DE10226737A1

DE10226737A1 - Verfahren zur Herstellung einer hydrophoben Oberfläche

Info

Publication number: DE10226737A1
Application number: DE2002126737
Authority: DE
Inventors: Stephanie Dr. Thoma; Thomas Sondermann; Jürgen Lutter
Original assignee: Alufinish & Co KG GmbH; ALUFINISH GmbH and Co KG; CONTECTA GmbH
Current assignee: Alufinish & Co KG GmbH; ALUFINISH GmbH and Co KG; CONTECTA GmbH
Priority date: 2002-06-14
Filing date: 2002-06-14
Publication date: 2004-01-08

Abstract

Bei einem Verfahren zur Herstellung einer hydrophoben Oberfläche auf einer durch anodische Oxidation erzeugten Eloxalschicht eines Aluminiumbauteils (3) wird die hydrophobe Oberfläche unter Verwendung mindestens eines modifizierten Silans direkt auf die Eloxalschicht aufgebracht.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer hydrophoben Oberfläche auf einer durch anodische Oxidation erzeugten Eloxalschicht eines Aluminiumbauteils.
Der Werkstoff Aluminium mit seinen Legierungen ist ein vielseitig eingesetzter Werkstoff. Die daraus gefertigten Bauteile werden oftmals im Außenbereich verwendet, weshalb ihre Korrosionsbeständigkeit mittels anodischer Oxidation erhöht wird. Im Weiteren bietet die durch anodische Oxidation gefertigte Eloxalschicht die Möglichkeit, Farbstoffe einzulagern und so ein dekoratives Aussehen des Aluminiumbauteils zu erzeugen. Im Außenbereich unterliegt die Eloxalschicht des Aluminiumbauteils jedoch der Gefahr der Verschmutzung, beispielsweise durch ablaufendes Regenwasser sowie die vom Regenwasser mitgenommenen Schmutzpartikel. Um diese Verschmutzung zu verhindern oder zu reduzieren, sind unterschiedliche Aluminium-Beschichtungsverfahren bekannt, die sich jedoch entweder negativ auf das optische Erscheinungsbild der Eloxaloberfläche auswirken oder lediglich eine geringe Schutzdauer von wenigen Tagen oder Wochen entfalten.
Die DE 198 60 137 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung einer ultraphoben Oberfläche auf Aluminium als Trägermaterial. Die Oberfläche eines Aluminiumsubstrats wird mit einer periodischen Mikrostruktur mit einer Tiefe von 1 bis 1000 μm, vorzugsweise von 60 bis 600 μm, versehen. Anschließend wird die Oberfläche durch anodische Oxidation eloxiert, gegebenenfalls in heißem Wasser behandelt, bei einer Temperatur von 400 bis 500°C kalziniert, gegebenenfalls mit einer Haftvermittlerschicht beschichtet und anschließend mit einer hydrophoben oder insbesondere oleophoben Beschichtung versehen. Dieses Verfahren ist relativ aufwendig, da es mit der Erzeugung einer definierten Mikrostruktur sowie weiterer aufwendiger Verfahrensschritte, wie beispielsweise dem Kalzinieren, verbunden ist.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, das einfach durchführbar ist und mit dem eine lang anhaltende hydrophobe Oberfläche geschaffen wird.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die hydrophobe Oberfläche unter Verwendung mindestens eines modifizierten Silans direkt auf die Eloxalschicht aufgebracht wird.
Somit sind neben der Beschichtung mit dem mindestens einen modifizierten Silan keine weiteren Verfahrensschritte (außer einer eventuellen thermischen Trocknung) zur Herstellung der hydrophoben Oberfläche auf der Eloxalschicht des Aluminiumbauteils erforderlich. Hierbei wird die natürliche Mikro struktur der Eloxalschicht für die Beschichtung ausgenutzt. Die modifizierten Silane gewährleisten eine relativ langandauernde hydrophobe Wirkung, wobei unter einem langen Zeitraum im Sinne der Erfindung mehrere Monate bis hin zu mehreren Jahren zu verstehen ist.
Bevorzugt wird die Oberfläche durch Tauchen des Aluminiumbauteils in einer Lösung mit den modifizierten Silanen erzeugt. Das zur anodischen Oxidation ohnehin an einem Gestell befestigte Aluminiumbauteil wird zur Beschichtung mit dem Siliziumwasserstoff in ein entsprechendes Tauchbad eingehängt. Diese Oberflächenbeschichtung ist relativ einfach in einen industriellen Prozess zur Oberflächenveredelung von Aluminiumbauteilen zu integrieren.
Vorzugsweise wird die Lösung auf der Basis von Wasser oder einem Lösungsmittel erzeugt. Unter dem Gesichtspunkt der Umweltverträglichkeit bzw. -freundlichkeit sowie der Arbeitssicherheit kommt bevorzugt eine wasserbasierte Lösung zum Einsatz.
Um eine gezielte Beschichtung der Eloxaloberfläche durchzuführen, wird zweckmäßigerweise die Oberfläche durch Besprühen oder Begasen mit den modifizierten Silanen hergestellt.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung des Erfindungsgedankens wird die Oberfläche während der Verdichtung der Eloxalschicht gefertigt. Die in relativ warmen, gegebenenfalls mit Zuschlägen versehenem Wasser stattfindende Verdichtung der Eloxaloberfläche und die Beschichtung derselben werden somit in einem Arbeitsgang bewerkstelligt, bei dem die Wassertempe ratur beispielsweise ca. 96°C beträgt.
Alternativ dazu wird zweckmäßigerweise die Oberfläche vor oder nach einer Verdichtung der Eloxalschicht gefertigt. Hierbei wird die Beschichtung der Eloxalschicht mit den modifizierten Silanen vorzugsweise bei Raumtemperatur oder bei Temperaturen von 30°–70°C vorgenommen. Unter der Raumtemperatur ist die in einer Werkhalle üblicherweise herrschende Temperatur zu verstehen, wobei das zu beschichtende Aluminiumbauteil selbstverständlich eine demgegenüber erhöhte Temperatur bei der Beschichtung aufweisen kann.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar sind. Der Rahmen der vorliegenden Erfindung ist nur durch die Ansprüche definiert.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die zugehörige Zeichnung näher erläutert. Die einzige zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer hydrophoben Oberfläche auf einer durch anodische Oxidation erzeugten Eloxalschicht eines Aluminiumbauteils.
Die Vorrichtung umfasst mehrere Behälter 1 in denen an einem verfahrbaren Hubgestell 2 befestigte Aluminiumbauteil 3 bearbeitet werden. Zuerst erfolgt eine Reinigung der Aluminiumbauteile 3 in einem entfettenden Bad 4. Anschließend werden die Aluminiumbauteile 3 in einem Bad 5 gebeizt oder geglänzt, in einem Bad 6 dekapiert und dann einer anodischen Oxidation in einem Schwefelsäurebad 7 unterzogen, um eine Eloxalschicht auszubilden. Nach der anodischen Oxidation kann eine Einfärbung der Eloxalschicht der Aluminiumbauteile 3 in einem Färbebad 8 erfolgen. Das Herstellen einer hydrophoben Oberfläche wird in einem Bad mit einer Lösung 9 während der Verdichtung der Eloxalschicht bewerkstelligt, wobei in der Lösung 9 neben weiteren Additiven auch modifizierte Silane zur Beschichtung der Eloxalschicht der Aluminiumbauteile 3 gelöst sind. Nach einer anschließenden Trocknung der Aluminiumbauteile 3 weisen diese eine hydrophobe Oberfläche auf.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer hydrophoben Oberfläche auf einer durch anodische Oxidation erzeugten Eloxalschicht eines Aluminiumbauteils (3), dadurch gekennzeichnet, dass die hydrophobe Oberfläche unter Verwendung mindestens eines modifizierten Silans direkt auf die Eloxalschicht aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche durch Tauchen des Aluminiumbauteils (3) in einer Lösung (9) mit den modifizierten Silanen erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lösung (9) auf der Basis von Wasser oder einem Lösungsmittel erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche durch Besprühen oder Begasen mit den modifizierten Silanen hergestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche während der Verdichtung der Eloxalschicht gefertigt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche vor oder nach einer Verdichtung der Eloxalschicht gefertigt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung der Eloxalschicht mit den modifizierten Silanen bei Raumtemperatur vorgenommen wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung der Eloxalschicht mit den modifizierten Silanen bei Temperaturen von 30°–70°C vorgenommen wird.