DE3134587C2

DE3134587C2 - Mit einem goldfarbenen, im Vakuum aufgebrachten Film beschichteter Kunststoff oder damit beschichtetes anderes Material

Info

Publication number: DE3134587C2
Application number: DE3134587A
Authority: DE
Inventors: Hirouki Kounan Aichi Furuta; Akira Nagoya Aichi Kawamoto; Haruhisa Kariya Aichi Watai
Original assignee: Yuken Industry Co Ltd
Current assignee: Yuken Industry Co Ltd
Priority date: 1980-09-26
Filing date: 1981-09-01
Publication date: 1983-07-21
Also published as: US4393120A; DE3134587A1

Abstract

Bei einem mit einem metallischen, aufgedampften Film beschichteten Kunststoff, der aus einer Primärbeschichtung, einem goldfarbenen, aufgedampften Film und einer Endbeschichtung besteht, die in dieser Reihenfolge von unten auf der Oberfläche eines Trägers aus Kunststoff ausgebildet sind, wird der goldfarbene, aufgedampfte Film aus einer Cu-Al-Sn-Legierung oder eine Cu-Zn-Sn-Legierung, die hauptsächlich aus Cu bestehen, hergestellt. Der mit dem goldfarbenen, aufgedampften Film beschichtete Kunststoff kann für Ausstattungsteile oder Verzierungen von Automobilen, für Haushaltsgegenstände und die Ausstattung von Wohnräumen und für die Erzielung von Schmuckwirkungen oder zur Herstellung von dekorativen Elementen verwendet werden.

Description

Die Erfindung betrifft einen mit einem goldfarbenen, im Vakuum aufgebrachten Film beschichteten Kunststoff oder ein damit beschichtetes anderes Material, der oder das für die Außen- und Innenausstattung oder für Verzierungen von Automobilen, für Haushaltsgegenstände und die Ausstattung von Wohnräumen und für die Erzielung von Schmuckwirkungen oder zur Herstellung von dekorativen Gegenständen verwendet werden kann.

Es besteht überall eine steigende Nachfrage nach Kunststoffen, die mit goldfarbenen, im Vakuum aufgebrachten Filrren beschichtet sind, weil solche Kunststoffe prachtvoll glänzen und damit ein auffälliges, Luxusgegenständen gleichendes Aussehen haben. Gold ist für die praktische Anwendung als Material zur Herstellung von goldfarbenen, im Vakuum aufgebrachten Filmen nicht geeignet, weil es sehr teuer ist und leicht beschädigt wird, so daß an seiner Stelle die Cu-Zn-Legierung Messing verwendet wird. Aus Messing hergestellte goldfarbene, im Vakuum aufgebrachte Filme neigen jedoch zur Verfärbung, und sie verursachen beispielsweise Probleme hinsichtlich der Korrosionsbeständigkeit und der Witterungsbeständigkeit, so daß solche Filme insbesondere zur Verwendung für Außenausstattungsteile und -Verzierungen ungeeignet waren.

Aus »Metallic Coating of Plastics« von W. Goldie (Electrochemical Publications Limited: 1968) sind Kunststoffe wie ABS-Harze, Polyacetale oder Polyethylen bekannt, auf die, beispielsweise für dekorative Zwecke, eine Primärbeschichtung, eine durch Metallisierung gebildete Schicht und eine Endbeschichtung in dieser Reihenfolge aufgebracht sind.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen mit einem goldfarbenen, im Vakuum aufgebrachten Film beschichteten Kunststoff oder ein damit beschichtetes, anderes Material zur Verfugung zu stellen, bei derr der im Vakuum aufgebrachte Film im Farbton und im Aussehen einem aus Messing hergestellten goldfarbenen, im Vakuum aufgebrachten Film gleichwertig oder besser als dieser sein soll und im Vergleich mit dem aus Messing hergestellten goldfarbenen Film eine überlegene Beständigkeit gegenüber Verfärbungen und eine überlegene Korrosionsbeständigkeit und Witterungsbeständigkeit haben und vorzugsweise für die Verwendung im Freien völlig geeignet sein soll.

Diese Aufgabe wird durch einen mit einem goldfarbenen, im Vakuum aufgebrachten Film beschichteten Kunststoff oder ein damit beschichtetes, anderes Material gelöst, der oder das in den Patentansprüchen ί und 2 gekennzeichnet ist.

Die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

F i g. 1 ist ein Teilquerschnitt eines mit einem goldfarbenen, im Vakuum aufgebrachten Film beschichteten Kunststoffs.

Auf der Oberfläche des in F i g. 1 gezeigten Trägers 1 aus Kunststoff (oder einem anderen Material) sind eine Primärbeschichtung 2, ein goldfarbener, im Vakuum aufgebrachter Film 3 und eine Endbeschichtung 4 in der angegebenen Reihenfolge von unten her ausgebildet.

Als Material für den Träger 1 können elastomere Materialien wie Kautschuk und Polyurethan-Elastomere und Kunststoffmaterialien bzw. Plaste wie ABS-Harz, Vinylchloridharz, PP-Harz. Harnstoffharz, Melaminharz und andere Materialien wie Holz, Glas oder keramische Werkstoffe erwähnt werden. Im Fa;le der Verwendung eines hochpolymeren, flexiblen Materials wie eines elastomeren Materials und eines weichen Kunststoffmaterials ist es nicht notwendig, die Gestaltung des Kunststoffs für eine Anpassung an jede Form von daran anzubringenden Elementen abzuändern, und es können Kunststoffe für eine Vielzahl von Anwendungen erhalten werden.

Die Primärbeschichiung 2 kann erhalten werden, indem man eine Anstrichfarbe aus einem Material wie Polyester, Acrylharz oder Polyurethan durch Aufsprühen oder Aufbürsten aufträgt, erhitzt und unter Erzielung einer Dicke von 8 bis 15 μΐπ trocknet, wobei die Oberfläche des Trägers 1 vor dem Auftragen der Anstrichfarbe mit Dampf gewaschen oder durch Besprühen mit einem fluorhaltigen Lösungsmittel wie Trichlortrifluorethan gereinigt wird.

Der goldfarbene Film 3 wird in einer Dicke von 50 bis 150 nm ausgebildet, indem man die folgenden Legierungen im Vakuum durch Zerstäube.!, lonenplattieren oder Aufdampfen auf die Primärbeschichtung 2 aufbringt:

(A) Cu-Al-Sn-Legierung

Diese Legierung besteht aus 5 bis 15 Gew.-% Al, 3 bis 20 Gew.-% Sn, weniger als 6 Gew.-% Verunreinigungen und 75 bis 90 Gew.-% Cu als Rest.

Die Legienmg hat eine weißliche Färbung und kann nicht mehr als goldfarben bezeichnet werden, wenn der

Cu-Gehalt unter 75 Gew.-% und der AI-Gehalt über 15 Gew.-% liegt Die Legierung hat andererseits eine rötliche Färbung und kann nicht mehr als goldfarben bezeichnet werden, wenn der Cu-Gehalt über 90 Gew.-% und der Al-Gehalt unter 15 Gew.-% liegt Wenn der Sn-Gehalt über 20 Gew.-% liegt, wird nachteiligerweise die Sprödigkeit des goldfarbenen, im Vakuum aufgebrachten Films beträchtlich erhöht während die Korrosionsbeständigkeit des goldfarbenen Filmes in unerwünschter Weise herabgesetzt wird, in venn der Sn-Gehalt unter 3 Gew.-% liegt Wenn mehr als 6 Gew.-°/o Verunreinigungen enthalten sind, werden wie in dem Fall eines Sn-Gehalts von weniger als 3 Gew.-% Probleme hinsichtlich der Korrosionsbeständigkeit des aufgedampften Filmes hervorgerufen. Die r> hauptsächlichen Bestandteile der Verunreinigungen sind Elemente wie Fe und Ni.

(B) Cu-Zn-Sn-Legierung

Diese Legierung besteht aus 20 bis 45 Gew.-% Zn, 2 bis 15 Gew.-% Sn, weniger als 0,5 Gew.-% Verunreinigungen und 50 bis 70 Gew.-% Cu ais Rest

Die Legierung hat eine weißliche Färbung und kann nicht mehr als goldfarben bezeichnet werden, r/enn der Cu-Gehalt unter 50 Gew.-% und der Zn-Gehalt über 45 Gew.-% liegt Die Legierung hat andererseits eine rötliche Färbung und kann nicht mehr als goldfarben bezeichnet werden, wenn der Cu-Gehalt über 70 Gew.-% und der Zn-Gehalt unter 20 Gew.-% liegt Bei einem Sn-Gehalt von mehr als 15 Gew.-% wird in unerwünschter Weise die Sprödigkeit des goldfarbenen Filmes beträchtlich erhöht während bei einem Sn-Gehalt von weniger als 2 Gew.-% die Korrosionsbeständigkeit des goldfarbenen Filmes nachteiligerweise herabgesetzt wird. Wenn mehr als 0,5 Gew.-°/o Verunreinigungen enthalten sind, werden wie in dem Fall, daß weniger als 2 Gew.-% Sn enthalten sind, Probleme hinsichtlich der Korrosionsbeständigkeit des goldfarbenen Filmes hervorgerufen. Die hauptsächlichen Bestandteile der Verunreinigungen sind Elemente wie Fe, Pb uno Sb.

Im Falle des Zerstäubens wird ein goldfarbener Film gebildet dessen Zusammensetzung mit der Zusammensetzung der Legierung identisch ist. Im Falle des lonenplattierens und des Aufdampfens im Vakuum ist es jedoch schwierig, einen goldfarbenen Film zu bilden, dessen Zusammensetzung mit derjenigen der Legierung identisch ist, was auf den unterschiedlichen Verdampfungstemperaturen der einzelnen Elemente beim Erhitzen und Verdampfen der Legierung beruht. Aus diesem Grund wird der goldfarbene Film im Rahmen der Erfindung vorzugsweise durch Zerstäuben im Vakuum geoildet.

Es werden im allgemeinen die folgenden Zerstäubungsbedingungen angewendet:

Ausmaß des Vakuums: 0,4 μbaΓ bis 13 nbar;
Argondruck: 13 μbarbis0,13 μbar;
Spannung: 350 bis 600 V;
Stromdichte: 1 bis 5 A/dm².

Wenn das Vakuum einem Wert von mehr als 0,4 μbar entspricht, nimmt der durch Zerstäuben in dem Vakuum aufgebrachte Film einen dunklen Farbton an. Andererseits dauert es sehr lange, bis das Vakuum erreicht ist, wenn das Vakuum einem Druck von weniger als 13 nbar entspricht; dies ist jedoch aus praktischen Gründen

20

3')

b0 unerwünscht Bei einem Argondruck von mehr als 1,3 μbar verliert der durch Zerstäuben aufgebrachte Film seinen Glanz und wird matt Andererseits ist es bei einem Argondruck von weniger als 0,13 \ibar schwierig die Entladung aufrechtzuerhalten. Bei einer Spannung von weniger als 350 V wird die Entladung instabil, während bei einer Spannung von mehr als 600 V der Wirkungsgrad des Stromes in unerwünschter Weise vermindert wird. Wenn die Stromdichte unter 1 A/dm² liegt wird die Bildungsgeschwindigkeit des durch Zerstäuben aufgebrachten Filmes so gerng, daß sie für die praktische Anwendung ungeeignet ist. Andererseits werden die physikalischen Eigenschaften des durch Zerstäuben aufgebrachten Filmes verschlechtert, wenn die Stromdichte über 5 A/dm² liegt

Die Endbeschichtung 4 wird erhalten, indem man auf den goldfarbenen Film 3 eine durchsichtige Anstrichfarbe aus einem Material wie Polyester, Acrylharz oder Polyurethan aufsprüht oder aufbürstet, erhitzt und unter Erzielung einer Dicke von 10 bis 20 μίτι trocknet.

Wenn im Falle der Verwendung für Außenausstattungsteile oder -Verzierungen eirv besonders gute Korrosions- und Wittcrungsbcständifckcit erforderlich ist, werden in die Endanstrichfarbe als Korrosionsschutzmittel 0,1 bis 1,0 Gew.-% Benzotriazoi oder eines Benzotriazolderivats eingemischt.

Als Eeispiele für die vorstehend erwähnten Korrosionsschutzmittel können 1,23-Benzotriazol, 4-Methylbenzotriazol, 5-Methylbenzotriazol und 4,5,6,7-Tetrahydrobenzotriazol genannt werden, von denen 1,23-Benzotriazol am wirksamsten ist Hinsichtlich der Menge, in der das Korrosionsschutzmittel zugegeben wird, kann festgestellt werden, daß bei einer Menge von weniger als 0,1 Gew.-% keine ausreichende Korrosionsschutzwirkung erzielt werden kann, während bei einer Menge von mehr als 1,0 Gew.-% die Korrosionsschutzwirkung im Vergleich mit der Verwendung von weniger als 1,0 Gew.-% nicht erhöht wird, jedoch das Auflösen des Korrosionsschutzmittels in der Anstrichfarbe schwierig wird.

Die Erfindung wird durch die nachstehenden Beispiele und Vergleichsbeispiele näher erläutert.

A'i Probestücke wurden jeweils Formkörper aus ABS-Harz mit den Abmessungen 50 mm χ 100 mm χ 3 mm verwendet.

Für die Herstellung der Primärbeschichtung wurde in den Beispielen 1 bis 3, 6, 8 bis 10 und 13 ois 15 und den Vergleichsbeispielen 1 und 2 eine Polyurethan-Anstrichfarbe eingesetzt, während in den Beispielen 4,5,7,11,12, 16 und 17 eine Acrylharz-Ansirichfarbe eingesetzt wurde. Die Anstrichfarbe wurde jeweils aufgesprüht und unter Erzielung einer Dicke von 10 bis 13 μιτι getrocknet.

Für die Herstellung der Endbeschichtung wurde in den Beispielen und Vergleichsbeispielen jeweils eine durchsichtige Acrylharz-Anstrichfarbe eingesetzt, die aufgesprüht und un.'er Erzielung einer Dicko von 10 bis 13 μΐη getrocknet wurde. Die zur Herstellung der Endbeschichtung eingesetzte Anstrichfarbe enthielt in den Beispielen 6 und 13 bis 15 und im Vergleichsbeispie! 2 0,2 Gew.-% 1,23-Benzotriazoi, in Beispiel 16 0,2 Gew.-% 5-Methylbenzotriazol und in den Beispielen 7 und 17 0,5 Gew.-% 4-Methylbenzotriazol.

Die Zusammensetzung des Materials (dts Targets) für die Herstellung des goldfarbenen Films in den Beispielen und Vergleichsbeispielen wird in Tabelle II gezeigt. Es wurden folgende Zerstäubungsbedingungen angewendet:

Beispiele 1 bis 3 und 6

und
Vergleichsbeispiele 1 und 2

Ausmaß des Vakuums: 13 nbar; Argondruck:0,67 μbar;
Spannung:450 V;
Stromdichte: 3 A/dm²;

Beispiele 4,5 und 7

Ausmaß des Vakuums: 67 nbar: Argondruck: 0,4 [ibar:
Spannung:500 V:
Stromdichte: 2 A/dm-';

Beispiele 8 bis lOund 13 bis 15

Ausmaß des Vakuums: 13 nbar: Argondruck:0,67 jibar;
Spannung:500 V;
Stromdichte: 3 Λ/drr.²·

Beispiele II, 12,16 und 17

Ausmaß des Vakuums: 40 nbar; Argondruck: 0,4 nbar;
Spannung:500 V;
Stromdichte: 2 A/dm²;

Die nachstehend angegebenen physikalischen Eigenschaften wurden geprüft. Nach jedem Test wurden Φ das äußere Aussehen und O das Ablösen bzw. Abschälen bei einem Klebebandtest nach kreuzweisem Einschneiden beobachtet. Nach dem beschleunigten Bewitterungsiest (e) wurde nur das äußere Aussehen beobachtet.

(a) Wasserbestandigkeitstest: 240stündiges Eintauchen in Leitungswasser bei 40⁰C;

(b) Erwärmungszyklus-Test: Ein Zyklus besteht aus den folgenden Stufen: 1 h bei 80°C —30 min bei Raumtemperatur —► I h bei -30⁵C-«30 min bei Raumtemperatur. 3 Zyklen werden wiederholt.

(c) Salzsprühtest: 240 h lang gemäß Japanese Industrial Standard (JIS) Z-2371;

(d) CASS-Test: ein I6stündiger Zyklus gemäß Japanese Industrial Standard (JIS) D—0201 wird dreimal

, wiederholt.

(c) Beschleunigter Bewitterungstest: Durchführung unter Anwendung einer Bewitterungstestvorrichtung, und zwar mit 60minütigen Zyklen (einschließlich eines jeweils ISminütigen Besprühens), die so in lange wiederholt werden, bis im äußeren Aussehen

abnormale Erscheinungen auftreten.

Die Ergebnisse der Teste werden in Tabelle I gezeigt.

Wie in Tabelle I für den Salzsprühtest gezeigt wird.

ι ·, bei dem in der Endbeschichtung der Probestücke kein Korrosionsschutzmittel enthalten ist (Beispiele I bis 5 und 8 bis 12 und Vergleichsbeispiel I), trat im Vergleichsbeispiel 1 nach etwa 96 h Verfärbung und Korrosion ein. während bei den Beispielen 2, 4, 5, 8, 9

... nnA 1 1 #»rct π;ιγΉ 9ΟΛ h f»ir> tyfrmcrfi'ioicrf* VprfärKnno .,, U..U . . «...». ........ .. _... _o-. ..._o. —o'o- - -· ο

auftrat, wobei der Rest selbst nach 240 h keine abnormalen Erscheinungen zeigte.

Bei dem Bewitterungstest trat im Vergleichsbeispiel I

nach 104 h eine Trübung auf, während die Probestücke > > in den Beispielen 2,4,5,8,9 und 11 erst nach 200 h und in den Beispielen 1, 3, 10 und 12 erst nach 300 h eine Trübung zeigten.

Andeierseits trat im Fall der Probestücke, bei denen

die End"eschichtung ein Korrosionsschutzmittel enthielt (Beispiele 6, 7 und 13 bis 17 und Vergleichsbeispiel 2), im Vergleichsbeispiel 2 nach 172 h eine Verfärbung auf. während in allen Beispielen bei dem Salzsprühtest selbst nach 240 h keine abnormalen Erscheinungen

auftraten. Auch bei dem Bewitterungstest trat im j5 Vergleichsbeispiel 2 nach 300 h eine örtliche Trübung des Probestücks ein. während in den Beispielen alle Probestücke auch nach 600 h keine abnormalen Erscheinungen zeigten.

Die Probestücke hatten in allen Beispielen einen schönen goldfarbenen Farbton.

Tabelle I	r, 2	Testgegenstand	Erwär mungs zyklus-Test	SaIz- sprühlest	CASS- Test	Beschleunigter Bewitterungstest	300 h
Probestück	T ®	Wasser bestandig keitstest	0 0	0 0	X 0	örtliche Trübung nach	200 h
	φ ®	0 0	0 0	x (200 h) 0	X 0	desgl.	300 h
Beispiel 1	φ ©	0 0	0 0	0 0	X 0	desgl.	200 h
Beispiel 2	φ ®	0 0	0 0	x (200 h) 0	X 0	desgl.	200 h
Beispiel 3	© ©	0 0	0 0	x (200 h) 0	X 0	desgl.	6O0h
Beispiel 4	@	0 0	0 0	0 0	0 0	Keine abnormalen Erscheinungen nach	600h
Beispiel 5	© ©	0 0	0 0	0 0	0 0	desgl.	200 h
Beispiel 6		0 0	0 0	x (200 h) 0	X 0	örtliche Trübung nach
Beispiel 7		0 0
Beispiel 8

lortsct/uni!

Probestück

Testgegenstand	Erwär mungs zyklus-Test	Salz sprühtest	CASS- Test	Beschleunigter Bewitterungstest	200 h
Wasser- beständig- keitstest	O O	x (200 h) 0	X 0	örtliche Trübung nach	300 h
O O	O O	0 Ü	X 0	desgl.	200 h
O O	U O	X (200 h) 0	X 0	desgl.	300 h
O O	O O	0 0	X 0	desgl.	600 h
O O	O O	0 0	0 0	Keine abnormalen Erscheinungen nach	60!) h
O O	O O	0 0	υ 0	ucSgl.	600 h
ü O	O O	0 0	0 0	desgl.	600 h
O O	O O	0 0	0 0	desgl.	600 h
O O	O O	0 0	0 0	desgl.	104 h
O O	Δ O	xx (96 h) X	X X	örtliche Trübung nach	300 h
O O	L O	x (17? h) 0	X 0	desgl.
O O

Beispiel	9
Beispiel	10
Beispiel	M
Beispiel	12
Beispiel	13
Beispiel	14
Beispiel	15
Beispiel	16
Beispiel	17
VB 1
VB .

Anmerkungen:

ÄuBcres Aussehen ' : Il ... keine abnormalen Erscheinungen, Δ ... Beobachtung von Rissen oder Trübungen, x ... Verfärbung. xx ... Korrosion;

Absch^le^ beim Klebebnndtest nach k.^re'j7we:^c.sm EinschneidenΦ: 0 ... kein Abschälen, x Ahschälen wird beobachtet; VB = Vergleichsbeispiel.

Tabelle II

Beispiele und Vergleichsbcispiele (VB)

Elemente

Cu

Al

(Gew.-%)

Sn

(Gew.-%)

Verunreinigungen (Gew.-%)

Beispiel 1
Beispiel 2, 6
Beispiel 3
Beispiel 4, 7
Beispiel 5
Beispiel 8, 13
Beispiel 9, 14
Beispiel 10, 15
Beispiel 11, 16
Beispiel 12, 17
VB 1,2

76 81 85 85 90 60 55 58 70 68 61

5
15

5
10

15 3 8 % 3 5 8

15 2

12

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Mit einem goldfarbenen, im Vakuum aufgebrachten Film beschichteter Kunststoff oder damit beschichtetes anderes Material, gekennzeichnet durch eine Primärbeschichtung (2), einen goldfarbenen Film (3) und eine Endbeschichtung (4), die in dieser Reihenfolge auf der Oberfläche eines Trägers (1) aus Kunststoff oder einem anderen Material ausgebildet sind, wobei der goldfarbene Film aus einer Cu-Sn-Al-Legierung hergestellt wird, die aus 5 bis 15 Gew.-% Al, 3 bis 20 Gew.-% Sn, weniger als 6 Gew.-% Verunreinigungen und 75 bis 90 Gew.-% Cu als Rest besteht

2. Mit einem goldfarbenen, im Vakuum aufgebrachten Film beschichteter Kunststoff oder damit beschichtetes anderes Material, gekennzeichnet durch eine Primärbeschichtung (2), einen goldfarbenen Film (3) und eine Endbeschichtung (4), die in dieser Reihenfolge auf der Oberfläche eines Trägers (1) aus K-'iflststoff oder einem anderen Material ausgebildet sind, wobei der goldfarbene Film aus einer Cu-Zn-Sn-Legierung hergestellt wird, die aus 20 bis 45 Gew.-% Zn, 2 bis 15 Gew.-% Sn, weniger als 0,5 Gew.-% Verunreinigungen und 50 bis 70 Gew.-% Cu als Rest besteht.

3. Mit einem goldfarbenen, im Vakuum aufgebrachten Film beschichteter Kunststoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (1) aus einem hochpolymeren, flexiblen Material gebildet ist, daß der goldfarbene Film (3) durch ein Zi/stäubungsverfahren hergestellt worden ist und daß die FndbescMchtung (4) aus einer Anstrichfarbe besteht, die 0,1 bis 1,0 Gew.-% Benzotriazol oder eines Benz^'riazolderivats enthält.