DE102022108844A1

DE102022108844A1 - Mehrlagiges beschichtungssystem für ein substrat und verfahren zur herstellung desselben

Info

Publication number: DE102022108844A1
Application number: DE102022108844.8A
Authority: DE
Inventors: Guy D. Larouche; Margaret Ann McFarland
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2021-06-23
Filing date: 2022-04-12
Publication date: 2022-12-29
Also published as: US11697872B2; CN115505153A; US20220411914A1; CN115505153B

Abstract

Es sind hierin ein mehrlagiges Beschichtungssystem für ein Substrat und ein Verfahren zur Herstellung des mehrlagigen Beschichtungssystems vorgesehen. Das mehrlagige Beschichtungssystem umfasst ein Substrat, eine Metallschicht, die angrenzend an wenigstens einen Teil des Substrats angeordnet ist, eine Haftschicht, die angrenzend an wenigstens einen Teil der Metallschicht angeordnet ist, und eine Schutzüberzugsschicht, die angrenzend an wenigstens einen Teil der Haftschicht angeordnet ist. Die Metallschicht umfasst ein Metall, ein Oxid des Metalls oder eine Kombination davon. Die Haftschicht umfasst ein Silicat und Latex.

Description

GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf mehrlagige für ein Substrat bestimmte Beschichtungssysteme, wie z.B. Beschichtungen durch physikalische Gasphasenabscheidung (Physical Vapor Deposition, PVD), die eine Haftschicht zwischen einer Metallschicht und einer Schutzüberzugsschicht umfassen, sowie auf Verfahren zur Herstellung dieser mehrlagigen Beschichtungssysteme.
EINLEITUNG
Dieser Abschnitt enthält Hintergrundinformationen im Zusammenhang mit der vorliegenden Offenbarung, die nicht unbedingt zum Stand der Technik gehören.
Die dekorative Verchromung wird im Allgemeinen auf Kunststoffmaterialien, z.B. auf Kunststoffteilen in der Automobilindustrie, eingesetzt, um haltbare und ästhetisch ansprechende metallisierte Beschichtungen herzustellen. Der Verchromungsprozess erfordert jedoch in der Regel mehrere Schritte, und jeder Schritt kann Reinigen, Polieren, Glanzschleifen und Spülen erfordern. Außerdem wird bei der Verchromung sechswertiges Chrom verwendet, das aufgrund seiner hohen Toxizität und seiner Einstufung als Luftschadstoff nach strengen Richtlinien gehandhabt und entsorgt werden muss.
Eine Alternative zur Verchromung ist die Verwendung von PVD-Beschichtungen zur Bereitstellung dünner metallisierter Schichten auf Kunststoffbauteilen. PVD-Beschichtungen umfassen in der Regel eine Grundschicht, die auf einem Kunststoffsubstrat aufgebracht ist, gefolgt von der PVD-metallisierten Schicht, die mit einer transparenten Deckschicht überzogen ist. Die Grundschicht und die Deckschicht können ultraviolett härtbare (UV-härtbare) Beschichtungen sein. Die PVD-Metallschicht, z.B. aus Chrom- und/oder Zirconiummetall, kann auf einem Kunststoffsubstrat durch Änderungen des physikalischen Zustands des Metalls (d.h. von fest zu gasförmig zu fest) abgeschieden werden. Die PVD-Metallschicht kann mit verschiedenen Verfahren abgeschieden werden, z.B. durch thermisches Verdampfen oder Sputtern. Diese PVD-Beschichtungen weisen jedoch nicht die Haltbarkeit auf, die erforderlich ist, um eine Verchromung zu ersetzen. Daher werden weitere PVD-Beschichtungen benötigt, die eine bessere Haftung auf dem Substrat aufweisen, um die Haltbarkeit der PVD-Beschichtungen zu verbessern, insbesondere wenn sie Witterungseinflüssen und Feuchtigkeit ausgesetzt sind.
ZUSAMMENFASSUNG
Dieser Abschnitt enthält eine allgemeine Zusammenfassung der Offenbarung und ist keine umfassende Offenbarung ihres vollen Umfangs oder aller ihrer Merkmale.
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf mehrlagige Beschichtungssysteme und Verfahren zur Herstellung dieser mehrlagigen Beschichtungssysteme.
Bei bestimmten Aspekten sieht die vorliegende Offenbarung ein mehrlagiges Beschichtungssystem für ein Substrat vor. Das mehrlagige Beschichtungssystem umfasst ein Substrat und eine Metallschicht, z.B. eine PVD-Schicht (physikalische Gasphasenabscheidung), die angrenzend an wenigstens einen Teil des Substrats angeordnet ist. Die Metallschicht umfasst ein Metall, ein Oxid des Metalls oder eine Kombination davon. Das Metall kann aus der Gruppe ausgewählt sein, die aus Chrom, Aluminium, Zirconium, Edelstahl, Nickel, Zinn, Indium und einer Kombination davon besteht. Das mehrlagige Beschichtungssystem umfasst ferner eine Haftschicht, die angrenzend an wenigstens einen Teil der Metallschicht angeordnet ist, und eine Schutzüberzugsschicht, die angrenzend an wenigstens einen Teil der Haftschicht angeordnet ist. Die Haftschicht umfasst ein Silicat, z.B. ein Mineral der Kaolingruppe und Latex.
Die Metallschicht kann eine Dicke von ungefähr 50 nm bis ungefähr 500 nm aufweisen.
Das Silicat kann in der Haftschicht in einer Menge von größer 50 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Haftschicht, vorliegen.
Die Haftschicht kann eine Dicke von ungefähr 5 µm bis ungefähr 15 µm aufweisen.
Das Substrat kann einen Kunststoff umfassen, z.B. Polypropylen (PP), Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Polycarbonat (PC), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polyamid (PA), Polyphenylenether (PPE), Polybutylenterephthalat (PBT), ein thermoplastisches Olefin (TPO) oder eine Kombination davon. Zusätzlich oder alternativ kann das Substrat ein Metall umfassen, z.B. Edelstahl, Chrom, Aluminium, Zirconium, Nickel, Zinn, Indium oder eine Kombination davon.
Das Substrat kann hinterleuchtet sein.
Das Substrat kann ein Bauteil für ein Kraftfahrzeug sein.
Die Schutzüberzugsschicht kann transparent oder getönt sein.
Die Schutzüberzugsschicht kann eine Dicke von ungefähr 10 µm bis ungefähr 50 µm aufweisen.
Das mehrlagige Beschichtungssystem kann ferner eine Grundierungsschicht umfassen, die zwischen den einander gegenüberliegenden Oberflächen des Substrats und der Metallschicht angeordnet ist, und die Grundierungsschicht kann eine Dicke von 5 µm bis ungefähr 30 µm aufweisen.
Die Grundierungsschicht und die Schutzüberzugsschicht können jeweils ein UV-gehärtetes Polymer oder ein thermisch gehärtetes Polymer umfassen.
Bei noch anderen Aspekten sieht die vorliegende Offenbarung ein Verfahren zur Herstellung eines mehrlagigen Beschichtungssystems für ein Substrat vor. Das Verfahren umfasst das Abscheiden einer Metallschicht auf wenigstens einen Teil des Substrats durch physikalische Gasphasenabscheidung. Die Metallschicht umfasst ein Metall, ein Oxid des Metalls oder eine Kombination davon. Das Metall kann aus der Gruppe ausgewählt sein, die aus Chrom, Aluminium, Zirconium, Edelstahl, Nickel, Zinn, Indium und einer Kombination davon besteht. Das Verfahren kann ferner das Aufbringen einer Haftschicht auf wenigstens einen Teil der Metallschicht und das Aufbringen eines Schutzüberzugsschichtvorläufers auf wenigstens einen Teil der Haftschicht umfassen. Die Haftschicht umfasst ein Silicat, z.B. ein Mineral der Kaolingruppe, und Latex. Das Verfahren kann ferner das Vernetzen und/oder Verfestigen des Schutzüberzugsschichtvorläufers umfassen, um eine Schutzüberzugsschicht zu bilden.
Das Silicat kann in der Haftschicht in einer Menge von größer 50 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Haftschicht, vorliegen.
Die Metallschicht kann eine Dicke von ungefähr 50 nm bis ungefähr 500 nm aufweisen.
Die Haftschicht kann eine Dicke von ungefähr 5 µm bis ungefähr 15 µm aufweisen.
Die Schutzüberzugsschicht kann eine Dicke von ungefähr 10 µm bis ungefähr 50 µm aufweisen.
Das Substrat kann einen Kunststoff umfassen, z.B. Polypropylen (PP), Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Polycarbonat (PC), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polyamid (PA), Polyphenylenether (PPE), Polybutylenterephthalat (PBT), ein thermoplastisches Olefin (TPO) oder eine Kombination davon. Zusätzlich oder alternativ kann das Substrat ein Metall umfassen, z.B. Edelstahl, Chrom, Aluminium, Zirconium, Nickel, Zinn, Indium oder eine Kombination davon.
Das Verfahren kann ferner das Aufbringen eines Grundierungsschichtvorläufers auf wenigstens einen Teil des Substrats, das Abscheiden der Metallschicht auf wenigstens einen Teil des Grundierungsschichtvorläufers und das Vernetzen und/oder Verfestigen des Grundierungsschichtvorläufers, um eine Grundierungsschicht zu bilden, umfassen. Die Grundierungsschicht kann eine Dicke von ungefähr 5 µm bis ungefähr 30 µm aufweisen.
Das Verfestigen und/oder Vernetzen kann das Aufbringen von Wärme, UV-Strahlung oder beidem auf den Grundierungsschichtvorläufer und den Schutzüberzugsschichtvorläufer umfassen.
Weitere Anwendungsbereiche ergeben sich aus der hierin gegebenen Beschreibung. Die Beschreibung und die spezifischen Beispiele in dieser Zusammenfassung dienen nur der Veranschaulichung und sind nicht dazu bestimmt, den Umfang der vorliegenden Offenbarung einzuschränken.
Figurenliste
Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen nur zur Veranschaulichung ausgewählter Ausgestaltungen und nicht aller möglichen Ausführungen und sind nicht dazu bestimmt, den Umfang der vorliegenden Offenbarung einzuschränken.

1 zeigt ein beispielhaftes mehrlagiges Beschichtungssystem gemäß der vorliegenden Offenbarung in einer Querschnittsansicht.
2 zeigt ein alternatives beispielhaftes mehrlagiges Beschichtungssystem gemäß der vorliegenden Offenbarung in einer Querschnittsansicht.

Entsprechende Bezugszeichen kennzeichnen entsprechende Teile in den verschiedenen Ansichten der Zeichnungen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Da beispielhafte Ausgestaltungen vorgesehen sind, ist dies eine sorgfältige Offenbarung, die Fachleuten den vollen Umfang vermittelt. Es werden zahlreiche spezifische Details aufgeführt, wie Beispiele spezifischer Zusammensetzungen, Komponenten, Vorrichtungen und Verfahren, um ein umfassendes Verständnis der Ausgestaltungen der vorliegenden Offenbarung bereitzustellen. Für den Fachmann ist es offensichtlich, dass spezifische Details nicht verwendet werden müssen, dass beispielhafte Ausgestaltungen in vielen unterschiedlichen Formen verkörpert sein können und dass keine davon so ausgelegt werden sollten, dass sie den Umfang der Offenbarung einschränken. Bei einigen beispielhaften Ausgestaltungen sind bekannte Prozesse, bekannte Gerätestrukturen und bekannte Technologien nicht im Detail beschrieben.
Die hierin verwendete Terminologie dient nur der Beschreibung bestimmter beispielhafter Ausgestaltungen und ist nicht als einschränkend zu verstehen. Wie hierin verwendet, können die Singularformen „ein“, „eine“ sowie „der“, „die“, „das“ auch die Pluralformen einschließen, es sei denn, aus dem Kontext geht eindeutig anderes hervor. Die Begriffe „umfassen“, „umfassend“, „enthalten“ und „aufweisen“ sind inklusiv und spezifizieren daher das Vorhandensein von angegebenen Merkmalen, Elementen, Zusammensetzungen, Schritten, ganzen Zahlen, Vorgängen und/oder Komponenten, schließen aber das Vorhandensein oder die Hinzufügung von einem oder mehreren anderen Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Vorgängen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon nicht aus. Obwohl der offene Begriff „umfassend“ als ein nicht einschränkender Begriff zu verstehen ist, der dazu dient, verschiedene hierin dargelegte Ausgestaltungen zu beschreiben und zu beanspruchen, kann der Begriff bei bestimmten Aspekten alternativ auch als ein stärker einschränkender und restriktiverer Begriff verstanden werden, wie z.B. „bestehend aus“ oder „im Wesentlichen bestehend aus“. Daher umfasst die vorliegende Offenbarung für jede gegebene Ausgestaltung, die Zusammensetzungen, Materialien, Komponenten, Elemente, Merkmale, ganze Zahlen, Vorgänge und/oder Verfahrensschritte angibt, ausdrücklich auch Ausgestaltungen, die aus solchen angegebenen Zusammensetzungen, Materialien, Komponenten, Elementen, Merkmalen, ganzen Zahlen, Vorgängen und/oder Verfahrensschritten bestehen oder im Wesentlichen daraus bestehen. Im Falle von „bestehend aus“ schließt die alternative Ausgestaltung alle zusätzlichen Zusammensetzungen, Materialien, Komponenten, Elemente, Merkmale, ganzen Zahlen, Vorgänge und/oder Verfahrensschritte aus, während im Falle von „im Wesentlichen bestehend aus“ alle zusätzlichen Zusammensetzungen, Materialien, Komponenten, Elemente, Merkmale, ganzen Zahlen, Vorgänge und/oder Verfahrensschritte, die sich erheblich auf die grundlegenden und neuartigen Eigenschaften auswirken, von einer solchen Ausgestaltung ausgeschlossen sind, aber alle Zusammensetzungen, Materialien, Komponenten, Elemente, Merkmale, ganzen Zahlen, Vorgänge und/oder Verfahrensschritte, die sich nicht erheblich auf die grundlegenden und neuartigen Eigenschaften auswirken, in der Ausgestaltung eingeschlossen sein können.
Alle hierin beschriebenen Verfahrensschritte, Prozesse und Vorgänge sind nicht so auszulegen, dass sie zwangsläufig in der bestimmten erläuterten oder veranschaulichten Reihenfolge durchgeführt werden müssen, es sei denn, sie sind ausdrücklich als Reihenfolge der Durchführung gekennzeichnet. Es versteht sich außerdem, dass zusätzliche oder alternative Schritte angewendet werden können, sofern nicht anders angegeben.
Wird eine Komponente, ein Element oder eine Schicht als „auf“ oder „in Eingriff mit“ einem anderen Element oder einer anderen Schicht befindlich oder als mit dem- oder derselben „verbunden“ oder „gekoppelt“ bezeichnet, kann sie bzw. es sich direkt auf oder in Eingriff mit der anderen Komponente, dem anderen Element oder der anderen Schicht befinden oder mit dem- oder derselben verbunden oder gekoppelt sein, oder es können dazwischenliegende Elemente oder Schichten vorhanden sein. Wird dagegen ein Element als „direkt auf“ oder „direkt in Eingriff mit“ einem anderen Element oder einer anderen Schicht befindlich oder als mit dem- oder derselben „direkt verbunden“ oder „direkt gekoppelt“ bezeichnet, dürfen keine dazwischen liegenden Elemente oder Schichten vorhanden sein. Andere Wörter, die zur Beschreibung der Beziehung zwischen Elementen verwendet werden, sollten in ähnlicher Weise ausgelegt werden (z.B. „zwischen“ gegenüber „direkt zwischen“, „benachbart“ oder „angrenzend“ gegenüber „direkt benachbart“ oder „direkt angrenzend“ usw.). Wie hierin verwendet, schließt der Begriff „und/oder“ alle Kombinationen von einem oder mehreren der zugehörigen aufgelisteten Punkte ein.
Obwohl die Begriffe „erste“, „zweite“, „dritte“ usw. hierin verwendet sein können, um verschiedene Schritte, Elemente, Komponenten, Bereiche, Schichten und/oder Abschnitte zu beschreiben, sollten diese Schritte, Elemente, Komponenten, Bereiche, Schichten und/oder Abschnitte nicht durch diese Begriffe eingeschränkt werden, sofern nicht anders angegeben. Diese Begriffe dürfen nur verwendet werden, um einen Schritt, ein Element, eine Komponente, einen Bereich, eine Schicht oder einen Abschnitt von einem anderen Schritt, einem anderen Element, einer anderen Komponente, einem anderen Bereich, einer anderen Schicht oder einem anderen Abschnitt zu unterscheiden. Begriffe wie „erste“, „zweite“ und andere numerische Begriffe implizieren, wenn sie hierin verwendet werden, keine Abfolge oder Reihenfolge, es sei denn, der Kontext weist eindeutig darauf hin. So könnte man einen ersten Schritt, ein erstes Element, eine erste Komponente, einen ersten Bereich, eine erste Schicht oder einen ersten Abschnitt, die im Folgenden erörtert werden, als zweiten Schritt, zweites Element, zweite Komponente, zweiten Bereich, zweite Schicht oder zweiten Abschnitt bezeichnen, ohne von den Lehren der beispielhaften Ausgestaltungen abzuweichen.
Räumlich oder zeitlich relative Begriffe wie „vor“, „nach“, „innere“, „äußere“, „unterhalb“, „unter“, „untere“, „über“, „obere“ und dergleichen können hierin der Einfachheit halber verwendet werden, um die Beziehung eines Elements oder Merkmals zu einem oder mehreren anderen Elementen oder Merkmalen zu beschreiben, wie in den Abbildungen veranschaulicht. Räumlich oder zeitlich relative Begriffe können dazu bestimmt sein, zusätzlich zu der in den Abbildungen dargestellten Ausrichtung unterschiedliche Ausrichtungen des in Gebrauch oder Betrieb befindlichen Geräts oder Systems einzuschließen.
In dieser gesamten Offenbarung stellen die Zahlenwerte ungefähre Maße oder Grenzen für Bereiche dar, um geringfügige Abweichungen von den angegebenen Werten und Ausgestaltungen, die ungefähr den genannten Wert aufweisen, sowie solche Werte, die genau den genannten Wert aufweisen, einzuschließen. Anders als in den Arbeitsbeispielen am Ende der detaillierten Beschreibung sind alle Zahlenwerte von Parametern (z.B. von Mengen oder Bedingungen) in dieser Patentschrift, einschließlich der im Anhang befindlichen Ansprüche, so zu verstehen, dass sie in allen Fällen durch den Begriff „ungefähr“ modifiziert sind, unabhängig davon, ob „ungefähr“ tatsächlich vor dem Zahlenwert erscheint oder nicht. „Ungefähr“ bedeutet, dass der angegebene Zahlenwert eine leichte Ungenauigkeit zulässt (mit einer gewissen Annäherung an die Genauigkeit des Werts, ungefähr oder ziemlich nahe am Wert, fast). Wird die Ungenauigkeit, die durch „ungefähr“ gegeben ist, in der Technik nicht anderweitig mit dieser gewöhnlichen Bedeutung verstanden, dann bezeichnet „ungefähr“, wie es hierin verwendet wird, zumindest Abwandlungen, die sich aus gewöhnlichen Verfahren zur Messung und Verwendung solcher Parameter ergeben können. Zum Beispiel kann „ungefähr“ eine Abweichung von kleiner oder gleich 5 %, optional kleiner oder gleich 4 %, optional kleiner oder gleich 3 %, optional kleiner oder gleich 2 %, optional kleiner oder gleich 1 %, optional kleiner oder gleich 0,5 % und bei bestimmten Aspekten optional kleiner oder gleich 0,1 % umfassen.
Darüber hinaus umfasst die Offenbarung von Bereichen die Offenbarung aller Werte und weiter unterteilten Bereiche innerhalb des gesamten Bereichs, einschließlich der Endpunkte und der für die Bereiche angegebenen Teilbereiche.
Es werden nun beispielhafte Ausgestaltungen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlicher beschrieben.
I. Mehrlagiges Beschichtungssystem
Es ist hierin ein mehrlagiges Beschichtungssystem für ein Substrat, z.B. ein Kunststoffsubstrat, vorgesehen. 1 veranschaulicht ein beispielhaftes mehrlagiges Beschichtungssystem 10 (auch als „Beschichtungssystem 10“ bezeichnet), das ein Substrat 20 umfasst. In dem Beschichtungssystem 10 kann eine optionale Grundierungsschicht 30 angrenzend an wenigstens einen Teil des Substrats 20 mit einer ersten Oberfläche 22 angeordnet sein. Die Grundierungsschicht 30 kann eine zweite Oberfläche 32 und eine gegenüberliegende dritte Oberfläche 34 umfassen. Zum Beispiel kann eine zweite Oberfläche 32 der Grundierungsschicht 30 angrenzend an wenigstens einen Teil der ersten Oberfläche 22 des Substrats 20 angeordnet und/oder auf demselben vorhanden sein. Zusätzlich oder alternativ kann eine Metallschicht 40 angrenzend an wenigstens einen Teil der dritten Oberfläche 34 der Grundierungsschicht 30 angeordnet sein. Die Metallschicht 40 kann eine vierte Oberfläche 42 und eine gegenüberliegende fünfte Oberfläche 44 umfassen. Beispielsweise kann eine vierte Oberfläche 42 der Metallschicht 40 angrenzend an wenigstens einen Teil der dritten Oberfläche 34 der Grundierungsschicht 30 angeordnet und/oder auf demselben vorhanden sein. Mit anderen Worten kann die Grundierungsschicht 30 zwischen den einander gegenüberliegenden Oberflächen des Substrats 20 und der Metallschicht 30 angeordnet sein.
Alternativ dazu ist es hierin, wie in 2 dargestellt, bei dem Beschichtungssystem 200 denkbar, dass das Beschichtungssystem 10 möglicherweise keine Grundierungsschicht 30 umfasst oder dass die Grundierungsschicht 30 nicht vorhanden ist. Stattdessen kann die Metallschicht 40 angrenzend an eine erste Oberfläche 22 des Substrats 20 angeordnet und/oder auf derselben vorhanden sein. Beispielsweise kann eine vierte Oberfläche 42 der Metallschicht 40 angrenzend an wenigstens einen Teil der ersten Oberfläche 22 des Substrats 20 angeordnet und/oder auf demselben vorhanden sein.
Zusätzlich oder alternativ kann eine Haftschicht 50 angrenzend an wenigstens einen Teil der fünften Oberfläche 44 der Metallschicht 40 angeordnet sein. Die Haftschicht 50 kann eine sechste Oberfläche 52 und eine gegenüberliegende siebte Oberfläche 54 umfassen. Beispielsweise kann eine sechste Oberfläche 52 der Haftschicht 50 angrenzend an wenigstens einen Teil der fünften Oberfläche 44 der Metallschicht 40 angeordnet und/oder auf demselben vorhanden sein. Zusätzlich oder alternativ kann eine Schutzüberzugsschicht 60 angrenzend an wenigstens einen Teil der siebten Oberfläche 54 der Haftschicht 50 angeordnet sein. Die Schutzüberzugsschicht 60 kann eine achte Fläche 62 und eine gegenüberliegende neunte Fläche 64 umfassen. Beispielsweise kann eine achte Oberfläche 62 der Schutzüberzugsschicht 60 angrenzend an wenigstens einen Teil der siebten Oberfläche 54 der Haftschicht 50 angeordnet und/oder auf demselben vorhanden sein. Es ist hierin vorgesehen, dass es sich bei jeder der Schichten 30, 40, 50 und 60 im Wesentlichen um kontinuierliche Schichten oder im Wesentlichen um diskontinuierliche Schichten handeln kann.
Bei jeder beliebigen Ausgestaltung kann das Substrat 20 ein Kunststoffsubstrat, ein Metallsubstrat oder eine Kombination davon sein. Das Substrat 20 kann jedes geeignete Kunststoff- und/oder Metallmaterial umfassen. Beispiele für geeignete Kunststoffmaterialien, die das Substrat 20 bilden können, umfassen unter anderem Polypropylen (PP), Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Polycarbonat (PC), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polyamid (PA), Polyphenylenether (PPE), Polybutylenterephthalat (PBT), ein thermoplastisches Olefin (TPO) (z.B. Polypropylen (PP), Polyethylen (PE), Block-Copolymer-Polypropylen (BCPP) usw.) oder eine Kombination davon. Das Substrat 20 kann zum Beispiel ABS, PC oder eine Kombination davon umfassen. Das Kunststoffmaterial kann Verstärkungsfasern wie Kohlenstoff-, Basalt-, Glas-, Aramid-, Holz- oder Papierfasern umfassen oder nicht. Bei jeder beliebigen Ausgestaltung kann das Substrat 20 durch Spritzgie-ßen, Rotationsgießen, Blasformen, Formpressen, Extrudieren oder Wickeln von Fäden gebildet sein. Geeignete metallische Werkstoffe sind unter anderem Edelstahl, Chrom, Aluminium, Zirconium, Nickel, Zinn, Indium sowie Kombinationen und Legierungen davon. Zusätzlich oder alternativ kann das Substrat 20 hinterleuchtet sein. Das Substrat 20 kann zum Beispiel über eine beleuchtete Anordnung mit wenigstens einer LED hinterleuchtet sein.
Das Substrat 20 kann ein Kunststoff- oder Metallbauteil für ein Transportfahrzeug sein, wie z.B. ein Kraftfahrzeug (z.B. Autos, Lastwagen, Busse, Motorräder), ein Schienenfahrzeug (z.B. Züge, Straßenbahnen), ein Wasserfahrzeug (z.B. Boote, Schiffe), ein Amphibienfahrzeug (z.B. Hovercraft), ein Luftfahrzeug (z.B. Flugzeuge, Hubschrauber), ein Wohnmobil (z.B. Wohnwagen, Campmobile), ein landwirtschaftliches Fahrzeug (z.B. Traktoren), ein Militärfahrzeug (z.B. Panzer) und ein Raumfahrzeug. Das Kunststoffbauteil für ein Transportfahrzeug kann ein Innenbauteil und/oder ein Außenbauteil sein. Beispiele für solche Kunststoff- oder Metallbauteile sind unter anderem Logos, Spiegel, Kotflügel, Stoßstangenzubehör, Kühlergrillbauteile, dekorative Außen- und/oder Innenelemente, Rücklichteinfassungen und -abdeckungen, Türgriffe, Verkleidungen usw. Es ist hierin außerdem denkbar, dass die vorliegende Technologie in einer großen Vielzahl von anderen Branchen und Anwendungen eingesetzt werden kann. Bei dem Substrat 20 kann es sich beispielsweise um ein Kunststoffbauteil für ein elektronisches Gerät, ein Konsumgut, Gebäude (z.B. Häuser, Büros, Schuppen und Lagerhallen), Büromaschinen und -möbel, Industriemaschinen, Schwermaschinen und Haushaltsgeräte handeln.
Bei jeder beliebigen Ausgestaltung kann die optionale Grundierungsschicht 30 ein Polymer umfassen, wie z.B. ein ultraviolett gehärtetes (UV-gehärtetes) Polymer (auch als UV-gehärtetes Harz bezeichnet), ein thermisch gehärtetes Polymer (auch als thermisch gehärtetes Harz, wärmehärtendes Polymer oder Duroplast bezeichnet) oder eine Kombination davon. UV-gehärtete Polymere umfassen acrylatfunktionalisierte Oligomere und Monomere wie Epoxide, Urethane, Polyether, Polyester und Silicone. Beispiele für UV-gehärtete Polymere umfassen unter anderem Epoxyacrylat, acrylierten Polyester, acryliertes Urethan, acryliertes Silicon, acrylierten Polyether, acryliertes Styrol und Kombinationen davon. Thermisch gehärtete Polymere umfassen unter anderem Epoxid, Silicon, Polyurethan, Phenolharz, Benzoxazin, Polyimid, Acrylharz, Polyesterharz, Vinylester, Aminoharz, Furanharz und Kombinationen davon. Zusätzlich oder alternativ kann die Grundierungsschicht 30 eines oder mehrere der Folgenden umfassen: einen Photopolymerisationsinitiator (z.B. Benzophenon, Xanthone, Chinone, Acetophenone, Benzoinether, Benzoyloxime, Acylphosphine usw.), Co-Initiatoren (z.B. Spektralsensibilisatoren, Reduktionsmittel usw.), einen Katalysator und/oder ein Katalysatorsystem, ein Vernetzungsmittel (z.B. Isocyanat) und verschiedene Zusatzstoffe wie Stabilisatoren, Antioxidantien, Weichmacher und Pigmente. Bei jeder beliebigen Ausgestaltung kann die Grundierungsschicht 30 eine Dicke von größer oder gleich ungefähr 1 µm, größer oder gleich ungefähr 5 µm, größer oder gleich ungefähr 10 µm, größer oder gleich ungefähr 15 µm, größer oder gleich ungefähr 20 µm, größer oder gleich ungefähr 25 µm, größer oder gleich ungefähr 30 µm, größer oder gleich ungefähr 35 µm, größer oder gleich ungefähr 40 µm, größer oder gleich ungefähr 45 µm oder ungefähr 50 µm oder von ungefähr 1 µm bis ungefähr 50 µm, ungefähr 1 µm bis ungefähr 40 µm, ungefähr 1 µm bis ungefähr 30 µm, ungefähr 1 µm bis ungefähr 20 µm, ungefähr 1 µm bis ungefähr 15 µm, ungefähr 5 µm bis ungefähr 50 µm, ungefähr 5 µm bis ungefähr 40 µm, ungefähr 5 µm bis ungefähr 30 µm, ungefähr 5 µm bis ungefähr 25 µm, ungefähr 5 µm bis ungefähr 20 µm, ungefähr 5 µm bis ungefähr 15 µm oder ungefähr 5 µm bis ungefähr 10 µm aufweisen.
Bei jeder beliebigen Ausgestaltung kann die Metallschicht 40 ein geeignetes Metall, ein Oxid des Metalls oder eine Kombination davon umfassen. Beispiele für geeignete Metalle umfassen unter anderem Chrom, Aluminium, Zirconium, Edelstahl, Nickel, Zinn, Indium sowie Kombinationen davon und Legierungen daraus. Beispiele für Metalloxide umfassen unter anderem Chromoxid (z.B. CrO, Cr₂O₃, CrO₂, CrO₃, CrO₅, Cr₃O₂₁), Aluminiumoxid (Al₂O₃), Zirconiumoxid (ZrO₂), Nickeloxid (z.B. NiO, Ni₂O₃) und Zinnoxid (z.B. SnO, SnO₂). Die Metallschicht 40 kann zum Beispiel Chrom oder eine Chrom-Zirconium-Legierung umfassen.
Bei verschiedenen Aspekten kann die Metallschicht 40 eine PVD-Schicht sein. Mit anderen Worten kann die Metallschicht 40 durch ein PVD-Verfahren gebildet sein, wie weiter unten beschrieben. Somit kann die Metallschicht 40 eine dünne metallisierte Schicht sein. Die Metallschicht 40 kann beispielsweise eine Dicke von größer oder gleich ungefähr 25 nm, größer oder gleich ungefähr 50 nm, größer oder gleich ungefähr 75 nm, größer oder gleich ungefähr 100 nm, größer oder gleich ungefähr 150 nm, größer oder gleich ungefähr 200 nm, größer oder gleich ungefähr 250 nm, größer oder gleich ungefähr 300 nm, größer oder gleich ungefähr 350 nm, größer oder gleich ungefähr 400 nm, größer oder gleich ungefähr 450 nm, größer oder gleich ungefähr 500 nm, größer oder gleich ungefähr 600 nm oder ungefähr 750 nm oder von ungefähr 25 nm bis ungefähr 750 nm, ungefähr 25 nm bis ungefähr 500 nm, ungefähr 25 nm bis ungefähr 250 nm, ungefähr 25 nm bis ungefähr 150 nm, ungefähr 50 nm bis ungefähr 750 nm, ungefähr 50 nm bis ungefähr 500 nm, ungefähr 50 nm bis ungefähr 250 nm, ungefähr 50 nm bis ungefähr 200 nm, ungefähr 50 nm bis ungefähr 150 nm, ungefähr 100 nm bis ungefähr 750 nm, ungefähr 100 nm bis ungefähr 500 nm, ungefähr 100 nm bis ungefähr 250 nm, ungefähr 100 nm bis ungefähr 200 nm, oder ungefähr 100 nm bis ungefähr 150 nm aufweisen.
Bei jeder beliebigen Ausgestaltung kann die Haftschicht 50 ein Silicat und Latex umfassen. Bei dem Silicat kann es sich um ein Tonmineral (d.h. ein wasserhaltiges Aluminium-Phyllosilicat) handeln, wie z.B. unter anderem Tonmineralien, die aus einer Kaolingruppe, einer Smektitgruppe, einer Illitgruppe (z.B. Illit), einer Chloritgruppe, Attapulgit, Sepiolith und Kombinationen davon ausgewählt sind. Beispiele für Minerale der Kaolingruppe umfassen unter anderem Kaolinit (oder Kaolin), Dickit, Halloysit und Nakrit. Beispiele für Tonminerale der Smektitgruppe umfassen unter anderem Montmorillonit, Nontronit, Beidellit und Saponit. Bei einer Ausgestaltung kann das Silicat Kaolinit sein. Bei jeder beliebigen Ausgestaltung kann der Latex eine wasserbasierte Dispersion von Polymerteilchen im Submikrometerbereich (µm) umfassen. Diese wasserbasierten Dispersionen können durch Emulsionspolymerisation hergestellt werden. Zusätzlich oder alternativ kann es sich bei dem Latex um eines oder mehrere der folgenden Latexmaterialien handeln: Beispielsweise können Isopren-Kautschuk, Butadien-Kautschuk, ButylKautschuk, Ethylen-Propylen-Kautschuk, Chloropren-Kautschuk, Epichlorhydrin-Kautschuk, Acryl-Kautschuk, Urethan-Kautschuk, Silicon-Kautschuk, FluorKautschuk, Styrol-Butadien-Kautschuk, Chlor-Schwefel-Kautschuk, chlorierter Polyethylen-Kautschuk, Nitril-Kautschuk, Acrylnitril-Kautschuk, Acrylnitril-Butadien-Kautschuk, teilweise hydrierter Butadien-Kautschuk, teilweise hydrierter Styrol-Butadien-Kautschuk, hydrierter Acrylnitril-Butadien-Kautschuk, Polysulfid-Kautschuk, Acrylsäureester usw. genannt werden.
In der Haftschicht 50 kann das Silicat in einer Menge von größer oder gleich ungefähr 30 Gew.-%, größer oder gleich ungefähr 40 Gew.-%, größer oder gleich ungefähr 50 Gew.-%, größer oder gleich ungefähr 60 Gew.-%, größer oder gleich ungefähr 70 Gew.-%, größer oder gleich ungefähr 80 Gew.-%, größer oder gleich ungefähr 90 Gew.-% oder ungefähr 95 Gew.-% oder von ungefähr 30 Gew.-% bis ungefähr 95 Gew.-%, ungefähr 30 Gew.-% bis ungefähr 90 Gew.-%, ungefähr 30 Gew.-% bis ungefähr 80 Gew.-%, ungefähr 30 Gew.-% bis ungefähr 60 Gew.-%, ungefähr 30 Gew.-% bis ungefähr 50 Gew.-%, ungefähr 40 Gew.-% bis ungefähr 95 Gew.-%, ungefähr 40 Gew.-% bis ungefähr 80 Gew.-%, ungefähr 40 Gew.-% bis ungefähr 60 Gew.-%, ungefähr 50 Gew.-% bis ungefähr 95 Gew. %, ungefähr 50 Gew.-% bis ungefähr 90 Gew.-%, ungefähr 50 Gew.-% bis ungefähr 80 Gew.-%, ungefähr 50 Gew.-% bis ungefähr 70 Gew.-% oder ungefähr 50 Gew.-% bis ungefähr 60 Gew.-% vorliegen, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Haftschicht 50.
Bei jeder Ausgestaltung kann die Haftschicht 50 eine Dicke von größer oder gleich ungefähr 1 µm, größer oder gleich ungefähr 5 µm, größer oder gleich ungefähr 10 µm, größer oder gleich ungefähr 15 µm, größer oder gleich ungefähr 20 µm, größer oder gleich ungefähr 25 µm, größer oder gleich ungefähr 30 µm, größer oder gleich ungefähr 35 µm, größer oder gleich ungefähr 40 µm, größer oder gleich ungefähr 45 µm oder ungefähr50 µm oder von ungefähr 1 µm bis ungefähr 50 µm, ungefähr 1 µm bis ungefähr 40 µm, ungefähr 1 µm bis ungefähr 30 µm, ungefähr 1 µm bis ungefähr 20 µm, ungefähr 1 µm bis ungefähr 15 µm, ungefähr 5 µm bis ungefähr 50 µm, ungefähr 5 µm bis ungefähr 40 µm, ungefähr 5 µm bis ungefähr 30 µm, ungefähr 5 µm bis ungefähr 25 µm, ungefähr 5 µm bis ungefähr 20 µm, ungefähr 5 µm bis ungefähr 15 µm oder ungefähr 5 µm bis ungefähr 10 µm aufweisen. Es wurde herausgefunden, dass die Einbindung der Haftschicht 50 zwischen der Metallschicht 40 und der Schutzüberzugsschicht 60 vorteilhaft zu einer erhöhten Haftung der Metallschicht 40 auf dem Substrat 20 führen kann, was eine erhöhte Haltbarkeit des Beschichtungssystems ermöglichen kann, zum Beispiel auch in feuchten Umgebungen und nach Bewitterung. Die Einbeziehung der Haftschicht 50 kann außerdem die Verwendung einer Schutzüberzugsschicht 60 ermöglichen, die ein thermisch gehärtetes Polymer umfasst, wie weiter unten beschrieben.
Bei jeder beliebigen Ausgestaltung kann die Schutzüberzugsschicht 60 ein Polymer umfassen, wie z.B. ein ultraviolett gehärtetes (UV-gehärtetes) Polymer (auch als UV-gehärtetes Harz bezeichnet), ein thermisch gehärtetes Polymer (auch als thermisch gehärtetes Harz, duroplastisches Polymer oder Duroplast bezeichnet) oder eine Kombination davon. UV-gehärtete Polymere umfassen acrylatfunktionalisierte Oligomere und Monomere wie Epoxide, Urethane, Polyether, Polyester und Silicone. Beispiele für UV-gehärtete Polymere umfassen unter anderem Epoxyacrylat, acrylierten Polyester, acryliertes Urethan, acryliertes Silicon, acrylierten Polyether, acryliertes Styrol und Kombinationen davon. Thermisch gehärtete Polymere umfassen unter anderem Epoxid, Silicon, Polyurethan, Phenolharz, Benzoxazin, Polyimid, Acrylharz, Polyesterharz, Vinylester, Aminoharz, Furanharz und Kombinationen davon. Zusätzlich oder alternativ kann die Schutzüberzugsschicht 30 eines oder mehrere der Folgenden umfassen: einen Photopolymerisationsinitiator (z.B. Benzophenon, Xanthone, Chinone, Acetophenone, Benzoinether, Benzoyloxime, Acylphosphine usw.), Co-Initiatoren (z.B. Spektralsensibilisatoren, Reduktionsmittel usw.), einen Katalysator, ein Vernetzungsmittel (z.B. Isocyanat) und verschiedene Zusatzstoffe wie Stabilisatoren, Antioxidantien, Weichmacher und Pigmente. Bei jeder beliebigen Ausgestaltung kann die Schutzüberzugsschicht 60 eine Dicke von größer oder gleich ungefähr 1 µm, größer oder gleich ungefähr 5 µm, größer oder gleich ungefähr 10 µm, größer oder gleich ungefähr 15 µm, größer oder gleich ungefähr 20 µm, größer oder gleich ungefähr 25 µm, größer oder gleich ungefähr 30 µm, größer oder gleich ungefähr 35 µm, größer oder gleich ungefähr 40 µm, größer oder gleich ungefähr 45 µm, größer oder gleich ungefähr 50 µm, größer oder gleich ungefähr 60 µm oder ungefähr 70 µm oder von ungefähr 1 µm bis ungefähr 70 µm, ungefähr 1 µm bis ungefähr 60 µm, ungefähr 1 µm bis ungefähr 50 µm, ungefähr 5 µm bis ungefähr 70 µm, ungefähr 5 µm bis ungefähr 60 µm, ungefähr 5 µm bis ungefähr 50 µm, ungefähr 5 µm bis ungefähr 40 µm, ungefähr 5 µm bis ungefähr 30 µm, ungefähr 10 µm bis ungefähr 70 µm, ungefähr 10 µm bis ungefähr 60 µm, ungefähr 10 µm bis ungefähr 50 µm, ungefähr 10 µm bis ungefähr 40 µm, ungefähr 10 µm bis ungefähr 30 µm, ungefähr 20 µm bis ungefähr 50 µm, ungefähr 20 µm bis ungefähr 40 µm, ungefähr 20 µm bis ungefähr 30 µm oder ungefähr 25 µm bis ungefähr 30 µm aufweisen.
Die Schutzüberzugsschicht 60 kann durchsichtig oder getönt sein, z.B. durch handelsübliche Pigmente. Es ist hierin denkbar, dass die Grundierungsschicht 30 und die Schutzüberzugsschicht 60 gleich oder verschieden sein können. Handelt es sich bei der Grundierungsschicht 30 und der Schutzüberzugsschicht 60 um denselben Polymertyp, können sie vorteilhafterweise beide durch denselben Aushärtungsprozess verfestigt und/oder vernetzt werden, z.B. durch UV-Härtung oder thermische Aushärtung.
II. Verfahren zur Herstellung eines mehrlagigen Beschichtungssystems
Es sind hierin Verfahren zur Herstellung eines mehrlagigen Beschichtungssystems, wie das Beschichtungssystem 10, für ein Substrat, wie das Substrat 20, vorgesehen. Ein Verfahren umfasst das Abscheiden einer Metallschicht, wie sie hierin beschrieben ist (z.B. der Metallschicht 40), durch physikalische Gasphasenabscheidung (Physical Vapor Deposition, PVD) auf wenigstens einen Teil des Substrats (z.B. des Substrats 20). PVD bezieht sich auf Techniken, die physikalische Verfahren zum Abscheiden von Metallschichten oder -überzügen verwenden. PVD ist durch einen Prozess gekennzeichnet, bei dem das Material von einer kondensierten Phase in eine Dampfphase und dann wieder zurück in eine kondensierte Dünnschichtphase übergeht. Die Metallschicht kann ein Metall, wie es hierin beschrieben ist (z.B. Chrom, Aluminium, Zirconium, Edelstahl, Nickel, Zinn und eine Kombination davon), ein Oxid des Metalls, wie es hierin beschrieben ist, oder eine Kombination davon umfassen. Optional kann das Verfahren das Aufbringen eines Grundierungsschichtvorläufers auf wenigstens einen Teil eines Substrats, wie es hierin beschrieben ist (z.B. des Substrats 20), und das Abscheiden einer Metallschicht, wie sie hierin beschrieben ist (z.B. der Metallschicht 40), durch physikalische Gasphasenabscheidung auf wenigstens einen Teil des Grundierungsschichtvorläufers umfassen.
Das Verfahren kann ferner das Aufbringen einer Haftschicht, wie sie hierin beschrieben ist (z.B. der Haftschicht 50), auf wenigstens einen Teil der Metallschicht und das Aufbringen eines Schutzüberzugsschichtvorläufers auf wenigstens einen Teil der Haftschicht umfassen. Der Grundierungsschichtvorläufer, falls vorhanden, und der Schutzüberzugsschichtvorläufer können jeweils vernetzt und/oder verfestigt werden, um eine Grundierungsschicht, wie sie hierin beschrieben ist (z.B. die Grundierungsschicht 30), und eine Schutzüberzugsschicht, wie sie hierin beschrieben ist (z.B. die Schutzüberzugsschicht 60), zu bilden.
Für das Abscheiden der Metallschicht kann jedes geeignete PVD-Verfahren verwendet werden, das dem Durchschnittsfachmann bekannt ist. Die Metallschicht kann beispielsweise durch thermisches Verdampfen oder Sputtern abgeschieden werden, die beide im Vakuum durchgeführt werden können. Bei der thermischen Verdampfung handelt es sich um die Abscheidung eines Metalls durch thermische Verdampfung in einer Vakuumumgebung. Das Metall kann in Form eines Rohres vorliegen, das in eine Metallspule, z.B. eine Wolframspule, eingesetzt werden kann. Die Anzahl der Spulen kann je nach Größe der Kammer variieren. Sobald in der Kammer ein Vakuum aufgebaut ist, werden die Metallfäden (z.B. Wolframfäden) auf eine Temperatur erhitzt, die hoch genug ist, um das Metall zu schmelzen. Dann wird die Stromzufuhr zu den Glühfäden weiter erhöht, z.B. auf ungefähr das Doppelte der Temperatur, und das Metall wird verdampft. Das Metall kondensiert dann erneut, um die Metallschicht auf den Teilen, z.B. einem Substrat, wie es hierin beschrieben ist, das optional den Grundierungsschichtvorläufer, wie er hierin beschrieben ist, umfasst, in der Kammer zu bilden. Die Dicke der Metallschicht kann in Abhängigkeit von der Zykluszeit und der auf das Target aufgebrachten Stromzufuhr variieren.
Das Sputtern ist ein Abscheideverfahren, bei dem Atome auf einem festen Metalltarget durch den Beschuss des Materials mit hochenergetischen Ionen in die Gasphase ausgestoßen werden. Durch den Beschuss werden Atome aus dem Metalltarget freigesetzt, die direkt auf das Teil, z.B. auf ein Substrat, wie es hierin beschrieben ist, das optional den Grundierungsschichtvorläufer, wie er hierin beschrieben ist, umfasst, innerhalb der Vakuumkammer abgeschieden werden. Legierungen können durch thermisches Verdampfen oder Sputtern abgeschieden werden. Beim thermischen Verdampfen verdampft jedoch das erste Metall mit der niedrigsten Schmelztemperatur zuerst und scheidet sich zuerst ab, gefolgt von dem zweiten Metall mit der höheren Schmelztemperatur, um zwei unterschiedliche Metallschichten zu bilden.
Bei jeder beliebigen Ausgestaltung kann die Haftschicht durch Aufsprühen auf die Metallschicht aufgebracht werden. Beispielsweise kann eine Aufschlämmung oder Lösung, die ein Silicat, wie es hierin beschrieben ist, und einen Latex, wie er hierin beschrieben ist, mit einem geeigneten Lösungsmittel umfasst, auf die Metallschicht aufgesprüht werden. Die Haftschicht kann mit herkömmlichen Lackierverfahren, z.B. mit einer Spritzpistole oder einer Sprühglocke, mit oder ohne Einsatz von Elektrostatik aufgesprüht werden. Die Haftschicht kann in einer inerten Atmosphäre aufgetragen und während einer angemessenen Zeitspanne bei einer geeigneten Temperatur getrocknet werden, um das Lösungsmittel zu entfernen.
Sowohl die Grundierungsschicht (z.B. die Grundierungsschicht 30) (falls vorhanden) als auch die Schutzüberzugsschicht (z.B. die Schutzüberzugsschicht 60) können durch herkömmliche Polymerisationsverfahren gebildet werden, die dem Durchschnittsfachmann bekannt sind. Wie hierin verwendet, beziehen sich die Begriffe „Grundierungsschichtvorläufer“ und „Schutzüberzugsschichtvorläufer“ auf die Vorpolymere, Oligomere, Monomere oder Monomer- und Oligomersysteme, die eines der UV-gehärteten Polymere oder thermisch gehärteten Polymere bilden können, wie sie oben offenbart sind. Um beispielsweise eine Grundierungsschicht, die ein UV-gehärtetes Polymer umfasst, oder eine Schutzüberzugsschicht, die ein UV-gehärtetes Polymer umfasst, zu bilden, können der Grundierungsschichtvorläufer und der Schutzüberzugsschichtvorläufer jeweils Monomere (z.B. Epoxid, Polyester, Urethan, Silicon, Polyether und/oder Styrol) und Acrylatoligomere zusammen mit einem Photopolymerisationsinitiator umfassen. Bei einem anderen Beispiel können, um eine Grundierungsschicht, die ein thermisch gehärtetes Polymer, wie z.B. Polyurethan, umfasst, oder eine Schutzüberzugsschicht, die ein thermisch gehärtetes Polymer, wie z.B. Polyurethan, umfasst, zu bilden, der Grundierungsschichtvorläufer und der Schutzüberzugsschichtvorläufer jeweils ein Polyol und ein Vernetzungsmittel (z.B. Isocyanat) zusammen mit einem Katalysator (z.B. tertiäres Amin) umfassen. Der Grundierungsschichtvorläufer kann auf ein Substrat, wie es hierin beschrieben ist, aufgebracht werden, und der Schutzüberzugsschichtvorläufer kann auf die Haftschicht, wie sie hierin beschrieben ist, aufgebracht werden. Das Aufbringen kann zum Beispiel das Sprühen oder Gießen der Vorläufer umfassen. Nach dem Aufbringen kann das Verfestigen und/oder das Vernetzen des Grundierungsschichtvorläufers und/oder des Schutzüberzugsschichtvorläufers beispielsweise durch Aufbringen von UV-Strahlung auf den Grundierungsschichtvorläufer und/oder die Schutzüberzugsschicht erfolgen, um ein UV-gehärtetes Polymer zu bilden, oder durch Anwenden von Wärme (z.B. in einem Ofen), um den Grundierungsschichtvorläufer und/oder die Schutzüberzugsschicht zu bilden, um beispielsweise ein thermisch gehärtetes Polymer zu bilden.
Es ist hierin denkbar, dass der Grundierungsschichtvorläufer und der Schutzüberzugsschichtvorläufer im gleichen Verfahren (z.B. durch Erhitzen oder UV-Bestrahlung) gleichzeitig oder zu unterschiedlichen Zeiten verfestigt und/oder vernetzt werden können. Beispielsweise können sowohl der Grundierungsschichtvorläufer als auch der Schutzüberzugsschichtvorläufer im Wesentlichen gleichzeitig oder in aufeinander folgenden Schritten durch Erhitzen verfestigt und/oder vernetzt werden. Alternativ können der Grundierungsschichtvorläufer und der Schutzüberzugsschichtvorläufer durch unterschiedliche Verfahren (z.B. durch Erhitzen oder UV-Bestrahlung) zu unterschiedlichen Zeiten verfestigt und/oder vernetzt werden. Beispielsweise kann der Grundierungsschichtvorläufer durch Erhitzen verfestigt und/oder vernetzt werden, gefolgt vom Verfestigen und/oder Vernetzen des Schutzüberzugsschichtvorläufers durch Bestrahlung mit UV-Licht. Es ist hierin außerdem denkbar, dass der Schutzüberzugsschichtvorläufer und der optionale Grundierungsschichtvorläufer zur gleichen Zeit durch den gleichen Prozess (z.B. Erhitzen) wie die Haftschicht verfestigt und/oder vernetzt werden können. Alternativ kann die Haftschicht erhitzt/getrocknet werden und anschließend kann der Schutzüberzugsschichtvorläufer aufgebracht und verfestigt und/oder vernetzt werden.
Die vorstehende Beschreibung der Ausgestaltungen dient der Veranschaulichung und Beschreibung. Sie erhebt keinen Anspruch darauf, vollständig zu sein oder die Offenbarung einzuschränken. Einzelne Elemente oder Merkmale einer bestimmten Ausgestaltung sind im Allgemeinen nicht auf diese bestimmte Ausgestaltung beschränkt, sondern sind optional austauschbar und können in einer ausgewählten Ausgestaltung verwendet werden, auch wenn sie nicht speziell gezeigt oder beschrieben sind. Dieselben können auch auf vielerlei Weise abgewandelt werden. Solche Abwandlungen sind nicht als Abweichung von der Offenbarung zu betrachten, und alle diese Änderungen sind dazu bestimmt, in dem Umfang der Offenbarung enthalten zu sein.

Claims

Mehrlagiges Beschichtungssystem für ein Substrat, umfassend: ein Substrat, eine Metallschicht, die angrenzend an wenigstens einen Teil des Substrats angeordnet ist, wobei die Metallschicht ein Metall, ein Oxid des Metalls oder eine Kombination davon umfasst, wobei das Metall aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Chrom, Aluminium, Zirconium, Edelstahl, Nickel, Zinn, Indium und einer Kombination davon besteht, eine Haftschicht, die angrenzend an wenigstens einen Teil der Metallschicht angeordnet ist, wobei die Haftschicht ein Silicat und Latex umfasst, und eine Schutzüberzugsschicht, die angrenzend an wenigstens einen Teil der Haftschicht angeordnet ist.
Mehrlagiges Beschichtungssystem nach Anspruch 1, wobei die Metallschicht eine PVD-Schicht (Physical Vapor Deposition) ist.
Mehrlagiges Beschichtungssystem nach Anspruch 1, wobei einer oder mehrere der folgenden Punkte erfüllt sind: (i) die Metallschicht weist eine Dicke von ungefähr 50 nm bis ungefähr 500 nm auf, (ii) die Haftschicht weist eine Dicke von ungefähr 5 µm bis ungefähr 15 µm auf, und (iii) die Schutzüberzugsschicht weist eine Dicke von ungefähr 10 µm bis ungefähr 50 µm auf.
Mehrlagiges Beschichtungssystem nach Anspruch 1, wobei das Silicat in der Haftschicht in einer Menge von größer ungefähr 50 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Haftschicht, vorliegt und/oder wobei das Silicat ein Mineral der Kaolingruppe ist.
Mehrlagiges Beschichtungssystem nach Anspruch 1, wobei das Substrat einen Kunststoff umfasst, der Polypropylen (PP), Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Polycarbonat (PC), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polyamid (PA), Polyphenylenether (PPE), Polybutylenterephthalat (PBT), ein thermoplastisches Olefin (TPO) oder eine Kombination davon umfasst, und/oder wobei das Substrat ein Metall umfasst, das Edelstahl, Chrom, Aluminium, Zirconium, Nickel, Zinn, Indium oder eine Kombination davon umfasst.
Mehrlagiges Beschichtungssystem nach Anspruch 1, das ferner eine Grundierungsschicht umfasst, die zwischen einander gegenüberliegenden Oberflächen des Substrats und der Metallschicht angeordnet ist, wobei die Grundierungsschicht eine Dicke von 5 µm bis ungefähr 30 µm aufweist, wobei die Grundierungsschicht und die Schutzüberzugsschicht jeweils ein UV-gehärtetes Polymer oder ein thermisch gehärtetes Polymer umfassen.
Verfahren zur Herstellung eines mehrlagigen Beschichtungssystems für ein Substrat, wobei das Verfahren umfasst: Abscheiden einer Metallschicht auf wenigstens einen Teil des Substrats durch physikalische Gasphasenabscheidung, wobei die Metallschicht ein Metall, ein Oxid des Metalls oder eine Kombination davon umfasst, wobei das Metall aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Chrom, Aluminium, Zirconium, Edelstahl, Nickel, Zinn, Indium und einer Kombination davon besteht, Aufbringen einer Haftschicht auf wenigstens einen Teil der Metallschicht, wobei die Haftschicht ein Silicat und Latex umfasst, Aufbringen eines Schutzüberzugsschichtvorläufers auf wenigstens einen Teil der Haftschicht, Vernetzen und/oder Verfestigen des Schutzüberzugsschichtvorläufers, um eine Schutzüberzugsschicht zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Silicat in der Haftschicht in einer Menge von größer ungefähr 50 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Haftschicht, vorliegt und/oder wobei das Silicat ein Mineral der Kaolingruppe ist.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Substrat einen Kunststoff umfasst, der Polypropylen (PP), Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Polycarbonat (PC), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polyamid (PA), Polyphenylenether (PPE), Polybutylenterephthalat (PBT), ein thermoplastisches Olefin (TPO) oder eine Kombination davon umfasst, und/oder wobei das Substrat ein Metall umfasst, das Edelstahl, Chrom, Aluminium, Zirconium, Nickel, Zinn, Indium oder eine Kombination davon umfasst.
Verfahren nach Anspruch 7, ferner umfassend das Aufbringen eines Grundierungsschichtvorläufers auf wenigstens einen Teil des Substrats, das Abscheiden der Metallschicht auf wenigstens einen Teil des Grundierungsschichtvorläufers und das Vernetzen und/oder Verfestigen des Grundierungsschichtvorläufers, um eine Grundierungsschicht zu bilden, wobei die Grundierungsschicht eine Dicke von ungefähr 5 µm bis ungefähr 30 µm aufweisen kann, wobei das Verfestigen und/oder Vernetzen das Anwenden von Wärme, UV-Strahlung oder beidem auf den Grundierungsschichtvorläufer und den Schutzüberzugsschichtvorläufer umfasst.