DE2142474B2 - Verfahren zum metallisieren von kunststoffgegenstaenden - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Metallisievon Kunststoffgegenständen, bei welchem die juenstände nacheinander durch Aufsprühen von geschmolzenen Metallen unterschiedlicher Schmelzpunkte beschichtet werden.

Das Aufsprühen geschmolzenen Metalls auf eine Kunststoffläche mittels einer Spritzpistole ist an sich bekannt. Wegen der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten sowie wegen der ebenfalls unterschiedlichen strukturell bedingten Verhaltungsweisen der Materialien zeigten sich jedoch bisher bald Risse in dem aufgesprühten Matallbelag, der beim Abreiben und bei der Reinigung dann abbröckelte. Versuche, durch Aufrauhen der Kunststoffoberfläche mittels Sandbestrahlung od. dgl. eine bessere Haftung zu erzielen, brachten keine dauerhafte Verbesserung; denn sobald wesentliche Temperaturunterschiede einsetzten oder die Oberfläche eine bloß leichte Biegung erfuhr, riß der Metallüberzug sofort. Eine solche Metallisierung ist höchstens für Ziergegenstände verwendbar, die in einem Innenraum einer gleichmäßigen Temperatur und einer schonenden Behandlung ausgesetzt sind.

Der einzige wirklich brauchbare bisher bekannte Vorschlag zum Metallisieren von Kunststoffoberflächen bezieht sich auf ein ausschließlich in einem sehr engen Rahmen verwendbares Verfahren, indem der einzige Kunststoff, auf welchem die Metallschicht verfahrensgemäß haftet, ein Polykarbonat auf der Basis von 4,4'-Dioxydiphenyl-2,2-propan ist, ein schlagfestes, hochhitzebeständiges und entsprechend kostspieliges Material, dessen Verwendung für alltägliche Gebrauchsgegenstände wie Türblätter. Bauplatten u. dgl. schon von der Kostenseite her von vornherein völlig ausgeschlossen ist.

Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, ein Verfahren zu schaffen, mittels welchen eine Kunststol'foberfläche mit einem haltbaren, wetterfesten und reißfesten Metallbelag versehen werden kann, und zwar auch dann, wenn es sich um große Flächen handelt. Eine besondere Aufgabe der Erfindung ist es, Kunststofftürbläuer für Außentüren mit einer Metallbeschichtung auszurüsten, die ihnen das Aussehen, die Stabilität und die Weiterfestigkeit von in Metall gegossenen oder gehämmerten Türen verleiht.

Diese Erfindungsziele werden dadurch erreicht, daß die Oberfläche des Kunststoffgegenstandes zunächst mit einer Kleberschicht überzogen wird, auf welche nach deren Erhärtung Zink flammgespritzt wird, wobei die Kleberschicht unter Einwirkung der Wärme wieder aufweicht, ihre Klebefähigkeit zurückgewinnt und teilweise mit dem Zink zusammen zu einer Mischschicht integriert, worauf nach Abkühlung und Wiedererhärtung der Kleberschicht weitere Zinkschichten aufgesprüht werden, und zwar jedesmal nach erfolgter Abkühlung und Abbürstung der jeweils vorher aufgesprühten Zinkschicht, wonach schließlich auf die als Bindeschichlen aufgetragenen Zinkschichten ein als Oberfläche gewünschtes Ziermetall unter jeweiligei Abkühlung und Abbürstung der vorhergehender Schicht in mehrfacher Schichtfolge bei Temperaturer über 1000"C aufgesprüht wird. Als Ziermetall kanr Kupfer, Bronze oder Zinn verwendet werden. Zwischer den Aufsprühvorgängen wird vorzugsweise jeweils au mindestens 50⁰C abgekühlt. Vorteilhalt ist, wenn dit Dicke der Kleberschicht auf mindestens 50 μηι, die Schichtdicke einer jeden Zinkschicht und einer jeder Ziermciallschicht auf je mindestens 100 μηι bemesser wird. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsforrr der Erfindung wird die Oberfläche der äußerster Ziermetallschicht mit einer Schattierschicht gefärbte! Leimlösung überzogen und vor Trocknung der Leim

schicht verrieben. Dabei kann auf die Leimschicht eine Schutzschicht aus technischem Wachs aufgetragen und die Oberfläche poliert werden. Die fertige Kunststoffoberfläche mitsamt deren Metallüberzug kann aber auch anstelle der Wachsschicht mit einer Schutzschicht aus Polymethacrylsäureester überzogen werden. Schließlich können die Kunststoffgegenstände vor dem Auftrage.! der Kleber- und Metallschichten mit Ornamenten, Reliefs, Wappen, Namenszügen od. dgl. versehen werden.

Anhand der Zeichnung werden einige Ausführungsbeispiele dargestellt und erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Gußform zum Gießen von mit erfindungsgemäßen Metallüberzügen zu versehenden Kunststoffplatten, in perspektivischer Sicht,

F i g. 2 eine vergrößerte Teilansicht d"s Schnittes X-X der Gießform Fig. 1,

F i g. J eine Kunststoff-Zierplatte in einer Draufsicht.

F i g. 4 eine stark vergrößerte Teilansichi des Schnittes V-V der Zierplatte Fig. 3. etwa aus der Plattenmitte,

Fi g. 5 eine noch stärker vergrößerte Teilansicht des Schnittes Fig. 4, nach den· Auftrag einer gefärbten Leimschicht.

F i g. ο die Teilansicht F i g. 5 nach Verreibung der Leimschicht,

(-" i g. 7 eine Haustür (Außentür) aus Kunststoff mn Metallüberzug, mit Rautenmuster und Hauswappen, in einer Frontansicht,

F i g. 8 eine vergrößerte Teilansicht des Schnittes Z-Z der Haustür F i g. 7, an der Türangelseite gesehen,

Fig.⁰ eine aus einzelnen Zierplatten (wie F i g. J) zusammengesetzte Haustür, in einer Frontansicht,

Fig. 10 eine vergrößerte Teilansicht des Schnittes IV- H'der Haustür F i g. 9, an derTürangclseite gesehen,

I i g. ! ι eine Tcilansicht (Frontansicht) einer auf eine; Kernplaite gegossenen Haustür mit Proiilrahmen und

Fig. i2 eine vergrößerte Teilansicht des Schnittes ί -Udcr Haustür F ig. Ii.

[Jas erste Ausführungsbeispiel bezieht sich auf die Hersteilung von Türfüllungs- und Zierplatten, vgl. F i g. 3. Diese Fiillungs- und Zierplatten 1 werden in einer Gießform 2 (Fig. 1) aus Kunststcffmasse gegossen, entwedei aus Epoxydharz oder aus Polyesterharz. Die Kunstharze können je nach Verwendungszweck der Platten in reinem Zustand oder mit Teer, Quarzsand, Dammstoffen (z. B. Asbest), Glasfasern od. dgl. angereichert verwendet werden.

Vor dem Gießvorgang wird der Gicßkem 2 mit flüssigem Zink bei Temperaturen um 1000"-1200⁰C und unier rd. 5 atü Druck ausgespritzt, und zwar bis zur Bildung einer Zinkschicht 3 in der Dicke von 200 bis 500 μιη. Danach wird die Gießform 2 mit Formenwachs überzogen.

Nach dem Entformen werden die Zierplatten 1 zum Nachhärlen 5 bis 12 Stunden auf ein Regal gelegt, dann geschliffen und entgratet. Das Formenwachs 4 wird mittels Heißdampf unter Zusatz von Reinigungsmitteln entfernt.

Dann tragt man eine mit einem Lösungsmittel versetzte Klebeschicht 5 auf. Fs sind hierfür mehrere handelsübliche Kleber geeignet; sie müssen lediglich die Eigenschaft aufweisen, daß sie bei Raumtemperaturen härten, aber bei Erhitzung auf etwa 100⁰C zähflüssig werden und ihre Klcbcfähigkeit wieder erlangen. Die 6_S Dicke der Kleberschicht 5 soll etwa 50 μΐη betragen.

Nachdem die Kleberschicht 5 getrocknet ist, wird bei 1000"-1200"C Flammentempcrattir und unter rd. 5 atü Druck geschmolzenes Zink auf die Kleberschicht aufgesprüht. Die Aufsprühung muß sehr schnell vor sich gehen, und der Sprühstrahl darf 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 so weit 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 Dicke von rd. ΙΟΟμίπ aufgetragen wird, bildet sich eine Mischschicht 5, 6, die etwa 150 μιη dick ist. Nach Abbürstung der Zierplatte 1 wird sie zur Abkühlung auf etwa 5O⁰C auf ein Regal gelegt.

Dann wird sie erneut mit geschmolzenem Zink übersprüht, bis eine zweite Zinkschicht 7 in Dicke von rd. 100 μιη gebildet ist. Nach erneuter Abbürstung und Abkühlung folgt die Zinkschicht 8, dann in gleicher Weise die Zinkschichten 9 und 10, jede etwa 100 μιη dick. Nach vollendetem Aufsprühen der äußeren Zinkschicht 10 muß die Zierplatte 1 mindestens fünf Stunden lang auf einem Regal ruhen, damit die Mischschicht 5, 6, die bei jedem Aufsprühen weich wird, wieder aushärtet. Die Gesamtschicht 5 bis 10 stellt eine Bindeschicht dar, die als Unterlage für das Ziermetall dient, das die Außenhaut des fertigen Werkstücks bilden soll.

Mit der Mischschicht 5,6 als Zwischenglied haftet die etwa 400 μιη starke Gesamt/.inkschicht 7 bis 10 elastisch am Kunststoffmaterial der Zierplatte. Da die Llastizitäi der Mischschicht 5, 6 nach innen, in bezug auf die Bindungen Kleberschicht-Kunststoff, größer ist als nach außen, nach der Metallschicht 7 hin, werden in der Mischsehicht 5, 6 Spannungen ausgeglichen, welche aus den verschiedenen Ausdehnungskoeffizienten des Kunststoffs und des Zinks sowie aus den unterschiedlichen Verhaltensweisen der Materialien gegenüber Luftfeuchtigkeit, Elektrostatik usw. entstehen. Die Zinkbindeschicht 7 bis 10 »schwimmt« sozusagen auf der Mischsehicht 5,6.

Auf die Zinkbindeschicht 7 bis 10 trägt man nun die eigentliche Ziermetallschicht auf, die aus fünf Einzelschichtcn 11 bis 15 besteht, jede etwa 100 μιη stark. Das Ziermetall, Kupfer, Messing, Bronze, Zinn od. dgl., wird in gleicher Weise wie das Zink aufgesprüht, in geschmolzenem Zustand bei 1000°-1200°C Flammnntemperatur und unter rd. 5 atü 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 Zierplatto 1 wieder fünf bis zwölf Stunden ruhen, damit die durch die von dem Aufsprühen der Ziermetallschichten bedingte Erwärmung wieder weich gewordene Mischsehicht 5, 6 nochmals erhärten kann. Dann wird die Zierplatte 1 mit einer rotierenden Stahlbürste geglättet.

Daraufhin trägt man eine gefärbte Leimlösung 16 auf, die dazu dient, Schattierungen an der Plattenoberfläche — z. B. an einem Relief oder Ornament — zu verstärken. Die Leimschicht 16 wird vor dem Austrocknen mit einem geeigneten Werkzeug, z. B. mit einem Fensterleder, derart verrieben, daß die Erhöhungen der Plattenoberfläche hell und die tiefer liegenden Flächenteile dunkel erscheinen, indem durch die Bearbeitung die Leimschicht 16 an den Erhöhungen teilweise dünner gestaltet wird als an den Vertiefungen, vgl. F i g. 5 und 6.

Nach Antrocknen der Leimschicht 16 sowie nach deren Abreibung bestreicht man die Oberfläche der Zierplatte I mit einer Schutzschicht 17 aus flüssigem technischem Wachs. Sobald das Wachs abgebunden hat, bürstet man die Fläche mit einer weichen rotierenden Bürste so lange ab, bis sowohl die tieferliegenden als auch die erhöhten Flächeriteüe seidig-matt glänzen. Dann werden die erhöhten Flächeriteile mit einer kurzborstigen harten Bürste bearbeitet, bis sie stärker glänzen als die tieferliegenden.

In dieser Weise erzielt man eine metallische Oberfläche, deren Metallschicht etwa 1 mm dick 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 Freien angebracht werden, trägt man anstelle der Wachsschicht 17 eine Schicht aus flüssigem Acrylharz auf.

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.

Das zweite Ausführungsbeispiei zeigt gemäß Fig. 7 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.

Die Tür 18 weist einen starken Metallrand 23 auf (vgl. F i g. 8), der rundum an einer Grundplatte 24 befestigt ist und die Angeln sowie das Türschloß trägt. Der Metallrand 23 ragt nach beiden Seiten hin über die Grundplatte 24 heraus und bildet mit ihr zusammen zwei flache Wannen 25, 26. Die Grundplatte 24 besteht aus einer wasserfesten Spanplatte. Soll die Tür besonders einbruchssicher sein, kann die Grundplatte 24 aus hartem Kunstharz gefertigt werden oder mit einer Hartgummieinlage 241 versehen werden. Sie ist dann praktisch undurchdringbar.

In der vom Metallrand 23 und Grundplatte 24 gebildeten oberen (äußeren) Wanne 25 wird eine Kunststoffmasse 25' in Form eines Gemisches von Epoxydharz und Teer 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 ICunststoff vor der Aushärtung mit einer hauchdünnen, saugfähigen Papierschicht überzieht Ohne diese Papierschicht würde der Kunststoff am Prägestempel hängen bleiben und mit diesem hochgezogen werdea Nach erfolgter Einfüllung der Kunststoffmasse 25' IaBt man den Kunststoff aushärten.

Dann wird in gleicher Weise die vom Metallrand 23 und Grundplatte 24 gebildete untere (innere) Wanne 26 mit einer Kunststoffmasse 26' gefüllt und ornamentiert Man kann selbstverständlich auch die Innenseite der Tür mit einer Holzfüllung versehen.

Nach gründlicher Aushärtung der Kunststoffmassen 2SV 26' werden die Kunststoffflächen in gleicher Weise «arbeitet wie vorhin in bezug auf die Zierplatten >eschrieben. Zunächst wird die Kunststofffläche mit liner 50 um dicken Kleberschicht 5 überzogen, vgL Fig. 4. Dann folgt die Zinkschicht 6, die sich währenc des Aufsprühens mit der Kleberschicht 5 teilweise vermischt und so eine Mischschicht 5, 6 bildet. Nach Abkühlung sprüht man eine weitere Zinkschicht 7 auf die ebenfalls abgebürstet und abgekühlt wird. Dann folgen die Zinkbindeschichten 8, 9 und 10, die je nach Abbürstung und Abkühlung der jeweils vorher aufgesprühten Zinkschicht aufgesprüht werden. Auf die äußere Zinkschicht 10 folgen in gleicher Weise die Ziermetallschichten 11 bis 15. Danach läßt man die Kunststoffmassen und ihre Metallbeläge abkühlen und austrocknen, je nach Größe und Masse fünf bis zwölf Stunden lang. Schließlich erfolgt die Auftragung einer gefärbten Leimschicht 16, die zum Zwecke der Schattierung abgerieben wird. Schließlich versiegelt man die Metallflächen mit flüssigem Acrylharz (Schutzschicht 27).

Eine in dieser Weise gefertigte Haustür 18 besitzt eine etwa 1 mm dicke 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.

In einer Abänderung des Ausfühiungsbeispiels klebt man vorgefertigte Zierplatten 1 auf die beiden Seiten der Grundplatte 24 auf. so daD die Ränder der Zierplatten 1 mit den Rändern des Metallrandes 23 abschließen, vgl. Fig. 9 und 10. Danach werden Zierplatten und Metallrand gemeinsam mit einer Schicht flüssigen Acrylharzes 27 überzogen.

Auf den F i g. 11 und 12 ist eine weitere Abänderung des Ausführungsbeispiels dargestellt. Auf eine wasserfeste Spanplatte 28 ohne Metallrahmen werden nacheinander beidseitig Kunststoffmassen 29, 20 aufgetragen. Sofort nach dem Auftragen prägt man Reliefs oder Ornamente in die Kunststoffmassen ein und läßt sie fünf bis zwölf Stunden härten. Danach trägt man in der bereits beschriebenen Weise die Kleberschicht 5, die Mischbindeschicht 6, die Zinkbindeschichten 7 und 10 und die Ziermetallschichten 11 bis 15 auf, schattiert die Metalloberfläche mit einer Leimschicht 16 und versiegelt die Türflächen mit einer Acrylharzschicht 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.

Gegenüber dem Stand der Technik weisen die Gegenstände der Ausführungsbeispiele vor allem den Vorteil auf, daß die MetaTJbescnichtung selbst bei großen Rächen nicht reißt Soll z.B. eine Außentür extremen Temperaturbelastungen und Erschütterungen standhalten, kann man die Reißfestigkeit der Metallauflage noch erhöhen, indem man auf die Kunststofffläche vor der Aushärtung stark saugfähiges Papier, z.B. Löschpapier, auflegt Dieses Papier wird erst nach Aushärtung 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.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Metallisieren von Kunststoffgegenständen, indem die Gegenstände nacheinander durch Aufspritzen von Metallen unterschiedlicher Schmelzpunkte beschichtet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Kunststoffgegenstandes zunächst mit einer Kleberschicht überzogen wird, auf welche nach deren Erhärtung Zink flammgespritzt wird, wobei die Kleberschicht unter Einwirkung der Wärme wieder aufweicht, ihre Klebefähigke't zurückgewinnt und teilweise mit dem Zink zusammen zu einer Mischschicht integriert, worauf nach Abkühlung und Wiedererhärtung der Kleberschicht weitere Zink schichten aufgesprüht werden, und zwar jedesmal nach erfolgter Abkühlung und Abbürstung der jeweils vorher aufgesprühten Zinkschicht, wonach schließlich auf die als Bindeschichten aufgetragenen Zinkschichten ein als Oberfläche gewünschtes Ziermetall unter jeweiliger Abkühlung und Abbürstung der vorhergehenden Schicht in mehrfacher Schichtfolge bei Temperaturen über 1000⁰C aufgesprüht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß als Ziermetall Kupfer, Bronze oder Zinn verwendet wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Aufsprühvorgängen jeweils auf mindestens 50⁰C abgekühlt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Kleberschicht auf rd. 50 μιπ bemessen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtdecke einer jeden weiteren Zinkschicht auf mindestens 100 μηι bemessen wird.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtdicke einer jeden Ziermelallschicht auf mindestens 100 μΐη bemessen wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der äußersten Ziermetallschicht mit einer Schattierschicht gefärbter Leimlösung überzogen und vor Trocknung der Leimschicht verrieben wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Leimschicht eine Schutzschicht aus technischem Wachs aufgetragen wird, wonach die Oberfläche poliert wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die fertige Kunststoffoberfläche mitsamt deren Metallüberzug anstelle der Wachsschicht mit einer Schutzschicht aus Polymethacrylsäureester überzogen wird.

10. Verfahren nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffgegenstände vor dem Auftragen der Kleber- und Metallschichten mit Ornamenten, Reliefs, Wappen, Namens/ügen od. dgl. versehen werden.