CN103608126B - 用于车辆部件的涂层和/或上漆的方法以及对此的两组分或多组分的反应系统 - Google Patents

用于车辆部件的涂层和/或上漆的方法以及对此的两组分或多组分的反应系统 Download PDF

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Abstract

为了提供一种用于车辆部件的涂层和/或上漆的方法，利用该方法在车辆部件的复杂形状的情形中同样可以以良好的质量对难接近的区域进行涂层或者上漆，提出一种包括下列步骤的方法：‑提供两组分或多组分反应系统，其包括至少一个微包封的形式的组分；‑将反应系统涂覆到车辆部件的表面区域上；‑将带有涂覆到其上的反应系统的车辆部件调整到预先确定的反应条件上；‑改变、尤其下降作用到反应系统上的压力(环境压力)，用于释放微包封的组分；且‑在形成固化的涂层或者漆层的情形下使反应系统反应。

Description

用于车辆部件的涂层和/或上漆的方法 以及对此的两组分或多组分的反应系统
技术领域
本发明涉及一种用于基于两组分或多组分反应系统来制造固化的塑料物质的方法以及一种对此匹配的反应系统。
背景技术
先前所提及的方法或者在此所使用的反应系统以各式各样的形式公知，其中，在两组分或多组分反应系统中存在至少一个易碎的微包封形式的组分。
利用这样的两组分或多组分反应系统可例如将涂层涂覆到基底、尤其漆涂层或粘合剂涂层上，如这例如在EP 0 590 975A1中所描述的那样。
用于制造三维物体的两组分或多组分反应系统是同样公知的。
两组分或多组分反应系统同样被用于以复合材料、尤其以纤维复合材料制造成型体。
发明内容
本发明基于如下任务，即，提供一种用于车辆部件的涂层和/或上漆的方法，利用该方法在车辆部件的复杂形状的情形中同样可以以良好的质量对难接近的区域进行涂层或者上漆。
根据本发明，该任务通过一种在使用两组分或多组分反应系统的情形下用于车辆部件的上漆的方法来解决，所述方法包括如下步骤：
-提供形式为漆配方的两组分或多组分反应系统，所述反应系统包括至少一个微包封的形式的组分；
-借助浸涂或喷射将所述漆配方涂覆到车辆部件的表面区域上；
-将带有被涂覆到所述表面区域上的漆配方的车辆部件调整到预先确定的反应条件上；
-下降作用到所述漆配方上的环境压力，用于释放微包封的组分；且
-在形成固化的涂层或者漆层的情形下使所述漆配方反应。
此外，本发明大体基于如下任务，即，提供一种用于基于先前所描述的类型的两组分或多组分反应系统来制造固化的塑料物质的方法，利用该方法获得带有改善的特性的固化的塑料物质。
所提及类型的两组分或多组分反应系统的提供、反应系统到预先确定的反应条件上的调整和反应系统的环境压力的随后的下降导致微包封的组分的释放且与之关联地导致固化反应的开始。在所提及的固化反应的过程中可以在塑料物质的横截面上以非常均质的方式形成固化的塑料物质，这是因为固化反应的统一的开始条件在塑料物质的实际所有体积部分中可同时达到。
这基于如下情况，即，压力变化在(未固化的)塑料物质中以音速传播，以通常明显大于温度提高的传播速度(热导率)的速度传播，所述压力变化在现有技术中非常频繁地用作用于开始固化反应组分的途径。根据本发明，包封的组分的释放在所有体积部分中几乎同时进行。
本发明的另一优点尤其同样在于如下，即，不依赖于由固化的塑料物质形成的产品的几何形状，尤其同样地在难接近的区域中均匀地进行固化反应。对于辐射固化方法而言，这样的难接近的区域例如是产品的由于遮蔽和/或覆盖不可或仅可困难地被固化辐射所达到的这样的区段。在热固化方法中，产品的这样的区段被看作难接近的区域，其与热量的导入位置具有一定的距离且其由于低的导热性和/或产品的高的质量仅被缓慢地或者在时间上延迟地加热。
在一种特别简单的情况下，在提供两组分或多组分反应系统之后该反应系统在环境温度和环境压力中仅经受压力下降，这例如通过负压、尤其通过真空的提供或将塑料物质运送或渗入到真空腔室中来实现。
压力下降可突然地，也就是说在大约10至大约500毫秒的范围中进行，或逐渐地，例如在若干分钟(例如大约1至大约5分钟)的范围中进行。在两种情况下可获得(微)包封的组分的充分均匀的释放且随后获得塑料物质的均质的固化。
在特别优选的情况下，可调节的压力差处在大约0.01bar至大约0.9bar的范围中。
按照两组分或多组分反应系统的类型如下可能是期望的，即，升高反应系统的温度，尤其以便于移除剩余溶剂且/或以便于可快速地结束塑料物质的固化反应。随着温度提高(例如ΔΤ＝大约40K至大约120K)，在绝大多数情况下粘度同样减小，这导致在塑料物质中的压力传播速度的提高。这可作为调整过程的分步骤来实现，从而在固化反应开始时存在最佳的反应条件。如果在塑料物质中达到均匀的温度需要一定的时间，环境压力的下降可被复位至达到温度平衡，从而使得在所有体积部分中的固化反应在相同的条件下开始。
利用根据本发明的方法可能的是，在调整的范畴中，尤其在调节相对室温被提高的系统温度中必要时进行环境压力的提高，以便于反作用于微囊的膨胀且进而反作用于微囊的提前打碎且以便于在达到在塑料物质中的均匀的温度分布之前避免塑料物质的固化反应的开始。于是，基于较高的环境压力进行压力下降，从而在较高温度上被调整的反应系统中开始相应地较快结束的固化反应。
在成型体中以该方式尤其避免如下，即，所述成型体由于不同速度结束的或在不同时刻开始的固化过程产生构件的扭曲变形且产生构件的不美的外观。
根据本发明的方法尤其同样适用于产品的大量生产，其中复合材料得到使用。
根据本发明的第一实施方式，在提供两组分或多组分反应系统之后该反应系统在高压器中经受提高的温度和交变的环境压力，这例如通过确定提供的超压、环境压力和/或真空的反应条件来实现。根据本发明同样可设置有压力冲击波，其可以紧接着地包含瞬间的压力升高和瞬间的压力下降。
尤其作如下建议，即，提供一种带有包封的反应组分的反应系统，其中该反应组分从用于固化反应的引发剂、催化剂和/或促进剂中选出。优选地，微囊包含如其在UV照射时由UV光引发剂形成的基团。特别合适的是耐用和/或稳定的基团。
利用所提及的修改方案，反应系统的特性可在固化的情形中针对相应的使用情况进行优化。
这尤其同样使得基团借助于光线、尤其UV射线的释放成为可能，这可作为调整过程的分步骤集成到根据本发明的方法中，或可在提供两组分或多组分反应系统的情形中发生，从而使得用于制造基团的包封的组分的条件可以以简单的方式以如下方式来选择，即，使组分完全激活且如在现有技术中那样避免遮蔽效应。
在根据本发明的方法的一种变型方案中，微包封的组分的释放效果可在环境压力的下降期间或之后借助于声波、尤其在大约0.2Hz至大约10Hz的频率范围中的次声波或在大约20kHz直至大约500kHz的频率范围中的超声波的使用进行支持。通过此类声波，例如在大约0.01Pa直至大约100Pa的范围中的压力冲击应作用到反应系统的周围环境上。
上述方法尤其同样适用于作为漆或通常作为涂层材料得到使用的、为复合材料的塑料物质，或也适用于为三维塑料构件的塑料物质。在最后的情况下，反应系统根据一种优选的变型方案喷射到注塑模具中。在打开的工具模具的情况下，塑料物质借助于喷射或喷洒被涂覆或以预制的纺织品(所谓的“预浸料”)形式被置入到模具中。“预浸料”是树脂浸渍的垫材或板材，其中反应系统以凝固的熔体形式存在。
尤其，该方法适用于为基底的表面上的涂层的塑料物质，其中，该基底尤其同样可以是机动车车身或机动车车身的部件/模块。机动车车身的模块可以是框架(“Spaceframe”)、框架部件以及安装件，例如车顶、引擎盖、挡泥板、侧部件、门和各种小部件。
在最后的情况下，反应系统根据一种优选的变型方案在浸涂过程中被涂覆到基底上，而根据另一优选的变型方案借助于喷射或喷洒进行涂覆。
两种类型的涂覆可利用根据本发明的方法容易地实现，这是因为两组分或多组分反应系统以如下方式设计，即，微囊在压力下降的情形下释放包封的反应组分，从而使得对反应系统的操作在该过程中尚不导致固化反应的开始。在这些情况下同样确保如下，即，在塑料物质的所有部分中实现均匀的反应开始。
在本发明的另一变型方案中，在提供该反应系统的情形中该系统首先与基本上所有组分(除微包封的组分以外)混合且然后将微包封的组分添加给反应系统。这例如当激活的反应组分(尤其以耐用的基团形式)被使用时推荐。
所使用的反应系统一方面可作为弥散体(在液体中的软的可变形可运动的微囊)或作为悬浮物(在液体中的固体的硬的微囊)或由软的和硬的微囊的组合在液体中存在。另一方面如下是可能的，即，该反应系统以呈粉状的组分和微包封的组分的混合物存在且相应地作为呈粉状的固体混合物来加工。
微包封的组分的激活可在添加至反应系统之前或在其中进行。
备选地，微包封的组分的激活可作为调整的分步骤实现。
如先前所提及的那样，本发明同样涉及根据本发明的两组分或多组分的反应系统，尤其用于使用在其中一个先前所提及的方法中，其中，反应系统设计为漆配方并且包括两个或多个反应组分，其中，存在至少一个包封形式的组分，其包囊可借助于压力下降来破坏。
根据本发明的反应系统的包封的组分尤其包括用于反应系统的固化反应的引发剂、催化剂和/或反应促进剂。优选地，微囊包含如其在UV照射时由UV光引发剂形成的基团。
特别优选的两组分或多组分反应系统作为漆配方、作为粘合剂配方、作为注材或垫材或包含纤维的板材来设计。
根据本发明的两组分或多组分反应系统的另一优选的形式是其中一种复合材料，其中，该材料尤其包括定向的或不定向的短纤维、长纤维或连续纤维，其从玻璃纤维、碳纤维、陶瓷纤维、天然纤维和/或聚合物纤维中选出。
此外，特别优选的反应系统包括添加剂，所述添加剂尤其为着色剂和填料(颜料、染料等等)以及辅助材料(流动助剂、软化剂、光稳定剂等等)的形式。
在微包封的情形中，在根据本发明的反应系统中优选使用尤其基于SiO2的无机连接的微囊，其中，选择大约4至大约100纳米、尤其大约10至大约75纳米的包囊的平均壁厚。在这样的壁厚的情形中确保如下，即，该反应系统利用通常的技术辅助装置可作为涂层来涂覆、可在制造三维物体时作为注材使用或也可在加工成复合材料的情形中使用。
另一方面应注意优选大约50纳米的壁厚的上限，因此可以以经济的方式示出充分的压力下降，其导致微囊的打开和包封的组分的释放。
在一种备选的根据本发明的反应系统中，包囊基于有机的化合物(聚合物壳)来实施，其中，于是在大约10至大约50纳米的范围中的平均壁厚是优选的。
同样地此处又确保如下，即，在用于将反应系统作为涂层涂覆在基底上的典型的方法中、在反应系统作为注材使用的情形中且/或在反应系统加工成复合材料的情形中，包封的组分在反应系统中可被可靠地操作。
在另外的备选的反应系统中，包囊可由尤其有机的基于蜡或明胶的材料实施。
为了确保微包封的组分在反应系统中的尽可能均匀的分布且进而在所有体积部分中确保均匀的反应条件，建议如下，即，使用带有大约20nm直至大约10000nm、尤其大约20nm直至大约1000nm的平均的囊直径的微囊。
为了使得包封的组分从微囊中的释放变得容易，在优选的根据本发明的反应系统中可作如下设置，即，除了原有的反应组分之外在微囊中包括发泡剂。
具有大约20mbar或更大的蒸汽压力的、在20℃的情形中的发泡剂、尤其溶剂是优选的。
根据本发明的反应系统可根据一种特别的实施方式设计成膏状的物质。
根据另一特别的实施方式，根据本发明的反应系统设计成可固化的熔体。
具体实施方式
本发明的这些优点和另外的优点在下面借助于示例作进一步说明。用于下面的示例1至6的方法的两组分或多组分反应系统可例如根据在EP 1 497 338B1中所描述的反应系统进行开发，此处完全参考该所描述的反应系统。尤其可参照EP 1 497 338B1的实施例。作为光引发剂被直接添加给反应系统的替代，光引发剂根据本发明以微包封的形式附加给反应系统。光引发剂还在微包封的状态中通过照射被激活且反应系统紧接着被涂覆到待涂层的基底上或者被喷射到相应的工具模具中。其后，已激活的光引发剂从微囊中释放，如在下面在示例1至6中具体地描述的那样。
在第一实施例中，工件、例如机动车车身或机动车模块设有漆层，例如清漆。随后，工件被带到腔室中且可选地在大约10分钟内经受大约0.8至0.9bar(绝对)的轻微的负压，由此剩余的溶剂从漆膜中漏出且进而使漆膜干燥。随后，在腔室中的压力突然(通过打开通向处在真空中的平行的腔室的阀)降低到近似0.2bar至0.1bar(绝对)上。在此，在短的时间内打碎在漆膜的反应系统中所包含的微囊且固化组分被释放且在短的时间(10秒至2分钟)内引起漆膜的固化。
在第二实施例中，工件、例如机动车车身或机动车模块设有漆层，例如清漆。随后，工件被带到漆干燥器中，在其处工件经受相对环境温度提高了40至120K的温度大约5至15分钟，由此剩余的溶剂从漆膜中漏出且进而使漆膜干燥。随后，工件被带到腔室中且在几分钟或几秒内(通过打开通向处在真空中的平行的腔室的阀)腔室中的压力被降低到0.1bar之下。在此打碎在漆膜的反应系统中所包含的微囊且固化组分被释放且在短的时间(10秒至2分钟)内引起漆膜的固化。
在第三实施例中，工件、例如机动车车身或机动车模块设有漆层，例如清漆。清漆成分的反应系统在将清漆涂覆到构件或模块上期间借助于UV射线来处理且进而激活其被微包封的组分。必要时，工件被带到漆干燥器中，在其处工件经受相对环境温度提高了40至120K的温度大约5至15分钟，且/或经受大约0.8至0.9bar(绝对)的轻微的负压，由此剩余的溶剂从漆膜中漏出且进而使漆膜干燥。随后，工件被带到腔室中且在2分钟内或突然(例如通过打开通向处在真空中的平行的腔室的阀)将腔室中的压力降低到大约0.1bar(绝对)，也就是说相对先前所设定的压力水平降低大约0.7bar至0.8bar的压力差或者相对大气压力降低0.9bar的压力差。在此打碎在漆膜的反应系统中所包含的微囊且激活的固化组分被释放且在短的时间(10秒至2分钟)内引起漆膜的固化。
在第四实施例中，两组分或多组分塑料物质(反应系统)被喷射到带有或不带有置入的纤维增强件的工具模具中。随后(或在喷射期间已经)，通过工具模具形成的工件在工件模具中相对初始温度被加热20至80K且同时相应于温度提高，环境压力提高至最大10bar(绝对)。在均匀加热之后，工件在工具模具中突然又降低到大气压力条件上。在此打碎在塑料物质中所包含的微囊且固化组分被释放且在短的时间(10秒至2分钟)内引起塑料部分或复合部分的固化。
在第五实施例中，两组分或多组分塑料物质(反应系统)被喷射到带有或不带有置入的纤维增强件的工具模具中。随后(或在喷射期间已经)，通过工具模具形成的工件在工件模具中经受相对正常条件、尤其大气压力降低的环境压力(负压)。在达到最大大约0.1bar或更小的负压之后打碎在塑料物质中所包含的微囊且固化组分被释放且在短的时间(10秒至2分钟)内引起塑料部分或复合部分的固化。
在第六实施例中，两组分或多组分塑料物质(反应系统)被喷射到带有或不带有置入的纤维增强件的工具模具中。在喷射之前，塑料物质在供应管道中被照射以UV射线至最大1分钟，这导致在微囊中所包含的组分的激活。随后(或在喷射期间已经)，通过工具模具形成的工件在工件模具中经受负压。在达到最大大约0.1bar或更小的负压之后打碎在塑料物质中所包含的微囊且固化组分被释放且在短的时间(10秒至2分钟)内引起塑料部分或复合部分的固化。

Claims (22)

1.在使用两组分或多组分反应系统的情形下用于车辆部件的上漆的方法，包括如下步骤：
-提供形式为漆配方的两组分或多组分反应系统，所述反应系统包括至少一个微包封的形式的组分；
-借助浸涂或喷射将所述漆配方涂覆到车辆部件的表面区域上；
-将带有被涂覆到所述表面区域上的漆配方的车辆部件调整到预先确定的反应条件上；
-下降作用到所述漆配方上的环境压力，用于释放微包封的组分；且
-在形成固化的涂层或者漆层的情形下使所述漆配方反应。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述两组分或多组分反应系统在标准状况的情形中被提供和被涂覆且所述压力的下降包括提供相对标准状况下降的在所述漆配方的环境中的压力水平。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述两组分或多组分反应系统在大气压力的情形中被提供和被涂覆且所述压力的下降包括提供相对大气压力下降的在所述漆配方的环境中的压力水平。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述调整包括所述漆配方的温度的提高。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述漆配方包括包封的反应组分，所述包封的反应组分从用于固化反应的引发剂、催化剂和/或促进剂中被选出。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述微包封的组分包括激活的反应组分。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述激活的反应组分是包含化学基团的反应组分。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述包封的反应组分还在微包封的状态中被激活，且所述漆配方紧接着被涂覆到待涂层的表面区域上或被喷射到工具模具中。
9.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述漆配方在所述反应系统的环境压力的变化期间或在其变化之后被加载以声波。
10.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述漆配方在所述反应系统的环境压力的变化期间或在其变化之后被加载以次声波或超声波。
11.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，为了提供所述漆配方，所有组分除微包封的组分以外都被混合，且紧接着将所述微包封的组分添加给所述漆配方，其中，
-所述微包封的组分在添加至所述漆配方之前或在添加时被激活。
12.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，为了提供所述漆配方，所有组分除微包封的组分以外都被混合，且以一时间间隔将所述微包封的组分添加给所述漆配方，其中，
-所述微包封的组分在添加至所述漆配方之前或在添加时被激活。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述激活作为所述调整的分步骤来进行。
14.用于使用在根据权利要求1至13中任一项所述的方法中的两组分或多组分反应系统，其特征在于，所述反应系统设计为漆配方并且包括两个或多个反应组分，其中，存在至少一个包封形式的组分，其包囊能借助于压力下降来破坏。
15.根据权利要求14所述的反应系统，其特征在于，所述系统包括复合材料。
16.根据权利要求15所述的反应系统，其特征在于，所述复合材料包含从玻璃纤维、碳纤维、陶瓷纤维、天然纤维和/或聚合物纤维的组中选出的纤维，且/或包括浸渍以漆配方的、由纤维构成的垫材或板材。
17.根据权利要求14或15所述的反应系统，其特征在于，所述包封形式的组分包括引发剂、催化剂和/或反应促进剂。
18.根据权利要求14或15所述的反应系统，其特征在于，所述漆配方包含添加剂。
19.根据权利要求18所述的反应系统，其特征在于，所述添加剂是颜料、流动助剂、填料、软化剂和/或光稳定剂。
20.根据权利要求14或15所述的反应系统，其特征在于，所述包囊基于无机的化合物且具有10至100纳米的平均壁厚或所述包囊基于有机的化合物且具有10至50纳米的平均壁厚。
21.根据权利要求20所述的反应系统，其特征在于，所述无机的化合物是SiO2。
22.根据权利要求14或15中任一项所述的反应系统，其特征在于，在所述包囊中包含发泡剂，其蒸汽压力在20℃时具有20mbar或更大的值。
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