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Verfahren zum Auftragen von Metallschichten auf Kunststoffgegenstände
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auftragen von Metallschichten auf Kunststoffgegenstände,
bei welchem ein Metall bei Temperaturen über dem Schmelzpunkt auf die Eunetstoffoberfläche
aufgesrüht wird.
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Das Aufsprühen geschmolzenen Metalls auf eine nicht-metallische Fläche
mittels einer Spritzpistole wurde oft versucht, führte aber nie zu einem Erfolg.
Wegen der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten sowie wegen der verschiedenen
strunk turell bedingten Verhaltungsweisen der Stoffe zeigten sich bald Risse in
dem aufgesprühten Metallbelag, der beim Abreiben und bei der Reinigung abbröckelte.
So war es bei dem bisher bekannten Vorgehen nicht möglich, die großen Möglichkeiten
zu nutzen, die sich bei einer Versiegelung von Kunststoffgegenständen mit einem
aufgesprühten Metallbelag anbieten.
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Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, ein Verfahren zu schaffen,
mit welchem eine Kunststoffläche mit einem haltbaren, wetterfesten und reiBfesten
Metallbelag versehen werden kann, und zwar auch dann, wenn es sich um große Flächen
handelt. Eine besondere Aufgabe der Erfindung besteht darin, Türblätter für Außentüren
mit einer Metallbeschichtung aussurüsten, die ihnen das Aussehen, die Stabilität
und die Wetterfestigkeit von in Metall gegossenen oder gehämmerten Türen verleiht.
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Diese rfindungsziele werden dadurch erreicht, daß die Oberfläche des
zu beschichtenden Kunststoffgegenstandes zunächst mit einer Kleberschicht überzogen
wird, auf welche nach deren
Erhärtung geschmolzenes Zink bei Flammentemperaturen
über 10000C und unter Druck aufgesprüht wird, wobei die Kleberschicht unter Einwirkung
der Wärme wieder aufweicht, ihre Klebefähigkeit zurückerhält und teilweise mit dem
Zink zu einer Mischsehicht integriert, worauf nach Abkühlung und Wiedererhärtung
des Klebers weitere Zinkschichten aufgesprüht werden, und zwar jedesmal nach erfolgter
Abbürstung und Abkühlung der Jeweils vorher aufgesprühten Zinkschicht, wonach schließlich
auf diese als Bindeschichten wirkenden Zinkschichten das gewünschte Ziermetall (Kupfer,
Bronze, Zinn od.dgl.) in geschmolzenem Zustand, ebenfalls bei Temperaturen über
100000 und unter Druck, mehrfach aufgeaprüht wird, wieder Jeweils nach Abbürstung
und Abkühlung einer jeden vorher aufgesprühten Metallechicht. Die zwischen den Aufsprühvorgängen
jeweils unternommene Abkühlung kann auf mindestena 500C erfolgen. Während die Kleberschicht
vorzugsweise eine Stärke von 50 µm aufweist, können die Stärke der Zinkbinde schichten
und der Ziermetallschichten mehr als 100 pro Einzelschicht betragen.
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In einer bevorsugten Verfahrensweise wird die Oberfläche der äußersten
Ziermetallachicht mit gefärbter Leizldaung Uberzogen und nach Trocknung der Leimschicht
abgerieben. Auf diese Leimschicht kann eine Schutzschicht aus technischem Wachs
aufgetragen werden, wonach die Oberfläche poliert wird.
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Um eine wetterfeste Oberfläche zu gewährleisten, kann anstelle der
Wachsschicht eine Schicht aus flüssigem Plexiglas aufgetragen werden.
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Der mit Metallßchichten zu überziehende Kunststoffgegenstand wird
vorzugsweise in sonst bekannter Weise in einer Gießform gegossen, in welche vorher
bei Temperaturen über 100000 eine Schicht aus Zink eingesprüht worden ist, die etwa
200 stark sein kann.
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Besonders bei der Herstellung von metallbeschichteten KunststofftUren
kann eine mit einem überragenden Metallband versehene Grundplatte mit diesem zusammen
mindestens eine Wanne
bildes in welche Kunststoffmassen eingefüllt
und nach Erhärtung mit den erfindungsgemäßen Binaeschichten sowie mit Ziermetaiiachichten
versehen werden. In einer Abwandlung dieses Verfahrenszugs kann auf eine Grundplatte
ohne Metallrand zumindest einseitig Kunststoff aufgetragen und mit Ornamenten, Reliefs
od.dgl. versehen werden, wobei der Kunststoffbelag nach allen Seiten hin einen Abstand
von der Kante der Grundplatte hält. Nach vollendeter Kunststoffauflage und Austrocknung
kann diese Grundplatte von einem Metallprofil eingerahmt werden, dessen Flanschen
um die Ränder der Grundplatte umgreifen.
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Der für die Erstellung einer Zierplatte oder einer Haustür zu verwendete
Kunststoff ist vorzugsweise mit Füllstoffen (Quarzsand, Teer, Dämmstoffe u.dgl.)
angereichert und mit Glasfasern verstärkt. Vor dem Auftragen der Kleber- und Metallschichten
kennen die Kunststofflächen mit Ornamenten, Wappen, Namens zügen u.dgl. versehen
werden.
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Anhand der Zeichnung werden einige Ausführungsbeispiele dargestellt
und erläutert. Es zeigen Figur 1 eine Gußform zum Gießen von mit erfindungsgemäßen
Metallüberzügen zu versehenden Kunststoffplatten, in perspektivischer Sicht, Figur
2 eine vergrößerte Teilansicht des Schnittes X-X der Gießform Fig. 1, Figur 3 eine
Kunststoff-Zierplatte in einer Draufsicht, Figur 4 eine stark vergrößerte Teilansicht
des Schnittes Y-Y der Zierplatte Fig. 3, etwa aus der Elattenmitte, Figur 5 eine
noch stärker vergrößerte Teilansicht des Schnittes Fig. 4, nach dem Auftrag einer
gefärbten Leimschicht,
Figur 6 die Teilansicht Fig. 5 nach Verreibung
der Leimsohicht, Figur 7 eine Haustür (Außentür) aus Kunststoff mit Metallüberzug,
mit RautenmusterXund Hauswappen, in einer Frontansicht, Figur 8 eine vergrößerte
Teilansicht des Schnittes Z-Z der Haustür Fig. 7, an der Türangelseite gesehen,
Figur 9 eine aus einzelnen Zierplatten (wie Fig. 3) zusammengesetzte Haustür, in
einer Prontansicht, Figur 10 eine vergrößerte Teilansicht des Schnittes W-W der
Haustür Fig. 9, an der Türangelseite gesehen, Figur 11 eine Teilansicht (Frontansicht)
einer auf einer Kernplatte gegossenen Haustür mit Profilrahmen und Figur 12 eine
vergrößerte Teilansicht des Schnittes U-U der Haustür Fig. 11.
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Herstellung von FUllungs- und Zierplatten Die Füllungs- und Zierplatten
1 (Fig. 3) werden in einer Gießform 2 (Fig. 1) aus Kunststoffmasse gegossen, entweder
aus Epoxydharz oder aus Polyesterharz. Die Kunstharze können je nach Verwendungszweck
der Platten in reinem Zustand oder mit Teer, Quarzsand, Bammstoffen (z.B. Asbest),
Glasfasernod.dgl.
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angereichert verwendet werden.
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Vor dem Gießvorerang wird deff Gießkern 2 mit flüssigem Zink bei Temperaturen
m 1000°-1200°O und unter rd. 5 atü Druck ausgespritzt, und zwar bis zur Bildung
einer Zinkschicht 3 in der Stärke von 200 bis 500 µm. Danach wird die Gießform 2
mit Formeneaclls iiberzogen.
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Nach dem Entformen werden die Zierplatten 1 zum Nachhärten fünf bis
12 Stunden auf ein Regal gelegt, dann geschliffen und entgratet. Das Formenwachs
4 wird mittels Heißdampf unter Zusatz von Reinigungsmitteln entfernt.
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Dann trägt man eine mit einem Lösungsmittel versetzte Kleberschicht
5 auf. Es sind hierfür mehrere handelsübliche Kleber geeignet; sie müssen lediglich
die Eigenschaft aufweisen, daß sie bei Raumtemperaturen härten, aber bei Erhitzung
auf etwa 100°C zähflüssig werden und ihre Klebefähigkeit wieder erlangen. Die Stärke
der Kleberschicht 5 soll etwa 50 Xm betragen.
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Nachdem die Kleberschicht 5 getrocknet ist, wird bei 1000°-12000C
Flammentemperatur und unter rd. 5 atü Druck geschmolzenes Zink auf die Kleberschicht
ausgesprüht. Die Aufsprühung darf muß dehr schnell vor sich genen und der Sprünstrahl
/jeweils nur in Sekundenbruchteilen an eine Stelle gerichtet sein. Die Sprühpistole
wird etwa 50 cm von der zu besprühenden Fläche gehalten, damit die Zinktröpfchen
vor dem Aufschlag soweit abkühlen, daß die Kleberschicht 5 zwar bis zur Verflüssigung
erwärmt, jedoch nicht verbrannt wird. Das Zink dieser innersten Zinkschicht 6 vermischt
sich teilweise mit dem weich gewordenen Kleber; da die Zinkschicht 6 in einer Stärke
von rd.
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100 zum aufgetragen wird, bildet sich eine Mischechicht 5,6, die etwa
150 zum stark ist. Nach Abbürstung der Zierplatte 1 wird sie zur Abkühlung auf etwa
50;°C auf ein Regal gelegt.
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Dann wird sie erneut mit geschmolzenem Zink übersprilht, bis eine
zweite Zinkschicht 7 in Stärke von rd. 100 Wm gebildet ist. Nach erneuter Abbürstung
und Abkühlung erfolgt die Zinkschicht 8, dann in gleicher Weise die Zinkechichten
9 und 10, jede etwa 100 ftm stark. Nach vollendetem Aufsprühen der äußeren Zinkechicht
10 muß die Zierplatte 1 mindestens fünf Stunden lang auf einem Regal ruhen, damit
der Mischschicht 5,6, die bei jedem Aufsprühen weich wird, wieder aushärtet.
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Die Gesamtschicht 5 bis 10 stellt eine Bindeschicht ar, die als Unterlage
für das Ziermetall dient, das die Außenhaut des fertigen Werkstücks bilden soLl.
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Mit der Mischschicht 5,6 als Zwischenglied haftet die etwa 400 m starke
Gesamtzinkschicht 7 bis 10 elastisch am Kunststoffmaterial der Zierplatte. Da die
Elastizität der Mischschicht 5,6 nach innen, in bezug auf die Bindungen Kleberschicht-Eunststoff,
größer ist als nach außen, nach der Metallschicht 7 hin, werden in der Mischschicht
5,6 Spannungen ausgeglichen, welche aus den verschiedenen Ausdehnungskoeffizienten
des Kunststoffs und des Zinke sowie aus dewunterschiedlichen Verhaltensweisen der
Materialien gegenüber Luftfeuchtigkeit, Elektrostatik u.s.w. entstehen. Die Zinkbindeschicht
7 bis 10 11schwimmt" sozusagen auf der Mischschicht 5,6.
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Auf die Zinkbindeschicht 7 bis 10 trägt man nun die eigentliche Ziermetallschicht
auf, die aus fünf Einzelechichten 11 bis 15 besteht, jede etwa 100 km stark. Das
Ziermetall, Kupfer, Messing, Bronze, Zinn od.dgl., wird in gleicher Weise wie das
Zink aufgesprüht, in geschmolzenem Zustand bei 10000 1200 0C Flammentemperatur und
unter rd. 5 at Druck. Wie bei den Zinkschichten 6 bis 10, werden die Ziermetallschichten
11 bis 15 nacheinander aufgetragen, nachdem die jeweils vorher aufgesprühte Ziermetallschicht
abgebürstet und abgekühlt worden ist. Nach Auftragung der äußersten Ziermetallschicht
15 muß die Zierplatte 1 wieder fünf bis zwölf Stunden ruhen, damit die durch die
von dem Aufsprühen der Ziermetallschichten bedingte Erwärmung wieder weich gewordene
Mischschicht 5,6 nochmals erhärten kann. Dann wird die Zierplatte 1 mit einer rotierenden
Stahlbürste geglättet.
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Darufhin trägt man eine gefärbte Leimlösung 16 auf, die dazu dient,
Schattierungen an der Plattenoberfläche - z.BX an einem Relief oder Ornament - zu
verstärken. Die Leimschicht 16 wird.
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vor dem Austrocknen mit einem gaeigne-ten Werkzeug, z.B. mit einem
Bens terleder, derart verrieben, daß die Erhöhungen der Plattenoberfläche hell irnd
die tiefer liegenden Flächenteile dunkel erscheinen, indem durch die Bearbeitung
die Leimschicht 16 an den Erhöhungen teilweise dünner gestaltet wird als an ellen
Zetlefungen, vgL. Figuren 5 und 6. Mach Antroekn.en
der Leimschicht
16 sowie nach deren Abreibung bestreicht man die Oberfläche der Zierplatte 1 mit
einer Schutzschicht 17 aus flüssigem technischem Wachs. Sobald das Wachs abgebunden
hat, bürste man die Fläche mit einem weichen rotierenden Bürste solange ab, bis
sowohl die tieferliegenden als auch die erhöhten Flächenteile seidig-matt glänzen.
Dann werden die erhöhten Plächenteile mit einer kurzbortigen harten Bürste bearbeitet,
bis sie stärker glänzen als die tiefer liegenden.
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In dieser Weise erzielt man eine metallische Oberfläche, deren Metallechicht
etwa 1 mm stark ist und sich ungefähr wie eine gegossene Blechplatte verhält. Nur
anhand einer eingehenden Untersuchung kann eine solche Fläche von der Oberfläche
einer in Metall gegossenen Zierplatte unterschieden werden, Soll die Zierplatte
im Preien angebracht werden, trägt man anstelle der Wachssehicht 17 eine Schicht
aus flüssigem Plexiglas auf.
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Herstellung von Türblättern Die Erfindung ist besonders dazu geeignet,
widerstandsfähige Außentüren aus Kunststoff mit metallischen Außenflächen zu schaffen,
wobei die Türflächen ohne großen Aufwand mit beliebigen Ornamenten, Reliefs, Wappen,
Namenszügen versehen werden können.
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Fig. 7 zeigt eine solche Außentür 18 mit einer Türfläche aus Bronze,
mit Rautenmuster 19 und Hauswappen 20. Unter dem Türgriff 21 befindet sich das Türschloß
(nicht gezeichnet). Die Tür 18 wird an Angeln 22 aufgehängt.
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Die Tür 18 weist einen starken Metallrand 23 auf (vgl. Fig.8), der
rundum an einer Grundplatte 24 befestigt ist und die Angeln sowie das Türschloß
trägt. Der Metallrand 23 rogt nach beiden Seiten hin über die Grundplatte 24 heraus
uiid bildet mit ihr zusammen zwei flache Wannen 25,26. Die Grundplatte 24 besteht
aus einer wasserfesten Spanplatte. Soll die Tür beßonders enruehssicher sein, kann
die Grundplatte 24 aus bartem Kunstharz gefertigt werden oder mit einer Hartgmmi
einlage 241
versehen werden. Sie ist dann praktisch undurchdringbar.
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In der vom Metallrand 23 und Grundplatte 24 gebildeten oberen (äußeren)
Wanne 25 wird eine Kunststoffmasse 25' in der Gestalt von Teerepoxyd mit Quarzsand
auf ein Glasfasergeflecht aufgetragen und mit den gewünschten Ornamenten versehen.
Die Ornamentierung kann von Hand erfolgen, indem man Spachtelwerkzeuge benutzt.
Man kann aber auch Prägestempel verwenden, indem man vorher den nassen Kunststoff
mit einer hauchdünnen, saugfähigen Papierschicht überzieht. Ohne diese Papierschicht
würde der Kunststoff am Prägestempel hängen bleiben und mit diesem hochgezogen werden.
Nach erfolgter Einfüllung der Kunststoffmasse 25' läßt man den Kunststoff aushärten.
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Dann wird in gleicher Weise die vom Metallrand 23 und Grundplatte
24 gebildete untere (innere) Wanne 26 mit einer Kunatstoffmasse 26' gefüllt und
ornamentiert. Man kann selbstverständlich auch die Innenseite der Tür mit einer
Holzfüllung versehen.
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Nach gründlicher Aushärtung der Kunststoffmassen 25',26' werden die
Kunststofflächen in gleicher Weise bearbeitet, wie vorhin in bezug auf die Zierplatten
beschrieben. Zunächst wird die Kunststoffläche mi;t einer 50 ß m starken Kleberschicht
5 überzogen, vgl. Fig. 4. Dann folgt die Zintchicht 6, die sich während des Aufeprühens
mit der Kleberschioht 5 teilweise vermischt und so eine Mischechicht 5,6 bildet.
Nach Abkühlung sprüht man eine weitere Zinkschicht 7 auf, die ebenfalls abgebürste
und abgekühlt wird. Dann folgen die Zinkbindeschichten 8, 9 und 10, die je nach
Abbürstung und Abkühlung der Jeweils vorher aufgesprühten Zinkschioht aufgesprüht
werden. Auf die äußere Zinkschicht 10 folgen in gleicher Weise die Ziermetallschichten
11 bis 15. Danaoh läßt man die Kunststoffmassen und ihre Metallbeläge abkühlen und
aus trocknen, je nach Größe und Masse fünf bis zwölf Stunden lang. Schließlich erfolgt
die Auftragung einer gefärbten Leimscht 16, die sum Zwecke der Schattierung abgerieben
wird. Schließlich vereiegelt man die Metallflächen mit fliissigem Plexiglas (Schutzschicht
17).
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Eine in dieser Weise gefertigte Haustür 18 besitzt eine etwa 1 mm
starke Außenfläche aus Metall an jeder Türseite. Die Metallflächen sind von gegossenen
oder gehämmerten Blechflächen optisch nicht zu unterscheiden und sind ebenso wetterfest.
Die einfache und billige Weise, in welcher man Jedes gewünschte Relief oder Ornament
einprägen kann, bringt den Erwerb einer solchen Tür in die Reichweite praktisch
eines Jeden Bauherrn.
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In einer Abänderung des Ausführungsbeispiels klebt man vorgefertigte
Zierplatten 1 auf die beiden Seiten der Grundplatte 24 auf, so daß die Ränder der
-Zierplatten 1 mit den Rändern des Metallrandes 23 abschließen, vgl. Biguren 9 und
10. Danach werden Zierplatten und Metallrand gemeinsam mit einer Schicht flüssigen
Plexiglases 27 überzogen.
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Auf den Figuren 11 und 12 ist eine weitere Abänderung des Ausführungsbeispiels
dargestellt. Auf eine wasserfeste Span platte 28 ohne Metallrahmen werden nacheinander
beiderseitig Kunststoffmassen 29,30 aufgetragen. Sofort nach dem Auftragen prägt
man Reliefs oder Ornamente in die Kunststoffmassen ein und läßt sie fünf bis zwölf
Stunden austrocknen. Danach trägt man in der bereits beschriebenen Weise die Kleberschicht
5, die Mischbindeschicht 6, die Zinkbindeschichten 7 bis 10 und die Ziermetallschichten
11 bis 15 auf, schattiert die Metalloberfläche mit einem Leimschicht 16 und versiegelt
die TUrflächen mit einer Plexiglasschicht 17. Danach wird das ganze Türblatt 28,29,30
mit einem Rahmen aus einem Metall-U-Profil 31 umrahmt; Türangel und Türschloß sind
an diesem Profilrahmen befestigt. Diese Türkonstruktion ist insbesondere für schwere
Außentüren geeignet, weil die Festigkeit und Tragfähigkeit des U-Profilrahmens 31
beliebig groß gestaltet werden können.
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Gegenüber dem Stand der Technik weisen die Gegenstände der Ausführungsbeispiele
vor allem den Vorteil auf, daß die Metallb-eschichtung selbst bei großen Flächen
nicht reißt.Soll z.B. eine Außentür extremen Temperaturbelastungen und
Erschütterungen
standhalten, kann man die Reißfestigkeit der Metallauflage noch erhöhen, indem man
auf die noch nasse Kunststoffläche stark saugfähiges Papier, z.B. Löschpapier, auflegen.
Dieses Papier wird erst nach Austrocknen der Kunststoffmasse wieder entfernt, wobei
eine Schicht von Papierfasern in der Kunststoffmasse verbleibt und dazu beiträgt,
die Bildung der elastischen Bindeschicht 5,6 zu unterstützen.
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16 Patentansprüche