非粘性涂层制造技术

为了提供即使在负荷下也能够实现极高涂层厚度的非粘性涂层，使用了带有嵌入的非粘性颗粒的聚合基质。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】为了提供即使在负荷下也能够实现极高涂层厚度的非粘性涂层，使用了带有嵌入的非粘性颗粒的聚合基质。【专利说明】非粘性涂层本申请是专利申请号为200780049237.7的专利技术申请的分案申请。
本专利技术涉及非粘性(non-stick)涂层(coating),例如已知用于滑动轴承,地板覆盖物或甚至复印机滚筒等。
技术介绍
在这方面，可以将非粘性颗粒形式的固体添加剂，例如PTFE、六方氮化硼、石墨或类似物嵌入热塑性聚合物中，该聚合物又负载在例如由烧结青铜制成的基底(substrate)上。
技术实现思路
本专利技术的目标是提供即使在载荷下也允许极高涂层厚度的非粘性涂层。提出一种非粘性涂层作为解决方案，其特征在于非粘性颗粒嵌在热固性聚合基质(matrix)中。在由此构造成的聚合基质中，与现有技术相反，该聚合基质具有相对较高程度的稳定性，因此可以省去本身承重的辅助基底，如青铜烧结基底或类似物。在这方面，术语 “热固性聚合基质”是指可以被液化和/或仅通过分解再次除去的聚合基质。特别地，塑性体和/或热塑性塑料可能与其不同。在这方面，该聚合基质可以例如包含聚氨酯、聚脲和/或环氧化物和/或交联的工业橡胶(technical rubbers)。聚合基质优选是交联的聚合基质，非粘性官能团位于其网络中。已令人惊讶地表明，此类非粘性官能团不仅增强相应聚合基质的非粘性性，还由于该聚合基质中的此类非粘性官能团，嵌入的非粘性颗粒更好地结合在该聚合基质中。因此，以这种方式并且不管本专利技术的其余特征，使用由带有嵌入的非粘性颗粒的交联的聚合基质(非粘性官能团(functional non-stick groups)位于其网络中)产生的非粘性涂层，可以显著提高此类非粘性涂层的寿命。结果，一方面，耐磨性提高，且另一方面，使用合适的构造，还可以提高非粘性涂层的厚度。例如，可以提供氟化官能团、含硅的官能团和/或官能烃基作为非粘性官能团，在这种情况下，聚合基质中最终决定材料性质和反应行为的所有原子团都可以由术语“官能团”表示。因此，非粘性官能团是指这样的官能团一其使得包含所述非粘性官能团的聚合基质在该官能团区域中的粘合性低于该聚合基质的其余区域。如上文已指明的那样，在合适的构造下，该非粘性官能团可以与嵌入的非粘性颗粒相互作用。在其为化学键的情况下，该非粘性颗粒本身成为该非粘性涂层的聚合基质的非粘性官能团。但是这种观察仅涉及该非粘性颗粒的原子尺寸，因此不能再涉及嵌入的非粘性颗粒。这种观察是中型(mesoscopic)规模的，其中不再涉及由尺寸大于聚合基质平均自由链长的非粘性材料组成的区域。但是，由非粘性区域的这种量级，即使所述非粘性颗粒通过经由聚合基质的合适官能团的化学键而化学键合到聚合基质上，也可能涉及嵌入的非粘性颗粒。另一方面，嵌入的非粘性颗粒与该聚合基质的官能团之间的化学键合不是必需的。相反，由于也可包括非粘性官能团的官能团，在合适的构型中，如果创造出使非粘性颗粒留在其中而不在聚合基质的其它区域中的环境，这就足够了。这可以例如通过各自的官能团与嵌入的非粘性颗粒之间的范德华力和/或粘合力发生。类似地，可以设想与嵌入的非粘性颗粒的其它相互作用，其优选在交联阶段中已经生效，因此在交联阶段中已经生成用于该非粘性颗粒的合适空间，其由于相互作用的官能团所要求的非粘性颗粒与聚合基质之间的相互作用而更加靠近，并由此提供特别适合在聚合基质固化过程中留持该非粘性颗粒的空间。在这方面，另外独立于本专利技术的上述解决方案，非粘性涂层是有利的，其特征在于带有嵌入的非粘性颗粒的已交联聚合基质，用于与嵌入的非粘性颗粒相互作用的相互作用官能团位于其网络中。在这方面，根据本专利技术，在相互作用的基团与非粘性颗粒之间的每一种相互作用(其导致非粘性颗粒在相互作用基团区域内中的结合大于聚合基质的其余区域)都足够，无论该相互作用仅在交联阶段中发生还是仅在交联阶段后发生和/或独立于交联阶段发生。如上文已指明的那样，该聚合基质可以包含聚氨酯和/或环氧树脂。在这方面，该非粘性颗粒可以在交联过程之前和/或之中加入。同样有利的是，上文公开的非粘性官能团和/或相互作用官能团已并入供交联用的分子链和/或大分子中。还可以在树脂中或在环氧树脂用的硬化剂中提供这些官能团。因此有利的是，这些官能团已预先施加到制备聚合基质用的组分上，原则上也可以考虑仅在交联之中或之后施加这些官能团，但这通常复杂得多。由于非粘性官能团(functional non-stick groups)和/或相互作用官能团(functional interactive groups)常使交联困难和/或聚合基质的稳定性降低,可能有利的是既提供传统的交联原材料又提供具有非粘性官能团和/或相互作用官能团的交联原材料。因此，在环氧树脂的情况下，例如可以考虑将由传统树脂和具有非粘性基团的树脂构成的共混物与相应的硬化剂混合。优选地在该非粘性涂层中，相对于整个涂层量提供大于2.5体积％、特别大于5体积％和/或大于10体积％的嵌入的非粘性颗粒。特别地，通过使用热固性塑性树脂作为合成基质和/或通过使用该非粘性官能团或相互作用官能团，可以在不削弱该非粘性涂层的稳定性的情况下在该聚合基质中使用如此高体积百分比的非粘性颗粒。同样通过这种构造，如上文已经解释的那样，可以制造特别高度稳定的涂层厚度，因此本专利技术特别适用于具有大于0.8毫米，优选大于1.0毫米或甚至大于1.2毫米的涂层厚度的非粘性涂层。相应地，本专利技术的这种非粘性涂层也特别适用于相对大的物体，例如造纸中的滚筒或待涂布表面积大于I平方米的其它大型滚筒。立即可以看出，当涂布4米或更长且直径超过30厘米的 滚筒时，可能使用不了来自精密工程的制造技术和材料品质，如可用于例如印刷或复印机滚筒的那些。本专利技术的非粘性涂层的优异稳定性能使其用在机械工程中，特别是在重型机械工程和工厂工程中。该非粘性涂层优选在其涂层厚度的至少50%，特别是至少70%或甚至至少80%上基本均匀地构造。在这方面，术语“均匀”是指，在该区域中，垂直于非粘性涂层表面的组分的体积百分比变动少于20%，优选少于10%。由于这种构造，该非粘性涂层不同于现有技术的并入承载材料(bearing material)中的非粘性涂层，后者导致形成格外不均匀的滑动层，其中承载材料(例如烧结青铜)的比例随材料深度而连续提高，而滑动材料的比例相应地随材料深度的增加而连续降低。由此,本非粘性涂层基本保持其材料性质,甚至在更大磨损下也如此。类似地，可毫无问题地进行再研磨，因为由于使用这样的涂层厚度，材料的去除仅对材料性质具有非常轻微的影响。即使在这种情况下，绝对显而易见的是，此类非粘性涂层特别适于高涂层厚度的极端要求，以及高磨损和极大的非粘性表面的情形。可构造成固体添加剂的嵌入的非粘性颗粒可以包含PTFE、MoS2、六方氮化硼、石墨和/或油脂和/或其它固体滑动材料。也可以提供合成或天然蜡。还可以考虑液态和/或可液化的滑动材料和/或具有非粘性性质的添加剂，由聚合基质保持这些个体液态颗粒，从而产生固态的整体排列。相应地也可以使用具有硅氧烷结构(特别例如硅酮)的固态和/或液态材料。在这方面，该非粘性颗粒可以微粉化，即以微米或纳米尺度量级存在(即以纳米或更低的量级存在本文档来自技高网...

【技术保护点】
具有非粘性涂层的大型滚筒，其特征在于所述非粘性涂层具有带有嵌入的非粘性颗粒和嵌入的硬质颗粒的交联的聚合基质，非粘性官能团位于该交联的聚合基质的网络中，与嵌入的非粘性颗粒相互作用，其中该非粘性涂层在其涂层厚度的至少50％上基本均匀地构造，其中至少10体积％的所述硬质颗粒是硬球，和/或具有大于0.05的圆度指数，且其中涂层厚度为所述硬质颗粒的平均粒径的至少四倍大。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯琴·普拉塔，德克·里克特，
申请(专利权)人：德克·里克特，
类型：发明
国别省市：德国;DE