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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Formteils mit einer Oberflächenbeschichtung mit Perlmutt enthaltenden Partikeln.
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Perlmutt ist ein edles, natürliches Material aus den Schalen von Weichtieren, welches bei Lichtauffall dieses stark irisiert und bereits von alters her zur Verzierung von Oberflächen wertvoller Gegenstände eingesetzt wird.
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Die Perlmutt enthaltenden Materialien werden beispielsweise als Mosaike gelegt oder für Intarsien bei Möbeloberflächen, Ziergegenständen oder Waffengriffen verwendet. Die Verzierung von Oberflächen mit Perlmutt ist eine arbeits- und kostenaufwändige Gestaltung, bei welcher jeweils nur Oberflächen relativ kleiner Gegenstände mit diesem edlen Material versehen werden.
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Weiterhin ist die Verwendung von Perlmuttpartikeln in Lacken und diese enthaltenden Oberflächenbeschichtungssystemen bekannt, um diese für besonders hochwertige Gegenstände einzusetzen. Beispielsweise geht aus der
DE 30 05 411 C2 ein Verfahren zur Herstellung eines transparenten, flexiblen Laminats hervor, welches eine erste transparente Schicht aus einer ungesättigten Polyesterharzmasse sowie einer zweiten Schicht aus einer gleichfalls ungesättigten Polyesterharzmasse und einem Trägermaterial aus Glasfaser oder Synthesefaser besteht, auf welcher eine dritte Schicht aufgebracht ist, die aus einer ungesättigten Polyesterharzmasse und dieser zugesetzten Calciumcarbonat sowie Farbpigmenten besteht. Als Farbpigmente werden auch kleinste Perlmuttpartikel verwendet. Dabei ist der
DE 30 05 411 C2 zu entnehmen, dass die inerten Füllstoffe von besonders feiner Korngröße sein sollen.
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Eine weitere Verwendung von Perlmutt enthaltenden Partikeln geht aus der
DE 100 06 270 B4 hervor, welche ein Lackierverfahren und ein damit hergestelltes Metallbauteil, insbesondere für die Automobilindustrie, offenbart. Nach der Lehre der Erfindung wird ein durch Druckguss hergestelltes Metallbauteil aus einem Aluminium- oder Magnesiumwerkstoff mit einer Lackierung versehen, die eine Haft vermittelnde Schicht mit dem Bauteil, eine die Unebenheiten der Bauteiloberfläche ausgleichende Zwischenschicht und einen Decklack aufweist, wobei die Zwischenschicht ein mit organischen Harzen modifiziertes Silikonharz ist und eine Schichtdicke von 10 μm bis 50 μm aufweist. Die Perlmutt enthaltenden Partikel werden innerhalb der Decklackschicht als Pigmente der Basislackschicht beigegeben. Die Schichtdicke der Basislackschicht beträgt dann beispielsweise 10 bis 50 μm.
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In der Druckschrift
CS 17 33 63 B1 wird eine Fahrbahnmarkierung offenbart, die neben Kunstharz und anderen Bestandteilen auch bis zu 3 mm große Perlmuttpartikel enthielte. Der Schwerpunkt dieser Erfindung liegt auf dem schnellen Trocknen dieser Farbe.
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Die
DE-PS 14 73 61 betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Perlmutt-Scherben zum Zweck der Oberflächenbeschichtung. Sie offenbaren jedoch weder die Größenordnung dieser Scherben noch eine spezielle Art der Beschichtung von Oberflächen.
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Aus der französischen Druckschrift
FR 27 82 948 A1 ist ein Verfahren zum Kalt-Emaillierung von Oberflächen bekannt, wobei diese Beschichtung keramisches Perlmutt und eine abschließende Glasur enthält.
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Alternativ dazu ist aus der
KR 100687617 B1 schließlich eine Beschichtung bekannt, die pulverisiertes Perlmutt einer Partikelgröße von 0,5 mm bis 3 mm und eine Deckschicht aus mindestens einer Klarlackschicht beinhaltet.
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Die
US 6,770,328 B1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung einer Terrazzo-Oberfläche aus recyceltem Glas.
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Aus der
US 2005/0276957 A1 ist ein Schichtstoffverbund und ein Verfahren zu dessen Herstellung bekannt, bei welchem neben Glas oder Mineralien auch Muscheln als Perlmutt in einem Schichtaufbau einer Oberflächenbeschichtung angeordnet sind.
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Dem angegebenen Stand der Technik haftet der Nachteil an, dass einige Beschichtungssysteme die Perlmutt enthaltenden Partikel jeweils nur als Farbpigmente von kleinsten geometrischen Abmessungen enthalten und damit zwar einen Perlmutteffekt erzeugen, dieser Effekt jedoch fernab des von natürlichem Perlmutt erzeugenden ästhetischen Eindruckes entfernt ist. Das technische Problem besteht offensichtlich in der industriellen und handwerklichen Verarbeitbarkeit von Naturmaterialien mit undefinierter Form und Größe.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines Formteils mit einer Oberflächenbeschichtung mit Perlmutt enthaltenden Partikeln zur Verfügung zu stellen, welches in seinem Aufbau geeignet ist, größere Partikel in das Beschichtungssystem aufzunehmen, wobei keine aufwändige manuelle Platzierung der Perlmuttpartikel in dem Beschichtungssystem erforderlich sein soll.
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Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Eine Weiterbildung der Erfindung ist im abhängigen Patentanspruch angegeben.
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Es wird weiterhin ein Oberflächenbeschichtungssystem mit Perlmutt enthaltenden Partikeln beschrieben, bei dem auf einem Oberflächenelement eine Füllschicht mit Perlmutt enthaltenden Partikeln angeordnet ist, wobei die Perlmutt enthaltenen Partikel zwischen 2 mm bis 10 mm Siebgröße aufweisen und in zufälliger Ausrichtung in eine Füllschicht eingebettet sind, welche aus einem Kunstharz ausgebildet ist.
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Die Perlmutt enthaltenden Partikel sind dabei unregelmäßig geformte Bruchstücke von Schalen von Weichtieren.
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Das Oberflächenbeschichtungssystem wird insbesondere bei einem in Bezug auf die Haftung, die Dehnung und Spannung des Systems kritischen Untergrund dadurch vorteilhaft ausgebildet, dass zwischen der Füllschicht mit den Perlmutt enthaltenden Partikeln und dem Oberflächenelement eine Haftvermittlungsschicht aus Kunstharz angeordnet ist. Besonders bei einem saugfähigen Untergrund oder größeren Differenzen im Ausdehnungskoeffizienten des Untergrundes und des Beschichtungssystems wird eine Haftvermittlungsschicht eingesetzt.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, eine Deckschicht aus Kunstharz auf der Füllschicht mit den Perlmutt enthaltenden Partikeln vorzusehen.
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Von besonderem Vorteil ist eine Ausgestaltung, welche innerhalb der Füllschicht und Deckschicht zusätzliche Pigmente oder Farbstoffe aufweist und die Füllschicht sowie gegebenenfalls die Deckschicht damit in beliebiger einstellbarer Lichtdurchlässigkeit ausgebildet werden kann, um eine Tiefenwirkung der Oberfläche zu erreichen.
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Ein besonders vorteilhafter Effekt besteht darin, dass in Richtung des Lichteinfalls nach der Füllschicht eine Reflexionsschicht angeordnet ist. Diese befindet sich dementsprechend zwischen der Füllschicht und dem Oberflächenelement oder zwischen der Füllschicht und der Haftvermittlungsschicht.
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Die Reflexionsschicht kann beispielsweise aus Metall oder metallähnlichen, Licht reflektierenden Materialien ausgebildet sein, insbesondere aus einer Schicht aus gebundenem Metallpulver. Dabei ist es erforderlich, zwischen der Reflexionsschicht und dem Oberflächenelement eine Haftvermittlungsschicht vorzusehen.
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Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Füllschicht ist diese wiederum aus zwei Schichten, einer Klebeschicht für die punktuelle Fixierung und einer Aufbauschicht für die Einbettung der Perlmutt enthaltenden Partikel, ausgebildet. Die relativ dünn auf dem Oberflächenelement ausgebildete Klebeschicht fixiert die Perlmutt enthaltenden Partikel während des Auftragungsprozesses in ihrer Lage und es ist möglich, die Zwischenräume zwischen den einzelnen Partikeln gezielt oder mit einer Zufallsschüttung von Partikeln mit diesen anzureichern.
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Eine weitere Ausgestaltung besteht darin, dass das Oberflächenelement als Verstärkungsschicht aus einem mit Kunstharz getränkten Gewebe, Fasern oder Vlies auszubilden. In dem Oberflächenbeschichtungssystem ist das Kunstharz als Ein- oder Mehrkomponentenharz aus der Gruppe der Epoxydharze, der Polyesterharze, der Polyurethanharze, der Acrylharze oder Mischungen davon ausgewählt.
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Von besonderem Vorteil ist der Einsatz von Epoxydharzen für Anwendungen der Oberflächenbeschichtung im Flugzeug- und Schiffsbau, was auf eine hohe Tiefenwirkung bei geringer Schichtdicke und demzufolge geringem Gewicht zurückzuführen ist. Das Oberflächenbeschichtungssystem kann beispielsweise durch Schleifen auf eine Schichtdicke von einem Millimeter eingestellt werden, ohne die Tiefenwirkung der Oberfläche zu verlieren. Weiterhin ist dieses Harz sehr strapazierfähig und dabei relativ elastisch, was für Oberflächen mit teilweiser Biegebeanspruchung wichtig ist.
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Das Verfahren zur Herstellung einer Oberflächenbeschichtung mit Perlmutt enthaltenden Partikeln kann wie folgt charakterisiert werden:
- – auf ein Oberflächenelement wird eine Füllschicht aus Kunstharz mit Perlmutt enthaltenden Partikeln als Suspension aufgebracht oder
- – eine Füllschicht aus einer Klebeschicht für die Perlmutt enthaltenden Partikel und einer Aufbauschicht für die Einbettung der Perlmutt enthaltenden Partikel wird auf ein Oberflächenelement aufgebracht,
- – die Füllschicht wird nach dem Aushärten plan geschliffen und poliert.
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Dabei kann bei kleineren Partikeln mit einer Siebgröße von 2 bis 3 mm eine entsprechend dünne Schicht geschliffen werden.
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Das Verfahren wird vorteilhaft dadurch weitergebildet, dass bei einem Oberflächenelement aus saugfähigem Material zunächst eine Haftvermittlungsschicht aus niedrig viskosem Kunstharz zum Absperren der Oberfläche eingesetzt wird.
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Nachdem die Füllschicht mit den Perlmutt enthaltenden Partikeln aufgebracht wurde, ist es vorteilhaft, diese vor dem Aushärten zu walzen, um eine Grobausrichtung der Partikel zu erreichen, ohne die Partikel einzeln auszurichten.
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Generell besteht die ästhetische Konzeption gerade darin, dass die einzelnen Partikel nicht sämtliche in gleicher Ausrichtung angeordnet sind, um Effekte unterschiedlicher Reflexionen der Perlmutt enthaltenden Partikel bei Lichteinfall zu erzielen.
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Um die Konzentration der Perlmutt enthaltenden Partikel in der Füllschicht zu erhöhen, kann die Füllschicht vor dem Aushärten mit zusätzlichen Perlmutt enthaltenden Partikeln durch Nachstreuen angereichert werden.
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Das Oberflächenbeschichtungssystem und das Verfahren zur Herstellung desselben ist insbesondere dadurch von großem Vorteil, weil die Übergänge von einem Oberflächenelement zum anderen oder nachträglich angefügte Bereiche des Oberflächenbeschichtungssystems mittels des gleichen Behandlungsverfahrens erzeugt werden können und im Nachhinein die Übergänge zwischen den zeitlich verschieden erzeugten Bereichen nicht beziehungsweise kaum wahrnehmbar sind. Dadurch ist das System hervorragend geeignet, auch große Flächen aus einzeln vorgefertigten Elementen zu erzeugen, welche am jeweiligen Einsatzort zusammengesetzt, miteinander verbunden und die Übergänge mit dem Oberflächenbeschichtungssystem nachbehandelt werden, ohne dass sichtbare Übergänge zwischen einzelnen Elementen erkennbar sind. Auch die Reparatur oder das Auswechseln ganzer Elemente eines Panelsystems beispielsweise sind relativ einfach und kostengünstig möglich, da die entstehenden Beschädigungen der Oberfläche leicht mit dem Oberflächenbeschichtungssystem reparabel sind.
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Von besonderem Vorteil ist es, die Füllschicht mit einer strapazierfähigen Deckschicht abzuschließen und davor die Füllschicht oder gegebenenfalls danach die Deckschicht zu schleifen und zu polieren.
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Eine Ausgestaltung der Erfindung zur Herstellung eines Formteils mit einer Oberflächenbeschichtung mit Perlmutt enthaltenden Partikeln besteht darin, dass zunächst eine Negativform des Formteils mit einer Trennschicht versehen wird, die Füllschicht mit den Perlmutt enthaltenden Partikeln oder die Klebeschicht und anschließend die Perlmutt enthaltenden Partikel sowie die Aufbauschicht für die Einbettung der Perlmutt enthaltenden Partikel aufgebracht wird und anschließend die Verstärkungsschicht für die Füllschicht aufgebracht wird, wonach die Füllschicht und die Verstärkungsschicht aushärten und die Negativform und die Trennschicht schließlich entfernt werden.
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Anschließend wird die Oberfläche der Füllschicht mit einer Deckschicht versehen. Weiterhin vorteilhaft ist, die Oberfläche der Füllschicht zu schleifen und zu polieren.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, direkt auf die Trennschicht die Deckschicht aufzutragen und anschließend die Füllschicht und die Verstärkungsschicht aufzubringen. Hierdurch kann das aufwändige Schleifen der an der Trennschicht entstehenden Oberfläche fast vollständig vermieden werden, da die Partikel durch die Füllschicht sinken und sich direkt über der Deckschicht ablagern.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, dass unmittelbar in die Deckschicht beim Aufbau eine Struktur eingebracht wird und somit beispielsweise eine Anti-Rutsch-Struktur ohne nachträgliche Bearbeitung in einer Duschtasse oder ähnlichen Sanitärelementen eingeformt werden kann.
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Die Oberflächenbehandlung der Füllschicht oder der Deckschicht erfolgt je nach Anwendung durch Trockenschleifen, beispielsweise bei Anwendungen des Oberflächenbeschichtungssystems für Möbel, wie Tischplatten, Wandpanelen oder Schrankfronten und Ähnliches.
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Alternativ ist das Nassschleifen des Beschichtungssystems für bestimmte Anwendungen, wie Wandelemente, Fußbodenelemente, Sanitärmöbeloberflächen, Duschtassen oder Ähnliches möglich.
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Besonders dichte Anordnungen von Perlmutt enthaltenden Partikeln lassen sich durch die Mischung verschiedener Partikelgrößen erreichen. Bei relativ kleinen Körnungen der Partikel können die Kunstharze der Füllschicht bereits vor dem Auftragen mit den Partikeln gemischt und gemeinsam auf die Oberfläche aufgebracht werden. Die Kunstharze, die zur Verwendung für das Oberflächenbeschichtungssystem geeignet sind, lassen sich auch gemäß ihrer Verarbeitbarkeit und Funktion als Gießharze, Einbettungsharze, Klebeharze und Harzspachtel klassifizieren.
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Luftblasen in den Beschichtungssystemen werden durch Rütteln und durch die Verwendung von niedrig viskosen Kunstharzen minimiert.
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Von besonderer ästhetischer Wirkung ist, dass die einzelnen Partikel als Bruchstücke in zufälliger Ausrichtung in das System eingebracht und nachfolgend nicht, beziehungsweise nur grob ausgerichtet werden. Die Bindung der Perlmutt enthaltenden Partikel in der Füllschicht erfolgt je nach Konzentration von zusätzlichen Pigmenten mittels farbloser, transparenter bis beinahe lichtundurchlässiger Kunstharze. Besonders wirkungsvoll ist die zusätzliche Verwendung von kleinsten Perlmuttpigmenten zur Einfärbung der Kunstharze der Füllschicht.
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Die Oberfläche des Beschichtungssystems wird vorteilhaft durch ein Polieren mit Filzscheiben leicht strukturiert, da die unterschiedlichen Härten der Partikel und der Füllschicht durch diese Behandlung herausgearbeitet werden und somit haptisch wahrnehmbar sind.
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Die Ausbildung des Beschichtungssystems aus überwiegend transparenten Kunstharzen ermöglicht die indirekte Beleuchtung von transparenten Gegenständen mit diesem transparenten Beschichtungssystem.
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Das Beschichtungssystem hat eine Dicke in Abhängigkeit der Dicke und Größe der Perlmutt enthaltenden Partikel von 1 mm bis zu 8 mm.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen. Es zeigen:
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1: Oberflächenelement mit Beschichtungssystem,
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2: Oberflächenelement mit Beschichtungssystem und Reflexionsschicht und
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3: Formteil mit Beschichtungssystem.
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In 1 ist ein Oberflächenelement 1 mit einem Beschichtungssystem dargestellt. Als Oberflächenelement 1 ist in diesem Falle eine Trennwand in Leichtbauweise mit einem nicht kritischen Untergrund beispielhaft ausgewählt. Auf das Oberflächenelement 1 werden die Perlmutt enthaltenden Partikel 3 als Suspension mit der Füllschicht 4 auf dem abgesperrten Oberflächenelement aufgetragen. Die Perlmutt enthaltenden Partikel 3 sind somit unmittelbar in der Füllschicht 4 eingebettet und enthalten. Nach dem Aushärten der Füllschicht 4 mit den Perlmutt enthaltenden Partikeln 3 wird die Oberfläche der Füllschicht 4 geschliffen, poliert und mit einer Deckschicht 5 aus Kunstharzen, insbesondere aus klarem Epoxydharz oder Polyurethanharz, überzogen. Im Ergebnis wird ein gleicher Aufbau des Oberflächenbeschichtungssystems erhalten, wenn unmittelbar auf das Oberflächenelement 1 eine Klebeschicht aufgebracht, die Perlmutt enthaltenden Partikel 3 aufgestreut und anschließend eine Aufbauschicht zur Einbettung der Perlmutt enthaltenden Partikel 3 aufgebracht wird, wonach geschliffen und die Deckschicht 5 aus Kunstharzen aufgebracht wird. Bei relativ kleinen Partikeln von 2 bis 4 mm wird die Aufbringung mittels einer Suspension realisiert und zwischen 5 bis 10 mm Partikelgröße wird die Aufbringung durch Streuen in der Füllschicht 4 angewandt.
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In 2 ist ein Oberflächenelement 1 mit einem Beschichtungssystem mit Reflexionsschicht 8 dargestellt. Die Besonderheit des in 2 dargestellten Oberflächenbeschichtungssystems besteht in einer zwischen dem mit einer Haftvermittlungsschicht 2 versehenen Oberflächenelement 1 und der Füllschicht 4 mit den Perlmutt enthaltenden Partikeln 3 vorgesehenen Reflexionsschicht 8. Die Reflexionsschicht 8 ist funktionsgemäß als Licht reflektierende Schicht ausgebildet. Dazu wird gebundenes Metallpulver eingesetzt, welches über die Haftvermittlungsschicht 2 mit dem Oberflächenelement verbunden ist. Die Füllschicht 4 ist als transparente bis farblose Schicht ausgeführt, so dass Licht von außen zunächst von den Perlmutt enthaltenden Partikeln 3 irisierend reflektiert werden kann und zusätzlich durch die Füllschicht 4 hindurch dringendes Licht an der Reflexionsschicht 8 reflektiert und zurückgeworfen wird, wodurch zusätzliche Lichteffekte entstehen. Zum mechanischen und chemischen Schutz des Oberflächenbeschichtungssystems und insbesondere der in der Füllschicht enthaltenen Perlmutt enthaltenden Partikel 3 ist eine Deckschicht 5 das System abschließend auf der Oberfläche aufgebracht.
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In 3 ist ein Formteil dargestellt, welches mit einem Oberflächenbeschichtungssystem mit Perlmutt enthaltenden Partikeln versehen ist.
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Das Formteil selbst wird zunächst durch eine Negativform 9 des Formteils, beispielsweise eine Duschtasse aus dem Sanitärbereich, gebildet. Die Negativform 9 wird zweckmäßigerweise mit einer Trennschicht 6 belegt, die die nachträgliche Trennung des Formteils von der Negativform 9 nach Aushärten des Oberflächenbeschichtungssystems mit entsprechenden Verstärkungselementen ermöglicht. Auf die Negativform 9 mit der Trennschicht 6 wird nun die Füllschicht 4 mit den Perlmutt enthaltenden Materialien 3 aufgetragen. Alternativ dazu kann, nicht in 3 dargestellt, die Deckschicht 5 unmittelbar auf die Trennschicht 6 aufgetragen und durch eine Struktur in der Trennschicht 6 mit einem Anti-Rutsch-Effekt strukturiert werden.
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Anschließend wird die Füllschicht 4 in noch nicht ausgehärtetem Zustand mit einer Verstärkungsschicht 7 belegt. Die Verstärkungsschicht 7 besteht aus einer Glasfaser- oder Carbonfaserstützstruktur oder aus textilen Geweben oder Vliesen. Nach Aushärten der Verstärkungsschicht 7 und der mit dieser verbundenen Füllschicht 4 mit den Perlmutt enthaltenden Partikeln 3 kann die Negativform 9 des Formteils unter Zuhilfenahme der Trennschicht 6 getrennt werden und die nunmehr sichtbare Oberfläche der Füllschicht 4 je nach Notwendigkeit geschliffen, poliert und gegebenenfalls nachträglich mit einer Deckschicht 5 versehen werden. In der bevorzugten, nicht dargestellten Ausgestaltung der Einbringung der Deckschicht 5 unmittelbar auf die Trennschicht 6 entfällt gegebenenfalls eine Nachbehandlung durch Schleifen vollständig, was ein großer Vorteil dieser Verfahrensweise ist.
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Die Ausbildung von gewölbten Flächen mit diesem Beschichtungssystem ist sowohl auf diese Art möglich, als auch durch die Technik des Aufspachtelns der Füllschicht 4 auf senkrechte oder von der Horizontalen abweichende Flächen von Oberflächenelementen 1.
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Die Vorteile bestehen insbesondere darin, dass Oberflächenbeschichtungen und -elemente erzeugt werden, die einen hohen Anteil an Perlmutt enthaltenden und somit reflektierenden Elementen auf der Oberfläche aufweisen. Somit wird ein Oberflächenbeschichtungssystem zur Verfügung gestellt, welches durch handwerklich und industriell durchführbare und automatisierbare Verfahrensschritte in großen Flächen herstellbar und damit kostengünstig und in gleichmäßiger Qualität erzeugbar ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Oberflächenelement
- 2
- Haftvermittlungsschicht
- 3
- Perlmutt enthaltende Partikel
- 4
- Füllschicht
- 5
- Deckschicht
- 6
- Trennschicht
- 7
- Verstärkungsschicht
- 8
- Reflexionsschicht
- 9
- Negativform des Formteils
