DE3836948A1 - Verfahren und vorrichtung zum metallisieren von reflektoren, insbesondere von beleuchtungs- und signalreflektoren an kraftfahrzeugen, sowie reflektoren, die nach dem genannten verfahren hergestellt werden - Google Patents

Description

Vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Metallisieren eines Reflektorkörpers aus Kunst­ stoff, insbesondere für einen Kraftfahrzeugschein­ werfer sowie die für eine solche Metallisierung verwendete Vorrichtung.

Ein Reflektor enthält einen Hohlkörper aus gepreß­ tem Kunststoff, der mit einer Metallschicht, in der Praxis aus Aluminium, versehen ist, um die Refle­ xion zu ermöglichen.

Bekannt ist das Verfahren der direkten Aufbringung der Metallschicht auf den Reflektorkörper, wenn letzterer eine ausgezeichnete Oberflächenbeschaf­ fenheit aufweist, nachdem er im allgemeinen einem Aktivierungsvorgang ausgesetzt wurde. Ein derarti­ ger, als Entladung bezeichneter Aktivierungsvorgang an der genannten Oberfläche besteht darin, daß man diese der Einwirkung eines unter reduziertem Druck stehenden Gases, im typischen Falle der Einwirkung von Luft, aussetzt, welches durch eine elektrische Gleichspannungsentladung erregt wird.

Dieser Vorgang, der im Innern einer Vakuumkammer stattfindet, in der sich der zu behandelnde Reflek­ torkörper befindet, bewirkt die chemische Aktivie­ rung der Oberfläche des Reflektorkörpers aus Kunst­ stoff, die eventuell mit einer Schicht eines orga­ nischen Lackes versehen ist, und begünstigt somit die Haftung der später auf dem Reflektorkörper auf­ gebrachten Metallschicht.

Ein derartiges Verfahren erlaubt zwar die Erzielung des gewünschten Ergebnisses, weist jedoch insofern einen Nachteil auf, als das Kunststoffmaterial durch diesen Aktivierungsvorgang einer ultraviolet­ ten Strahlung sowie einem Elektronen- und Ionenbom­ bardement ausgesetzt ist. Diese von der elektri­ schen Gasentladung bewirkten Strahlungen können eine Qualitätsminderung des Oberflächenzustandes des Kunststoffes, der den Reflektor bildet, oder eine Temperaturerhöhung bewirken, die für die betreffenden Materialien nicht geeignet ist.

Die Erfindung hat den Zweck, diesen obenbeschriebe­ nen Schwierigkeiten abzuhelfen, und betrifft dies­ bezüglich ein Verfahren zum Metallisieren eines Re­ flektorkörpers, insbesondere eines Reflektors, wie er in einer Beleuchtungs- oder Signalvorrichtung eines Kraftfahrzeuges verwendet wird, wobei dem Metallisierungsvorgang eine Aktivierung der Ober­ fläche des genannten Reflektorkörpers vorausgeht, dadurch charakterisiert, daß die genannte Aktivie­ rung auf folgende Weise vonstatten geht:

• - Einführung des Reflektorkörpers in einer ersten abgeschlossenen Kammer.
• - Herstellung eines Vakuums in der genannten ersten Kammer.
• - Erzeugung eines Plasmas durch elektrische Mikro­ wellenentladung in einem Gasgemisch, welches Sauer­ stoff bei reduziertem Druck enthält, in einer zwei­ ten Kammer, die mit der genannten ersten Kammer verbunden ist und worin verschiedene Aktivitäten ablaufen.
• - Umpumpen des genannten Gasgemischs aus der ge­ nannten zweiten Kammer in die erste Kammer in der Weise, daß die Oberfläche des Reflektorkörpers mit dem aktivierten Sauerstoff während eines Zeitraums in Kontakt kommt, der ausreicht, um die Oberfläche des Reflektorkörpers zu aktivieren.

Ein derartiges Aktivierungsverfahren ist für die Vorbehandlung von Kunststoffteilen vor dem Lackie­ ren bekannt (US-Patent No. 45 76 692).

Die Anmelderin hat mit Erstaunen festgestellt, daß dieses Aktivierungsverfahren eine ausgezeichnete Haftung einer Metallschicht, z.B. einer Aluminium­ schicht, insbesondere auf Polypropylen ermöglicht, welches Material besonders schwierig auf Dauer zu metallisieren ist.

Somit wird gemäß einem Merkmal der Erfindung nach Abschluß des genannten Aktivierungsvorganges eine Erhöhung des Vakuums und die Ingangsetzung des Me­ tallisierungsverfahrens bewirkt.

Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung ist die Vorrichtung für die Anwendung des Verfahrens inso­ fern bemerkenswert, als sie die folgenden wesentli­ chen Elemente enthält:

• - Ein Rohr, welches über Mengenmesser sowie Schie­ ber mit einer Gasquelle, vorzugsweise einer Stick­ stoffquelle und einer Sauerstoffquelle zur Erzeu­ gung des Gasgemischs, verbunden ist, während der Ausgang des Rohrs mit einer Vakuumkammer in Verbin­ dung steht, in welcher die zu behandelnden Reflek­ torkörper zweckmäßig angeordnet sind.
• - Ein Mikrowellengenerator, der außerhalb der Vakuumkammer angeordnet ist und eine elektrische Entladung im Rohr, welches das Gasgemisch enthält, herbeiführt und dadurch die Erzeugung eines Plasmas bewirkt.
• - Ein Alu-Bedampfungssystem, welches in der Kammer angeordnet und mit einer Stromquelle verbunden ist, um das Metallisieren der Reflektorkörper nach Er­ zeugung eines ausreichenden Vakuums in der Kammer zu gewährleisten.

Die nachfolgende Beschreibung, die sich auf die beigefügte Zeichnung bezieht, wird verdeutlichen, wie die Erfindung realisiert werden kann, und die einzige Figur in der Zeichnung ist dabei eine sche­ matische Darstellung der Vorrichtung zum Metalli­ sieren von Reflektorkörpern gemäß der Erfindung.

Ein Gasgemisch, vorzugsweise Stickstoff und Sauer­ stoff oder Argon und Sauerstoff, wird unter einem reduzierten Druck, z.B. einem Druck von höchstens 1 mbar, über ein Rohr 1 in eine Metallisierungskammer 10 eingeführt. Die aus den Flaschen 2 und 3 aus­ strömenden Gasmengen werden mit Hilfe eines aus den Schiebern 4 und 5 und den Mengenmessern 6 und 7 bestehenden Aggregats geregelt und überwacht. Eine elektrische Gasentladung, auch als Plasma bezeich­ net, wird im Rohr 1 mit Hilfe eines Mikrowellen­ erzeugers 20 bewirkt, der über Wellenleiter 26, einen Zirkulator oder Isolator 22, eine Vorrichtung zur Messung der auftreffenden und reflektierten Leistung 23 durch einen Mikrowellen-Leistungsgene­ rator 21 gespeist wird. Ein Kolbenabschwächer 24 und ein Impedanz-Anpassungstrafo 25 erlauben die Herstellung einer guten Kopplung zwischen Mikrowel­ lenenergie und Plasma. Der Teil des Rohrs 1, der den Mikrowellen ausgesetzt ist, muß aus einem ge­ genüber Mikrowellen inerten Material, wie z.B. Si­ liziumdioxid, gefertigt sein. Die Enden des Rohrs 1 können vorzugsweise aus Glas bestehen. Die auf diese Weise im Rohr 1 durch das Plasma erzeugten Gasarten, bei denen es sich insbesondere um atoma­ ren Sauerstoff und um Singlett-Sauerstoff handeln kann, werden mittels einer über einen Anschluß 27 mit der genannten Kammer 10 verbundenen (nicht dar­ gestellten) Primärvakuumpumpe der Metallisierungs­ kammer 10 zugeführt, in deren Innern die genannten Gasarten eine chemische Aktivierung der Oberfläche des Reflektorkörpers 30 aus Kunststoff bewirken, wobei mehrere Reflektorkörper 30 an der Halterung 11 angebracht sind, die entlang zwei Achsen rotie­ ren kann, welche durch die Pfeile 12 und 13 symbo­ lisiert sind, während dann ein geeignetes Diffusor­ system eingesetzt wird, um eine einwandfreie Diffu­ sion der Gasarten in den Reflektorkörpern 30 zu bewirken.

Nach Abschluß des Oberflächenbehandlungsvorganges an den Reflektorkörpern, der nur wenige Sekunden beansprucht, kommt die Gasgemischzirkulation dann zum Stillstand und in der Kammer 10 wird von einer Sekundärpumpe über den gleichen Anschluß 27 sofort ein Sekundärvakuum herbeigeführt, um die Aluminium­ bedampfung der Reflektorkörper 30 auf bekannte Weise zu bewerkstelligen, indem der Wolframglüh­ faden 16 von einer Stromquelle 17 gespeist wird, wobei sich in dem Glühfaden ein (nicht dargestell­ ter) Alu-Stab befindet.

Ein derartiges Verfahren hat den Vorteil, daß das Plasma außerhalb der Kammer 10 erzeugt wird und damit eine Bestrahlung der zu behandelnden Teile durch hochenergetische Teilchen mit nachfolgendem Temperaturanstieg und nachfolgender Verschlechte­ rung des Oberflächenzustandes vermieden wird, was sich auf die Kunststoffteile abträglich auswirken könnte, wenn das Plasma in der Kammer selbst er­ zeugt würde.

Das weitere Fehlen freier Luft, um nach der Behand­ lung der zu metallisierenden Oberfläche die Alumi­ niumbedampfung vorzunehmen, verbessert die Qualität der Haftung zwischen Alu-Schicht und Polymerisat­ oberfläche.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Metal­ lisierungsstufe wird die AluBedampfungsoperation durch eine kathodische Zerstäubungsoperation an einer Alu-Zielfläche ersetzt.

In diesem Falle besitzt die Metallisierungsmaschine wenigstens zwei verschiedene Vakuumkammern.

In der ersten Kammer findet die Aktivierung der zu behandelnden Teile gemäß dem weiter oben beschrie­ benen Verfahren statt, und die zweite Kammer ent­ hält die Alu-Zielfläche, vorzugsweise in Magnetron­ ausführung, wodurch das Metallisieren der Reflek­ torkörper gemäß dem bekannten kathodischen Zerstäu­ bungsverfahren mittels Argonplasma möglich wird. Die beiden Vakuumkammern sind vorteilhafterweise durch eine Tür oder durch eine Vakuumschleuse mit­ einander verbunden, um einen Wiedereintritt von freier Luft zu den zu behandelnden Teilen zwischen Aktivierungs- und Metallisierungsoperation zu ver­ hindern.

Die hier als Beispiel vorgelegte Beschreibung hat in keiner Weise einschränkenden Charakter, sondern ganz im Gegenteil können an einer solchen Vorrich­ tung Änderungen vorgenommen werden, wie z.B. bei dem Mikrowellengenerator 21, der durch einen Hoch­ frequenzgenerator ersetzt werden könnte. In diesem Falle würde die Erregung des Gasgemischs durch induktive oder kapazitive Kopplung bewirkt.

Claims (3)

1. Verfahren zum Metallisieren eines Reflektorkör­ pers (30), insbesondere eines Reflektors, wie er in Beleuchtungs- und Signalvorrichtungen von Kraft­ fahrzeugen verwendet wird, wobei dem Metallisieren eine Aktivierung der Oberfläche des genannten, zu metallisierenden Reflektorkörpers vorausgeht, ge­ kennzeichnet durch folgende kontinuierliche Stufen:

• - Einführung des Reflektorkörpers (30) in einer ersten abgeschlossenen Kammer (10).
• - Herstellung eines Vakuums in der genannten ersten Kammer (10).
• - Erzeugung eines Plasmas durch elektrische Mikro­ wellenentladung in einem Gasgemisch, welches Sauer­ stoff bei reduziertem Druck enthält, in einer zwei­ ten Kammer, die mit der genannten ersten Kammer (10) verbunden ist und worin verschiedene Aktivitä­ ten ablaufen.
• - Umpumpen des genannten Gasgemischs aus der ge­ nannten zweiten Kammer in die erste Kammer in der Weise, daß die Oberfläche des Reflektorkörpers (30) mit dem aktivierten Sauerstoff während eines Zeit­ raums in Kontakt kommt, der ausreicht, um die Ober­ fläche des Reflektorkörpers (30) zu aktivieren.
• - Nach Abschluß des genannten Aktivierungsvorganges Erhöhung des Vakuums und Ingangsetzung des Metalli­ sierungsvorganges.

2. Vorrichtung für die Anwendung des Verfahrens ge­ mäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie über die folgenden wesentlichen Elemente verfügt:

• - Ein Rohr (1), welches über Mengenmesser (6) und (7) sowie Schieber (4) und (5) mit einer Gasquelle, vorzugsweise einer Stickstoffquelle (2) und einer Sauerstoffquelle (3) zur Erzeugung des Gasgemischs, verbunden ist, während der Ausgang des Rohrs mit einer Vakuumkammer (10) in Verbindung steht, in welcher die zu behandelnden Reflektorkörper (30) zweckmäßig angeordnet sind.
• - Ein Mikrowellengenerator (21), der außerhalb der Vakuumkammer (10) angeordnet ist und eine elektri­ sche Entladung im Rohr (1), welches das Gasgemisch enthält, herbeiführt und dadurch die Erzeugung eines Plasmas bewirkt.
• - Ein Alu-Bedampfungssystem (16), welches innerhalb der Kammer (10) angeordnet und mit einer Stromquel­ le (17) verbunden ist, wodurch das Metallisieren der Reflektorkörper (30) gewährleistet wird, nach­ dem deren Oberfläche chemisch aktiviert und die Kammer (10) mit einem ausreichenden Vakuum versehen wurde.

3. Reflektoren (30) aus Kunststoff, die nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1 und 2 hergestellt wer­ den.