具有功能层的模制品、其制造方法及用途技术

本发明专利技术涉及一种模制品，该模制品的表面至少部分地由功能层覆盖，并且涉及用于制造该模制品的方法以及其用途；此外，本发明专利技术还涉及一种包含根据本发明专利技术的模制品的系统，特别是工具，其具有对抗磨损作用力的增强的稳定性。

Molded article having functional layer, process for producing the same, and use thereof

The invention relates to a molded product, the surface of the molded article covering at least in part by the functional layer, and relates to a method for manufacturing the molded product and its use; in addition, the invention also relates to a system containing according to the molded product, especially tools, having enhanced stability against wear force.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种表面至少部分地覆盖了功能层的模制品，该模制品的制造方法，及其用途；特别地本专利技术涉及一种工具，其涂覆有等离子聚合物功能层，其具有针对例如所谓的热熔胶粘合剂和分散粘合剂这样的粘合剂的粘着性的反粘着作用。另外本专利技术涉及一种系统，特别地涉及一种工具，其具有对抗磨擦作用力的增强的稳定性。
技术介绍
现有技术中已知具有等离子聚合物功能层的模制品或目标件。在德国专利文献DE4216999A1中已经描述了银制的目标件，其具有所谓的等离子涂层。由于工艺参数的逐渐变化，涂层具有层结构，该层结构包含耦合层、渗透阻挡层以及硬质防刮的表面密封部。为了制造防刮层，使用由氧气和六甲基二硅醚(HMDSO)制成的混合物。此外，在德国专利文献DE19543133A1中公开了借助等离子聚合作用生产薄的、坚固的疏水性聚合层的方法。指出如单体的乙烯基甲基硅烷和乙烯基三甲氧基硅烷用于等离子聚合作用，它们是具有对氧亲合性低的至少一个组群的单体，并且它们能够在尽可能结构保持的情况下等离子聚合。所述单体可以添加例如惰性气体、氮气或氢气这样的不能够聚合的气体作为辅助气体或载体气体。这样的辅助气体或载体气体有利于改善等离子体的均一性并且提高气相中的压力。DE19543133中公开的涂层的缺点特别在于其如上所述地容易从基材去除。此外，德国专利文献DE19748240A1描述了通过等离子聚合的方式对金属基材耐腐蚀涂层的方法，其中，在施加等离子体聚合的涂层之前，将金属基材首先在第一预处理步骤中机械地、化学地和/或电化学地磨光，并且在第二工艺步骤中等离子活化。公开了将烃类化合物和/或有机硅化合物作为等离子聚合物的主要组成部分，其中强调了特别优选的是使用六甲基二硅醚和六甲基环三硅氧烷。在上述专利文献中的实例中使用了六甲基二硅醚，其中可以混合氧气或氮气作为附加或辅助气体。上述文件中无法推断例如单体和氧气的比率这样的详细信息。此外，该专利文献还未公开为了能够获得特别容易清洁的表面而如何施加等离子聚合涂层或将等离子聚合涂层施加在哪个基材上。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种带有功能层，即带有功能涂层的模制品，特别是工具，以及这种功能涂层的模制件的制造方法，该模制件的涂层具有反粘合特性，特别是相对于粘合剂，例如相对于所谓的热熔粘合剂或分散粘合剂，并且具有抗腐蚀特性，从而能够最小化在工业生产中用于清洁(移除附着残留物)或用于更换损坏的或破旧的工具而产生的停机时间。通过能够以下列方法生产的模制件解决目的：i.将基材或模制件引入并定位在ADP(常压等离子体)系统、NP(低压等离子体)系统或者在PACVD(等离子体活性化学气相沉积)系统中；ii.在各个选择的等离子体的等离子条件下处理涂覆的模制品，使得具有耐磨损性的非粘合涂层至少形成在基材/模制件的表面的至少一部分上。近年来几乎在所有
都建立了等离子技术。相应的，对各种实施例而言，部分地已知了广泛的现有技术。除了对表面精细净化和活化作用，特别是对于表面特性的调整，等离子技术还适用于表面的涂覆，例如涂覆亲水性或疏水性的层、减少摩擦的层或阻挡层。关于不同种类(基材)的组件或工件的涂层，后一用途对于解决上述本专利技术的目的特别重要。根据本专利技术的等离子辅助的涂层方法能够特别地基于三种不同的方法变体而实施，包括低压方法(低压等离子体NP)、常压方法(常压等离子体ADP)以及所谓的PACVD(等离子体活性化学气相沉积)方法。在低压方法的情况下，在真空中通过能量供给，例如通过UV辐射而激发气体。由此，除了电子或其它活性粒子之外，产生了形成等离子体的高能离子。使用这种辉光放电类型的低压等离子体用于涂覆。此处，在1-100Pa的压力区间产生50-1000mm范围(Ausdehnung)的分散的气体放电(diffuseGasentladungen)。在从低压到常压的广泛的压力区间中应用电弧放电，并且其一般适合于生产几毫米范围(Ausdehnung)的局部等离子体。通过这些热区域，或者为了气体的转化而流通要处理的气体，或者借助工作气体射流而将能量从电弧运输到处理区(参见常压下的变型)。在供给活性气体时，活性气体在放电区域分解，并且在可以属于工件的周围环境中的表面上发生层沉积。离子化的气体与基材的表面进行化学反应。因此能够有效地调整或涂覆表面。在常压变型的情况下，借助环境压力下的高压激发气体，使得点燃等离子体。等离子体在应用压缩空气的条件下被从喷嘴排出。通过工艺参数的变换，例如处理速率及与基材表面的距离的变化，如在低压方法的情况下，处理结果可能在不同的方向上受影响。在大气压力范围中产生等离子体的情况下，主要使用阻挡放电或电晕放电，其使得尽管电子与重粒子之间碰撞频率高，也允许产生非热量的能量分布。在阻挡放电的情况下，通过放电的自动停止，在大约5-50ns的短时间窗口期间引入能量，而电晕放电借助尖端电极(spitzerElektroden)或箱体电极(kantigerElektroden)产生非常不均匀的电场。这两种情况下，仅短时地向电极供应能量，使得仅能够发生少量的碰撞。等离子体增强的化学气相沉积-PACVD(英文为plasma-enhancedchemicalvapourdeposition,PECVD)是化学气相沉积(CVD)的特殊形式，在该情况下，化学沉积得到等离子体的支持。可以直接在要涂覆的基材处(直接等离子法)或在分开的腔室中(远端等离子法)点燃等离子体。在CVD中，反应气体的分子通过外部施加的热量而分解(胀裂)，并且发生随后的化学反应的能量释放，而PECVD中，这一任务由等离子体中的加速电子承担。除了以这种方法形成的自由基之外，等离子体中还产生了离子，其与自由基一起引起基材上的层沉积。因此等离子体中的气体温度通常仅上升几百摄氏度，从而，与CVD相比还能够涂覆热敏材料。在直接等离子法的情况下，在要涂覆的基材与对电极之间建立了强电场，通过该电场点燃等离子体。在远端等离子法的情况下，将等离子体布置成与基材没有直接接触。从而实现了对过程气体混合物的单独组分的选择性刺激的优点，并且通过离子降低了基材表面的等离子损坏的可能性。还能够通过变换电磁场的辐射而感应性/电容性地产生等离子体在本专利技术的框架中，在给出的实施变型下应用了低压等离子体或常压等离子体，其中优选常压等离子体。这种等离子体可以表现为用于等离子处理的市售的设备，例如制造商普思玛等离子处理有限公司(德国，施泰因哈根)(PlasmatreatGmbH,Steinhagen(DE))的等离子处理器设备AS400(PlasmatreaterAS400)。在等离子体聚合作用的情况下，在当前控制条件下，首先通过等离子体来激活工艺室中的气态有机前体化合物(前体单体)。通过激活而产生的电离的分子已经在气相中形成了集群或链的形式的第一分子片段。在基材表面上的这些片段的随后的缩合在基材温度、电子冲击和离子冲击的影响下产生聚合作用，并且最终导致形成封闭层。已经意外地发现，优选地在使用烃和/或硅氧烷作为前体的情况下，借助对模制品的等离子处理能够获得所使用的模制品上的涂层，该涂层具有相对于特别是热熔粘合剂和分散粘合剂这样的粘合剂的期望的反粘合作用，并且帮助涂覆的工件获得对抗磨损力本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模制品，该模制品具有针对热熔粘合剂和/或分散粘合剂的反磨损的非粘性涂层，能够如下制造该模制品：在存在过程气体和离子化气体的条件下，在存在从包括具有1至10个碳原子的短链烃和聚硅氧烷的组群中选择的有机前体或有机硅前体的条件下，在具有钨铜自由射流喷嘴的等离子处理设备中利用等离子体来处理未涂层的模制品，该设备中：所述钨铜自由射流喷嘴直径为～4mm，具有带有～300W有效功率的目标通道的脉冲交流电弧放电，其中有效功率的有效电压为～1kV，有效电流为0.3A；且每周期～2脉冲，其中峰值电压为～3.8kV并且脉宽为～1.4μs，容许偏差为+/‑25％；并且等离子电压为280V，等离子频率21KHz，等离子周期时间(等离子循环时间)10‑20％。

【技术特征摘要】
2015.09.09 DE 102015115167.71.一种模制品，该模制品具有针对热熔粘合剂和/或分散粘合剂的反磨损的非粘性涂层，能够如下制造该模制品：在存在过程气体和离子化气体的条件下，在存在从包括具有1至10个碳原子的短链烃和聚硅氧烷的组群中选择的有机前体或有机硅前体的条件下，在具有钨铜自由射流喷嘴的等离子处理设备中利用等离子体来处理未涂层的模制品，该设备中：所述钨铜自由射流喷嘴直径为～4mm，具有带有～300W有效功率的目标通道的脉冲交流电弧放电，其中有效功率的有效电压为～1kV，有效电流为0.3A；且每周期～2脉冲，其中峰值电压为～3.8kV并且脉宽为～1.4μs，容许偏差为+/-25％；并且等离子电压为280V，等离子频率21KHz，等离子周期时间(等离子循环时间)10-20％。2.根据权利要求1所述的模制品，其特征在于，所述模制品是工具。3.根据权利要求2所述的模制品，其特征在于，所述工具是盖装置或缝纫刀具。4.根据权利要求1至3之一所述的模制品，其特征在于，所述等离子体是低压等离子体或常压等离子体，或者实施为带有等离子体辅助化学气相沉积的涂层。5.根据权利要求1至4之一所述的模制品，其特征在于，所述有机前体是短链的饱和或不饱和的脂肪烃前体。6.根据权利要求5所述的模制品，其特征在于，从包括甲烷、乙烷和乙炔的组群选择烃前体。7.根据权利要求1至4之一所述的模制品，其特征在于，所述有机前体是饱和的或不饱和的卤代烃。8.根据权利要求7所述的模制品，其特征在于，从包括六氟乙烷、八氟环丁烷和八氟环戊烷的组群中选择模制品。9.根据权利要求1至4之一所述的模制品，其特征在于，所述有机硅前体是聚(二甲基硅氧烷)。10.根据权利要求1至4之一所述的模制品，其特征在于，从六甲基环三硅氧烷或六甲基二硅醚组群中选择所述有机硅前体。11.根据权利要求1至10之一所述的模制品，其特征在于，从包括氧气、氮气、气体混合物和惰性气体的组群中选择离子化气体。12.根据权利要求11所述的模制品，其特征在于，从包括空气、压缩空气和氮氢混合气体的组群中选择气体混合物。13.根据权利要求11所述的模制品，其特征在于，所述惰性气体是氩气。14.根据权利要求1和11所述的模制品，其特征在于，所述离子化气体是氮气，并且以～1500l/h的速率馈送到等离子室，并且前体是乙炔(电石气)，该前体以～38l/h的速率供给到等离子室中，其中，从喷嘴出口到基材的距离在5至10mm的范围内，并且实施为在喷气速度在5至10m/min的范围内的情况下的平面的、曲折状的具有从1至4mm范围内的层厚度的涂层。15.根据权利要求1和12之一所述的模制品，其特征在于，所述离子化气体是压缩空气，并且以～1500l/h的速率供给到等离子室中，并且所述前体是六甲基二硅醚，该前体以～30g/h的速率供给到等离子室中，其中从喷嘴出口到基材的距离在5至10mm的范围内，并且实施为在喷气速度在20至80m/min的范围内的情况下的平面的、曲折状的具有从1至4mm的范围内的层厚度的涂层。16.根据权利要求1所述的模制品，其特征在于，在进一步的反应步骤中在200℃下进行历时1.5h的退火。17.一种制造模制品的...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔·赛恩福鲁克，马雷克·马勒卡，罗伯特·马古尼亚，佛罗莱恩·埃德尔，妮娜·柏盖，菲利克斯·诺图马斯，
申请(专利权)人：利萨·德雷克塞迈尔有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE