CN108350321A - 用热熔粘合剂为塑料部件提供涂层的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于为塑料部件(1)提供涂层的方法，该方法包括以下步骤：借助于涂层单元对塑料部件(1)的涂层面(2；2.1；2.2)进行火焰处理以使涂层面(2.1,2.2)表面活化；在涂层面(2；2.1；2.2)上涂覆湿固化的热熔粘合剂(4)；在涂覆步骤之后加热热熔粘合剂(4)。该方法的特征在于，在火焰处理步骤之前，通过加热单元(5)加热涂层面(2；2.1；2.2)。

Description

用热熔粘合剂为塑料部件提供涂层的方法

技术领域

本发明涉及用热熔粘合剂为塑料部件提供涂层，尤其是为车辆的内饰部件提供涂层的方法。

背景技术

机动车辆的内饰部件通常配备有装饰层或触觉层以便增强这些美感和触觉。这些装饰层在这种情况下通过粘合剂与内饰部件面连接。在这种情况下，装饰层的粘合通常通过将分散体粘合剂或热熔粘合剂涂覆到内饰部件上然后将装饰层布置在内饰部件的具有粘合剂的那侧上而实现。在大多数情况下，内饰部件是粘合剂难以粘附的塑料部件。因此必须对内饰部件的被粘表面进行预处理，以确保粘合剂在内饰部件上的充分粘合。

这种预处理可以通过例如对相应的表面进行火焰处理来实现。由于不能让起作用的火焰处理损坏内饰部件，所以内饰部分只能非常短暂地受到火焰处理。这导致内饰部件通常必须连续火焰处理数次以确保粘合剂在内饰部件上的能达到预期的粘合。重复的火焰处理会显著增加处理时间。

例如在专利DE 101 49 142 A1中描述了通过这种预处理来制备用于连接配对物的层压方法，其中除了单组分湿固化热熔粘合剂组分之外，还公开了用于将膜层压到成型体上的方法。对薄膜和成型体进行表面处理，例如火焰处理、电晕处理或涂漆处理。随后，将热熔粘合剂涂覆到膜上并将膜与成型体对接。

发明内容

因此，本发明所要解决的技术问题是提供一种方法，以此方法更高效率地用热熔粘合剂涂覆塑料部件，而不会对塑料部件的粘合力产生不利影响。

本发明所要解决的技术问题通过具有主权利要求的特征的方法来实现。其它的有利的设计可以从从属权利要求、说明书和附图中获得。

根据本发明的用于为塑料部件提供涂层的方法至少包括以下步骤：

火焰处理涂层面；涂覆湿固化，优选可活化的热熔粘合剂；以及在通过喷雾单元涂覆的步骤之后加热该热熔粘合剂，其中，所述塑料部件在所述涂层面的区域中具有至少一个平面部分和至少一个成型轮廓部分，并且喷雾单元在平面部分中以面喷头涂覆热熔粘合剂而在成型轮廓部分中以喷丝头涂覆热熔粘合剂。

火焰处理步骤由用于使涂层面表面活化的火焰处理单元进行。火焰处理单元可以同时对整个涂层面进行火焰处理。然而，火焰处理单元也可以仅对涂层面的一部分进行火焰处理并按照预定图案逐渐侵蚀涂层面。由于用于表面活化的火焰处理尤其适用于塑料，因而塑料部件至少部分由塑料组成或至少部分份额由塑料基体组成。通过火焰处理，氧化过程发生在塑料中，产生极性的有机官能团。这导致涂层面的极化并增加涂层面上的表面张力。因此涂层面可以更好地被热熔粘合剂润湿。

湿固化热熔粘合剂的涂覆也可以在整个涂层面上同时进行。或者，热熔粘合剂可以以一定的时间间隔逐渐涂覆到涂层面。在涂覆步骤期间，使用喷雾单元将热熔粘合剂涂覆到涂层面。喷雾单元的优点尤其在于，粘合剂可以非常精细地雾化并且因此可以特别均匀地分布在涂层面上。喷雾单元包括可以布置在机器人上的面喷头和喷丝头，使得面喷头和喷丝头可以借助于机器人以微小距离移动经过涂层面的塑料部件。同样，也可以刚性固定面喷头和喷丝头，而塑料部件则围绕面喷头和喷丝头移动。

由于塑料部件具有平面部分和成型轮廓部分，因此喷雾单元用面喷头在平面部分内将热熔粘合剂涂覆到涂层面，以及用喷丝头在有成型轮廓的部分内将热熔粘合剂涂覆到涂层面。这是由于不但可以以简单的方式用面喷头在平面部分内实现用热熔粘合剂的均匀表面润湿，并且可以用热熔粘合剂在短时间内大面积润湿。但是，如果成型轮廓部分要用热熔粘合剂润湿，则喷丝头或成型轮廓边喷头更有优势的。尽管在相应的时间间隔内喷丝头或成型轮廓边喷头能够比面喷头润湿小得多的面积，但喷丝头或成型轮廓边喷头发出的喷射流明显更精确。以这种方式，塑料部件可以被有效地润湿，而不会使各区域被粘合剂润湿例如两次。

在此，“湿固化热熔粘合剂”可以理解为尽可能无溶剂的粘合剂，例如具有氨基甲酸酯基团的粘合剂，其在室温下为固体并且在以其熔体形式施加之后不仅通过冷却实现物理结合，而且通过仍存在的异氰酸酯基团与水分的化学反应实现结合。只有在这种通过分子扩大实现的化学硬化后，粘合剂才能获得其最终性能。

根据本发明，除了火焰处理步骤之外，通过加热单元将涂层面加热至少达到温度阈值。加热单元优选与火焰处理单元分开设计。可以理解的是，火焰处理单元和加热单元不能被看作是一个装置，而是两个可能在其作用方式上不同的装置。令人惊讶地发现，在火焰处理之前加热涂层面到至少温度阈值显著改善了在火焰处理步骤期间的表面活化。可以观察到，在塑料部件受到相同时间的火焰处理的情况下，与在火焰处理之前未加热的塑料部件相比，热熔粘合剂在涂层面上的粘合力提高了10％至20％。

通过加热至少到温度阈值，可以理解的是，塑料部件至少被加热到该温度阈值或超过温度阈值。此外，温度阈值可以理解为一个温度值。

虽然加热需要额外的工艺步骤，但是根据本发明的涂层工艺比火焰处理前没有加热的涂层工艺有效得多。这一方面是因为表面活化所必需的涂层面的火焰处理时间可以减少，而会不利地影响涂层面的粘合力。此外，通过火焰处理单元，涂层面的加热可以明显快于涂层面的表面活化，从而总体而言，加热和火焰处理的组合可以比纯火焰处理更快地完成表面活化。

加热引起表面活化的改善是由于塑料基体内的原子通过加热具有更高的运动性。因此，通过加热产生更多的处于与反应物碰撞时发生反应所需的活化温度以上的原子。

有关数据显示，如果温度阈值对应于40至120摄氏度，优选是45至60摄氏度的温度值，则是尤其有利的。在此温度范围内，塑料组件以及涂层面被加热到足够强以有利于通过火焰处理单元进行表面活化。然而，同时确保塑料部件本身不被引入的热量损坏或发生化学组分变化。同时，以此方式确保不需要额外的冷却过程。

已经发现加热单元可以尤其有效地用红外线加热涂层面。因此，加热单元可以包括红外线辐射器，该红外线辐射器位于离涂层面很小的距离处并且通过发射红外线来加热涂层面。如果红外线辐射器在其表面或发射的红外线区域大于涂层面，则塑料部件可以通过加热单元在整个涂层面均匀加热，这是尤其有利的。

如果涂层面在火焰处理步骤之后具有40至60mN/m的表面张力，则是有利的。已经发现，具有这种表面张力的涂层面具有足够的粘合力以进入与待涂覆的热熔粘合剂进行足够稳定的连接。这里尤其推荐，涂层面上的表面张力至少保持在40至60mN/m的范围内，并且还优选保持不变。

已经表明，如果在将热熔粘合剂涂覆到涂层面之后，加热热熔粘合剂使得热熔粘合剂(4)的粘度降低到粘度阈值以下是有利的。在这种情况下，粘度阈值可以理解为指其中热熔粘合剂具有期望流动特性时的热熔粘合剂的限定粘度。在这种情况下优选的是，这样地选择粘度阈值，使得熔融粘合剂在达到粘度阈值时在涂层面不受外部作用时，流动到至少在涂层面上达到其厚度和分布至少部分地均匀化的程度。

在这一点上应该注意的是，在加热步骤中还不需要激活粘合剂。

已经表明，有利的是如果热熔粘合剂在加热步骤期间被加热至40至120℃，优选50至70℃的温度，在此温度范围内，市场上最常见的湿固化热熔粘合剂能确保粘合剂的粘度降低至达到所需的粘度阈值的程度。

在这种情况下，尤其有利的是，如果同时加热并首先均匀地加热整个涂层面。这具有以下优点：热熔粘合剂的粘度在整个涂层面上均匀减小，并因此确保了热熔粘合剂的理想流动性。

在这种情况下尤其有利的是，如果加热步骤借助加热单元进行。这是由于加热步骤不需要额外的加热源。

为了改善涂布后热熔粘合剂的粘附性，根据本发明的方法可以包括用热蒸汽，优选是水蒸汽对涂层面进行蒸汽处理的步骤。蒸汽处理步骤优选在加热步骤之后进行。在这种情况下有利的是，热熔粘合剂具有异氰酸酯基团并且尤其选自热反应的或可熔的聚氨酯粘合剂。

业已表明，如果涂层面暴露于热蒸汽中5至50秒，优选是15至35秒的蒸汽处理时间时，可以提高热熔粘合剂的粘合力。

在这种情况下，在蒸汽处理时间内，涂层面不需要暴露于热蒸汽的恒定蒸汽强度。而且，蒸汽强度在蒸汽处理时间内也是可变的。例如，在蒸汽处理时间开始时，蒸汽强度可以持续地上升到最大值。达到最大值后，例如蒸汽强度可以保持恒定，并且向蒸汽处理时间的结束时刻再次减小。然而，蒸汽强度也可能在蒸汽处理时间内多次增加或减少。

附图说明

此外，从以下对优选实施例的描述中，本发明的其它优点和特征将变得显而易见。这里和上面描述的特征可以单独或组合实现，只要各个特征彼此不矛盾即可。以下参照附图对优选实施例进行说明。在附图中：

图1至图7是根据本发明的方法的实施例的各个方法步骤。

图1显示根据本发明的塑料部件1，其在本实施例中形成乘用车的内饰部件并且通过具有夹具11的机器人臂10固定。塑料部件1还具有涂层面2，该涂层面远离机器人臂10或夹具11。内饰部件1的涂层面2要配设有未示出的装饰品。涂层面2具有平面部分2.1和成型轮廓部分2.2。在涂层区域2；2.1；2.2内部提供了不配设装饰品的区域。为了避免在根据本发明的方法的过程中损坏或弄脏该区域，以掩模9覆盖该区域。

在塑料部件1已经由机器人臂10通过抓取器11拾取之后，塑料部件1借助于机器人臂10被移动到加热单元5。加热单元5在本实施例中被设计为红外线热辐射器。如图2所示，在这种情况下，机器人臂10将塑料部件1这样地定向，使得它以涂层面2面对红外线辐射器5。在这种情况下，红外线辐射器5设计为大面积，使得从红外线辐射器5发出的红外线6加热整个涂层面2。在本实施例中，涂层面2或塑料部件1暴露于红外线辐射器6秒。在这6秒内，塑料部件1被加热到50℃的温度，这对应于先前定义的温度阈值。

在塑料部件1已经由红外线辐射器5加热之后，通过机器人臂10将其输送到火焰处理单元3。火焰处理单元3同样固定在可动臂上，并且当接通火焰处理时，可以以预定的程序驶过表面并因此均匀地活化涂层面2。这种火焰处理的工序如图3所示。为了确保涂层面2不被火焰处理单元3的火焰损坏，火焰处理单元3以600mm/s的速度在涂层面2上移动。

在通过火焰处理单元3活化涂层面2之后，进行涂覆湿固化的热熔粘合剂4的步骤。在本实施例中借助于喷雾单元7进行涂覆并且在图4和图5中示出。由于塑料部件1的涂层面2具有平面部分2.1和成型轮廓部分2.2，所以喷雾单元7具有用于成型轮廓部分2.2的喷丝头7.2和用于平面部分2.1的面喷头7.1。在第一步骤中，平面部分2.1与面喷头7.1一起离开，其中面喷头7.1将热熔粘合剂4精细地分布在平面部分2.1上。

随后，将面喷头7.1移回，并使喷丝头7.2移动就位以喷射粘合剂4。在本实施例中，塑料部件1通过机器人臂10以限定的程序围绕相应的面喷头7.1和喷丝头7.2移动。因此面喷头7.1和喷丝头7.2都是刚性布置的。

一旦已用热熔粘合剂4充分涂覆涂层面2，则塑料部件被由机器人臂10传送回加热单元5。通过加热单元5将塑料部件1，尤其是其上具有热熔粘合剂4的涂层面2加热至60℃的温度，以便将热熔粘合剂(4)的粘度降低至低于预定粘度阈值，这改善了热熔粘合剂(4)的流动性并使涂覆表面(2)上的热熔粘合剂(4)均匀化。为此，塑料部件1暴露于红外线辐射器5的红外线6达7秒。该加热如图6所示。

图7显示了在最后一个步骤中用热蒸汽8对塑料部件1进行蒸汽处理。在本实施例中，热蒸汽8由水蒸汽组成，并且施加在汽相沉积室中，塑料部件1也布置在该汽相沉积室中。塑料部件1布置在支撑件上以确保热蒸汽8可以完全包围塑料部件1。通过蒸汽处理过程活化湿固化的热熔粘合剂(4)。

参考附图进行的解释是说明性的而非限制性的。

附图标记列表

1 塑料部件

2 涂层面

2.1 平面部分

2.2 成型轮廓部分

3 火焰处理单元

4 热熔粘合剂

5 加热单元

6 红外线

7 喷雾单元

7.1 面喷头

7.2 喷丝头

8 热蒸汽

9 掩模

10 机器人臂

11 夹具

Claims (10)

1.一种为塑料部件(1)提供涂层的方法，包括以下步骤：

-用加热单元(5)加热涂层面(2；2.1；2.2)至少到一个温度阈值；

-用火焰处理单元(3)对塑料部件(1)的涂层面(2；2.1；2.2)进行火焰处理以使涂层面(2)表面活化；

-用喷雾单元(7；7.1；7.2)在涂层面(2；2.1；2.2)上涂覆湿固化的热熔粘合剂(4)；

其特征在于，

塑料部件(1)在所述涂层面(2；2.1；2.2)的区域内具有至少一个平面部分(2.1)和至少一个成型轮廓部分(2.2)，且所述喷雾单元(7；7.1；7.2)以面喷头(7.1)在平面部分(2.1)内涂覆热熔粘合剂(4)且以喷丝头(7.2)在成型轮廓部分(2.2)内涂覆热熔粘合剂。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述温度阈值对应于40至120摄氏度，优选是45至60摄氏度的温度值。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述加热单元(5)借助于红外线(6)加热所述涂层面(2；2.1；2.2)。

4.根据前述权利要求要求中任一项所述的方法，其中，涂层面(2；2.1；2.2)在火焰处理步骤之后具有40至60mN/m的表面张力。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在涂覆步骤之后进行加热所述热熔粘合剂(4)的步骤，使得所述热熔粘合剂(4)的粘度降至低于粘度阈值。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在加热步骤期间将热熔粘合剂(4)加热至40至120摄氏度，优选是50至70摄氏度的温度。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，加热热熔粘合剂(4)的步骤通过加热单元(5)进行。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在加热热熔粘合剂的步骤之后进行用热蒸汽(8)，优选是用水蒸汽对涂层面(2；2.1；2.2)进行蒸汽处理的步骤。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，涂层面(2；2.1；2.2)在5至50秒，优选是15至35秒的蒸汽处理时间内暴露于所述热蒸汽(8)。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，涂层面(2；2.1；2.2)在所述蒸汽处理时间内暴露于热蒸汽(8)的变化的、尤其是递减的蒸汽强度。