EP1140377A1 - Beschichtung aus kunststoffüberzug, verfahren sowie vorrichtung zu dessen herstellung - Google Patents

Beschichtung aus kunststoffüberzug, verfahren sowie vorrichtung zu dessen herstellung

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Publication number
EP1140377A1
EP1140377A1 EP99961023A EP99961023A EP1140377A1 EP 1140377 A1 EP1140377 A1 EP 1140377A1 EP 99961023 A EP99961023 A EP 99961023A EP 99961023 A EP99961023 A EP 99961023A EP 1140377 A1 EP1140377 A1 EP 1140377A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
coating
polymer material
layer
property
areas
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn
Application number
EP99961023A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Klaus Wilbuer
Helmut Horsthemke
Manfred Gugau
Torsten Trossmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MTV Metallveredlung GmbH and Co KG
Original Assignee
Metallveredlung GmbH and Co KG
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Filing date
Publication date
Priority claimed from DE1998154746 external-priority patent/DE19854746A1/de
Priority claimed from DE1999154622 external-priority patent/DE19954622A1/de
Application filed by Metallveredlung GmbH and Co KG filed Critical Metallveredlung GmbH and Co KG
Publication of EP1140377A1 publication Critical patent/EP1140377A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D5/00—Processes for applying liquids or other fluent materials to surfaces to obtain special surface effects, finishes or structures

Definitions

  • the invention relates to a coating consisting of a plastic coating formed on the basis of at least one polymer material and an additive embedded in the matrix of the polymer material.
  • the invention further relates to a method for producing a coating, in which the polymer material is applied to the surface to be coated and is polymerized by subsequent exposure to energy.
  • the invention further relates to a device with an arrangement applying the surface to be coated with the polymer material.
  • a composite material consisting of a base material and a generic coating applied to the surface of the base material is well known from the prior art. This achieves a separation of functions, with the coating taking on contact functions and the base material carrying functions.
  • the properties of such a composite can be varied for the respective application by the choice of materials, the shape, rigidity and strength of the composite being determined by the base material and the surface properties by the coating. It is common practice to coat the plastic on the basis of a polymer material, such as. B. a thermoset or thermoplastic material, wherein additional components can be incorporated into the matrix of the polymer material, thereby making a change in the surface properties possible.
  • a piston-cylinder unit is known from EP 0 667 931 B1, in which the cylinder inner surface of the piston is provided with a plastic layer which contains at least one component for improving the dry lubrication properties.
  • a three-dimensional crosslinking thermoset dust or powder is applied as plastic to the inner surface of the cylinder to be coated and at least the thermoset is then crosslinked by heating. Additional components in the form of additives are added to the thermoset dust or powder before application to the inner surface of the cylinder to be coated, at least one component improving the dry lubrication properties of the inner surface of the cylinder.
  • a disadvantage of the previously known composite materials is that the possibilities of specifically influencing the surface properties of the composite material determined by the plastic coating are not sufficient to also cope with complex stresses of the composite material.
  • reed elements barcode sensors and other electronic components has disadvantages. They are to be arranged in an additional work step on the respective workpiece or under the workpiece surface for a position determination or identification.
  • reed elements disadvantageously only allow one-dimensional position determination.
  • the present invention is therefore based on the objective of further developing a coating for a base material from a plastic coating in such a way that the surface properties determined by the plastic coating can be specified and set in a targeted manner based on the application, so that the material composite can also be used in a targeted manner even in the case of complex loads.
  • the identification of workpieces and the positioning on workpieces should be made possible without the use of additional components and, at the same time, simple handling.
  • the plastic coating be formed from several layer-like areas, at least one of which contains the property-changing component.
  • the composite material according to the invention according to a first approach, it is therefore proposed to build up the plastic coating applied to the surface of the base material from several layer-like areas and to create layers of different composition, the properties of which can be set independently of one another. It is also advantageously proposed that the individual layer-like areas differ with regard to the embedded, property-changing components and / or with regard to the polymer materials used, as a result of which the properties required in the individual areas can also be specifically selected with regard to very complex stresses and can be defined specifically for the application.
  • Property-changing component in the sense of the present invention denotes co-crosslinking or non-crosslinking additives to be incorporated into the polymer matrix, which improve, change, optimize, or the like, for example the lubricating properties, the water-repellent property or the like.
  • the concentration of the properties-changing components embedded in a layer-like region varies in the direction of the layer thickness.
  • the design of the layer properties as a function of the layer thickness is particularly advantageous if a smooth transition is to be created between two different layers or between the base material and the first layer.
  • the individual layer-like regions follow the surface contour of the base material one above the other and / or next to one another.
  • the formation of stress-dependent layer properties is achieved through the formation of layer-like regions arranged one above the other and next to one another not only limited to the function-related location of the stress, but also adjustable depending on the depth effect of the stress.
  • the composite material according to the invention advantageously provides the possibility of providing a basic material with a coherent plastic coating and thereby creating a plastic coating which has both a different composition and a different structure in different areas and thus with regard to those required in the individual areas
  • Properties is selectively adjustable.
  • Surface properties to be generated can be, for example: sealing ability, scratch and impact resistance, compatibility with lubricants, paints and hydraulic media, fluid properties, cleanability, hardness or recyclability.
  • Different polymer matrices can be present in the different areas of the plastic coating, in which different property-changing components are embedded.
  • the individual areas can also be structured in a single layer, the concentration of the embedded, property-changing components varying in the layer thickness direction.
  • the layer-like structure of the plastic coating and the possibilities of specifically influencing the properties of the individual areas thus advantageously allow application-specific property profiles to be created, so that a composite material is available which can be used in many areas.
  • Possible areas of application can be, for example, the food and pharmaceutical industry, environmental protection, connection and drive technology, shipping, fluid energy systems or the chemical and automotive industries.
  • the invention proposes that the additive contains magnetizable particles, even if only a single-layer polymer matrix forms the coating.
  • the coating according to the invention it is therefore proposed to embed magnetizable particles in the matrix of the polymer material forming the plastic coating and thus to form information-carrying areas within the coating.
  • the magnetizable particles embedded in the matrix of the polymer material can follow the training a plastic coating can be selectively magnetized with the aid of an appropriate electromagnetic writing and / or reading device.
  • the plastic coating therefore not only takes on the contact function known from the prior art, such as protection against chemical or corrosive attacks, but also serves as an information carrier, any information being obtained by the simple magnetization of the magnetizable elements embedded in the matrix of the polymer material Particles can be picked up by a corresponding electromagnetic writing unit. This information can then be read out and further processed at a second location that is independent of the magnetization location by a corresponding electromagnetic reading unit.
  • the coating according to the invention thus advantageously represents an information carrier which is permanently connected to the base material.
  • Information which can be stored within the coating formed from a plastic coating and read out if required are, for example, identification codes for identifying workpieces and information for determining the position on a Workpiece.
  • the additional components previously required for identification or position determination can thus advantageously be avoided.
  • the coating according to the invention creates the possibility of simultaneously using a plastic coating to be applied to the surface of the base material as an information carrier. In this case, the formation of information-carrying areas within the coating advantageously does not require any additional production or work step, since the magnetizable particles introduced into the plastic coating are incorporated as such during the production process of the coating.
  • the magnetizable partial areas of the coating can also be used to permanently store information for quality assurance purposes.
  • information can be introduced into the coating that provides information about the place of manufacture, the time of manufacture or geometric dimensions. Still within the In the manufacturing process, this data can then be read out to check the quality and compared with corresponding reference values.
  • the information-carrying property of the coating is advantageously not visible from the outside and does not represent any visual impairment, so that the information introduced into the coating can remain on the workpiece even after completion, which also opens up the possibility of subsequent assignment. This is particularly advantageous with regard to warranty obligations.
  • the coating according to the invention first of all provides a surface coating which takes over both contact functions for protection against external influences and information-carrying functions.
  • the additive contains chromium dioxide as magnetizable particles.
  • chromium dioxide has proven to be advantageous in that the chromium dioxide on the one hand has favorable magnetizing properties and on the other hand is stable in the magnetized state.
  • other magnetizable materials such as. B. iron oxide can be used.
  • the additive contains, in addition to magnetizable particles, additional property-changing components. It is thus advantageously possible to form a plastic coating which is specifically designed with regard to the expected stress.
  • the plastic coating consists of several layer-like areas which differ in terms of the incorporated additive and / or the polymer material used.
  • the concentration of the additive incorporated in the matrix of the polymer material varies.
  • concentration variation can be present, for example, in the direction of the layer thickness, the interpretation of the layer properties depending on the layer thickness being particularly advantageous if a smooth transition is to be created between two different regions or between the base material and the first coating region.
  • the individual layer-like regions are arranged one above the other and / or next to one another.
  • the generation of stress-dependent layer properties is not limited exclusively to the function-related location of the stress, but can also be set as a function of the depth effect of the stress.
  • the coating according to the invention advantageously creates the possibility of providing a base material with a coherent plastic coating based on at least one polymer material and thereby forming a coating which has both a different composition and a different structure in different areas and thus both with regard to the the properties required in the individual areas can be set in a targeted manner, and can also be selectively magnetized by the use of magnetizable particles and can thus be used as an information carrier.
  • Surface properties to be generated can include, for example: sealing ability, scratch and impact resistance, compatibility with lubricants, paints and hydraulic media, fluid properties, cleanability, hardness or recyclability.
  • Polymer matrices are present in which, in addition to magnetizable particles, different property-changing components are embedded.
  • individual areas can also be structured in a single layer, with a concentration variation of the incorporated additive being able to exist both in the direction of the layer thickness and transversely thereto.
  • the layered structure of the plastic coating and the possibilities of specifically influencing the properties of the individual areas, in combination with the possibility of storing information, allows application-specific property profiles to be created, so that a coating in the form of a plastic coating is available which can be used in many areas and which at the same time enables identification of the workpiece provided with the coating both during the entire manufacturing process and following it.
  • Possible areas of application can be, for example, the food and pharmaceutical industry, environmental protection, connection and propulsion technology, the type of ship, fluid energy systems, the chemical and automotive industry or security technology and goods security.
  • the invention proposes coatings that contain property-changing components and / or magnetizable components.
  • property components which are arranged in lower layers can be brought into effect by removing upper layers.
  • This removal can take place, for example, by grinding, turning or other suitable measures, or a lower layer can be covered in regions when applying upper layers.
  • This aspect of the invention enables a coating to be formed which, viewed over the surface, has specifically different properties or property optimizations.
  • the coated surface has a structuring.
  • a spiral structure can be applied to e.g. B. in cooperation with one Seal a hydraulic system to achieve optimal effects.
  • the lubrication of the sealing ring can be easily optimized through the spiral surface embossing or through comparable structuring.
  • Other profiles for liquid transport, the targeted forwarding of liquid or other flowable media, the formation of sinks to form material deposits and the like are possible within the scope of the invention. It is spoken of the so-called Moletieren.
  • the technical solution proposed is that the polymer material be applied in a layer-like manner as a function of the added, property-changing components.
  • the composite material according to the invention it is not necessary to treat the surfaces of the base material to be coated in order to apply the polymer material.
  • all mechanical and / or chemical conversion processes can be used to generate certain properties.
  • All known metallic construction materials e.g. iron, cobalt, copper, magnesium, titanium-based alloys
  • ceramics and natural materials come into consideration as base materials that can be coated.
  • Cast, forged, sintered or drawn as well as rolled semi-finished or finished products can also be coated.
  • the polymer material is mixed with the property-changing components in one operation and applied to the surface to be coated.
  • the polymer material is also possible to have the property-changing components before it is applied to the surface to be coated be added.
  • the matrix and intercalation materials to be applied are mixed with one another prior to application to the surface to be coated and then applied in layers to the base material in successive steps.
  • both the polymer material and the components to be embedded in the polymer material are applied in dust or powder form to the surface of the base material to be coated.
  • a combination of different polymer materials is used as the matrix material. All polymer materials (thermoplastics, thermosets, elastomers) can be used as matrix materials for the components to be embedded. By combining different polymer materials to form a matrix material, the properties of a layer-like area of the plastic coating can be additionally influenced in an advantageous manner.
  • both co-crosslinking and non-crosslinking components can be added as property-changing components.
  • Possible property-changing components are, for example, metallic and non-metallic hard materials (e.g. carbides, nitrides, oxides and non-oxides), solid lubricants (e.g. graphite, coal, MoS 2 ), pure metals (e.g. iron, nickel, Tin, copper) and alloys as well as corrosion inhibitors. All embedding materials can be used in different grain sizes.
  • the plastic coating is formed by heating and the resulting crosslinking of the polymer material applied to the surface of the base material to be coated by adding at least one property-changing component.
  • the crosslinking of the polymer material can be achieved by sufficient heating of the material to be coated Base material can be carried out either before an order or after an order of the polymer material.
  • the heating temperature is below approx. 200 ° C.
  • the crosslinking of the polymer material can additionally be supported by the use of an electrostatic field or wavelength-specific radiation components.
  • layer-like regions with different layer thicknesses are formed with the method according to the invention.
  • functional areas with different properties can advantageously be produced in layers and, based on the layer thickness, gradient materials of the required thickness can be produced.
  • an additive containing magnetizable particles is added to the polymer material to create an at least partially magnetizable plastic coating.
  • the magnetizable particles embedded in the individual areas of the plastic coating in the matrix of the polymer material can be magnetized and thus information about the workpiece itself as well as further information, for example for quality assurance purposes, contain.
  • a powder coating in the rotation or flocking process by powder spraying processes such as flame spraying, plastic flame spraying or metal spraying processes, in the fluidized bed bath and can be applied by electrostatic coating.
  • Thermosets, powder coatings made of epoxy, polyester and acrylic resins are particularly suitable for electrostatic powder coating.
  • thermoplastic made of PA, PVC or polyesters and polyepoxides is used for fluidized bed sintering.
  • order in liquid form is also possible.
  • the properties of a layer-like region of the plastic coating can be additionally influenced in an advantageous manner by combining different polymer materials to form a matrix material.
  • magnetizable particles as metallic hard materials, do not represent components which also crosslink and are therefore best suited for storage in thermosets. Depending on the magnetizability to be set, different grain sizes can be used.
  • the method according to the invention advantageously creates the possibility of producing the coating, the polymer coating being built up with locally different property profiles and having regions which contain magnetizable particles embedded in the matrix of the polymer material for storing information.
  • the invention also proposes a completely new order procedure.
  • the desired layer thickness can be specified for one or each individual layer and, with knowledge of the exact spray quantity, the application quantity can be precisely controlled via a path-time control in such a way that the application quantity held on the workpiece results in the exact layer thickness.
  • a method is proposed in which the thickness measurement is carried out without contact, for example using ultrasound. Since the workpieces are not preheated, there is no crosslinking after the application. For example, in the powder coating process, the amount of powder can be held on the workpiece by electrostatic charging.
  • a thickness measurement can be carried out in a contactless manner and even a surface inspection can be carried out optically and / or electronically, for example by means of image digitization.
  • the workpiece can be blown off and re-coated in the event of errors. This process allows optimal control and is extremely economical.
  • the invention proposes to remove upper layers or to prevent the application of upper layers by covering lower layers, so as to bring the different property components of different layers into effect in different areas. This removal can also take place, for example, before crosslinking or after crosslinking by grinding.
  • the invention proposes structuring the surface, i. H. to emboss or otherwise provide a structure whereby channels, depressions, passages and the like can be formed.
  • the structuring can be carried out before the crosslinking or also before the final solidification during curing, so that overall an economical and advantageous process control results.
  • the device according to the invention is used to mix the different matrix and intercalation materials necessary for layer formation.
  • the property-changing components are added to the polymer material at the same time as it is applied to the surface to be coated, so that the mixing of matrix and intercalation materials and the layer-like application to produce different layer areas with different compositions take place in one operation.
  • a Mixing of matrix and intercalation material by the feed device before application to the surface to be coated is also possible.
  • a control device which detects the supply of the property-changing components according to type and quantity with a measuring device and emits a signal corresponding to the type / or quantity and which compares this signal with a predefinable reference variable and, if the supply is the same, the supply completed.
  • the production of a composite material consisting of a base material and a plastic coating is proposed, the layer-like structure of the plastic coating advantageously making it possible to design application-related functional areas and to use different local and layer thicknesses To produce plastic coating variable property profiles.
  • the surface properties determined by the plastic coating can thus be specifically adjusted for the respective application.
  • a feed device which admixes the polymer material with an additive containing magnetizable particles.
  • a magnetizing device which selectively magnetizes magnetizable particles embedded in the matrix of the polymer material.
  • the magnetizing device preferably consisting of a writing and / or reading unit, advantageously creates the possibility of directly magnetizing the magnetizable subareas of the layer forming the coating after a coating has taken place Perform plastic coating.
  • Such a magnetization can be automated as well as the application of the coating in an advantageous manner.
  • the production of a coating consisting of a plastic coating formed on the basis of at least one polymer material is proposed, the incorporation of an additive containing magnetizable particles making it possible for the first time to simultaneously coat the coating thus formed as an information carrier use.
  • Information which can be stored by means of appropriate writing units by selectively magnetizing the coating is, for example, information for identification, for position determination, for quality assurance or for goods assurance.
  • the particular advantage of the coating according to the invention is that it takes on both contact and information functions and can be produced in one operation. Additional information components are no longer required.
  • the coating according to the invention offers the possibility of developing application-related functional areas and of generating locally different property profiles which are variable with regard to the layer thickness of the plastic coating.
  • the surface properties determined by the plastic coating can thus be specifically adjusted for the respective application.
  • the device according to a further proposal of the invention comprises a unit for non-contact thickness measurement, for example an ultrasound measuring unit.
  • the device according to the invention can advantageously have a unit for structuring the surface.
  • Figure 1 is a schematic sectional view of a composite material consisting of a base material and a plastic coating.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a detail of a functional area of the plastic coating according to FIG. 1;
  • FIG. 3 shows a schematic sectional illustration of a magnetizable coating according to the invention.
  • FIG. 4 shows a schematic representation of a detail of a functional area according to FIG. 3.
  • the plastic cover 2 is itself made up of several layer-like areas which are arranged next to one another according to the contour of the base material and the functional areas Form A, B, C and D.
  • the plastic coating 2 also contains property-changing components embedded in the matrices of the polymer materials.
  • the individual layer-like functional areas A to D of the plastic coating 2 differ with regard to the components which change the properties and / or the polymer materials used and which are embedded in the individual functional areas.
  • the plastic coating in the functional area A of a polymer material with the matrix structure M In this polymeric material, the property modifying components E 1 F E are incorporated 2 to E x in a concentration of C ,, C 2 to C x.
  • the plastic coating 2 is constructed in the functional area B as well as in the functional area A based on a polymer material with the matrix structure M ⁇ however, in contrast to the functional area A, only a property-changing component E y in the concentration C y .
  • the plastic coating 2 is formed by a polymer material with the matrix structure M 2 . Within this functional area, no property-changing components are embedded in the matrix M 2 of the polymer material. Finally, the functional area D of the plastic coating 2, like the functional area C, is constructed on the basis of the polymer material with the matrix structure M 2 . In contrast to the functional area C, however, the property-changing components E x in the concentration C x and E z in the concentration C z are embedded in the matrix M 2 within the functional area D.
  • the surface state of the base material 1 that has been machined is rotated in the functional areas B to D due to the machining and is additionally ground in the functional area A. Basically, however, a special surface treatment of the base material 1 is not required before applying a plastic coating 2.
  • FIG. 2 shows the structure of the functional area A according to FIG. 1 in a schematic detailed representation.
  • the functional area A is made up of different layer-like areas I to X, which are arranged one above the other following the surface contour of the base material.
  • these individual layer-like areas I to X differ with respect to the properties-changing components and / or the polymer materials used in these areas.
  • the plastic coating 2 is constructed in the individual areas I to X on the basis of the same polymer material with the matrix structure M ⁇ .
  • the layer-like regions I to X differ with respect to the property-changing components embedded in the matrix M of the polymer material.
  • the first partial layer I contains the component E in the concentration C.sub.1, the partial layer II the component E 2 in the
  • the exemplary embodiment of the plastic cover 2 shown in FIGS. 1 and 2 advantageously shows the combination of different polymer and intercalation materials which are applied to one and the same base material to form a coherent plastic cover 2 which has a different composition and a different function in different areas has different structure.
  • FIG 3 shows a schematic sectional illustration of a magnetizable coating B according to the invention which has been applied to a base material G.
  • the coating B consists of a plastic coating formed on the basis of at least one polymer material.
  • the coating B is made up of a plurality of layer-like regions which are arranged next to one another following the contour of the base material and form the functional regions A, B and C. These functional areas of the coating B differ both in terms of the individual stored additives and in terms of the polymer materials used.
  • the concentration of the stored additives can also vary.
  • polymer materials are designated with M according to their matrix structure, additives with Z and the concentration with C.
  • the coating B in the functional area A consists of a polymer material with the matrix structure M 1 ( in which the additives Z. and Z 2 are incorporated in a concentration of C and C 2, respectively.
  • the additive Z is magnetizable particles.
  • the coating B via corresponding magnetizers therefore magnetizable, so that the coating, this area is also used as an information carrier.
  • the coating B is, like in the function area a based on a polymeric material with the matrix structure M 1 constructed in the functional area B
  • the functional area A it only contains the additive Z 2 in the concentration C 2 and has no magnetizable particles, so this area of the coating B is therefore not magnetizable Matrix structure M 2 ge forms.
  • no additional substances are embedded in the matrix M 2 of the polymer material.
  • the surface condition of the base material G that has been machined is rotated in the functional areas A and B and also ground in the functional area A. In principle, however, a special surface treatment of the base material G is not required before the coating B is applied.
  • FIG. 4 shows the structure of the functional area A according to FIG. 3 in a schematic detailed illustration. It can be seen here that the functional area A is constructed from different layer-like partial areas A to A 4 , which are arranged one above the other following the surface contour of the base material. Like the individual functional areas A to C according to FIG. 1, the individual layer-like partial areas A 1 to A 4 differ with respect to the additives and / or the polymer materials used in these areas.
  • the coating B in the functional area A in the individual partial areas A 1 to A 4 is constructed on the basis of the same polymer material with the matrix structure M. With regard to the additives embedded in the matrix M 1 of the polymer material, however, the individual subareas A 1 to A 4 differ.
  • the first sub-layer contains the additive Z 2 in the concentration C 2 , the sub-layer A 2 the additive Z 2 in the same concentration as in the sub-layer A, and plus the additive Z in the concentration C.
  • the additive Z is magnetizable particles
  • the additive Z 2 is an additive which, for example, improves the corrosion properties of the coating B.
  • Subarea A 3 finally contains, as additive Z 1 in concentration C, only magnetizable particles.
  • the sub-layer A 4 which is superordinate to the base material G, no longer contains any additives, in contrast to the sub-layers A T to A 4, and is formed exclusively by the polymer material with the matrix structure M 1 .
  • the in Figs. 3 and 4 exemplarily shown embodiment of the magnetizable coating B shows in an advantageous manner the combination of different polymer and additives, which are applied in one work step on one and the same base material G to form a coherent coating B which has a different composition and a different functional areas has different structure, the im Functional area A embedded magnetizable particles allow the use of the coating as an information carrier.

Landscapes

  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)

Description

Beschickung aus Kunststoffüberzuq, Verfahren sowie Vorrichtung zu dessen
Herstellung
Die Erfindung betrifft eine Beschichtung, bestehend aus einem auf Basis wenigstens eines Polymerwerkstoffs gebildeteten Kunststoffüberzug und einem in die Matrix des Polymerwerkstoffs eingelagerten Zusatzstoff.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung einer Beschichtung, bei dem der Polymerwerkstoff auf die zu beschichtende Oberfläche aufgetragen und durch anschließende Energieeinwirkung polymerisiert wird.
Die Erfindung betrifft desweiteren eine Vorrichtung mit einer den Polymerwerkstoff zu beschichtende Oberfläche auftragenden Anordnung.
Die Herstellung eines aus einem Grundwerkstoff und einer auf die Oberfläche des Grundwerkstoffs aufgetragenen gattungsgemäßen Beschichtung gebildeten Werkstoffverbundes ist aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt. Erzielt wird hierdurch eine Funktionstrennung, wobei die Beschichtung Kontaktfunktionen und der Grundwerkstoff Tragfunktionen übernimmt. Die Eigenschaften eines solchen Werkstoffverbundes können für den jeweiligen Anwendungsfall durch die Wahl der Materialien variiert werden, wobei die Form, die Steifigkeit und die Festigkeit des Werkstoffverbundes durch den Grundwerkstoff und die Oberflächeneigenschaften durch die Beschichtung bestimmt werden. Gängige Praxis ist es, den Kunststoffüberzug auf Basis eines Polymerwerkstoffes, wie z. B. eines Duroplast- oder Thermoplastwerkstoffes, herzustellen, wobei in die Matrix des Polymerwerkstoffes zusätzliche Komponenten eingelagert werden können, wodurch eine Veränderung der Oberflächeneigenschaften ermöglicht wird. So ist beispielsweise aus der EP 0 667 931 B1 eine Kolben-Zylinder-Einheit bekannt, bei der die Zylinderinnenoberfläche des Kolbens mit einer Kunststoffschicht versehen ist, die mindestens eine Komponente zur Verbesserung der Trockenschmiereigenschaften enthält. Ferner ist es aus dieser Druckschrift bekannt, daß als Kunststoff ein dreidimensional vernetzender Duroplaststaub oder -pulver auf die zu beschichtende Zylinderinnenoberfläche aufgetragen und mindestens das Duroplast anschließend durch Erwärmen vernetzt wird. Dem Duroplaststaub oder -pulver werden vor dem Auftrag auf die zu beschichtende Zylinderinnenoberfläche zusätzliche Komponenten in Form von Additiven beigegeben, wobei mindestens eine Komponente die Trockenschmiereigenschaften der Zylinderinnenoberfläche verbessert.
Nachteilig bei den vorbekannten Werkstoffverbunden ist jedoch, daß die Möglichkeiten der gezielten Einflußnahme auf die durch den Kunsstoffüberzug bestimmten Oberflächeneigenschaften des Werkstoffverbundes nicht ausreichen, um auch Komplexbeanspruchungen des Werkstoffverbundes gerecht zu werden.
Beispielsweise ist es im Zuge der automatisierten Herstellung von unabdingbarer Notwendigkeit, die Position eines Werkstückes sowohl während des Herstellungsprozesses als auch im Anschluß daran, beispielsweise zu Montagezwecken, bestimmen zu können. Ebenso gibt es eine Vielzahl von Fällen, in denen die Identifizierung eines Werkstücks von elementarer Bedeutung ist. Derartige Fälle umfassen die Überprüfung des Vorhandenseins von Werkstücken oder Baugruppen an nicht zugänglichen Stellen, beispielsweise montagetechnisch im Automobilbau, sicherheitstechnische Aspekte wie beispielsweise Diebstahlssicherung, Bewegungserkennung und dergleichen.
Zur Positionierung von Werkstücken ist es aus dem Stand der Technik bekannt, Reed-Elemente zu verwenden, die unter der Werkstückoberfläche angebracht werden. Stand der Technik sind darüber hinaus die Messung des elektrischen Widerstandes, der sich in Abhängigkeit von der Werkstückposition verändert, sowie ein inkrementelles Prinzip, wobei ein elektromagnetischer Sensor im Zylinderkopf berührungslos spezielle Strukturen, die sich unter einer oberflächlichen Beschichtung befinden, abtastet.
Zur Identifizierung von noch zu beschichtenden oder auch von bereits den Beschichtungsprozeß durchlaufenen Werkstückoberflächen ist es aus dem Stand der Technik bekannt, Barcodes, integrierte Schaltungen oder Schwingkreise zu verwenden, die auf dem zu identifizierenden Werkstück bzw. der zu identifizierenden Werkstückoberfläche aufzubringen sind.
Die Verwendung von Reed-Elementen, Barcodes Sensoren und anderen elektronischen Bauteilen ist jedoch mit Nachteilen verbunden. Sie sind in einem zusätzlichen Arbeitsschritt an dem jeweiligen Werkstück bzw. unter der Werkstückoberfläche für eine Positionsbestimmung bzw. Identifizierung anzuordnen. Zudem ermöglichen Reed-Elemente in nachteiliger Weise lediglich eine eindimensionale Positionsbestimmung.
Insgesamt gibt es bisher im Stand der Technik keine für die wirtschaftliche aber dennoch hochpräzise und industrielle Fertigung geeignete Verfahren zum Ausbilden entsprechender Kunststoffschichten und zur Optimierung der Kunststoffschichten in bezug auf den jeweiligen Einsatzfall.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die A u f g a b e zugrunde, eine Beschichtung für einen Grundwerkstoff aus einem Kunststoffüberzug dahingehend weiterzubilden, daß die durch den Kunststoffüberzug bestimmten Oberflächeneigenschaften anwendungsbezogen gezielt vorgeb- und einstellbar sind, so daß sich der Werkstoffverbund auch bei Komplexbeanspruchungen gezielt einsetzen läßt.
Gemäß einem weiteren aufgabenhaften Aspekt soll die Identifizierung von Werkstücken sowie die Positionierung auf Werkstücken ohne die Verwendung zusätzlicher Bauteile bei gleichzeitig einfacher Handhabung ermöglicht sein. Zur technischen L ö s u n g der Aufgabe wird vorgeschlagen, daß der Kunststoffüberzug aus mehreren schichtartigen Bereichen gebildet ist, von denen zumindest einer die eigenschaftsverändernde Komponente beinhaltet.
Mit dem erfindungsgemäßen Werkstoffverbund gemäß einem ersten Lösungsansatz wird demzufolge vorgeschlagen, den auf die Oberfläche des Grundwerkstoffes aufgebrachte Kunststoffüberzug aus mehreren schichtartigen Bereichen aufzubauen und Schichten unterschiedlicher Zusammensetzung zu schaffen, die in ihren Eigenschaften voneinander unabhängig einstellbar sind. Mit Vorteil wird zudem vorgeschlagen, daß sich die einzelnen schichtartigen Bereiche bezüglich der eingelagerten, eigenschaftsverändernden Komponenten und/oder bezüglich der verwendeten Polymerwerkstoffe unterscheiden, wodurch die in den einzelnen Bereichen geforderten Eigenschaften auch hinsichtlich sehr komplexer Beanspruchungen gezielt auswählenbar und anwendungsspezifisch festlegbar sind.
Eigenschaftsverändernde Komponente im Sinne der vorliegenden Erfindung bezeichnet in die Polymermatrix einzulagernde mitvernetzende oder nicht mitvernetzende Zusatzstoffe, die die Oberflächeneigenschaften verbessern, verändern, optimieren oder dergleichen, beispielsweise die Schmiereigenschaften, die wasserabweisende Eigenschaft oder dergleichen beeinflussen.
Gemäß einem weiteren vorteilhaften Vorschlag der Erfindung variiert die Konzentration der in einem schichtartigen Bereich eingelagerten, eigenschaftsverändernden Komponenten in Schichtdickenrichtung. Die Auslegung der Schichteigenschaften in Abhängigkeit von der Schichtdicke ist dabei insbesondere dann von Vorteil, wenn zwischen zwei unterschiedlichen Schichten bzw. zwischen dem Grundwerkstoff und der ersten Schicht ein fließender Übergang geschaffen werden soll.
Mit besonderem Vorteil wird desweiteren vorgeschlagen, daß die einzelnen schichtartigen Bereiche der Oberflächenkontur des Grundwerkstoffes folgend übereinander und/oder nebeneinander angeordnet sind. Durch die Ausbildung von sowohl übereinander als auch nebeneinander angeordneter, schichtartiger Bereiche ist die Erzeugung beanspruchungsabhängiger Schichteigenschaften nicht nur auf den funktionsbezogenen Ort der Beanspruchung begrenzt, sondern auch in Abhängigkeit von der Tiefenwirkung der Beanspruchung einstellbar.
Durch den erfindungsgemäßen Werkstoffverbund wird in vorteilhafter Weise die Möglichkeit gegeben, einen Grundwerkstoff mit einem zusammenhängenden Kunststoffüberzug zu versehen und dabei einen Kunststoffüberzug zu schaffen, der in verschiedenen Bereichen sowohl eine unterschiedliche Zusammensetzung als auch einen unterschiedlichen Aufbau aufweist und somit hinsichtlich der in den einzelnen Bereichen geforderten Eigenschaften gezielt einstellbar ist. Zu erzeugende Oberflächeneigenschaften können beispielsweise sein: Dichtungsvermögen, Kratz- und Schlagbeständigkeit, Verträglichkeit mit Schmierstoffen, Farben und Hydraulikmedien, strömungstechnische Eigenschaften, Reinigungsfähigkeit, Härte oder Recyclingfähigkeit. Dabei können in den unterschiedlichen Bereichen des Kunststoffüberzuges verschiedene Polymermatrizen vorliegen, in denen unterschiedliche eigenschaftsverändernde Komponenten eingelagert sind. Auch können die einzelnen Bereiche einschichtig strukturiert sein, wobei die Konzentration der eingelagerten, eigenschaftsverändernden Komponenten in Schichtdickenrichtung variiert. Der schichtartige Aufbau des Kunststoffüberzuges und die Möglichkeiten der gezielten Einflußnahme auf die Eigenschaften der einzelnen Bereiche gestatten es somit in vorteilhafter Weise, anwendungsspezifische Eigenschaftsprofile zu schaffen, so daß ein Werkstoffverbund zur Verfügung steht, der in vielen Bereichen einsetzbar ist. Mögliche Einsatzgebiete können beispielsweise die Lebensmittel- und Pharmaindustrie, die Umweltschutz-, Verbindungs- und Antriebstechnik, die Schiffahrt, Fluidenergiesysteme oder die Chemie- und Automobilindustrie sein.
Weiterhin wird mit der Erfindung vorgeschlagen, daß der Zusatzstoff magnetisierbare Teilchen enthält, auch wenn nur eine einschichtige Polymermatrix den Überzug bildet.
Mit der erfindungsgemäßen Beschichtung wird mithin vorgeschlagen, magnetisierbare Teilchen in die Matrix des den Kunststoffüberzug bildenden Polymerwerkstoffs einzulagern und so informationstragende Bereiche innerhalb der Beschichtung auszubilden. Die in die Matrix des Polymerwerkstoffs eingelagerten magnetisierbare Teilchen können im Anschluß an die Ausbildung eines Kunststoffüberzuges unter Zuhilfenahme eines entsprechenden elektromagnetischen Schreib- und/oder Lesegerätes selektiv magnetisiert werden. Der Kunststoffüberzug übernimmt somit als Beschichtung des Grundwerkstoffs nicht nur die aus dem Stand der Technik bekannte Kontaktfunktion, wie beispielsweise den Schutz gegen chemische oder korrosive Angriffe, sondern dient zugleich als Informationsträger, wobei beliebige Informationen durch die einfache Magnetisierung der in die Matrix des Polymerwerkstoffs eingelagerten magnetisierbaren Teilchen durch eine entsprechende elektromagnetische Schreibeinheit aufgenommen werden können. Diese Informationen können sodann an einem von dem Magnetisierungsort unabhängigen zweiten Ort von einer entsprechenden elektromagnetischen Leseeinheit ausgelesen und weiterverarbeitet werden.
In vorteilhafter Weise stellt die erfindungsgemäße Beschichtung mithin einen dauerhaft mit dem Grundwerkstoff in Verbindung stehenden Informationsträger dar. Informationen die innerhalb der aus einem Kunststoffüberzug gebildeten Beschichtung gespeichert und bei Bedarf ausgelesen werden können, sind beispielsweise Identifizierungscodes für die Identifizierung von Werkstücken sowie Informationen zur Positionsbestimmung auf einem Werkstück. In vorteilhafter Weise lassen sich somit die für die Identifizierung bzw. Positionsbestimmung bisher erforderlichen Zusatzbauteile vermeiden. Die erfindungsgemäße Beschichtung schafft erstmals die Möglichkeit, einen auf die Oberfläche des Grundwerkstoffs aufzubringenden Kunststoffüberzug zugleich als Informationsträger zu verwenden. Dabei erfordert in vorteilhafter Weise die Ausbildung von informationstragenden Bereichen innerhalb der Beschichtung keinen zusätzlichen Herstellungs- oder Arbeitsschritt, da die in den Kunststoffüberzug eingebrachten magnetisierbare Teilchen während des Herstellungsprozesses der Beschichtung als solches eingelagert werden.
Neben einer Werkstückidentifizierung bzw. Positionsbestimmung auf einem Werkstück können die magnetisierbaren Teilbereiche der Beschichtung auch dazu verwendet werden, Informationen zu Qualitätssicherungszwecken dauerhaft zu speichern. So können beispielsweise Informationen in die Beschichtung eingebracht werden, die über den Herstellungsort, die Herstellungszeit oder aber über geometrische Abmessungen Auskunft geben. Noch innerhalb des Herstellungsprozesses können diese Daten dann zur Kontrolle der Qualität ausgelesen und mit entsprechenden Referenzgrößen verglichen werden. In vorteilhafter Weise ist die informationstragende Eigenschaft der Beschichtung von außen nicht sichtbar und stellt keine optische Beeinträchtigung dar, so daß die in die Beschichtung eingebrachten Informationen auch nach einer Fertigstellung am Werkstück verbleiben können, was die Möglichkeit auch einer späteren Zuordnung eröffnet. Dies ist insbesondere im Hinblick auf Gewährleistungspflichten von Vorteil.
Neben den genannten Anwendungsbeispielen sind noch viele weitere denkbar. Entscheidend ist, daß mit der erfindungsgemäßen Beschichtung erstmal eine Oberfächenbeschichtung bereitgestellt wird, die sowohl Kontaktfunktionen zum Schutz vor äußeren Einflüssen als auch informationstragende Funktionen übernimmt.
Gemäß einem Merkmal der Erfindung enthält der Zusatzstoff als magnetisierbare Teilchen Chromdioxid. Die Verwendung von Chromdioxid hat sich insofern als vorteilhaft herausgestellt, als das Chromdioxid zum einen günstige Magnetisiereigenschaften aufweist und zum anderen im magnetisierten Zustand beständig ist. Neben Chromdioxid können auch andere magnetisierbare Materialien, wie z. B. Eisenoxid, verwendet werden.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung beinhaltet der Zusatzstoff neben magnetisierbaren Teilchen zusätzlich eigenschaftsverändernde Komponenten. Mit Vorteil läßt sich somit ein Kunststoffüberzug ausbilden, der im Hinblick auf zu erwartende Beanspruchung gezielt ausgebildet ist.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung besteht der Kunststoffüberzug aus mehreren schichtartigen Bereichen, die sich hinsichtlich des eingelagerten Zusatzstoffs und/oder des verwendeten Polymerwerkstoffs unterscheiden. Dies eröffnet in vorteilhafter Weise die Möglichkeit, einen Kunststoffüberzug aus mehreren schichtartigen Bereichen aufzubauen, die sich hinsichtlich ihrer Zusammensetzung unterscheiden und so voneinander unabhängig in ihren Eigenschaften auf die zu erwartende Beanspruchung einstellbar sind. Auch hinsichtlich sehr komplexer Beanspruchungen können somit Eigenschaften gezielt ausgewählt und anwendungsspezifisch festgelegt werden. Auf diese Weise können auch Bereiche ausgewählt werden, die keine, ausschließlich oder in Kombination mit anderen Komponenten magnetisierbare Teilchen enthalten, so daß eine slektive, bereichsweise durchführbare Magnetisierung der Beschichtung möglich ist.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung variiert die Konzentration des in die Matrix des Polymerwerkstoffs eingelagerten Zusatzstoffs. Eine solche Konzentrationsvariation kann beispielsweise in Schichtdickenrichtung vorliegen, wobei die Auslegung der Schichteigenschaften in Abhängigkeit von der Schichtdicke insbesondere dann von Vorteil ist, wenn zwischen zwei unterschiedlichen Bereichen bzw. zwischen dem Grundwerkstoff und dem ersten Beschichtungsbereich ein fließender Übergang geschaffen werden soll.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die einzelnen schichtartigen Bereiche über- und/oder nebeneinander angeordnet. In vorteilhafter Weise wird infolge einer derartigen Ausbildung die Erzeugung beanspruchungsabhängiger Schichteigenschaften nicht ausschließlich auf den funktionsbezogenen Ort der Beanspruchung begrenzt, sondern auch in Abhängigkeit der Tiefenwirkung der Beanspruchung einstellbar.
Durch die erfindungsgemäße Beschichtung wird in vorteilhafter Weise die Möglichkeit geschaffen, einen Grundwerkstoff mit einem zusammenhängenden Kunststoffüberzug auf Basis wenigstens eines Polymerwerkstoffes zu versehen und dabei eine Beschichtung auszubilden, die in verschiedenen Bereichen sowohl eine unterschiedliche Zusammensetzung als auch einen unterschiedlichen Aufbau aufweist und somit sowohl hinsichtlich der in den einzelnen Bereichen geforderten Eigenschaften gezielt einstellbar ist, als auch durch die Verwendung von magnetisierbaren Teilchen selektiv magnetisierbar ist und so als Informationsträger verwendbar ist. Zu erzeugende Oberflächeneigenschaften können dabei beispielsweise sein: Dichtungsvermögen, Kratz- und Schlagbeständigkeit, Verträglichkeit mit Schmierstoffen, Farben und Hydraulikmedien, strömungstechnische Eigenschaften, Reinigungsfähgikeit, Härteoder Recyclingfähigkeit. Dabei können in unterschiedlichen Bereichen des Kunststoffüberzugs verschiedene Polymerwerkstoffe mit unterschiedlichen Polymermatritzen vorliegen, in denen neben magnetisierbaren Teilchen unterschiedliche eigenschaftsverändernde Komponenten eingelagert sind. Selbstverständlich können einzelne Bereich auch einschichtig strukturiert sein, wobei eine Konzentrationsvariation des eingelagerten Zusatzstoffs sowohl in Schichtdickenrichtung als auch quer dazu vorliegen kann.
Der schichtartige Aufbau des Kunststoffüberzugs und die Möglichkeiten der gezielten Einflußnahme auf die Eigenschaften der einzelnen Bereiche gestattet in Kombination mit der Möglichkeit der Informationsspeicherung anwendungsspezifische Eigenschaftsprofile zu schaffen, so daß eine Beschichtung in Form eines Kunststoffüberzugs zur Verfügung steht, die in vielen Bereichen einsetzbar ist und die zugleich sowohl während des gesamten Herstellungsprozesses als auch im Anschluß an diesen eine Identifizierung des mit der Beschichtung versehenen Werkstücks ermöglicht. Mögliche Einsatzgebiete können beispielsweise die Lebensmittel- und Pharmaindustrie, die Umweltschutz-, Verbindungs- und Antriebstechnik, die Schiffart, Fluidenergiesysteme, die Chemie- und Automobilindustrie oder die Sicherheitstechnik sowie Warensicherung sein.
Insgesamt werden mit der Erfindung Beschichtungen vorgeschlagen, die eigenschaftsverändernde Komponenten und/oder magnetisierbare Komponenten enthalten.
Gemäß einem besonderen vorteilhaften Aspekt der Erfindung können bei mehrschichtigem Aufbau bereichsweise durch Abtragen oberer Schichten Eigenschaftskomponenten zur Wirkung gebracht werden, die in unteren Schichten angeordnet sind. Diese Abtragen kann beispielsweise durch Schleifen, Drehen oder sonstige geeignete Maßnahmen erfolgen oder es kann beim Aufbringen oberer Schichten eine untere Schicht bereichsweise abgedeckt werden. Durch diesen erfindungsgemäßen Aspekt kann eine Beschichtung gebildet werden, die über die Oberfläche betrachtet gezielt unterschiedliche Eigenschaften oder Eigenschaftsoptimierungen aufweist.
Gemäß einem weiteren vorteilhaften Vorschlag der Erfindung weist die beschichtete Oberfläche eine Strukturierung auf. Beispielsweise kann eine spiralförmige Struktur aufgebracht werden, um z. B. im Zusammenwirken mit einer Dichtung eines Hydrauliksystems optimale Wirkungen zu erzielen. Durch die spiralförmige Oberflächenprägung oder durch vergleichbare Strukturierungen kann das Schmieren des Dichtringes auf einfache Weise optimiert werden. Auch sonstige Profilierungen für den Flüssigkeitstransport, die gezielte Weiterleitung von flüssigen oder sonstigen fließfähigen Medien, die Ausbildung von Senken zur Bildung von Materialdepots und dergleichen sind im Rahmen der Erfindung möglich. Es wird vom sogenannten Moletieren gesprochen.
Bezüglich des eingangs genannten Verfahrens zur Herstellung eines solchen Werkstoffverbundes wird als technische L ö s u n g der Aufgabe vorgeschlagen, daß der Polymerwerkstoff in Abhängigkeit der beigemengten, eigenschaftsverändernden Komponenten schichtartige Bereiche ausbildend aufgetragen wird.
Zur Ausbildung des erfindungsgemäßen Werkstoffverbundes ist es für einen Auftrag des Polymerwerkstoffes nicht erforderlich, die Oberflächen des zu beschichtenden Grundwerkstoffes zu behandeln. Es können jedoch zur Erzeugung bestimmter Eigenschaften sämtliche mechanische und/oder chemische Konversionsverfahren Anwendung finden. Als beschichtungsfähige Grundwerkstoffe kommen alle bekannten metallischen Konstruktionswerkstoffe (z. B. Eisen-, Kobalt-, Kupfer-, Magnesium-, Titan-Basislegierungen) sowie Keramiken und Naturstoffe in Betracht. Auch sind gegossene, geschmiedete, gesinterte oder gezogene sowie gewalzte Halbzeuge oder Fertigprodukte beschichtbar.
Gemäß einem besonders vorteilhaften Vorschlag der Erfindung wird der Polymerwerkstoff in einem Arbeitsgang mit den eigenschaftsverändernden Komponenten vermengt und auf die zu beschichtende Oberfläche aufgetragen. Auf diese Weise können in einem Beschichtungsvorgang sowohl Schichtbereiche mit unterschiedlicher Zusammensetzung als auch örtlich unterschiedliche Schichtdicken erzeugt werden. Auch lassen sich beanspruchungsabhängige Schichteigenschaften sowohl funktionsbezogen als auch in Abhängigkeit von der Tiefenwirkung der Beanspruchung in einem Arbeitsgang gezielt einstellen. Alternativ hierzu ist es auch möglich, daß dem Polymerwerkstoff vor einem Auftrag auf die zu beschichtende Oberfläche die eigenschaftsverändernden Komponenten beigemengt werden. Bei dieser alternativen Ausgestaltung des Verfahrens werden die aufzutragenden Matrix- und Einlagerungswerkstoffe vor einem Auftrag auf die zu beschichtende Oberfläche miteinander vermischt und anschließend in zeitlich aufeinanderfolgenden Arbeitsschritten schichtweise auf den Grundwerkstoff aufgetragen.
Gemäß einem weiteren vorteilhaften Vorschlag der Erfindung werden sowohl der Polymerwerkstoff als auch die in den Polymerwerkstoff einzulagernden Komponenten in Staub- oder Pulverform auf die Oberfläche des zu beschichtenden Grundwerkstoffes aufgetragen. Als alternative
Auftragungsmöglichkeit ist auch der Auftrag in flüssiger Form möglich.
Gemäß einem weiteren vorteilhaften Vorschlag der Erfindung wird als Matrixwerkstoff eine Kombination unterschiedlicher Polymerwerkstoffe verwendet. Dabei können als Matrixwerkstoffe für die einzubettenden Komponenten alle Polymerkwerkstoffe (Thermoplaste, Duroplaste, Elastomere) Verwendung finden. Durch die Kombination unterschiedlicher Polymerwerkstoffe zu einem Matrixwerkstoff können die Eigenschaften eines schichtartigen Bereiches des Kunststoffüberzuges in vorteilhafter Weise zusätzlich beeinflußt werden.
Gemäß einem weiteren vorteilhaften Vorschlag der Erfindung können als eigenschaftsverändernde Komponenten sowohl mitvernetzende als auch nicht mitvernetzende Komponenten beigegeben werden. Mögliche eigenschaftsverändernde Komponenten sind beispielsweise metallische und nichtmetallische Hartstoffe (z. B. Karbide, Nitride, Oxide und Nicht-Oxide), Festschmierstoffe (z. B. Graphit, Kohle, MoS2), reine Metalle (z. B. Eisen, Nickel, Zinn, Kupfer) und Legierungen sowie Korrosionsinhibitoren. Sämtliche Einlagerungsstoffe können dabei in unterschiedlichen Körnungen eingesetzt werden.
Die Ausbildung des Kunststoffüberzuges erfolgt durch Erwärmung und der daraus resultierenden Vernetzung des unter Zugabe wenigstens einer eigenschaftsverändernden Komponente auf die zu beschichtende Oberfläche des Grundwerkstoffes aufgetragenen Polymerwerkstoffes. Dabei kann die Vernetzung des Polymerwerkstoffes durch ausreichende Erwärmung des zu beschichtenden Grundwerkstoffes entweder vor einem Auftrag oder nach einem Auftrag des Polymerwerkstoffes durchgeführt werden. In jedem Fall ist aber zu beachten, daß bei der Verwendung von Magnesium als eigenschaftsverändernde Komponente die Erwärmungstemperatur unterhalb ca. 200°C liegt. Gemäß einem weiteren vorteilhaften Vorschlag der Erfindung kann die Vernetzung des Polymerwerkstoffes zusätzlich durch die Verwendung eines elektrostatischen Feldes oder wellenlängenspezifischer Strahlungsanteile unterstützt werden.
Gemäß einem weiteren vorteilhaften Vorschlag der Erfindung werden mit dem erfindungsgemäßen Verfahren schichtartige Bereiche mit unterschiedlicher Schichtdicke ausgebildet. Somit können in vorteilhafter Weise Funktionsbereiche mit unterschiedlichen Eigenschaften schichtartig hergestellt und, bezogen auf die Schichtdicke, Gradientenwerkstoffe benötigter Dicke erzeugt werden.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird es in vorteilhafter Weise ermöglicht, einen Werkstoffverbund herzustellen, dessen Polymerüberzug mit örtlich unterschiedlichen und über die Dicke der Schicht veränderlichen Eigenschaftsprofilen aufgebaut ist. Dabei lassen sich anwendungsspezifisch die Eigenschaften des Polymerüberzuges durch die gezielte Wahl der Matrix- und Einlagerungswerkstoffe einstellen.
Weiterhin wird mit der Erfindung vorgeschlagen, daß dem Polymerwerkstoff zur Schaffung eines zumindest bereichsweise magnetisierbaren Kunststoffüberzugs ein magnetisierbare Teilchen enthaltener Zusatzstoff beigemengt wird.
Nach einer wie oben beschriebenen erfolgten Beschichtung können mit entsprechenden Schreib- und/oder Lesegeräten die in den einzelnen Bereichen des Kunststoffüberzugs in die Matrix des Polymerwerkstoffs eingelagerten magnetisierbaren Teilchen magnetisiert werden und so Informationen über das Werkstück selber, als auch weitere Informationen, beispielsweise zu Qualitätssicherungszwecken, enthalten.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung kann eine Pulverbeschichtung im Rotations- oder Flockverfahren durch Pulverspritzverfahren wie Flammspritzen, Kunststoff-Flammspritzen oder Metallspritzverfahren, im Wirbelsinterbad sowie durch elektrostatische Beschichtung aufgebracht werden. Dabei eignen sich zur elektrostatischen Pulverbeschichtung insbesondere Duroplaste, Pulverlacke aus Epoxid-, Polyester- und Acrylharzen. Beim Wirbelsintern werden hingegen Thermoplaste aus PA, PVC oder Polyestern und Polyepoxiden verwendet. Als alternative Auftragsmöglichkeit ist auch der Auftrag in flüssiger Form möglich.
Wie oben beschrieben können durch die Kombination unterschiedlicher Polymerwerkstoffe zu einem Matrixwerkstoff die Eigenschaften eines schichtartigen Bereichs des Kunstoffüberzugs in vorteilhafter Weise zusätzlich beeinflußt werden. Zu beachten ist hierbei, daß magnetisierbare Teilchen als metallische Hartstoffe nicht mitvernetzende Komponenten darstellen und sich daher zur Einlagerung in Duroplasten am besten eigenen. Je nach einzustellender Magnetisierbarkeit können hierbei unterschiedliche Körnungen verwendet werden.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird vorteilhafterweise die Möglichkeit der Beschichtungsherstellung geschaffen, wobei der Polymerüberzug mit örtlich unterschiedlichen Eigenschaftsprofile aufgebaut ist und Bereiche aufweist, die zur Speicherung von Informationen in die Matrix des Polymerwerkstoffes eingelagerte magnetisierbare Teilchen enthalten.
Mit der Erfindung wird weiterhin eine völlig neuartige Auftragsvorgehensweise vorgeschlagen. Für eine oder jede einzelne Schicht kann die gewünschte Schichtdicke festgelegt und in Kenntnis der exakten Sprühmenge über eine Weg- Zeit-Steuerung die Auftragsmenge derart exakt gesteuert werden, daß die auf dem Werkstück gehaltene Auftragsmenge die exakte Schichtdicke ergibt. Weiterhin wird ein Verfahren vorgeschlagen, bei welchem die Dickenmessung berührungslos erfolgt, beispielsweise unter Verwendung von Ultraschall. Da die Werkstücke nicht vorgewärmt sind, erfolgt nach dem Auftrag keine Vernetzung. Beispielsweise beim Pulverbeschichtungsverfahren kann durch elektrostatische Aufladung die Pulvermenge am Werkstück gehalten werden. Es kann eine Dickenmessung in berührungsloser Weise erfolgen und es kann sogar ein Oberflächenprüfung auf optischem und/oder elektronischem Wege erfolgen, beispielsweise durch Bilddigitalisierung. Da keine Vernetzung erfolgt ist, kann bei Fehlern das Werkstück abgeblasen und neu beschichtet werden. Dieses Verfahren erlaubt eine optimale Steuerung und ist überaus wirtschaftlich. Darüber hinaus wird mit der Erfindung vorgeschlagen, obere Schichten abzutragen oder durch Abdecken unterer Schichten das Aufbringen oberer Schichten zu verhindern, um so die unterschiedlichen Eigenschaftskomponenten unterschiedlicher Schichten in unterschiedlichen Bereichen zur Wirkung zu bringen. Diese Abtragen kann beispielsweise auch vor dem Vernetzen erfolgen oder nach dem Vernetzen durch Schleifen.
Weiterhin wird mit der Erfindung vorgeschlagen, die Oberfläche zu strukturieren, d. h. zu prägen oder sonstwie mit einer Struktur zu versehen, wodurch Kanäle, Senken, Durchgänge und dergleichen gebildet werden können. So ist es beispielsweise denkbar, eine obere Schicht zu perforieren, um die Wasser aufnehmenden und leitenden Eigenschaften einer unteren Schicht zugänglich zu machen, jedoch die Trockenschmiereigenschaften der oberen Schicht nutzen zu können. Verfahrensgemäß kann die Strukturierung vor dem Vernetzen durchgeführt werden oder auch vor dem endgültigen Erstarren während des Aushärtens, so daß sich insgesamt eine wirtschaftliche und vorteilhafte Verfahrenssteuerung ergibt.
Mit der Erfindung werden verfahrensseitige Maßnahmen und Vorteile vorgeschlagen, die das Verfahren überaus wirtschaftlich und überaus effektiv gestalten.
Bezüglich der eingangs genannten Vorrichtung wird zur technischen L ö s u n g der Aufgabe vorgeschlagen, daß eine Zuführungsrichtung vorgesehen ist, die dem Polymerwerkstoff eigenschaftsverändernde Komponenten beimengt.
In vorteilhafter Weise erfolgt mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung die zur Schichtausbildung nötige Vermischung der unterschiedlichen Matrix- und Einlagerungswerkstoffe. Gemäß einem vorteilhaften Vorschlag der Erfindung werden die eigenschaftsverändernden Komponenten dem Polymerwerkstoff zeitgleich mit dessen Auftrag auf die zu beschichtende Oberfläche beigemengt, so daß die Vermischung von Matrix- und Einlagerungswerkstoffen sowie der schichtartige Auftrag zur Erzeugung verschiedener Schichtbereiche mit unterschiedlicher Zusammensetzung in einem Arbeitsgang erfolgt. Gemäß einer alternativen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfolgt eine Vermischung von Matrix- und Einlagerungswerkstoff durch die Zuführungseinrichtung vor dem Auftrag auf die zu beschichtende Oberfläche.
Gemäß einem weiteren vorteilhaften Vorschlag der Erfindung ist eine Regelungseinrichtung vorgesehen, die mit einer Meßeinrichtung die Zuführung der eigenschaftsverändernden Komponenten nach Art und Menge erfaßt und ein der Art/oder Menge entsprechendes Signal abgibt und die dieses Signal mit einer vorgebbaren Referenzgröße vergleicht und bei Gleichheit die Zuführung beendet. Dabei liegt der besondere Vorteil einer solchen Regelungseinrichtung darin, daß der Mischvorgang von Matrix- und Einlagerungswerkstoff automatisierbar ist und daß eine solche Vorrichtung im Zusammenhang mit einem zeitgleichen Auftrag auf die zu beschichtende Oberfläche wenig anfällig für Störungen ist.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sowie mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens wird die Herstellung eines aus einem Grundwerkstoff und einem Kunststoffüberzug bestehenden Werkstoffverbundes vorgeschlagen, wobei es der schichtartige Aufbau des Kunststoffüberzuges in vorteilhafter Weise ermöglicht, anwendungsbezogen Funktionsbereiche auszubilden und örtlich unterschiedliche sowie hinsichtlich der Schichtdicke des Kunststoffüberzuges veränderliche Eigenschaftsprofile zu erzeugen. Hinsichtlich mechanischer - thermischer - chemischer elektrochemischer - Komplexbeanspruchungen sind die durch den Kunststoffüberzug bestimmten Oberflächeneigenschaften somit gezielt für den jeweiligen Anwendungsfall einstellbar.
Weiterhin wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß eine Zuführungseinrichtung vorgesehen ist, die dem Polymerwerkstoff einen magnetisierbare Teilchen enthaltenen Zusatzstoff beimengt.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist eine Magnetisiereinrichtung vorgesehen, die in die Matrix des Polymerwerkstoffs eingelagerte magnetisierbare Teilchen selektiv magnetisiert. Mit der Magnetisiereinrichtung, vorzugsweise bestehend aus einer Schreib- und/oder Leseeinheit wird in vorteilhafter Weise die Möglichkeit geschaffen, im Anschluß an eine erfolgte Beschichtung direkt eine Magnetisierung der magnetisierbaren Teilbereiche des die Beschichtung bildenden Kunststoffüberzugs durchzuführen. Eine derartige Magnetisierung läßt sich ebenso wie auch die Aufbringung der Beschichtung in vorteilhafter Weise automatisieren. Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist es auch möglich, bereits magnetisierte Teilchen enthaltene Zusatzstoffe zur Ausbildung eines Kunststoffüberzuges zu verwenden, wobei im Anschluß an eine erfolgte Beschichtung zu Qualitätssicherungszwecken ein Auslesen der gespeicherten Informationen mittels einer entsprechenden Leseeinheit erfolgen kann.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sowie mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens wird die Herstellung einer Beschichtung bestehend aus einem auf Basis wenigstens eines Polymerwerkstoffes gebildeten Kunststoffüberzugs vorgeschlagen, wobei es die Einlagerung eines magnetisierbare Teilchen enthaltenen Zusatzstoffs erstmals ermöglicht, die so ausgebildete Beschichtung zugleich als Informationsträger zu verwenden. Informationen, die mittels entsprechender Schreibeinheiten durch selektives Magnetisieren der Beschichtung gespeichert werden können, sind beispielsweise Informationen zur Identifizierung, zur Positionsbestimmung, zur Qualitätssicherung oder zur Warensicherung. Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Beschichtung besteht darin, daß diese sowohl Kontakt- als auch Informationsfunktionen übernimmt und dabei in einem Arbeitsgang herstellbar ist. Zusätzliche Informationsbauteile sind nun nicht mehr erforderlich. Weiterhin bietet die erfindungsgemäße Beschichtung die Möglichkeit, anwendungsbezogene Funktionsbereiche auszubilden und örtlich unterschiedliche sowie hinsichtlich der Schichtdicke des Kunststoffüberzugs veränderliche Eigenschaftsprofile zu erzeugen. Hinsichtlich mechanischer - thermischer - chemischer - elektromechanischer - Komplexbeanspruchungen sind die durch den Kunststoffüberzug bestimmten Oberflächeneigenschaften somit gezielt für den jeweiligen Anwendungsfall einstellbar.
Vorrichtungsseitig wird darüber hinaus eine Steuereinheit vorgeschlagen, bei welcher über die Weg-Zeit-Steuerung die Auftragsmenge und damit die vorgegebene gewünschte Schichtdicke in wirtschaftlicher Weise hergestellt werden kann. Darüber hinaus umfaßt die Vorrichtung gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung eine Einheit zur berührungslosen Dickenmessung, beispielsweise eine Ultraschallmeßeinheit. In vorteilhafter Weise kann die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Einheit zur Strukturierung der Oberfläche aufweisen.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
Fig. 1 schematische Schnittdarstellung eines aus einem Grundwerkstoff und einem Kunststoffüberzug bestehenden Werkstoffverbundes;
Fig. 2 schematische Detaildarstellung eines Funktionsbereiches des Kunststoffüberzuges nach Fig. 1 ;
Fig. 3 schematische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen magnetisierbaren Beschichtung und
Fig. 4 schematische Detaildarstellung eines Funktionsbereichs gemäß Fig. 3.
Fig. 1 zeigt in einer schematischen Schnittdarstellung einen Werkstoffverbund, bestehend aus einem Grundwerkstoff 1 und einem auf Basis mehrerer unterschiedlicher Polymerwerkstoffe gebildeten Kunststoffüberzug 2. Der Kunststoffüberzug 2 ist seinerseits aus mehreren schichtartigen Bereichen aufgebaut, die der Kontur des Grundwerkstoffes folgend nebeneinander angeordnet sind und die Funktionsbereiche A, B, C und D ausbilden. Auch enthält der Kunststoffüberzug 2 in die Matrizen der Polymerwerkstoffe eingelagerte, eigenschaftsverändernde Komponenten .
Die einzelnen schichtartigen Funktionsbereiche A bis D des Kunststoffüberzuges 2 unterscheiden sich hinsichtlich der in den einzelnen Funktionsbereichen eingelagerten, eigenschaftsverändernden Komponenten und/oder hinsichtlich der verwendeten Polymerwerkstoffe. So besteht beispielsweise der Kunststoffüberzug im Funktionsbereich A aus einem Polymerwerkstoff mit der Matrixstruktur M In diesem Polymerwerkstoff sind die eigenschaftsverändernde Komponenten E1 F E2 bis Ex in einer Konzentration von jeweils C,, C2 bis Cx eingelagert. Der Kunststoffüberzug 2 ist im Funktionsbereich B ebenso wie im Funktionsbereich A auf Basis eines Polymerwerkstoffes mit der Matrixstruktur M^ aufgebaut, enthält jedoch im Unterschied zum Funktionsbereich A lediglich eine eigenschaftsverändernde Komponente Ey in der Konzentration Cy. Im Funktionsbereich C ist der Kunststoffüberzug 2 durch einen Polymerwerkstoff mit der Matrixstruktur M2 gebildet. Innerhalb dieses Funktionsbereiches sind keine eigenschaftsverändernden Komponenten in der Matrix M2 des Polymerwerkstoffes eingelagert. Der Funktionsbereich D des Kunststoffüberzuges 2 ist schließlich ebenso wie der Funktionsbereich C auf Basis des Polymerwerkstoffes mit der Matrixstruktur M2 aufgebaut. Im Unterschied zum Funktionsbereich C sind jedoch innerhalb des Funktionsbereiches D die eigenschaftsverändernden Komponenten Ex in der Konzentration Cx und Ez in der Konzentration Cz in der Matrix M2 eingelagert.
In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist der erzeugte Oberflächenzustand des Grundwerkstoffes 1 bearbeitungsbedingt in den Funktionsbereichen B bis D gedreht und im Funktionsbereich A zusätzlich geschliffen. Grundsätzlich ist jedoch eine spezielle Oberflächenbehandlung des Grundwerkstoffes 1 vor dem Aufbringen eines Kunststoffüberzuges 2 nicht erforderlich.
Fig. 2 zeigt in einer schematischen Detaildarstellung den Aufbau des Funktionsbereiches A gemäß Fig. 1. Deutlich zu erkennen ist hier, daß der Funktionsbereich A aus unterschiedlichen schichtartigen Bereichen I bis X aufgebaut ist, die der Oberflächenkontur des Grundwerkstoffes folgend übereinander angeordnet sind. Wie auch die einzelnen Funktionsbereiche A bis D unterscheiden sich diese einzelnen schichtartigen Bereiche I bis X bezüglich der in diesen Bereichen eingelagerten, eigenschaftsverändernden Komponenten und/oder der verwendeten Polymerwerkstoffe. In diesem Anwendungsbeispiel nach Fig. 2 ist der Kunststoff Überzug 2 in den einzelnen Bereichen I bis X auf Basis desselben Polymerwerkstoffes mit der Matrixstruktur M^ aufgebaut. Hinsichtlich der in der Matrix M des Polymerwerkstoffes eingelagerten, eigenschaftsverändernden Komponenten unterscheiden sich jedoch die schichtartigen Bereiche I bis X. So enthält die erste Teilschicht I die Komponente E in der Konzentration C^ die Teilschicht II die Komponente E2 in der
Konzentration C2, die Teilschicht III die Komponente E3 in der Konzentration C3 und die Teilschicht X schließlich die Komponenten Ex in der Konzentration Cx. Die in den Fig. 1 und 2 beispielhaft dargestellte Ausbildung des Kunststoffüberzuges 2 zeigt in vorteilhafter Weise die Kombination unterschiedlicher Polymer- und Einlagerungsstoffe, die auf ein und demselben Grundwerkstoff aufgebracht zu einem zusammenhängenden Kunststoffüberzug 2 ausgebildet sind, der in verschiedenen Funktionsbereichen eine unterschiedliche Zusammensetzung und einen unterschiedlichen Aufbau aufweist.
Fig. 3 zeigt in einer schematischen Schnittdarstellung eine erfindungsgemäße magnetisierbare Beschichtung B, die auf einen Grundwerkstoff G aufgebracht wurde. Die Beschichtung B besteht aus einem auf Basis wenigstens eines Polymerwerkstoffs gebildeten Kunststoffüberzug.
Die Beschichtung B ist aus mehreren schichtartigen Bereichen aufgebaut, die der Kontur des Grundwerkstoffs folgend nebeneinander angeordnet sind und die Funktionsbereiche A, B und C ausbilden. Diese Funktionsbereiche der Beschichtung B unterscheiden sich sowohl hinsichtlich der einzelnen eingelagerten Zusatzstoffe als auch hinsichtlich der verwendeten Polymerwerkstoffe. Auch kann die Konzentration der eingelagerten Zusatzstoffe variieren. In den Fign. sind Polymerwerkstoffe entsprechend ihrer Matrixstruktur mit M, Zusatzstoffe mit Z und die Konzentration mit C bezeichnet. So besteht beispielsweise die Beschichtung B im Funktionsbereich A aus einem Polymerwerkstoff mit der Matrixstruktur M1 ( in den die Zusatzstoffe Z., und Z2 in einer Konzentration von jeweils C, und C2 eingelagert sind. Dabei handelt es sich bei dem Zusatzstoff Z um magnetisierbare Teilchen. Im Funktionsbereich A ist die Beschichtung B über entsprechende Magnetisiereinrichtungen mithin magnetisierbar, so daß dieser Bereich der Beschichtung zugleich als Informationsträger nutzbar ist. Die Beschichtung B ist im Funktionsbereich B ebenso wie im Funktionsbereich A auf Basis eines Polymerwerkstoffs mit der Matrixstruktur M1 aufgebaut, enthält jedoch im Unterschied zum Funktionsbereich A lediglich den Zusatzstoff Z2 in der Konzentration C2 und weist keine magnetisierbaren Teilchen auf. Dieser Bereich der Beschichtung B ist mithin nicht magnetisierbar. Im letzten Funktionsbereich C der Beschichtung B ist der Kunststoffüberzug aus einem Polymerwerkstoff mit der Matrixstruktur M2 gebildet. Innerhalb dieses Funktionsbereiches sind keine zusätzlichen Stoffe in die Matrix M2 des Polymerwerkstoffs eingelagert. In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist der erzeugte Oberflächenzustand des Grundwerkstoffs G bearbeitungsbedingt in den Funktionsbereichen A und B gedreht und in dem Funktionsbereich A zusätzlich geschliffen. Grundsätzlich ist jedoch eine spezielle Oberflächenbehandlung des Grundwerkstoffs G vor dem Aufbringen der Beschichtung B nicht erforderlich.
Fig. 4 zeigt in einer schematischen Detaildarstellung den Aufbau des Funktionsbereichs A gemäß Fig. 3. Zu erkennen ist hier, daß der Funktionsbereich A aus unterschiedlichen schichtartigen Teilbereichen A, bis A4 aufgebaut ist, die der Oberflächenkontur des Grundwerkstoffs folgend übereinander angeordnet sind. Wie auch die einzelnen Funktionsbereiche A bis C gemäß Fig. 1 unterscheiden sich die einzelnen schichtartigen Teilbereiche A1 bis A4 bezüglich der in diesen Bereichen eingelagerten Zusatzstoffe und/oder der verwendeten Polymerwerkstoffe. In dem Anwendungsbeispiel gemäß Fig. 2 ist die Beschichtung B im Funktionsbereich A in den einzelnen Teilbereichen A1 bis A4 auf Basis desselben PolymenΛterkstoffs mit der Matrixstruktur M aufgebaut. Hinsichtlich der in der Matrix M1 des Polymerwerkstoffs eingelagerten Zusatzstoffe unterscheiden sich jedoch die einzelnen Teilbereiche A1 bis A4. So enthält die erste Teilschicht den Zusatzstoff Z2 in der Konzentration C2, die Teilschicht A2 den Zusatzstoff Z2 in gleicher Konzentration wie auch in der Teilschicht A, sowie zuzüglich den Zusatzstoffes Z in der Konzentration C Bei dem Zusatzstoff Z handelt es sich um magnetisierbare Teilchen, wohingegen der Zusatzstoff Z2 ein beispielsweise die Korrosionseigenschaften der Beschichtung B verbessernder Zusatzstoff ist. Der Teilbereich A3 enthält schließlich als Zusatzstoff Z1 in der Konzentration C, nur noch magnetisierbare Teilchen. Die dem Grundwerkstoff G direkt übergeordnete Teilschicht A4 enthält im Unterschied zu den darüber angeordneten Teilschichten AT bis A4 keinerlei Zusatzstoffe mehr und wird ausschließlich durch den Polymerwerkstoff mit der Matrixstruktur M1 gebildet.
Die in den Fign. 3 und 4 beispielhaft dargestellte Ausbildung der magnetisierbaren Beschichtung B zeigt in vorteilhafter Weise die Kombination unterschiedlicher Polymer- und Zusatzstoffe, die in einem Arbeitsgang auf ein und demselben Grundwerkstoff G aufgebracht zu einer zusammenhängenden Beschichtung B ausgebildet sind, der in verschiedenen Funktionsbereichen eine unterschiedliche Zusammensetzung und einen unterschiedlichen Aufbau aufweist, wobei die im Funktionsbereich A eingelagerten magnetisierbaren Teilchen eine Verwendung der Beschichtung auch als Informationsträger ermöglichen.
Bezugszeichenliste
B Beschichtung
2 Kunststoffüberzug
G Grundwerkstoff
1 Grundwerkstoff
A, B, C Funktionsbereich
A.,...AZ Teilbereich
M,....Mz Matrixstruktur
Zusatzstoff
C,... Cz Konzentration
E .. Ez eigenschaftsverändernde Komponente

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Beschichtung aus einem auf Basis mindestens eines Polymerwerkstoffes gebildeten Überzug (2), der wenigstens eine in die Matrix des Polymerwerkstoffes eingelagerte, eigenschaftsverändernde Komponente beinhaltet, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Überzug (2) aus mehreren schichtartigen Bereichen gebildet ist, von denen zumindest einer die eigenschaftsverändernde Komponente beinhaltet.
2. Beschichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß sich die einzelnen schichtartigen Bereiche bezüglich der eingelagerten, eigenschaftsverändernden Komponenten und/oder der verwendeten Polymerwerkstoffe unterscheiden.
3. Beschichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration der in einem schichtartigen Bereich eingelagerten, eigenschaftsverändernden Komponenten in Schichtdickenrichtung variiert.
4. Beschichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen schichtartigen Bereiche der Oberflächenkontur des Grundwerkstoffes (1) folgend übereinander angeordnet sind.
5. Beschichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen schichtartigen Bereiche der Oberflächenkontur des Grundwerkstoffes (1 ) folgend nebeneinander angeordnet sind, wobei die sich zwischen je zwei unterschiedlichen Bereichen erstreckende Trennungslinie quer zur Oberflächenkontur des Grundwerkstoffes (1 ) verläuft.
6. Beschichtung, bestehend aus einem auf Basis wenigstens eines Polymerwerkstoffs gebildeten Kunststoffüberzug und einem in die Matrix des Polymerwerkstoffs eingelagerten Zusatzstoff, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzstoff magnetisierbare Teilchen enthält.
7. Beschichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzstoff als magnetisierbare Teilchen Chromdioxid enthält.
8. Beschichtung nach den Ansprüchen 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzstoff eigenschaftsverändernde Komponenten beinhaltet.
9. Beschichtung nach den Ansprüchen 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug aus mehreren schichtartigen Bereichen besteht.
10. Beschichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich die einzelnen Bereiche hinsichtlich des eingelagerten Zusatzstoffs und/oder des verwendeten Polymerwerkstoffs unterscheiden.
11. Beschichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration des eingelagerten Zusatzstoffs innerhalb eines schichtartigen Bereichs variiert.
12. Beschichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß diese eine Oberfläche aufweist, die aus in verschiedenen Ebenen liegenden Schichtbereichen gebildet ist.
13. Beschichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß untere Schichten zumindest bereichsweise durch Abtragen oberer Schichten oder Abdecken unterer Schichten beim Aufbringen oberer Schichten freigelegt sind.
14. Beschichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche strukturiert ist.
15. Verfahren zur Herstellung einer Beschichtung, bei der mindestens ein Polymerwerkstoff unter Zugabe wenigstens einer eigenschaftsverändernden Komponente auf die zu beschichtende Oberfläche eines Grundwerkstoffes (1) aufgetragen und durch anschließende Energiezufuhr vernetzt wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Polymerwerkstoff in Abhängigkeit der beigemengten, eigenschaftsverändernden Komponente schichtartige Bereiche ausbildend aufgetragen wird.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Polymerwerkstoff in einem Arbeitsgang mit der eigenschaftsverändernden Komponente vermengt und auf die zu beschichtende Oberfläche aufgetragen wird.
17. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß dem Polymerwerkstoff vor einem Auftrag auf die zu beschichtende Oberfläche die eigenschaftsverändernde Komponente beigemengt wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Polymerwerkstoff in flüssiger Form aufgetragen wird.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß als Matrixwerkstoff eine Kombination unterschiedlicher Polymerwerkstoffe verwendet wird.
20. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vernetzung unter Verwendung eines elektrostatischen Feldes durchgeführt wird.
21. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vernetzung unter Verwendung wellenlängenspezifischer Strahlung durchgeführt wird.
22. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die schichtartigen Bereiche mit unterschiedlicher Schichtdicke ausgebildet werden.
23. Verfahren zur Herstellung einer Beschichtung, bei dem der Polymerwerkstoff auf die zu beschichtende Oberfläche aufgetragen und durch anschließende Energieeinwirkung polymerisiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß dem Polymerwerkstoff zur Schaffung eines zumindest bereichsweise magnetisierbaren Kunststoffüberzugs ein magnetisierbare Teilchen enthaltener Zusatzstoff beigemengt wird.
24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Polymerwerkstoff sowie der Zusatzstoff pulverförmig aufgetragen werden.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Polymerwerkstoff in flüssiger Form aufgetragen wird.
26. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß unter Vorbestimmung der gewünschten Schichtdicke und in Kenntnis der Auftragsmenge pro Zeit über eine Weg-Zeit-Steuerung die exakte Auftragsmenge zur Erzielung der vorbestimmten Schichtdicke steuerbar ist.
27. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schichtdickenmessung berührungslos durchgeführt wird.
28. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtdickenmessung mittels Ultraschall durchgeführt wird.
29. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung derart erfolgt, daß keine Vernetzung stattfindet und daß bei Fehlern die aufgebrachte Schicht entfernt und das Werkstück neu beschichtet werden.
30. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß obere Schichten zur Freilegung von unteren Schichten abgetragen werden.
31. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche strukturiert wird.
32. Verfahren nach Anspruch 31 , dadurch gekennzeichnet, daß die Strukturierung vor dem Vernetzen, jedenfalls vor dem endgültigen Erstarren während der Polymerisation durchgeführt wird.
33. Vorrichtung zur Herstellung einer Beschichtung mit einer den Polymerwerkstoff auf die zu beschichtende Oberfläche auftragenden Anordnung, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß eine Zuführungseinrichtung vorgesehen ist, die dem Polymerwerkstoff eigenschaftsverändernde Komponenten beimengt.
34. Vorrichtung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungseinrichtung die eigenschaftsverändernden Komponenten dem Polymerwerkstoff zeitgleich mit dessen Auftrag auf die zu beschichtende Oberfläche beimengt.
35. Vorrichtung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungsrichtung die eigenschaftsverändernden Komponenten dem Polymerwerkstoff vor dessen Auftrag auf die zu beschichtende Oberfläche beimengt.
36. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 33 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß eine Regelungseinrichtung vorgesehen ist, die mit einer Meßeinrichtung die Zuführung der eigenschaftsverändernden Komponenten nach Art und Menge erfaßt und eine der Art und/oder Menge entsprechendes Signal abgibt und die dieses Signal mit einer vorgebbaren Referenzgröße vergleicht und bei Gleichheit die Zuführung beendet.
37. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 33 bis 36, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zuführungseinrichtung vorgesehen ist, die dem Polymerwerkstoff einen magnetisierbare Teilchen enthaltenen Zusatzstoff beimengt.
38. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 33 bis 37, dadurch gekennzeichnet, daß eine Magnetisiereinrichtung vorgesehen ist, die in die Matrix des Polymerwerkstoffs eingelagerte magnetisierbare Teilchen selektiv magnetisiert.
39. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß diese eine Regelanlage zur Weg-Zeit-Steuerung aufweist.
40. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß diese eine Vorrichtung zur berührungslosen Dickenmessung aufweist.
41. Vorrichtung nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, daß dies eine Ultraschalldickenmeß-Einrichtung ist.
42. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß diese eine Einheit zum Abblasen einer aufgebrachten Beschichtung aufweist.
43. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß diese eine Einheit zum Abtragen oberer Schichten und Freilegen unterer Schichten aufweist.
44. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß diese eine Einheit zur Strukturierung der Oberfläche der Beschichtung aufweist.
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