[发明专利]用于耐磨且抗粘附的表面涂层的涂料组合物

说明书

技术领域

本发明涉及根据权利要求1的主题的耐磨且抗粘附的表面涂层的涂料组合物以及它们特别在印刷工业中的应用。

背景技术

在工业的许多领域中，此种表面是受欢迎的，介质在经常使其粘附失效的表面上进行粘附会遇到阻碍或者至少是有困难的。这里的实例是很容易清洗的机械装置，和抗化学药品粘附的内涂层的反应器和管道。

一个突出的实例是接触承印物的表面。在印刷机中和特别在单面印刷/背面印刷(双面印刷)-旋转式印刷机中，如果这样的运输表面或导向表面常常与携带承印物例为纸，厚纸片或薄膜的灰尘接触，或者甚至与先前已经付印的油墨或油漆接触。这样的表面将不能设置抗粘附的涂层，特别是排色涂层，那么在运输表面或导向表面产生所谓的墨水构造，由此影响了后面印刷图像的损害。接触承印物的表面对于运输圆筒的纸张常常形成可变化的圆筒包衬(所谓的“外套”)。此外，这样的表面很难清洗。

此外接触承印物的表面常常配备有一种构造，也就是说，它包含有一种供微米范围结构突起物的基材，例如薄片。该结构突起物能够例如通过电力产生或者热力喷射产生。结构突起物的目的在于引导承印物，方法是结构突起物由于它产生的表面粗糙度而阻止了承印物和导向表面之间的相对运动，因此通过打光或润滑而防止了印刷图像的损害。

抗粘附和特别排色的所谓功能涂层在印刷工业中的所述的使用对涂层体系至少提出了两个要求：一是要求涂层体系必须可以涂在显微结构的表面上，并在这里耐久地粘附，另一个要求是涂层体系必须极端的耐磨，因此通过承印物运输或接触将无损害地经受持久的负荷。

为了清楚说明：工业印刷机为海德堡印刷机股份公司的速度主控器SM 102每小时将印刷消耗达18,000张纸。这对应着5Hz的接触频率(具有相互紧接纸张的导向表面)。

除了所提到的运输表面或导向表面外，在印刷机中，也有其他的元件/组分与油墨或油漆相接触，例如油墨槽/油漆槽、刮刀片、刮刀槽或捏子。功能涂层在这里也能防止污染或者容易清洗。

迄今在工业应用中最经常使用的此种抗粘附涂层的两种材料一方面是硅树酯[聚(二有机基硅氧烷)，多半是聚二甲基硅氧烷]，另方面是全氟化聚烯烃，多半是聚四氟乙烯。后者商品名称为TEFLON TM，其中在化学工业中的装置的涂层中得到了进一步的推广。许多的专利和出版物描述了硅树酯的应用(例如NL 6610980、US 5,7164,44A、US 5,736,249A)和全氟化聚合物的应用(例如，A.E.Feiring，J，F.Imbalzano，D，L，Kerbaw，Adv，Fluoropcast，plast Eng，1994，27)以及二者混合物的应用(例如US 3,592,790A、JP 62-260787A2、JP 01-167393A2、JP 02-182767A2、EP 681013A3、US 5,631,042A)。

两种材料共同点是约20mN/m的低的表面能，超过200℃的温度稳定性，以及很低的机械硬度。两个体系的缺点是在其他的介质中溶解度很差，因此涂层的涂敷多半是由乳浊液，由蒸汽相或(在氟聚合物的场合下)由很昂贵的全氟化溶剂实现的。

两个聚合物族也用于有机聚合物涂层的变型(例如在JP 11-124497A2中)。

具有较高机械硬度的涂层可以在传统的有机溶剂中通过不同的有机基取代的硅烷共同的水解和结合(溶胶-凝胶法)来制造(例如DE 4444780A1、US 4,684,577A)。这个方法的另一个优点在于所形成的聚硅氧烷在极性基材上稳定的共价的连接。但这样的体系不会达到极低的表面能，因此不能达到极端的抗粘附作用。

具有全氟化有机基的硅烷的应用使得全氟烷基在不同的极性材料表面为玻璃、陶瓷、金属和金属氧化物表面的共价连接成为可能。利用这样的化合物的涂敷能够制造具有很低表面能(低于20mN/m)的涂层，此外这样的涂层能经受热度达300℃或更高的温度。有些专利描述了通过蒸发(例如US 5,166,000A1、EP 571896)或者利用溶解(例如JP 09-087402A2)而制造这样化合物涂敷，由此形成了很薄的(在极端情况下单分子厚)涂层。仅仅由氟烷基硅烷形成的涂层具有下列缺点，薄涂层的耐耐磨性一般不足以在长期机械负荷的情况下保持抗粘附作用。