DE102014114835A1

DE102014114835A1 - Mehrschichtkörper und Verfahren zum Beschichten eines Substrats

Info

Publication number: DE102014114835A1
Application number: DE102014114835.5A
Authority: DE
Inventors: Violetta Olszowka; Kilian Schuller
Original assignee: Leonhard Kurz Stiftung and Co KG
Current assignee: Leonhard Kurz Stiftung and Co KG
Priority date: 2014-10-13
Filing date: 2014-10-13
Publication date: 2016-04-28

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Mehrschichtkörper mit einer Trägerlage und einer auf der Trägerlage angeordneten ersten Funktionsschicht, welche hydrophob, insbesondere superhydrophob ausgebildet ist, sowie ein Verfahren zum Beschichten einer Oberfläche mit einem solchen Mehrschichtkörper.

Description

Die Erfindung betrifft einen Mehrschichtkörper sowie ein Verfahren zum Beschichten eines Substrats
Prägefolien sind Mehrschichtkörper mit einer Trägerlage, auf der eine oder mehrere Schichten angeordnet sind. Dabei kann es sich um Funktionsschichten oder Lackschichten mit dekorativen oder informativen Funktionen handeln.
Um ein Substrat zu beschichten, wird die Prägefolie auf das Substrat aufgeprägt, wobei die der Trägerlage abgewandte Oberfläche auf dem Substrat zu liegen kommt. Beim Prägevorgang wird ferner die Trägerlage von den auf dem Substrat applizierten weiteren Schichten abgelöst. Um dies zu erleichtern, ist zwischen der Trägerlage und den weiteren Schichten der Prägefolie eine Ablöseschicht angeordnet, die die Haftung zwischen den weiteren Schichten und der Trägerlage minimiert.
Bei üblichen Prägefolien erfüllt die Ablöseschicht dabei keine weitere Funktion und wird oft zusammen mit der Trägerlage entfernt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Mehrschichtkörper bereitzustellen, der eine besonders hohe Funktionsintegration aufweist. Es ist ferner Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Beschichten eines Substrats bereitzustellen, welches ein besonders gutes Beschichtungsergebnis gewährleistet.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit dem Gegenstand der Ansprüche 1 und 19 gelöst.
Ein solcher Mehrschichtkörper umfasst eine Trägerlage und eine auf der Trägerlage angeordnete erste Funktionsschicht, welche hydrophob, insbesondere superhydrophob ausgebildet ist.
Beim Übertragen des Mehrschichtkörpers auf eine Oberfläche eines Substrats, insbesondere durch Prägen, wird der Mehrschichtkörper mit seiner der Trägerlage abgewandten Seite auf das Substrat aufgebracht, insbesondere unter Einwirkung von Druck und/oder Wärme aufgeprägt, und anschließend die Trägerlage abgelöst. Aufgrund der hydrophoben Natur der ersten Funktionsschicht löst sich dabei die Trägerlage von der Funktionsschicht einfach ab und die Funktionsschicht verbleibt zusammen mit gegebenenfalls weiteren Schichten des Mehrschichtkörpers auf dem Substrat. Die Funktionsschicht bildet also die Oberfläche der derart beschichteten Region des Substrats und stellt in dieser Region eine hydrophobe, insbesondere superhydrophobe Oberfläche bereit.
Damit erfüllt die Funktionsschicht im Gegensatz zum aus dem Stand der Technik bekannten Ablöseschichten also eine doppelte Funktion. Sie dient nicht nur zur Ablösung der Trägerlage sondern kann aufgrund ihrer Hydrophobizität auch eine Schutzfunktion für die beschichtete Region des Substrats erfüllen und diese insbesondere vor Wasseranhaftung schützen.
Unter einer hydrophoben Schicht wird dabei eine Schicht verstanden, bei der ein aufgebrachter Wassertropfen einen Kontaktwinkel θ von mehr als 90° ausbildet. Bei superhydrophoben Schichten ist der Kontaktwinkel θ größer als 150°. Der Kontaktwinkel θ ist dabei durch die Youngsche Gleichung definiert: cos θ = (σ_S – σ_LS)σ_L ^–1 σ_S gibt dabei die Oberflächenspannung der Schicht an, σ_L die Oberflächenspannung des Wassertropfens, bzw. einer benetzenden Flüssigkeit im Allgemeinen und σ_LS die Grenzflächenenergie zwischen Wassertropfen und Schicht.
In einer bevorzugten Ausführungsform bildet die erste Funktionsschicht eine der Trägerlage abgewandte Oberfläche des Mehrschichtkörpers aus. Eine solche Funktionsschicht kann als Schutzschicht auf zu hydrophobisierende Substrate übertragen werden.
Bevorzugt beträgt eine Haftkraft zwischen der ersten Funktionsschicht und der Trägerlage von 4 cN (bzw. 3 N/m) bis 45 cN (bzw. 30 N/m), bevorzugt von 7 cN (bzw. 5 N/m) bis 23 cN (bzw. 15 N/m). Hierdurch wird ein leichtes Ablösen von der Trägerlage gewährleistet. Hierzu wird die mit Funktionsschicht beschichtete Folie mit einer von Breite 15 cm auf eine ABS-Platte bei 180 °C und der Geschwindigkeit 13 m/min abgeprägt. Die Ablösekraftmessung findet auf einer Zugprüfmaschine Zwick/Roell Z 1.0 bei Raumtemperatur statt. Hierzu wird die mit Funktionsschicht beschichtete Folie in einem Winkel von 90° und einem Messweg von 15 cm von der ABS-Platte abgezogen und so die Ablösekraft ermittelt.
Vorzugsweise ist dabei die erste Funktionsschicht als Lackschicht ausgebildet. Unter einem Lack wird hier dabei ein Beschichtungsmittel auf Basis eines wässrigen oder organischen Lösemittels verstanden, welches flüssig aufgetragen und ausgehärtet werden kann.
Es ist dabei bevorzugt, wenn die erste Funktionsschicht Mittel zum Erhöhen der Oberflächenrauigkeit umfasst. Durch derartige Mittel kann die Hydrophobizität der Funktionsschicht erhöht werden. Dies beruht auf der resultierenden Mikro- bzw. Nanostrukturierung der Oberfläche nach Art des Lotuseffekts.
Es ist ferner zweckmäßig, wenn die Mittel zum Erhöhen der Oberflächenrauigkeit pyrogene Kieselsäure, insbesondere mit Dimethydichlorsilan oder Hexamethyldisilazan hydrophobierte pyrogene Kieselsäure, umfassen. Bei pyrogener Kieselsäure handelt es sich um kolloides, amorphes Siliciumdioxid, welches eine besonders hohe Oberfläche aufweist und daher besonders geeignet zur Hydrophobisierung von Oberflächen ist. Dies wird durch die Silanisierung noch verstärkt.
Es ist dabei bevorzugt, wenn die pyrogene Kieselsäure eine Partikelgröße D50 von 5 nm bis 60 µm, bevorzugt von 10 nm bis 35 µm, besonders bevorzugt von 16 nm bis 32 µm aufweist. Unter D50 wird dabei die mediane Partikelgröße, also die Partikelgröße bei 50% in der kumulativen Partikelgrößenverteilung, verstanden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die erste Funktionsschicht eine fluorierte Verbindung, insbesondere aus der Gruppe Fluorethylen-Alkylvinylether, Hexadecyltrimethoxysilan, α-Perfluoropolyether, Fluorpolymerlatex, Poly(hexafluoroproylenoxid), Perfluorotripentylamin, Polytetrafluoroethylen, Silikon, Perfluoralkoxid, Polychlortrifluorethylen, fluoriertes Ethylenpropylen, Ethylentetrafluorethylen, Ethylenchlortrifluorethylen, Polyvinylidenfluorid, Silane, insbesondere umfassend organische Substituenten.
Fluorierte Substanzen, insbesondere aus der genannten Substanzgruppe, zeichnen sich durch eine besonders hohe Hydrophobizität aus und sind daher besonders geeignet, dem Lack der ersten Funktionsschicht die gewünschten Eigenschaften zu verleihen.
Ferner ist es bevorzugt, wenn das Verhältnis der pyrogenen Kieselsäure im zur Herstellung der ersten Funktionsschicht verwendeten Lack zur fluorierten Verbindung von 1 bis 5 zu 0 bis 3, bevorzugt von 2 bis 4 zu 1 bis 2, besonders bevorzugt von 3 zu 1 beträgt.
Es ist weiter bevorzugt, wenn die erste Funktionsschicht durch einen Lack auf Lösemittelbasis gebildet ist. Abhängig vom Druckverfahren kann die Lösungsmittelzusammensetzung gewählt werden. Derartige Lacke sind insbesondere geeignet, um die oben genannten fluorierten Verbindungen und Mittel zur Erhöhung der Oberflächenrauigkeit aufzunehmen.
Bevorzugt weist die erste Funktionsschicht ein Flächengewicht von 0,1 g/m² oder mehr, bevorzugt von 0,5 g/m² oder mehr, besonders bevorzugt von 0,7 bis 2 g/m², und/oder eine Schichtdicke von 0,1 μm bis 3 μm, bevorzugt von 0,5 μm bis 2,5 μm, besonders bevorzugt von 0,7 μm bis 2 μm auf. In diesem Dickenbereich bzw. Flächengewichtsbereich kann sowohl die gewünschte Hydrophobizität als auch die gewünschte leichte Ablösbarkeit von der Trägerlage besonders gut gewährleistet werden.
Es ist weiter zweckmäßig, wenn der Mehrschichtkörper zumindest eine Lackschicht umfasst, welche auf der der Trägerlage abgewandten Seite der ersten Funktionsschicht angeordnet ist. Durch diese Lachschicht können beispielsweise dekorative Effekte realisiert werden. Beim Übertragen der Schichten des Mehrschichtkörpers auf ein Substrat ist diese Lackschicht dann substratseitig angeordnet und wird nach außen hin von der ersten Funktionsschicht geschützt.
Bevorzugt ist die zumindest eine Lackschicht aus einem Lack auf Wasserbasis gebildet. Überraschenderweise hat sich herausgestellt, dass trotz der hydrophoben Natur der ersten Funktionsschicht eine ausreichende Zwischenschichthaftung zwischen der Funktionsschicht und einer solchen Lackschicht erzielt werden kann, wobei die Lackschicht insbesondere direkt an die erste Funktionsschicht angrenzt.
Es ist besonders zweckmäßig, wenn die zumindest eine Lackschicht aus einem Lack auf Wasser-Isopropanol-Basis gebildet ist, dessen Wasser-zu-Isopropanol-Verhältnis 3,5:1 bis 1:1, bevorzugt 2,5:1 bis 2:1 beträgt. Die Beimengung von Isopropanol verbessert die Haftung der Lackschicht auf der ersten Funktionsschicht. Dies beruht darauf, dass das Isopropanol die Funktionsschicht partiell anlösen kann. Auf der der Lackschicht abgewandten Seite bleibt dagegen die hydrophobe Qualität der Oberfläche der Funktionsschicht vollständig erhalten.
Es ist weiter bevorzugt, wenn die zumindest eine Lackschicht zumindest einen Farbstoff und/oder zumindest ein Pigment umfasst. Hierdurch können dekorative oder informative Designs, Motive oder Strukturen in den Mehrschichtkörper eingebracht und auf ein Substrat übertragen werden.
Ferner ist es bevorzugt, wenn der Mehrschichtkörper eine Grundierungsschicht umfasst, welche eine der Trägerlage abgewandte Oberfläche des Mehrschichtkörpers ausbildet. Die Grundierungsschicht kommt also als Haftvermittlerschicht oder Kleberschicht beim Übertragen des Mehrschichtkörpers auf ein Substrat auf dem Substrat zu liegen. Je nach Material des Substrats kann die Grundierungsschicht so gestaltet werden, dass die Haftung auf dem Substrat optimiert wird.
Vorteilhafterweise ist die Trägerlage aus Polyethylen oder PET, insbesondere mit einer Schichtdicke von 5 μm bis 36 μm, bevorzugt von 12 μm bis 23 μm ausgebildet.
Beim Aufbringen des Mehrschichtkörpers auf ein Substrat ist es ferner zweckmäßig, wenn vor dem Aufbringen des Mehrschichtkörpers ein weiterer Mehrschichtkörper auf das Substrat aufgebracht, insbesondere aufgeprägt wird, wobei der Mehrschichtkörper anschließend auf den weiteren Mehrschichtkörper aufgebracht, insbesondere aufgeprägt wird.
In diesem Fall umfasst der Mehrschichtkörper bevorzugt lediglich die Trägerlage und die erste Funktionsschicht und ggf. eine Grundierungsschicht oder Haftvermittlerschicht. Alle weiteren dekorativen und/oder funktionalen Schichten werden also von dem weiteren Mehrschichtkörper bereitgestellt. Der abschließend aufgebrachte Mehrschichtkörper stellt lediglich die hydrophobe erste Funktionsschicht bereit und schützt somit die zuerst aufgebrachten Schichten. Damit können beispielsweise bereits verfügbare, nicht hydrophobisierte Prägefolien nach dem Prägen noch mit einer hydrophoben Schutzschicht versehen werden.
Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen
1 Eine schematische Darstellung des Aufbaus und der Herstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines Mehrschichtkörpers;
2 Eine schematische Darstellung des Aufbaus und der Herstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Mehrschichtkörpers;
3 Eine schematische Darstellung des Aufbaus und der Herstellung eines dritten Ausführungsbeispiels eines Mehrschichtkörpers;
4 Eine schematische Darstellung der Beschichtung eines Substrats mit einer konventionellen Prägefolie und einem Ausführungsbeispiel eines Mehrschichtkörpers;
5 Eine schematische Darstellung des Kontaktwinkels zwischen einem Substrat und einer benetzenden Flüssigkeit.
Um einen als Prägefolie nutzbaren Mehrschichtkörper 1 zu fertigen, wird zunächst eine Trägerlage 11 aus Polyethylenterephthalat (PET) mit einer Schichtdicke von 6 μm bis 50 μm, bevorzugt von 12 μm bis 23 μm bereitgestellt. Beim Prägen wird diese Trägerlage 11 vom Mehrschichtkörper 1 abgelöst.
Zur Erleichterung dieses Ablösevorgangs wird im Folgenden eine Funktionsschicht 12 auf die Trägerlage 11 aufgebracht. Die Funktionsschicht 12 ist eine Lackschicht, die Mittel zum Erhöhen der Oberflächenrauigkeit umfasst. Dabei kann es sich um pyrogene Kieselsäure, insbesondere mit Dimethydichlorsilan Hexamethyldisilazan hydrophobierte pyrogene Kieselsäure, handeln. Diese weist eine Partikelgröße D50 von 5 nm bis 60 µm, bevorzugt von 10 nm bis 35 μm, besonders bevorzugt von 16 nm bis 32 μm auf.
Ferner kann die Funktionsschicht 12 fluorierte Verbindungen umfassen, insbesondere aus der Gruppe Fluorethylen-Alkylvinylether, Hexadecyltrimethoxysilan, α-Perfluoropolyether, Fluorpolymerlatex, Poly(hexafluoroproylenoxid), Perfluorotripentylamin, Polytetrafluoroethylen, Silikon, Perfluoralkoxid, Polychlortrifluorethylen, fluoriertes Ethylenpropylen, Ethylentetrafluorethylen, Ethylenchlortrifluorethylen, Polyvinylidenfluorid, Silane, insbesondere umfassend organische Substituenten.
Das Verhältnis der pyrogenen Kieselsäure im zur Herstellung der ersten Funktionsschicht verwendeten Lack zur fluorierten Verbindung beträgt dabei 1 bis 5 zu 0 bis 3, bevorzugt 2 bis 4 zu 1 bis 2, besonders bevorzugt 3 zu 1. Vorzugsweise wird die Funktionsschicht 12 durch einen Lack auf Lösemittelbasis aufgebaut und mit einem Flächengewicht im trockenen Zustand von 0,1 g/m² oder mehr, bevorzugt von 0,5 g/m² oder mehr, besonders bevorzugt von 0,7 g/m² bis 2 g/m², und/oder einer Schichtdicke von 0,1 μm bis 3 μm, bevorzugt von 0,5 μm bis 2,5 μm, besonders bevorzugt von 0,7 μm bis 2 μm auf die Trägerlage 11 aufgebracht.
Sowohl durch die Erhöhung der Oberflächenrauigkeit, als auch durch die Zugabe fluorierter Verbindungen wird die Hydrophobizität der Funktionsschicht 12 erhöht. Dies erleichtert das Ablösen von der Trägerlage 11.
Nach dem Prägen auf ein Substrat bildet die Funktionsschicht 12 die vom Substrat abgewandte Oberfläche aus. Durch die hydrophobe Natur der Funktionsschicht 12 wird die Oberfläche des Substrats somit vor Benetzung mit Wasser geschützt.
Das Funktionsprinzip dieses Feuchtigkeitsschutzes ist in 5 veranschaulicht. Ein auf ein Substrat 2 aufgebrachter Wassertropfen 3 nimmt in Abhängigkeit von seiner Oberflächenspannung, der Oberflächenenergie zwischen Substrat 2 und Wassertropfen 3, und der Oberflächenspannung des Substrats 2 unterschiedliche Formen an. Diese können durch den Kontaktwinkel θ beschrieben werden, der über die Young'sche Gleichung definiert wird: cos θ = (σ_S – σ_LS)σ_L ^–1 σ_S gibt dabei die Oberflächenspannung der Schicht an, σ_L die Oberflächenspannung des Wassertropfens, bzw. einer benetzenden Flüssigkeit im Allgemeinen und σ_LS die Grenzflächenenergie zwischen Wassertropfen und Schicht.
Je größer der Kontaktwinkel, desto mehr nähert sich der Wassertropfen 3 also der Kugelform an, wodurch gleichzeitig seine Kontaktfläche zur Oberfläche des Substrats 2 verringert wird. Damit nimmt auch die Haftung zwischen Wassertropfen 3 und Substrat 2 ab, so dass der Wassertropfen leicht abperlen kann und das Substrat 2 nicht benetzt.
Unter einer hydrophoben Schicht wird dabei eine Schicht verstanden, bei der ein aufgebrachter Wassertropfen einen Kontaktwinkel θ von mehr als 90° ausbildet. Bei superhydrophoben Schichten ist der Kontaktwinkel θ größer als 150°.
Um einen weiteren mechanischen Schutz zu gewährleisten, können dem Lack der Funktionsschicht 12 noch weitere Stoffe zugesetzt werden, wie beispielsweise Acrylate, Silikonmodifizierte Polyesterharze, Slip- und Kratzschutzadditive.
In Laborversuchen konnte gezeigt werden, dass die Funktionsschicht 12 gegenüber Umwelteinflüssen sehr beständig ist. So wurde beispielsweise im Temperatur- und Luftfeuchtetest (168h bei 85°C und 85% rel. Feuchte nach IEC60068-2-67), im synthetischen Schweißtest nach DIN EN ISO 105-E04 und DIN 53160, im Salznebeltest nach DIN 50021, im Staubtest und im Test der Widerstandsfähigkeit gegen Säuren und Laugen keine nennenswerten Beeinträchtigungen festgestellt.
Die superhydrophobe Oberfläche hat weiterhin die Eigenschaft selbstreinigend zu sein, d. h. dass Staub auf der Oberfläche durch Abperlen der Wassertropfen entfernt wird und sich nicht festsetzt. Dies wurde in einer empirischen Laborbeobachtung nachgewiesen.
Zum Test der Widerstandsfähigkeit wurde jeweils ein Tropfen der folgenden Chemikalien auf die superhydrophobe Oberfläche aufgebracht: Natronlauge 10%ig, 1 h Einwirkzeit, Schwefelsäure 2%ig, 1 h Einwirkzeit, Essigsäure 10%ig, 1 h Einwirkzeit, Salzsäure, 1 h Einwirkzeit. In allen Tests konnte nach der Einwirkdauer keine Beeinträchtigung der superhydrophoben Oberfläche beobachtet werden.
Wie 2 zeigt, kann auf die Funktionsschicht 12 noch eine weitere Lackschicht 13 aufgebracht werden. Diese kann insbesondere farbig sein und dekorative oder informative Funktionen erfüllen.
Es ist dabei bevorzugt, wenn die Haftkraft zwischen der ersten Funktionsschicht und der Lackschicht größer ist als die Haftkraft zwischen der ersten Funktionsschicht und der Trägerlage. Damit kann die Funktionsschicht von der Trägerlage abgelöst werden, ohne dass die Haftung der Lackschicht an der Funktionsschicht beeinträchtigt wird oder die Lackschicht beschädigt wird.
Die Lackschicht 13 kann dabei aus einem Lack auf Wasserbasis gebildet sein. Überraschenderweise hat sich herausgestellt, dass trotz der hydrophoben Natur der Funktionsschicht 12 eine ausreichende Zwischenschichthaftung zwischen der Funktionsschicht 12 und einer solchen Lackschicht 13 erzielt werden kann.
Dies ist insbesondere der Fall, wenn die zumindest eine Lackschicht aus einem Lack auf Wasser-Isopropanol-Basis gebildet ist, dessen Wasser-zu-Isopropanol-Verhältnis 3,5:1 bis 1:1, bevorzugt 2,5:1 bis 2:1 beträgt. Die Beimengung von Isopropanol verbessert die Haftung der Lackschicht 12 auf der Funktionsschicht 12. Dies beruht darauf, dass das Isopropanol die Funktionsschicht 12 partiell anlösen kann. Auf der der Lackschicht 13 abgewandten Seite bleibt dagegen die hydrophobe Qualität der Oberfläche der Funktionsschicht 12 vollständig erhalten.
Als weitere Beimengungen kann der für die Lackschicht 13 verwendete Lack Pigmente, Rußpigmente, ca. 42% im Festkörper, Bindemittel wie z.B. Polyacrylate, Polyester-/Acetat-/Versatatcopolymere, ca. 27% im Festkörper, Wachse wie z.B. Polyethylenwachse, Carnaubwachse, ca. 14% im Festkörper, Füllstoffe wie Aluminiumsilikate und pyrogene Kieselsäure, ca. 12% im Festkörper und Dispergieradditive, ca. 4% im Festkörper, enthalten.

Eine beispielhafte Zusammensetzung für einen flüssigen Lack, also vor der Aushärtung zur Lackschicht 13 ist in der folgenden Tabelle angegeben:

Bestandteil	Anteil im flüssigen Lack (%)
Deionisiertes Wasser	32,77
Isopropanol	16,38
Ammoniaklösung 25%	1,31
Dispergieradditiv	3,28
Rußpigment	13,11
Pyrogene Kieselsäure	0,39
Aluminiumsilikat	3,28
Polyethylenwachs	6,55
Carnaubwachs	6,55
Polyacrylat	3,28
Polyester-/Acetat-/Versatat Copolymer	13,11

Bei der in 2 gezeigten Ausführungsform kommt beim Prägen die Lackschicht 13 in direkten Kontakt mit dem Substrat und dient somit gleichzeitig als Haftvermittler.
Alternativ dazu kann, wie in 3 gezeigt, auf die Lackschicht 13 noch eine Grundierung 14 aufgebracht werden, die speziell der Haftvermittlung zwischen Substrat und aufgeprägtem Mehrschichtkörper 1 dient. Die Zusammensetzung der Grundierung 14 kann dabei jeweils nach zu beprägendem Substrat angepasst werden.
Wie 4 zeigt, ist es ferner möglich, zunächst eine weitere Prägefolie 4 auf ein Substrat 5 aufzuprägen. In einem zweiten Prägeschritt wird dann ein Mehrschichtkörper 1 auf die weitere Prägefolie 4 aufgebracht. Der Mehrschichtkörper 1 umfasst hier bevorzugt nur eine Trägerlage 11 und eine Funktionsschicht 12, so dass er einen hydrophoben Abschluss für die weitere Prägefolie 4 bildet. Es ist jedoch auch möglich, weitere Lackschichten und Dekorelemente in den Mehrschichtkörper 1 zu integrieren.
Auf diese Weise können ansprechende und gleichzeitig schützende Oberflächenbeschichtungen für verschiedenste Objekte bereitgestellt werden. Möglich ist z.B. die Beschichtung von Haushaltsgeräten, insbesondere in Bereichen wo Kondenswasser auftritt und abperlen soll, elektronischen Geräten, wie beispielsweise Smartphones, Tablets, Laptops oder dgl., Innenverkleidungsteilen für Kraftwagen, Textilfolien und vielem mehr.
Bezugszeichenliste

1: Mehrschichtkörper
11: Trägerlage
12: Funktionsschicht
13: Lackschicht
14: Grundierung
2: Substrat
3: Wassertropfen
4: Prägefolie
5: Substrat

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

IEC60068-2-67 [0046]
DIN EN ISO 105-E04 [0046]
DIN 53160 [0046]
DIN 50021 [0046]

Claims

Mehrschichtkörper mit einer Trägerlage und einer auf der Trägerlage angeordneten ersten Funktionsschicht, welche hydrophob, insbesondere superhydrophob ausgebildet ist.
Mehrschichtkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Funktionsschicht eine der Trägerlage abgewandte Oberfläche des Mehrschichtkörpers ausbildet.
Mehrschichtkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Haftkraft zwischen der ersten Funktionsschicht und der Trägerlage von 4 cN (bzw. 3 N/m) bis 45 cN (bzw. 30 N/m), bevorzugt von 7 cN (bzw. 5 N/m) bis 23 cN (bzw. 15 N/m) beträgt.
Mehrschichtkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Funktionsschicht als Lackschicht ausgebildet ist.
Mehrschichtkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Funktionsschicht Mittel zum Erhöhen der Oberflächenrauigkeit umfasst.
Mehrschichtkörper nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Erhöhen der Oberflächenrauigkeit pyrogene Kieselsäure, insbesondere mit Dimethydichlorsilan hydrophobierte pyrogene Kieselsäure, umfassen.
Mehrschichtkörper nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die pyrogene Kieselsäure eine Partikelgröße D50 von 5 nm bis 60 µm, bevorzugt von 10 nm bis 35 μm, besonders bevorzugt von 16 nm bis 32 μm aufweist.
Mehrschichtkörper nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der pyrogenen Kieselsäure im zur Herstellung der ersten Funktionsschicht verwendeten Lack zur fluorierten Verbindung von 1 bis 5 zu 0 bis 3, bevorzugt von 2 bis 4 zu 1 bis 2, besonders bevorzugt von 3 zu 1 beträgt.
Mehrschichtkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Funktionsschicht eine fluorierte Verbindung umfasst, insbesondere aus der Gruppe Fluorethylen-Alkylvinylether, Hexadecyltrimethoxysilan, α-Perfluoropolyether, Fluorpolymerlatex, Poly(hexafluoroproylenoxid), Perfluorotripentylamin, Polytetrafluoroethylen, Silikon, Perfluoralkoxid, Polychlortrifluorethylen, fluoriertes Ethylenpropylen, Ethylentetrafluorethylen, Ethylenchlortrifluorethylen, Polyvinylidenfluorid, Silane, insbesondere umfassend organische Substituenten.
Mehrschichtkörper nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Funktionsschicht durch einen Lack auf Lösemittelbasis gebildet ist.
Mehrschichtkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Funktionsschicht ein Flächengewicht von 0,1 g/m² oder mehr, bevorzugt von 0,5 g/m² oder mehr, besonders bevorzugt von 0,7 g/m² bis 2 g/m², und/oder eine Schichtdicke von 0,1 μm bis 3 μm, bevorzugt von 0,5 μm bis 2,5 μm, besonders bevorzugt von 0,7 μm bis 2 μm aufweist.
Mehrschichtkörper nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Mehrschichtkörper zumindest eine Lackschicht umfasst, welche auf der der Trägerlage abgewandten Seite der ersten Funktionsschicht angeordnet ist.
Mehrschichtkörper nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Haftkraft zwischen der ersten Funktionsschicht und der Lackschicht größer ist als die Haftkraft zwischen der ersten Funktionsschicht und der Trägerlage.
Mehrschichtkörper nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Lackschicht aus einem Lack auf Wasserbasis gebildet ist.
Mehrschichtkörper nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Lackschicht aus einem Lack auf Wasser-Isopropanol-Basis gebildet ist, dessen Wasser-zu-Isopropanol-Verhältnis 3,5:1 bis 1:1, bevorzugt 2,5:1 bis 2:1 beträgt.
Mehrschichtkörper nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Lackschicht zumindest einen Farbstoff und/oder zumindest ein Pigment umfasst.
Mehrschichtkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Mehrschichtkörper eine Grundierungsschicht umfasst, welche eine der Trägererlage abgewandte Oberfläche des Mehrschichtkörpers ausbildet.
Mehrschichtkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerlage aus Polyethylen, insbesondere mit einer Schichtdicke von 5 μm bis 36 μm, bevorzugt von 12 μm bis 23 μm, ausgebildet ist.
Verfahren zum Beschichten eines Substrats, bei welchem ein Mehrschichtkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 18 mit seiner der Trägerlage abgewandten Oberfläche auf das Substrat aufgebracht, insbesondere aufgeprägt, wird, wobei die Trägerlage des Mehrschichtkörpers abgelöst wird.
Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Aufbringen des Mehrschichtkörpers ein weiterer Mehrschichtkörper auf das Substrat aufgebracht, insbesondere aufgeprägt wird, und der Mehrschichtkörper anschließend auf den weiteren Mehrschichtkörper aufgebracht, insbesondere aufgeprägt wird.