CN105339095A - 喷涂方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于喷涂基体表面的方法，能够使不同热塑性加工材料通过喷涂技术被应用到完全不同类型的表面。

Description

喷涂方法

技术领域

本发明涉及一种用于喷涂基体表面的方法，能够使不同热塑性加工材料通过喷涂技术被应用到完全不同类型的表面。

用于薄壁片状部件或，例如，纺织品上的绝缘材料的制备的完全不同类型的方法是众所周知的，。根据应用的不同，这些方法在形状质量，材料，在基体（部件）上的厚度分布，和技术本身是不同的。

已知的方法包括这些用于将片材加工成成型部件或各层的深拉，真空深拉和压制。

通过这些方法生产片状部件过程中，局部的质量分布是由片材的变形所决定的，而且不能以确定的方式来设置。因此，例如，这样制造的绝缘材料从功能声学的观点上是比必需的要重。这将防止追求轻量级结构，特别是在车辆中。

对于材料密封，片材通过粘接剂或热熔粘接被应用到完全不同类型的基体。

对于部分隔声，从声学观点上，所谓的重层片材被放置在地毯或舱壁区，它们通过粘合剂或热熔粘接连接。

用于生产机动车辆的薄片状部件的其它方法是已知的，如用于隔音部件的重质层部件，包括舱壁，通过热塑性和热固性材料注射成型来制造。

注射成型（热塑性注射成型或反应注射成型（RIM））允许具有每单位面积不同定义质量的部件来制造。因为在车间和模具的高投资，大数量必须通过这些方法来制造。

对于RIM方法，存在另一个问题是使用的材料，例如，聚氨酯，是昂贵的，并且不能回收。特别是对于车辆的绝缘部件，所有上部结构的质量分布是由模具的几何形状来决定。这也防止一系列内的个别车辆类型（引擎版本）的有目的的声学优化，这在声学方面将是可取的。

另外，通过粉末烧结制造这种片状部件的方法是已知的。该粉末被施加到热成形工具，通过烧结形成塑料层，接着冷却并抽出该部件。这种技术在时间，工具和精力是密集的。因此，这种方法对于高品质部件的生产，如搪塑成型的外观仍然有限。

通过涂层以及通过喷涂生产片状部件的方法是已知的。热塑性材料的喷涂是通过一个或多个喷嘴的方式从一种熔体，或通过在飞行阶段和载气的过程中在火焰上加热的“冷”塑料粉末，或直接由飞行阶段的热环境来实现。然而，这些方法具有非常低的产量，并且仅有条件适合基体的涂层，即只适合耐热的基体。在纺织品的涂层，在应用完成之前高温将破坏织物材料。

喷涂法还发现应用于粉末再生。DE 10 2005050890 A1描述了一种制造纳米复合材料的方法和设备，其中，如果有的话，从通过高压喷涂方法实现的聚合物熔体分离萃取剂和分散剂。在该方法中，聚合物液滴的突然固化作为快速冷却的结果发生在对环境压力的高压力水平的松弛。这产生了纳米复合材料。

作为一个用于喷涂的重层，交联聚氨酯基体系被应用。详细说明见DE10161600 A1和DE10 2005058292 A1。这些材料非常昂贵，而且不能回收。

此外，塑料珠被铺设到通常预处理过的基体表面的方法和装置是公知的。EP 0524092 B2描述了一种用于生产具有异形线的物品的方法和设备。该异形线是通过加热的柔性压力管，由连接有挤出机的挤压模来生产的，并被铺设。

DE 30 47 727 C2描述了一种通过喷涂液化热塑性材料到基体上生产薄保护膜的方法。这里描述的方法是应该使能使用常规的热喷涂设备，其中注入材料被熔融并因而液化，然后可以立即应用到要保护的表面。它进一步描述了这些材料通过撞击在表面上形成玻璃粉的倾向，直到现在避免足够均匀薄膜的形成，但根据说明书，这个问题被认为通过同时的或随后的烧结过程的最简单方式可以克服。因此，对于热塑性材料的烧结，已经发现有利的是，烧结是通过加热喷涂的热塑性材料，以便达到均匀的，光滑的和无气孔的应用来实现。需要烧结的热可以通过辐射热，暖空气供给或类似物外部地供给到热塑性材料。喷涂热塑性材料到预先加热的表面，以使烧结过程与喷涂同时发生，并且因此获得处理的时间最优化过程，可能是合理的。然而，在材料冲击在表面后产生的烧结过程是很复杂的，并再次把基体材料放在热负荷下。

DT1646051 B2描述了一种通过喷涂在一熔融热塑性聚合物施加聚合物涂料到固体表面的方法。其后，熔化聚合物和由浮雕压纹以加压气体流供给熔体被执行，并且喷涂的气体/聚合物的喷涂经受热喷涂处理以它自己的方式到待涂层表面。据描述，任何粒度的热塑性聚合物被转换为在挤出机或活塞气缸装置中的熔融状态，并喷涂到待涂层表面，这是预先加热，借助通过热喷流加热的气体/聚合物喷涂形式使用压缩空气喷涂喷嘴压缩气体。

DE 32 25 844 A1描述了一种用于热塑性材料或热熔粘合剂的层的应用的方法和装置。一种用于热塑性材料或热熔粘合剂的层的应用的方法描述了，所使用的塑料或热熔粘合剂被熔融，然后被雾化和喷涂。优选的是，熔融塑料或热熔粘合剂的温度保持恒定达喷涂的时刻。该装置用于执行该方法包括：用于塑料或热熔粘合剂的可加热熔化装置，具有喷嘴的可热喷涂装置，用于将熔融材料供入喷涂装置的可加热装置，一个温度测量和温度闭环控制系统，以及用于一熔融材料的供给和排出以及热喷涂气体的闭环控制系统，如果有的话。通过这种方法，任何种类和形状的两维或三维物体可以与任意厚的，均匀的或图案化的，从外部和/或内部层来提供。

DE4231074 A1描述了塑料粉末作为可喷涂组合物，涂料和密封组合物的填料的用途。它描述了具有至多0.2毫米的平均粒度，密度范围从0.1至2.0克/立方厘米的粉末的用途，由可能含有矿物填料的固体塑料材料机械粉碎得到，作为填料，任选除了进一步填料，基于单组分或双组分聚氨酯粘合剂的可喷涂的涂料，涂料和密封组合物。

DE 10161600 A1描述了一种用于喷涂到塑料层的方法。它描述了一种用于施加一含有填料的塑料层到成型表面的方法和装置，其中含有粘合剂，固体输送和填料的混合物被喷涂到成型的表面，其首先制造一用于喷涂应用的自由射流通过一混合物，该混合物包含粘合剂，固体输送的混合物，随后是通过计量填料进入自由射流到粘合剂的不完全聚合混合物。该方法是合适的，特别是对于作为用于常规质量-弹簧系统的重层的喷涂应用。

DE 10 2005058292 A1描述了一种用于生产涂布的成型部件的方法和设备。提供了一种用于生产含有一层聚氨酯在射程操作内的成型部件的方法和装置，其中所述反应性组分是通过一圆柱形的混合室进行混合，并且所产生的反应混合物随后流经一流动通道并被喷涂到基体体表面，在那里固化，随后通过一气体流清洗流动通道。

因此，本发明的目的是提供一种工艺，该工艺是由完全不同类型的热塑性加工材料以一种可取的和确定的方式以薄膜的形式可被应用到不同类型的基体的表面。

根据本发明，上述目的是通过一种用于喷涂基体表面的方法来实现，其中

（a）在第一步骤中，一种热塑性加工材料在挤出机中熔融并因而被液化；

（b）该熔融材料通过载气或蒸汽的方式被加压；

（c）从所述熔融材料和所述载气或蒸汽形成的混合物通过一或多个喷嘴被按压，可选地，在喷嘴的卸料口区域提供一种具有至少与熔体温度同样高的温度的喷涂气体到喷涂射流；和

（d）得到的喷涂射流与熔融材料被引导到基体表面上，其中所述材料以流动状态液滴形式撞击到基体表面，在基体表面上形成连续涂层，并随后固化。

本发明的核心基本上是一个事实，即热塑性加工材料在挤出机是单独熔融的，或作为与其它具有或不具有填料的热塑性加工材料混合物的混合物，在限定的压力下用无机载气或蒸汽加压，通过一个或多个孔式喷嘴压为混合物，释放至大气压力，并且只在基体表面冷却。

在一个具体的实施方案中，混合物在双螺杆挤出机中是直接混合。在另一个实施方案中，这种双螺杆挤出机，接着有，例如，单螺杆挤出机或熔体泵。

几乎所有的热塑性加工材料可以用作喷涂的材料，而不论它们是否是均聚物或混合物，未填充或填充有非熔融材料。本发明的含义范围内特别优选的是热塑性加工材料，例如均聚物，共聚物和三元共聚物以及热塑加工的弹性体，优选为丙烯腈 - 丁二烯 - 苯乙烯（ABS），聚酰胺（PA），聚乳酸酯（PLA），聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA），聚碳酸酯（PC），聚对苯二甲酸乙酯（PET），聚乙烯（PE），聚丙烯（PP），聚苯乙烯（PS），聚醚醚酮（PEEK）和聚氯乙烯（PVC），其包括它们的共聚物和混合物，其可任选含有其它组分，特别是填料。在一个具体的实施方案中，高性能材料，例如PEEK，也可以喷涂上高比例气体和相关联的粘度降低。填料的数量可以广泛地变化，其中所述填料的数量优选不应超过80重量％，基于所述材料，因为否则该涂层的内聚力不能确保。

填料本身可以是无机性质的，或在加工温度下不熔化的聚合物，如橡胶，其中所述填料没有优选方向。此外，无机短纤维，具有比材料或化合物的加工温度更高的熔融温度的聚合物纤维以及天然纤维可被用作填料。

不同于层与层的材料结构可以在喷涂过程中通过改变混合物，热塑性加工材料和/或填料本身，和热塑性加工材料与填料的比例来生产。

惰性的，特别是无机的，作为载气的气体或气体的混合物以及蒸汽。根据本发明特别优选的是使用，例如，氮气，二氧化碳，空气或在该温度下是气态的水。

基于热塑性加工材料与载气或蒸汽的重量比，载气或蒸汽优选使用的范围从100：0.1重量份至100：30重量份，优选从100：0.3〜100：15重量份。优选地，具有从10至500巴，特别是从20至400巴的压力的喷涂射流被喷涂。

随着压力增加，液滴尺寸减小；材料的应用，从而变得更均匀。然而，随着压力增加，该材料根据膨胀和松弛更快速地冷却。根据材料，其具有与基体表面无键合的结果达不到。在这种情况下，必须提供加压的加热气体（喷涂气体），最好是空气，它提供了在一个有利的情况下用于附加的雾化。

喷嘴被设置，例如，在一个柔性压力管上并能够通过机器人在基体表面上移动，以使材料的完整应用。（多个）喷嘴本身被设计为，例如，如具有直径为0.1毫米至10毫米，优选为0.5毫米至2毫米的1至50个孔口，优选5至20个孔口的孔式喷嘴，或该孔口具有所提到的孔口直径的限定孔口几何结构的等效横截面积。热风（喷涂气体）可以引入用于额外加热。

槽式喷嘴具有0.1-3.0x3-30毫米，优选0.5-2.0x5-10毫米的尺寸，也可使用；在这种情况下，多个槽式喷嘴可以在喷涂头被提供。

除了上面提到的物质和元素在室温（正常压力）或在加工温度下是气态之外，本发明含义内，术语“载气”也包括那些通过化学或热反应形成气体物质，或被转换为气态。在这方面特别优选热空气。

喷涂气体的化学成分，其优选围绕以环形喷嘴的形式的热塑性塑料的卸料口来引导，可以是相同或不同的载气。特别优选热空气作为喷涂气体，这会导致热塑性塑料中的载气和粒子表面的加热进一步膨胀。

在下面，通过两个实施例示出本发明。

实例

实施例 1 ：

使用市售的克劳斯玛菲贝尔斯托夫挤出机ZE40 Ax29D和KE90x30D系列，每个都配有专门设计的螺丝。模具是一个每个孔口直径为1.1毫米的具有24孔式喷嘴的单一套管头，被布置成两排。

75重量％无机填料（重晶石）和25重量％PE/EVA的市售混合塑料的混合料，白油，流动助剂和以颗粒形式的温度稳定剂被用作热塑性加工材料。

输出容量为90千克/小时，而气体量（载气）为1.1千克/小时的CO₂。将市售的压制混纤无纺布用作基体表面。

通过这些设置，达到一个良好的喷涂性能，且织物表面上产生了一柔性塑料层。

实施例 2 ：

原则上，实施例1中本质上是相同的设置，被使用在本实施例的第二应用。喷嘴已被更改。这里，BETE公司的圆射流喷嘴被使用，其中在排放喷嘴周围的外环加热空气作为喷涂气体加热载气和混合料的混合物。载气的数量减少至400克/小时。使用的材料，填料降低到25重量％，和混合料的数量相应地增加。

输出容量为60千克/小时。使用的空气数量（喷涂气体）为每小时30标准立方米，在300℃加热。喷涂结果比实施例1有改进。

Claims (17)

1.一种用于喷涂基体表面的方法，其中

（a）在第一步骤中，一种热塑性加工材料在挤出机中熔融并因而被液化；

（b）该熔融材料通过载气或蒸汽的方式被加压；

（c）由所述熔融材料和所述载气或蒸汽形成的混合物通过一或多个喷嘴被按压，可任选地，在喷嘴的卸料口区域提供一种具有至少与熔体温度同样高的温度的喷涂气体到喷涂射流；和

（d）得到的喷涂射流与熔融的热塑性加工材料被喷射到基体表面上，其中所述材料以流动状态的液滴形式撞击到基体表面，在基体表面上形成连续涂层，并随后固化。

2.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述热塑性加工材料选自均聚物，共聚物和三元共聚物或热塑加工弹性体，特别是丙烯腈 - 丁二烯 - 苯乙烯（ABS），聚酰胺（PA），聚乳酸（PLA），聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA），聚碳酸酯（PC），聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET），聚乙烯（PE），聚丙烯（PP），聚苯乙烯（PS），聚醚醚酮（PEEK）和聚氯乙烯（PVC），包括它们的共聚物和混合物，其可任选含有其它组分，特别是填料。

3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，基于热塑性加工材料，0至80重量％的填料被使用。

4.根据权利要求3的方法，其特征在于，所述填料是无机性质的。

5.根据权利要求3或4的方法，其特征在于，所述填料是无机短纤维形式。

6.根据权利要求3至5任一项所述的方法，其特征在于，所述填料具有比化合物的加工温度更高的熔融温度的聚合物纤维。

7.根据权利要求3至6任一项所述的方法，其特征在于，所述填料包括天然纤维。

8.根据权利要求1至7任一项所述的方法，其特征在于，所述混合物，热塑性加工材料和/或填料本身以及热塑性加工材料与填料的重量比在喷涂方法过程中是变化的。

9.根据权利要求1至8任一项所述的方法，其特征在于，所述氮气，二氧化碳或空气，被用作载气和/或喷涂气体。

10.根据权利要求1至9任一项所述的方法，其特征在于，具有热塑性加工材料与载气的重量比从100:1重量份至100:30重量份，尤其从100:0.3至100:15重量份的喷涂射流被使用。

11.根据权利要求1至10任一项所述的方法，其特征在于，具有从10至500巴的压力，尤其从20到400巴的喷涂射流被使用。

12.根据权利要求1至11任一项所述的方法，其特征在于，从1至50，尤其从5到20，具有不同的输出横截面积的喷嘴被使用。

13.根据权利要求1至12任一项所述的方法，其特征在于，所述混合物通过孔式和/或槽式喷嘴被按压。

14.根据权利要求1至13任一项所述的方法，其特征在于，具有在0.1毫米至10毫米，尤其0.5毫米至2毫米范围内的相同或不同直径的孔式喷嘴，或具有可比较的横截面积的卸料口被使用。

15.根据权利要求1至14任一项所述的方法，其特征在于，具有0.1至3.0x3至30毫米，尤其0.5至2.0x5至10毫米的相同或不同横截面积的槽式喷嘴被使用。

16.根据权利要求1至15任一项所述的方法，其特征在于，一种多孔的或本身连贯的连续涂层被制备。

17.根据权利要求1至16任一项所述的方法，其特征在于，选自纺织品或一种具有或不具有表面结构的模穴的基体被使用。