩擦的其它航空器部件的磨损区域的耐磨涂层。本发明还涉及相应的着陆襟翼和漆。
权利要求 :
1.一种漆的用途，所述漆包含：
-基于脂肪族组分的聚氨酯基体，和-嵌入所述聚氨酯基体中并增强耐磨性的填料，所述漆用作(a)航空器着陆襟翼(2；2′)的与扰流器(4)的接触 区域中的耐磨涂层或(b)货舱门的磨损区域的耐磨涂层或(c)在操作 期间相互机械摩擦的其它航空器部件的磨损区域的耐磨涂层。
2.根据权利要求1的用途，其中所述填料选自：莫氏硬度至少为7并且粒径为0.1μm＜d50＜30μm的填料，莫氏硬度至多为2并且粒径为3μm＜d50＜50μm的填料，和它们的混合物。
3.根据权利要求2的用途，其中
所述莫氏硬度至少为7并且粒径为0.1μm＜d50＜30μm的填料是陶瓷 填料，和/或
所述莫氏硬度至多为2并且粒径为3μm＜d50＜50μm的填料是塑性材 料填料。
4.根据权利要求3的用途，其中所述陶瓷填料选自：碳化硅、二氧化硅、氧化铝、氧化锆、尖晶石和它们的混合物。
5.根据权利要求2～4中任一项的用途，其中使用莫氏硬度至少为7并 且粒径为0.1μm＜d50＜30μm的填料和莫氏硬度至多为2并且粒径为 3μm＜d50＜50μm的填料的混合物，其中所述填料的重量比为1∶9～9∶1。
6.根据权利要求2～4中任一项的用途，其中莫氏硬度至少为7并且粒径为0.1μm＜d50＜30μm的填料的比率为 5～35重量％，和/或
莫氏硬度至多为2并且粒径为3μm＜d50＜50μm的填料的比率为5～35 重量％，在每种情况下均以所述漆的总重量计。
7.根据权利要求6的用途，其中
莫氏硬度至少为7并且粒径为0.1μm＜d50＜30μm的填料的比率为 7～15重量％，和/或
莫氏硬度至多为2并且粒径为3μm＜d50＜50μm的填料的比率为7～15 重量％，在每种情况下均以所述漆的总重量计。
8.一种在与扰流器(4)的接触区域中具有耐磨涂层的航空器着陆襟 翼(2；2′)，其中所述涂层由固化的漆组成，所述漆包含或由以下组分 组成：-基于脂肪族组分的聚氨酯基体，和-嵌入聚氨酯基体中并增强耐磨性的填料。
9.根据权利要求8的航空器着陆襟翼(2；2′)，其中使用根据权利要 求1～6中任一项的漆。
10.一种用于涂覆航空器着陆襟翼(2；2′)的与扰流器(4)的接触区 域的耐磨漆，所述漆包含：-基于脂肪族组分的聚氨酯基体，和-嵌入聚氨酯基体中并增强耐磨性的填料，其中所述填料选自：
莫氏硬度至少为7并且粒径为0.1μm＜d50＜30μm的填料，和上述填料与莫氏硬度至多为2并且粒径为3μm＜d50＜50μm的填料的 混合物。
11.根据权利要求10的耐磨漆，其中所述莫氏硬度至少为7并且粒径为0.1μm＜d50＜30μm的填料是陶瓷 填料，和/或
所述莫氏硬度至多为2并且粒径为3μm＜d50＜50μm的填料是塑性材 料填料。
12.根据权利要求11的耐磨漆，其中所述陶瓷填料选自：碳化硅、二氧化硅、氧化铝、氧化锆、尖晶石、氮化硼和它们的混 合物。
13.根据权利要求10～12中的任一项的耐磨漆，其中使用莫氏硬度至少 为7并且粒径为0.1μm＜d50＜30μm的填料和莫氏硬度至多为2并且粒径 为3μm＜d50＜50μm的填料的混合物，所述填料的重量比为1∶9～9∶1。
14.根据权利要求10～12中的任一项的耐磨漆，其中莫氏硬度至少为7并且粒径为0.1μm＜d50＜30μm的填料的比率为 5～35重量％，和/或
莫氏硬度至多为2并且粒径为3μm＜d50＜50μm的填料的比率为5～35 重量％，在每种情况下均以所述漆的总重量计。
15.根据权利要求14的耐磨漆，其中莫氏硬度至少为7并且粒径为0.1μm＜d50＜30μm的填料的比率为 7～15重量％，和/或
莫氏硬度至多为2并且粒径为3μm＜d50＜50μm的填料的比率为7～15 重量％，在每种情况下均以所述漆的总重量计。
说明书 :
技术领域
本发明主要涉及特定的含填料聚氨酯漆作为耐磨涂层、特别是作为 用于在操作期间相互机械摩擦的航空器部件的可见磨损区域的耐磨涂 层的用途。
背景技术
现代航空器具有与扰流器相关的着陆襟翼，当沿飞行方向观察时， 着陆襟翼位于机翼的后部区域中，如图1所示。在起飞和着陆过程中， 为了调整某些空气动力学性能而收起或展开着陆襟翼。如图2所示，在 该过程中，扰流器摩擦或磨损着陆襟翼的部分区域，因此该区域必须得 到保护以免受损伤。
当前，通过应用称为磨损保护条或磨损保护金属板的薄钢板来保护 在航空器结构中存在磨损风险的着陆襟翼区域。根据以下次序以费力的 方式应用磨损保护条(磨损保护金属板)：
在部分掩蔽着陆襟翼(在磨损保护金属板以外的区域中)之后，用 含溶剂的清洗剂清洗要保护的着陆襟翼区域。然后利用密封剂(粘合剂) 将磨损保护金属板施加到着陆襟翼上。然后在真空下使密封剂固化相对 长的时间(至少12小时)。固化后进行后处理，具体包括清洗或解除 掩蔽步骤。然后才是对着陆襟翼上漆，为此磨损保护金属板区域必须被 掩蔽并接着解除掩蔽。
在着陆襟翼区域中使用磨损保护条具体涉及以下缺点：
-使用一般具有较小厚度的磨损保护金属板导致在接合之前和接 合期间频繁弯曲或刮擦，并因此导致高的不合格品比率。
-清洗要保护的着陆襟翼区域和接合磨损保护金属板的完成步骤 需要高度精确的程序。甚至轻微偏离规范也会导致耐磨金属板与着陆襟 翼的粘接错误或导致不符合视觉设计的需要。
-在接合之前，使用含溶剂(含VOC)的清洗剂清洗着陆襟翼和 磨损保护条，这是因为只有这样才可实现必需的表面品质。但是，使用 含溶剂的清洗剂日益被视为是不期望的。
-清洗和接合过程是非常耗时的。
-受损的磨损保护金属板的局部修复是不可能的。受损的磨损保护 金属板的每次修复涉及将其从着陆襟翼上移除以及重新的清洗和接合 步骤。
因此，本发明的目的是改善或消除与使用磨损保护金属板(磨损保 护条)有关的上述缺点中的至少一些。
当前，通过应用称为磨损保护条或磨损保护金属板的薄钢板来保护 在航空器结构中存在磨损风险的着陆襟翼区域。根据以下次序以费力的 方式应用磨损保护条(磨损保护金属板)：
在部分掩蔽着陆襟翼(在磨损保护金属板以外的区域中)之后，用 含溶剂的清洗剂清洗要保护的着陆襟翼区域。然后利用密封剂(粘合剂) 将磨损保护金属板施加到着陆襟翼上。然后在真空下使密封剂固化相对 长的时间(至少12小时)。固化后进行后处理，具体包括清洗或解除 掩蔽步骤。然后才是对着陆襟翼上漆，为此磨损保护金属板区域必须被 掩蔽并接着解除掩蔽。
在着陆襟翼区域中使用磨损保护条具体涉及以下缺点：
-使用一般具有较小厚度的磨损保护金属板导致在接合之前和接 合期间频繁弯曲或刮擦，并因此导致高的不合格品比率。
-清洗要保护的着陆襟翼区域和接合磨损保护金属板的完成步骤 需要高度精确的程序。甚至轻微偏离规范也会导致耐磨金属板与着陆襟 翼的粘接错误或导致不符合视觉设计的需要。
-在接合之前，使用含溶剂(含VOC)的清洗剂清洗着陆襟翼和 磨损保护条，这是因为只有这样才可实现必需的表面品质。但是，使用 含溶剂的清洗剂日益被视为是不期望的。
-清洗和接合过程是非常耗时的。
-受损的磨损保护金属板的局部修复是不可能的。受损的磨损保护 金属板的每次修复涉及将其从着陆襟翼上移除以及重新的清洗和接合 步骤。
因此，本发明的目的是改善或消除与使用磨损保护金属板(磨损保 护条)有关的上述缺点中的至少一些。
发明内容
本发明特别关注航空器着陆襟翼的与扰流器的接触区域中的区域。
根据第一方面，根据本发明通过使用一种漆来实现上述目的，该漆 包含：
-基于脂肪族组分的聚氨酯基体；和
-嵌入聚氨酯基体中并增强耐磨性的填料，
该漆用作(a)航空器着陆襟翼的与扰流器的接触区域中的耐磨涂层。
出乎意料的是，包含增强耐磨性的填料的聚氨酯漆适合用于代替以 前使用的磨损保护金属板。
所用的漆包含基于脂肪族组分的聚氨酯基体，其在热负荷(温度范 围-55～100℃)下至多表现出轻微(人眼不可见的)变色。嵌入聚氨酯 基体中的是增强耐磨性的填料。
例如通过喷涂或其它适合的原位固化方法在着陆襟翼的外底漆上 或在外顶部涂层上以仍未固化的状态涂覆漆体系。干层厚度通常在 10μm～300μm范围内。为了实现＞50μm的层厚，任选将所述涂覆过程重 复几遍，直到达到希望的层厚。
包含基于脂肪族组分的聚氨酯基体和嵌入聚氨酯基体中并增强耐 磨性的填料的漆不仅适于用作(a)航空器着陆襟翼的与扰流器的接触 区域中的耐磨涂层。其它可能的使用区域是：例如(b)货舱门的磨损 区域，但所述漆也可有利地用于(c)在操作期间相互机械摩擦的其它 航空器部件的磨损区域。相应的用途是本发明的另一主题。
本发明的另一方面涉及在与扰流器的接触区域中具有耐磨涂层的 航空器着陆襟翼，其中所述涂层由固化的漆组成，该漆包含或由以下组 分组成：
-基于脂肪族组分的聚氨酯基体；和
-嵌入聚氨酯基体中并增强耐磨性的填料。
此外，本发明涉及新的耐磨漆，该耐磨漆特别适于涂覆航空器着陆 襟翼的与扰流器的接触区域。
出乎意料的是，在长时间的内部研究中显示，根据本发明使用的漆 (漆体系)满足与着陆襟翼的磨损保护有关的、特别是来自机械和视觉 方面的所有要求。在各种要求中，以下方面尤其高度相关：
-与基材的粘合力
-耐磨性
-耐化学性(特别是对于水和液压流体(Skydrol)的良好抵抗)
-抗发黄性(热和UV色固性)。在我们的研究中仅使用基于脂肪 族组分的聚氨酯基体可实现高的耐UV性；使用芳香族组分得到UV不 稳定的漆。
而且产生以下的优点：
-当特别是在航空器着陆襟翼的与扰流器的接触区域上使用根据 本发明公开的漆作为防火漆(耐磨涂层)时，可以有利地通过喷涂工艺 涂覆该漆。与以前使用的施加磨损保护金属板的方法相比，从时间和成 本观点看，该处理方式明显更加有利并且破坏性更小。该制造工艺可以 自动化。
-当使用基于聚氨酯的根据本发明的漆时，消除了与使用磨损保护 金属板有关的高不合格品比率。
-与使用磨损保护金属板相比，免除了掩蔽和解除掩蔽的步骤。
-利用聚氨酯漆体系的根据本发明的用途产生的受损耐磨涂层在 涂层表面磨损之后可局部修复。
-在使用根据本发明的基于聚氨酯的漆来涂覆耐磨涂层之前，可以 使用包含相对少量有机溶剂的清洗剂清洗这些部件(特别是着陆襟翼)。
-在-55到+60℃的温度下，使用根据本发明的具有增强耐磨性的 嵌入填料的基于聚氨酯的漆得到与由钢、CFRP(碳纤维增强塑料)和 钛制成的摩擦配合构件的良好摩擦性能。
-与使用磨损保护金属板相比，重量显著减轻(在空中客车A340 型飞机上使用时，减轻约10kg)。
尽管大量不同的填料可以嵌入聚氨酯基体中以增加相应的漆的耐 磨性，但某些填料是非常优选的。因此，例如从以下填料中选择填料是 特别有利的：
莫氏(Mohs)硬度至少为7并且粒径为0.1μm＜d50＜30μm、优选为 2μm＜d50＜15μm的填料，
莫氏硬度至多为2并且粒径为3μm＜d50＜50μm的填料，以及它们的 混合物。
以下，将莫氏硬度至少为7的填料称为“硬”填料，将莫氏硬度至多 为2的填料称为“软”填料。
出乎意料的是，已经表明如果符合本文公开的粒径范围，那么使用 硬填料和软填料均导致用于在相对于扰流器的着陆襟翼上用作磨损保 护的聚氨酯漆的耐磨性大幅增加。在聚氨酯基体中同时使用硬填料和软 填料是特别有利的。
硬填料优选是陶瓷填料；软填料优选是塑性材料填料。
有利的是用作填料的材料本身没有特别的或没有突出的固有颜色， 即是白色材料。但是，如果使用的填料只在高加载量下才显著影响成品 漆的色度，即赋予颜色，那么也可以使用有颜色的或者甚至黑色的填料。 在我们的研究中，已经表明石墨(作为黑色的软填料材料)通常对根据 本发明使用的漆的色度有负面影响；因此根据本发明使用的漆优选是无 石墨的。
陶瓷填料优选选自：
碳化硅、二氧化硅、氧化铝、氧化锆、尖晶石、氮化硼和它们的混 合物。
软填料优选由超高分子聚乙烯组成，例如来自Ticona的GUR 2126。
在根据本发明使用的漆中优选使用硬填料和软填料的混合物(在各 种情况下具有以上给出的粒径)，填料的重量比为1∶9～9∶1。当使用硬 填料和软填料的混合物时，在我们的研究中得到了特别好的结果。
在根据本发明使用的漆中，硬填料和软填料的浓度对磨损保护也是 重要的。具有以上粒径范围的硬填料的比率优选为5～35重量％、更优 选7～15重量％，和/或具有以上粒径范围的软填料的比率为5～35重量％、 优选7～15重量％，以上均以所述漆的总重量计。
如上所述，本发明还涉及一种在与扰流器的接触区域中具有耐磨涂 层的航空器着陆襟翼，其中所述涂层由固化的漆组成，所述漆包含基于 脂肪族组分的聚氨酯基体和嵌入聚氨酯基体中并增强耐磨性的填料或 者由基于脂肪族组分的聚氨酯基体和嵌入聚氨酯基体中并增强耐磨性 的填料组成。
这种情况下，航空器着陆襟翼的涂层优选由诸如上述优选公开的漆 组成。
本发明还涉及特定的耐磨漆，其特别适用于涂覆航空器着陆襟翼的 与扰流器的接触区域，但其显然也可用于其它目的。根据本发明的耐磨 漆包含：
-基于脂肪族组分的聚氨酯基体，和
-嵌入聚氨酯基体中并增强耐磨性的填料，
其中所述填料选自：
莫氏硬度至少为7并且粒径为0.01μm＜d50＜30μm的填料，和
上述填料与莫氏硬度至多为2并且粒径为3μm＜d50＜50μm的填料的 混合物。
在这种情况下，相应地根据填料材料、重量比(对于填料混合物而 言)和浓度的选择，来应用上述填料。
除了所公开的组分(a)聚氨酯基体和(b)选定的填料以外，根据 本发明的漆和根据本发明使用的漆通常还包含其它组分，特别是添加剂 (表面添加剂、润湿添加剂、消泡剂)、颜料(着色成分；由于在个别 情况下某些颜料可被视为上述类型的“填料”，因此在本文中，它们不是 漆的其它成分而是“填料”)以及任选的其它组分。
根据第一方面，根据本发明通过使用一种漆来实现上述目的，该漆 包含：
-基于脂肪族组分的聚氨酯基体；和
-嵌入聚氨酯基体中并增强耐磨性的填料，
该漆用作(a)航空器着陆襟翼的与扰流器的接触区域中的耐磨涂层。
出乎意料的是，包含增强耐磨性的填料的聚氨酯漆适合用于代替以 前使用的磨损保护金属板。
所用的漆包含基于脂肪族组分的聚氨酯基体，其在热负荷(温度范 围-55～100℃)下至多表现出轻微(人眼不可见的)变色。嵌入聚氨酯 基体中的是增强耐磨性的填料。
例如通过喷涂或其它适合的原位固化方法在着陆襟翼的外底漆上 或在外顶部涂层上以仍未固化的状态涂覆漆体系。干层厚度通常在 10μm～300μm范围内。为了实现＞50μm的层厚，任选将所述涂覆过程重 复几遍，直到达到希望的层厚。
包含基于脂肪族组分的聚氨酯基体和嵌入聚氨酯基体中并增强耐 磨性的填料的漆不仅适于用作(a)航空器着陆襟翼的与扰流器的接触 区域中的耐磨涂层。其它可能的使用区域是：例如(b)货舱门的磨损 区域，但所述漆也可有利地用于(c)在操作期间相互机械摩擦的其它 航空器部件的磨损区域。相应的用途是本发明的另一主题。
本发明的另一方面涉及在与扰流器的接触区域中具有耐磨涂层的 航空器着陆襟翼，其中所述涂层由固化的漆组成，该漆包含或由以下组 分组成：
-基于脂肪族组分的聚氨酯基体；和
-嵌入聚氨酯基体中并增强耐磨性的填料。
此外，本发明涉及新的耐磨漆，该耐磨漆特别适于涂覆航空器着陆 襟翼的与扰流器的接触区域。
出乎意料的是，在长时间的内部研究中显示，根据本发明使用的漆 (漆体系)满足与着陆襟翼的磨损保护有关的、特别是来自机械和视觉 方面的所有要求。在各种要求中，以下方面尤其高度相关：
-与基材的粘合力
-耐磨性
-耐化学性(特别是对于水和液压流体(Skydrol)的良好抵抗)
-抗发黄性(热和UV色固性)。在我们的研究中仅使用基于脂肪 族组分的聚氨酯基体可实现高的耐UV性；使用芳香族组分得到UV不 稳定的漆。
而且产生以下的优点：
-当特别是在航空器着陆襟翼的与扰流器的接触区域上使用根据 本发明公开的漆作为防火漆(耐磨涂层)时，可以有利地通过喷涂工艺 涂覆该漆。与以前使用的施加磨损保护金属板的方法相比，从时间和成 本观点看，该处理方式明显更加有利并且破坏性更小。该制造工艺可以 自动化。
-当使用基于聚氨酯的根据本发明的漆时，消除了与使用磨损保护 金属板有关的高不合格品比率。
-与使用磨损保护金属板相比，免除了掩蔽和解除掩蔽的步骤。
-利用聚氨酯漆体系的根据本发明的用途产生的受损耐磨涂层在 涂层表面磨损之后可局部修复。
-在使用根据本发明的基于聚氨酯的漆来涂覆耐磨涂层之前，可以 使用包含相对少量有机溶剂的清洗剂清洗这些部件(特别是着陆襟翼)。
-在-55到+60℃的温度下，使用根据本发明的具有增强耐磨性的 嵌入填料的基于聚氨酯的漆得到与由钢、CFRP(碳纤维增强塑料)和 钛制成的摩擦配合构件的良好摩擦性能。
-与使用磨损保护金属板相比，重量显著减轻(在空中客车A340 型飞机上使用时，减轻约10kg)。
尽管大量不同的填料可以嵌入聚氨酯基体中以增加相应的漆的耐 磨性，但某些填料是非常优选的。因此，例如从以下填料中选择填料是 特别有利的：
莫氏(Mohs)硬度至少为7并且粒径为0.1μm＜d50＜30μm、优选为 2μm＜d50＜15μm的填料，
莫氏硬度至多为2并且粒径为3μm＜d50＜50μm的填料，以及它们的 混合物。
以下，将莫氏硬度至少为7的填料称为“硬”填料，将莫氏硬度至多 为2的填料称为“软”填料。
出乎意料的是，已经表明如果符合本文公开的粒径范围，那么使用 硬填料和软填料均导致用于在相对于扰流器的着陆襟翼上用作磨损保 护的聚氨酯漆的耐磨性大幅增加。在聚氨酯基体中同时使用硬填料和软 填料是特别有利的。
硬填料优选是陶瓷填料；软填料优选是塑性材料填料。
有利的是用作填料的材料本身没有特别的或没有突出的固有颜色， 即是白色材料。但是，如果使用的填料只在高加载量下才显著影响成品 漆的色度，即赋予颜色，那么也可以使用有颜色的或者甚至黑色的填料。 在我们的研究中，已经表明石墨(作为黑色的软填料材料)通常对根据 本发明使用的漆的色度有负面影响；因此根据本发明使用的漆优选是无 石墨的。
陶瓷填料优选选自：
碳化硅、二氧化硅、氧化铝、氧化锆、尖晶石、氮化硼和它们的混 合物。
软填料优选由超高分子聚乙烯组成，例如来自Ticona的GUR 2126。
在根据本发明使用的漆中优选使用硬填料和软填料的混合物(在各 种情况下具有以上给出的粒径)，填料的重量比为1∶9～9∶1。当使用硬 填料和软填料的混合物时，在我们的研究中得到了特别好的结果。
在根据本发明使用的漆中，硬填料和软填料的浓度对磨损保护也是 重要的。具有以上粒径范围的硬填料的比率优选为5～35重量％、更优 选7～15重量％，和/或具有以上粒径范围的软填料的比率为5～35重量％、 优选7～15重量％，以上均以所述漆的总重量计。
如上所述，本发明还涉及一种在与扰流器的接触区域中具有耐磨涂 层的航空器着陆襟翼，其中所述涂层由固化的漆组成，所述漆包含基于 脂肪族组分的聚氨酯基体和嵌入聚氨酯基体中并增强耐磨性的填料或 者由基于脂肪族组分的聚氨酯基体和嵌入聚氨酯基体中并增强耐磨性 的填料组成。
这种情况下，航空器着陆襟翼的涂层优选由诸如上述优选公开的漆 组成。
本发明还涉及特定的耐磨漆，其特别适用于涂覆航空器着陆襟翼的 与扰流器的接触区域，但其显然也可用于其它目的。根据本发明的耐磨 漆包含：
-基于脂肪族组分的聚氨酯基体，和
-嵌入聚氨酯基体中并增强耐磨性的填料，
其中所述填料选自：
莫氏硬度至少为7并且粒径为0.01μm＜d50＜30μm的填料，和
上述填料与莫氏硬度至多为2并且粒径为3μm＜d50＜50μm的填料的 混合物。
在这种情况下，相应地根据填料材料、重量比(对于填料混合物而 言)和浓度的选择，来应用上述填料。
除了所公开的组分(a)聚氨酯基体和(b)选定的填料以外，根据 本发明的漆和根据本发明使用的漆通常还包含其它组分，特别是添加剂 (表面添加剂、润湿添加剂、消泡剂)、颜料(着色成分；由于在个别 情况下某些颜料可被视为上述类型的“填料”，因此在本文中，它们不是 漆的其它成分而是“填料”)以及任选的其它组分。
附图说明
以下参照附图借助实施例来更详细地描述本发明，在这些附图中：
图1表示具有涂覆磨损保护涂层的着陆襟翼的航空器，
图2表示贯穿具有涂覆磨损保护涂层的着陆襟翼的机翼部分的断面 图，
图3表示用于研究漆的耐磨性的磨损测试台，
图4a表示用作根据图3的磨损测试台的台座的动力学和测试几何 结构的示意立体图，
图4b表示图4a切开的侧视图，
图5表示硬填料的粒径对于磨损行为的影响的图，
图6表示软填料的粒径对于磨损行为的影响的图，和
图7表示填料浓度对耐磨性的影响的图。
图1表示具有涂覆磨损保护涂层的着陆襟翼的航空器，
图2表示贯穿具有涂覆磨损保护涂层的着陆襟翼的机翼部分的断面 图，
图3表示用于研究漆的耐磨性的磨损测试台，
图4a表示用作根据图3的磨损测试台的台座的动力学和测试几何 结构的示意立体图，
图4b表示图4a切开的侧视图，
图5表示硬填料的粒径对于磨损行为的影响的图，
图6表示软填料的粒径对于磨损行为的影响的图，和
图7表示填料浓度对耐磨性的影响的图。
具体实施方式
根据图1的航空器1在其机翼上具有在起飞和着陆过程中收起和展 开的着陆襟翼2。
图2以断面图表示在扰流器4下方布置的着陆襟翼2′。如图2所示， 如果扰流器4没有折叠起来，那么扰流器4和着陆襟翼2′在摩擦区域6 中相互接触。如果着陆襟翼2′例如为了着陆而展开，那么在摩擦区域6 中的扰流器4摩擦着陆襟翼2′，这意味着在该摩擦区域6中对于着陆襟 翼2′的摩擦负载。
实施例1：根据PrEN 6124的磨损测试：
在专用的磨损测试台上进行根据PrEN 6124的磨损测试，以尽可能 精确地模拟诸如在操作期间在航空器着陆襟翼上将会出现的磨损行为。
为此，将所要检测的漆涂覆到试样金属板(铝)上，然后将所述漆 与试样金属板一起固定在摩擦测试台的试样台上。
涂漆的试样金属板对应于着陆襟翼的涂漆保护区域。在图3中示出 根据PrEN 6124的摩擦测试台10。摩擦测试台10具有填充钨粉的三个 载荷容器12，各自具有G＝566N的重量。将载荷容器12固定在线性导 向支承的高度可调并且可锁定的第一试样夹具14中。在各种情况下， 载荷容器12的重量使线性导向支承的第二试样夹具16负重。第二试样 夹具16夹持与扰流襟翼对应的摩擦配合构件，该摩擦配合构件用作在 各种情况下使试样金属板18负重的相对构件(counter-member)。试 样金属板18布置在线性引导试样台20上，该线性引导试样台20通过 液压驱动22进行速度v＝35mm/s、摩擦路径s＝80mm的水平移动。进行 应力反转的SPS控制。通过负载单元24测量摩擦力，并由其确定摩擦 系数μ。
试样金属板的调理如下进行：
将所要测试的漆涂覆在铝板上并在室温下存放7天。然后根据 PrEN 6124在磨损测试台上进行磨损测试。
在每种情况下，根据PrEN 6124在摩擦测试台上运行80mm的摩 擦路径。每缸即每个试样金属板加载的重量为566N。线性引导试样台 的速度为35mm/s。
将由常用于扰流器边缘的材料(例如，CFRP、钛、钢1.4548、聚 酰胺、CuBe和硅橡胶)制造的试样夹持在试样夹具上。试样夹入的尺 寸均为2×80mm。
在每种情况下，在所要测试的漆上施加3.54N/mm2的最大载荷。
从图4a和图4b中一方面得到关于动力学和测试几何结构的进一步 细节，另一方面得到关于试样布置的进一步细节。
图4a表示基本试样布置的立体图。重力G使第二试样夹具16负重 并因此将包含试样的试样夹具16压到试样板金属18上。试样板金属以 v＝35mm/sec的速度沿80mm的摩擦路径s以摆动方式移动。在这种情 况下，试样负载为F＝3.54N/mm2。
从根据图4b的侧视图可以看出，试样26容纳在第二试样夹具16 中，并且重力G压在试样板18上。代表扰流襟翼的试样26与试样表面 18具有2×80mm的接触表面。在这种情况下，将试样26粘在深度为 0.5mm的沟槽中。
为了根据PrEN 6124通过测试台比较不同的漆的耐磨性，相应地研 究涂覆有不同漆的试样金属板，并且在最多2000个循环之后确定磨损； 每250个循环进行一次各试样的重量控制。
为了比较相对应的相对体(counter-body)(扰流器试样)，使不 同的扰流器材料经受最多2000个循环的负载；在这种情况下，每250 个循环进行一次相对体的重量控制。
在扰流器试样由钢、钛和CFRP(碳纤维增强塑料)制成的情况下， 得到摩擦系数μ≤0.6。
测试温度调节为：23℃、-55℃和60℃。
使用的测试介质是：Skydrol和标准尘(standard dirt)。
尤其对于磨损测试，还必须在60℃和-55℃的温度下实施。这是 为了保证磨损保护层在具有高加热作用的区域中(航空器位于地球的热 区时)也是有效的。这同样适用于诸如在着陆时或接近着陆之前出现的 极冷条件。
通过将为此目的设计的试样用冷却液或加热液漂洗来进行相应的 研究。
我们自己根据PrEN 6124的研究得到这样一种结果，即通过在聚氨 酯基体中嵌入增强耐磨性的上述填料，可以实现满足航空工业中的高要 求的超高耐磨性。使用具有上述优选特征的填料已被证明是特别有利 的。
在本文中应当注意，不仅与填料形成整体的基于聚氨酯的漆具有满 足高要求的耐磨性，而且诸如商业产品Ceram Kote 54的某些环氧树脂 漆也的确被证明在这种程度上是完全适合的；但是，不根据本发明使用 的漆在考虑了航空工业中关于适合实用的磨损保护体系的需要而进行 的其它测试中不合格，参见以下实施例。
实施例2：温度测试/热黄化测试：
将所要测试的漆体系涂覆在航空器结构中的常用的2024T3型铝板 上并在室温下存放7天。然后用色度计测量各色度作为标准。然后立即 在110℃或150℃的温度下，即诸如在炎热气候中在航空器表面上可能 出现的温度下存放试样。在高温存放100小时以后，通过与标准(开始 值)相比较来确定色度差。
色度测量中的色空间由值Da(红/绿轴)、Db(蓝/黄轴)和DL(亮 /暗轴)组成。作为由三个上述值组成的值，DE描述在色度比较中两个 色度的相似程度。在这种情况下，Db值和DE值是由于UV光或热应 力导致的色度变化的判据。在比较测试中，在Db值以及DE值中均反 映出蓝/黄轴的位移，即黄化。
在各种情况下，根据本发明使用的基于聚氨酯的漆仅具有非常轻微 的色度差。
与此相反，当使用环氧树脂体系Ceram Kote 54时，产生对应于非 常强的发黄的非常明显的色度偏差，并伴随有不可接受的机械脆化。
实施例3：根据DIN EN ISO 2409的交叉切割测试：
通过根据DIN EN ISO 2409的交叉切割测试来研究某些漆的粘合 力。
在此，根据本发明使用的漆明显具有特别好的性能。
实施例4：填料材料和粒径对磨损性能的影响：
4.1硬填料
从具有高耐磨性的基于聚氨酯(基于脂肪族组分)漆的航空面漆体 系，产生不同的粒径和不同材料类型的硬填料。
研究了根据本发明使用的三种不同的漆，其所应用的填料(FS1、 FS2、FS3)如下：
FS1：碳化硅(莫氏硬度：9.6)；粒径：d50＝1.5μm；颜色：黑色， 但仅在非常高的添加量下才赋色。
注意，还对其它的粒径和颜色进行了类似的研究。
FS2：氧化铝Al2O3(莫氏硬度：9)；粒径：d50＝28μm；颜色：白 /灰。
注意，还对其它的粒径进行了类似的研究。
FS3：热解二氧化硅(SiO2纳米颗粒)(莫氏硬度：7)；粒径： d50＝12nm；颜色：白色。
注意，还对其它的粒径进行了类似的研究。
在各种情况下，填料FS1、FS2和FS3在用作基体的聚氨酯航空器 面漆中的浓度均被调节为10重量％，以漆的总重量计。
在研究中使用钛作为相对构件；根据PrEN 6124用测试台进行磨损 测试，参见实施例1。
图5示出粒径(和填料材料)的影响。循环次数绘制在横坐标上并 达到2000，磨损量绘制在纵坐标上，单位为mg，并且达到140mg。研 究了以下涂层：
K1：标准聚氨酯航空器面漆体系；
K2：具有10％的填料FS1(d50＝1.5μm)的标准聚氨酯航空器面漆 体系；
K3：具有10％的填料FS2(d50为约28μm)的标准聚氨酯航空器 面漆体系；
K4：具有10％的填料FS3(d50＝12nm)的标准聚氨酯航空器面漆 体系。
可以看出，与标准聚氨酯航空器面漆体系相比，所有具有填料的聚 氨酯漆均具有改善的磨损性能或者至少是相当的。最令人信服的是使用 10％的填料FS1的K2体系的性能，这可能主要是由于所选择的粒径。
进一步的研究还表明，当使用中值范围1.5～15μm的粒径以外的硬 填料时，特别小和特别大的粒径(在符合本发明的区间内)经常导致较 差的结果。
4.2软填料
从具有高耐磨性的基于聚氨酯(基于脂肪族组分)漆的航空面漆体 系，产生不同的粒径和不同材料类型的软填料。
FS4：来自Ticona的超高分子量聚乙烯聚合物GUR 2126：根据我 们的研究，粒径d50为约25～30μm；没有来自制造商的d50信息；颜色： 乳白色；形式：固体粉末；密度：0.93g.cm3；堆积密度：(DIN 53466) 至少0.4kg/m3；莫氏硬度为约2～2.5；熔化温度：DSC，10K/分钟(ISO 3146方法C)：130～135℃(粉末)。
填料FS4在用作基体的聚氨酯航空器面漆中的浓度被调节为5％、 10％或15％，以漆的总重量计。
在研究中使用钛作为相对构件；根据PrEN 6124用测试台进行磨损 测试，参见实施例1。
图6示出粒径的影响。循环次数同样绘制在横坐标上并达到2000， 磨损量同样绘制在纵坐标上，单位为mg。研究了以下涂层：
K5：标准聚氨酯航空器面漆体系；
K6：具有5％的填料FS4的标准聚氨酯航空器面漆体系；
K7：具有10％的填料FS4的标准聚氨酯航空器面漆体系；
K8：具有15％的填料FS4的标准聚氨酯航空器面漆体系。
可以看出，使用所有浓度的填料FS4均实现了改善的磨损性能。在 从10％的填料FS4变化到15％的填料FS4(从K7变为K8)时，没有 得到进一步的提高。
在其它的研究中，对于航空器面漆体系K7，确定了作为循环次数 的函数的摩擦系数μ。即使在2000次循环之后，摩擦系数μ也不高于0.33。 与此相比，对于标准聚氨酯航空器面漆体系K5(没有添加填料)，仅 在500次循环之后摩擦系数μ就已明显大于0.4。
实施例5：填料浓度对耐磨性的影响：
硬填料在聚氨酯漆基体中的浓度也影响成品漆的耐磨性。
图7示出在使用不同的填料量的Abraser 1000U、1000g、 Rolle CS 17的磨损测试中以mg为单位的磨损量。作为填料量，将以下 的填料和填料量添加到标准聚氨酯航空器面漆体系中。
Z1 不添加填料
Z2 10％的无机填料FS1(d50＝1.5μm)；
Z3 20％的无机填料FS1(d50＝1.5μm)；
Z4 30％的无机填料FS1(d50＝1.5μm)；
Z5 10％的无机填料FS2(d50＝28μm)；
Z6 20％的无机填料FS2(d50＝28μm)；
Z7 30％的无机填料FS2(d50＝28μm)；
Z8 10％的无机填料FS3(d50＝12μm)；
Z9 20％的无机填料FS3(d50＝12μm)。
从图7可以看出，当在聚氨酯基体中使用浓度分别为10重量％的 填料FS1或FS2时，与具有20重量％或30重量％填料的相应的漆相比， 得到更好的耐磨性。总体而言，在大量的研究中，7～15重量％的浓度范 围被证明是特别有利的。
图2以断面图表示在扰流器4下方布置的着陆襟翼2′。如图2所示， 如果扰流器4没有折叠起来，那么扰流器4和着陆襟翼2′在摩擦区域6 中相互接触。如果着陆襟翼2′例如为了着陆而展开，那么在摩擦区域6 中的扰流器4摩擦着陆襟翼2′，这意味着在该摩擦区域6中对于着陆襟 翼2′的摩擦负载。
实施例1：根据PrEN 6124的磨损测试：
在专用的磨损测试台上进行根据PrEN 6124的磨损测试，以尽可能 精确地模拟诸如在操作期间在航空器着陆襟翼上将会出现的磨损行为。
为此，将所要检测的漆涂覆到试样金属板(铝)上，然后将所述漆 与试样金属板一起固定在摩擦测试台的试样台上。
涂漆的试样金属板对应于着陆襟翼的涂漆保护区域。在图3中示出 根据PrEN 6124的摩擦测试台10。摩擦测试台10具有填充钨粉的三个 载荷容器12，各自具有G＝566N的重量。将载荷容器12固定在线性导 向支承的高度可调并且可锁定的第一试样夹具14中。在各种情况下， 载荷容器12的重量使线性导向支承的第二试样夹具16负重。第二试样 夹具16夹持与扰流襟翼对应的摩擦配合构件，该摩擦配合构件用作在 各种情况下使试样金属板18负重的相对构件(counter-member)。试 样金属板18布置在线性引导试样台20上，该线性引导试样台20通过 液压驱动22进行速度v＝35mm/s、摩擦路径s＝80mm的水平移动。进行 应力反转的SPS控制。通过负载单元24测量摩擦力，并由其确定摩擦 系数μ。
试样金属板的调理如下进行：
将所要测试的漆涂覆在铝板上并在室温下存放7天。然后根据 PrEN 6124在磨损测试台上进行磨损测试。
在每种情况下，根据PrEN 6124在摩擦测试台上运行80mm的摩 擦路径。每缸即每个试样金属板加载的重量为566N。线性引导试样台 的速度为35mm/s。
将由常用于扰流器边缘的材料(例如，CFRP、钛、钢1.4548、聚 酰胺、CuBe和硅橡胶)制造的试样夹持在试样夹具上。试样夹入的尺 寸均为2×80mm。
在每种情况下，在所要测试的漆上施加3.54N/mm2的最大载荷。
从图4a和图4b中一方面得到关于动力学和测试几何结构的进一步 细节，另一方面得到关于试样布置的进一步细节。
图4a表示基本试样布置的立体图。重力G使第二试样夹具16负重 并因此将包含试样的试样夹具16压到试样板金属18上。试样板金属以 v＝35mm/sec的速度沿80mm的摩擦路径s以摆动方式移动。在这种情 况下，试样负载为F＝3.54N/mm2。
从根据图4b的侧视图可以看出，试样26容纳在第二试样夹具16 中，并且重力G压在试样板18上。代表扰流襟翼的试样26与试样表面 18具有2×80mm的接触表面。在这种情况下，将试样26粘在深度为 0.5mm的沟槽中。
为了根据PrEN 6124通过测试台比较不同的漆的耐磨性，相应地研 究涂覆有不同漆的试样金属板，并且在最多2000个循环之后确定磨损； 每250个循环进行一次各试样的重量控制。
为了比较相对应的相对体(counter-body)(扰流器试样)，使不 同的扰流器材料经受最多2000个循环的负载；在这种情况下，每250 个循环进行一次相对体的重量控制。
在扰流器试样由钢、钛和CFRP(碳纤维增强塑料)制成的情况下， 得到摩擦系数μ≤0.6。
测试温度调节为：23℃、-55℃和60℃。
使用的测试介质是：Skydrol和标准尘(standard dirt)。
尤其对于磨损测试，还必须在60℃和-55℃的温度下实施。这是 为了保证磨损保护层在具有高加热作用的区域中(航空器位于地球的热 区时)也是有效的。这同样适用于诸如在着陆时或接近着陆之前出现的 极冷条件。
通过将为此目的设计的试样用冷却液或加热液漂洗来进行相应的 研究。
我们自己根据PrEN 6124的研究得到这样一种结果，即通过在聚氨 酯基体中嵌入增强耐磨性的上述填料，可以实现满足航空工业中的高要 求的超高耐磨性。使用具有上述优选特征的填料已被证明是特别有利 的。
在本文中应当注意，不仅与填料形成整体的基于聚氨酯的漆具有满 足高要求的耐磨性，而且诸如商业产品Ceram Kote 54的某些环氧树脂 漆也的确被证明在这种程度上是完全适合的；但是，不根据本发明使用 的漆在考虑了航空工业中关于适合实用的磨损保护体系的需要而进行 的其它测试中不合格，参见以下实施例。
实施例2：温度测试/热黄化测试：
将所要测试的漆体系涂覆在航空器结构中的常用的2024T3型铝板 上并在室温下存放7天。然后用色度计测量各色度作为标准。然后立即 在110℃或150℃的温度下，即诸如在炎热气候中在航空器表面上可能 出现的温度下存放试样。在高温存放100小时以后，通过与标准(开始 值)相比较来确定色度差。
色度测量中的色空间由值Da(红/绿轴)、Db(蓝/黄轴)和DL(亮 /暗轴)组成。作为由三个上述值组成的值，DE描述在色度比较中两个 色度的相似程度。在这种情况下，Db值和DE值是由于UV光或热应 力导致的色度变化的判据。在比较测试中，在Db值以及DE值中均反 映出蓝/黄轴的位移，即黄化。
在各种情况下，根据本发明使用的基于聚氨酯的漆仅具有非常轻微 的色度差。
与此相反，当使用环氧树脂体系Ceram Kote 54时，产生对应于非 常强的发黄的非常明显的色度偏差，并伴随有不可接受的机械脆化。
实施例3：根据DIN EN ISO 2409的交叉切割测试：
通过根据DIN EN ISO 2409的交叉切割测试来研究某些漆的粘合 力。
在此，根据本发明使用的漆明显具有特别好的性能。
实施例4：填料材料和粒径对磨损性能的影响：
4.1硬填料
从具有高耐磨性的基于聚氨酯(基于脂肪族组分)漆的航空面漆体 系，产生不同的粒径和不同材料类型的硬填料。
研究了根据本发明使用的三种不同的漆，其所应用的填料(FS1、 FS2、FS3)如下：
FS1：碳化硅(莫氏硬度：9.6)；粒径：d50＝1.5μm；颜色：黑色， 但仅在非常高的添加量下才赋色。
注意，还对其它的粒径和颜色进行了类似的研究。
FS2：氧化铝Al2O3(莫氏硬度：9)；粒径：d50＝28μm；颜色：白 /灰。
注意，还对其它的粒径进行了类似的研究。
FS3：热解二氧化硅(SiO2纳米颗粒)(莫氏硬度：7)；粒径： d50＝12nm；颜色：白色。
注意，还对其它的粒径进行了类似的研究。
在各种情况下，填料FS1、FS2和FS3在用作基体的聚氨酯航空器 面漆中的浓度均被调节为10重量％，以漆的总重量计。
在研究中使用钛作为相对构件；根据PrEN 6124用测试台进行磨损 测试，参见实施例1。
图5示出粒径(和填料材料)的影响。循环次数绘制在横坐标上并 达到2000，磨损量绘制在纵坐标上，单位为mg，并且达到140mg。研 究了以下涂层：
K1：标准聚氨酯航空器面漆体系；
K2：具有10％的填料FS1(d50＝1.5μm)的标准聚氨酯航空器面漆 体系；
K3：具有10％的填料FS2(d50为约28μm)的标准聚氨酯航空器 面漆体系；
K4：具有10％的填料FS3(d50＝12nm)的标准聚氨酯航空器面漆 体系。
可以看出，与标准聚氨酯航空器面漆体系相比，所有具有填料的聚 氨酯漆均具有改善的磨损性能或者至少是相当的。最令人信服的是使用 10％的填料FS1的K2体系的性能，这可能主要是由于所选择的粒径。
进一步的研究还表明，当使用中值范围1.5～15μm的粒径以外的硬 填料时，特别小和特别大的粒径(在符合本发明的区间内)经常导致较 差的结果。
4.2软填料
从具有高耐磨性的基于聚氨酯(基于脂肪族组分)漆的航空面漆体 系，产生不同的粒径和不同材料类型的软填料。
FS4：来自Ticona的超高分子量聚乙烯聚合物GUR 2126：根据我 们的研究，粒径d50为约25～30μm；没有来自制造商的d50信息；颜色： 乳白色；形式：固体粉末；密度：0.93g.cm3；堆积密度：(DIN 53466) 至少0.4kg/m3；莫氏硬度为约2～2.5；熔化温度：DSC，10K/分钟(ISO 3146方法C)：130～135℃(粉末)。
填料FS4在用作基体的聚氨酯航空器面漆中的浓度被调节为5％、 10％或15％，以漆的总重量计。
在研究中使用钛作为相对构件；根据PrEN 6124用测试台进行磨损 测试，参见实施例1。
图6示出粒径的影响。循环次数同样绘制在横坐标上并达到2000， 磨损量同样绘制在纵坐标上，单位为mg。研究了以下涂层：
K5：标准聚氨酯航空器面漆体系；
K6：具有5％的填料FS4的标准聚氨酯航空器面漆体系；
K7：具有10％的填料FS4的标准聚氨酯航空器面漆体系；
K8：具有15％的填料FS4的标准聚氨酯航空器面漆体系。
可以看出，使用所有浓度的填料FS4均实现了改善的磨损性能。在 从10％的填料FS4变化到15％的填料FS4(从K7变为K8)时，没有 得到进一步的提高。
在其它的研究中，对于航空器面漆体系K7，确定了作为循环次数 的函数的摩擦系数μ。即使在2000次循环之后，摩擦系数μ也不高于0.33。 与此相比，对于标准聚氨酯航空器面漆体系K5(没有添加填料)，仅 在500次循环之后摩擦系数μ就已明显大于0.4。
实施例5：填料浓度对耐磨性的影响：
硬填料在聚氨酯漆基体中的浓度也影响成品漆的耐磨性。
图7示出在使用不同的填料量的Abraser 1000U、1000g、 Rolle CS 17的磨损测试中以mg为单位的磨损量。作为填料量，将以下 的填料和填料量添加到标准聚氨酯航空器面漆体系中。
Z1 不添加填料
Z2 10％的无机填料FS1(d50＝1.5μm)；
Z3 20％的无机填料FS1(d50＝1.5μm)；
Z4 30％的无机填料FS1(d50＝1.5μm)；
Z5 10％的无机填料FS2(d50＝28μm)；
Z6 20％的无机填料FS2(d50＝28μm)；
Z7 30％的无机填料FS2(d50＝28μm)；
Z8 10％的无机填料FS3(d50＝12μm)；
Z9 20％的无机填料FS3(d50＝12μm)。
从图7可以看出，当在聚氨酯基体中使用浓度分别为10重量％的 填料FS1或FS2时，与具有20重量％或30重量％填料的相应的漆相比， 得到更好的耐磨性。总体而言，在大量的研究中，7～15重量％的浓度范 围被证明是特别有利的。