WO2022073637A1 - Beschichtungsmittel sowie dessen verwendung und verfahren zur herstellung von verwendungsgemässen gegenständen - Google Patents

Beschichtungsmittel sowie dessen verwendung und verfahren zur herstellung von verwendungsgemässen gegenständen Download PDF

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Definitions

  • Agents/primers for improving the adhesion between a base layer/main body and an overlying cover layer are known in principle.
  • This problem occurs both when clay is applied manually to a base body and when clay is applied semi- and/or fully automatically to the surfaces of a base body.
  • Clay's semi-automatic application is given as an example, as described in more detail in DE 29720892 U1 and DE 102016109816 A1.
  • the modelling Clay is heated and conveyed in the machines shown, to finally be conveyed in a conveying hose to an application nozzle.
  • the object of the invention is to use the coating agent for use in the design process in automobile development.
  • the object of the invention is to create a method with which design models can be created in automobile development.
  • the synthetic wax component here has a melting point greater/higher than the melting point of the base wax component.
  • the combination of the base wax component with a synthetic wax component has the advantage that after the coating agent has been applied to the porous base body, in the subsequent application due to the heat introduced by the industrial plasticine at the processing temperature, only a proportionate melting of the base wax component takes place in the coating agent. The effect of this is that at all times there is a sufficient connection between the industrial plasticine and the base body through the synthetic wax that has not melted or partially melted, so that no or only a weakly acting lubricating film is created by the melted base wax component.
  • the coating agent Before the industrial plasticine is actually applied to the base body, the coating agent is heated and melted and applied to the base body either manually using a brush and/or silicone pressure roller or mechanically using a hot wax spray gun.
  • the effect of improving adhesion can be achieved with manual and/or machine application of the coating agent.
  • "cobweb-like" threads and/or thread structures are produced during application by spraying, for example with a hot wax gun, since wax components of the coating agent already solidify during the spraying process.
  • the coating agent is cooled and thus solidified on the base body before the actual application of the industrial plasticine, in order to ensure good adhesion of the industrial plasticine to the base body.
  • a semi-automatic application process for industrial plasticine by means of an application machine is given as an example, by means of which heated industrial plasticine is conveyed from a storage container via a heated hose system to the application site on the base body.
  • heated industrial plasticine is conveyed from a storage container via a heated hose system to the application site on the base body.
  • Base waxes and/or base wax mixtures are used which have their melting range within the application temperature of the industrial plasticine.
  • the application or processing temperature of the industrial plasticine is 60 to 80°CZB Micro waxes and/or paraffin waxes meet this requirement and can be used.
  • the combination with a synthetic wax only partially melts the coating agent, since the melting point of the synthetic wax portion is above the processing temperature of the
  • I ndustrial plasticine lies.
  • the effect of this is that at any point in time during the application of coating materials and/or the process for the production of design models, there is a sufficient connection to the substrate or the surface of the base body, since only a very weakly acting lubricating film is created by the melted base wax and/or base wax component .
  • the synthetic wax content ensures the cobweb-like structure when applied with a hot wax gun. If only paraffin and/or microwax were used as a coating agent, the result would be a reduced adhesion effect and, in addition, an aerosol would form in the air during spraying, which would entail additional protective measures.
  • additives in the coating composition include rheology additives, tackifiers and/or colorants.
  • Rheological additives can be used to specifically change the flow behavior, especially at elevated temperatures. This is particularly important at the vertical points of the base body.
  • Colorants can be in the form of dyes or pigments.
  • One advantage of using the colorant can be seen, for example, in the fact that after the coating agent has been applied to the base body, it can easily be determined whether and at which points on the surface of the base body there is already coating agent.
  • the use of tackifiers increases the stickiness of the coating agent when hot.
  • the coating materials with so-called takifiers solidify more quickly.
  • the invention is to be illustrated in more detail using two frame examples and some recipe examples.
  • tensile tests were carried out using a Zwick universal testing machine.
  • the test specimen is clamped at both ends. After the specimen has been clamped, the clamping system moves apart at a defined speed and the maximum force Fmax, which is required at the time the specimen is separated, is measured.
  • Fmax was determined, with an increase in Fmax being associated with an increase in adhesive force.
  • Step 2 Application of a melted coating agent to the base body using a manual or mechanical application method, the coating agent described above having a temperature at the time of application at which the base wax portion and the synthetic wax portion are melted.
  • Step 4 Application of at least one layer of industrial plasticine, the plasticine at the time of application having a temperature of about 60 to 120 ° C, preferably 70 to 100 ° C, the application of the plasticine, by hand, half and / or is carried out fully automatically.
  • Optional Step 5 Surface finishing to complete the design perfect and/or adapt.
  • the coating agent according to the invention is used in the production of design models in automobile development, the coating agent being designed as an intermediate layer between the porous base body and the industrial plasticine.

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Abstract

Hauptanspruch: Bindemittel, bestehend aus mindestens einem Wachs sowie ggf. weiteren Zusatzstoffen, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Wachs aus einem Basiswachsanteil und einem synthetischen Wachsanteil ausgebildet ist und dass der Schmelzpunkt des synthetischen Wachsanteils größer als der Schmelzpunkt des Basiswachsanteiles ist.

Description

Beschichtungsmittel sowie dessen Verwendung und Verfahren zur Herstellung von verwendungsgemäßen Gegenständen
Die Erfindung betrifft ein Beschichtungsmittel sowie dessen Verwendung und Verfahren zur Herstellung von verwendungsgemäßen Gegenständen.
Mittel/Primer zur Verbesserung der Haftfähigkeit zwischen einer Grundschicht/Grundkörper und einer darüber liegenden Deckschicht sind prinzipiell bekannt.
Ebenfalls als bekannt anzusehen ist es, dass im Automobildesignprozess realistische und maßstabsgetreue Modelle unter anderem aus auf einem Basiskörper aufgebrachten Modelling Clay hergestellt werden. Die Kombination von Modelling Clay mit Basiskörper ist hierbei erforderlich, um eine Gewichtsreduktion der geformten Clay-Modelle zu erzielen.
Um eine ausreichende Haftung/Adhäsion zwischen Basiskörper und Modelling Clay zu erzielen, tragen die Modelleure in einem ersten Arbeitsschritt i. d. R. unter hohem Kraftaufwand zunächst eine dünne Schicht des Modelling Clays auf. Erst in einem weiteren Arbeitsschritt kann mit der Applikation der geforderten Schichtdicken - Modellier- bzw. Designprozess - von ca. 5 cm Schichtdicke begonnen werden.
Bei der Herstellung von Modellen nach dem bekannten Stand der Technik, wird der Basiskörper mit einer Sperrschicht, wie z.B. Schellack vorbehandelt, um den Staub auf der Oberfläche des Basiskörpers zu binden, da der Staub einerseits zum Verschmutzen des Modelling Clay beiträgt und andererseits die Adhäsionskraft zwischen dem Clay und Basiskörper reduziert.
Dieses Problem tritt sowohl beim manuellen Auftrag von Clay auf einen Basiskörper, als auch bei halb- und/oder vollautomatisiertem Auftrag von Clay auf die Oberflächen eines Basiskörpers auf.
Beispielhaft sei die halbautomatische Applikation von Clay angeführt, wie in DE 29720892 U1 und DE 102016109816 A1 näher beschrieben. Der Modelling Clay wird in den gezeigten Maschinen erwärmt und gefördert, um schließlich in einem Förderschlauch zu einer Applikationsdüse gefördert zu werden.
Während der eigentliche Auftrag des Industrieplastilins durch ein derartiges System für den Modelleur spürbar erleichtert wird, hat es sich gleichzeitig als nachteilig herausgestellt, dass eine signifikante Verringerung der Adhäsion zwischen Modelling Clay und Oberfläche des Basiskörpers zu verzeichnen ist. Mit Hilfe des halbautomatischen Auftragssystems kann der erforderliche Druck zum Applizieren einer ersten dünnen Schicht aus Clay nicht aufgebracht werden. Die direkte Folge ist, dass der Clay vielmehr auf der Oberfläche des Basiskörpers lediglich abgelegt wird und somit die notwendige Adhäsion nicht ausgebildet ist bzw. wird.
Weiter hat es sich gezeigt, dass bisherige konventionell eingesetzte Mittel/P rimer den fehlenden Kraftaufwand zur Erzeugung einer guten Haftung nicht kompensieren können.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Beschichtungsmittel zu schaffen, das die vorstehend genannten Nachteile nicht aufweist und insbesondere eine ausreichende Adhäsion an den Berührungsflächen/Schnittstellen zwischen einem porösen Grundkörper und Industrieplastilin sicherstellt.
Weiter ist es Aufgabe der Erfindung, das Beschichtungsmitte] für die Verwendung im Designprozess bei der Automobilentwicklung einzusetzen. Zudem ist es Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zu schaffen, mit der Designmodelle in der Automobilentwicklung geschaffen werden können.
Gelöst wird die Aufgabe mit den in den Ansprüchen 1 , 6 und 7 umfassten Merkmalen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Lösungen sind mit den weiteren Ansprüchen umfasst.
Das erfindungsgemäße Beschichtungsmittel besteht mindestens aus einem Wachs/Wachsanteil sowie ggf. weiteren Zusatzstoffen. Der mindestens eine Wachsanteil liegt als ein Basiswachsanteil und ein synthetischer Wachsanteil vor. Das Beschichtungsmittel könnte gleichfalls als Primer bezeichnet werden.
Der Basiswachsanteil liegt als ein Wachs und/oder Wachsgemisch vor, dessen Schmelzbereich zwischen 60 und 80°C liegt. Der Schmelzpunkt des Basiswachsanteiles liegt damit etwas unterhalb der Auftragungstemperatur/Verarbeitungstemperatur des Industrieplastilins, die bis etwa 80° C liegt. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn das Wachs und/oder Wachsgemisch als Mikro wachs und/oder Pa raff in wachs vorliegt. Der Basiswachsanteil beträgt 20 bis 70 Gew. %, vorzugsweise 25 bis 65 Gew.% am Beschichtungsmittel.
Es hat sich zudem in überraschender Weise gezeigt, dass durch die Kombination des vorstehend beschriebenen Wachs und/oder Wachsgemisches, dem sogenannten Basiswachsanteil mit einem synthetischen Wachs oder synthetischen Wachsgemisch ein besonderer Effekt erzielt wird. Der synthetische Wachsanteil weist hierbei einen Schmelzpunkt größer/höher dem Schmelzpunkt des Basiswachsanteiles auf.
Beispielhaft seien als synthetische Wachse Ethylenpropylenpolymer, Polyethylenwachs (oxydiertes Polyethylene) und/oder Poly-Alpha-Olefine genannt. Der synthetische Wachsanteil beträgt 30 bis 80 Gew. %, vorzugsweise 35 bis 65 Gew.% am Beschichtungsmittel.
Die Kombination des Basiswachsanteiles mit einem synthetischen Wachsanteil bringt den Vorteil mit sich, dass nach dem Auftrag des Beschichtungsmittels auf den porösen Basisgrundkörper in dem nachfolgenden Auftrag durch das in Verarbeitungstemperatur vorliegende Industrieplastilin eingebrachte Wärme, im Beschichtungsmittel nur ein anteiliges Aufschmelzen des Basiswachsanteiles erfolgt. Dies bewirkt, dass zu jedem Zeitpunkt eine ausreichende Verbindung des Industrieplastilins zum Basiskörper durch das nicht auf- bzw. angeschmolzene synthetische Wachs hergestellt ist und damit kein bzw. nur ein schwach wirkender Schmierfilm durch den aufgeschmolzenen Basiswachsanteil entsteht.
Durch das Anschmelzen des Basiswachsanteiles im Beschichtungsmittel wird eine direkte Verbindung zum Industrieplastilin geschaffen, was sich nach der Abkühlung in einer gesteigerten Adhäsion zwischen Basiskörper und Industrieplastilin niederschlägt.
Vor der eigentlichen Aufbringung des Industrieplastilins auf den Basiskörper, wird das Beschichtungsmittel erwärmt und aufgeschmolzen und entweder manuell mittels Pinsel und/oder Silikon-Andruckroller oder maschinell mit einer Heißwachssprühpistole flächig bzw. flächendeckend auf den Basiskörper aufgebracht. Der Effekt der Adhäsionsverbesserung kann mit manuellem und/oder maschinellem Auftrag des Beschichtungsmittels erreicht werden. Es hat sich aber in überraschender Weise gezeigt, das beim Auftrag durch Sprühen, beispielsweise mit einer Heißwachspistole „spinnwebenartige" Fäden und/oder Fadenstrukturen erzeugt werden, da sich Wachsanteile des Beschichtungsmittels bereits während des Sprühvorgangs verfestigen.
Ein Vorteil der gebildeten Fadenstruktur ist darin zu sehen, dass kein unerwünschtes Aerosol in der Umgebungsluft ausgebildet wird und der Benutzer keine Atemschutzmasken tragen muss.
Wichtig für die vorstehend beschriebenen Verfahrensschritte bei der Designmodellherstellung ist es, dass das Beschichtungsmittel vor dem eigentlichen Auftrag des Industrieplastilins abgekühlt und damit erstarrt auf dem Basiskörper vorliegt, um eine gute Adhäsion des Industrieplastilins auf dem Basiskörper zu gewährleisten.
Die signifikante Erhöhung der Adhäsion ist darauf zurückzuführen, dass durch den Wärmeeintrag des heiß aufgetragenen Industrieplastilins ein Teil des Wachs und/oder Wachsanteile, insbesondere die Basiswachsanteile aufschmelzen bzw. mindestens anschmelzen, wodurch eine direkte erhöhte Adhäsion zwischen Komponenten des Industrieplastilin und Basiskörper ausgebildet wird.
Beispielhaft sei ein halbautomatisches Auftragsverfahren von Industrieplastilin mittels einer Auftragsmaschine angeführt, mittels welcher erwärmtes Industrieplastilin aus einem Vorratsbehälter über ein beheiztes Schlauchsystem zum Auftragsort am Basiskörper gefördert wird. Damit das Beschichtungsmittel während des Auftragsvorganges zumindest teilweise wieder aufschmilzt, müssen Basiswachse und/oder Basiswachsgemische verwendet werden, die innerhalb der Auftragstemperatur des Industrieplastilins ihren Schmelzbereich aufweisen. Die Auftrags- bzw. Verarbeitungstemperatur des Industrieplastilins liegt bei 60 bis 80°C. Z.B. Microwachse und/oder Paraffin wachse erfüllen diese Voraussetzung und können eingesetzt werden.
Durch die Kombination mit einem synthetischen Wachs wird nur das anteilige Aufschmelzen des Beschichtungsmittels erzielt, da der Schmelzpunkt des synthetischen Wachsanteils über der Verarbeitungstemperatur des
I ndustrieplastilins liegt. Dies bewirkt, dass zu jedem Zeitpunkt des Auftrags von Beschichtungsmitteln und/oder dem Verfahren zur Herstellung von Designmodellen eine ausreichende Verbindung zum Untergrund bzw. der Oberfläche des Basiskörpers ausgebildet ist, da nur ein sehr schwach wirkender Schmierfilm durch das aufgeschmolzene Basiswachs und/oder Basiswachsanteil entsteht.
Des Weiteren sorgt der synthetische Wachsanteil für die spinnwebenartige Struktur beim Auftrag mit einer Heißwachspistole. Würde als Beschichtungsmittel ausschließlich Paraffin und/oder Microwachs verwendet, wäre eine reduzierte Haftungswirkung die Folge und zusätzlich würde sich während des Sprühens ein Aerosol in der Luft ausbilden, was zusätzliche Schutzmaßnahmen nach sich ziehen würde.
Als sonstige Zusätze im Beschichtungsmittel seien beispielhaft Rheologieadditive, Tackifier und/oder Farbmittel genannt.
Durch Rheologieadditive kann das Fließverhalten, gerade bei erhöhten Temperaturen, gezielt verändert werden. Besonders wichtig ist dies an den vertikalen Stellen des Basiskörpers.
Farbmittel können als Farbstoffe als auch als Pigmente vorliegen. Ein Vorteil beim Einsatz des Farbmittels ist beispielhaft darin zu sehen, dass nach Auftrag des Beschichtungsmittels auf den Basiskörper leicht festgestellt werden kann, ob und an welchen Stellen der Oberfläche des Basiskörpers bereits Beschichtungsmitel vorhanden ist. Durch den Einsatz von Tackifiern erhöht sich die Klebrigkeit des Beschichtungsmittels im heißen Zu stand. Zudem erstarren die Beschichtungsmittel mit sog. Takifiern schneller.
Die Erfindung soll anhand zweier Rahmenbeispiele sowie einigen Rezepturbeispielen näher dargestellt werden.
Rahmenbeispiel 1
20 - 70 Gew. % Bas is wachs und/oder Basiswachsanteil (BW)
30 - 80 Gew. % synthetisches Wachs (SW)
0 - 20 Gew. % sonstige Zusätze
Rahmenbeispiel 2
35 - 65 Gew. % Basiswachsanteil (BW)
65 - 35 Gew. % synthetisches Wachs (SW)
0 - 10 Gew. % sonstige Zusätze
Rezepturbeispiel 1 - Beschichtungsmasse
40 Gew. % Paraffinwachs (BW)
60 Gew. % synthetisches Wachs (SW)
Rezepturbeispiel 2 - Beschichtungsmasse
28 Gew. % Paraffinwachs
30 Gew. % Microwachs
42 Gew. % synthetisches Wachs
Rezepturbeispiel 3 - Beschichtungsmasse
58 Gew. % Microwachs
37 Gew. % synthetisches Wachs
5 Gew. % Farbmitel, Rheologieadditiv und Tackifier Rezepturbeispiel - leichtes Industrieplastilin (Stand der Technik)
33 Gew. % Paraffinwachs + Microwachs
5 Gew. % Weißöl
45 Gew. % Calci umstearat (Füllstoff)
16 Gew. % Leichtfüllstoff
2 Gew. % Eisenoxid als Farbmittel
Um eine Verbesserung der Adhäsion feststellen und bewerten zu können, wurden Zugversuche mit einer Zwick-Universalprüfmaschine durchgeführt. Hierbei wird der Prüfkörper an beiden Enden eingespannt. Nachdem die Probe eingespannt ist, fährt das Spannsystem mit einer definierten Geschwindigkeit auseinander und die maximale Kraft Fmax, welche zum Zeitpunkt des Trennens des Prüfkörpers benötigt wird, wird gemessen.
Im Falle des vorliegenden Anmeldegegenstandes besteht der Prüfkörper aus einem Schichtmodell bestehend aus Basiskörper, Beschichtungsmittel und Industrieplastilin wobei die Einspannungspunkte zum einen am Basiskörper und zum anderen das Industrieplastilin bilden. Die Zugversuche wurden bei Raumtemperatur durchgeführt.
Ermittelt wurde Fmax, wobei ein Anstieg von Fmax mit einer Erhöhung der Adhäsionskraft zusammen hängt.
Der poröse Basiskörper lag im Versuch als poröser Schaumstoffkörper vor. Abmessung der Probenkörper: Länge 55 mm, Breite 10 mm und Höhe 120mm.
Anhand nachfolgender Tabellen soll die vorliegende Erfindung mit einer Adhäsionssteigerung zwischen Plastilin und Grundkörper näher dargestellt werden. Tabelle: Anstieg der Adhäsionskraft
Figure imgf000009_0001
Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Modellen oder Design model len in der Automobilentwicklung näher dargestellt.
Das Verfahren ist in folgende Ablaufschritte gegliedert:
Schrit 1 : Bereitstellen eines Basiskörpers mit vorzugsweise poröser Struktur.
Schrit 2: Aufträgen eines aufgeschmolzenen Beschichtungsmittels auf den Basiskörper mit manuellem oder maschinellem Auftrags-Verfahren, wobei das vorstehend beschriebene Beschichtungsmitel zum Zeitpunkt des Auftrags eine Temperatur aufweist, bei der der Basiswachsanteil und der synthetische Wachsanteil aufgeschmolzen vorliegt.
Schritt 3: Erstarrung des Beschichtungsmittels auf der Oberfläche des Basiskörpers, durch passive Abkühlung bei Raumtemperatur und/oder aktive Abkühlung durch Kühlsysteme, wie beispielweise Ventilatoren,
Schritt 4: Auftragen von mindestens einer Schicht aus Industrieplastilin, wobei das Plastilin zum Zeitpunkt des Auftrages eine Temperatur von etwa 60 bis 120 °C, bevorzugt 70 bis 100°C aufweist, wobei der Auftrag des Plastilins, von Hand, halb- und/oder vollautomatisiert ausgeführt wird.
Optionaler Schrit 5: Feinbearbeitung/Finish der Oberfläche, um das Design zu perfektionieren und/oder anzupassen.
Verwendung findet das erfindungsgemäße Beschichtungsmittel bei der Herstellung von Designmodellen in der Automobilentwicklung, wobei das Beschichtungsmittel als Zwischenschicht zwischen dem porösen Grundkörper und dem Industrieplastilin ausgebildet ist.

Claims

Patentansprüche
1.) Bindemitel, bestehend aus mindestens einem Wachs sowie ggf. weiteren Zusatzstoffen, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Wachs aus einem Basiswachsanteil und einem synthetischen Wachsanteil ausgebildet ist und dass der Schmelzpunkt des synthetischen Wachsanteils größer/höher als der Schmelzpunkt des Basiswachsanteiles ist.
2.) Mitel nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Basiswachsanteil zwischen 20 und 70 Gew. % beträgt und dass der Anteil des synthetischen Wachses zwischen 30 und 80 % beträgt.
3.) Mitel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Basiswachsanteil als Mikrowachs und/oder Paraffinwachs ausgebildet ist und dass der Basiswachsanteils einen Schmelzpunkt zwischen 60 und 80°C aufweist.
4.) Mitel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der synthetische Wachsanteil als ein Ethylenpropylenpolymer, Polyethylen wachs und/oder Poly-Alpha-Olefin vorliegt und dass das synthetische Wachs einen Schmelzpunkt größer 80 °C aufweist.
5.) Verwendung eines Beschichtungsmitels nach Anspruch
1 zur Herstellung von Designmodellen in der Automobilentwicklung, wobei das Beschichtungsmittel als Zwischenschicht zwischen dem porösen Grund körper und dem Industrie plastilin ausgebildet ist.
6.) Verfahren zur Herstellung von Designmodellen in der Automobilentwicklung nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren in folgende Ablaufschritte gegliedert ist Schritt 1 : Bereitstellen einen Grundkörpers mit poröser Struktur.
Schritt 2: Aufträgen einer Beschichtung auf den Grundkörper mit manuellem oder maschinellem Auftrags- Verfahren, wobei das Beschichtungsmittel gemäß Anspruch 1 ausgebildet ist, wobei das Beschichtungsmittel zum Zeitpunkt des Auftrags eine Temperatur von 60 bis 120 °C, bevorzugt 70 bis 100°C aufweist;
Schritt 3: Erstarrung der Beschichtung auf dem Grund körper, durch passive Abkühlung bei Raumtemperatur und/oder aktive Abkühlung durch Kühlsysteme. Schritt 4: Aufträgen von ein oder mehreren Schichten von Industrieplastilin, wobei das Plastilin zum Zeitpunkt des Auftrages eine Temperatur von etwa 60 - 80 °C aufweist, wobei der Auftrag des Plastilins, von Hand, halb- und/oder vollautomatisiert ausgeführt wird.
7.) Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Schritt 5 eine Feinbearbeitung/Finish der Oberfläche stattfindet, um das Design zu perfektionieren und/oder anzupassen.
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