DE19847278A1 - Verfahren zur Beschichtung eines dreidimensionalen Gegenstandes - Google Patents

Abstract

Bei einem Verfahren zur Beschichtung eines dreidimensionalen Gegenstandes, insbesondere einer Kraftfahrzeugfelge, wird in einer ersten Vakuumkammer zur Erzeugung einer Grundschicht zunächst ein Monomerfilm durch Kondensation aus der Dampfphase auf den Gegenstand aufgebracht, dann der Monomerfilm radikalisch polymerisiert und anschließend in einer weiteren Vakuumkammer mit einem PVD-Verfahren eine reflektierende Schicht auf die Grundschicht und darauf eine transparente Schutzschicht erzeugt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beschichtung ei­ nes dreidimensionalen Gegenstandes, insbesondere einer Kraftfahrzeugfelge, bei der auf den Gegenstand zunächst eine Grundschicht aus Kunststoff, dann eine reflektie­ rende Schicht mit einem Vakuum-Verfahren und darüber eine transparente Schutzschicht aufgebracht wird.

Ein Verfahren der vor stehenden Art ist Gegenstand der DE 196 39 711 A1. Gemäß dieser Schrift wird die in ihr als Glättungsschicht bezeichnete Grundschicht mittels Pulver­ beschichtung aufgebracht. Diese Art der Erzeugung einer Grundschicht hat gegenüber der bisher üblichen Aufbrin­ gung durch Eintauchen in ein Lackbad oder anderen nass­ chemischen Verfahren kostenmäßig erhebliche Vorteile, je­ doch bedingt die Kombination eines Pulverbeschichtungs­ verfahrens mit anschließenden Vakuumbeschichtungsverfah­ ren relativ hohen Aufwand. Nachteilig bei der Pulverbe­ schichtung sind insbesondere der erforderliche Tempera­ tureintrag beim Verlaufenlassen des Lackes und die Not­ wendigkeit einer elektrisch leitfähigen Oberfläche. Letz­ teres schließt die Anwendung des Pulverbeschichtens bei Kunststoffteilen aus, wenn nicht besondere, kosteninten­ sive Maßnahmen getroffen werden.

Wie die DE 40 10 663 A1 zeigt, ist es bei Werkstücken aus Kunststoff auch bekannt, eine Grundschicht durch den Ein­ satz einer DC-Plasmapolymerisationsanlage oder einer Mikrowellen-ECR-Plasmabeschichtungsquelle zu erzeugen. Mit einem solchen Verfahren, bei dem die Moleküle des Po­ lymers bereits in der Gasphase für die Vernetzung akti­ viert werden, lässt sich keine für die Glättung relativ rauer Oberflächen erforderliche Schichtdicke erreichen.

Bei der Beschichtung von Folien ist es in der Praxis be­ kannt, diese zunächst durch Kondensation eines Polymeres mit einem Film zu überziehen und anschließend beispiels­ weise durch UV-Strahler oder mittels Elektronenstrahlen für eine Vernetzung zu sorgen.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Verfahren zur Beschichtung von Gegenstände zu entwickeln, welches auf möglichst kostengünstige Weise die Aufbringung einer zur Glättung rauer Oberflächen ausreichend dicken Grund­ schicht ermöglicht.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass in einer ersten Vakuumkammer zur Erzeugung der Grund­ schicht zunächst ein Monomerfilm durch Kondensation aus der Dampfphase auf den Gegenstand aufgebracht und dann der Monomerfilm radikalisch polymerisiert wird und dass anschließend in einer weiteren Vakuumkammer mit einem PVD- oder PCVD-Verfahren die reflektierende Schicht auf die Grundschicht und darauf in einer dritten Kammer die Schutzschicht aufgebracht wird.

Bei dieser Verfahrensweise bedient man sich ausschließ­ lich schnell ablaufender Prozesse. Durch die Aufbringung der Grundschicht mittels Kondensation, entfällt der Auf­ wand zur Kontrolle und Pflege von Lackbädern sowie für besonderen Arbeitsschutz, Umweltschutz und für Entsor­ gungsmaßnahmen. Weiterhin wird bei der erfindungsgemäßen Verfahrensweise die Grundschicht lösungsmittelfrei und ohne Verluste aufgebracht. Da die Grundschicht erst nach dem Aufbringen vernetzt wird, lässt sich auch eine rela­ tiv dicke, gut verlaufende Schicht erzeugen, so dass auch größere Rauigkeiten auf der Oberfläche des zu beschich­ tenden Gegenstandes ausgeglichen werden. Die Energie für die Polymerisation kann durch UV-Strahlen, Elektronen- oder Ionenstrahlen sowie durch ohne Vorzugsrichtung auf­ treffende energiereiche Neutralteilchen wie Radikale oder metastabil hochangeregte Atome oder Moleküle eingebracht werden. Bei der reflektierenden Schicht kann es sich um eine dünne Metallschicht, aber auch beispielsweise um eine Schicht einer Metallverbindung (z. B. ZrN, TiN) oder um eine Metalllegierung handeln.

Für das erfindungsgemäße Verfahren sind alle radikalisch polymerisierbaren, unzersetzt in die Dampfphase überführ­ bare Polymerverbindungen geeignet, bei denen der Dampf­ druck genügend niedrig ist, um diese Polymere auf dem Ge­ genstand kondensieren zu können, insbesondere jedoch Acrylat oder Vinylverbindungen.

Die Eigenschaften der Grundschicht können unterschiedli­ chen Forderungen angepasst werden, wenn gemäß einer Wei­ terbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens der Vernet­ zungsgrad der Grundschicht durch eine Mischung unter­ schiedlicher Monomerverbindungen eingestellt wird.

Besonders vorteilhaft ist es für den Fall, dass der Ge­ genstand elektrisch leitend ist, also aus Metall besteht, wenn zur Polymerisation ein Edelgasplasma in der Nähe des Gegenstandes erzeugt und der Gegenstand an mittel- oder hochfrequente Wechselspannung angelegt wird. Hierdurch wirkt der Gegenstand als das Plasma anregende Elektrode, wodurch sich das Plasma um den Gegenstand herum konzen­ triert, was zu einer Intensivierung des Beschusses des Monomerfilmes mit energiereichen Teilchen führt.

Die reflektierende Schicht, beispielsweise Chrom, Edel­ stahl oder Aluminium, kann auf übliche Weise durch ein Vakuumverfahren, beispielsweise Sputtern oder ein anderes PVD- oder CVD-Verfahren, insbesondere Plasma-CVD-Verfah­ ren, erzeugt werden.

Wenn der beschichtete Gegenstand später abrasiv, korrosiv oder thermisch hoch beansprucht werden soll, dann ist es vorteilhaft, die Schutzschicht mittels eines Plasma-CVD-Ver­ fahrens aufzubringen, wobei siliziumorganische Aus­ gangsverbindungen bevorzugt werden.

Es ist bei geringeren Anforderungen an die Schutzschicht jedoch auch möglich, diese entsprechend der Grundschicht durch Kondensation eines Monomers und anschließender ra­ dikalischer Polymerisation aufzubringen.

Haft- und benetzungsmindernde Restbeläge auf dem zu be­ schichtenden Gegenstand können dadurch entfernt werden, dass der Gegenstand vor dem Aufbringen der Grundschicht in der ersten Vakuumkammer einer Plasmaätzbehandlung un­ terzogen wird.

Claims (8)

1. Verfahren zur Beschichtung eines dreidimensionalen Ge­ genstandes, insbesondere einer Kraftfahrzeugfelge, bei der auf den Gegenstand zunächst eine Grundierschicht aus Kunststoff, dann eine reflektierende Schicht mit einem Vakuum-Verfahren und darüber eine Schutzschicht aufge­ bracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass in einer ersten Vakuumkammer zur Erzeugung einer Grundschicht zunächst ein Monomerfilm durch Kondensation aus der Dampfphase auf den Gegenstand aufgebracht und dann der Monomerfilm radi­ kalisch polymerisiert wird und dass anschließend in einer weiteren Vakuumkammer mit einem Vakuum-Verfahren die re­ flektierende Schicht auf die Grundschicht und darauf in einer dritten Kammer die transparente Schutzschicht auf­ gebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Monomerfilm aus einem Acrylat oder einer Vinyl­ verbindung besteht.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Vernetzungsgrad der Grundschicht durch eine Mischung unterschiedlicher Monomerverbindungen ein­ gestellt wird.

4. Verfahren nach zumindest einem der vorangehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Polymerisation ein Edelgasplasma in der Nähe des Gegenstandes erzeugt und der Gegenstand an mittel- oder hochfrequente Wech­ selspannung angelegt wird.

5. Verfahren nach zumindest einem der vorangehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die reflektierende Schicht durch Sputtern oder ein anderes PVD- oder CVD-Verfahren, insbesondere Plasma-CVD-Verfahren aufgebracht wird.

6. Verfahren nach zumindest einem der vorangehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzschicht mittels eines Plasma-CVD-Verfahrens mit siliziumorgani­ schen Ausgangsverbindungen aufgebracht wird.

7. Verfahren nach zumindest einem der vorangehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzschicht entsprechend der Grundschicht durch Kondensation eines Monomers und anschließender radikalischer Polymerisation aufgebracht wird.

8. Verfahren nach zumindest einem der vorangehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenstand vor dem Aufbringen der Grundschicht in der ersten Vakuumkam­ mer einer Plasmaätzbehandlung unterzogen wird.