【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水性涂料组合物及其用途、产生涂层的方法及金属基底。本专利技术涉及涂料特别地用于大量散装材料的涂料的。特别地，本专利技术涉及用于产生具有可调节摩擦系数的涂层的水性涂料组合物。另外，本专利技术涉及用于产生具有可调节摩擦系数的涂层的方法以及水性涂料组合物用于产生具有可调节摩擦系数的涂层的用途。最后，本专利技术涉及涂覆的基底。
技术介绍
1、紧固件，特别是小零件诸如螺栓、螺母和螺杆，其用于部件特别地金属部件的机械紧固，必须包括可重复的特定摩擦系数，使得它们能够在工业上加工。
2、摩擦系数μ，也称为摩擦系数，表示摩擦力与法向力的比率；摩擦系数越高，摩擦力就越高。在拧紧过程中，摩擦力越高，进入到螺杆的弹性或塑性延伸的能量就越少，导致所谓的预紧力(preload force)的减少。通常指定预紧力以确保螺栓连接的可靠性能，这就是为什么摩擦系数必须在限定的窗口(window)内移动的原因。这在紧固材料诸如螺栓、螺杆、螺母或甚至铆钉的情况特别重要，因为这些是用于对部件的仅仅机械紧固。在一方面，摩擦必须足够高以预防化合物的非故意松动，但是同时摩擦必须足够低以允许完全的和物质-对-物质的结合。
3、此外，摩擦系数必须尽可能设定为恒定的以允许工业上加工，特别是使用机器人工业上加工，例如对于具有限定扭矩的螺杆或对于始终具有相同力的螺栓铆钉。出于这个原因，小紧固零件在实践中通常涂覆有面层形式的特定涂料组合物，其旨在以期望的方式设定和影响零件的滑动和摩擦特性。
4、通常根据din en iso 16047:2
5、为了设定期望的摩擦系数，特别的面层组合物通常包含，特别地，基于聚四氟乙烯(ptfe)或聚偏二氟乙烯(pvdf)的氟化塑料颗粒。
6、然而，使用全氟化或部分氟化化合物具有一些严重的缺点：一方面，氟化聚合物相对昂贵，以及另一方面，出于环境保护的角度，更好地避免它们。在氟化化合物，特别是ptfe的产生期间，数量较多的全氟辛酸(pfoa)通常产生或用于产生这些化合物。全氟辛酸在自然界中几乎不可降解，在活的生物中积累并且特别地包括肝损伤、生殖毒性和致癌特性。因此，产生全氟辛酸和它的前体化合物，除了少数例外，自2020年7月4日起在欧盟被禁止。
7、此外，ptfe的产生或使用还产生多氟化的副产物和降解产物，如果可能，其不得被释放至环境中。
8、出于这个原因，正在尽可能地努力用其他材料替换多氟化塑料。然而，这种替换通常并不容易，因为多氟化或全氟化塑料包括特定并且有时候突出的特性，特别是关于它们的疏水性湿润或非湿润特性，它们抗化学和物理作用，以及它们出色的滑动特性。
9、螺纹连接特别引发的一个问题是热释放行为，因为很多塑料的滑动特性在温度升高时改变。特别地，很多塑料的滑动特性在加热时改善。然而，这对于螺纹连接是不希望的，因为另外地存在非故意性的连接松动的风险。全氟化塑料，特别是ptfe和pvdf，没有或仅在一定程度上展示出这种问题行为，使得它们在今天仍旧是以针对性的方式设定紧固件的滑动或摩擦特性的选择材料。ptfe的特征特别在于它的高熔点，其允许在较高的温度范围内优化摩擦行为。
10、当螺杆以高速度被拧紧时特别地发生的另外问题是所谓的黏滑效应。在这种情况下，螺杆在拧紧期间不再流畅地移动，但是相反开始黏滑。这在一方面导致扭矩的不确定性以及在另一方面的预加载不确定性，其进而可导致在操作期间失败的隐藏风险。因此，应当尽可能地避免黏滑效应，这就是为什么必须特别地精确地和一致地设定螺栓的滑动和黏附特性。目前，只能通过使用包含氟聚合物的面层(topcoat)最大地阻止黏滑效应。
11、然而，氟化聚合物的一种缺点是，由于它们的疏水性，它们应当优选在基于溶剂的体系中使用。出于环境和职业安全的原因，然而，越来越优选水性体系。
12、另一个问题是，即使使用氟聚合物面层，摩擦系数值也经常经受宽的变化，即，例如，涂覆有相同面层的单个螺杆的摩擦系数彼此差异很大。在这种情况下，为了进一步增加螺栓连接的品质，将摩擦系数值的分散限制在较小范围内的面层将是期望的。
13、到目前为止，现有技术还缺乏水性涂料体系，该体系特别允许以针对性的方式设定小紧固件的摩擦系数，并且在不使用氟化聚合物下，优选完全不使用氟化聚合物下进行控制，并且在满足对狭窄地限定的摩擦系数窗口、热释放和黏滑行为的要求的同时如此进行。
技术实现思路
1、因此，本专利技术的一个目的是提供涂料组合物，该涂料组合物允许精确设定部件，特别地紧固部件，诸如特别地螺杆、螺母、螺栓或铆钉的摩擦系数，并且其此外不需要使用ptfe和优选完全摒弃氟化聚合物。
2、此外，本专利技术的目的是提供涂料体系，该涂料体系至少很大程度上不含有机溶剂以及优选不含有机溶剂。
3、本专利技术的另外目的是提供涂料体系，该涂料体系很大程度上阻止黏滑效应。
4、最终，本专利技术的目的是使摩擦系数的分散(dispersion)最小化。
5、因此，根据本专利技术的第一方面的本专利技术的主题是根据本专利技术的水性涂料组合物；本专利技术的这方面的另外有利的实施方式是相关的本专利技术的主题。
6、本专利技术涉及用于产生具有可调节摩擦系数的涂层，特别地，面层的水性涂料组合物，所述组合物包括(a)有机和/或无机粘结剂，(b)润滑剂，量为基于所述涂料组合物的至少1.3wt.％，以及(c)片状颗粒。
7、此外，根据本专利技术的第二方面的本专利技术的另外主题是根据本专利技术的涂料组合物的用途。
8、本专利技术涉及根据本专利技术的涂料组合物作为面层用于在金属基底，特别地设有阴极腐蚀保护涂层的金属基底上产生具有可调节摩擦系数的涂层的用途。
9、此外，根据本专利技术的第三方面的本专利技术的另外主题是根据本专利技术的用于产生涂层的方法；进一步地，本专利技术的这方面的有利的实施方式是相关的本专利技术的主题。
10、本专利技术涉及用于产生具有选择性地可调节的摩擦系数的涂层的方法，其中，(a)在第一方法步骤中，提供至少在一些区域中配备有阴极腐蚀保护涂层的基底，(b)在所述第一方法步骤(a)后的第二方法步骤中，将根据本专利技术的涂料组合物至少在一些区域中施加于所述基底，以及(c)在所述第二方法步骤(b)后的第三方法步骤中，将在所述第二方法步骤(b)中施加的所述涂料组合物干燥。
11、最后，根据本专利技术的第四方面的本专利技术的另外主题是根据本专利技术的金属基底；本专利技术的这方面的另外有利的实施方式是相关的本专利技术的主题。
12、本专利技术涉及具有涂层的金属基底，所述涂层特别地是通过根据本专利技术的涂料组合物或按照根据本专利技术的方法可获得的，其中所述涂层包括基于所述涂层的至少4.5wt.％的量的润滑剂。
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1.用于产生具有可调节摩擦系数的涂层，特别地，面层的水性涂料组合物，
2.根据权利要求1所述的涂料组合物，其特征在于，所述涂料组合物包含基于所述涂料组合物的6至40wt.％，特别地9至33wt.％，优选地11至27wt.％，优选地13至22wt.％的量的所述粘结剂。
3.根据权利要求1或2所述的涂料组合物，其特征在于，所述涂料组合物包含有机和无机粘结剂。
4.根据前述权利要求之一所述的涂料组合物，其特征在于，所述有机粘结剂包括有机聚合物或由有机聚合物组成，特别地其中，所述有机聚合物选自丙烯酸酯类、聚氨酯、聚乙酸乙烯酯及其混合物和共聚物的组。
5.根据权利要求4所述的涂料组合物，其特征在于，所述聚合物由单体可获得，所述单体选自以下的组：丙烯酸、丙烯酸与C1-至C10-醇的酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸与C1-至C10-醇的酯、富马酸、马来酸及其混合物和共聚物，特别地丙烯酸、丙烯酸与C1-至C10-醇的酯、甲基丙烯酸和甲基丙烯酸与C1-至C10-醇的酯及其混合物和共聚物。
6.根据前述权利要求之一所述的涂料组合物，其特征在于，所
7.根据前述权利要求之一所述的涂料组合物，其特征在于，所述润滑剂选自以下的组：有机润滑剂、无机润滑剂及其混合物，优选地有机润滑剂。
8.根据前述权利要求之一所述的涂料组合物，其特征在于，所述润滑剂选自以下的组：蜡、塑料颗粒，特别地聚醚酮(PEK)、聚醚醚酮(PEEK)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚砜(PES)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚酰胺酰亚胺(PAI)及其混合物、微粉化硫及其混合物，优选地蜡。
9.根据前述权利要求之一所述的涂料组合物，其特征在于，所述涂料组合物包含基于所述涂料组合物的1.3至20wt.％，特别地2至15wt.％，优选地3至12wt.％，更优选地4至10wt.％，更优选地4.5至8wt.％的量的所述润滑剂。
10.根据前述权利要求之一所述的涂料组合物，其特征在于，所述片状颗粒选自以下的组：金属片、石墨烯、石墨、氮化硼、二硫化钼、玻璃片、层状硅酸盐及其混合物。
11.根据前述权利要求之一所述的涂料组合物，其特征在于，所述涂料组合物包括基于所述涂料组合物的3至15wt.％，特别地4至12wt.％，优选地4至10wt.％，优选地5至8wt.％的量的所述片状颗粒。
12.根据前述权利要求之一所述的涂料组合物，其特征在于，所述涂料组合物不含含氟化合物，特别地不含有机含氟化合物。
13.根据权利要求1至12之一所述的涂料组合物作为面层用于在金属基底，特别地设有阴极腐蚀保护涂层的金属基底上产生具有可调节摩擦系数的涂层的用途。
14.用于产生具有选择性地可调节的摩擦系数的涂层的方法，其特征在于，
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，涂覆的基底的摩擦系数设定在0.09至0.16的范围内，根据DIN ENISO 16047:2013-01确定。
16.具有涂层的金属基底，所述涂层特别地是通过根据权利要求1至12之一所述的涂料组合物或按照根据权利要求14或15之一所述的方法可获得的，其中所述涂层包括基于所述涂层的至少4.5wt.％的量的润滑剂。
17.根据权利要求16所述的金属基底，其特征在于，所述涂层包括基于所述涂层的4.5至35wt.％，特别地5至30wt.％，优选地10至25wt.％，更优选地12至22wt.％，特别优选地15至20wt.％的量的所述润滑剂。
18.根据权利要求16或17所述的金属基底，其特征在于，所述涂层包含基于所述涂层的1至30wt.％，特别地10至30wt.％，优选地15至25wt.％，更优选地17至22wt.％的量的所述片状颗粒。
...【技术特征摘要】
1.用于产生具有可调节摩擦系数的涂层，特别地，面层的水性涂料组合物，
2.根据权利要求1所述的涂料组合物，其特征在于，所述涂料组合物包含基于所述涂料组合物的6至40wt.％，特别地9至33wt.％，优选地11至27wt.％，优选地13至22wt.％的量的所述粘结剂。
3.根据权利要求1或2所述的涂料组合物，其特征在于，所述涂料组合物包含有机和无机粘结剂。
4.根据前述权利要求之一所述的涂料组合物，其特征在于，所述有机粘结剂包括有机聚合物或由有机聚合物组成，特别地其中，所述有机聚合物选自丙烯酸酯类、聚氨酯、聚乙酸乙烯酯及其混合物和共聚物的组。
5.根据权利要求4所述的涂料组合物，其特征在于，所述聚合物由单体可获得，所述单体选自以下的组：丙烯酸、丙烯酸与c1-至c10-醇的酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸与c1-至c10-醇的酯、富马酸、马来酸及其混合物和共聚物，特别地丙烯酸、丙烯酸与c1-至c10-醇的酯、甲基丙烯酸和甲基丙烯酸与c1-至c10-醇的酯及其混合物和共聚物。
6.根据前述权利要求之一所述的涂料组合物，其特征在于，所述无机粘结剂选自硅烷、硅烷水解产物、硅酸盐、多硅酸盐及其混合物。
7.根据前述权利要求之一所述的涂料组合物，其特征在于，所述润滑剂选自以下的组：有机润滑剂、无机润滑剂及其混合物，优选地有机润滑剂。
8.根据前述权利要求之一所述的涂料组合物，其特征在于，所述润滑剂选自以下的组：蜡、塑料颗粒，特别地聚醚酮(pek)、聚醚醚酮(peek)、聚苯硫醚(pps)、聚醚砜(pes)、聚醚酰亚胺(pei)、聚酰胺酰亚胺(pai)及其混合物、微粉化硫及其混合物，优选地蜡。
9.根据前述权利要求之一所述的涂料组合物，其特征在于，所述涂料组合物包含基于所述涂料组合物的1.3至20wt.％，特别地2至15wt.％，优选地3至12wt.％...
【专利技术属性】
技术研发人员：雷内尔·沃克，妮可·马特，安杰拉·克伦科里斯，汉娜·斯莫尔，阿纳斯塔西娅·范莱茵，马丁·昆卡，马塞尔·罗特，杰勒德·罗伊斯曼，埃姆雷·科贾克，英戈·克勒佩尔，
申请(专利权)人：艾华德多肯股份公司，
类型：发明
国别省市：
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