DE102017219461A1

DE102017219461A1 - Verfahren zur Bereitstellung einer Oberfläche mit metallischer Optik auf einem Substrat und mittels des Verfahrens hergestelltes Schichtsystem

Info

Publication number: DE102017219461A1
Application number: DE102017219461.8A
Authority: DE
Inventors: Michael Kaltenbach; Jürgen Ortmeier; Markus Schmidtchen
Original assignee: Karl Woerwag Lack und Farbenfabrik GmbH and Co KG
Current assignee: Karl Woerwag Lack und Farbenfabrik GmbH and Co KG
Priority date: 2017-10-30
Filing date: 2017-10-30
Publication date: 2019-05-02
Also published as: WO2019086382A1

Abstract

Beschrieben wird ein Verfahren zur Bereitstellung einer Oberfläche mit metallischer Optik auf einem Substrat, wobei zur Herstellung der Oberfläche auf das Substrat eine Primerschicht aufgebracht wird, zwecks Bildung einer Silberschicht eine Silbersalzlösung mit einem Reduktionsmittel gemischt und auf die Primerschicht aufgesprüht wird, und auf die Silberschicht eine transparente oder transluzente Decklackschicht aufgebracht wird. Die Primerschicht wird aus einer hydroxyfunktionellen Komponente und einem isocyanatfunktionellen Härter gebildet. Als isocyanatfunktioneller Härter wird Isophorondiisocyanat (IPDI) verwendet. Weiterhin werden ein gemäß dem Verfahren hergestelltes Schichtsystem und ein Substrat mit einem solchen Schichtsystem beschrieben.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bereitstellung einer Oberfläche mit metallischer Optik auf einem Substrat. Die Oberfläche kann eine metallisch spiegelnde Oberfläche sein oder eine Licht diffus reflektierende, matte Oberfläche mit metallischer Optik. Bei dem Verfahren wird eine Silberschicht auf dem Substrat gebildet, indem auf das Substrat eine Primerschicht aufgebracht wird, eine Silbersalzlösung mit einem Reduktionsmittel gemischt und auf die Primerschicht aufgesprüht wird und auf die Silberschicht mindestens eine transparente oder transluzente Decklackschicht aufgebracht wird. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Schichtsystem mit mehreren Schichten sowie ein lackiertes Substrat mit dem Schichtsystem.
Die Beschichtung von Oberflächen von Substraten mit Metallen kann aus vielerlei Gründen sinnvoll sein, beispielsweise zum Schutz der Oberflächen, zum Verändern ihrer physikalischen Eigenschaften (beispielsweise ihrer Leitfähigkeit), aus dekorativen Gründen (Erzeugen eines Spiegeleffekts) oder zur Verbesserung der strukturellen Integrität der Substrate. Insgesamt ist daher das Interesse an Verfahren, mit welchen ein möglichst breites Spektrum an verschiedenen Substraten beschichtet werden kann, sehr hoch. Von besonderer Bedeutung ist die Beschichtung von Kunststoffen, wobei als Substrate grundsätzlich auch Holz-, Glas- und Metallsubstrate in Frage kommen.
Ein bekanntes Verfahren zur Herstellung metallisch spiegelnder Oberflächen ist die sogenannte Spritz- oder Sprühmetallisierung (auch bekannt als „chemische Spritzmetallisierung“ oder „CSM-Verfahren“). Hierbei wird im Spritzverfahren auf einem Substrat eine Silberschicht abgeschieden, wobei meist eine Zweikomponenten-Sprühpistole zum Einsatz kommt, bei der aus zwei getrennten Düsen eine Silbersalzlösung und eine Reduktionslösung austreten. Sobald sich die Lösungen vermischen, reduziert die Reduktionslösung das in der Salzlösung enthaltene Silbersalz und metallisches Silber fällt aus. Das ausgefallene Silber lagert sich auf dem Substrat an und bildet die gewünschte verspiegelte Oberfläche. Nach Reinigen und Trocknen der verspiegelten Oberfläche wird in der Regel ein transparenter oder transluzenter Schutzlack aufgetragen. Eine entsprechende Vorgehensweise ist beispielsweise aus der DE 103 04 668 A1 bekannt.
Um die Haftung der Silberschicht auf den zu verspiegelnden Substraten zu verbessern, ist es üblich, die Substrate vor dem Aufbringen der Silberschicht mit einer sogenannten Primerschicht (auch bekannt als Grundierung oder Voranstrich) zu überziehen. Bei einer Primerschicht handelt es sich um eine haftvermittelnde Schicht, die idealerweise gute Bindungseigenschaften sowohl zu dem zu verspiegelnden Substrat als auch zu der aufzubringenden Silberschicht zeigt.
So ist es beispielsweise aus der EP 0897759 A2 bekannt, vor dem Aufbringen von Silberschichten mittels Sprühmetallisierung die zu beschichtenden Substrate mit einem Alkydharz als Primer zu beschichten. Die Härtung der Primerschicht erfolgt hier bei 50 °C über einen Zeitraum von einer Stunde oder alternativ bei Raumtemperatur über einen Zeitraum von bis zu 24 Stunden.
Aus der bereits erwähnten DE 10023862 A1 ist ein Primer auf Polyurethanbasis bekannt, der unter Verwendung von m-Tolylidendiisocyanat als Härter appliziert wird. Bei m-Tolylidendiisocyanat handelt es sich um ein sehr reaktives Isocanat, das im Vergleich zu Alkydharzen eine deutlich schnellere Härtung ermöglicht. Zur Härtung wird das mit dem Primer beschichtete Substrat über eine Dauer von 1,5 Stunden auf 80 °C erwärmt. Unter Verwendung aromatischer Isocyanate wie m-Tolylidendiisocyanat hergestellte Beschichtungen neigen allerdings zu Vergilbung und Versprödung, was ihrem Anwendungsspektrum Grenzen setzt.
Aus Kostengründen ist es wünschenswert, dass die Härtung des Primers möglichst wenig Zeit in Anspruch nimmt. Im Rahmen von Versuchen zur Verkürzung der Härtungszeiten bekannter Primerzusammensetzungen wurden testweise die Temperaturen bei der Härtung auf bis zu 90 °C heraufgesetzt. Die Ergebnisse waren jedoch negativ. In den meisten Fällen war durch die Erwärmung keine signifikante Verkürzung der Härtungszeiten zu erreichen. In einigen weiteren Fällen wurde sogar beobachtet, dass sich eine auf die bei den erhöhten Temperaturen ausgehärtete Primerschicht aufgebrachte Silberschicht unmittelbar nach ihrer Aufbringung eintrübte.
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine technische Lösung zur beschleunigten Bereitstellung ausgehärteter Primerschichten auf Substraten, auf denen anschließend eine Silberschicht abgeschieden wird, aufzufinden. Es war das Ziel den Schritt der Härtung auf Zeiten von weniger als einer Stunde verkürzen zu können.
Erfindungsgemäß wird die vorstehende Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 13 definiert. Von der Erfindung umfasst sind weiterhin das Schichtsystem nach Anspruch 14 sowie das lackierte Substrat nach Anspruch 15. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird hiermit durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Beschreibung gemacht.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient der Bereitstellung einer Oberfläche mit metallischer Optik auf einem Substrat. Die Oberfläche kann eine metallisch spiegelnde Oberfläche sein oder eine Licht diffus reflektierende, matte Oberfläche mit metallischer Optik.
Das Verfahren folgt in Teilschritten dem Stand der Technik. So wird zur Bereitstellung einer Oberfläche mit metallischer Optik, insbesondere der metallisch spiegelnden Oberfläche, eine Silberschicht auf einem Substrat gebildet. Hierzu werden eine Silbersalzlösung und ein Reduktionsmittel vermischt und vor, nach oder während des Vermischens auf das Substrat aufgesprüht. Bei der Bildung der Silberschicht kann z.B. die eingangs erwähnte Sprühpistole zum Einsatz kommen. Auf die gebildete Silberschicht wird mindestens eine transparente oder transluzente Decklackschicht, vorzugsweise mindestens eine Klarlackschicht, aufgebracht.
Im Unterschied zum Stand der Technik wird in einem vorgeschalteten Schritt auf das Substrat allerdings eine Primerschicht) aufgebracht, die aus einer hydroxyfunktionellen Komponente und einem isocyanatfunktionellen Härter gebildet wird, wobei als isocyanatfunktioneller Härter Isophorondiisocyanat (IPDI) verwendet wird.
Überraschenderweise lassen sich unter Verwendung von IPDI gebildete Primerschichten bei Temperaturen > 80 °C härten ohne dass dies negative Auswirkungen wie beispielsweise die in anderen Fällen beobachtete Trübung der Silberschicht hat. Der Schritt der Härtung der Primerschicht konnte merklich verkürzt werden. Primerschichten mit einer Dicke im Bereich von 10 µm bis 50 µm konnten bereits nach Härtzeiten zwischen 30 und 60 Minuten weiterverarbeitet werden. Hieraus resultiert eine signifikante Zeitersparnis gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Vorgehensweisen.
Besonders bevorzugt umfasst das erfindungsgemäße Verfahren einen oder mehrere der folgenden Schritte:

• Zur Bildung der Primerschicht wird die hydroxyfunktionelle Komponente mit dem isocyanatfunktionellen Härter versetzt und die entstehende Zusammensetzung wird auf das Substrat aufgebracht.
• Gegebenenfalls wird in der Primerschicht enthaltenes Lösungsmittel entfernt.
• Die Primerschicht wird gehärtet, wobei das Härten bei einer Temperatur im Bereich von 70 °C bis 100 °C, bevorzugt im Bereich von 80 °C bis 95 °C, vorgenommen wird.

Die Entfernung gegebenenfalls in der Primerschicht enthaltenen Lösungsmittels kann einen separaten Schritt des Verfahrens darstellen, bevorzugt erfolgt die Entfernung des Lösungsmittels - falls erforderlich - aber im Rahmen der Härtung der Primerschicht.
Die Härtung der Primerschicht erfolgt bevorzugt über einen Zeitraum von 30 bis 60 Minuten.
Grundsätzlich können zur Bildung der Primerschicht alle handelsüblichen Bindemittel und Bindemittelkombinationen verwendet werden die auch bei der Herstellung üblicher polyurethanbasierter Primerschichten verwendet werden. Im Folgenden finden sich einige bevorzugten Merkmale der hydroxyfunktionellen Komponente für die Primerschicht.
In bevorzugten Ausführungsformen umfasst die hydroxyfunktionelle Komponente mindestens ein Polyol, insbesondere ausgewählt aus der Gruppe mit Polyesterpolyol, Polyetherpolyol, Acrylatpolyol und Mischungen der genannten Polyole. Bei all diesen Polyolen handelt es sich um mehrere Hydroxygruppen (-OH) enthaltende, zur Herstellung von Polyurethanen verwendbare Verbindungen.
In besonders bevorzugten Ausführungsformen ist das mindestens eine Polyol ausgewählt aus der Gruppe mit Polyesterpolyol, Acrylatpolyol und einer Mischung der beiden Polyole. Noch weiter bevorzugt ist eine Mischung aus dem Polyesterpolyol und dem Acrylatpolyol, insbesondere mit einem Mengenverhältnis zwischen 70:30 und 30:70.
Insbesondere wenn die hydroxyfunktionelle Komponente kein Acrylatpolyol umfasst, dann kann es bevorzugt sein, dass die durch Versetzen der hydroxyfunktionellen Komponente mit dem isocyanatfunktionellen Härter entstandene Zusammensetzung zusätzlich ein Acrylharz umfasst, insbesondere ein Acrylharz, das keine freien Hydroxygruppen aufweist.
Das Acrylharz ist in der Zusammensetzung, bezogen auf die Gesamtmasse der Zusammensetzung einschließlich gegebenenfalls enthaltenen Lösungsmittels, gegebenenfalls bevorzugt in einem Anteil von 20 Gew.-% bis 40 Gew.-% enthalten.
Die hydroxyfunktionelle Komponente ist in der Zusammensetzung, bezogen auf die Gesamtmasse der Zusammensetzung einschließlich gegebenenfalls enthaltenen Lösungsmittels, bevorzugt in einem Anteil von 10 Gew.-% bis 50 Gew.-% enthalten.
Beim Mischen des Härters mit der hydroxyfunktionellen Komponente wird bevorzugt ein stöchiometrisches Verhältnis von NCO- (Isocyanat) zu OH-Gruppen von 0,9 bis 1,5, besonders bevorzugt von 1,1 bis 1,3, eingestellt. Besonders bevorzugt wird das Isocyanat also in leichtem Überschuss eingesetzt.
Bis zu 60 Gew.-% der Zusammensetzung können aus einem Lösungsmittel oder aus einer Lösungsmittelmischung bestehen.
In einigen Ausführungsformen umfasst die durch Versetzen der hydroxyfunktionellen Komponente mit dem isocyanatfunktionellen Härter entstandene Zusammensetzung noch weitere Bestandteile, die die Verarbeitungseigenschaften der Zusammensetzung und/oder die Eigenschaften der entstehenden Primerschicht beeinflussen können. Dies können beispielsweise ein Anteil an einem oder mehreren Lösungsmitteln oder aber ein funktionales Additiv sein.
Als Additiv kann die Zusammensetzung insbesondere ein Korrosionsschutzmittel enthalten welches ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend Benzotriazol, Tolyltriazol (Methyl-1H-benzotriazol) und Benzimidazol, Derivate der genannten Verbindungen und Mischungen aus zwei oder mehr der genannten Verbindungen und/oder Derivate.
Wie eingangs erwähnt, dienen die Primerschichten primär dazu, die Haftbedingungen für die nachfolgende Silberschicht zu verbessern. Eine das Korrosionsschutzmittel enthaltende Primerschicht dient jedoch auch dazu, die Resistenz der Silberschicht gegenüber optischen Schädigungen in Folge von mechanischen und korrosiven Belastungen zu verbessern. Dies gelingt mit überraschend hoher Effizienz und ohne eine Verschlechterung der Oberflächenglätte des grundierten Substrats. Von Bedeutung ist dies insoweit, als zur Herstellung einer hochglänzenden und spiegelnden Oberfläche der Glanzwert der Primerschicht bei 20° nach DIN 67530 (ISO 2813) einen Messwert > 70 GU (GU = Glanzeinheiten bzw. „gloss units“), bevorzugt > 80 GU, erreichen muss. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich somit insbesondere auch metallisch spiegelnde, hochglänzende Oberflächen bereitstellen.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es vorgesehen, dass das Korrosionsschutzmittel in der Zusammensetzung zur Bildung der Primerschicht in einem Anteil im Bereich von 0,1 Gew.-% bis 20 Gew.-%, bevorzugt von 1 Gew.-% bis 10 Gew.-%, besonders bevorzugt von 1 Gew.-% bis 5 Gew.-%, enthalten ist (alle Prozentangaben sind bezogen auf die Gesamtmasse der Zusammensetzung einschließlich gegebenenfalls enthaltenen Lösungsmittels).
Bei der verwendeten Silbersalzlösung handelt es sich bevorzugt um eine wässrige Lösung, insbesondere um eine wässrige alkalische Lösung. Bevorzugt enthält die Lösung mindestens ein Silbersalz aus der Gruppe mit Silbernitrat, Silberchlorid, Silberacetat, Silberlactat und Silbersulfat.
In bevorzugten Ausführungsformen kann die Silbersalzlösung zur Verhinderung des frühzeitigen Ausfällens bzw. Ausfallens von Silber mit einer ammoniakalischen Lösung versetzt sein, wodurch die Bildung von Silberdiaminkomplexen ([Ag(NH₃)₂]²⁺) ausgelöst wird.
Bei dem verwendeten Reduktionsmittel handelt es sich bevorzugt um eine wässrige Lösung, die ein reduzierendes Agens enthält. Als reduzierendes Agens finden bevorzugt Verbindungen aus den Stoffklassen der Aldehyde, Zucker oder Alkohole entweder in reiner Form oder in beliebigen Mischungen Verwendung.
Besonders bevorzugt ist das Agens mindestens ein Agens aus der Gruppe mit Glukose, Laktose, Methanal, Ethanal, Propanal, Butanal, Pentanal, Hexanal, Heptanal, Octanal, Nonanal, Decanal, Methanol, Ethanol, Derivate der genannten Verbindungen und Mischungen aus zwei oder mehr der genannten Verbindungen und/oder Derivate.
Bei dem Substrat, auf das die metallisch spiegelnde Oberfläche aufgebracht wird, handelt es sich bevorzugt um ein Kunststoffteil, insbesondere um ein Teil aus Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), aus glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK), aus Polyamid (PA), aus Polycarbonat (PC), aus Polybutylenterephthalat (PBT), aus Polyethylen (PE), aus Polypropylen (PP) oder aus Polyurethan (PUR), besonders bevorzugt aus PP/EPDM (Polypropylen/Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk Blend) oder aus einem PP-Copolymer.
Bevorzugt wird die Oberfläche des Substrats vor dem Aufbringen der Primerschicht gereinigt und/oder vorbehandelt. Die Vorbehandlung kann beispielsweise eine Behandlung mit Fluor, mit einem Plasma oder ein Beflammen umfassen. Häufig wird die Oberfläche auch angeschliffen. Die Reinigung kann aber auch manuell durch Abwischen mit Lösemitteln mit oder ohne vorheriges Schleifen erfolgen oder mittels gängiger automatisierter Verfahren, wie Powerwash oder CO₂-Reinigung.
In besonders bevorzugten Ausführungsformen wird die Primerschicht nach dem Auftrag und der Härtung der Primerschicht, bevorzugt unmittelbar vor der Bildung der Silberschicht, insbesondere mittels Beflammen oder einer Plasmavorbehandlung, aktiviert. Besonders bevorzugt erfolgt zusätzlich auch noch eine nasschemische Aktivierung, beispielsweise mit Zinn-II-Chlorid (SnCl₂) als Aktivierungsmittel. Nach einem nasschemischen Aktivieren der Primerschicht ist in der Regel ein Spülen, bevorzugt mit deionisiertem Wasser, erforderlich.
Nach der Bildung der metallischen Schicht aus Silber weist das Verfahren mindestens einen der folgenden Schritte auf: a) Spülen, bevorzugt mit deionisiertem Wasser, b) Trocknung der Silberschicht.
Wie oben bereits erwähnt, wird die Silberschicht bevorzugt mit mindestens einer transparenten oder transluzenten Decklackschicht abgedeckt, besonders bevorzugt mit mindestens einer Klarlackschicht. Klarlacke sind transparente Lacke, die meist ausschließlich aus Bindemittel und Lösungsmittel (neben üblichen Lackadditiven) bestehen, also keine Füllstoffe oder deckende Pigmente enthalten, die ihre Transparenz negativ beeinflussen können.
Besonders bevorzugt wird die mindestens eine transparente oder transluzente Decklackschicht - analog zur Primerschicht - aus mindestens einer Beschichtungszusammensetzung umfassend eine hydroxyfunktionelle Komponente und einen isocyanatfunktionellen Härter gebildet.
In bevorzugten Ausführungsformen wird

(1) die transparente oder transluzente Decklackschicht einlagig aus einer Beschichtungszusammensetzung umfassend eine Ausführungsform der hydroxyfunktionellen Komponente und einen isocyanatfunktionellen Härter gebildet, wobei als isocyanatfunktioneller Härter ebenfalls Isophorondiisocyanat (IPDI) verwendet wird. oder
(2) die transparente oder transluzente Decklackschicht wird aus zwei Lagen gebildet, von denen eine erste durch Aufbringen einer ersten Beschichtungszusammensetzung unmittelbar auf die Silberschicht und eine zweite durch Aufbringen einer zweiten Beschichtungszusammensetzung auf die erste Lage gebildet wird, wobei die erste Beschichtungszusammensetzung eine Ausführungsform der hydroxyfunktionellen Komponente und IPDI als isocyanatfunktionellen Härter und die zweite Beschichtungszusammensetzung eine weitere Ausführungsform der hydroxyfunktionellen Komponente und Hexamethylen-1,6-diisocyanat (HDI) oder ebenfalls IPDI als isocyanatfunktionellen Härter umfasst.

Das Härten der Decklacksicht erfolgt bevorzugt analog zum Härten der Primerschicht. Es wird entsprechend bevorzugt bei einer Temperatur im Bereich von 70 °C bis 100 °C, bevorzugt im Bereich von 80 °C bis 95 °C, und/oder über einen Zeitraum von 30 bis 60 Minuten vorgenommen.
Die Entfernung gegebenenfalls in der Decklackschicht enthaltenen Lösungsmittels kann einen separaten Schritt des Verfahrens darstellen, bevorzugt erfolgt die Entfernung des Lösungsmittels - falls erforderlich - aber im Rahmen der Härtung der Decklackschicht.
Wenn die Decklackschicht aus zwei Lagen gebildet wird, so kann nach dem Auftrag der ersten Lage eine Zwischentrocknung oder zumindest teilweise Härtung der ersten Lage erforderlich sein.
Grundsätzlich können zur Bildung der Decklackschicht alle handelsüblichen Bindemittel und Bindemittelkombinationen verwendet werden die auch bei der Herstellung üblicher polyurethanbasierter Klarlackschichten verwendet werden. Im Folgenden finden sich einige bevorzugten Merkmale der hydroxyfunktionellen Komponente für die Decklackschicht.
Auch bei der Herstellung des Decklacks umfasst die hydroxyfunktionelle Komponente in bevorzugten Ausführungsformen mindestens ein Polyol, insbesondere ein Polyol aus der Gruppe mit Polyesterpolyol, Polyetherpolyol, Acrylatpolyol und Mischungen der genannten Polyole. In besonders bevorzugten Ausführungsformen ist das mindestens eine Polyol auch hier ausgewählt aus der Gruppe mit Polyesterpolyol, Acrylatpolyol und einer Mischung der beiden Polyole, wobei eine Mischung aus dem Polyesterpolyol und dem Acrylatpolyol, insbesondere mit einem Mischungsverhältnis zwischen 70:30 und 30:70, besonders bevorzugt ist. All dies gilt sowohl für Beschichtungszusammensetzungen mit IPDIals auch mit HDI-Härter.
Insbesondere wenn die hydroxyfunktionelle Komponente kein Acrylatpolyol umfasst, dann kann es bevorzugt sein, dass die durch Versetzen der hydroxyfunktionellen Komponente mit dem isocyanatfunktionellen Härter entstandene Zusammensetzung zusätzlich ein Acrylharz und/oder ein Polyesterharz umfasst. Das Acrylharz und das Polyesterharz können gegebenenfalls freie Hydroxygruppen aufweisen. Bevorzugt handelt es sich bei dem Acrylharz und dem Polyesterharz aber nicht um Polyole.
Die hydroxyfunktionelle Komponente ist in den Beschichtungszusammensetzungen zur Herstellung der Decklackschicht, bezogen auf die Gesamtmasse der Zusammensetzung einschließlich gegebenenfalls enthaltenen Lösungsmittels, bevorzugt in einem Anteil von 40 bis 60 Gew.-% enthalten.
Beim Mischen des Härters mit der hydroxyfunktionellen Komponente wird auch hier bevorzugt ein stöchiometrisches Verhältnis von NCO- (Isocyanat) zu OH-Gruppen von 0,9 bis 1,5, besonders bevorzugt von 1,1 bis 1,3, eingestellt. Besonders bevorzugt wird das Isocyanat also auch bei der Decklackherstellung in leichtem Überschuss eingesetzt.
Bis zu 60 Gew.-% der Beschichtungszusammensetzungen zur Herstellung der Decklackschicht können aus einem Lösungsmittel oder aus einer Lösungsmittelmischung bestehen.
In besonders bevorzugten Ausführungsformen enthält auch mindestens eine der Beschichtungszusammensetzungen zur Bildung der Decklackschicht mindestens eines der Korrosionsschutzmittel, die in der Primerschicht enthalten sein können.
Bevorzugt ist das Korrosionsschutzmittel in der Beschichtungszusammensetzung zur Bildung der Decklackschicht in einem Anteil im Bereich von 0,1 Gew.-% bis 20 Gew.-%, bevorzugt von 1 Gew.-% bis 10 Gew.-%, besonders bevorzugt von 1 Gew.-% bis 5 Gew.-%, enthalten (alle Prozentangaben sind auch hier bezogen auf die Gesamtmasse der Beschichtungszusammensetzung einschließlich gegebenenfalls enthaltenen Lösungsmittels).
Das erfindungsgemäße Schichtsystem ist auf einem Substrat angeordnet und umfasst eine unmittelbar auf dem Substrat angeordnete Primerschicht, eine Silberschicht unmittelbar auf der Primerschicht und eine Decklackschicht unmittelbar auf der Silberschicht. Mindestens die Primerschicht, gegebenenfalls aber auch die Decklackschicht, enthält Urethan-Derivate von IPDI, wie sie bei der Reaktion von IPDI mit Polyolen wie dem genannten Polyesterpolyol oder dem Polyetherpolyol erhalten werden.
In Übereinstimmung mit obigen Ausführungen bildet das Schichtsystem in einigen besonders bevorzugten Ausführungsformen eine verspiegelte Oberfläche des Substrats, welche Hochglanzeigenschaften aufweist. Bei einer Bestimmung des Glanzwerts der Oberfläche bei 20 ° nach DIN 67530 (ISO 2813) wird in aller Regel ein Messwert > 80 GU (GU = Glanzeinheiten bzw. „gloss units“) erreicht.
Das Schichtsystem ist mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens herstellbar. Zahlreiche Merkmale der Primerschicht, der Silberschicht und der Decklackschicht lassen sich entsprechend aus obigen Ausführungen ableiten. So handelt es sich etwa bei der Primer- und der Decklackschicht bevorzugt um Polyurethanlackschichten, die aus den genannten hydroxyfunktionellen Komponenten und den genannten Härtern gebildet sind.
Die Decklackschicht kann aus einer transparenten oder transluzenten Lage oder aus zwei oder mehr transparenten oder transluzenten Lagen bestehen.
Die Dicke der Silberschicht liegt bevorzugt im Bereich von 50 nm bis 200 nm.
Die Dicke der Primerschicht liegt bevorzugt im Bereich von 10 µm bis 100 µm, bevorzugt im Bereich von 20 µm bis 40 µm.
Die Dicke der Decklackschicht liegt bevorzugt im Bereich von 10 µm bis 100 µm, bevorzugt im Bereich von 25 µm bis 45 µm.
Jedes Substrat, das das beschriebene Schichtsystem aufweist oder das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt oder herstellbar ist, ist ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
Weitere Merkmale der Erfindung sowie aus der Erfindung resultierende Vorteile ergeben sich aus den nachfolgenden Ausführungsbeispielen, anhand derer die Erfindung erläutert wird. Die nachfolgend beschriebene Ausführungsform dient lediglich zur Erläuterung und zum besseren Verständnis der Erfindung und ist in keiner Weise einschränkend zu verstehen.
Ausführungsbeispiele

(1) Ein Plastiksubstrat aus Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) sollte mit einer metallisch spiegelnden Oberfläche versehen werden. Hierzu wurde das Substrat zunächst mit einem Isopropanol-WasserGemisch gereinigt und anschließend mittels Plasmabehandlung aktiviert. Anschließend wurde ein Primer bereitgestellt und auf das Plastiksubstrat aufgebracht. Bei dem Primer handelte es sich um einen 2-Komponenten-Klarlack auf Basis einer hydroxyfunktionellen Komponente und eines isocyanatfunktionellen Härters. Die hydroxyfunktionelle Komponente wies die folgende Zusammensetzung auf:

Gewichtsteile	Komponente
0,20	eines Verlaufmittels
32,0	eines Acrylharzes
20,0	eines Polyesterpolyols
0,50	Zinkkatalysator
1,80	Methyl-1H-benzotriazol
4,5	Xylol
15	n-Butylacetat
10	Lösungsmittelnaphtha (Erdöl)
15	1-Methoxypropylacetat-2

Als Korrosionsschutzmittel enthielt die Zusammensetzung Benzotriazol. Als isocyanatfunktioneller Härter wurde ein Härter basierend auf Isophorondiisocyanat (IPDI) verwendet.
Der Härter und die hydroxyfunktionelle Komponente wurden gemischt (im Verhältnis 1:3) und auf das Substrat aufgesprüht. Es wurde eine Primerschicht mit einer Schichtdicke von ca. 45 µm (feucht) erhalten. Anschließend wurde das mit Primer versehene Plastiksubstrat zum Trocknen und Aushärten über einen Zeitdauer von 45 Minuten auf 90 °C erwärmt. Ein Aushärten über diesen Zeitraum erwies sich als vollkommen ausreichend, um eine ausreichende Härtung zu erzielen und das Substrat weiter verarbeiten zu können.
Nach Abkühlung des Substrates auf Raumtemperatur wurde die Primerschicht zur Aktivierung zunächst beflammt. Dann wurde ein Aktivator aufgebracht (eine Lösung von Zinn(II)-chlorid mit einer Konzentration von 0,5 Gew.-%) um daran anschließend das Plastiksubstrat mit deionisiertem Wasser zu spülen.
Zur Aufbringung einer Silberschicht wurden eine Metallsalzlösung (wässrige Silbernitratlösung) und ein Reduktionsmittel (wässrige Formaldehydlösung) bereitgestellt. Die Lösungen wurden mittels einer Sprühpistole vermischt und auf das mit der aktivierten Primerschicht versehene Plastiksubstrat aufgesprüht. Das Substrat mit der abgeschiedenen Silberschicht wurde dann gespült und trocken geblasen.

Anschließend wurde auf die Silberschicht eine Lage aus einem transparenten Decklack aufgebracht. Bei dem Decklack handelte es sich um einen 2-Komponenten-Klarlack auf Basis einer hydroxyfunktionellen Komponente und eines isocyanatfunktionellen Härters. Als Härter wurde wiederum IPDI verwendet. Die hydroxyfunktionelle Komponente wies die folgende Zusammensetzung auf:

Gewichtsteile	Komponente
0,30	eines Verlaufmittels
20,0	eines Acrylatpolyols
30,0	eines Polyesterolyols
13,0	eines Polyesterharzes (OH-haltig)
7,0	Xylol
10,6	n-Butylacetat
15,0	Lösungsmittelnaphtha (Erdöl)
0,1	Dioctylzinndilaurat
4,0	einer Lichtschutzmittelkombination aus mindestens einem UV-Absorber und mindestens einem Radikalfänger

Die hydroxyfunktionelle Komponente und der Härter wurden vor Applikation im Verhältnis 3:1 vermischt. Die erhaltene Mischung wurde auf die im vorgeschalteten Schritt erhaltene Silberschicht aufgesprüht. Es wurde eine Decklackschicht mit einer Schichtdicke von ca. 60 µm (feucht) erhalten. Anschließend wurde das mit der Decklackschicht versehene Plastiksubstrat zum Trocknen und Aushärten über einen Zeitdauer von 45 Minuten auf 90 °C erwärmt.
Die so erhaltene metallisch spiegelnde Oberfläche wies einen hohen Glanzgrad auf. Die kurzen Aushärtungszeiten bei der Herstellung der Primerschicht und der Decklackschicht hatten keinerlei negative Auswirkungen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10304668 A1 [0003]
EP 0897759 A2 [0005]
DE 10023862 A1 [0006]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN 67530 [0027, 0052]
ISO 2813 [0027, 0052]

Claims

Verfahren zur Bereitstellung einer Oberfläche mit metallischer Optik auf einem Substrat, wobei zur Herstellung der Oberfläche • auf das Substrat eine Primerschicht aufgebracht wird, • zwecks Bildung einer Silberschicht eine Silbersalzlösung mit einem Reduktionsmittel gemischt und auf die Primerschicht aufgesprüht wird, und • auf die Silberschicht mindestens eine transparente oder transluzente Decklackschicht, vorzugsweise mindestens eine Klarlackschicht, aufgebracht wird, wobei die Primerschicht aus einer hydroxyfunktionellen Komponente und einem isocyanatfunktionellen Härter gebildet wird und als isocyanatfunktioneller Härter Isophorondiisocyanat (IPDI) verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bildung der Primerschicht die hydroxyfunktionelle Komponente mit dem isocyanatfunktionellen Härter versetzt und die entstehende Zusammensetzung auf das Substrat aufgebracht und anschließend, gegebenenfalls nach Entfernen in der Primerschicht enthaltenen Lösungsmittels, gehärtet wird, wobei das Härten bei einer Temperatur im Bereich von 70 bis 100 °C, bevorzugt im Bereich von 80 bis 95 °C, vorgenommen wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die hydroxyfunktionelle Komponente ein Polyol, insbesondere ein Polyesterpolyol und/oder ein Polyetherpolyol und/oder ein Acrylatpolyol, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die hydroxyfunktionelle Komponente ein Acrylharz umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Primer ein Korrosionsschutzmittel enthält, welches ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend Benzotriazol, Tolyltriazol, Benzimidazol, Derivate der genannten Verbindungen und Mischungen aus zwei oder mehr der genannten Verbindungen und/oder Derivate.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Silbersalzlösung • eine wässrige Lösung, insbesondere eine wässrige alkalische Lösung, ist, • und/oder • mindestens ein Salz aus der Gruppe mit Silbernitrat, Silberchlorid, Silberacetat, Silberlactat und Silbersulfat enthält.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Reduktionsmittel eine wässrige Lösung mit einem reduzierenden Agens ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Substrat um ein Kunststoffteil handelt, insbesondere um ein Teil aus Acrylnitril-Butadien-Styrol, aus PP/EPDM oder aus einem PP-Copolymer.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Substrats vor dem Aufbringen des Primers gereinigt und/oder vorbehandelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Primerschicht vor der Bildung der Silberschicht aktiviert wird, insbesondere mittels Beflammen oder einer Plasmavorbehandlung.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Auftrag der metallisierten Schicht aus Silber das Verfahren mindestens einen der folgenden Schritte aufweist: • Spülen, bevorzugt mit deionisiertem Wasser, • Trocknung der Silberschicht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine transparente oder transluzente Decklackschicht aus mindestens einer Beschichtungszusammensetzung umfassend eine hydroxyfunktionelle Komponente und einen isocyanatfunktionellen Härter gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Härter in der Beschichtungszusammensetzung um einen IPDI-basierten Härter handelt.
Schichtsystem auf einem Substrat, umfassend eine Primerschicht unmittelbar auf dem Substrat, eine Silberschicht unmittelbar auf der Primerschicht und eine Decklackschicht unmittelbar auf der Silberschicht, wobei die Primerschicht unter Verwendung eines IPDI-basierten Härters gebildet wurde.
Substrat mit einem Schichtsystem nach Anspruch 14, herstellbar nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13.