專利名稱：具有自愈合表層、自愈合漆的構(gòu)件或者具有自愈合特性的涂裝粉末的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有自愈合表層的構(gòu)件，在所述自愈合表層的內(nèi)部，散布著反應(yīng) 物質(zhì)，所述反應(yīng)物質(zhì)的化學(xué)成分相當(dāng)于表層材料的前體，其中這種前體在由于表面損壞而 被暴露的情況下，可自發(fā)地轉(zhuǎn)換成表層的原料。此外，本發(fā)明還涉及一種具有溶劑和涂層材 料的自愈合漆。在所述漆中散布著反應(yīng)物質(zhì)，所述反應(yīng)物質(zhì)的化學(xué)成分相當(dāng)于涂層材料的 前體，其中這種前體在被暴露的情況下，也可自發(fā)地轉(zhuǎn)換成涂層材料的原料。最后，本發(fā)明 還涉及一種涂裝粉末，所述涂裝粉末包含由涂層材料組成的顆粒。在所述粉末中也散布著 反應(yīng)物質(zhì)，所述反應(yīng)物質(zhì)的化學(xué)成分相當(dāng)于涂層材料的前體，其中這種前體在被暴露的情 況下，自發(fā)地轉(zhuǎn)換成涂層材料的原料。
背景技術(shù)：
在某種條件下，使涂層材料的前體自發(fā)地轉(zhuǎn)換為涂層材料本身，按照現(xiàn)有技術(shù)被 用于確保涂層或者涂層材料的自愈合特性。這種自愈合涂層或者為此所使用的涂層材料 (漆)，例如從EP355(^8A1中得知。在此涉及的是使用壽命在大氣條件下可以被延長(zhǎng)的瓦片 的涂裝。所述瓦片的底漆層為此含有一種芳香酮，所述芳香酮在紫外線照射時(shí)或者在太陽(yáng) 光的影響下，使底漆層發(fā)生聚合，并且因此通過(guò)自發(fā)重新形成化合物而使機(jī)械缺陷愈合。所 述自發(fā)，結(jié)合該發(fā)明應(yīng)該被理解成，自愈合過(guò)程不是通過(guò)例如按照人員監(jiān)控的控制過(guò)程的 外部影響進(jìn)行的，而是在表層的發(fā)生位置的外界環(huán)境，例如環(huán)境的氣候條件中，由于表層的 特性以及環(huán)境條件而自動(dòng)地進(jìn)行的。自愈合過(guò)程的控制，優(yōu)選由紫外線照射(太陽(yáng)光照射) 承擔(dān)，其中所述紫外線照射的劑量，可不受影響，而更加取決于使用地區(qū)的氣候條件。因此， 地中海地區(qū)國(guó)家的太陽(yáng)的照射量，例如平均較高，而降水量則低于例如北部的國(guó)家。因此， 漆的自愈合參數(shù)的調(diào)節(jié)，被作為問(wèn)題提出。按照現(xiàn)有技術(shù)的另一種自愈合漆系統(tǒng)，因此摒棄了涂層中的活性成分，而僅僅應(yīng) 用涂層在完全硬化之后物理上殘余的流動(dòng)性，使例如所產(chǎn)生的刮痕重新愈合。此外，這種漆 的最外層，是建立在聚氨酯混合物基礎(chǔ)上的。如果這種所謂的PUR漆例如由于太陽(yáng)光入射 而發(fā)熱，漆層發(fā)生流動(dòng)，本身的損壞由此被整平。為此所需要的相對(duì)較高的涂層的流動(dòng)性， 則是以較低的聚合密度為前提條件的。這在一些使用場(chǎng)合會(huì)導(dǎo)致機(jī)械穩(wěn)定性不足，所述不 足的機(jī)械穩(wěn)定性不能滿足例如有關(guān)抗刮傷或者耐化學(xué)腐蝕方面的汽車使用要求。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種具有自愈合特性的涂層系統(tǒng)或者用 于生成這種涂層的成分，它們一方面確保涂層可承受較高的應(yīng)力(例如耐刮強(qiáng)度)，另一方 面提供一種精確調(diào)節(jié)的自發(fā)的自愈合效果。該技術(shù)問(wèn)題在本文開(kāi)頭所述的構(gòu)件或者自愈合漆或者涂裝粉末中這樣加以解決， 即，使包含在涂層材料中的反應(yīng)物質(zhì)構(gòu)成罩有外殼的顆粒的核心，其中所述外殼由一種可氧化物質(zhì)組成。按照本發(fā)明的設(shè)想因此提出，負(fù)責(zé)自愈合的反應(yīng)物質(zhì)以一種所謂的核殼結(jié) 構(gòu)(Core-She 11 -Struktur)供使用，從而使提供原料供引起自愈合的反應(yīng)使用的反應(yīng)物 質(zhì)，在被需要采用之前，可以受到保護(hù)地保持不變。只要由可氧化物質(zhì)組成的外殼能給予這 種保護(hù)，罩有外殼的顆粒就能完全地封閉在涂層中。這可以通過(guò)使所述罩有外殼的顆粒的 涂層是一種氧化保護(hù)層實(shí)現(xiàn)的。但是一旦涂層被損壞，并且罩有外殼的顆粒被暴露出來(lái)，則所述罩有外殼的顆粒 此外還將遭遇空氣中的氧氣。在氣候條件(太陽(yáng)光、熱)的影響下，外殼的可氧化物質(zhì)隨即 發(fā)生氧化，由此使該外殼破裂并且使反應(yīng)物質(zhì)被釋放。這種反應(yīng)物質(zhì)可以例如由漆液組成， 所述漆液具有涂層的成分并且在環(huán)境條件(太陽(yáng)光、熱)下例如完全硬化。以此方式可以 至少局部地對(duì)涂層的損壞位置加以填補(bǔ)，并且以此方法進(jìn)一步確保對(duì)構(gòu)件的保護(hù)。本發(fā)明的下列特別的擴(kuò)展設(shè)計(jì)，同樣涉及按照本發(fā)明的構(gòu)件、按照本發(fā)明的自愈 合漆和按照本發(fā)明的涂裝粉末。例如可以有利地在顆粒外殼的表面，堆積一種可光激活的 或者可熱激活的催化材料，所述催化材料在被激活的情況下，會(huì)對(duì)外殼的可氧化物質(zhì)的氧 化起促進(jìn)作用。因此，可以在例如地球上的北部地區(qū)，即太陽(yáng)光的照射，不足以充分快速地 氧化罩有外殼的顆粒的可氧化外殼，因而不能完全消除涂層構(gòu)件損壞處的地方，有利地采 用自愈合的涂層系統(tǒng)。催化材料加速了可氧化物質(zhì)的氧化，從而使愈合能夠有利地快速地 發(fā)生?？梢钥紤]將例如氧化鈦、氧化鋅或者鋅氧化銦作為可光激活和/或可熱激活的物質(zhì)。 這些材料具有下列特性，g卩，基于其催化作用，可氧化物質(zhì)的氧化可通過(guò)光或熱開(kāi)始進(jìn)行或 者被加速。尤其被氧化鈦催化激活的顆粒，會(huì)由于空氣中的濕氣而產(chǎn)生氧基和氫氧化基，所 述氧基和氫氧化基導(dǎo)致了顆粒外殼的反應(yīng)物質(zhì)的加速氧化。當(dāng)然，顆粒的外殼也可能因?yàn)?涂層的嚴(yán)重?fù)p壞而被機(jī)械地破壞，這將產(chǎn)生另外的優(yōu)點(diǎn)，即，自愈合過(guò)程會(huì)立即開(kāi)始進(jìn)行， 從而當(dāng)涂層被嚴(yán)重?fù)p壞時(shí)，也能夠提供自愈合特性的最大潛能供使用。作為替代方式，還可以在顆粒的核心充填一種可光激活的或者可熱激活的催化材 料。在所述催化材料被激活的情況下，以已述的方式對(duì)外殼的可氧化物質(zhì)的氧化起促進(jìn)作 用。在采用可光激活的催化材料的情況下，要注意，外殼的反應(yīng)物質(zhì)和可氧化物質(zhì)在這種情 況下，對(duì)于具有用于激活可光激活材料的波長(zhǎng)的電磁射線必須是可透過(guò)的。因?yàn)橹挥羞@樣， 可光激活的催化材料在罩有外殼的顆粒仍處于封閉狀態(tài)時(shí)可以被激活，并且以此對(duì)外殼的 氧化起促進(jìn)作用。另一種替代方案規(guī)定，由可光激活或者可熱激活的材料組成的催化劑顆粒被散布 在產(chǎn)品中。這些催化劑顆粒在由于涂層損壞而被激活的情況下，對(duì)外殼的可氧化物質(zhì)的氧 化起了促進(jìn)作用。為此，要求，在涂層中均勻地分布著罩有外殼的顆粒以及催化劑顆粒。只 有這樣才能確保，涂層的局部損壞，不但會(huì)暴露出罩有外殼的顆粒而且會(huì)暴露出催化劑顆 粒，并且催化劑顆?？梢砸源税l(fā)揮其功能。此外，使反應(yīng)物質(zhì)由兩種成分組成，也可以是有利的。這就是說(shuō)，在涂層中，不但提 供了一種成分的罩有外殼的顆粒，而且提供了另一種成分的罩有外殼的顆粒。一旦兩種成 分的顆粒由于涂層損壞而被打開(kāi)(也就是外殼發(fā)生氧化破壞)，則兩種成分在損壞位置發(fā) 生混合。可以這樣選取所述成分，即，使得通過(guò)混合經(jīng)適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)能夠生成涂層材料。本發(fā) 明的這種方案具有下列優(yōu)點(diǎn)，即，涂層材料的形成可以與外部能量(太陽(yáng)光、熱)無(wú)關(guān)地進(jìn) 行，并且可以以此方式尤其快速地愈合?？梢圆捎美缍喑煞值木郯滨テ嵯到y(tǒng)。
當(dāng)然，不一定非得把兩種成分分別包含在不同的顆粒中，同時(shí)使這些顆?；旌系?存在于涂層或者涂層材料中。也可以設(shè)想，使兩種成分混合地存在于每個(gè)罩有外殼的顆粒 中。但是在此只使用不供給激活能量就不會(huì)起反應(yīng)的材料混合物。顆粒的外殼則將這種混 合保持到起反應(yīng)前，直至由于涂層損壞而發(fā)生該外殼的破裂并且可以加入激活能量為止。例如由Capsulation Nanosience AG公司提供的一種被稱作LBL工藝(注冊(cè)商 標(biāo))的處理方法，可被采用用于制造罩有外殼的顆粒。在這種工藝中，可以通過(guò)層狀的結(jié)構(gòu) (layer by layer, LBL)，提供具有核心和外殼的精密切割的顆粒供使用。外殼材料可以例 如是生物相容的物質(zhì)，它們?cè)诳諝?、氧氣中，尤其在存在適當(dāng)?shù)拇呋牧?，如氧化鈦的情況 下，被氧化破壞。


下面根據(jù)附圖對(duì)本發(fā)明其他的詳情加以說(shuō)明。相同或者相似的圖上元件，分別設(shè) 有相同的附圖標(biāo)記，并且只有在單張附圖之間存在差異時(shí)，才加以多次說(shuō)明。附圖中圖1至圖3示出按照本發(fā)明設(shè)想的漆的實(shí)施例，圖4示出按照本發(fā)明設(shè)想的粉末的實(shí)施例，以及圖5至圖8示出處于不同的自愈合階段的按照本發(fā)明設(shè)想的構(gòu)件的實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式按照?qǐng)D1的自愈合漆11，散布著一側(cè)罩有外殼的顆粒12和反應(yīng)顆粒13。這些顆 粒均勻分布地存在于所述漆中，因而產(chǎn)生上述顆粒的混合物。罩有外殼的顆粒在一側(cè)具有 由可氧化物質(zhì)組成的外殼14和由反應(yīng)物質(zhì)組成的核心15。所述可氧化物質(zhì)和反應(yīng)物質(zhì)具 有上面已述的特性，即，只要以后已完全硬化的漆發(fā)生損壞，它們就發(fā)揮作用。在按照?qǐng)D2的漆11中，僅僅散布著罩有外殼的顆粒12。在這種顆粒的核心15中， 另外設(shè)有反應(yīng)的顆粒13a。作為替代方式(未示出)，也可以設(shè)有多個(gè)反應(yīng)的顆粒，尤其納 米顆粒。這些顆?？梢栽诤诵?5中重新形成散布。核心和外殼的材料對(duì)于具有用于激活 反應(yīng)顆粒的催化材料的波長(zhǎng)的光是透明的。在圖3中，在漆11中使用了罩有外殼的顆粒12a、12b，在所述顆粒12a、12b中，反 應(yīng)物質(zhì)16被當(dāng)作島狀物分布在外殼14上。存在兩種類型的罩有外殼的顆粒12a、12b，其中 這些顆粒的區(qū)別在于，漆的各種不同的成分被作為核心15封閉在外殼14中。當(dāng)罩有外殼 的顆粒被破壞時(shí)，這些成分在從外殼14中流出以后被充分混合且能夠完全硬化成漆。在圖4中，示意地示出了適合例如通過(guò)粉末涂裝用于生成涂層的粉末17。這種粉 末17具有罩有外殼的顆粒12a、12b，其功能與圖3相似。罩有外殼的顆粒12a、12b的不同 的核心15的兩種成分，提供了一種二成分系統(tǒng)供使用，所述二成分系統(tǒng)生成一種至少與其 余的粉末顆粒18相類似的涂層材料，所述涂層材料適合對(duì)通過(guò)粉末涂裝而生成的涂層進(jìn) 行自愈合。催化材料只被設(shè)置在一種罩有外殼的顆粒12b上。這樣就簡(jiǎn)化了罩有外殼的顆 粒1 的制造，其中位于罩有外殼的顆粒12b上的催化材料16，還被采用于對(duì)顆粒1 的外 殼14進(jìn)行氧化。圖1至圖4的實(shí)施形式，當(dāng)然還可以采用其他未示出的組合。在圖5中示出經(jīng)過(guò)具有自愈合表層20的構(gòu)件19剖開(kāi)示出的局部剖視圖。所述表層20由已完全硬化且散布著罩有外殼的顆粒12的漆11組成。漆11由于裂紋21而被 損壞，此時(shí)，露出了一個(gè)罩有外殼的顆粒12?，F(xiàn)在構(gòu)成裂紋表面局部的這個(gè)顆粒12的外殼 14，載有催化材料16的島狀物，所述催化材料16，如圖6所示出的那樣，在紫外線的照射影 響下，會(huì)引起外殼14的氧化且由此接著導(dǎo)致外殼14的破裂。這樣，反應(yīng)物質(zhì)15可以從罩 有外殼的顆粒12的核心中流出且流入裂紋21中。 如從圖7所獲知的那樣，在紫外線的進(jìn)一步照射影響下，反應(yīng)物質(zhì)15 (漆液)完全 硬化。在圖8中可以看出，按照?qǐng)D5的裂紋21的大部分因此被重新封閉。還可以看出，缺少 的質(zhì)量不能完全實(shí)現(xiàn)自愈合，但是在此可以確保的是，構(gòu)件19的表面22重新獲得了保護(hù)。 縮孔23或者殘留的凹槽M，被稱作涂層20中可能存在的缺陷處。
權(quán)利要求
1.一種具有自愈合表層00)的構(gòu)件，在所述自愈合表層00)的內(nèi)部，散布著反應(yīng)物 質(zhì)(15)，所述反應(yīng)物質(zhì)(15)的化學(xué)成分，相當(dāng)于表層材料的前體，其中這種前體在由于表 層OO)損壞而被暴露的情況下，可自發(fā)地轉(zhuǎn)換成表層OO)的材料，其特征在于，反應(yīng)物質(zhì) (15)構(gòu)成罩有外殼的顆粒(1 的核心，其中所述外殼(14)由可氧化物質(zhì)組成。
2.一種具有溶劑和涂層材料的自愈合漆，其中在漆中散布著反應(yīng)物質(zhì)(15)，所述反應(yīng) 物質(zhì)(1 的化學(xué)成分相當(dāng)于涂層材料的前體，其中這種前體在被暴露的情況下，可自發(fā)地 轉(zhuǎn)換成涂層材料的原料，其特征在于，反應(yīng)物質(zhì)(15)構(gòu)成罩有外殼的顆粒(12)的核心，其 中所述外殼(14)由可氧化物質(zhì)組成。
3.一種具有由涂層材料組成的顆粒的涂裝粉末，其中在所述粉末中分布著反應(yīng)物質(zhì) (15)，所述反應(yīng)物質(zhì)(1 的化學(xué)成分相當(dāng)于涂層材料的前體，其中這種前體在被暴露的情 況下，可自發(fā)地轉(zhuǎn)換成涂層材料的原料，其特征在于，反應(yīng)物質(zhì)(15)構(gòu)成罩有外殼的顆粒 (12)的核心，其中所述外殼(14)由可氧化物質(zhì)組成。
4.按照權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的產(chǎn)品，其特征在于，在顆粒的外殼(14)的表 面上，堆積了可光激活或者可熱激活的催化材料(16)，所述催化材料(16)在被激活的情況 下，對(duì)外殼(14)的可氧化物質(zhì)的氧化起促進(jìn)作用。
5.按照權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的產(chǎn)品，其特征在于，在顆粒的核心中，充填了可 光激活或者可熱激活的催化材料，所述催化材料在被激活的情況下，對(duì)外殼(14)的可氧化 物質(zhì)的氧化起促進(jìn)作用，其中在具有可光激活的催化材料的情況下，反應(yīng)物質(zhì)和可氧化物 質(zhì)對(duì)于具有用于激活可光激活的催化材料的波長(zhǎng)的電磁射線是透過(guò)的。
6.按照權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的產(chǎn)品，其特征在于，在所述產(chǎn)品中，散布著由可 光激活的或者可熱激活的材料組成的催化劑顆粒(13)，所述催化劑顆粒(1 在被激活的 情況下，對(duì)外殼(14)的可氧化物質(zhì)的氧化起促進(jìn)作用。
7.按照上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的產(chǎn)品，其特征在于，反應(yīng)物質(zhì)由兩種成份組成。
8.按照權(quán)利要求7所述的產(chǎn)品，其特征在于，所述兩種成份分別被包含在不同的顆粒 (15a, 15b)中，并且這些顆粒(15a，15b)的混合物散布在所述產(chǎn)品中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有自愈合表層(20)或者自愈合漆(21)的構(gòu)件(19)或者一種涂裝粉末。按照本發(fā)明規(guī)定，所述自愈合是通過(guò)一種被封閉在罩有外殼的顆粒(12)中的反應(yīng)物質(zhì)(15)加以保證的。只有漆層被損壞(21)，才會(huì)導(dǎo)致外殼(14)優(yōu)選在催化材料(16)的影響下發(fā)生破裂，從而使被封閉的漆液(15)可以流出。在紫外光的影響下，所述漆液完全硬化且封閉所出現(xiàn)的裂紋(21)。
文檔編號(hào)C09D5/03GK102076790SQ200980124562
公開(kāi)日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2009年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月25日
發(fā)明者克里斯琴·多伊, 厄薩斯·克魯格, 奧利弗·霍法克, 詹斯·D·詹森 申請(qǐng)人:西門子公司