将涂层施涂到基质上的方法、涂层、以及颗粒的用途技术

本发明专利技术涉及使用冷等离子体将涂层施涂于基质上的方法，其中将具有聚合物涂层的颗粒在小于3,000K下供入冷等离子体中，并将这样活化的颗粒沉积于基质上。此外，本发明专利技术涉及可通过本发明专利技术方法得到的基质涂层。此外，本发明专利技术涉及具有平均厚度小于2μm的聚合物涂层的片形颗粒在使用冷等离子体涂覆基质中的用途。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及用于将涂层施涂于基质上的方法和装置，其中低温等离子体的等离子体射流通过使工作气体通过激发区而得到。此外，本专利技术涉及基质上的涂层，其具有彼此至少部分共生的颗粒。此外，本专利技术涉及被由交联聚合物组成的壳包围的颗粒的用途。在基质上产生层是长期已知的且具有大的经济重要性。使用大量不同的方法，由于工艺工程原因，其中的一些要求降低的压力、非常高的气体速度或高温。特别地，使用所谓的喷涂方法。已知的方法是等离子体喷涂，其中将流过等离子矩电弧的气体或气体混合物电离。在电离期间产生加热至高温，温度为至多20，000K的导电气体。将粒度分布通常为5-120 μ m的粉末注入该等离子体射流中并通过高等离子体温度熔融。等离子体射流将粉末颗粒输送向前并将它们施涂于待涂覆基质上。通过等离子体喷涂路线的等离子体涂覆可在常压下进行。需要10，000°C以上的高气体温度以便能够将粉末熔融并因此使它沉积为层。因此，等离子体喷涂在能量方面是非常昂贵的，因此便宜的基质涂覆通常是不可能的。此外，必须使用昂贵的设备以产生高温。由于高温，不能涂覆温度敏感性和/或非常薄的基质，例如聚合物膜和/或纸。这类基质受高热能损害。有时需要昂贵的预处理步骤以确保沉积层充分附着于表面上。此外，缺点是在等离子体喷涂期间存在所用颗粒的高热负荷，因此这些可至少部分地氧化，如果使用金属颗粒的话特别如此。如果金属层要用于例如条形导体，或者要作为腐蚀保护而要进行沉积，则这特别是个缺点。对于这些原因，开发了使用所谓的大气冷等离子体，也称为低温等离子体以在基质上产生层的方法。在该方法中，冷等离子体射流在大气条件下借助本领域技术人员已知的方法产生并将粉末引入等离子体射流中，然后使所述粉末沉积于基质上。从EP1230414B1中已知将涂层施涂于基质上的一般方法，其中低温等离子体的等离子体射流在大气条件下通过使工作气体通过激发区而产生。将由单体化合物组成的前体材料与工作气体分开地供入等离子体射流中。在敏感性前体材料的情况下，供入较冷等离子体射流中可在激发区下游进行。因此，用仅在至多200°C或更低的温度下稳定的前体材料涂覆基质是可能的。该方法的缺点是将单体化合物作为前体材料供入等离子体中并在那里反应，结果仅可实现300-400nm/sec的较低沉积速率。这些是比在使用粉状起始材料的相应方法中实现的沉积速率低10-1，000倍，即使使用以100 μ m的数量级存在的颗粒。因此，工业规模上的经济涂层用该方法是不可能的。从EP1675971B1中已知使用低温等离子体的等离子体射流涂覆基质表面的另一方法，通过粉末传送机向其中供入形成涂层的粒度为0.001-100 μ m的细粒粉末。在脱离热等离子体中，低温等离子体的温度在环境压力下在等离子体射流的核心中达到小于900°C的温度。在EP1675971B1中，对于热等离子体，指出在等离子体射流核心中产生的至多20，000°C的温度。文件DE102006061435A1教导了通过借助载气将粉末引入其中产生冷等离子体?3, 000K)的喷枪中，然后使粉末冲击基质而将径迹，特别是条形导体喷雾在基质上的方法。在两种方法中，将粒度为0.001-100 μ m的细粒粉末供入冷等离子体(<500°C )中并作为层沉积于表面上。此处所述方法的缺点是具有较高熔点的材料，例如陶瓷材料或高熔点金属在方法中不能熔融，除非使用具有非常小的平均直径，即例如小于I μ m的颗粒。气流进入等离子体状态，因此等离子体气体速度在所述方法中如此高以致颗粒在热等离子体区中的停留时间不足以实现颗粒的完全熔融。因此，在具有高熔融温度的材料(例如Ag、Cu、N1、Fe、T1、W)的情况下,熔融至多在颗粒表面上发生,并形成颗粒在起始尺寸中基本彼此粘附的多孔层。因此，文件描述了低熔点金属，例如锡和锌的优选使用。颗粒至多在其外壳上熔融的效果可通过这一事实解释:由于等离子体中的条件，活化主要在表面上进行。通过使用非常小的颗粒，比表面积可提高，但这类粉末仅可困难地传送，结果是它们不能在工业规模上使用。因此，所述方法具有固有缺点。本专利技术的目的是提供其中颗粒的充分活化与良好的传输性同时实现的方法。根据本专利技术，该目的通过具有权利要求1的特征的方法实现。因此，基质的涂覆用大气冷等离子体进行，将形成层的材料例如以具有由交联聚合物组成的壳的颗粒形式引入其中。该壳可例如通过将单体、低聚物、聚合物或上述的混合物施涂于颗粒表面上并使它们在那里交联而产生。本专利技术涉及使用冷等离子体将涂层施涂于基质上的方法，其特征在于方法包括如下步骤:(a)将 具有聚合物涂层的颗粒引入冷等离子体，所述冷等离子体运送到待涂覆基质上且具有小于3，000K的等离子体温度，(b)使在步骤(a)中在冷等离子体中活化的颗粒沉积于基质上。根据本专利技术，“经活化颗粒”意指颗粒可粘着地施涂于基质上。可使颗粒在表面上或者完全地软化或熔融，以粘附在基质上。然而，也可使颗粒进入能量保持状态，这使得可形成与基质的物理或化学结合。在上述方法的特定实施方案中，涂层在基质上的施涂，优选喷涂，使用涂覆喷嘴进行，所述涂覆喷嘴纵向延伸且相对于基质以相对速度移动或可移动，其中在涂覆喷嘴以前在电极内部的一个等离子区中，产生等离子体温度为3，000K以下的冷等离子体，且其中将粉末借助载气引入涂覆喷嘴中，所述粉末通过等离子体以向涂覆喷嘴的前端出口的方向运送向前，离开那里并冲击基质，其中粉末由具有聚合物壳的颗粒构成。在上述方法的特定实施方案中，冷等离子体在涂覆喷嘴中或在涂覆喷嘴以前产生，并将颗粒借助载气引入涂覆喷嘴中，其中涂覆喷嘴和基质相对于彼此可移动。因此，涂覆喷嘴可以可移动地配置，或者可相对于基质移动，或者基质可以可移动地配置或者可相对于涂覆喷嘴移动。当然，涂覆喷嘴和基质也可以可移动地配置或者可相对于彼此移动。在上述方法的特定实施方案中，聚合物涂层，优选包封聚合物涂层的平均层厚度为小于2 μ m。在上述方法的特定实施方案中，冷等离子体在可电离气体上施加脉冲直流电压或交流电压下产生。在上述方法的特定实施方案中，颗粒为片形的。在上述方法的特定实施方案中，颗粒，优选片形颗粒在等离子区中至少部分地化学或物理反应。优选，在上述实施方案中的某些中，颗粒至少部分地熔融。在上述方法的特定实施方案中，使载气以一定流速通过颗粒作为粉末储存于其中的容器，使得粉末至少部分地涡旋向上，从而产生粉尘，并将产生的粉尘引入涂覆喷嘴中。在上述方法的特定实施方案中，载气以l_15Nl/min的体积流量，优选在0.5-2巴的压力下流过涂覆喷嘴。在本专利技术含义内，术语“标准升”或“NI”指在正常态(1013毫巴和0°C )下填充I升空间容积的气体的量。在上述方法的特定实施方案中，冷等离子体产生，然后将颗粒在很大程度上相当于大气条件的压力下施涂于基质上。优选，在特定实施方案中，压力为0.5105-1.5X IO5Pa0在上述方法的特定实施方案中，聚合物涂层，优选包封聚合物涂层的平均厚度为小于300nm。在上述方法的特定实施方案中，聚合物涂层为聚合(甲基)丙烯酸酯树脂。在上述实施方案中的某些中，聚合物涂层优选为聚合丙烯酸酯树脂。在上述方法的特定实施方案中，颗粒为金属颗粒，优选片形金属颗粒，且金属选自铝、本文档来自技高网...

【技术保护点】
使用冷等离子体将涂层施涂于基质上的方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：(a)将具有聚合物涂层的颗粒引入冷等离子体中，所述冷等离子体运送到待涂覆基质上且具有小于3,000K的等离子体温度，(b)使在步骤(a)中在冷等离子体中活化的颗粒沉积于基质上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.07.25 DE 102011052118.61.使用冷等离子体将涂层施涂于基质上的方法，其特征在于所述方法包括如下步骤: (a)将具有聚合物涂层的颗粒引入冷等离子体中，所述冷等离子体运送到待涂覆基质上且具有小于3，OOOK的等离子体温度， (b)使在步骤(a)中在冷等离子体中活化的颗粒沉积于基质上。2.根据权利要求1的方法，其特征在于冷等离子体在涂覆喷嘴中产生并将颗粒借助载气引入涂覆喷嘴中，其中涂覆喷嘴和基质可相对于彼此移动。3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于聚合物涂层的平均层厚度为小于2μ m。4.根据前述权利要求中一项的方法，其特征在于冷等离子体在将脉冲直流电压或交流电压施加于可电离气体下产生。5.根据前述权利要求中一项的方法，其特征在于颗粒为片形颗粒。6.根据权利要求2-5中一项的方法，其特征在于使载气以一定流速通过颗粒作为粉末储存其中的容器，该流速使得粉末至少部分地涡旋向上，...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·鲁普雷希特，C·沃尔夫鲁姆，M·格莱布，E·泰奥菲勒，
申请(专利权)人：埃卡特有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE