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WO2002006030A1 - Verfahren zur beschichtung einer oberfläche mit einer permanenten trennschicht, eine nach dem verfahren hergestellte trennschicht und deren verwendung - Google Patents

Verfahren zur beschichtung einer oberfläche mit einer permanenten trennschicht, eine nach dem verfahren hergestellte trennschicht und deren verwendung Download PDF

Info

Publication number
WO2002006030A1
WO2002006030A1 PCT/DE2001/002462 DE0102462W WO0206030A1 WO 2002006030 A1 WO2002006030 A1 WO 2002006030A1 DE 0102462 W DE0102462 W DE 0102462W WO 0206030 A1 WO0206030 A1 WO 0206030A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
separating layer
reactants
coating
permanent
network
Prior art date
Application number
PCT/DE2001/002462
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Horst Wochnowski
Holger Klyszcz-Nasko
Original Assignee
Acmos Chemie Gmbh & Co.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Acmos Chemie Gmbh & Co. filed Critical Acmos Chemie Gmbh & Co.
Priority to AU2001276300A priority Critical patent/AU2001276300A1/en
Publication of WO2002006030A1 publication Critical patent/WO2002006030A1/de

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C33/00—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
    • B29C33/56—Coatings, e.g. enameled or galvanised; Releasing, lubricating or separating agents
    • B29C33/60—Releasing, lubricating or separating agents
    • B29C33/62—Releasing, lubricating or separating agents based on polymers or oligomers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C33/00—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
    • B29C33/56—Coatings, e.g. enameled or galvanised; Releasing, lubricating or separating agents
    • B29C33/60—Releasing, lubricating or separating agents
    • B29C33/62—Releasing, lubricating or separating agents based on polymers or oligomers
    • B29C33/64—Silicone

Definitions

  • the present invention relates to a method for coating a surface, in particular a molding tool, with a permanent separating layer, a separating layer produced by the method and the use thereof.
  • the produced part adheres to the mold surface and cannot be removed without destroying it.
  • the effect of the mold release agent is based on reducing the adhesion between the interfaces.
  • Release agent systems are known from the prior art, for example in the form of solutions or dispersions, which are normally sprayed onto the surface of the molding tool manually or by automatic means. These release agent systems consist of active release agents and a carrier medium, usually solvents such as, for example Hydrocarbons and water. Such sprayed-on release agent systems essentially always separate the molded part from the molded tool by a mixture of a cohesive break and an adhesive break, but mostly release agent remains on the molded part to be separated. In many cases, this can lead to difficulties in further processing, for example when gluing, laminating, painting or metallizing the molded part. A cleaning step must therefore be interposed, which causes additional costs.
  • release agents must always be applied to the surface of the shaping tools before each molding, which is also expensive and can lead to uneven demolding results. After all, these release agent systems emit significant amounts of solvents into the environment. When using water as a carrier medium, in addition to the high costs for aqueous release agents, there is also the disadvantage that the emulsifier systems used there can also lead to health disorders.
  • the object of the present invention is to overcome the disadvantages of the prior art and to provide a method for coating a surface which is on the surface provides an excellent adhesive and also excellent separating coating that is so stable that its properties are permanently retained.
  • Another object of the present invention is to provide a corresponding separating layer and to enable its use.
  • a separation layer with a gradient layer structure is formed by time variation of the production conditions, such as, for example, the type of reactants, the order of addition of the reactants, the molar ratio of the reactants, the production temperature and / or pressure.
  • the separating layer is formed with a gradient layer structure by polymerization, such as polycondensation, polyaddition or other crosslinking of the reactants.
  • the surface be cleaned before coating.
  • the gradient layer structure is formed in the separating layer by:
  • a stepless gradient layer structure is formed.
  • a discontinuous gradient layer structure is formed.
  • the reactants be cured preferably thermally, by means of UV radiation and / or by means of IR radiation.
  • chloroalkylsilanes alkylsilane ethers, hydroxyl-end-blocked dimethylpolysiloxane and crosslinking agents, hydroxyl-end-blocked dimethylpolysiloxane and tetraethylsilicate, or hexamethyldisiloxane are used as reactants.
  • the invention further relates to a dry, permanent separating layer for a surface, in particular a molding tool, which is produced by the method according to the invention.
  • the surface of the separating layer according to the invention is largely no longer reactive.
  • the separating layer is mechanically, physically-chemically and thermally stable in the field of application as a functioning permanent separating layer.
  • the separating layer is resistant to common solvents such as gasoline, isopropanol or the like.
  • the separating layer according to the invention has a gradient layer structure that transitions from an inorganic network into an organic network.
  • the inorganic network is applied directly to the surface, in particular a molding tool, and the organic network is applied to the inorganic network.
  • the organic network has a high proportion of CH 3 and / or CF 3 groups.
  • the organic network comprises fluorocarbons and / or fluorosilicanes.
  • the organic network is closed, free of pores and provided with a high crosslinking density.
  • the separating layer is resistant up to temperatures of 350 ° C.
  • post-coating can be carried out.
  • the separating layer is preferably easy to clean with benzine or the like and a soft cloth or the like.
  • a separation layer for use in plastics processing, wood, paper and glass processing, metal processing, food and pharmaceutical processing, and in the coating of films is proposed. It can preferably be provided that the separating layer is used with a molding tool for reaction plastics to be molded, such as, for example, polyurethanes, polyester resins, melamine resins, epoxy resins, or the like.
  • the gradient layer structure of the separating layer should be designed in such a way that a transition from an adhesion promoter, in the form of a particularly stable, hydrophobic base layer, is made possible on the surface of the molding tool to the actual separating layer in the direction of the molded part, the separating effect increasing in this direction.
  • the invention is therefore based on the surprising finding that with the aid of the method according to the invention a separating layer is provided which adheres very well to the surface, for example a molding tool, and also provides an excellent separating action with respect to the molding.
  • the method according to the invention provides a double-functional separating layer which develops an optimal adhesion to the molding tool surface and an optimal separation to the molding.
  • the separating layer remains permanently on the surface of the molding tool and minimizes the forces that lead to fracture of the adhesion directly at the interface between the separating layer and the molding surface, with the result that the molding is easily removed from the mold.
  • the separating layer according to the invention with a gradient layer structure has the advantage over the single-substance coatings known from the prior art that it adheres well to the substrate, is mechanically stable and merges into a soft, quasi-fluid separating layer.
  • the gradient layer structure can also, for example, compensate for minor defects which can be caused by mechanical influences to a large extent without the separating layer no longer being usable.
  • the addition of external and / or internal release agents is not necessary.
  • the separating layer produced by the method according to the invention also enables the molded part to be removed from the mold tools undamaged, provides a desired surface quality of the molded parts, for example no flow defects, no open surface structures, good haptics, etc., and also enables a good finish, that is to say without interposition
  • the molded parts can be removed, for example by Gluing, laminating, painting or metallizing, further processed.
  • a build-up in the form is avoided, the separating layer produced by the method according to the invention is environmentally friendly and inexpensive since it represents a permanent separating layer.
  • the example of a silicone separation layer shows how a separation layer with a gradient layer structure can be produced:
  • silane triols RSi (OH) 3 leads to the formation of layer structures of the product composition RSiO 3 , the expansion and crosslinking of which can be varied as desired by appropriate admixtures of silane diols and silanols.
  • Silanols R 3 -SiOH act as chain end groups, silanediols R 2 Si (OH) 2 as the middle chain link and silanetriols RSi (OH) 3 as branching point.
  • the average degree of polymerization can be adjusted and, in this way, specific silicone structures can be built up with characteristic, largely gradable properties, which, depending on their molecular size and structure, are volatile, oily, greasy and solid resinous or rubber-like substances and can be used as multi-functional systems with effective separation.
  • the inorganic, highly adherent network described above can be produced, for example, on the substrate surface after mechanical, physical and, if appropriate, chemical cleaning of the surface, by polycondensation after application of the reactants to the surface.
  • inorganic layers are replaced by organic, in particular methyl-rich, so that an increasingly closed organic network is formed which, in the top layer, for example because of the freely rotatable methyl groups, produces a quasi-fluid medium which has extremely separating properties.
  • chloroalkylsilanes are used, a liquid film is applied to the surface, for example a molding tool, and after the carrier liquid has evaporated there is first hydrolyzed with the presence of atmospheric moisture, with silicone layers of varying strength being formed depending on the composition of the chloroalkylsilanes.
  • An inorganic network is built up by polycondensation ( ⁇ Si-O-Si ⁇ ).
  • crosslinking reactions with e.g. the separation-friendly organic network is built up on Si-bound methyl-rich monomers (known sol-gel process).
  • Curing can take place using IR or UV light, but also purely thermally.
  • preference should be given to working in the nano range.
  • crosslinking can be prevented in the absence of water. An excess of crosslinker causes water to be excluded and the reaction to start prematurely.
  • a separating layer according to the invention can be produced by plasma polymerization of hexamethyldisiloxane (HMDSO).
  • the separating layers produced by the method according to the invention were each detected by photoelectron spectroscopy (XPS).
  • XPS photoelectron spectroscopy
  • the process according to the invention and the separating layer according to the invention can be used in all areas of plastics and rubber (rubber) processing, especially in the case of reaction plastics, such as polyurethane, epoxy, polyester and phenolic resins and thermoplastics.
  • reaction plastics such as polyurethane, epoxy, polyester and phenolic resins and thermoplastics.
  • separation problems in wood and paper, metal and glass processing, the food and pharmaceutical industries can also be solved by the method and the separation layer according to the invention. It is also possible to coat films with the separating layers according to the invention.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beschichtung einer Oberfläche, insbesondere eines Formteilwerkzeuges, mit einer permanenten Trennschicht, wobei durch zeitliche Variation der Herstellungsbedingungen, wie beispielsweise der Art der Reaktanten, der Reihenfolge der Zugabe der Reaktanten, des molaren Verhältnisses der Reaktanten, von Herstellungstemperatur und/oder -druck, eine permanente Trennschicht mit einem Gradientenschichtenaufbau erzeugt wird, wie eine nach dem Verfahren hergestellte permanente Trennschicht und deren Verwendung.

Description

Verfahren zur Beschichtung einer Oberfläche mit einer permanenten Trennschicht, eine nach dem Verfahren hergestellte Trennschicht und deren Verwendung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beschichtung einer Oberfläche, insbesondere eines Formteilwerkzeuges, mit einer permanenten Trennschicht, eine nach dem Verfahren hergestellte Trennschicht und deren Verwendung.
In der Technik ist es von entscheidender Bedeutung, daß Formteile, die in einem Formteilwerkzeug ausgeformt werden, leicht aus diesem Formteilwerkzeug entformbar sind, wobei selbstverständlich eine unbeschädigte Entnahme des Formteils möglich sein soll.
Vor allem bei der industriellen Fertigung von Kunststoffformteilen, insbesondere von Reaktionskunststoffen, wie beispielsweise Polyurethanen, Polyester-, Melamin- und Epoxidharzen, ist der Einsatz von Entfromungsmitteln notwendig, um gebrauchsfertige Formteile von höchster Qualität zu erhalten.
Ohne den Einsatz von geeigneten Entformungsschichten haftet das produzierte Teil an der Formenoberfläche und kann nicht zerstörungsfrei entnommen werden. Die Wirkung des Entfor- mungsmittel beruht auf der Herabsetzung der Adhäsion zwischen den Grenzflächen.
Bei der Entformung werden daher üblicherweise Trennmittel verwendet, die eine solche Entfor- mung erleichtern sollen.
Aus dem Stand der Technik sind Trennmittelsysteme, beispielsweise in Form von Lösungen oder Dispersionen bekannt, die normalerweise manuell oder durch eine Automatik auf die Oberfläche des Formteilwerkzeuges aufgesprüht werden. Diese Trenmmittelsysteme bestehen aus trennaktiven Wirkstoffen und einem Trägermedium, in der Regel Lösungsmittel, wie beispielsweise Kohlenwasserstoffe und Wasser. Solche aufgesprühten Trennmittelsysteme trennen im wesentlichen immer das Formteil von dem Formteilwerkzeug durch eine Mischung aus einem Kohäsi- onsbruch und einem Adhäsionsbruch, wobei jedoch meistens Trennmittel auf dem zu trennenden Formteil verbleibt. Dies kann vielfach zu Schwierigkeiten bei der Weiterverarbeitung, zum Beispiels beim Kleben, Kaschieren, Lackieren oder Metallisieren des Formteils, fuhren. Es muß daher ein Reinigungsschritt zwischengeschaltet werden, was zusätzliche Kosten hervorruft. Zudem muß vor jeder Ausformung stets Trennmittel auf die Oberfläche der Formgebungswerkzeuge aufgetragen werden, was ebenfalls kostspielig ist und zu ungleichmäßigen Entformungser- gebnissen fuhren kann. Schließlich emittieren diese Trennmittelsysteme erhebliche Mengen von Lösungsmitteln in die Umwelt. Bei der Verwendung von Wasser als Trägermedium tritt neben den hohen Kosten für wässerige Trennmittel zudem der Nachteil auf, daß die dort verwendeten Emulgatorsysteme auch zu gesundheitlichen Störungen führen können.
Neben diesem aus dem Stand der Technik bekannten externen Trennmitteln werden in bestimmten Bereichen aus sogenannte interne Trennmittel eingesetzt. Dabei werden die trennaktiven Stoffe, die bei dem Herstellungsprozeß an die Teiloberfläche migrieren und dadurch den Trenneffekt zwischen dem Formteil und dem Forteilwerkzeug auflösen, dem zu entformenden Material direkt zugesetzt. Das Verfahren läßt sich jedoch in der Praxis nur in besonderen Bereichen der Kunststoffverarbeitung anwenden. Wichtige Gründe hierfür sind in der möglichen py- sikalischen Beschaffenheit des Endproduktes zu suchen. Außerdem können Schwierigkeiten bei der Nachbehandlung der Teile, beispielsweise beim Kleben, Kaschieren, Lackieren oder Metallisieren auftreten.
Aus dem Stand der Technik sind auch eine Vielzahl von scheinbar permanenten beziehungsweise semipermanenten Trennmitteln bekannt. Diese besitzen zwar zeitlich begrenzte Antihaftei- genschaften, sind jedoch weit entfernt, eine permanente Trennschicht, speziell für Reaktionskunststoffe, bereitzustellen. Der Trenneffekt beruht hier auf der Reduktion der Grenzflächenspannung beziehungsweise der häufig beschriebenen Hydrophobierung.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile des Stands der Technik zu überwinden und ein Verfahren zur Beschichtung einer Oberfläche bereitzustellen, das auf der Oberfläche eine ausgezeichnet haftende und ebenfalls ausgezeichnet trennende Beschichtung liefert, die derart stabil ist, daß ihre Eigenschaften permanent erhalten bleiben.
Ferner besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine entsprechende Trennschicht bereitzustellen und deren Verwendung zu ermöglichen.
Erfϊndungsgemäß wird daher vorgesehen, daß durch zeitliche Variation der Herstellungsbedingungen, wie beispielsweise der Art der Reaktanten, der Reihenfolge der Zugabe der Reaktanten, des molaren Verhältnisses der Reaktanten, von Herstellungstemperatur und/oder -druck, eine Trennschicht mit einem Gradientenschichtenaufbau ausgebildet wird.
Dabei kann vorgesehen sein, daß die Trennschicht mit einem Gradientenschichtenaufbau durch Polymerisation, wie Polykondensation, Polyaddition oder andere Vernetzungen der Reaktanten, ausgebildet wird.
Auch wird bevorzugt vorgeschlagen, daß die Oberfläche vor der Beschichtung gereinigt wird.
Weiterhin ist vorzugsweise vorgesehen, daß der Gradientenschichtenaufbau in der Trennschicht ausgebildet wird durch:
- Ausbilden eines anorganischen Netzwerkes auf der Oberfläche, beispielsweise eines Formteilwerkzeugs, und
anschließendes Aufbringen eines organischen Netzwerkes auf das anorganische Netzwerk.
Besonders bevorzugt ist vorgesehen, daß ein stufenloser Gradientenschichtenaufbau ausgebildet wird. Altemativerweise ist vorgesehen, daß ein diskontinuierlicher Gradientenschichtenaufbau ausgebildet wird. * : •
Erfindungsgemäß wird femer vorgeschlagen, daß eine Aushärtung der Reaktanten bevorzugt thermisch, mittels UV-Bestrahlung und/oder mittels IR-Bestrahlung erfolgt.
Auch ist bevorzugt vorgesehen, daß eine im wesentlichen geschlossene Beschichtung der Oberfläche erreicht wird.
Zudem ist in einer bevorzugten Ausfuhrungsform vorgesehen, daß als Reaktanten Chloralkylsi- lane, Alkylsilanether, hydroxylendblockiertes Dimethylpolysiloxan und Vemetzer, hydroxylend- blockiertes Dimethylpolysiloxan und Tetraethylsilicat, oder Hexamethyldisiloxan verwendet werden.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine trockene, permanente Trennschicht für eine Oberfläche, insbesondere eines Formteilwerkzeuges, vorgesehen, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist.
Weiterhin wird bevorzugt vorgeschlagen, daß die Oberfläche der erfindungsgemäßen Trennschicht weitgehend nicht mehr reaktionsfähig ist.
Ferner ist bevorzugt auch vorgesehen, daß die Trennschicht im Anwendungsbereich als funktionierende permanente Trennschicht mechanisch, physikalisch-chemisch und thermisch stabil ist.
Auch kann vorgesehen sein, daß die Trennschicht gegenüber gängigen Lösungsmitteln wie Benzin, Isopropanol oder dergleichen beständig ist. Die erfindungsgemäße Trennschicht weist in einer Ausführungsform einen Gradientenschichtenaufbau aus einem anorganischen Netzwerk übergehend in ein organisches Netzwerk auf.
Dabei ist es bevorzugt, daß das anorganische Netzwerk direkt auf der Oberfläche, insbesondere eines Formteilwerkzeuges, aufgebracht ist und das organische Netzwerk auf dem anorganischen Netzwerk aufgebracht ist.
Ferner ist bevorzugt vorgesehen, daß das organische Netzwerk einen hohen Anteil an CH3- und/oder CF3-Gruppen aufweist.
Bevorzugt ist vorgesehen, daß das organische Netzwerk Fluorcarbone und/oder Fluorsilikane umfaßt.
Auch wird in einer Ausführungsform vorgeschlagen, daß das organische Netzwerk geschlossen, porenfrei und mit einer hohen Vernetzungsdichte versehen ist.
Bevorzugt kann vorgesehen sein, daß die Trennschicht bis zu Temperaturen von 350°C beständig ist.
Ferner ist bevorzugt vorgesehen, daß ein Nachbeschichten durchführbar ist.
Auch wird vorgeschlagen, daß die Trennschicht vorzugsweise leicht mit Reinigungsbenzin oder dergleichen und einem weichen Tuch oder dergleichen säuberbar ist.
Weiterhin wird eine Trennschicht für die Verwendung in der Kunststoffverarbeitung, bei Holz-, Papier- und Glasverarbeitung, der Metallverarbeitung, der Nahrungsmittel- und pharmazeutischen Verarbeitung, sowie bei der Beschichtung von Folien, vorgeschlagen. Dabei kann bevorzugt vorgesehen sein, daß die Trennschicht mit einem Formteilwerkzeug für zu formende Reaktionskunststoffe, wie beispielsweise Polyurethane, Polyesterharze, Melaminharze, Epoxiharze, oder dergleichen, Verwendung findet.
Der Gradientenschichtenaufbau der Trennschicht soll so ausgestaltet sein, daß ein Übergang von einer Haftvermittlung, in Form einer besonders stabilen, hydrophoben Grundschicht, auf der Oberfläche des Formteilwerkzeuges zur eigentlichen Trennschicht in Richtung des Formteils ermöglicht wird, wobei in dieser Richtung die Trennwirkung zunimmt.
Der Erfindung liegt somit die überraschende Erkenntnis zugrunde, daß mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Trennschicht bereitgestellt wird, die sowohl sehr gut an der Oberfläche, beispielsweise eines Formteilwerkzeuges, anhaftet, als auch eine exzellente Trennwirkung bezüglich des Formteils bereitstellt. Das erfindungsgemäße Verfahren liefert eine doppelfunktio- nelle Trennschicht, die eine optimale Haftung zur Formteilwerkzeugoberfläche und eine optimale Trennung zum Formteil entfaltet. Die Trennschicht bleibt permanent auf der Oberfläche des Formteilwerkzeugs erhalten und minimiert die Kräfte, die zum Adhäsionsbruch direkt an der Grenzfläche zwischen der Trennschicht und der Formteiloberfläche führen, mit der Folge der leichten Entnahme des Formteils aus der Form. Die erfindungsgemäße Trennschicht mit einem Gradientenschichten aufbau hat gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Einstoff- beschichtungen den Vorteil, daß sie an den Untergrund gut anhaftet, mechanisch stabil ist und in eine weiche, quasifluide trennaktive Schicht übergeht. Durch den Gradientenschichtenaufbau können ebenfalls, beispielsweise, kleinere Fehlstellen, die durch mechanische Einflüsse hervorgerufen werden können, in einem großen Maße ausgeglichen werden, ohne daß die Trennschicht nicht mehr verwendbar wäre. Die Zugabe externer und/oder interner Trennmittel ist dabei nicht erforderlich.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Trennschicht ermöglicht zudem eine unbeschädigte Entnahme des Formteils aus den Formteilwerkzeugen, liefert eine gewünschte Oberflächengüte der Formteile, beispielsweise keine Fließfehler, keine offenen Oberflächenstrukturen, eine gute Haptik, usw., ermöglicht überdies ein gutes Finish, das heißt ohne Zwischenschaltung eines Reinigungsschrittes können die entformten Formteile, beispielsweise durch Kleben, Kaschieren, Lackieren oder Metallisieren, weiter verarbeitet werden. Ein Aufbau in der Form wird vermieden, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Trennschicht ist umweit- und gesundheitsfreundlich sowie kostengünstig, da sie eine permanente Trennschicht darstellt.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der Ausfuhrungsbeispiele im einzelnen erläutert sind.
Am Beispiel einer Silicontrennschicht wird gezeigt, wie eine Trennschicht mit einem Gradientenschichtenaufbau hergestellt werden kann:
Die Kondensation von Silantriolen RSi(OH)3 führt zur Bildung von Schichtstrukturen der Produktzusammensetzung RSiO3, deren Ausdehnung und Vernetzung durch entsprechende Beimischungen von Silandiolen und Silanolen nach Belieben variiert werden kann. Silanole R3-SiOH fungieren dabei als Kettenendgruppen, Silandiole R2Si(OH)2 als mittleres Kettenglied und Si- lantriole RSi(OH)3 als Verzweigungsstelle. Durch geeignete Mischung der drei Komponenten kann man den mittleren Polymerisationsgrad einstellen und auf diese Weise nach Maß bestimmte Siliconstrukturen mit charakteristischen, weitgehend abstufbaren Eigenschaften aufbauen, die je nach ihrer Molekülgröße und -Struktur leicht flüchtige, ölige, fettartige und feste harzige oder kautschukähnliche Substanzen darstellen und als trennwirksame, multifunktionelle Systeme anwendbar sind.
Die Herstellung des anorganischen, gut haftenden Netzwerkes, das oben beschrieben worden ist, kann z.B. auf der Substratoberfläche nach mechanischer, physikalischer und gegebenenfalls chemischer Reinigung der Oberfläche, durch Polykondensation nach Aufbringen der Reaktanten auf die Oberfläche erfolgen. ■' ■
Diese anorganischen Schichten werden durch organische, insbesondere methylreiche ersetzt, so daß zunehmend ein geschlossenes organisches Netzwerk entsteht, das in der obersten Schicht, zum Beispiel wegen der frei drehbaren Methylgruppen, ein quasifluides Medium erzeugt, das äußerst trennaktive Eigenschaften aufweist.
Als Grundarten zur Erzeugung der polymeren Silikonbeschichtungen mit unterschiedlichem Vernetzungsgrad kommen folgende in der industriellen Technik bekannte Verfahren in Frage: a) Chloralkylsilane
Bei Einsatz von Chloralkylsilanen wird ein flüssiger Film auf die Oberfläche, beispielsweise eines Formteilwerkzeuges, aufgetragen und dort nach Verdampfen der Trägerflüssigkeit unter Zutritt von Luftfeuchtigkeit zunächst hydrolysiert, wobei je nach Zusammensetzung der Chloralkylsilane unterschiedlich stark vernetzte Siliconschichten gebildet werden.
b) Alkylsilanether
Im ersten Schritt wird Alkylsilanether unter Einfluß eines Katalysators hydrolysiert (=Si-OH) und als Flüssigkeitsfilm auf die Oberfläche aufgetragen. Durch eine Polykondensation wird ein anorganisches Netzwerk aufgebaut (≡Si-O-Si≡).
In den weiteren Schritten werden durch Vemetzungsreaktionen mit z.B. an Si- gebundenen methylreichen Monomeren das trennfreundliche organsiche Netzwerk aufgebaut (bekanntes Sol-Gel-Verfahren).
Die Aushärtung kann über IR- bzw. UV-Licht, aber auch rein thermisch erfolgen. Bei der Herstellung der Schicht sollte bevorzugt im Nanobereich gearbeitet werden.
c) Einkomponenten - Siliconkautschuk
Diese sind aus hydroxylendblockiertem Dimethylpolysiloxan und Vemetzer herstellbar. Die Vernetzung kann hierbei unter Wasserausschluß unterbunden werden. Ein Überschuß an Vemetzer bewirkt den Ausschluß von Wasser und damit einen verfrühten Beginn der Reaktion.
d) Zweikomponentenkautschuk
Aus hydroxylendblockiertem Dimethylpolysiloxan und Tetraethylsilicat, wobei die Reaktion mit einem Zinnkatalysator gestartet wird. e) Hydrolysierung von Vinyldoppelbindungen
Der Start erfolgt hier mit einem Platinkatalysator.
f) Plasmapolymerisation
Durch Plasmapolymerisation von Hexamethyldisiloxan (HMDSO) kann eine erfindungsgemäße Trennschicht hergestellt werden.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Trennschichten wurden jeweils durch Photoelektronenspektroskopie (XPS) nachgewiesen. Die Trennwirkung wurde jeweils exemplarisch mit einem Polyurethankaltweichschaum überprüft, wobei nach 100 Entformungen keine Veränderung der erfindungsgemäßen Trennschicht beobachtet werden konnte.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Trennschicht können in allen Bereichen der Kunststoff- und Gummi(Kautschuk)-Verarbeitung, speziell bei den Reaktionskunststoffen, wie Polyurethan, Epoxi-, Polyester- und Phenolharzen sowie Thermoplasten, eingesetzt werden. Aber auch Trennprobleme bei der Holz- und Papier-, der Metall- und Glasverarbeitung, der Nahrungsmittel- und pharmazeutischen Industrie können durch das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Trennschicht gelöst werden. Möglich ist ebenfalls die Beschichtung von Folien mit den erfindungsgemäßen Trennschichten.
Die in der vorstehenden Beschreibung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in jeder beliebigen Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausfü irungsformen wesentlich sein.

Claims

40Ansprüche
1. Verfahren zur Beschichtung einer Oberfläche, insbesondere eines Formteilwerkzeuges, mit einer permanenten Trennschicht, dadurch gekennzeichnet, daß durch zeitliche Variation der Herstellungsbedingungen eine Trennschicht mit einem Gradientenschichtenaufbau ausgebildet wird.
2. Verfahren nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Art der Reaktanten, die Reihenfolge der Zugabe der Reaktanten, das molare Verhältnis der Reaktanten, Herstel- lungstemperatur und/oder -druck variiert werden.
3. Verfahren nach Ansprach 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennschicht mit einem Gradientenschichtenaufbau durch Polymerisation, wie Polykondensation, Polyad- dition oder andere Vernetzung der Reaktanten ausgebildet wird.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche vor der Beschichtung gereinigt wird.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gradientenschichtenaufbau in der Trennschicht ausgebildet wird durch:
Ausbilden eines anorganischen Netzwerkes auf der Oberfläche, beispielsweise eines Formteilwerkzeuges, und anschließendes Aufbringen eines organischen Netzwerkes auf das anorganische Netzwerk.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein stufenloser Gradientenschichtenaufbau ausgebildet wird. 41-
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein diskontinuierlicher Gradientenschichtenaufbau ausgebildet wird.
8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Aushärtung der Reaktanten thermisch, mittels UV-Bestrahlung und/oder mittels IR- Bestrahlung erfolgt.
9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine im wesentlichen geschlossene Beschichtung der Oberfläche erreicht wird.
10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Reaktanten Chloralkylsilane, Alkylsilanether, hydroxylendblockiertes Dimethylpolysiloxan und Vemetzer, hydroxylendblockiertes Dimethylpolysiloxan und Tetra - ethylsilicat, oder Hexamethyldisiloxan verwendet werden.
11. Trockene, permanente Trennschicht für eine Oberfläche, insbesondere eines Formteilwerkzeuges, hergestellt nach einem Verfahren gemäß der Ansprüche 1 bis 10.
12. Trennschicht nach Ansprach 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Trennschicht weitgehend nicht mehr reaktionsfähig ist.
13. Trennschicht nach einem der Ansprüche 11 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennschicht im Anwendungsbereich als funktionierende permanente Trennschicht mechanisch, physikalisch-chemisch und thermisch stabil ist.
14. Trennschicht nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennschicht gegenüber gängigen Lösemitteln wie Benzin, Isopropanol oder dergleichen beständig ist. 42
15. Trennschicht nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennschicht einen Gradientenschichtenaufbau aus einem anorganischen Netzwerk übergehend in ein organisches Netzwerk aufweist.
16. Trennschicht nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das anorganische Netzwerk direkt auf der Oberfläche, insbesondere eines Formteilwerkzeuges, aufgebracht ist und das organische Netzwerk auf dem anorganischen Netzwerk aufgebracht ist.
17. Trennschicht nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das organische Netzwerk einen hohen Anteil an CH3- und/oder CF3- Gruppen aufweist.
18. Trennschicht nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das organische Netzwerk Fluorcarbone und/oder Fluorsilikone umfaßt.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das organische Netzwerk geschlossen, porenfrei und mit einer hohen Vernetzungsdichte versehen ist.
20. Trennschicht nach einem der Ansprüche 11 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennschicht bis zu Temperaturen von 350°C beständig ist.
21. Trennschicht nach einem der Ansprüche 11 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß ein Nachbeschichten durchführbar ist.
22. Trennschicht nach einem der Ansprüche 11 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennschicht leicht mit Reinigungsbenzin oder dergleichen und einem weichen Tuch oder dergleichen säuberbar ist. 43-
23. Verwendung permanenten Trennschicht nach einem der Ansprüche 11 bis 22 in der Kunststoffverarbeitung, bei Holz-, Papier- und Glasverarbeitung, der Metallverarbeitung, der Nahrungsmittel- und pharmazeutischen Verarbeitung, sowie bei der Beschichtung von Folien.
24. Verwendung der Trennschicht nach Anspruch 23 in einem Formteilwerkzeug für zu formende Reaktionskunststoffe, wie beispielsweise Polyurethane, Polyesterharze, Melamin- harze, Epoxiharze oder dergleichen.
PCT/DE2001/002462 2000-07-17 2001-06-29 Verfahren zur beschichtung einer oberfläche mit einer permanenten trennschicht, eine nach dem verfahren hergestellte trennschicht und deren verwendung WO2002006030A1 (de)

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AU2001276300A AU2001276300A1 (en) 2000-07-17 2001-06-29 Method for coating a surface with a permanent separating layer, a permanent separating layer produced by said method and use thereof

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Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10034739.8 2000-07-17
DE2000134739 DE10034739A1 (de) 2000-07-17 2000-07-17 Verfahren zur Beschichtung einer Oberfläche mit einer permanenten Trennschicht, eine nach dem Verfahren hergestellte Trennschicht und deren Verwendung

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