DE102005052408B3 - Beschichteter Körper mit Entformungsschicht und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine plasmapolymere Entformungsschicht, bzw. Antihaftschicht mit verbesserten Gleiteigenschaften der Oberfläche und ein Verfahren zum Beschichten einer Oberfläche, sowie entsprechend beschichtete Körper und dessen Verwendung.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine plasmapolymere Entformungsschicht, bzw. Antihaftschicht mit verbesserten Gleiteigenschaften der Oberfläche und ein Verfahren zum Beschichten einer Oberfläche, sowie entsprechend beschichtete Körper und dessen Verwendung.
  • Formteile, die aus einem Formteilwerkzeug ausgeformt werden, sollen aus diesem nicht nur unbeschädigt, sondern auch leicht entnehmbar sein. Dies trifft nicht nur für geometrisch, komplexe Bauteile wie Armaturenbretttafeln zu, sondern auch für geometrisch einfache Bauteile, welche mit mechanischen Auswerfern aus der Form entfernt werden. Daher werden üblicherweise Trennmittel als Beläge für Formteilwerkzeuge verwendet. Sie sorgen primär dafür, dass das Formteil keine Wechselwirkung mit der Formteilwerkzeugoberfläche eingehen kann. Ferner stellen diese Trennmittel zusätzlich eine gleitfreundliche Oberfläche dar, so dass auch große und/oder kompliziert geformte Formteile leicht aus dem Formteilwerkzeug entnehmbar sind.
  • Solche Trennmittelsysteme führen immer wieder zu Schwierigkeiten in der Produktion, da Trennmittel, zum Teil in hohen Konzentrationen, auf das Formteil übertragen werden und immer wieder großer Reinigungsaufwand zu betreiben ist, um die Formteilwerkzeugoberflächen von aufgebauten Trennmittelresten zu befreien. Unkontrollierbare Qualitätsprobleme treten auf, da Trennmittel auf unterschiedlichste Arten verschleppt werden, z.B. beim Handling der Formen und der Formbauteile oder auch über die Kunststoffformmassen selbst. Ferner müssen die geformten Bauteile an ihrer Oberfläche gereinigt werden, damit sie verklebt oder lackiert werden können.
  • Aus der DE 100 34 737 A1 ist ein Verfahren bekannt, bei dem eine permanent wirkende plasmapolymere Trennschicht eingesetzt wird. Hierbei handelt es sich um eine hochvernetzte Festkörperoberfläche, wodurch ein Trennmittelübertrag auf das Formteil vermieden wird, so dass keine Verschleppung von Trennmitteln mehr erfolgen kann. Die Form ist leicht zu reinigen, und kann bei Bedarf nochmals beschichtet werden. Es liegt eine dreidimensional vernetzte silikonähnliche Trennschicht vor.
  • Als nachteilig hat sich jedoch herausgestellt, dass die oben benannte Trennschicht-Oberfläche sehr stumpf ist (sie weist nur geringe Gleiteigenschaften auf), ähnlich wie konventionelle Silikonisierungen, so dass ein Formteil nur sehr schlecht vom Formteilwerkzeug abgleitet, auch wenn es sich schon. von der Oberfläche gelöst hat. Dies führt dazu, dass vom Anwender zum Entnehmen eines Formteils oft sehr hohe Kräfte aufgewendet werden müssen, so dass beispielsweise Polyurethanschäume verformt werden oder weiche, klebrige Gussmassen fast gar nicht entnehmbar sind. Die stumpfe Trennschicht-Oberfläche verhindert Bewegungen des Formteiles entlang ihrer Oberfläche.
  • Es war deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Trennschichten mit verbesserten Gleiteigenschaften herzustellen. Dabei soll weiterhin gewährleistet sein, dass nahezu kein Materialübertrag von der Trennschicht auf einen im Betrieb darauf angeordneten Körper (Formteil) stattfindet. Die Trennschicht sollte möglichst haltbar und belastbar sein. Ein mit der Trennschicht versehener Körper sollte einfach nachbeschichtbar sein.
  • Die Aufgabe wird überraschenderweise gelöst durch ein Beschichtungsverfahren zum Beschichten einer Oberfläche mit einer Entformungsschicht, gekennzeichnet durch die Schritte:
    • a) Aufbringen einer niederenergetischen Grundschicht z.B. durch Abscheiden und Vernetzen einer vernetzbaren Substanz aus der Gasphase auf einer zu beschichtenden Oberfläche,
    • b) anschließendes Aufbringen einer in dem für Schritt c) gewählten Druck- und Temperaturbereich flüssigen, Schicht enthaltend oder bestehend aus einer unter den Bedingungen des Schrittes c) vernetzbaren Substanz, und
    • c) Aufbringen einer Deckschicht auf der in Schritt b) aufgebrachten Schicht durch Abscheiden und Vernetzen einer vernetzbaren Substanz aus einer Gasphase.
  • Es hat sich nunmehr überraschenderweise herausgestellt, dass durch das Vorsehen einer flüssigen Zwischenschicht zwischen einer vernetzten Grund- und Deckschicht besonders gut wirksame Trenn- und Entformungsschichten hergestellt werden können, die sowohl ein leichtes Entnehmen von auf der Oberfläche angeordneten Bauteilen ermöglichen als auch eine gleitfreundliche Oberfläche besitzen, so dass beispielsweise auch Polyurethanschäume oder weiche, klebrige Gussmassen von einer erfindungsgemäßen Trenn- und Entformungsschicht leicht abgenommen werden können.
  • Die Grundschicht ist eine gut haftende, niederenergetische feste Beschichtung und wird in Schritt a) besonders bevorzugt durch ein Plasmapolymerisationsverfahren aufgebracht. Weitere geeignete Verfahren sind beispielsweise chemical vapor deposition (CVD)-Verfahren einschließlich plasmaunterstützer CVD-Verfahren. Es können daher auch Schichten nach EP 0841140 A1 und DE 4417235 A1 Verwendung finden. Ausschlaggebend ist, dass nach der Grundbeschichtung eine niederenergetische Festkörperoberfläche mit der notwendigen Rauhigkeit vorliegt, wobei auch die Beschichtung die Rauhigkeit produzieren kann. Niederenergetische Beschichtungen sind im Sinne dieser Erfindung insbesondere Beschichtungen mit Oberflächenenergien von < 35 mN/m, vorzugsweise ≤ 28 mN/m, gemessen mit Testtinten der Fa. Arcotec bei 23°C an Luftatmosphäre. Besonders bevorzugt wird die Grundschicht aufgebracht durch ein Verfahren gemäß DE 100 34 737 A1 und/oder DE 101 31 156 A1 . Anders als in der letztgenannten Offenlegungsschrift beschrieben braucht die zu beschichtende Oberfläche jedoch nicht im Wesentlichen glatt zu sein und muss insbesondere nicht einen Mittenrauwert Ra (bestimmt nach DIN 4768) von weniger als 0,3 μm besitzen. Im Übrigen werden jedoch die in den genannten Offenlegungsschriften beschriebenen Herstellungsbedingungen in Schritt a) vorzugsweise eingehalten.
  • Die zu beschichtende Oberfläche kann glatt sein, besitzt jedoch vorzugsweise eine Rauhigkeit mit einem Mittenrauwert Ra von ≥ 350 nm, insbesondere mit einem Mittenrauwert bis 5 μm, und besonders bevorzugt von 380 nm bis 2 μm. Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Schicht ist es dabei möglich, dass die in Schritt a) hergestellte Grundschicht aufgrund der Rauhigkeit der zu beschichtenden Oberfläche diese nicht vollständig und durchgängig mit der Grundschicht beschichtet. Solche Fehlstellen sind auf einer nicht idealen technischen Oberfläche in Zusammenhang mit einem nicht idealen technischem Beschichtungsverfahren nicht vermeidbar, so dass die Grundschicht insbesondere in Tälern oder an Hinterschneidungen des rauen Profils lückenhaft bleibt. Diese Fehlstellen mussten bei herkömmlichen Plasmapolymerisationsverfahren zum Herstellen von Trenn- und Entformungsschichten möglichst vermieden werden, um die geforderten Trenneigenschaften erreichen zu können. Mit der erfindungsgemäßen Trenn- und Entformungsschicht ist es nun überraschenderweise möglich, diese Fehlstellen in Kauf zu nehmen. Als besonders überraschend hat sich herausgestellt, dass die erfindungsgemäßen Trennschichten beste Trenn- und Gleiteigenschaften bei gerade den bisher als problematisch empfundenen Oberflächen mit einem Mittenrauwert von ≥ 350 nm aufweisen.
  • Die in Schritt b) aufgebrachte flüssige Schicht besitzt vorzugsweise einen Dampfdruck bei 23°C von weniger als 0,5 mbar, insbesondere bevorzugt weniger als 0,1 mbar. Sie wird pur oder in einem verdampfbaren Lösungsmittel aufgebracht, wobei das Lösungsmittel vor Durchführen von Schritt c) verdampft wird. Die in Schritt b) eingesetzte Flüssigkeit enthält ein Gleitmittel und vorzugsweise eine trennaktive Substanz, wobei das Gleitmittel und die trennaktive Substanz identisch sein können. Besonders geeignet sind Silikonöle, insbesondere Silikonöl AK50®, ein Polydimethylsiloxan (PDMS) mit einer kinematischen Viskosität (bei 25°C) von ca. 50 mm2/s und einem Molekulargewicht von ca. 3000 g/mol. Geeignete Substanzen entnimmt der Fachmann insbesondere der DE 103 53 530 A1 , deren Offenbarungsgehalt insoweit für die Zwecke der vorliegenden Erfindung in Bezug genommen wird. Obwohl gemäß dieser Offenlegungsschrift die dort offenbarten flüssigen Substanzen zum Herstellen einer nichthaftenden Beschichtung dienen, hat sich herausgestellt, dass die Substanzen dennoch zum Herstellen einer Trenn- und Entformungsschicht verwendet werden können, die an der zu beschichtenden Oberfläche gut und abriebfest haftet.
  • Die in Schritt b) verwendete Flüssigkeit enthält auch oder besteht aus einer unter den Bedingungen des nachfolgenden Schrittes c) vernetzbaren Substanz. Vernetzbar im Sinne dieser Erfindung sind Substanzen, die beispielsweise unter Einwirkung eines Plasmas oder unter Einwirkung von Strahlung wie Elektronenstrahlen, UV- oder Gammastrahlung vernetzen. Vernetzung findet zumindest dann statt, wenn die Vernetzungsdichte q0 größer als doppelt so groß ist wie Abbaudichte p0 (vgl. beispielsweise A. Henglein et al., Einführung in die Strahlenchemie, Verlag Chemie, Weinheim 1969, Seiten 330 ff.).
  • Die vernetzbare Flüssigkeit kann durch Tauchen, Sprühen, Stempeln, Einreiben, Bedampfen oder auf andere Weise auf die in Schritt a) hergestellte Grundschicht aufgebracht werden. Die Schichtdicke der Flüssigkeit beträgt unmittelbar vor Durchführen von Schritt c) in bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens bis zu 5000 nm und ebenfalls vorzugsweise zumindest 1 nm. Besonders bevorzugt ist eine mittlere Schichtdicke von 10 nm bis 200 nm. Um die Verarbeitung zu erleichtern und auch dünne Filme ausbilden zu können, kann es vorteilhaft sein, die notwendige Viskosität mittels geeigneter Lösungsmittel herzustellen. Die aufgetragene Flüssigkeitsmenge ist vorzugsweise so bemessen, dass die mittlere Schichtdicke der flüssigen Schicht unmittelbar vor Durchführung von Schritt c) nicht mehr als das Zehnfache des Substrat-Mittenrauwertes Ra beträgt. Besonders bevorzugt ist es, wenn die mittlere Schichtdicke der in Schritt b) aufgetragenen Flüssigkeit unmittelbar vor Durchführen des Schritts c) die Hälfte des Ra-Wertes der zu beschichtenden Oberfläche beträgt.
  • Die in Schritt c) erzeugte Deckschicht ist wie die in Schritt a) aufgebrachte Grundschicht eine niederenergetische feste Beschichtung, und wird ebenfalls vorzugsweise in einem Plasmapolymerisationsverfahren, CVD und/oder plasmaunterstütztem CVD-Verfahren hergestellt. Wiederum ist es bevorzugt, wenn die Deckschicht wie in der DE 100 34 737 A1 und/oder DE 101 31 156 A1 beschrieben hergestellt wird und entsprechend beschaffen ist. Für die Deckschicht gilt im Übrigen das oben für die Grundschicht Gesagte entsprechend. Wesentlich für die Deckschicht ist, dass bei ihrer Herstellung die vernetzbare Substanz der in Schritt b) aufgebrachten flüssigen Schicht zumindest teilweise mit der Deckschicht vernetzt, um eine ausreichende Haftung der Deckschicht an der zu beschichtenden Oberfläche selbst und/oder an der in Schritt a) hergestellten Grundschicht sicherzustellen. Bei Verwendung rauer zu beschichtender Oberflächen ist es besonders bevorzugt, wenn die in Schritt c) hergestellte Deckschicht ggf. unter Einbau der vernetzbaren Substanz der in Schritt b) aufgebrachten flüssigen Schicht an Spitzen der zu beschichtenden Oberfläche und/oder der Grundschicht anhaftet. Die Haftung ist erstaunlicherweise auch auf den verwendeten niederenergetischen Grundschichten erreichbar.
  • Zweckmäßigerweise findet, ggf. vermittelt durch die vernetzbare Substanz der flüssigen Schicht, eine Verbindung zwischen der Grund- und der Deckschicht beim Herstellen der erfindungsgemäßen Trenn- und Entformungsschicht statt, so dass die Trenn- und Entformungsschicht eine im Profil zusammenhängende Schicht bildet. Vorzugsweise ist die erfindungsgemäße Trenn- und Entformungsschicht daher so beschaffen, dass im Profil an den Verbindungsstellen von Grund- und Deckschicht kein scharfer Übergang von der Grundschicht in die Deckschicht auftritt, sondern dass die Grundschicht kontinuierlich in die Deckschicht übergeht.
  • Besonders bevorzugt wird Schritt c) so durchgeführt, dass nicht die gesamte flüssige Schicht vollständig vernetzt wird, sondern dass in der erfindungsgemäßen Trenn- und Entformungsschicht noch Taschen oder Depots mit flüssigem Material verbleiben. Aus diesen Taschen oder Depots kann, in bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung, ein in der Flüssigkeit enthaltenes Trenn- und/oder Gleitmittel durch die Deckschicht hindurch allmählich freigesetzt werden. Die Freisetzung könnte über technische Fehlstellen in der Deckschicht, welche während des Beschichtungsvorganges oder während des Entformungsvorganges entstehen, erfolgen. Darüber hinaus könnte eine langsame Migration des Gleitmittels durch die in Schritt c) aufgebrachte Schicht erfolgen. Diese Freisetzung unterstützt besonders wirksam die bereits an sich vorteilhaften Trenn- und Gleiteigenschaften der Deckschicht einer erfindungsgemäßen Trenn- und Entformungsschicht.
  • Zum Herstellen der bevorzugt vorhandenen Taschen oder Depots wird Schritt c) vorzugsweise so durchgeführt, dass die Deckschicht lediglich mit den Spitzen der zu beschichtenden Oberfläche und/oder den Spitzen der Grundschicht vernetzt ist. Auf diese Weise verbleibt in den Tälern der zu beschichtenden Oberfläche und zwischen den Spitzen der Grundschicht noch ein Teil der in Schritt b) aufgebrachten Flüssigkeit und kann als Depot wirken. Die Anordnung der Taschen und Depots kann ferner durch die Wahl geeigneter Verfahrensbedingungen während des Schrittes c) eingestellt werden; insbesondere können durch UV-Strahlung (beispielsweise über UV-Eximer Lampen), Elektronenstrahlen oder durch thermische und/oder chemische Aushärtung lokale Haftungspunkte zu der zu beschichtenden Oberfläche und/oder der Grundschicht ausgebildet und zwischen den Haftungspunkten liegende Bereiche zum Bilden von Depots ausgespart werden.
  • Zum Herstellen der erfindungsgemäßen Trenn- und Entformungsschicht können während der Durchführung von Schritt c) gleichbleibende Bedingungen eingestellt werden. Es können jedoch auch zunächst Abscheidungsbedingungen und anschließend Vernetzungsbedingungen eingestellt werden.
  • Besonders bevorzugt wird eine erfindungsgemäße Trenn- und Entformungsschicht hergestellt, indem bei Durchführen von Schritt c) zunächst Vernetzungsbedingungen und anschließend Abscheidungsbedingungen eingestellt werden. Unter Vernetzungsbedingungen findet eine starke Vernetzung der vernetzbaren Substanz der flüssigen Schicht im Vergleich zum Abscheiden der vernetzbaren Substanz der Deckschicht statt; unter Abscheidungsbedingungen ist die Vernetzung der vernetzbaren Substanz der flüssigen Schicht gering im Vergleich zum Abscheiden der vernetzbaren Substanz der Deckschicht. Vorzugsweise gilt
    Figure 00080001
    wobei
  • k1,v
    die Geschwindigkeitskonstante der Vernetzungsreaktion der vernetzbaren Substanz der flüssigen Schicht unter Vernetzungsbedingungen ist,
    k2,v
    die Geschwindigkeitskonstante der Schichtbildung der vernetzbaren Substanz der Deckschicht unter Vernetzungsbedingungen ist,
    k1,a
    die Geschwindigkeitskonstante der Vernetzungsreaktion der vernetzbaren Substanz der flüssigen Schicht unter Abscheidungsbedingungen ist, und
    k2,a
    die Geschwindigkeitskonstante der Schichtbildung der vernetzbaren Substanz der zweiten Schicht unter Abscheidungsbedingungen ist.
  • Die Bestimmung der Geschwindigkeit der Vernetzungsreaktionen kann beispielsweise nach einer mechanischen Zerstörung der Schichten über Extraktion der noch unvernetzten, bzw. ggf. nur schwach vernetzen, Anteile der vernetzbaren Substanz der ersten Schicht in geeigneten Lösemitteln erfolgen. Die Analyse der extrahierbaren Anteile kann beispielsweise mit Hilfe von Matrixunterstützter Laser Desorptions-Ionisations-Massenspektroskopie (MALDI-TOF) oder mit Hilfe von Gelpermeations-Chromatographie GPC, bzw. Hochleistungs-Flüssigkeits-Chromatographie (HPLC) erfolgen.
  • Besonders bevorzugt wird in Schritt c) die zu beschichtende Oberfläche, also die Grundschicht, die darauf befindliche flüssige Schicht und die zweite Schicht, soweit diese bereits entstanden ist, mit einem Plasma beaufschlagt. Zweckmäßigerweise sind in diesem Fall die vernetzbaren Substanzen der flüssigen Schicht und der Deckschicht durch das gewählte Plasma vernetzbar. Vorzugsweise enthält das Plasma O2 und/oder H2 und/oder N2 und/oder ein zur Radikalbildung geeignetes Edelgas und/oder CO2 und/oder N2O und/oder Luft, wobei ein sauerstoffhaltiges Plasma besonders bevorzugt ist. Insbesondere bevorzugt ist ein sauerstoff- und wasserstoffhaltiges Plasma.
  • Zum Einstellen von Vernetzungsbedingungen ist es bevorzugt, in Schritt c) die zu beschichtende Oberfläche mit einem Plasma zu behandeln, wobei das Plasma zur Radikalbildung geeignet ist. Insbesondere ist ein Plasma bevorzugt, das auf O2 und/oder H2 und/oder CO2 und/oder N2O beruht, wobei ein sauerstoff- und wasserstoffhaltiges Plasma besonders bevorzugt ist. Zum Einstellen von Vernetzungsbedingungen ist ferner bevorzugt, eine hohe Leistung in das Plasma einzukoppeln. Die jeweils günstigste Plasma-Zusammensetzung und den jeweils erforderlichen Energieeintrag wählt der Fachmann in Abhängigkeit von dem zur Beschichtung verwendeten Reaktionsgefäß, dem zu beschichtenden Substrat und der jeweiligen vernetzbaren Substanz der flüssigen Schicht und der Deckschicht aus. Zum Herstellen eines entsprechenden Plasmas kann sich der Fachmann insbesondere an der DE 100 34 737 A1 orientieren, und dort insbesondere an den Absätzen 12 bis 15, 28 und den Beispielen.
  • Unter Vernetzungsbedingungen wird daher, insbesondere durch Beaufschlagen der zu beschichtenden Oberfläche mit einem Plasma wie oben beschrieben, eine rasche Vernetzung der vernetzbaren Substanz der flüssigen Schicht erreicht, während ein Abscheiden und Vernetzen der vernetzbaren Substanz der Deckschicht noch nicht stattfindet oder zumindest die rasche Vernetzung der vernetzbaren Substanz der flüssigen Schicht nicht wesentlich beeinträchtigt.
  • Nach dem Einstellen von Vernetzungsbedingungen findet zumindest ein Anvernetzen der vernetzbaren Substanz der flüssigen Schicht statt. Anschließend werden in bevorzugten Herstellungsverfahren in Schritt c) Abscheidungsbedingungen eingestellt. Unter Abscheidungsbedingungen findet ein maßgebliches Abscheiden und Vernetzen der vernetzbaren Substanz der Deckschicht auf der zumindest teilweise vernetzten (ehemals) flüssigen Schicht statt. In diesem Stadium von Schritt c) ist es nicht mehr das vorrangige Ziel, eine Vernetzung der vernetzbaren Substanz der flüssigen Schicht zu erreichen, sondern das Abscheiden und Vernetzen der vernetzbaren Substanz der Deckschicht, wobei eine innige Verbindung von flüssiger Schicht und Deckschicht erreicht werden soll. Besonders bevorzugt werden Abscheidungsbedingungen hergestellt durch Durchführen einer Plasmapolymerisation oder – ggf. plasmaunterstützten – CVD. Diese Verfahren, und insbesondere die Plasmapolymerisation, gewährleisten eine vorteilhaft innige Verbindung von flüssiger und Deckschicht und ermöglichen das Herstellen einer besonders dauerhaften Trenn- und Entformungsschicht. Insbesondere die Plasmapolymerisation erlaubt es zudem, die Oberflächeneigenschaften der erfindungsgemäß hergestellten Trenn- und Entformungsschicht weitgehend frei zu wählen.
  • Ein besonderer Vorteil des Einsatzes einer Plasmapolymerisation, CVD und plasmaunterstützten CVD ist, dass es bei Durchführung dieser Verfahren zu einer Wechselwirkung mit der flüssigen Schicht und vorzugsweise auch der Grundschicht kommt. Diese Wechselwirkung führt in bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung dazu, dass die erfindungsgemäß hergestellte Beschichtung an der Substratoberfläche trotz der Trenneigenschaften der flüssigen Schicht gut haftet. Die gute, dauerhafte Haftung der in Schritt c) hergestellten Trenn- und Entformungsschicht wird besonders gut erreicht durch den beschriebenen bevorzugten Wechsel zwischen Vernetzungs- und Abscheidungsbedingungen, so dass nicht nur eine innige Verbindung zwischen der in Schritt b) aufgebrachten (ehemals) flüssigen Schicht und der Deckschicht hergestellt wird, sondern die Deckschicht und damit die gesamte Beschichtung über eine Vielzahl an Haftpunkten mit der zu beschichtenden Oberfläche und/oder der Grundschicht fest verbunden ist. Insbesondere bevorzugt ist der Einsatz eines Atmosphärendruck- oder Niederdruck-Plasmapolymerisationsverfahrens zum Aufbringen der Deckschicht (in Anlehnung an DE 101 31 156 A1 und DE 100 34 737 A1 , wobei für die Stoffmengenverhältnisse der aufgebrachten Deckschicht (separat auf eine Vergleichsprobe aufgebracht, um Unabhängigkeit vom Gleitmittel zu erlangen) ferner vorzugsweise gilt:
    1,1:1 < n(O) : n(Si) < 2,6:1,
    1,0:1 < n(C) : n(Si) < 2,5:1 und besonders vorzugsweise
    1,1:1 < n(O) : n(Si) < 1,9:1,
    1,5:1 < n(C) : n(Si) < 2,4:1, jeweils vermessen mit ESCA (Elektronenspektroskopie für die chemische Analyse) in Atomprozent ohne Berücksichtigung des Wasserstoffanteiles (der mit ESCA nicht erfasst wird).
  • Erfindungsgemäß wird ferner eine Trenn- und/oder Entformungsschicht angeben, hergestellt oder herstellbar nach dem oben beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren einschließlich seiner vorteilhaften Ausführungsformen. Eine solche Trennschicht oder Entformungsschicht ist besonders vorteilhaft als Beschichtung auf Formteilwerkzeugen für Formbauteile aus Kunststoff, auf Bauteilen, welche Kontakt zu Klebstoffen haben und auf Gegenständen für die Lebensmittelverarbeitung wie beispielsweise Backformen, Backblechen, Felgen, Radkappen, Aluminiumprofilen, insbesondere für Fenster oder Duschen; Fenster; Verkleidungen (innen und außen), insbesondere für Automobile, Flugzeuge oder Schienenfahrzeuge; Windradflügel; Flugzeugaußenhäute oder Bereiche hiervon; Metallverblendungen, insbesondere für Häuser; Verblendungen und Verkleidungen für Küchen bzw. Küchengeräten; Displays, insbesondere für Küchen; Verglasungen; Automobilkarosserieteilen; Motorradbauteilen; Getränkebehältern; Farbbehältern; Tintenbehältern; Tuschepatronen; Flaschen; Küchengeräten; Bratpfannen; Hinweisschilder; Warnzeichen; wiederverwendbaren Gefäßen für Lebensmittel, wie z.B. Flaschen oder Fässer.
  • Eine gleitfähige Oberfläche und damit eine effektive Trenn- und Entformungsschicht kann leicht über ein vergleichendes Handexperiment verifiziert werden, dadurch dass ein Gleitkörper über die nach der Erfindung, als auch über eine nach dem Stand der Technik hergestellte Oberfläche geführt wird und eine verbesserte Gleitwirkung festgestellt wird. Dieses Handexperiment kann natürlich auch in eine Messapparatur überführt werden, bei der ein definierter, gegebenenfalls nach jeder Messung auszuwechselnder, Gleitkörper über eine zu untersuchende Oberfläche bewegt wird, wobei beispielsweise die Kraftaufnahme, die zum Starten bzw. zum Aufrechterhalten einer definierten Bewegung dieses Gleitkörpers erforderlich ist, gemessen wird. Ferner kann die Güte der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Schicht dadurch überprüft werden, dass die Beständigkeit der Beschichtung gegenüber dem händischen Abreiben mit einem weichen Papiertuch, getränkt mit geeigneten Lösungsmitteln (welche typischerweise die eingesetzte Flüssigkeit lösen), gegeben sein muss.
  • Die Haftung der erfindungsgemäß erzeugten Beschichtung kann mittels Reibe-, Abzugs- und/oder Tauchtests geprüft werden, insbesondere durch einen Schältest und einen Gitterschnitt-Test. Eine nicht haftende Beschichtung wird bei einem Gitterschnitt-Test nach DIN EN ISO 2409 auf mehr als 65% der Fläche vom Substrat entfernt werden, dies entspricht einer Bewertung GT5, während eine haftende Beschichtung mindestens teilweise auf 35% der Fläche auf dem Substrat verbleibt und damit mindestens eine Bewertung GT4 erhält. Ein einfacher Schältest kann durch den schnellen Abzug von einem Streifen Klebeband durchgeführt werden. Auch hier wird die nicht haftende Beschichtung vollständig abgezogen, während die haftende zumindest teilweise auf dem Substrat verbleibt. Zudem soll eine Beschichtung als nicht haftend bezeichnet werden, wenn sie sich mit einem trockenen weichen Papiertuch mit mäßigem Anpressdruck per Hand abwischen lässt.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren und der Beispiele näher beschrieben, wobei die Erfindung nicht durch Beispiele, sondern durch die Patentansprüche begrenzt werden soll.
  • Es stellen dar:
  • 1 schematischer Querschnitt durch eine erfindungsgemäß beschichtete raue Oberfläche;
  • 2 schematische Aufsicht auf eine erfindungsgemäß beschichtete Oberfläche.
  • Beispiel 1: Herstellung einer erfindungsgemäßen Beschichtung zur Entformung von PUR-Vergussmassen
  • Eine Aluminiumform mit Messingeinsätzen und einer typischen Rauwert von Ra = 0,35 μm wird, nachdem sie mit der plasmapolymeren Trennschicht nach DE 100 34 737 A1 versehen worden ist, mit AK 50 mit einer mittleren Schichtdicke von 150 nm belegt (mittels Sprühen oder Tauchen von verdünnten Lösungen oder andersartigen Verfahren, welche in der Lage sind homogene, dünne Schichten aufzutragen). AK 50 ist ein kurzkettiges Silikonöl, welches bei Raumtemperatur einen Dampfdruck unter 0,01 mbar besitzt. Es verfügt über eine geringe Oberflächenenergie, die geringfügig unter derjenigen der im ersten Schritt hergestellten Trennschicht liegt. Dies sorgt für eine vollständige Benetzung. Anschließend wird eine weitere plasmapolymere Trennschicht unter den in Tab. 1 angegebenen Bedingungen aufgebracht.
  • Figure 00140001
    Tabelle 1: Prozessparameter der weiteren plasmapolymere Trennschicht
  • Die so hergestellt Schicht zeichnet sich durch folgende Eigenschaften aus:
    Vielfaches (> 20 mal) leichtes Entformen von PUR-Vergussmassen konnte durchgeführt werden, welches ohne die erfindungsgemäße Beschichtung, nur mit der Beschichtung nach DE 100 34 737 A1 , nicht möglich war. Dabei wurde ein sehr geringer Übertrag von Gleitmittel auf das Formteil festgestellt (vgl. Tabelle 2). Der Stickstoffpeak der Vergußmasse ist nahezu unverändert sichtbar. Nur eine geringe Mengen an Silizium, welches ein sicherer Hinweis auf die Übertragung des AK 50 wäre, wurde gefunden (das Gleitmittel AK 50 ist vollständig stickstofffrei, ohne Wasserstoff gerechnet enthält es 24 at.% 0,51 at.% C und 25 at.% Si).
  • Figure 00140002
  • Figure 00150001
    Tabelle 2: XPS – Analyse: Vergleich der entformten Bauteiloberflächen mit reinem Material. Angaben in Atomprozent ohne Wasserstoff.
  • Ferner konnten die Beschichtungen mit einem weichen, lösungsmittelgetränktem Lappen gereinigt werden ohne dass die Beschichtung abgewischt wurde.
  • Beispiel 2: Hochwertige Entformungsschicht für Backwaren
  • Als Substrat dienen Backbleche oder Backformen aus Aluminium. Sie wurden durch Umformen aus gewalzten Blechen hergestellt und weisen entsprechende Oberflächenrauhigkeiten auf. Diese Substrate wurde mit einer sehr einfachen und kostengünstigen, niederenergetischen Easy-to-clean – Beschichtung nach DE 101 31 156 A1 versehen. Anschließend wurde als flüssiges Gleitmittel AK 10® (ein trimethylsiloxy-terminiertes Polymethyldisiloxan (PDMS) mit einer kinematischen Viskosität von ca. 100 mm2/s bei 25°C, einer Dichte von ca. 0,963 g/ml bei 25°C und einem mittleren Molekulargewicht von ca. 5000 g/mol) in einer mittleren Schichtdicke von ca. 200 nm aufgetragen. Anschließend wurde eine weitere Easy-to-clean – Beschichtung als Deckschicht aufgetragen (Tabelle 3). Durch diese Vorgehensweise wird eine Beschichtung erreicht, die sich dadurch auszeichnet, dass im Gegensatz zum Stand der Technik ( DE 101 31 156 A1 ) deutlich seltener gereinigt werden muss, so dass sie sich insbesondere für die Verwendung von Backstraßen eignet, bei denen im Laufe der Backblechlebensdauer keine Reinigung vorgenommen wird.
  • Figure 00150002
  • Figure 00160001
    Tabelle 3: Prozessparameter der plasmapolymeren Deckschicht

Claims (7)

  1. Beschichtungsverfahren zum Beschichten einer Oberfläche mit einer Entformungsschicht, gekennzeichnet durch die Schritte: a) Aufbringen einer niederenergetischen Grundschicht auf einer zu beschichtenden Oberfläche, b) anschließendes Aufbringen einer in dem für Schritt c) gewählten Druck- und Temperaturbereich flüssigen Schicht enthaltend eine oder bestehend aus einer unter den Bedingungen des Schrittes c) vernetzbaren Substanz, und c) Aufbringen einer Deckschicht auf der flüssigen Schicht durch Abscheiden und Vernetzen einer vernetzbaren Substanz aus einer Gasphase.
  2. Beschichtungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Durchführen von Schritt c) zunächst Vernetzungs- und anschließend Abscheidungsbedingungen eingestellt werden.
  3. Beschichtungsverfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die flüssige Schicht eine Substanz mit einem Dampfdruck von nicht mehr als 1 mbar bei 23°C besitzt.
  4. Beschichtungsverfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Aufbringen der flüssigen Schicht in Schritt b) ein Gemisch verwendet wird aus (i) einem Lösungsmittel mit einem Dampfdruck von mehr als 1 mbar bei 23°C und (ii) zumindest einer unter den Bedingungen des Schrittes c) flüssigen flüssigen Substanz mit einem Dampfdruck von nicht mehr als 0,1 mbar bei 23°C.
  5. Beschichtungsverfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der flüssigen Schicht bei Beginn der Durchführung von Schritt c) bis zu 5 μm beträgt.
  6. Beschichtungsverfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt b) die flüssige Schicht auf eine raue Oberfläche mit einen mittleren Mittenrauwert von wenigstens 0,35 μm aufgebracht wird.
  7. Beschichteter Körper, herstellbar nach einem Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche.
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