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Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers, insbesondere eines Reflektors,
aus Kunststoff mit im Vakuum aufgedampfter Aluminiumschicht Die Erfindung betrifft
ein Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers aus einer plastischen Mischestermasse
mit reflektierender Oberfläche, beispielsweise eines Reflektrors für Blitzlichtlampen.
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Es ist bekannt, einen Kunststoffkörper mit einer Grundierungsschicht
zu versehen, auf die Grundierungsschicht eine Aluminiumschicht aufzudampfen und
über die Aluminiumschicht eine Schutzschicht aufzubringen.
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Bei Kunststoffen der Cellulosederivatgattung, z. B. Celluloseacetat,
treten aber dabei Schwierigkeiten auf, da die Weichmacher im Laufe der Zeit in die
Grundierungsschicht wandern, wodurch die auf die Grundierungsschicht aufgedampfte
hochreflektierende Aluminiumschicht in ihrem Aussehen und ihren Reflektionseigenschaften
beeinträchtigt wird und gegebenenfalls sich von der Grundierungsschicht löst. Gemäß
der Erfindung soll nun der Grundkörper aus Acetylcellulosebutyrat hergestellt werden,
einem Produkt, das infolge seiner physikalischen und chemischen Eigenschaften, seiner
leichten Verarbeitungsmöglichkeit und seiner Billigkeit für viele technische Verwendungszwecke,
beispielsweise zur Herstellung von Blitzlichtreflektoren, besonders geeignet erscheint,
ebenso als Werkstoff für Gegenstände, die aus rein ästhetischen Gesichtspunkten
eine reflektierende Oberfläche aufweisen sollen, wie beispielsweise Betätigungsgriffe
für Türen oder Fenster bei Kraftfahrzeugen. Das genannte Material bringt aber den
Nachteil mit sich, daß beim Aufdampfen der Aluminiumschicht so hohe Temperaturen
angewendet werden müssen, daß sich in dem Material Gase bilden, die der Haftung
der Aluminiumschicht entgegenwirken oder diese aufwerfen.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, diese Schwierigkeiten
zu überwinden und plastische Formkörper mit ausgezeichnet und beständig haftenden
Metalloberflächen gleichmäßigen und schönen Aussehens und großer Lebensdauer zu
versehen.
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Diese Aufgabe wird im wesentlichen dadurch gelöst, @daß ein Formkörper
aus weichmacherhaltigem Acetylcellulosebutyrat mit einem Harnstoff-Formaldehyd-Harz
überzogen wird, nach dessen Härtung durch Erhitzen die reflektierende Aluminiumschicht
aufgedampft wird, worauf diese mit einem Epoxy-Harnstoff-, vorzugsweise einem Epoxy-Harnstoff-FormaIdehyd-Harz,
überzogen wird, das ebenfalls durch Erhitzen gehärtet wird. Mit Vorteil wird ferner
auf den Epoxyharzüberzug noch eine Siliconharzschicht aufgetragen.
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Die neue spezielle Materialkombination des Verfahrens der Erfindung:
Formkörper aus Acetylcellulosebutyrat und Grundierung mit Harnstoff-Formaldehyd-Harz
ermöglicht die einwandfreie Lösung der zugrunde liegenden Aufgabe und die Überwindung
der sonst beim Aufdampfen von Metallen auf derartige Formkörper auftretenden Schwierigkeiten.
Abgesehen von dem gasdichten Abschluß des Formkörpers verhindert die Harnstoff-Formaldehyd-Schicht
selbstverständlich auch ein Ausschwitzen von Weichmachern.
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In den Zeichnungen zeigt Fig. 1 einen nach dem Verfahren der Erfindung
hergestellten Reflektor im Querschnitt, Fig. 2 in vergrößertem Maßstab einen Schnitt
längs der Linie II-II in Fig. 1, in dem die verschiedenen, auf den plastischen Körper
aufgebrachten Überzüge schematisch in ihrer Lage zueinander dargestellt sind, Fig.
3 den Querschnitt eines Handgriffs für Kraftwagenfenster od. dgl. aus einem mit
einem plastischen Überzug aus Acety lcellulosebutyrat versehenen Metallkern, wobei
der plastische Überzug nach dem Verfahren gemäß der Erfindung metallisiert ist,
Fig.4 in vergrößertem Maßstab einen Querschnitt längs der Linie IV-IV in Fig. 3,
Fig. 5 schematisch in Draufsicht einen Rost für Rundfunkgeräte, der aus einem nach
dem Verfahren gemäß der Erfindung mit einem Metallüberzug versehenen Acetvlcellulosebutyratlcörper
besteht.
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In Fig. 1 ist ein Reflektor 9 für Blitzlichtlampen od. dgl. dargestellt.
Der Reflektor 9 besteht im wesentlichen
aus einem Körper 10, der
aus einem Celluloseacetobutyratgemisch hergestellt ist. Der Körper 10 kann mittels
des bekannten Spritzgußverfahrens, bei dem das plastische Material erhitzt und mittels
eines Spritzzylinders durch eine Düse in einen die Form des Reflektorkörpers aufweisenden
Gußhohlraum getrieben wird, gefertigt werden. Dabei wird der Gießzylinder vorzugsweise
auf etwa 225° C und die Gießform auf etwa 71 ± 3° C gehalten. Die Gießform kann
sowohl eine Einfachform als auch eine Vierfachform sein. Der Spritzdruck beträgt
etwa 112,5 kg/cm2. Bei Verwendung einer Einfachform reicht eine Vier-Unzen-(113,4
g)-Spritzgußmaschine aus, während bei einer Vierfachform vorzugsweise eine Zwanzig-Unzen-(567
g)-Spritzgußmaschine angewendet wird.
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Auf den so hergestellten Körper werden die in Fig. 1 allgemein mit
7 und in Fig. 2 im einzelnen bezeichneten Schichten folgendermaßen aufgebracht:
Der Kunststoffkörper wird in eine vorzugsweise einen entsprechenden Katalysator
enthaltende Lösung eines Harnstoff-Formaldehyd-Kunstharzes getaucht, so daß er von
einer dünnen, zusammenhängenden Kunstharzschicht 11 bedeckt wird, die man auf dem
Kunststoffkörper zum Haften bringt, indem man 1/2 bis 2 Stunden (vorzugsweise 11/2
Stunden) in einem Ofen auf 71 bis 82° C erhitzt.
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Der so mit der Schicht 11 überzogene Körper 10 wird nun im Vakuum
metallisiert, wobei man das Metall in Dampfform so lange auf den Körper einwirken
läßt, bis dieser vollständig mit einer Metallschicht 12 überzogen ist. Als überzugsmetall
wird Aluminium verwendet, wobei sich Reinaluminium als besonders geeignet erwiesen
hat. Nach dem Metallisieren wird wieder auf Atmosphärendruck gebracht.
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Damit die glänzende, spiegelähnliche Metalloberfläche gegen Abgreifen
und Beschädigung geschützt wird, wird der Reflektor durch Eintauchen und 1/2-bis
2stündiges, vorzugsweise mindestens 1stündiges Erhitzen auf 71 bis 82° C mit einer
durchsichtigen Epoxy-Harnstoff-Kunstharzschicht 13 versehen.
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Vorzugsweise wird über die Schicht 13 noch eine weitere Schicht aufgebracht,
die die Widerstandsfähigkeit der Oberfläche gegen Beschädigung erhöhen soll. Hierfür
wird eine dünne Siliconkunstharzschicht 14 aufgebracht. Die Schicht 14 kann in Form
einer Lösung aufgebracht und bei Zimmertemperatur, also etwa 20° C, an der Luft
getrocknet werden.
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Der Reflektor kann in üblicher Art und Weise mit einer Befestigungseinrichtung
versehen werden, die einen Sockel für eine Blitzlichtlampe 8 und eine Einrichtung
zum Befestigen des Reflektors auf einer Aufnahmekamera aufweist.
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In Fig. 3 ist ein Handgriff zum Betätigen von Kraftwagenfenstern dargestellt,
der aus einem mit einem Überzug 16 aus Acetylcellulosebutyrat versehenen Metallkern
15 besteht. In den Handgriff ist bei 18 ein Zapfen 17 eingelassen, auf dem ein Drehknopf
19 gelagert ist, der ebenfalls aus Celluloseacetobutyrat hergestellt sein kann.
Der Knopf 19 kann z. B. ein mittels Spritzguß hergestellter Hohlkörper sein. Der
Celluloseacetobutyratüberzug wird auf den Metallkern 15 mittels Spritzgußverfahrens,
wie z. B. in der britischen Patentschrift 507 610 beschrieben, aufgebracht.
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Die verschiedenen Kunstharz- und Aluminiumschichten, die auf ;die
Celluloseacetobutyratoberflächen aufgebracht werden, sind schematisch in Fig. 4
dargestellt. Der Knopf 19 weist selbstverständlich keinen Metallkern auf, ist jedoch
mit den Schichten, wie dargestellt, versehen. Die verschiedenen Schichten werden
aufgebracht, indem der Celluloseacetobutyratknopf und der mit Celluloseacetobutyrat
versehene Kern des Handgriffs zunächst für sich, wie oben beschrieben, durch Eintauchen
in eine Lösung aus Harnstoff-Formaldehyd-Kunstharz und Erhitzen mit einer dünnen
Schicht 21 überzogen und dann, wie unten ausführlicher beschrieben, im Vakuum mit
Aluminium metallisiert werden. Knopf und Handgriff weisen nun eine strahlende, spiegelähnliche
Aluminiumoberfläche 22 auf, die mit einer durchsichtigen Epoxy-Harnstoff-Kunstharzschicht
23 und vorzugsweise zusätzlich durch eine dünne Siliconkunstharzschicht 24 gegen
Abnutzung und Beschädigung geschützt wird.
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In Fig. 5 ist ein Rost 30 für ein Rundfunkgerät dargestellt, der aus
Celluloseacetobutyrat gespritzt und, wie oben beschrieben, mit einer Harnstoff-Formaldehyd-Kunstharzschicht
versehen und mit Aluminium überzogen wurde. Auf die so gebildete spiegelähnliche
Aluminiumschicht wird, wie beschrieben, eine Epoxy-Harnstoff-Kunstharzschicht und
schließlich eine Siliconkunstharzschicht aufgebracht. Auf diese Art und Weise wird
ein attraktiver Radiorost mit einer stark reflektierenden Oberfläche hergestellt.
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Harnstoff-Formaldehyd-Lösung Die zur Bildung der ersten Schicht auf
dem plastischen Körper verwendete Harnstoff-Formaldehyd-Lösung kann vorzugsweise
folgende Zusammensetzung haben: Harnstoff-Formaldehyd-Kunstharz ... 22,311/o
Butanol ........................... 2,3% Denaturierter Alkohol ..............
49,20/0 Naphtha (niedriger Flammpunkt) ... 26,0% Katalysator (Phosphorsäure) ........
0,2% Die daraus erhaltene dichte Schicht haftet ausgezeichnet auf dem Celluloseacetobutyratkörper
und verhindert wirksam, daß während des Aufbringens der reflektierenden Metallschicht
unter Vakuum flüchtige Bestandteile aus dem plastischen Körper ausgasen. Auch erzeugt
die dichte Schicht selbst nicht so viel Gase, daß sie das Vakuum wesentlich beeinträchtigen
könnte, insbesondere wenn bei der Vakuummetallisierung für rasches Absaugen gesorgt
wird. Außerdem gleicht die Schicht kleinere Kratzer oder Schrammen, die beim Gießen
des Körpers entstanden sind, aus, so daß eine hochglänzende, für die Metallisierung
sehr gut geeignete Unterlage entsteht. Die Schicht enthält -auch keine Lösungsmittel,
die den Celluloseacetobutyratkörper nachteilig beeinflussen könnten. Sie kann auf
den Kunststoffkörper bei Temperaturen aufgebrannt werden, bei denen dieser seine
Gestalt beibehält. Sie erzeugt weder Haarrisse in dem Kunststoffkörper, noch greift
sie ihn sonst in irgendeiner Weise an.
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Metallüberzug Für diesen Verfahrensschritt können die verschiedenartigsten
Vorrichtungen verwendet werden, mittels deren Metalle verdampft und unter Vakuum
auf einen Gegenstand aufgedampft werden können. Unter anderem werden zufriedenstellende
Ergebnisse mit einer Vakuumeinrichtung erzielt, bei der 200 Kunststoffreflektoren
der in Fig. 1 dargestellten Größe in eine zylindrische Vakuumkammer eingebracht
werden können. Die Kunststoffkörper werden auf einer größeren Anzahl von in Längsrichtung
der Kammer verlaufenden
Stäben befestigt und während der Metallisierung
um die horizontale Achse der Vakuumkammer in Umdrehung versetzt. Auf diese Weise
werden alle Stellen der Oberfläche der Reflektoren den Metalldämpfen ausgesetzt.
Die Metalldämpfe kondensieren an den Reflektoroberflächen und bilden einen gleichmäßigen
überzug. In ähnlicher Weise können die Roste für Rundfunkgeräte, Handgriffe und
eine große Anzahl weiterer Artikel behandelt werden.
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Das Vakuum wird durch eine mechanische Pumpe und eine Diffusionspumpe
erzeugt. Ein Vakuum von 5 - 10-4 Torr liefert eine zufriedenstellende Metallisierung
der Gegenstände.
bevorzugt. Harnstoff-Formaldehyd dient als Härtungsmittel für ras Epoxy-Harnstoff-Formaldehyd-Harz,
indem es Quervernetzungen mit den reaktiven Hydroxyl-und Epoxydgruppen, die in verhältnismäßig
großem Abstand voneinander längs der Epoxydkette angeordnet sind, bewirkt, wodurch
das Material durch Wärme .härtbar wird. Die polare Natur des Kunstharzmoleküls bewirkt
eine ausgezeichnete Adhäsion des Kunstharzes an der Aluminiumoberfläche.
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Eine durchsichtige Schicht der angegebenen Art verfärbt die reflektierende
Aluminiumschicht nicht und schädigt deren Glanz in keiner Weise. Sie haftet zufriedenstellend
an der Aluminiumoberfläche, ohne deren spiegelähnliche Eigenschaften zu beeinträchtigen.
Sie hat eine wasserhelle Transparenz und einen hohen Glanz. Sie verfärbt sich unter
Witterungseinfluß nicht ins Gelbliche, hält Biegungen aus, ohne zu brechen oder
abzublättern, ist außerdem zäh, scheuerfest und trocknet rasch.
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Die Schutzschicht 9.4, die vor allem ein Verkratzen der unteren Schichten
verhindern soll, kann aus einer 0,1'% Siliconöl in Naphtha enthaltenden Lösung vergossen
werden. Bei der Großherstellung der in Rede stehenden Gegenstände können die verschiedenen
Schichten aufgebracht werden, indem die Gegenstände, beispielsweise die Reflektoren,
an Fördereinrichtungen befestigt werden, die sie nacheinander in die verschiedenen
Lösungen eintauchen und sie den Trocknungsverfahren unterwerfen.
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Ein gemäß dem Verfahren der Erfindung hergestellter Blitzlichtreflektor
weist gefällige Klarheit und Glanz sowie hohes Reflektionsv ermögen auf. Er liefert
bei einer Blitzlichtaufnahme eine um etwa 50'% höhere Beleuchtungsstärke als die
üblichen Reflektoren aus poliertem Metall. Er hat außerdem den Vorteil, daß er nicht
verbeult oder verbogen werden kann, wie dies bei Aluminium- oder anderen Metallreflektoren
der Fall ist, und daß er sehr schwer zerbrechlich ist. Die Schutzschichten verhindern,
daß die Metallschicht durch Fingerabdrücke oder Abnutzung der Oberfläche verschmutzt
oder beschädigt werden kann. Die verschiedenen Schichten blättern von dem Kunststoffkörper
nicht ab und lösen sich auch im Falle des etwas biegsamen Reflektorkörpers nicht
von diesem. Es ist offensichtlich, daß der Kunststoffreflektor hinsichtlich seines
Reflexionsvermögens, seines Aussehens und seiner Lebensdauer den bisher üblicherweise
für diese Zwecke verwendeten Metallprodukten überlegen ist. Durch den schichtenförmigen
Schutzschichten Die Epoxy-Kunstharz-Schutzschicht kann in Form folgender Lösung
aufgebracht werden: Epoxy-Harnstoff-Formaldehyd-Kunstharz ..........................
16,70/0 Toluol .......... . ...................... 41,5% Monoäthyl-äthylenglykol-monoacetat
... 24,6% Aceton ................................ 17,2% Als Epoxy-Kunstharze werden
in dem Verfahren gemäß der Erfindung Kondensations-Polymerisations-Produkte des
Aufbaus Aufbau wird die wirtschaftliche Großfertigung bedeutend erleichtert. Die
Materialien und die Verfahrensbedingungen sind in engen Grenzen reproduzierbar.
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Der durch das Verfahren, gemäß der Erfindung z. B. auf dem Gebiet
der Blitzlichtreflektoren erzielte technische Fortschritt wird deutlich, wenn man
das Verfahren zur Herstellung von metallenen Blitzlichtreflektoren zum Vergleich
heranzieht: Diese werden aus Aluminiumblech mittels kostspieliger Preßvorrichtungen
in parabolische oder Halbkugelform gepreßt und einer Reihe von chemischen Behandlungen
unterworfen, damit sie eine matte, reflektierende Oberfläche erhalten. Oft werden
sie auch poliert, bis sie eine stark reflektierende Oberfläche zeigen. Auch ist
versucht worden, das Aluminium durch andere Metalle zu ersetzen, ohne daß dadurch
irgendwelche ins Gewicht fallende Erfolge erzielt werden konnten.
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Gemäß .dem Verfahren der Erfindung werden die B#litzlichtreflektoren
und, wie beschrieben, auch andere Gegenstände hergestellt, die im wesentlichen aus
Celluloseacetobutyrat oder aus damit überzogenem Metall bestehen. Auch Lampenfassungen
und andere dekorativ wirkende Gegenstände können gemäß dem Verfahren der Erfindung
hergestehtwerden. Durch Aussparungen im Metallüberzug oder Färbung der Schichten
kann das Aussehen .der Gegenstände abgewandelt wenden.