DE10039832A1 - Verfahren zur Veränderung der chemischen, elektrischen oder physikalischen Oberflächeneigenschaft eines Werkstückes - Google Patents

Verfahren zur Veränderung der chemischen, elektrischen oder physikalischen Oberflächeneigenschaft eines Werkstückes

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Veränderung der chemischen, elektrischen oder physikalischen Oberflächeneigenschaft eines Werkstückes, wobei auf zumindest einen Bereich der Werkstückoberfläche eine Beschichtung aufgebracht wird. Um eine gezielte, selektive oder ganzflächige Beschichtung einer Werkstückoberfläche mit geringem technischen Aufwand erreichen zu können, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass einem Toner als Übertragungsmedium die entsprechenden oberflächeneigenschaftverändernden Bestandteile beigegeben werden und dass der Toner auf elektrophotographischem Wege auf die Werkstückoberfläche aufgebracht wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Veränderung der chemischen, elek­ trischen oder physikalischen Oberflächeneigenschaft eines Werkstückes, wobei auf zumindest einen Bereich der Werkstückoberfläche eine Beschichtung auf­ gebracht wird.
Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche chemische, bzw. physika­ lische Verfahren bekannt, mit denen sich die Oberflächeneigenschaften eines Werkstückes verändern lassen. Beispiele für derartige Verfahren sind Siebdruck, Sol-Gel-Beschichtungen oder CVD- bzw. PICVD-Verfahren. Diese sind bereits vielfältig in der Literatur beschrieben worden. Für diese Verfahren werden aufwendige Apparaturen benötigt.
In der DE 38 40 071 A1 ist ein Verfahren beschrieben, bei dem eine Salzschicht zum Vorspannen auf eine Glas- oder eine Glaskeramik aufgebracht wird.
Weiterhin bekannt sind Siebdruckverfahren, mit denen Glas-, Glaskeramik-, Keramik- und Kunststoffwerkstoffe ebenfalls selektiv oder ganzflächig bedruckt werden können, um so die Oberflächeneigenschaften zu verändern. Diese Ver­ fahren werden allerdings in erster Linie zur Dekoration eingesetzt. Nachteilig bei Siebdruckverfahren sind die Siebherstellung, insbesondere bei kleinen Stück­ zahlen, die Siebdruckpasten-Rückstände, in der Regel Öl- bzw. lösungsmittel­ haltig, und die Siebreinigung.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art zu schaffen, mit dem sich auf einfache Weise die Oberflächeneigenschaften eines Werkstückes gezielt verändern lassen.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass einem Toner als Übertragungsmedium die entsprechenden oberflächeneigenschaftverändernden Bestandteile beige­ geben werden, und dass der Toner auf elektrophotographischem Wege auf die Werkstückoberfläche aufgebracht wird.
Bei der Erfindung macht man sich die Erkenntnis zunutze, dass ein Toner unter Verwendung eines elektrostatischen Druckverfahrens als Vehikel zum Transport und zum Aufbringen von Substanzen auf ein Werkstück benutzt werden kann. Dabei können die Substanzen gezielt so beschaffen sein, dass sie zur Ver­ besserung der Oberflächenqualität eines Werkstückes eingesetzt werden kön­ nen. Der apparative Aufbau, der zur Durchführung des Verfahrens notwendig ist, ist denkbar gering, denn es lassen sich die bekannten elektrostatisch arbeitenden Druckvorrichtungen verwenden.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil ist, dass sich mit dem elektrostatischen Druckverfahren äußerst präzise Teilbereiche eines Werkstückes beschichten lassen, und dass die Beschichtung kleinster Werkstück-Losgrößen möglich ist.
Gemäss einer möglichen Erfindungsausgestaltung ist es vorgesehen, dass auf die Werkstückoberfläche eine Kratzschutzschicht aufgebracht wird. Die Kratzschutzschicht lässt sich beispielsweise auf Kunststoff-, Glas- oder Glaskeramik-Oberflächen aufbringen. Zur Erzeugung der Kratzschutzschicht werden dem Toner Hartstoffpartikel, beispielsweise Edelstein- und/oder Halbedelstein- und/oder Keramik-Partikel beigegeben. Denkbar ist die Ver­ wendung von granuliertem Korund oder Saphir. Als Keramik-Materialien lassen sich beispielsweise AL2O3, AlN, BN, SiC, Si3N4, TiB2, Zr2O3 oder dgl. einsetzen. Zur Verbesserung der Haftung empfielt es sich zudem Glasflussmittel in den Toner einzubauen.
Mit dem erfindungsgemässen Verfahren lassen sich auch feinstrukturierte Oberflächen erzeugen, insbesondere können wasser- und/oder schmutzabwei­ sende Schichten auf Werkstückoberflächen aufgebracht werden. Auf diese Weise lässt sich der sogenannte "Lotusblüten-Effekt" nachstellen. Zur Er­ zeugung einer solchen schmutz- oder wasserabweisenden Schicht lassen sich dem Toner beispielsweise sehr feine organische oder anorganische Partikel beigeben. Vorzugsweise ist die maximale Querschnittsabmessung der Partikel dabei < 0,1 µm gewählt.
Das erfindungsgemässe Verfahren lässt sich auch zur Aufbringung einer anti­ statischen Schutzschicht auf die Werkstückoberfläche verwenden. Hierzu kön­ nen dem Toner elektrisch leitfähige und/oder elektrisch halbleitende Partikel zugegeben werden.
Zur Verbesserung der Festigkeit eines Werkstückes, bzw. zur Verbesserung der Kratzfestigkeit lassen sich einem Toner auch kalium- und/oder borhaltige Substanzen, beispielsweise K2SO4 Salz beigeben. Zwischen der Werkstückober­ fläche und der aufgebrachten Beschichtung entsteht ein gezielter Ionentausch. Hierdurch geraten oberflächennahe Bereiche des Werkstückes unter eine per­ mantente Druckspannung, wodurch die Festigkeit allgemein gesteigert wird. Zur Erreichung dieses Effektes kann beispielsweise der Toner auf eine Glas- oder Glaskeramik-Oberfläche aufgebracht und anschliessend getempert werden. Ein ähnlicher Effekt wird mit borhaltigen Tonern erzielt.
Für die Erfindung ergibt sich ein breites Anwendungsspektrum. Beispielsweise können auf Glaskeramik-Oberflächen oder auf Uhrgläser oder auf Kunststoffe, beispielsweise auf transparente Polycarbonatschichten Kratzschutzschichten aufgebracht werden. Wasserabweisende Schichten lassen sich auf Glaskeramik- Oberflächen oder auf Glasoberflächen, beispielsweise auf Duschabtrennungen aufbringen. Das Aufbringen einer antistatischen Beschichtung eignet sich beispielsweise zur Anwendung bei Isolatoren.
Ein weiteres Anwendungsgebiet stellt die Beschichtung von Gläsern/ Kunst­ stoffen für Mikrowellenbacköfen dar. Zur Erzielung einer Mikrowellen reflek­ tierenden bzw. absorbierenden Beschichtung auf der Innenseite der Gläser bzw. Kunststoffe wird ein Toner verwendet, in dem ein Gemisch aus Indiumoxid- Zinnoxid vorliegt. Gegebenenfalls sind diesem Gemisch auch Haftvermittler bzw. Glasflußmittel zugesetzt. Die Beschichtung kann vollflächig oder struk­ turiert, z. B. in Form eines Mäanders oder Gitters auf den zu beschichtenden Werkstoff aufgebracht sein.
Zur Erzielung der gewünschten Oberflächeneigenschaften kann es erforderlich sein, das beschichtete Werkstück einer Temperatur-Nachbehandlung zu unter­ ziehen. Für Anwendungen von Glas oder Glaskeramik bei hohen Temperaturen wird so die erforderliche Temperaturstabilität erreicht.

Claims (14)

1. Verfahren zur Veränderung der chemischen, elektrischen oder physi­ kalischen Oberflächeneigenschaft eines Werkstückes, wobei auf zu­ mindest einen Bereich der Werkstückoberfläche eine Beschichtung auf­ gebracht wird, dadurch gekennzeichnet,
dass einem Toner als Übertragungsmedium die entsprechenden oberflä­ cheneigenschaftverändernden Bestandteile beigegeben werden, und
dass der Toner auf elektrophotographischem Wege auf die Werkstück­ oberfläche aufgebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass auf die Werkstückoberfläche eine Kratzschutzschicht aufgebracht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem Toner Hartstoffpartikel, z. B. technisch erzeugte Edelstein- oder/und Halbedelstein-Partikel und/oder Keramik-Partikel beigegeben werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Werkstückoberfläche eine wasser- und/oder schmutzab­ weisende Schicht aufgebracht wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass dem Toner organische oder anorganische Partikel mit einer maximalen Querschnittsabmessung kleiner als 1 µm, vorzugsweise kleiner als 0,1 µm beigegeben werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Werkstückoberfläche eine antistatische Schutzschicht auf­ gebracht wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass dem Toner elektrisch leitfähige und/oder elektrisch halbleitende Partikel zugegeben werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass dem Toner kalium- und/oder borhaltige Substanzen, beispielsweise K2SO4-Salz und/oder B2O3 beigegeben werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Toner auf eine Glas- oder Glaskeramikoberfläche aufgebracht und anschliessend getempert wird.
10. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 zur Auf­ bringung einer Kratzschutzschicht auf Glaskeramik-Oberflächen oder auf Uhrgläser oder auf Kunststoffe, beispielsweise auf transparente Poly­ carbonatschichten, und/oder zum Aufbringen einer schmutz- und/oder einer wasserabweisenden Schicht auf eine Glaskeramik-Oberfläche oder einer Glas-Oberfläche, beispielsweise einer Duschabtrennung, und/oder einer anitstatischen Beschichtung auf Isolatoren.
11. Tonermaterial mit einem Tonerteilchen aufweisenden, feinkörnigen Ge­ menge, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemenge in granulierter Form vorliegende Hartwerkstoff-Partikel aufweist.
12. Toner nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Hartwerkstoff-Partikel aus Keramikmaterial, Glas, AL2O3, AlN, BN, SiC, Si3N4, TiB2, ZR2O3 bestehen.
13. Tonermaterial mit einem Tonerteilchen aufweisenden, feinkörmigen Ge­ menge, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemenge organische und/oder anorganische Partikel, beispiels­ weise organische Fluoralkyl-Verbindungen oder Silikon-Verbindungen be­ sitzt.
14. Tonermaterial mit einem Tonerteilchen aufweisenden, feinkörnigen Gemenge, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemenge kalium- und/oder borhaltige Substanzen, z. B. in Form von kalium- und/oder borhaltigen Salzen aufweist.
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