用于制造物件的特别是杆体的表面涂层的方法和带有表面涂层的物件

摘要

本发明涉及一种用于制造物件的特别是杆体表面的表面涂层的方法，其中，至少在表面(3)的一部分上涂覆一涂层(4)，涂层内包含可膨胀的颗粒。对涂层的一个表面区(2，2a，2b，2c)这样进行处理，使得颗粒膨胀，涂层的另一表面区(13)不受处理。此外，本发明还涉及一种物件，特别是杆体(1)，其表面至少局部配备含有这种可膨胀的颗粒的涂层(4)，其中，在涂层的一个表面区(2，2a，2b，2c)内其颗粒膨胀，而在另一表面区(13)内不膨胀。这里第一个表面区(2，2a，2b，2c)突出于后一个表面区(13)的表面。

说明书

本发明涉及一种用于制造物件的特别是杆体(Stift，铅笔)的表面涂层的方法和带有表面涂层的物件。日用品的表面常常例如通过喷涂或浸渍油漆覆盖层的方式设置一涂层。对于外观要求高的物件表面，大多还需要用于表面构型的其他措施。经常出现这样的情况，即，涂层应该具有特殊的触觉性能，例如更好的手感。通常涂覆相关的提高手感的涂层不存在什么特别的困难。此外，表面的手感可以通过从其上突起的单元，例如由防滑材料组成的粒结、筋条等等形式的突起的构造达到。对此，例如由GB 1 442 823已知，在表面上施加开始时能流动的和在以后硬化成突起的构造的物质。在该已知方法中，涂覆的物质包含这样的颗粒，它们在加热时转变成膨胀状态，由此扩大涂覆构造的体积。由于在涂覆时刻的流动性而难以达到可精确地重复的形状，这特别是当需要产生由许多同样形状的构造组成的图案时，将得到无法接受的结果。由于涂覆物质的流动而造成边缘不清晰或相互渗透的构造或图案。此外，精确地涂覆能流动的物质在技术上也比较复杂，因为需要具有精确地工作的定量给料系统的装置。这种已知方法的缺点还有，不同图案之间的更换势必带来整个定量给料系统昂贵的更换。此外形状和图案造型的可能性也很受局限。

由此出发，本发明的目的是，提出一种方法，用它可以以工艺简单的方式在物件特别是杆体上制造品质高贵的、视觉和触觉舒适的带有突起区域的涂层。此外目的是，创造一种具有品质高贵、视觉和触觉舒适的表面涂层的物件，特别是杆体。

上述目的按权利要求1和权利要求11得以实现。在按权利要求1的方法中，至少在表面的一部分上涂覆包含可胀大的颗粒的涂层物质，其中，对涂层的一个表面区这样进行处理，使得颗粒膨胀，涂层的另一表面区不受处理。用这种方法得到了许多造型上的可能性，其中，以简单的工艺方式在物件的特别是铅笔、彩笔和化妆笔的表面上可以产生具有不同厚度并从而具有提高手感的突起构造的涂层。这通过使包含在涂覆的涂层中的尤其是可热膨胀的颗粒有选择地膨胀的方式实现。通过相应的处理所得到的突起的表面区的份额可以例如大于其余的包含未处理的因而也就未膨胀的颗粒的涂层表面区(面积)，从而加深设计单元，如图案或文字串。原则上颗粒的膨胀程度可以通过所述处理的相应的持续时间加以控制。也可以设想，仅仅使在涂层表面附近的厚度区内的颗粒发生膨胀。

在一种特别优选的方法中采用微型空心球，特别是在未膨胀状态具有2μm至45μm的平均颗粒尺寸的那种微型空心球作为可膨胀的颗粒。微型空心球有一可加热软化的聚合物外壳，它包裹着一种易于蒸发的液体。在加热时聚合物材料软化，微型空心球通过在里面汽化的液体被吹胀到比其原来大几倍的尺寸。膨胀的微型空心球造成涂层体积的加大，由此形成突起的构造或表面区，它们具有加大的表面粗糙度和手感。

但是此外也可以考虑采用无机颗粒如膨胀云母(Blaehglimmer)或特别的膨胀石墨(Blaehgraphit)或可膨胀的塑料颗粒。

颗粒的膨胀最好用接触技术(Kontakttechnik)进行。其中，使一至少加热到膨胀所需要的温度的、具有相当于涂层突起的表面区的外形轮廓和面积的接触面的物体与涂层相接触。与已知方法不同，用这种方法可以产生具有清晰边界和相同突起构造的任意造型和尤其是复杂的图案。在一种优选的方法变型方案中，为了加热涂层的相应于以后将突起的表面区的区域，例如内置在一冲头内的加热体移向物件表面，并在颗粒膨胀之后重新远离物件。

颗粒的膨胀也可以通过这样的方式非接触地进行，即，例如一相应于突起的表面区的涂层区域用富含能量的光束，例如激光束照射。特别是如果采用激光束的话，这种光束的横截面面积也可以精确地确定。

涂层的涂覆在任何情况下可以毫无问题地例如通过浸渍、喷涂、刷涂，用穿孔法(Durchstossverfahren)或通过丝网印刷进行。后一种方法例如适合于这样的情况，即如果只应该部分表面区配备含有膨胀颗粒的涂层的话。在用穿孔法时，例如外包木材的杆体通过一入口推入含有液态涂层材料的容器内，杆体通过一出口重新离开该容器，在出口上刮掉多余的涂层物质。在这种以及还有其他涂覆方法中，一定部分表面区的颗粒在涂层干燥后或在还未干燥的状态下便已经用各自合适的方式方法(特别是通过热作用)转变到其膨胀状态。

膨胀颗粒可能部分穿透涂层的表面，由此形成裂纹和毛刺，它们造成视觉以及触觉的效应。可以想象，为了得到便于握持的涂层采用一种自身防滑或自身便于握持的材料。那么膨胀的颗粒主要用来形成突起的分表面区和构造，并且例如由于所述的形成裂纹和毛刺进一步提高手感。但是也可以设想，颗粒尤其是非接触地膨胀，如果涂层材料还没有完全硬化的话，例如还是粘稠的。结果是，可以得到突起的表面区，其中膨胀的颗粒不穿透涂层的表面，而是用涂层材料覆盖。

对于具有圆形或椭圆形横截面的杆体或其他物件，例如工具柄，如刷柄或锤柄，上述接触技术可以这样地改变，即，待处理物件在一物体的表面上滚动，在这个表面上设置至少具有颗粒膨胀温度的接触面。用这种滚动技术可以以工艺非常简单的方法产生复杂图案中的突起的构造。

实现开头所述目的的物件至少在其表面的一部分上具有包含可膨胀的颗粒的涂层，其中在涂层的一个表面区内其颗粒膨胀，在另一表面区内不膨胀，其中，第一个表面区突出于后一个表面区的表面。换言之，第一个表面区具有比后一个表面区大的厚度，像前面已经说过的那样，除了有利的简单的制造外，表面造型的设计自由度特别突出。例如，突起的或不突起的分表面区的相应份额是可以改变的。突起的涂层区例如可以构成涂覆表面的绝大部分，亦即成为涂覆表面在审美方面突出的单元，如前面已经提到过的那样，由例如文字串形式的凹陷构成。另一种造型可能性在于，涂层材料和混入的颗粒具有不同的颜色。由此可以产生突起的和不突起的或凹陷的具有明显区别的颜色形态的分表面区。

这种构型效果可以特别有利地应用在批量生产产品如铅笔、彩笔和化妆笔方面。这特别适用于外包木材的杆体。微型空心球最好是可膨胀的颗粒，它们在初始状态具有5-20μm的平均颗粒尺寸，并在膨胀状态至少成倍扩大。

现在参照附图详细说明本发明。附图表示：

图1表示物件，例如杆体表面区的示意横剖视，它表示包含可膨胀的颗粒的涂层用接触技术热处理，

图2图1的表面区在热处理之后，

图3其表面局部配备包含可膨胀的颗粒的涂层的杆体的俯视图，

图4表示按图1的接触技术的方法变型方案的示意横剖视。

为了在物件-下面以外包木材的杆体1为例-的表面上配备突起的构造或表面区2，2a，首先在其整个表面3或分表面3a(图3)上涂覆含有可膨胀的颗粒例如微型空心球的涂层4。这里例如可以采用具有由混合聚合物(CAS-Nr.25214)组成的外壳的微型空心球，它们可以从D-46446 Emmerich，Akzo Nobel化学股份有限公司买到。作为涂层的原材料例如可以采用按后面列出的例子的配制品。对于应该整体配备涂层4的杆体1的情况，适宜采用前面已简单提到过的穿孔法。而如果仅仅是分表面3a配备含有可膨胀颗粒的涂层4，例如像在图3中所示的杆体1a，那么这可以例如用丝网印刷法进行。在涂层4硬化后，有选择地进行膨胀。为此，将表面3或涂层4的一个区域5加热到当时所用颗粒的膨胀温度以上的温度。其中区域5的尺寸相当于以后突起的表面区2，2a。涂层4的其他区域或表面区13不受处理，亦即其颗粒保持其原先未膨胀的状态。如果如图1中所示，为了颗粒膨胀而采用接触技术，使一至少加热到相应膨胀温度的具有相当于突起表面2，2a的接触面7的物体6与涂层4接触。如果应该产生许多突起的构造2，2a，那么需要相应数量的物体6。它们可以全部排成例如一列或多列地设置在一共同的支架8上。接触面7基本上与待处理表面的轮廓匹配，例如对于杆体(铅笔)的情况也和其表面一样圆柱形地弯曲。突起表面区2，2a的横截面形状可以在一定程度上通过接触面7的形状控制。如图2中所示，表面区2的顶面例如可以依据杆体1的表面成形，亦即大致与杆体表面3同心分布。但是也可以设想，突起的表面区2a例如做成凸形造型。这种造型例如通过一互补的，亦即做成中凹形状的接触面7a支持。

对于图3的杆体，其表面的分表面3a借助于丝网印刷或用其他方式设置涂层4。在分表面3a或者那里存在的涂层4内具有例如用上面所述的接触技术产生的突起构造或表面区2b。

图4中示意表示一种方法变型方案，其中，使一圆柱形物件例如杆体1b在一个例如板状工具10的表面上沿箭头11方向滚动，以便在规定的表面区内触发颗粒膨胀。为此，在工具内存在相当于加热体的加热元件12，它们具有与工具表面齐平的接触面7a。加热元件12设置在一相应于产生以后的图案的突起构造的栅格中。其接触区7a相应于待产生的突起表面区2a的尺寸。当时所需要的杆体1b与工具10之间的相对速度取决于涂层4与加热元件12之间所希望的接触持续时间。涂层4中的热处理也可以这样进行，即，杆体位置固定并可绕其纵向中心线旋转地保持，这时工具10例如沿箭头11方向运动。

作为涂层，可以考虑采用以下示例的配方(百分比数据是重量百分比)：

例1：

对于合适的水基油漆的穿孔法

  结合剂：含水聚氨酯分散剂(Alberdingk APU 1061) 1) 83％  聚氨酯-凝结剂(Rheolate 255)                   2) 10％  聚氨酯-凝结剂(Rheolate 244)                   2) 2.3％  弥散添加剂(Disperbyk-192)                     3) 1％  可膨胀的微型空心球(Expancel 551 DU40)         4) 9％

  润湿剂(Tego Wet 510)                   5)   0.3％  矿物油为基的去泡剂(Drewplus T 4202)    6)   0.4％  含水彩色浸渍剂(Levanyl Blau G-LF)      7)   3％

例2：

水基无色面漆

  结合剂：含水聚氨酯分散剂(Alberdingk U 210)    1)   80％  可膨胀的微型空心球(Expancel 820 SL 40)        4)   18％  聚氨酯-凝结剂(Rheolate 244)                   2)   1.5％  凝结剂(DSX 3290)                              8)   0.2％  矿物油为基的去泡剂(Drewplus T4202)            6)   0.3％

例3：

可紫外线硬化的彩色漆

  UV-结合剂：(Genomer 1343)                    9)   13％  聚合抑制剂(Genorad 16)                       9)   0.3％  UV-结合剂(Genomer 5275)                      9)   11％  凝结剂(Aerosil 380)                          10)  0.3％  UV-结合剂(特殊树脂01-554)                    9)   16％  UV-光电起始剂(Irgacure 819)                  11)  1％  UV-光电起始剂(Darocur 1173)                  11)  2％  UV-彩色浸渍剂(Microlith Black C-K)           11)  0.5％  去泡剂(Byk 020)                              3)   0.2％  柔软感添加剂(Daiplacoat RHC-731 Clear)       12)  11％  消光剂(Syloid Rad 2105)                      13)  3％  UV-结合剂(Genomer 6050/TM)                   9)   29％  可膨胀的微型空心球(Expancel 551 DU 40)       4)   12.7％

例4：

含溶剂的无色面漆

  结合剂(硝化纤维H 22)                        14)   19％  以柠檬酸三丁酯为基的软化剂(Citrofol A1)     4)    5％  树脂-结合剂(合成树脂SK)                     15)   6％  溶剂(Aceton)                                16)   60％  可膨胀的空心球(Expancel 091 DU 120)         4)    10％

例5：

适合于丝网印刷的水基彩色漆

  结合剂：含水聚氨酯分散剂(Liopur 97-282)     17)   50.6％  聚氨酯-凝结剂(Rheolate 244)                 2)    3％  含水彩色浸渍剂(Levanyl Blau G-LF)           7)    0.7％  含水彩色浸渍剂(Levanox WeiβRNZ-SF)         7)    5％  溶剂(1.2 Propandiol)                        18)   10％  去泡剂(EFKA 2526)                           19)   0.7％  可膨胀的微型空心球(Expancel 091 DU 140)     4)    30％

制造商：

1)Alberdingk Boley GmbH，D-47829 Krefeld

2)Elementis，Ambachtsweg 8，4906 CH Oosterhout，Holland

3)Byk Chemie GmbH，D-46462 Wesel

4)Akzo Nobel Chemicals GmbH，D-46446 Emmerich

5)Tego Chemie Service GmbH，D-45127 Essen

6)Drew Ameroid Deutschland GmbH，D-63073 Offenbach

7)Bayer AG，D-51368Leverkusen

8)Cognis Deutschland GmbH，D-40551 Düsseldorf

9)Rahn AG，CH-8050 Zürich

10)Degussa AG，D-60287 Frankfurt a.M.

11)Ciba，CH-4002 Basel

12)Gustav Grolman GmbH & Co.KG，D-41468 Neuss

13)Grace Davison Europe，D-67547 Worms

14)Hagedorn AG，D-49078 Osnabrück

15)Degussa Hüls/Creanova Spezialchemie GmbH，D-53859Niederkassel

16)Biesterfeld Spezialchemie GmbH，D-20095 Hamburg

17)Synthopol Chemie，D-21605 Buxtehude

18)Merck KGaA，D-64293 Darmstadt

19)EFKA Additives B.V.，8440 AN Heerenveen，Netherlands

附图标记表

1   杆体

2   突起的表面区

3   表面

3a  分表面

4   涂层

5   区域

6   物体

7   接触面

8   支架

9   顶面

10  工具

11  箭头

12  加热元件

13  表面区