CN111448248A

CN111448248A - 基于聚合物的基材及其生产方法

Info

Publication number: CN111448248A
Application number: CN201880079007.3A
Authority: CN
Inventors: 米夏埃尔·莫勒
Original assignee: Ensinger GmbH
Current assignee: Ensinger GmbH
Priority date: 2017-12-08
Filing date: 2018-10-17
Publication date: 2020-07-24
Also published as: WO2019110181A1; US20200290084A1; DE202018006104U1; EP3720900A1; DE102017129353A1; US11898056B2

Abstract

本发明提出了一种基于聚合物的基材，其尤其是能静电涂覆的，其中所述基材具有在使用聚合物材料的情况下生产的基材基体和施加到所述基材基体的表面区域上的涂层，其中所述聚合物材料包含第一聚合物，其中所述涂层包含基质聚合物和分散在所述基质聚合物中的、降低涂层的表面电阻的添加剂，所述添加剂的份额选择为使得涂层的比表面电阻为约10¹⁰欧姆或更小，并且其中选择所述基质聚合物选择以使其与所述第一聚合物相容。

Description

基于聚合物的基材及其生产方法

技术领域

本发明涉及一种基于聚合物的基材及其生产方法，该基于聚合物的基材尤其可以被静电涂覆。

背景技术

静电涂覆，特别是基材的粉末涂漆，在许多应用领域中非常重要，其不仅用于装饰目的，而且特别是也作为腐蚀防护。

例如，如果满足以下几点，则认为基材是可良好地粉末涂漆的：

a)在将带静电的漆粉末喷涂到接地或带电的基材上时，粉末吸引性好，并且粉末覆盖均匀；

b)正确的固定，例如通过烘烤、熔化、烧结、漆的热固化，尤其是在漆层内或在基材与漆层之间没有起泡或形成孔；

c)漆层在基材上的牢固粘附，以防止漆层的分层、剥落或碎裂。

在WO 97/34709 A1中提出了一种用于对特别是汽车领域的基材进行静电涂覆的方法，其中基材由组合物生产，该组合物包含热固性塑料、份额为至少30重量％的填料和/或增强材料以及少于3重量％的一次粒径小于125nm的碳黑的混合物，其中基材具有至少10¹⁴S/cm的电导率。

由EP 0 638 368 A1已知隔热型材形式或用于金属-塑料复合型材的绝缘隔板形式的可粉末涂漆的基材。在这种情况下，在隔绝型材的安装状态下位于外部的表面设置有导电涂层，但是该导电涂层与复合材料中的金属型材分别保持一定距离，以便尽可能不损害金属型材的隔热性。

为了施加导电涂层，除了火焰喷涂、无电极等离子喷涂、电弧喷涂、低压喷涂，EP 0638 368 A1还推荐通过离子束施加、电镀施加以及最终还将导电涂层共挤出到隔热隔板上。另外，描述了也可以通过包埋导电碳黑、金属粉末或金属纤维来使绝缘隔板的材料导电，从而实现粉末涂漆的改善的粘附性。

根据EP 0 638 368 A1，可以将导电涂层作为封闭涂层亦或作为点状涂层施涂到要用粉末漆层覆盖的绝缘隔板的表面上。

在EP 0 667 625 B1中描述了用粉末漆静电涂覆的聚酰胺材料。在此，除聚酰胺外，聚酰胺材料还包含最高达10重量％的碳纤维和30至60重量％的金属粉末，其中金属粉末与碳纤维的重量比应为150:1至6:1。这样得到的塑料构件也可以与金属部件一起粉末涂漆。

在EP 0 685 527 B1中推荐了一种特殊的聚苯醚-聚酰胺基聚合物材料，其中每100重量份聚合物有1至7重量份导电碳黑，从而可获得一方面大于15kJ/m²的埃左缺口冲击强度以及小于10⁶欧姆·cm的体积电阻值。该聚合物材料设计用于使用静电涂覆工艺的应用。

在EP 1 223 188 B1中建议在要设有粉末漆层的绝缘隔板的表面上施加导电底漆层，该导电底漆层至少包含45重量％份额的丙烯酸树脂和任选地一定份额的经磷酸改性的聚合物。

EP 2 071 585 A1提出了一种具有聚酰胺基连续相的热塑性组合物，其中分散有聚苯醚。该组合物还包含在连续相中包含至少50％的导电添加剂。体积电阻为小于10⁵欧姆·cm。提到汽车制造作为该材料的应用领域，在该领域中金属和塑料基部件经常要一起进行粉末涂漆。

从WO 2005/097902 A1中已知另一种适合于汽车制造的用于涂覆基材的方法。为了生产基材，提出了一种导电聚酰胺组合物，其除了聚酰胺作为主要成分外，还包含一定份额的酚醛清漆树脂、一定份额的增强材料和至少0.1重量％的导电颗粒填料。

EP 2 427 518 B1中描述了具有降低的吸水能力的导电聚酰胺模塑料。除聚酰胺外，该模塑料还包含丙烯的聚合产物、聚丙烯接枝共聚物形式的增容剂和一定份额的碳纳米管(CNT)。

在现有技术中的方法中存在的问题是，在塑料构件例如复合型材的绝缘隔板的区域中在粉末涂覆之后总是观察到不足的粉末漆覆盖率、不足的漆粘附性和/或漆层的起泡。

尤其是在基于聚酰胺材料生产的待涂漆基材的情况下，经常出现非常狭窄、困难或不可控制的工艺参数范围，要遵守该范围以避免例如起泡(基材残留水分太高)和粉末漆覆盖率不足或其他漆缺陷，例如漆厚度波动(通常是基材的静电性能不足和/或基材的残留水分太低)。

在现有技术中的许多已知方法中，例如通过添加导电填料来对体积中的聚合物材料改性，从而实现体积中的改善的(耗散)导电性。这些填料可能因此对某些物理性质例如机械强度或导热性产生负面影响，但也可能对材料成本产生负面影响。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种基材，其中可静电粉末涂漆性可再现地并且工艺稳定地得到改善，而不会显著(不利地)降低其基本材料性能或产品性能，例如隔热性能。

在具有权利要求1的特征的基于聚合物的基材的情况下实现了该目的。

根据本发明，将涂层施加到在使用聚合物材料的情况下制成的、基本上不导电的基材基体的表面区域上，其中该涂层包括基质聚合物和分散在该基质聚合物中的降低涂层的表面电阻的添加剂，将该添加剂的份额选择为使得涂层的比表面电阻为约10¹⁰欧姆或更小。在这种情况下，基材基体的聚合物材料包括与涂层的基质聚合物相容的第一聚合物。

根据本发明的基材特别是在静电粉末涂漆时产生可再现的结果，并且是工艺稳定的，特别是即使在低水分含量的基材的情况下。

令人惊讶地，还发现根据本发明的用于涂覆基材的方法几乎不改变基材的机械性能，这对于诸如汽车领域的绝缘隔板或安装件的产品而言构成显著的优势。这尤其令人惊讶，因为根据本发明的方法包括使用在某些情况下可能部分溶解基材的溶剂。

在许多应用中，特别是在隔热型材的应用中，根据本发明的基材与至少一种金属型材结合使用，然后通常进行静电粉末施加或经历粉末涂漆。

在此有利的是，在与至少一个金属型材如铝型材连接的基材上，将涂层施加基材基体上，使得在基材与金属型材连接之后，带有减小的表面电阻的涂层具备与金属型材的导电接触。在此，尤其通过所谓的接地机理，在粉末涂层中可以获得良好的粉末吸引力，进而获得良好的漆覆盖率。

根据另一种变型方案，即使没有具有减小的表面电阻的涂层与金属型材的直接导电接触，也可以通过所谓的电容机理获得良好的粉末吸引力。在此可行的是将涂层施加到基材基体上，使得该涂层随后保持与金属型材没有任何接触。

在本发明意义上的接地机理中，将经由带静电的粉末颗粒施加的电荷通过接地电线从基材引走。这样防止在粉末施涂过程中形成或积累排斥性静电力，该静电力对抗全面的均匀的粉末施加。

在本发明的意义上，在电容机理的情况下尤其在基材上提供了局部电容以接纳电荷；该电荷暂时未被引走，而是仅分布到更大的区域上，由此减小了起作用的电场力(特别是带有相同符号电荷的粉末颗粒之间的排斥力)。

根据本发明的涂层的比表面电阻优选为约10⁹欧姆或更小，特别是10⁸欧姆或更小。

用于比较：不添加导电添加剂的干燥聚酰胺PA66的比表面电阻约为10¹²欧姆至约10¹³欧姆。

涂层的比表面电阻在干燥状态下进行测定(PA 66的“最不利状态”≤0.3％的水分含量)，或在23℃+/-2℃和50％+/-10％的相对湿度下储存后，并符合DIN EN 61340-2-3的要求。

或者，可以按照快速方法进行测量，其中用具有点状测量尖端的电极来确定表面电阻，但是该表面电阻被限制在最高约10⁸欧姆的测量范围内。可以在快速方法中使用的市售数字万用表根据设计情况通常具有最高约10⁷欧姆、任选地最高约10⁸欧姆量级内的电阻测量范围。在这种情况下，电极例如在要测量的表面上以1cm的距离定位。

由于根据上述快速方法进行的表面电阻的测量通常给出比根据上述标准测试方法进行的比表面电阻的测量(其在正方形表面上进行测量，其中电极布置在正方形的两个相对边上)更高的测量值，因此快速方法允许在任何情况下评估样品中比表面电阻是否低于例如10¹⁰欧姆的上限，特别是也低于10⁹欧姆或低于10⁸欧姆。

如果按照该快速方法获得例如10⁸欧姆或更小的表面电阻的测量值，则可以说明在这种情况下明显小于10⁹欧姆的比表面电阻。另一方面，如果由于超出万用表的测量范围而没有显示任何值，则不能得出比表面电阻高于10⁹欧姆的结论；在这种情况下，必须使用具有更大测量范围的仪器重新测试。

可以根据上述标准测试方法精确地进行比表面电阻的测量，但是在个别情况下，在待测样品的复杂、小规模的表面几何形状的情况下会导致标准测试方法的实施出现问题。如上所述，这里也可以替代地以快速方法进行表面电阻的测量。在已经(粉末)涂漆的图案中，可以进行具有减小的表面电阻的涂层的预备暴露，以便然后进行表面电阻的测量。

另外，当然可以将根据本发明所要使用的涂层施加到足够尺寸的由基材基体的聚合物材料制成的平面试样体上，此后可以按照标准方法确定比表面电阻。

根据本发明，基材基体的聚合物材料包括第一聚合物并且涂层包括基质聚合物，该基质聚合物选择为使其与第一聚合物相容。

在本发明的意义上，如果两种聚合物可以在分子层面上或微观地混合(例如通过相互扩散)，则两种聚合物是相容的。在分子层面上，这意味着聚合物的聚合物链可以混合、结环和/或渗透，从而优选在一个区域(例如在界面的体积区域中或在扩散区中)产生单相聚合物混合物。这样的聚合物混合物于是可以具有例如均匀的性质，该均匀的性质介于各个聚合物组分的性质之间。例如，对于部分结晶的聚合物，这可以是均匀的新熔点，或者例如对于PA6和PA66的相容混合物，可以是均匀的玻璃化转变点。这些特性参数的确定在例如Ehrenstein，Trawiel，Riedel：Praxis der Thermischen Analyse von Kunststoffen(塑料的热分析实践)，1998，慕尼黑Carl Hanser出版社，ISBN3-446-21001-6，第1.2.3.7章中有描述。

如果两种聚合物具有由于不相容性而分离的趋势(相离析的聚合物)，则存在微观的混合物，但是这种两相体系具有较大的界面，且在中间区域中形成例如共连续结构或回旋结构或形成其他聚合物混合相作为结构。这些结构在宏观上被看作是混合物，而微观上可以例如使用电子显微镜成像方法或例如通过X射线衍射实验来确定分离。在本发明的意义上，微观上可混合的是这样的聚合物：其中在混合中最多保留平均直径或域尺寸为约5μm或更小的岛状结构或域。平均直径或平均域尺寸可以借助电子显微图像通过简单的手动测量来确定。

在共连续相的情况下，微观的咬边确保例如两个相的形状锁合的联合。然而，宏观上在此无法确定共同的性质，例如共同的熔点或共同的玻璃化转变温度。

通过形成混合物，即根据本发明的基材的第一聚合物和基质聚合物的均匀分子混合物或微观混合物，在确定的过渡相中产生了基材基体的材料(第一聚合物)向涂层的材料(基质聚合物)的逐渐过渡。在这种情况下，力既可以物理地传递，也可以通过化学相互作用和键传递。因此，涂层在基材基体上的粘附性突出，并且避免了涂层的不期望的剥离。第一聚合物和基质聚合物的混合物的上述形成受到涂层组合物的合适溶剂的选择的显著影响。

在不可混合的涂层材料通常地施加到基材上的情况下，材料会发生一步式的过渡；主要通过化学的键合和相互作用来保证界面中的粘附。

根据本发明的基材可以良好地进行静电粉末涂漆。特别地，可以进行粉末涂漆而无需例如通过等离子体处理或电晕处理或粗糙化来对根据本发明的基材的待涂漆的表面区域进行预处理。由此可以特别经济地处理根据本发明的基材。另外，根据本发明的基材也适合用作隔热型材。

当然，根据本发明的基材仍然可以使用上述表面处理方法进行进一步处理，以改变、改善表面性能或使表面性能适应于特定应用目的。

此外，根据本发明的基材还可以在待涂漆的表面区域的复杂几何结构的情况下令人满意地进行粉末涂漆，特别是即使在咬边造型、三维成形体(例如车辆或机器的附件)的情况下，还有复杂的异形几何形状，例如空心型材。作为基材基体尤其也可以考虑绝缘隔板和隔热型材，例如来自Ensinger GmbH公司的品牌的

的供货目录的或从WO 01/48346 A1已知的绝缘隔板和隔热型材。隔热型材本身还可在窗户、门、屋顶和外墙应用中用作承重框架型材或框架壳。

根据本发明的基材可以以高的漆覆盖率进行静电涂漆，特别是粉末涂漆。在这种情况下，漆覆盖比率约为90％或更高，优选约为95％或更高，特别优选约为98％或更高。理想情况下，在准备涂漆的区域中达到100％的漆覆盖比率。

可以通过在涂漆的表面的代表性参考面内确定没有施涂漆(如果存在)的面积比例来量化漆覆盖率。适合进行评估的尤其是真实比例的、未失真的照片或放大50倍的光学显微图像。表面的矩形片段形式的代表性参考面在纵向和横向上具有例如25mm的长度，并且优选地在直接视野中。此后，确定该参考面内未被漆覆盖的面积比例(＝无漆面积)。这可以通过手动测量或基于软件确定面积积分来完成。如有必要，可以在不同位置重复进行此分析。然后按以下方式计算漆覆盖比率：

除了均匀的漆覆盖以外，还需要通过粉末漆的烘烤工艺进行例如粉末漆层的无缺陷的固定。为此，通常需要170℃或更高、优选180℃或更高的温度，或者超过200℃的温度。

当烘烤粉末漆时，将基材在高温下保持几分钟，例如10分钟或更长时间，特别是20分钟或更长时间，以完成粉末漆的成膜和交联。干燥步骤也可以是涂漆工艺的一部分，其中基材通常预先在80℃至150℃的中等温度下进行预干燥。优选使用干燥步骤以减少或防止例如挥发性物质的脱气，尤其是在随后的漆烘烤过程中释放残留水分。如果使用优化的粉末漆体系，例如混有常规脱气添加剂的粉末漆，可以进一步改善涂漆质量。

根据本发明的基材相对于未处理的基材基体或常规基材的优点是，即使进行了强烈的预干燥或使用干燥的基材(例如残留水分为0.5重量％或更少，优选残留水分为0.3重量％或更少)，也总是可以实现完美的漆覆盖，即均匀覆盖的粉末施涂。

最后，根据本发明的基材也可以直接回收。除了能量利用或热利用之外，这还可以是材料利用和/或化学利用。

与此相对，当使用常规的导电漆、即用于提高电导率的涂层时，由于材料相容性低而可能出现问题。这通常导致常规导电漆在基材基体上的粘附问题，例如施加到聚酰胺表面上的紫外线固化的丙烯酸酯基导电漆。同样，在基材的可能随后进行的材料回收中，常规导电漆的粘附性残留物也会干扰基材基体的利用。

根据本发明的基材的良好的可回收性还尤其是由于以下事实：基材基体的材料和涂层的材料是相容的，并且施加到基材基体上的涂层仅须具有很小的厚度以确保出色的可涂漆性。因此，就涂层添加剂对热传导的影响而言，通常甚至在重新用于制造基材基体之后，涂层添加剂在根据本发明的基材的总质量中的份额也基本可忽略不计。从这一观点出发，添加剂和/或基质聚合物也可以被选择得不会对于基材材料的相容性(例如可混合性)产生任何问题。

优选地选择基质聚合物，使得其与第一聚合物在分子上或微观上可混合，其中基质聚合物和第一聚合物优选源自相同的聚合物群组，并且其中基质聚合物和第一聚合物特别优选为相同的聚合物类型。

在此，聚合物群组代表一类不同的聚合物，这些聚合物例如在分子量、(一个或多个)重复单元的排列或顺序方面不同，但具有相同的分类特征，例如在聚酰胺或聚酯的聚合物群组中或在由乙烯基单体组成的结构(如乙烯基聚合物的聚合物群组中)通过酰胺键或酯键进行的连接。

聚合物类型是具有化学上可靠定义的结构(单体、顺序)的聚合物群组的单个聚合物，例如由ε己内酰胺组成的聚酰胺6。它们也可以例如在分子量、(一个或多个)重复单元的排列和/或顺序方面不同。

根据本发明，特别是第一聚合物和基质聚合物选自聚合物群组聚酰胺、聚酯、聚醚、聚酮、聚乙烯基、聚烯烃、聚碳酸酯以及它们的共聚物和官能化聚合物。

在聚乙烯基聚合物的情况下，间规聚苯乙烯(sPS)或苯乙烯共聚物例如ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)、ASA(丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯)和/或SAN(苯乙烯-丙烯腈)特别适合作为第一聚合物和基质聚合物。

第一聚合物和基质聚合物为相同的情况是优选的，但是对于某些应用情形可能希望选择特意具有不同性能的基质聚合物作为涂层。这可以是基质聚合物，其尤其在吸湿性、成本、熔点或软化点或范围、结晶温度、结晶度、蒸气和/或气体渗透性方面与第一聚合物不同。

根据本发明，第一聚合物和/或基质聚合物特别优选选自聚酰胺的聚合物群组，其中进一步优选地

a)第一聚合物是聚酰胺66、聚酰胺6或部分芳基化聚酰胺，和/或

b)基质聚合物是聚酰胺6、聚酰胺66、聚酰胺610或聚酰胺410。

第一聚合物和基质聚合物的优选配对为：

-第一聚合物和基质聚合物：聚酰胺；涂层组合物中的溶剂：甲酚和/或甲酸；

-第一聚合物和基质聚合物：聚酯；涂层组合物中的溶剂：甲酚；

-第一聚合物和基质聚合物：间规聚苯乙烯；涂层组合物中的溶剂：有机溶剂，例如甲苯、乙酸乙酯。

-第一聚合物和基质聚合物：聚碳酸酯；涂层组合物中的溶剂：有机溶剂，例如二氯甲烷。

特别优选的配对为：

第一聚合物：聚酰胺66；

基质聚合物：聚酰胺6或聚酰胺66；

涂层组合物中的溶剂：甲酸或基于其的制剂。

匹配于基质聚合物和基材基体的第一聚合物，还选择在涂层组合物中用作过程助剂的溶剂。在此，溶剂可以是液体的化学纯净物，例如有机液体(液体形式的化学有机化合物)或这些物质的混合物。溶剂用于调节包含基质聚合物的涂层组合物和用于降低表面电阻的添加剂的适用形式。任选以溶剂混合物形式存在的溶剂在此也可以在升高的温度下使用，在极端情况下高达沸点或分解点。

溶剂可以例如通过蒸发干燥、中和、分解或洗出而优选无残留地从涂层除去，并且在此理想地便宜、环境友好、易于处理、无毒并且不损害加工工艺或产品性能。有机溶剂是优选的。

优选地，第一聚合物和基质聚合物可溶于相同的溶剂中或涂层组合物中所含的溶剂中。在第一聚合物具有很高的分子量或呈(部分)交联形式的情况下，第一聚合物应优选至少在吸收所选溶剂的情况下可溶胀。

优选的溶剂(根据聚合物而不同)是有机液体，特别是芳族烃和/或羧化烃、无机酸、矿物酸以及上述物质的混合物及其水溶液。也可以使用卤代液体化合物，例如卤代乙酸(三氯乙酸、三氟乙酸)、六氟异丙醇或二氯甲烷以及这些可用作溶剂的液体的混合物。对于芳族烃，甲酚、二甲苯和甲苯是特别优选的。在羧化碳中，特别优选甲酸和乙酸。在矿物酸中，硫酸和磷酸是特别优选的。也可以使用有机酯、醚、醇、醛、酮或碳酸酯，例如乙酸乙酯、乙酸丁酯、四氢呋喃、二噁烷、乙醛、丁酮和碳酸亚丙酯及其混合物。

根据本发明的涂层制剂可以容易地配制成使得它们也可以施用于基材基体的复杂轮廓，特别是通过喷涂、印刷、压印、浇注、刷涂、刮涂、借助于转移辊等。

溶剂特别有助于涂层的组合物(特别是基质聚合物)例如通过链分子的相互扩散而牢固地与基材基体的材料即第一聚合物键合。

甲酸或含甲酸的混合物(例如具有50重量％甲酸或更高)是涂层组合物特别优选的组分或溶剂，因为甲酸具有足够的挥发性，可以除去而无残留物，并且可以溶解或部分溶解或溶胀各种各样的聚合物(尤其是聚酰胺)。

在本发明的某些实施方案中，第一聚合物作为与第二聚合物的共混物的形式存在于聚合物材料中。在此特别优选具有聚酰胺连续相的共混物，并具有例如PPE或PS或含PS的共聚物或聚丙烯酸酯或聚烯烃作为分散的不连续相，因为在此上述的第一聚合物和基质聚合物的优选配对也可用于聚酰胺。

在本发明的优选实施方案中，基材基体的聚合物材料包括增强材料，特别是选自颗粒状和纤维状增强材料，还优选选自玻璃球、中空玻璃球、玻璃纤维、碳纤维、陶瓷纤维、陶瓷颗粒或聚合物纤维。研磨玻璃颗粒也适合作为根据本发明的基材基体中的颗粒状增强材料。

用于降低涂层的表面电阻的添加剂优选选自非电绝缘材料，尤其选自碳基组分，特别是导电性碳黑(导电碳黑)、碳纳米管(CNT)、碳纤维、碳层材料，尤其是石墨、石墨烯和氧化石墨烯，导电陶瓷，尤其是半导体氧化锡，导电有机化合物、导电聚合物、金属粉末和金属纤维。在此重要的是选择添加剂各自的浓度，其例如通过形成渗流结构而带来涂层足够的电导率，并因此实现目标区域的电阻的下降(即比表面电阻为10¹⁰欧姆或更小)。该浓度尤其取决于添加剂的粒子(颗粒、纤维等)的形状、取向或固有电导率。

导电碳黑、CNT或碳纤维作为化学惰性的导电添加剂特别优选作为用于降低表面电阻的添加剂。

在半导体氧化锡的情况下，特别优选铟掺杂和氟掺杂的氧化锡(ITO和FTO)。

根据本发明的基材基体的涂层的比表面电阻不仅可以通过选择添加剂来改变，而且可以通过改变其在涂层中的含量来改变。

用于降低表面电阻的添加剂的粒径必须匹配各自使用的涂层组合物、施涂工艺和所期望的涂层性能(层厚度、均匀性、单位面积干重、电导率等)。

当通过喷涂施加涂层组合物时，例如喷嘴的直径规定最大粒径。

平均直径(中值)为50μm或更小的颗粒是优选的，并且平均直径(中值)为10μm或更小的颗粒是特别优选的。中值可以通过电子显微图像的手动测量来确定。在此，颗粒的长度可以达到颗粒直径的数倍，特别是如果使用纤维状添加剂如碳纤维或CNT。进一步优选纳米颗粒。

颗粒长度与其直径的商反映了长宽比。高长宽比是优选的，因为这提高了形成用于引走电荷的所谓渗流路径的可能性，并因此在必要时可以降低添加剂浓度。

在此，长宽比A由在一个空间方向(例如x或y)上的长度L与在垂直于x或y的空间方向z上的厚度D(例如薄片状颗粒或棒状或纤维状颗粒的厚度)的商确定。因此以下关系成立

A＝L/D

例如可以使用碳纤维，例如具有约5μm至约10μm的厚度和几百μm至几mm的长度的磨碎或切割的碳纤维，其中可以出现高达四位数的长宽比。也可以使用导电碳黑。在此，存在由初级颗粒组成的细长的、分支的高级结构(聚集体和附聚物)，其中该高级结构的长度为几百nm至几μm，并且初级颗粒本身基本为球形并且直径为约100nm或更小。

基材表面区域上的涂层优选具有约100μm或更小的平均可观察厚度，特别是约0.1μm至约50μm，进一步优选约0.1μm至约25μm。可以容忍层厚度有一定波动，因为这通常不会干扰功能和外观。

根据本发明施加在基材的表面区域上的涂层可以多种方式设计，特别是也可以设计成连续的、全面积的或大面积的涂层。涂层可以在一侧、在多个侧面上或在所有侧面上施加到基材基体上。

然而，也可以为在最终应用中不可见的面配备根据本发明的涂层，特别是基材基体的背面或内部区域，例如中空(腔室)型材的中空腔室，因为存在的静电效应也会在几毫米的短距离上穿过基材主体起作用，于是使未涂覆的可见侧可静电涂漆。

对于某些应用情形，小面积的、以点状、线条或区域方式施加的涂层也重要。涂层也可以以图案、数字、符号、图形或字母的形式施加；然后将其用于实现例如特定的基材装饰。在此，然后将涂层选择性地施加到基材基体的一个或多个预定的表面区域上，该表面区域旨在用于随后的静电涂覆，特别是粉末涂漆，或者基本上平行于基材的表面区域延伸，表面区域用于静电涂覆、特别是粉末涂漆。

因此也可以在基材上印刷具体结构，例如导体电路，该结构后续甚至在涂漆工艺之后也可以用于由基材本身生产电子部件。因此，可以随后在这样配设的具有印刷的导体电路的绝缘型材上集成组件(开关、发光二极管、发射器/接收器模块、执行器、珀耳帖元件、压电元件、太阳能电池、蓄电池，用于湿度、温度、振动/声音、压力/拉力的传感器或其他电工组件)，以生产所谓的智能或电子功能化绝缘型材。在这种情况下，与金属半壳(例如铝窗的内部和外部铝半壳)进行电接触以传输电流或信号也是有利的。

在设计成隔热型材的基材的情况下，特别是用于制造窗户、门、屋顶元件或外墙元件的基材的情况下，本发明尤其重要。基材尤其还可以包括空心型材或多孔或部分多孔的型材作为基材基体。在上述应用中，这些隔热型材通常与金属型材(例如铝框架型材)牢固地连接。

通常，本发明也可以在这样的基材中实现：基材设计成用于户外使用的模制件，特别是设计成具有保持元件、装饰元件或覆盖元件的功能的模制件。

还可以通过所用的基质聚合物、添加剂和涂层组合物来提高耐候性和/或紫外线稳定性，从而使根据本发明的产品在这些应用场景中具有显著改善的稳定性。

根据本发明，以下作为基材特别重要：

在诸如风力发电、太阳能、水力发电厂等用于可再生能源的设备技术领域中，或者在汽车制造、运输领域中，用于园艺工具以及用于体育和休闲设备或用于电气或电子系统和仪器的外壳，具有保持元件或覆盖元件功能的模制件。特别地，优选诸如保险杠、轮毂罩、挡泥板、引擎盖、门，舱口、襟翼等用于运输工具(乘用车、摩托车、自行车、踏板车等)的附件。

根据本发明，优选的是承受以下描述的涂漆工艺而没有显著分解的基质聚合物。在粉末涂漆工艺中，通常将基材暴露于约200℃的温度达数分钟，因此期望约200℃或更高、优选约250℃或更高的温度稳定性。基材必须在这些温度下具有足够的形状稳定性，以便可以继续使用经涂覆和经涂漆的基材，以及保持由它们制成的产品的功能。

此外，还已知必须在较高温度下进行的涂漆工艺，这些通常是用于高端应用的漆体系，例如PVDF粉末漆。显然，如本领域技术人员所知，基材的温度稳定性和形状稳定性必须相应地匹配于这些工艺。

温度稳定性不仅理解为是指聚合物的熔点或软化点或范围，而且还指这样的温度：聚合物在高达该温度时对于热分解(解聚、热解、热氧化、水解、气体析出等)足够稳定。用于测试温度稳定性的可测量参数例如是通过热重分析法测定的质量损失，氧化诱导时间，或机械参数的确定，例如抗冲击性、抗弯强度、拉伸强度或剥离强度，如果可能的话。在此，测试方案应有意义地反映涂漆工艺中的负载(烘烤温度、保持时间、气氛等)。对于上述隔热纤维网(由包含PA66的聚合物材料制成的绝缘型材，或具有PA66制成的基质)，这可以是空气中的热重测量(TGA)，它规定了具有在220℃下约20分钟的保持时间的温度程序。在此，质量损失(没有水分释放)应小于约5重量％，优选小于约2重量％。

涂层或基质聚合物还应当具有足够的热稳定性，但是对机械强度没有高的要求，因为基材基体通常是承重的。

根据本发明，还优选具有降低的比表面电阻的涂层，其是紫外线稳定的和/或耐候性的。例如在DIN EN ISO 4892中描述了测试方案。具有与应用相关的性质(例如冲击强度、强度、光泽度、表面粗糙度、破裂和断裂行为)并且在紫外线暴露或风化后轻微劣化或没有劣化的涂层在本发明的意义上被评为紫外线稳定的或耐候性的。在此，最高达20％的劣化(基于初始性质)被认为是轻微劣化，即紫外线稳定的或耐候性的产品在结束(UV)风化后仍保留80％或更高的初始性质。根据应用适当地选择UV暴露或风化的持续时间，这可以是例如300小时、500小时或600小时或更长时间。

例如，已经证明具有导电碳黑作为添加剂以降低表面电阻的聚酰胺聚合物是特别紫外线稳定的，例如在表面层中具有约5重量％或更多的碳黑份额。

本发明还涉及具有漆层或粉末漆层的基材，漆层或粉末漆层尤其具有约10μm至约300μm、优选约30μm至约200μm范围内的层厚度。

本发明的另一方面涉及一种具有权利要求19的特征的可静电涂漆的基于聚合物的基材的生产方法。

根据本发明的方法包括：

-提供在使用聚合物材料的情况下生产的基材基体，其中，该聚合物材料包括第一聚合物，

-提供涂层组合物，其包含溶剂、溶解在溶剂中的基质聚合物和降低电阻的添加剂，其中选择溶剂使得第一聚合物可溶于或可溶胀于溶剂中，其中基质聚合物与第一聚合物是相容的，并且其中添加剂分散在涂层组合物中，

-将涂层组合物施加到基材基体的表面区域上，形成表面层，以及

-从表面层除去溶剂。

根据本发明使用的涂层组合物可以均匀且稀薄地施涂到任何复杂的表面结构上，例如通过喷涂、印刷、压印、浇注、刷涂、刮涂、浸涂以及还可以通过转移辊。

通过溶解的聚合物的份额，可以容易地调节各个处理所需的涂层组合物的粘度。较高份额的已溶解聚合物或低份额的溶剂会提高粘度。还可以有针对性地添加其他添加剂，它们除了导电添加剂以外为流变作用添加剂、分散作用添加剂(例如肥皂、二氧化硅、聚电解质)或功能性添加剂，例如阻燃剂添加剂(金属氧化物-氢氧化物，有机和/或卤化阻燃剂)或降低配方成本的填料(例如氧化硅、玻璃粉、滑石粉、灰泥、白垩等)。在此，分散剂主要用于使细分散的导电添加剂在溶剂中保持稳定的分散状态，直到完成涂覆。

诸如颜料、效应颜料、染料或荧光染料的着色添加剂也特别重要，它们可用于涂层组合物中以发挥装饰功能或用于设计防复制特征。

根据本发明使用的涂层组合物的溶剂份额有助于使涂层牢固地与基材基体的表面连接。这是通过形成基质基体的第一聚合物和基质聚合物的分子混合或微观混合来完成的。在此，该混合可以在没有其他协助的情况下自发地发生，例如通过基质聚合物和第一聚合物的已溶解聚合物的分子链的扩散或相互扩散。

根据本发明，通过涂覆在基材基体上产生新的表面，该表面例如是无润滑剂的或具有较高的粗糙度或具有优化粘附的组分(例如其他添加剂或官能化的聚合物)，从而由此已经获得粉末漆在表面上的改善的粘附性。因此，可以在粉末涂漆之前省略涂覆表面的单独后处理，这对整个后续加工工艺具有降低成本的作用。

此外，通常以小的层厚度施涂涂层组合物就足够了，使得基材基体的几何形状、特别是其壁厚仅微不足道地改变，并且基材基体的隔热性能保持几乎不变。

同时，通过将根据本发明的涂层组合物施加到基材基体的表面区域上可以改善其视觉外观。因此，特别是可以创建一个新的、在视觉上可感知为均匀的表面，该表面例如于是可以在大面积上均匀地为哑光黑色(即光泽度低，优选光泽度为30％或更低，特别优选光泽度为10％或更低)。

在本发明的意义上，当溶剂可以将相当大份额的第一聚合物转化为溶解或分散状态时，例如第一聚合物的约10重量％或更多可溶于溶剂中时，或者第一聚合物的约50重量％或更多可溶于溶剂中时，产生第一聚合物在溶剂中的可溶解性。特别优选约98重量％或更多的第一聚合物可溶于溶剂中。

聚合物在溶剂中的可溶解性通常也伴随着液相(即得到的溶液)粘度的提高，并且也可以以此方式检测。

进一步优选地，第一聚合物在与溶剂接触时至少可溶胀至聚合物在溶胀下每100g吸收约50g或更多的溶剂的程度。

可以使用不同的方法来实现从表面层去除溶剂，特别是通过汽化和/或蒸发和/或通过转化为挥发性气态产物(分解、转化)，其中优选地提高溶剂的挥发性或其分解速率。这可以通过降低环境压力和/或通过提高温度来进行，特别是通过使用真空室、辐射加热器、加热鼓风机等。

或者，可以将溶剂洗掉：从含溶剂的基材中除去溶剂的洗涤过程优选使用与该溶剂可混溶的试剂(第二溶剂或制剂，例如中和溶液)，其中该试剂对于基质聚合物应当是非溶剂。水或水溶液特别优选作为试剂。通过这种水基中和工艺和/或洗涤工艺，如果将无机酸用作涂层组合物中的溶剂，则涂覆的基材尤其可以特别好地不含无机酸。

根据本发明，优选将溶剂选择为使得基质聚合物在溶剂中的溶解度为约1g/l或更高，优选为约5g/l或更高，特别优选为约50g/l或更高。这允许使用足够高浓度的涂层组合物，并减少了在涂覆过程结束时除去溶剂的工作。

进一步优选地，溶剂选自挥发性化学液体化合物，其尤其在1个大气压下具有约210℃或更低的沸点或分解点，特别优选约120℃或更低的沸点或分解点。

优选地，在根据本发明的方法中，第一聚合物选自

聚酰胺、聚酯、聚醚、聚酮、聚烯烃、聚乙烯基及其共聚物和官能化聚合物。

基质聚合物优选地选自

聚酰胺、聚酯、聚醚、聚酮、聚烯烃和聚乙烯基。

优选将有机液体(“有机溶剂”)作为溶剂，进一步优选使用芳族烃，特别是甲酚、二甲苯或甲苯，和/或羧化烃，优选甲酸或乙酸，或无机酸，特别是硫酸、磷酸及其与其他液体的混合物，或其制剂，例如中和溶液和/或其水溶液，其中降低电阻的添加剂分布在、尤其是均匀地分布在基质聚合物中。

根据本发明的另一方面，根据本发明的方法包括在将涂层施加到基材基体的表面区域上之后静电施加漆，特别是粉末漆，其中粉末漆优选在约170℃或更高的温度下进行烘烤，其中在基材的表面区域上实现漆粘附，根据DIN EN ISO 2409的网格切割测试，网格切割特征值优选为0、1或2，特别优选网格切割特征值为0或1。

根据本发明的基材优选在静电粉末涂漆之前经受干燥步骤，以便例如预先驱除挥发性物质，并因而减少或防止在随后的漆烘烤过程中挥发性物质的排气，尤其是残留水分的释放。

例如当使用标准粉末漆体系时，尤其是即使当基材干燥时，即在基材基体中存在的残余水分为约0.5重量％或更少、特别是约0.3重量％或更少时，也可以以可再现的和工艺稳定的方式实现高的漆覆盖比率。该特性对于吸湿性聚合物材料(例如聚酰胺基材料)的涂漆工艺尤为重要，因为虽然干燥的聚酰胺材料在没有特殊配置的情况下没有或几乎没有起泡，但只会得到低的漆覆盖比率。

根据本发明的涂层通常是可扩散渗透的，但是在例外情况下，借助于涂层组合物的添加剂为例如水蒸气产生扩散阻挡层也是可能且有意义的。在此优选的是，选择具有高长宽比的片状填料，这些填料可以选自例如石墨、分层/剥离石墨、石墨烯、氧化石墨烯、层状硅酸盐(亲无机或亲有机的)、层状无机硫化物或层状无机氧化物(例如层状双氢氧化物)。

附图说明

本发明的这些和其他优点以及有利的配置由以下附图描述和实施例得出。

详细示出了以下内容：

图1A至1D示出根据本发明的具有表面涂层的基材的生产示意图。

图2A至2D示出在粉末涂漆之前和之后的根据本发明的基材的两个实施例；

图3A至3F示出根据本发明的基材的多个实施例；

图4A至4D示出根据本发明的基材的另外的实施例；

图5A和5B通过不同放大倍数的网格切割线示出根据本发明的粉末涂漆的基材的测试结果；

图6A和6B示出具有不足的漆覆盖率的粉末涂漆的基材；

图7A和7B示出具有完全的漆覆盖的根据本发明进行了粉末涂漆的基材；并且

图8示出根据本发明涂覆和未涂覆的基材的漆覆盖率的直接比较。

具体实施方式

图1在垂直于其纵向的方向横截面中示出了所谓的曲柄形绝缘型材形式的基材基体10。

该横截面在平坦的中间区段12的两侧具有曲柄区域14、16，该曲柄区域的自由边缘被设计为所谓的滚入突起18、20。滚入突起可以引入到金属型材的相应凹空部中，并且通过所谓的“滚入过程”以抗剪切的方式与金属型材连接。

基材基体10通常由聚合物材料制成，例如基于聚酰胺作为第一聚合物。

图1B示意性地示出了根据本发明的施加涂层以产生具有10¹⁰欧姆或更小的比表面电阻的表面的过程。

此处，使用喷涂技术实现涂层的施加过程，该喷涂技术以喷雾24表示，该喷雾沿箭头方向a施涂到在图1中位于上部的绝缘型材10的表面上(可见侧28)。

该表面层可以例如作为导电碳黑在PA6的甲酸溶液中的分散体来施涂。

在图1C中可以看出，在基材主体(绝缘型材)10上已经形成在中间区段12上延伸并到达曲柄区域14、16中的表面层26，该表面层在图1的步骤C所示的步骤中进行干燥，在干燥过程中从喷涂的涂层物料中除去溶剂组分(参见箭头b)。

然后在图1D中示出完成的根据本发明的基材30，其中基材基体10设置有涂层32，该涂层具有大约10¹⁰欧姆或更小的比表面电阻。

图1中示出的这种基材形状示例了没有空心腔室、底切等的简单型材几何形状，但是明确指出，图1的图还可以用于许多其他的尤其是高度复杂的型材，或具有三维结构的模制件。

在图2中，图2A和2C画出了两个根据本发明的基于聚合物的基材，其随后静电涂覆以粉末漆层(在图2B和2D中示出)。在此也垂直于复合型材的纵向方向分别观察横截面。

图2A中示出了金属-塑料型材40的片段，其由基于聚合物的基材42和分别连接到其边缘的金属型材44、46形成。基于聚合物的基材42再次形成为绝缘型材的形式，其在两侧具有曲柄式模制的滚入突起48、50，滚入突起插入到分别与之互补形成的金属型材44、46的滚入槽52、54中。

根据本发明，根据本发明的基材42(绝缘型材)在其位于上方的、在此从外部可及的表面上具有涂层56，该涂层类似于图1D地在绝缘型材42的在图2A中位于上方的表面区域上延伸，确切地说直到绝缘型材42的滚入突起48和50。

当滚入轮廓48、50滚入金属部件44、46的滚入槽52、54中时，产生与涂层56的导电接触，从而在此可以施加特别高质量的静电粉末涂漆。

在干燥基材的粉末涂漆之后的情形在图2B中示出，其中粉末漆层60从金属型材44的端面在绝缘型材42的涂层56的表面上延伸到第二金属型材46的端面。

静电施加的漆层60特别是很均匀且无气泡的并且具有高的漆覆盖比率。

图2C示出了具有基于聚合物的绝缘型材72的复合型材70的片段，该复合型材在两侧通过滚入连接被金属型材74、76包围。在此，绝缘型材(基材)72的滚入突起78、80引入金属型材74或76的相应的滚入槽82、84中。

与图2A的图示相反，在该实施方案中，根据本发明施加到基材基体73上的具有减小的比表面电阻的涂层86不是被放置在可见侧上，而是被放置在背面上。通过涂层86到达滚入突起并因此在滚入槽82、84中与金属型材74或76发生接触，涂层86又与金属型材74、76处于导电接触。

在此又在可见侧上施加粉末漆层90。它又从第一金属型材74的端面经过绝缘型材72延伸到第二金属型材76的端面。再次，通过根据本发明施加在基材基体上的具有10¹⁰欧姆或更小的降低的比表面电阻的涂层86，为能够在复合型材72的可见侧上施涂连续的、无瑕的漆层90创造了先决条件，该漆层在金属型材74、76之间的区域中直接抵靠在基材基体73上。

图3在其子图3A至3F中以其示例示出了根据本发明的不同的基材(分别在垂直于纵向方向的横截面中)，基材在具有曲柄形绝缘型材的形状的各个基材基体100上具有根据本发明施加的涂层的不同构造。

基材基体100除了中间的平面区段102之外还具有在其上侧向邻接的曲柄区域104、106，在该曲柄区域上分别连接有所谓的滚入突起108或110。

图3A的基材基体100设置有涂层112，该涂层在周向上完全围绕并且不仅在中间区段102的两侧上延伸，而且还在曲柄区域104、106以及滚入突起108和110周围延伸。

图3B中再次示出了基材基体100，其中根据本发明要施加的涂层114仅在中间区段102的一侧上延伸并延伸到与之邻接的曲柄区域104、106中(分别也仅在一侧上)。因此，在图3B中，类似于结合图1D描述的那样存在基材基体100的涂层。

在图3C中，在基体100上在中间区段102的一侧上施加涂层116，该涂层在平坦的中间区段102的两侧上仍部分地延伸到曲柄区域104、106中(同样仅在一侧上)。曲柄区段104、106和滚入突起108、110的其他表面区域保持无涂层。

在另一种变型中，在图3D中示出了涂层的选择性施加，其中该涂层在此被分成四个平行延伸的条或迹线118a、118b、118c、118d，这些条或迹线全部在基材基体100的中间区段102的上表面上延伸。

基材基体100的选择性涂层的另一种变型在图3E中示出，其中在此根据本发明施加的涂层120大约在中间区段102的一个表面的一半上并且在曲柄区域106上(一侧)延伸。

在图3的第六示例中，在图3F中示出了根据本发明的基材，其中基材基体100设有涂层122，该涂层不仅在中间区段102的一个表面上在整个曲柄区域104、106(一侧)上延伸，而且还延伸到滚入突起108、110的区域中。

在图3A、3B、3E和3F的实施方案中分别存在当滚入突起108、110滚入时使根据本发明施加的涂层102、114、120或122与金属型材接触的可能性，从而它们在静电粉末涂覆期间会产生耗散作用。

在图3C和3D的其他实施例中，不存在金属型材的这种起耗散作用的接触，从而在这里电容效应起作用。此外，在图3D中，也可以存在独立的迹线的导电连接(未示出)。

图4中示出了另外的实施例，其旨在示意性地阐明将根据本发明的涂层选择性地施加到基材基体上的可能性。

图4A中示出了基体150，该基体具有平坦的中间区段152、在侧向邻接于其上的曲柄区域154、156以及在其上模制出的滚入突起158、160。在中间区段152的位于上方的表面上，根据本发明的涂层选择性地以字母ABC和数字123、圆、点和符号

的形式施加，将其共同用附图标记162表示。

该字符串“ABC

”仅作为任何说明文字的示例，该说明文字可以以这种方式通过根据本发明的涂层施加在中间区段152的表面上，必要时也施加在基材基体150的其他表面区域上。通常，为此使用例如合适的打印机系统、印章或模板。

在图4B中，具有多个条164a、164b、164c、164d的涂层被施加到基体150上，其中条状涂层164a、164b、164c、164d在位于图的上方的一侧从滚入突起158通过曲柄区域154、平坦的中间区域152延伸到曲柄区域156和滚入突起160中。

在此，在静电粉末涂漆的情况下，在基材基体150的滚入状态下，也有可能经由金属型材(未图示)进行电耗散。

在图4C中，涂层再次被限制在基材基体150的中间区段152的位于上方的区域，其中此处用附图标记166示出任意地排列的圆形至椭圆形的岛状表面区域，它可以代表任何其他小规模图案。涂层通过电容机制在岛状表面区域的内部起作用。

最后，在图4D中，再次以迹线状或条状施加涂层，其中第一条状图案168a在基材基体150的纵向方向上在中间区段152的表面上延伸，而另一元件168b垂直于图案168a的纵向条从滚入突起158通过曲柄区域154、中间区段152、曲柄区域156延伸至滚入突起160。

由于涂层区域168b在图案168a的所有条状区段上横向延伸，因此如果基体150与金属型材处于滚入连接，则又可以确保耗散功能。

图5中示出了根据本发明配备的型材的光学显微镜图像，其随后根据下述实施例6进行了粉末涂漆。

在该样品上进行了网格切割测试。图5A和5B示出了在不同放大率下的结果(图5A：30倍，图5B：100倍)。可以看到网格切割特征值为“0”，即清晰的切口，而浅色粉末漆没有从基材基体的深色表面剥落；因此，漆粘附性评定为完美。

在图6的图中，示出了根据下文所述的实施例3进行型材的粉末涂漆之后的涂漆结果的光学显微图像(图6A)。该图像以50倍的放大倍率制作。图6B示出了图6A的黑白版本，其通过数字图像转换获得并且用作确定漆覆盖比率的基础。基于图6B可以确定大约56％的漆覆盖比率。

图7示出根据实施例6的型材的粉末涂漆之后的涂漆结果的光学显微图像(图7A)。该图像以50倍的放大倍率制作。图7B示出图7A中的图示的黑白版本，其通过数字图像转换获得并且用作确定漆覆盖比率的基础。对于图7B确定了大约100％的漆覆盖比率。因此，漆覆盖率是完美的。

图8示出具有第一和第二金属型材202、204的塑料-铝复合材料型材200的摄影图像，第一和第二金属型材在刚施加白色漆粉末(静电粉末)之后但在漆烘烤工艺之前通过设计为绝缘型材的基材206彼此连接。

在基材206的左侧区域208中，基材基体在粉末施涂之前根据本发明配备有根据以下描述的实施例7的涂层，大致如图3C的绝缘型材中所示。在基材206的右侧区域210中，基材基体没有配备根据本发明的涂层，因此对应于以下描述的示例7的参考图案。

在当前的复合图案上的粉末施涂在一个工序中在干燥的复合型材上进行。能看到漆覆盖比率的严重差异，其在区域208中几乎为100％，而在区域210中用肉眼几乎看不到漆沉积。

实施例：

在下面的实施例中，在标准大气中储存后并在额外干燥后，在基材基体上(参考实施例1至3)或在根据本发明的基材(实施例4至6)上确定比表面电阻。

分别将挤出的绝缘型材用作基材基体，比表面电阻的测量在基材基体10的区段12的所谓可见侧28上或在涂层32的表面上进行。

实施例1(参考)：

在该实施例中，使用具有类似于图1A所示的平坦中间区段的实心的挤压绝缘型材10，其中该绝缘型材由聚合物材料(重量份额相似的PA66和PPE的聚合物共混物)制成并包含10重量％的玻璃纤维(GF)。PA66在这里用作第一聚合物，并在与PPE的共混物中形成连续相，而PPE不连续地分散在微观细滴中。

然后从该型材铣出平坦的试样，该试样适合于测量比表面电阻。

表1中给出了在各种条件下测得的比表面电阻的测量值。

实施例2(参考)：

在该实施例中，同样使用了具有类似于图1A所示的平坦中间区段的实心的挤出绝缘型材10，其中该绝缘型材由Ensinger GmbH公司的

LO聚合物材料制成。它是由PA66和PPE(按相似重量份额)制成的聚合物共混物，具有20重量％的玻璃纤维(GF)含量。PA66在这里用作第一聚合物，并在与PPE的共混物中形成连续相，而PPE不连续地分散在微米大小的小滴中。

表1中给出了在各种条件下测得的比表面电阻的测量值。由于玻璃纤维的份额较高，因此与实施例1的测量值相比，比表面电阻略有提高。

实施例3(参考)：

在该实施例中，再次使用具有类似于图1A所示的平坦中间区段的实心的挤出绝缘型材10，其中绝缘型材

REG由Ensinger GmbH公司的聚合物材料

66GF制成。在此，PA66作为第一种聚合物，并以含量为25重量％的玻璃纤维(GF)增强。然后从该型材铣出平坦的试样，该试样适合于测量比表面电阻。

表1中给出了在各种条件下测得的比表面电阻的测量值。由于聚合物材料的组成不同(不含PPE)，尤其是由于(吸湿性)PA66的份额因此更高，因此与实施例1和2的测量值相比，比表面电阻进一步降低。

经过干燥并粉末涂漆的型材的漆覆盖比率仅为约56％，因此显然不足。涂漆测试是使用SA816G Interpon D1036类型的白色粉末漆(制造商：Akzo Nobel Powder CoatingsGmbH)进行的。为此，使用可商购的用于静电涂覆的粉末枪将粉末漆施加到预干燥的基材上，并在烘箱中在200℃烘烤20分钟。

实施例4：

在该实施例中，如(参考)实施例1中所述那样，绝缘型材10也用作基材基体。

然而，与实施例1相反，从图1D可以看出，绝缘型材10根据本发明设有涂层32。

制备了包含导电碳黑的涂层组合物作为用于制备涂层32的涂覆物料。为此，将固体含量为50g/L的Hubron NBB310类型的市售导电碳黑浓缩物(制造商：HubronInternational，英国)引入浓甲酸(浓度>98％，Carl Roth GmbH+Co.KG)中，进行分散，并通过喷涂施涂在基材基体的表面上。根据制造商的信息，Hubron NBB310导电碳黑浓缩物是在PA6制成的基质聚合物中的导电碳黑，其中有少量未更具体指明的乙烯三元共聚物作为改性剂。

将具有导电碳黑的PA6物料在引入甲酸中的情况下在剧烈搅拌下溶解，然后用转子-定子混合器(IKA公司的Ultra-Turrax)进一步分散，以实现导电碳黑在PA6-甲酸溶液中的精细分布。立即使用该涂层组合物以避免降解或沉淀。

替代地，当然也可以使用其他分散技术，例如在球磨机、湿磨机、胶体磨机中进行研磨，或者还借助于高压均化器、轧机和超声均化器。最后可以通过一次或多次通过细喷嘴压出、倾析、过滤或其他方面的分级补充该过程，以分离出导电碳黑的分散不佳的粗级分。

涂层组合物到基材基体上的喷涂借助于带有平面射流喷嘴(喷嘴直径1.5mm)的压缩空气驱动的喷漆枪进行，其中使基材基体穿过细喷雾连续移动，从而获得薄而深黑色的覆盖涂层，而不会积聚大量液体涂层组合物。

干燥通过在室温和良好通风下对基材蒸发干燥来进行，其中这在大约0.5到1分钟的时间内完成，此后基材是手感干燥且哑光黑色的。

涂层32的平均层厚度为约1μm至约5μm。

表1中给出了在各种条件下测得的涂层32的比表面电阻的测量值。与实施例1至3的测量值相比，由于添加剂(导电碳黑)的份额，产生显著降低的比表面电阻。干燥过程对测得的比表面电阻的影响在此(以百分比计)比参考例1至3中的小。

实施例5：

在该实施例中，如实施例2中所述，同样使用绝缘型材10作为基材基体。

然而，与实施例2相反，像如从图1D可以看出的那样，绝缘型材10根据本发明设有涂层32。

涂层32由根据实施例4的组合物制成。

以与实施例4类似的方式进行涂层组合物到基材上的喷涂和干燥。

涂层32的平均层厚度为约1μm至约5μm。

表1中给出了在各种条件下测得的涂层32的比表面电阻的测量值。与实施例1至3的测量值相比，由于添加剂(导电碳黑)的份额，产生显著降低的比表面电阻。干燥过程对测量的比表面电阻的影响在此也(以百分比计)比参考例1至3中的小。

实施例6：

在该实施例中，也如实施例3中所述使用绝缘型材10作为基材基体。

然而，与实施例3相反，如能从图1D可以看出的那样，绝缘型材10根据本发明设有涂层32。

由实施例4中所述的涂层组合物获得涂层32。

涂层组合物到基材上的喷涂和干燥同样类似于实施例4进行。

涂层32的平均层厚度为约1μm至约5μm。

表1中给出了在各种条件下测得的涂层32的比表面电阻的测量值。干燥过程对测量的比表面电阻的影响在此(以百分比计)比参考例1至3中的小。

经过干燥和粉末涂漆的型材的漆覆盖比率约为100％，因此是完美的。涂漆测试类似于实施例3进行，并且也使用SA816G Interpon D1036型的白色粉末漆(制造商：AkzoNobel Powder Coatings GmbH)进行。为此，使用可商购的用于静电粉末涂覆的粉末枪将粉末漆施加到预干燥的基材上，并在烘箱中在200℃烘烤20分钟。

在此，实施例1至6清楚地表明，根据本发明的薄涂层的施加可以显著降低比表面电阻，因此也可以导致表面的导电性。通过对配方进行匹配，例如通过改变导电添加剂的份额，可以容易地进行表面电阻的任何所需的匹配。

实施例7：

将根据本发明制备的具有涂层32的绝缘型材30加工成金属-塑料型材(类似于图2A)，然后和作为参考实例的未处理的绝缘型材(无涂层)一起用白色粉末漆进行静电涂漆。

作为基础，在此使用来自Ensinger GmbH公司的

LO18型的骨状绝缘型材，它根据本发明用Hubron NBB310在甲酸中的分散体(固含量50g/L)进行涂覆。

涂层组合物的制备和涂层组合物的喷涂的进行与实施例4中的描述相对应。涂层32的平均层厚度为约1μm至5μm。

为了能够将本发明的基材的正面效果直接与未处理的基材基体进行比较，为实验目的覆盖了基材基体的矩形区域，因此分段地未设置涂层。因此获得了基材(绝缘型材)形式的测试样品，其具有可涂覆性好的和差的区域或分段的直接顺序(见图8)。

涂漆测试使用SA816G Interpon D1036型的白色粉末漆(制造商：Akzo NobelPowder Coatings GmbH)进行。粉末漆用可商购的用于静电粉末涂覆的粉末枪施加到预干燥的基材上(<0.1重量％的残留水分)，并在烤箱中在200℃烘烤20分钟。

在参考实施例中，即在没有根据本发明的涂层的型材段210上，不能形成连续覆盖的漆层(漆覆盖是肉眼不可见的，因此完全不足)，而根据本发明的基材206的粉末涂漆在区域208中产生外观有吸引力的、连续的、均匀的白色漆层，其在根据本发明的涂层32上具有很好的漆粘附性。

按照网格切割测试(DIN EN ISO 2409)检查区域208中的基材上的漆粘附性，其结果示于图5A和5B中。所确定的网格切割特征值在此为“0”，它代表了可能的最佳结果。因此，将使用根据本发明的基材的涂漆结果评定为优异。

实施例8：

为了评估通过与第一聚合物的良溶剂(在这种情况下为甲酸)接触而引起的基材30的机械性能的可能变化，对根据实施例3的insulbarREG型的未涂覆的基材基体10和根据实施例的根据本发明涂覆的基材进行了机械试验(均未进行粉末喷漆)。

机械试验在此以拉伸测试的形式进行，分别用一组n＝10个试样进行；它们是从所使用的绝缘型材铣削而成的。为了评估E模量、横向和纵向(相对于型材的纵向方向)拉伸强度和断裂伸长率等参数，分别建立算术平均值。

对于实施例8a，将实施例7中所述的insulbar REG型的未处理的基材基体10用作参比。实施例8b对应于实施例6中根据本发明涂覆的基材(具有涂层32的绝缘型材30)。结果汇总在表2中，并且表明涂层32的施加不会显著影响所观察到的基材基体的机械参数。

Claims

1.一种基于聚合物的基材，所述基材尤其是能静电涂覆的，所述基材包含在使用聚合物材料的情况下生产的基材基体和施加到所述基材基体的表面区域上的涂层，其中，所述聚合物材料包含第一聚合物，其中，所述涂层包含基质聚合物和分散在所述基质聚合物中的、降低涂层的表面电阻的添加剂，所述添加剂的份额选择为使得涂层的比表面电阻为约10¹⁰欧姆或更小，并且其中，选择基质聚合物以使所述基质聚合物与所述第一聚合物相容。

2.根据权利要求1所述的基材，其中，具有降低的比表面电阻的层的比表面电阻为约10⁹欧姆或更小，更优选为约10⁸欧姆或更小。

3.根据权利要求1或2所述的基材，其中，选择基质聚合物，使得所述基质聚合物与第一聚合物在分子上或微观上能混合，其中，所述基质聚合物和所述第一聚合物优选源自相同的聚合物群组，并且其中，所述基质聚合物和所述第一聚合物特别优选为相同的聚合物类型。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的基材，其中，所述第一聚合物和所述基质聚合物在相同的溶剂中可溶或可溶胀，其中，所述溶剂优选为纯物质或多种纯物质的混合物，其中，所述纯物质或多种纯物质选自有机液体，特别是芳族烃、酯、醚、酮、羧化烃或无机酸，尤其是矿物酸。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的基材，其中，所述第一聚合物和所述基质聚合物选自如下聚合物群组：聚酰胺、聚酯、聚醚、聚酮、聚乙烯基、聚烯烃及其共聚物和官能化聚合物。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的基材，其中，所述第一聚合物和/或所述基质聚合物选自聚酰胺的聚合物群组，其中优选地

a)所述第一聚合物是聚酰胺66、聚酰胺6或部分芳基化聚酰胺，和/或

b)所述基质聚合物是聚酰胺6、聚酰胺66、聚酰胺610或聚酰胺410。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的基材，其中，所述第一聚合物作为与第二聚合物的共混物存在于所述聚合物材料中。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的基材，其中，所述聚合物材料包括增强材料，特别是选自颗粒状和纤维状增强材料，进一步优选选自玻璃球、中空玻璃球、玻璃纤维、陶瓷纤维、碳纤维和/或陶瓷颗粒和/或聚合物纤维。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的基材，其中，用于降低涂层的表面电阻的添加剂选自碳基组分，特别是导电碳黑、CNT、碳纤维、碳层材料，尤其是石墨、石墨烯和氧化石墨烯，导电有机化合物、导电聚合物、导电陶瓷，尤其是半导体氧化锡，金属粉末和金属纤维。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的基材，其中，所述涂层具有约100μm或更小的平均厚度，特别是约50μm或更小，进一步优选约0.1μm至约25μm的平均厚度。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的基材，其中，所述涂层被设计为连续的或大面积的涂层。

12.根据权利要求1至10中任一项所述的基材，其中，将所述涂层选择性地施加到所述基材本体的一个或多个预定表面区域上，所述预定表面区域用于随后的静电涂覆，特别是粉末涂漆，或基本上平行于基材的表面区域延伸，所述表面区域被提供用于静电涂覆、特别是粉末涂漆。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的基材，其中，所述基材被设计成隔热型材，特别是用于制造窗户、门、屋顶元件或外墙元件的隔热型材。

14.根据权利要求1至12中任一项所述的基材，其中，所述基材设计成用于户外使用的模制件，特别是具有保持元件或覆盖元件的功能的模制件。

15.根据权利要求1至14中任一项所述的基材，其中，所述基质聚合物具有约200℃或更高、优选约250℃或更高的温度稳定性。

16.根据权利要求1至15中任一项所述的基材，其中，所述涂层是紫外线稳定的。

17.根据权利要求1至16中任一项所述的基材，其中，所述基材具有粉末漆层，所述粉末漆层特别是具有约10μm至约300μm、优选约50μm至约200μm范围内的层厚度。

18.根据权利要求17所述的基材，其中，涂漆区域中的所述涂层上的所述漆层具有约90％或更高、特别是约为98％或更高的漆覆盖比率，并且其中所述漆层优选为粉末漆层。

19.一种用于生产能静电涂漆的、特别是能粉末涂漆的基于聚合物的基材的方法，所述方法包括：

-提供在使用聚合物材料的情况下生产的基材基体，其中，所述聚合物材料包括第一聚合物，

-提供涂层组合物，其包含溶剂、溶解在溶剂中的基质聚合物和降低电阻的添加剂，其中，选择溶剂使得所述第一聚合物可溶于或可溶胀于所述溶剂中，其中，所述基质聚合物与所述第一聚合物是相容的，并且其中，所述添加剂分散在所述涂层组合物中，

-将所述涂层组合物施加到基材基体的表面区域上，形成表面层，以及

-从表面层除去溶剂。

20.根据权利要求19所述的方法，其中，选择所述溶剂以使得所述第一聚合物具有约10重量％或更高的溶解度，优选地约50重量％或更高的溶解度，进一步优选地约98重量％或更高的溶解度。

21.根据权利要求19所述的方法，其中，选择所述溶剂以使得所述第一聚合物在所述溶剂中可溶胀，并且特别是在23℃的温度下在溶胀的情况下每100g聚合物吸收约50g或更多的溶剂。

22.根据权利要求19至21中任一项所述的方法，其中，所述溶剂选自挥发性溶剂，并且优选地具有约210℃或更低的沸点或分解点，特别优选地具有约120℃或更低的沸点或分解点。

23.根据权利要求19至22中任一项所述的方法，其中，所述第一聚合物选自聚酰胺、聚酯、聚醚、聚酮、聚烯烃、聚乙烯基及其共聚物和官能化聚合物；

其中所述基质聚合物选自聚酰胺、聚酯、聚醚、聚酮、聚烯烃和聚乙烯基；

其中所述溶剂包括有机液体，优选芳族烃，特别是甲酚、二甲苯或甲苯，和/或羧化烃，优选甲酸或乙酸，或矿物酸，特别是硫酸、磷酸，及其混合物和/或其水溶液；并且

其中降低电阻的添加剂在基质聚合物中基本上均匀地分布，并且优选选自碳黑和碳纤维。

24.根据权利要求19至23中任一项所述的方法，其中，在基材的表面区域上在施加涂层之后用漆粉末进行静电粉末涂漆，其中，粉末漆在约170℃或更高的温度下进行烘烤，其中优选地，在基材的表面区域上实现漆粘附，根据DIN EN ISO 2409的网格切割测试，网格切割特征值优选为0、1或2，特别优选网格切割特征值为0或1，并且特别是获得均匀的漆覆盖。

25.根据权利要求24所述的方法，其中，在涂漆区域中在所述涂层上的所述漆层具有约90％或更高、特别是约98％或更高的漆覆盖比率，并且其中，所述漆层优选作为粉末漆层施加。