DE102022129786A1 - Verfahren zur Versieglung von Strukturen, Versieglungsmittel, Mehrkomponentensystem und Verwendung eines Versieglungsmittels - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Versiegelung von Strukturen, insbesondere von Oberflächen thermisch gespritzter Schichten und/oder von Oberflächen 3D-gedruckter Bauteile. Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Versieglungsmittel, insbesondere zur Verwendung in einem vorgenannten Verfahren, zur Versieglung von Strukturen, insbesondere von Oberflächen thermisch gespritzter Schichten und/oder von Oberflächen 3D-gedruckter Bauteile. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Mehrkomponentensystem und die Verwendung eines vorgenannten Versieglungsmittels oder eines vorgenannten Mehrkomponentensystems zur Versieglung von porösen Strukturen, insbesondere von Oberflächen thermisch gespritzter Schichten und/oder von Oberflächen 3D-gedruckter Bauteile.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Versiegelung von Strukturen, insbesondere von Oberflächen thermisch gespritzter Schichten und/oder von Oberflächen 3D-gedruckter Bauteile. Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Versieglungsmittel, insbesondere zur Verwendung in einem vorgenannten Verfahren, zur Versieglung von Strukturen, insbesondere von Oberflächen thermisch gespritzter Schichten und/oder von Oberflächen 3D-gedruckter Bauteile. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Mehrkomponentensystem und die Verwendung eines vorgenannten Versieglungsmittels oder eines vorgenannten Mehrkomponentensystems zur Versieglung von porösen Strukturen, insbesondere von Oberflächen thermisch gespritzter Schichten und/oder von Oberflächen 3D-gedruckter Bauteile.
  • Insbesondere im Rahmen eines Spritzgussverfahrens oder eines 3D-Druckverfahrens können Strukturen hergestellt werden, deren Oberfläche in der Regel porös ist. Damit unterliegen derartige Oberflächen einerseits einem Verschleiß und andererseits bleibt durch die poröse Oberfläche Schmutz verhältnismäßig leicht an der Oberfläche haften. Auch kann die poröse Oberfläche die Haptik nachteilig beeinflussen. Ferner können die Strukturen je nach verwendetem Material Wasser bzw. Feuchtigkeit aufnehmen, was die Struktur und/oder die Festigkeit bzw. Stabilität der Strukturen negativ beeinflussen kann.
  • Um die poröse Oberfläche derartiger Strukturen zumindest teilweise zu verbessern, sind aus dem Stand der Technik Versiegelungsmittel, wie beispielsweise konventionelle Klebstoffe, Primer oder Lacke bekannt. Diese eignen sich regelmäßig allerdings nur bedingt zur Versiegelung von porösen Strukturen, insbesondere von porösen Oberflächen. Denn vorbekannte Versiegelungsmittel können zu nicht ausreichenden Versiegelungseigenschaften führen, da das in den Poren der Oberflächen angeordnete Versieglungsmittel mitunter nicht zuverlässig aushärtet. Demnach erfolgt die Härtung nur an der Oberfläche der Struktur und dringt nicht in die gesamte Porenstruktur vor.
  • Um die in den Poren angeordneten, aus dem Stand der Technik bekannten Versiegelungsmittel im Wesentlichen vollständig auszuhärten, sind Härtungsmechanismen notwendig, die insbesondere mit langen Aushärtungszeiten verbunden sind. Diese langen Aushärtungszeiten können sowohl höhere Energiekosten als auch einen höheren Aufwand zur Herstellung der Versiegelung verursachen. Die aus dem Stand der Technik bekannten Aushärtungszeiten für konventionelle Versiegelungsmittel betragen üblicherweise mehr als 30 Minuten.
  • Davon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Versiegelung von Strukturen, ein Versieglungsmittel, ein Mehrkomponentensystem sowie eine Verwendung eines Versieglungsmittels oder eines Mehrkomponentensystems anzugeben, welche zuverlässige Versiegelungseigenschaften bei einem zeitgleich geringen Aufwand zur Herstellung der Versiegelung ermöglichen.
  • Bei einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die vorgenannte Aufgabe dadurch gelöst, dass das Verfahren zur Versiegelung von Strukturen die folgenden Schritte umfasst:
    • - Aufbringen eines Versiegelungsmittels auf eine zu versiegelnde Struktur, wobei das Versiegelungsmittel zumindest teilweise in eine Mehrzahl von Poren der zu versiegelnden Struktur eingebracht wird;
    • - Durchführung eines ersten Härtungsschritts zur Härtung des aufgebrachten Versiegelungsmittels; und
    • - Durchführung eines zweiten Härtungsschritts zur weiteren Härtung des aufgebrachten Versiegelungsmittels, insbesondere des in eine Mehrzahl von Poren der zu versiegelnden Struktur eingebrachten Versiegelungsmittels.
  • Indem das Versiegelungsmittel im Rahmen von zwei Härtungsschritten gehärtet wird, kann eine im Wesentlichen vollständige Aushärtung des in einer Mehrzahl von Poren der zu versiegelnden Struktur angeordneten Versieglungsmittels ermöglicht werden. Es ist bevorzugt, dass sich der zweite Härtungsschritt im Wesentlichen unmittelbar an den ersten Härtungsschritt anschließt. Vorzugsweise unterscheidet sich der erste Härtungsschritt von dem zweiten Härtungsschritt. Eine Durchführung des zweiten Härtungsschritts bedeutet nicht, dass der zweite Härtungsschritt aktiv durchgeführt werden muss. Vielmehr kann die Durchführung des zweiten Härtungsschritts auch durch eine sich an den ersten Härtungsschritt anschließende und/oder durch den ersten Härtungsschritt verursachte Polymerisation bedingt werden. Es ist bevorzugt, dass das im Rahmen der vorliegenden Erfindung nachfolgend beschriebene Versiegelungsmittel auf eine zu versiegelnde Struktur aufgebracht wird.
  • In diesem Zusammenhang ist es weiter bevorzugt, dass es sich bei der zu versiegelnden Struktur um eine poröse Struktur, insbesondere um eine poröse Oberflächenstruktur handelt. Hierbei können die Porendurchmesser der zu versiegelnden Struktur insbesondere weniger als 1 mm, bevorzugt weniger als 0,5 mm, besonders bevorzugt weniger als 0,1 mm, betragen. Insbesondere ist es bevorzugt, dass es sich bei den Strukturen um mikroporöse Strukturen handelt. Beispielsweise kann es sich bei der Poren auch um Poren von mindestens 1,0 µm oder mindestens 1,0 nm Durchmesser handeln.
  • Vorzugsweise weist das Versiegelungsmittel eine derartige Zusammensetzung, insbesondere eine derartige Viskosität, auf, dass ein Großteil der Poren der zu versiegelnden Struktur von dem Versieglungsmittel ausgefüllt ist bzw. ausgefüllt wird. Vorzugsweise werden zumindest 20%, insbesondere zumindest 50%, bevorzugt zumindest 80%, der Poren, insbesondere der an der Oberfläche der versiegelnden Struktur angeordneten Poren, von dem Versieglungsmittel ausgefüllt. Durch eine entsprechend niedrige Viskosität des Versiegelungsmittels kann ein solches Eindringverhalten bzw. Ausfüllverhalten ermöglicht werden.
  • Hinsichtlich der Herstellung von zu versiegelnden Strukturen ist es beispielsweise bevorzugt, generative bzw. additive Fertigungsverfahren zu verwenden. Beispielsweise können derartige Strukturen in einem Spritzgussverfahren oder schichtweise in einem 3D-Druckverfahren hergestellt werden. Als Ausgangsmaterial für die spritzgegossenen oder 3D-gedruckten Bauteile können beispielsweise Polyamide, Polyactide, Styrole oder thermoplastisches Polyurethan verwendet werden. Da die Verwendung derartiger Kunststoffe bzw. die Herstellung von Strukturen aus den vorgenannten Materialien im Rahmen eines Spritzgussverfahrens oder mittels 3D-Druck zu porösen Strukturen, insbesondere zu porösen Oberflächen führen kann, ist es vorteilhaft, diese mittels des vorgenannten Verfahrens bzw. mittels eines nachfolgend beschriebenen Versiegelungsmittels zu versiegeln.
  • Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der erste Härtungsschritt die Durchführung einer UV-Bestrahlung zur Härtung des aufgebrachten Versiegelungsmittels umfasst. Mittels der UV-Bestrahlung kann in zuverlässiger Weise eine erste Härtung, insbesondere eine Härtung des an der Porenoberfläche der zu versiegelnden Struktur angeordneten Versieglungsmittels, vorgenommen werden. Vorzugsweise wird die UV-Bestrahlung mittels einer UV-Lampe durchgeführt. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die UV-Lampe mit Eisen dotiert ist und eine Lichtleistung in einem Bereich von 500 bis 1000 mW/cm2, insbesondere von 700 bis 900 mW/cm2, aufweist. Zudem kann die UV-Lampe einen Filter, vorzugsweise einen Quarzglasfilter, aufweisen, wobei die UV-Lampe vorzugsweise einen Wellenlängebereich von 200 bis 500 nm, insbesondere von 320 bis 400 nm, aufweist. Beispielsweise kann im Rahmen des ersten Härtungsschritts bereits das an der Porenoberfläche der zu versiegelnden Struktur angeordnete Versiegelungsmittel mittels einer Polymergewinnung gehärtet und miteinander vernetzt werden.
  • Des Weiteren ist es bevorzugt, dass der zweite Härtungsschritt eine Härtung des aufgebrachten Versiegelungsmittels durch eine Polymergewinnung (Polymerisation), insbesondere durch eine Polyaddition und/oder durch eine Polykondensation, umfasst. Hierdurch kann auch eine Härtung des Versiegelungsmittels innerhalb der Poren, insbesondere des nicht an einer Oberfläche der Struktur bzw. der Poren angeordneten Versiegelungsmittels, ermöglicht werden. Vorzugsweise dient eine im Rahmen des ersten Härtungsschritts vorgenommene UV-Bestrahlung als Aktivierungsenergie für die Polymergewinnung, insbesondere für die Polyaddition und/oder die Polykondensation. Im Rahmen der Polymergewinnung können die im ersten Härtungsschritt noch nicht vernetzten Monomere miteinander vernetzt werden, so dass auch eine Härtung des in den Poren befindlichen Versiegelungsmittels stattfinden kann.
  • Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst der zweite Härtungsschritt eine Temperaturhärtung des aufgebrachten Versieglungsmittels und/oder eine Härtung des aufgebrachten Versiegelungsmittels durch Zugabe eines Härters. Insbesondere kann die Temperaturhärtung oder die Zugabe eines Härters parallel zu der Polymergewinnung während des zweiten Härtungsschritts durchgeführt werden.
  • Bei einer Temperaturhärtung kann das Versiegelungsmittel bevorzugt auf zumindest 120°C, besonders bevorzugt auf zumindest 130°C, erhitzt werden, so dass durch die erhöhte Temperatur der Prozess der Polymergewinnung, insbesondere der Polykondensation, des Versiegelungsmittels, insbesondere des in den Poren der Struktur angeordneten Versiegelungsmittels, durchgeführt und/oder beschleunigt werden kann. Vorzugsweise kann ein solcher Prozess der Polymergewinnung zusätzlich zu der Vernetzung durch die UV-Bestrahlung ablaufen.
  • Bei der Zugabe eines Härters kann vorzugsweise ein Prozess der Polymergewinnung, insbesondere der Polyaddition, des in den Poren der Struktur angeordneten Versiegelungsmittels durchgeführt und/oder beschleunigt werden. Vorzugsweise kann ein solcher Prozess der Polymergewinnung zusätzlich zu der Vernetzung durch die UV-Bestrahlung durchgeführt werden. Vorzugsweise ist der Härter oder ein Härtergemisch ausgewählt aus der Gruppe umfassend Polyaminamide, Polyamine, Polyamidarmine, Phenalkamine, Phenalkaminamide, Isocyanate, und/oder Kombinationen hiervon. Insbesondere kann hierdurch eine im Wesentlichen vollständige Härtung des in den Poren angeordneten Versiegelungsmittels ermöglicht werden.
  • Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das aufgebrachte Versiegelungsmittel nach der Durchführung des ersten Härtungsschritts und des zweiten Härtungsschritts im Wesentlichen ausgehärtet ist; und dass die Dauer für die Durchführung des ersten Härtungsschritts und des zweiten Härtungsschritts weniger als 10 Minuten, insbesondere weniger als 5 Minuten, bevorzugt weniger als 2 Minuten, besonders bevorzugt von weniger als 1 Minute, beträgt. Durch eine im Wesentlichen vollständige Aushärtung des Versiegelungsmittels innerhalb der vorgenannten Zeitbereiche kann eine versiegelte Struktur bereits nach kurzer Zeit weiterverarbeitet bzw. weiteren Prozessschritten unterzogen werden. Hierdurch werden eine Zeitersparnis bezüglich des Versiegelungsprozesses der Struktur und eine damit verbundene Kostenreduktion erzielt.
  • Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Versiegelungsmittel unter einer Schutzgasatmosphäre oder unter einer Vakuumatmosphäre auf die zu versiegelnde Struktur aufgebracht wird. Alternativ kann aufgrund der Zusammensetzung des Versiegelungsmittels auch unter atmosphärischer Aufbringung eine ausreichende Eindringtiefe in die Poren der porösen Struktur ermöglicht werden. Beispielsweise kann das Aufbringen des Versieglungsmittels auch mittels Überdruck erfolgen, wodurch ein weiter verbessertes Eindringen des Imprägniermittels in die Poren der Struktur gewährleistet wird. Gleiches kann ebenfalls bei einem Aufbringen des Versieglungsmittels in einer Schutzgasatmosphäre oder unter einer Vakuumatmosphäre erzielt werden.
  • Hinsichtlich eines Aufbringens des Versieglungsmittels, insbesondere hinsichtlich einer vorteilhaften Eindringtiefe des Versieglungsmittels in die Poren der Struktur, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass das Versieglungsmittel auf die zu versiegelnde Struktur aufgesprüht, aufgepinselt und/oder mittels eines Tauchbads aufgebracht wird. Beispielsweise kann das Versiegelungsmittel mittels eines Pinsels, eines Schwamms, eines Rakels und/oder einer Rolle aufgebracht werden.
  • Bei einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die vorgenannte Aufgabe dadurch gelöst, dass ein Versieglungsmittel, insbesondere zur Verwendung in einem vorgenannten Verfahren, zur Versieglung von Strukturen, insbesondere von Oberflächen thermisch gespritzter Schichten und/oder von Oberflächen 3D-gedruckter Bauteile, zur Verfügung gestellt wird, wobei das Versieglungsmittel zumindest eine erste Komponente umfassend ein Polymer oder ein Polymergemisch und zumindest eine zweite Komponente umfassend einen Fotoinitiator oder ein Gemisch aufweisend zumindest einen Fotoinitiator umfasst. Durch die Verbindung eines Fotoinitiators mit einem Polymer kann ein vorteilhaftes Versiegelungsmittel zur Verfügung gestellt werden, welches beispielsweise im Rahmen eines ersten Härtungsschritts mittels UV-Bestrahlung gehärtet werden kann, wobei anschließend durch die mittels der UV-Bestrahlung eingebrachte Aktivierungsenergie eine Polymerisation des nicht unmittelbar von der UV-Bestrahlung bestrahlten Versiegelungsmittels bedingen kann. Hierdurch können auch Bereiche des Versieglungsmittels zuverlässig ausgehärtet werden, die beispielsweise nicht mittels einer UV-Lampe bestrahlt werden können, insbesondere weil sich diese Bereiche innerhalb von Poren und nicht an der Oberfläche einer zu versiegelnden Struktur befinden.
  • Vorgenannte Fotoinitiatoren können nach Absorption von UV-Licht zerfallen und so reaktive Radikale oder Kationen bilden, die eine Polymerisation des Versiegelungsmittels, insbesondere der zumindest ersten Komponente umfassend ein Polymer, initiieren können. Es ist bevorzugt, dass es sich bei dem Fotoinitiatoren vorzugsweise um radikalische Fotoinitiatoren handelt.
  • Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Komponente Fotoinitiatoren in einem Bereich von 1 bis 10 Gew. %, bevorzugt von 1,75 bis 7,5 Gew.-%, besonders bevorzugt von 2,75 bis 4 Gew.-%, des Versieglungsmittels aufweist. Derartige Mengengehalte an Fotoinitiatoren haben sich als ausreichend für eine zuverlässige Aushärtung des Versiegelungsmittels erwiesen, ohne dass die weiteren Eigenschaften des Versiegelungsmittels wesentlich nachteilig beeinflusst werden.
  • Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es bevorzugt, dass die zweite Komponente als Fotoinitiator einen radikalischen Fotoinitiator umfasst; und/oder dass die zweite Komponente, insbesondere der Fotoinitiator, ausgewählt ist aus der Gruppe α-Hydroxy-, α-Alkoxy- oder α-Amino-Arylketonen, Phosphinoxide, insbesondere Acylphosphinoxiden, und/oder Kombinationen hiervon. Vorgenannte Fotoinitiatoren können in zuverlässiger Weise eine Polymerisation, insbesondere eine Kettenpolymerisation, nach einer UV-Bestrahlung auslösen und daher eine im Wesentlichen vollständige Härtung des Versieglungsmittels, insbesondere in Poren einer zu versiegelnden Struktur, ermöglichen.
  • Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine erste Komponente ein Bindemittel und/oder ein Bindemittelgemisch umfasst; und/oder dass die zumindest eine erste Komponente zumindest einen Verdünner, insbesondere einen Reaktivverdünner, und/oder zumindest ein Verdünnergemisch umfasst.
  • Durch das Vorsehen von zumindest einem Verdünner, insbesondere einem Reaktivverdünner, kann die Viskosität des Versiegelungsmittels reduziert werden, so dass das Versiegelungsmittel in zuverlässiger Weise in die Poren der Struktur eingebracht werden kann. Ebenfalls kann durch die Zugabe von Verdünnern die Haftung und die Vernetzung des Versieglungsmittels auf der porenhaltigen Struktur verbessert werden. Der zumindest eine Verdünner kann beispielsweise Acrylsäureester umfassen.
  • Durch das Vorsehen von zumindest einem Bindemittel können die Versiegelungs- und Vernetzungseigenschaften des Versiegelungsmittels verbessert werden. Beispielsweise kann es sich bei dem mindestens einen Bindemittel um ein wasserlösliches Bindemittel handeln. Vorzugsweise umfasst das Bindemittel Urethanacrylat. Beispielsweise kann es sich um ein OH-funktionelles Acrylat, insbesondere Urethanacrylat, handeln.
  • Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist die zumindest eine erste Komponente Bindemittel in einem Bereich von 20 bis 70 Gew.-%, bevorzugt von 30 bis 55 Gew.-%, besonders bevorzugt von 35 bis 45 Gew.-%, des Versieglungsmittels auf. Des Weiteren ist es bevorzugt, dass die zumindest eine erste Komponente Verdünner in einem Bereich von 30 bis 70 Gew.-%, bevorzugt in einem Bereich von 40 bis 60 Gew.-%, des Versieglungsmittels, aufweist. Hierbei sind die vorgenannten Angaben in Gew.-% insbesondere auf das Gesamtgewicht des Versieglungsmittels bezogen. Vorgenannte Gewichtsanteile hinsichtlich des Bindemittels und des Verdünners ermöglichen ein Versieglungsmittel, welches ein vorteilhaftes Eindringverhalten in die Struktur, bzw. die Poren der Struktur, sowie geforderte Versieglungseigenschaften zur Verfügung stellt. Ebenfalls können vorgenannte Gewichtsanteile hinsichtlich des Bindemittels und des Verdünners ausreichende Vernetzungseigenschaften zur Verfügung stellen, so dass auch das in den Poren einer zu versiegelnden Struktur angeordnete Versieglungsmittel im Wesentlichen vollständig ausgehärtet werden kann.
  • Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel der ersten Komponente ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend Acrylate, insbesondere Methylmethacrylat, (Poly-)Urethanacrylat, Isocyanat, Silikon, Silikat, Epoxidharz, Polyester, insbesondere ungesättigter Polyester, Vinylester, Polyesterharz, insbesondere ungesättigtes Polyesterharz, Vinylesterharz, Phenol-Formaldehydharz, Diallylphthalatharz, Methacrylatharz, Polyurethan, Aminoharze, wie beispielsweise Melaminharz, insbesondere Hexamethoxymethylmelamin, und/oder Harnstoffharz, und/oder Kombinationen hiervon. Vorgenannte Bestandteile können beispielsweise vorteilhafte Versiegelungs- und Vernetzungseigenschaften für das Versieglungsmittel ermöglichen.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Verdünner der ersten Komponente ausgewählt aus der Gruppe umfassend Vinylester, Mono-, Di-, Tri- oder Poly(meth)acrylate, wie Hydroxyalkyl(meth)acrylate, wie Hydroxypropylmethacrylat, wie Trimethyl-1,5pentanedioldiacrylat, sonstige (Meth)acrylsäureester, wie Acetacetoxyalkyl(meth)acrylat, (Meth)acrylsäuremethylester, Butandioldi(meth)acrylat, diacrylate Ethandioldi(meth)acrylat, Diethylglykoldi(meth)acrylat, Trimethylolpropantri(meth)acrylat, oder Polyethylenglykoldi(meth)acrylat; Styrole, wie Styrol, α-Methylstyrol, Vinyltoluol, Butylstyrol, Divinylbenzol, Epoxide, und/oder Kombinationen hiervon. Insbesondere kann hierdurch eine vorteilhafte Viskosität des Versiegelungsmittels ermöglicht werden, so dass das Versiegelungsmittel in zuverlässiger Weise in die Poren der Struktur eingebracht werden kann.
  • Des Weiteren ist es bevorzugt, dass die erste Komponente Zusatzstoffe, um bestimmte Eigenschaften zur Verfügung zu stellen, aufweisen kann. Beispielsweise kann bis zu 1,0 Gew.-% eines Trocknungsmittels, insbesondere eines Trocknungsmittels umfassend Zink, als Zusatzstoff vorgesehen werden. Vorzugsweise können bis zu 1,5 Gew.-% eines Katalysators zur Verbesserung der Härtungseigenschaften des Versieglungsmittels verwendet werden. Beispielsweise kann der Katalysator p-Toluolsulfonsäure aufweisen.
  • Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird vorgenannte Aufgabe durch ein Mehrkomponentensystem umfassend ein vorgenanntes Versiegelungsmittel und zumindest eine dritte Komponente umfassend einen Härter oder ein Härtergemisch gelöst. Durch die Zugabe eines Härters kann die Aushärtung des Mehrkomponentensystems weiter beschleunigt werden. Vorzugsweise ist der Härter oder das Härtergemisch ausgewählt aus der Gruppe umfassend Polyaminamide, Polyamine, Polyamidarmine, Phenalkamine, Phenalkaminamide, Isocyanate, und/oder Kombinationen hiervon. Insbesondere kann hierdurch die Härtung des in den Poren angeordneten Versiegelungsmittels weiter verbessert werden.
  • Gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung wird vorgenannte Aufgabe durch die Verwendung eines vorgenannten Versieglungsmittels oder eines vorgenannten Mehrkomponentensystem zur Versieglung von porösen Strukturen, insbesondere von Oberflächen thermisch gespritzter Schichten und/oder von Oberflächen 3D-gedruckter Bauteile, gelöst. Hinsichtlich der Vorteile, die mit der Verwendung eines vorgenannten Versieglungsmittels oder eines vorgenannten Mehrkomponentensystem einhergehen, wird an dieser Stelle auf die vorgenannten Ausführungen zu dem Versieglungsmittel und das Mehrkomponentensystem verwiesen.
  • Die Erfindung wird durch folgendes Beispiel näher veranschaulicht:
    • Gemäß einem Beispiel kann das Versiegelungsmittel 40 bis 45 Gew.-% eines Bindemittels, insbesondere Urethanacrylat, 35 bis 40 Gew.-% eines ersten Reaktivverdünners, insbesondere Isobornylacrylat, 15 bis 20 Gew.-% eines zweiten Reaktivverdünners, insbesondere Trimethyl-1,5pentanedioldiacrylat, 3 bis 4 Gew-% eines Fotoinitiators, insbesondere Phosphinoxid, sowie bis zu 2 Gew.-% eines Zusatzstoffs, insbesondere eines Trocknungsmittels umfassend Zink enthalten.
  • Ein solches Versiegelungsmittel wird beispielsweise bei atmosphärischer Anwendung (also ohne Vakuumatmosphäre) mittels eines Pinsels auf eine zu versiegelnde Oberfläche einer Struktur aufgetragen. Aufgrund der niedrigen Viskosität kann das Versieglungsmittel tief in die Poren eindringen. Vorzugsweise beträgt die Eindringtiefe zumindest 80%.
  • Anschließend kann die Struktur im Rahmen eines ersten Härtungsschritts mit einer UV-Lampe mit den folgenden Spezifikationen für 30 bis 60 Sekunden bestrahlt werden. Die UV-Lampe weist beispielsweise folgende Spezifikationen auf: 250 W; Fe dotiert; Lichtleistung ca. 800 mW/cm2; Quarzglasfilter; Wellenlänge: 320-400 nm. Nach Bestrahlung mit der UV-Lampe findet vorzugsweise ein weiterer Härtungsschritt im Rahmen einer Polymerisation statt, so dass auch das in den Poren angeordnete Versiegelungsmittel, welches nicht von der UV-Lampe bestrahlt werden kann, im Wesentlichen vollständig aushärtet. Vorzugsweise beträgt auch der weitere (zweite) Härtungsschritt zwischen 30 bis 60 Sekunden, so dass die Härtung in unter 2 Minuten, insbesondere in unter 1 Minute durchgeführt werden kann.
  • Die in dieser Spezifikation beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen und/oder Beispiele der vorliegenden Erfindung sollen auch in allen Kombinationen miteinander offenbart verstanden werden. Insbesondere soll auch die Beschreibung eines von einer Ausführungsform umfassten Merkmals - sofern nicht explizit gegenteilig erklärt - vorliegend nicht so verstanden werden, dass das Merkmal für die Funktion des Ausführungsbeispiels unerlässlich oder wesentlich ist.
  • In den Ansprüchen verwendete Begriffe wie „umfassen“, „aufweisen“, „beinhalten“, „enthalten“ und dergleichen schließen weitere Elemente oder Schritte nicht aus. Unter die Formulierung „zumindest teilweise“ fallen sowohl der Fall „teilweise“ als auch der Fall „vollständig“. Unter die Formulierung „im Wesentlichen vollständig“ fallen sowohl der Fall „teilweise“ als auch der Fall „vollständig“. Die Formulierung „und/oder“ soll dahingehend verstanden werden, dass sowohl die Alternative als auch die Kombination offenbart sein soll, also „A und/oder B“ bedeutet „(A) oder (B) oder (A und B)“. Eine Mehrzahl von Einheiten, Personen oder dergleichen bedeutet im Zusammenhang dieser Spezifikation mehrere Einheiten, Personen oder dergleichen. Die Verwendung des unbestimmten Artikels schließt eine Mehrzahl nicht aus. Eine einzelne Einrichtung oder ein einzelnes Mittel kann die Funktionen mehrerer in den Patentansprüchen genannten Einheiten bzw. Einrichtungen ausführen.

Claims (14)

  1. Verfahren zur Versiegelung von Strukturen, insbesondere von Oberflächen thermisch gespritzter Schichten und/oder von Oberflächen 3D-gedruckter Bauteile, umfassend: - Aufbringen eines Versiegelungsmittels auf eine zu versiegelnde Struktur, wobei das Versiegelungsmittel zumindest teilweise in eine Mehrzahl von Poren der zu versiegelnden Struktur eingebracht wird; - Durchführung eines ersten Härtungsschritts zur Härtung des aufgebrachten Versiegelungsmittels; und - Durchführung eines zweiten Härtungsschritts zur weiteren Härtung des aufgebrachten Versiegelungsmittels, insbesondere des in eine Mehrzahl von Poren der zu versiegelnden Struktur eingebrachten Versiegelungsmittels.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, - dass der erste Härtungsschritt die Durchführung einer UV-Bestrahlung zur Härtung des aufgebrachten Versiegelungsmittels umfasst.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, - dass der zweite Härtungsschritt eine Härtung des aufgebrachten Versiegelungsmittels durch eine Polymergewinnung, insbesondere durch eine Polyaddition und/oder durch eine Polykondensation, umfasst; und/oder - dass der zweite Härtungsschritt eine Temperaturhärtung des aufgebrachten Versiegelungsmittels umfasst; und/oder - dass der zweite Härtungsschritt eine Härtung des aufgebrachten Versiegelungsmittels durch Zugabe eines Härters umfasst.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, - dass das aufgebrachte Versiegelungsmittel nach der Durchführung des ersten Härtungsschritts und des zweiten Härtungsschritts im Wesentlichen ausgehärtet ist; und - dass die Dauer für die Durchführung des ersten Härtungsschritts und des zweiten Härtungsschritts weniger als 10 Minuten, insbesondere weniger als 5 Minuten, bevorzugt weniger als 2 Minuten, besonders bevorzugt von weniger als 1 Minute, beträgt.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, - dass das Versiegelungsmittel unter einer Schutzgasatmosphäre oder unter einer Vakuumatmosphäre auf die zu versiegelnde Struktur aufgebracht wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, - dass das Versieglungsmittel auf die zu versiegelnde Struktur aufgesprüht, aufgepinselt und/oder mittels eines Tauchbads aufgebracht wird.
  7. Versieglungsmittel, insbesondere zur Verwendung in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, zur Versieglung von Strukturen, insbesondere von Oberflächen thermisch gespritzter Schichten und/oder von Oberflächen 3D-gedruckter Bauteile, umfassend: - zumindest eine erste Komponente umfassend ein Polymer oder ein Polymergemisch und - zumindest eine zweite Komponente umfassend einen Fotoinitiator oder ein Gemisch aufweisend zumindest einen Fotoinitiator.
  8. Versieglungsmittel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass - dass die zweite Komponente Fotoinitiatoren in einem Bereich von 1 bis 10 Gew.-%, bevorzugt von 1,75 bis 7,5 Gew.-%, besonders bevorzugt von 2,75 bis 4 Gew.-%, des Versieglungsmittels aufweist.
  9. Versieglungsmittel nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, - dass die zweite Komponente als Fotoinitiator einen radikalischen Fotoinitiator umfasst; und/oder - dass die zweite Komponente ausgewählt ist aus der Gruppe α-Hydroxy-, α-Alkoxy- oder α-Amino-Arylketonen, Phosphinoxide, insbesondere Acylphosphinoxiden, und/oder Kombinationen hiervon.
  10. Versieglungsmittel nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, - dass die zumindest eine erste Komponente ein Bindemittel und/oder ein Bindemittelgemisch umfasst; und/oder - dass die zumindest eine erste Komponente zumindest einen Verdünner, insbesondere einen Reaktivverdünner, und/oder zumindest ein Verdünnergemisch umfasst.
  11. Versieglungsmittel nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, - dass die zumindest eine erste Komponente Bindemittel in einem Bereich von 20 bis 70 Gew.-%, bevorzugt von 30 bis 55 Gew.-%, besonders bevorzugt von 35 bis 45 Gew.-%, des Versieglungsmittels aufweist und/oder - dass die zumindest eine erste Komponente Verdünner in einem Bereich von 30 bis 70 Gew.-%, bevorzugt in einem Bereich von 40 bis 60 Gew.-%, des Versieglungsmittels aufweist.
  12. Versieglungsmittel nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, - dass das Bindemittel der ersten Komponente ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend Acrylate, insbesondere Methylmethacrylat, (Poly-)Urethanacrylat, Isocyanat, Silikon, Silikat, Epoxidharz, Polyester, insbesondere ungesättigter Polyester, Vinylester, Polyesterharz, insbesondere ungesättigtes Polyesterharz, Vinylesterharz, Phenol-Formaldehydharz, Diallylphthalatharz, Methacrylatharz, Polyurethan, Aminoharze, wie beispielsweise Melaminharz, insbesondere Hexamethoxymethylmelamin, und/oder Harnstoffharz, und/oder Kombinationen hiervon, und/oder - dass der Verdünner der ersten Komponente ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend Vinylester, Mono-, Di-, Tri- oder Poly(meth)acrylate, wie Hydroxyalkyl(meth)acrylate, wie Hydroxypropylmethacrylat, wie Trimethyl-1,5pentanedioldiacrylat, sonstige (Meth)acrylsäureester, wie Acetacetoxyalkyl(meth)acrylat, (Meth)acrylsäuremethylester, wie Isobornylacrylat, Butandioldi(meth)acrylat, diacrylate Ethandioldi(meth)acrylat, Diethylglykoldi(meth)acrylat, Trimethylolpropantri(meth)acrylat, oder Polyethylenglykoldi(meth)acrylat; Styrole, wie Styrol, α-Methylstyrol, Vinyltoluol, Butylstyrol, Divinylbenzol, Epoxide, und/oder Kombinationen hiervon.
  13. Mehrkomponentensystem umfassend: - ein Versieglungsmittel nach einem der Ansprüche 7 bis 12; sowie zumindest eine dritte Komponente umfassend einen Härter oder ein Härtergemisch.
  14. Verwendung eines Versieglungsmittels nach einem der Ansprüche 7 bis 12 oder eines Mehrkomponentensystems nach Anspruch 13 zur Versieglung von porösen Strukturen, insbesondere von Oberflächen thermisch gespritzter Schichten und/oder von Oberflächen 3D-gedruckter Bauteile.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE19920799A1 (de) 1999-05-06 2000-11-16 Basf Coatings Ag Thermisch und mit aktinischer Strahlung härtbarer Beschichtungsstoff und seine Verwendung

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