DE4423833C2 - Lackschicht zur späteren Beschichtung mit einer gegenüber der organischen Lackschicht härteren Deckschicht und Verfahren zur Oberflächenbehandlung der Lackschicht - Google Patents

Lackschicht zur späteren Beschichtung mit einer gegenüber der organischen Lackschicht härteren Deckschicht und Verfahren zur Oberflächenbehandlung der Lackschicht

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Description

Die Erfindung betrifft eine Lackschicht zur späteren Be­ schichtung mit einer gegenüber der organischen Lackschicht här­ teren Deckschicht gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Oberflächenbehandlung der Lackschicht gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 3, wie beides aus der gattungs­ bildend zugrundegelegten US 5,211,995 A1 als bekannt hervor­ geht.
Aus der zugrundegelegten US 5,211,995 ist ein Verfahren zur Be­ schichtung von organischen Lackschichten von Kraftfahrzeugen mit einer gegenüber der Lackschicht härteren Deckschicht be­ kannt. Bei diesem Verfahren wird insbesondere die abschließende Klarlackschicht aus organischem Material eines farblich lac­ kierten Bleches zum Auftrag der Deckschicht durch eine Reini­ gung vorbereitet. Anschließend wird auf die vorbereitete Lack­ schicht mittels einem CVD-Verfahren (chemical-vapor-deposition) eine gegenüber der Lackschicht härtere Deckschicht abgeschie­ den. Hierzu wird die Oberfläche der Lackschicht gereinigt, in einen Reaktor eingelegt, der Reaktor evakuiert, und ein Vorma­ terial - im folgenden Precursormaterial genannt - aufweisendes Gas eingeleitet und das Precursormaterial energetisch angeregt. Bei entsprechend eingestellten Prozeßparametern scheidet sich dann die Deckschicht auf der Oberfläche der Lackschicht ab. Bei dem Material der Deckschicht kann es sich hierbei insbesondere aus Siliziumnitrid (Si3N4) und Titannitrid (TiN2) handeln. Der­ artige Deckschichten können theoretisch insbesondere im Automo­ bilbereich eingesetzt werden, da die Deckschichten gegen äuße­ re, zerstörend wirkende Einflüsse, wie bspw. Chemikalien oder mechanische Beanspruchungen, also Kratzer und dgl., weitgehend resistent sind. Ferner kann bei einer erfolgreichen Beschich­ tung einer Kfz-Karosserie auf ein sonstiges Einwachsen dersel­ ben, das mit einem hohen finanziellen Aufwand und beim Auftra­ gen und späteren Entfernen der Wachsschicht zusätzlich noch mit einem umwelttechnischen Entsorgungsaufwand verbunden ist, ver­ zichtet werden. Als problematisch hat es sich allerdings erwie­ sen, daß die Qualität des gesamten Schichtaufbaus aus Lack­ schicht und Deckschicht gering ist. So weist ein derartiger Schichtaufbau bspw. keine optisch gleichbleibende Farbgebung auf und auch die Oberflächenqualität ist gering. Desweiteren ist die Beständigkeit der Deckschicht gegenüber chemischen Ein­ flüssen, die die Lackschicht weiterhin angreifen, und ggf. me­ chanischen Einflüssen, bei denen die Deckschicht bspw. split­ tert, noch weit von dem theoretisch erreichbaren Schutz der Lackschicht entfernt.
Aus der EP 598 361 A1 ist es bekannt, auf ein Substrat eine dünne und monolagige Initiatorschicht aus Monomeren aufzubrin­ gen. Auf die Initiatorschicht wird als Deckschicht eine Dia­ mantschicht abgeschieden. Die Monomere der Initiatorschicht sind, wie insbesondere aus Spalte 4, Zeile 38 bis 49 und Spal­ te 5, Zeile 6 bis 16 hervorgeht, im wesentlichen aus zwei funk­ tionalen Gruppen und ein einem diese funktionalen Gruppen ver­ bindenden Zwischenmolekül gebildet. Die eine funktionale Grup­ pe, die dem Substrat zugewandt ist, dient zur Bindung des Mono­ mers an das Substrat, während die andere, von dem Substrat ab­ gewandte funktionale Gruppe gute Bindungseigenschaften mit der auf sie aufzubringenden Diamantschicht aufweist. Dieses Her­ stellungsverfahren ist allerdings kompliziert und teuer.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfache und billige Aufbringung einer Deckschicht auf eine Lackschicht zu ermögli­ chen, wobei der fertige Schichtaufbau aus Lackschicht und Deck­ schicht eine möglichst gute optische Qualität und eine mög­ lichst gute Schutzwirkung der aufzubringenden Deckschicht auf­ weisen soll. Desweiteren ist es Aufgabe der Erfindung hierzu ein Verfahren zu entwickeln.
Die Aufgabe wird bei einer zugrundegelegten Lackschicht erfin­ dungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 bzw. bzgl. des Verfahrens mit dem kennzeichnenden Verfahrens­ schritt des Anspruchs 3 gelöst. Durch die Freilegung der Wachs­ tumskeime aus der Lackschicht kann die Deckschicht anschließend auf einfache Weise mit genügender Gleichmäßigkeit und Wachs­ tumsgeschwindigkeit aufwachsen, wobei gegenüber der EP 598 361 A1 der zusätzliche Arbeitsschritt der Aufbringung der Initia­ torschicht entfällt. Da ferner die Freilegung mit dem sowieso stattfindenden Reinigen der Oberfläche der Lackschicht einher­ geht, spart man sich hierbei zumindest einen Arbeitsschritt ein, wodurch das Verfahren vereinfacht und verbilligt ist. Ge­ genüber der zugrundegelegten US 5,211,995 wird durch die darge­ stellten Maßnahmen die optische Qualität und auch die Haftung der Deckschicht auf der Lackschicht verbessert. Gleichzeitig wächst die Deckschicht dichter flächendeckend auf, wodurch die Angriffsmöglichkeiten von Chemikalien, bspw. durch Eindringen in Ritzen und Spalten der Deckschicht, vermindert sind.
Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprü­ chen entnehmbar. Im übrigen wird die Erfindung anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert.
Da­ bei zeigt
Fig. 1 eine Apparatur zur Durchführung der Oberflächenbehand­ lung der Lackschicht,
Fig. 2 ein lackiertes Blech, bei dem ein den farbgebenden Lack bedeckender Klarlack die Lackschicht bildet und
Fig. 3 ein lackiertes Blech, bei dem der farbgebende Lack selbst die Lackschicht bildet.
In Fig. 1 ist eine Apparatur zur Durchführung einer erfin­ dungsgemäßen Oberflächenbehandlung einer Lackschicht 2, die im vorliegenden Beispiel ein Klarlack eines lackierten Bleches 9 einer Fahrzeugkarosserie ist, dargestellt. Die in der Art einer CVD-Anlage (chemical-vapour-deposition) aufgebaute Anlage weist einen Reaktor auf, der vorzugsweise evakuierbar ist. Im vorlie­ genden Fall ist die Wandung 7 des Reaktors zweckmäßigerweise der Oberflächenkontur der Lackschicht 2 entsprechend geformt, wobei die Lackschicht 2 in Einbaulage etwa äquidistant zu der Wandung 7 gehaltert wird. Anstelle der Wandung 7 des Reaktors kann innerhalb des Reaktors auch eine in äquidistantem Abstand zu der Lackschicht 2 gehalterte Elektrode (nicht eingezeichnet) angeordnet sein, die ebenfalls entsprechend der Kontur der Lackschicht 2 geformt ist.
Durch die Evakuierung des Inneren des Reaktors wird die norma­ le, Sauerstoff und andere möglicherweise störende Elemente auf­ weisende Luft aus der für eine Abscheidung einer Deckschicht 4 relevanten Umgebung weitgehend entfernt. Hierbei kann der eva­ kuierte Innenraum zur Aufrechterhaltung eines Unterdruckes bei­ behalten bzw. mit einem gewünschten Gas gefüllt werden. Dies hängt von den gewünschten Prozeßparametern für die Abscheidung der Deckschicht 4 aus Diamant ab. So erfordert bspw. eine zu­ sätzliche und günstigerweise vor der Abscheidung der Deck­ schicht 4 vorzunehmende weitere Nukleation der freiliegenden Oberfläche 1 der Lackschicht 2, d. h. eine Bereitstellung von weiteren Wachstumskeimen 3 auf der freiliegenden Oberfläche 1, die Gegenwart eines bestimmten (Prozeß-) Gases in der Nähe der Abscheidefläche.
Des weiteren weist die Apparatur eine Spannungsversorgung 8 auf, mittels der das zu oberflächenzubehandelnde Teil auf ein von Null verschiedenes elektrisches Potential gelegt werden kann.
Zur Herstellung einer oberflächenbehandelten Lackschicht 2 wird bspw. ein Blech 9, das die Lackschicht 2 in Form eines einen farbgebenden Basislack bedeckenden Klarlackes aufweist, in dem Reaktor eingebaut. Das Blech 9 wird hierbei so gehaltert, daß es von der eine Elektrode bildenden Wandung 7 des Reaktors ei­ nen gleichbleibenden Abstand aufweist und daß die freiliegende Oberfläche 1 der Lackschicht 2 der Wandung 7 gegenüberliegt. In dem Reaktor werden bei einem Plasmareinigen der freiliegenden Oberfläche 1 der organischen und Wachstumskeime 3 aufweisenden Schicht 2 die Wachstumskeime 3 freigelegt. Die Wachstumskeime 3 für die später aufzubringende Deckschicht 4 aus Diamant beste­ hen aus Adamantan und/oder Congressan.
Um eine gleichmäßige Aufbringung der später auf der freiliegen­ den Oberfläche 1 anzuordnenden Deckschicht 4 zu erreichen, ist es sinnvoll, wenn die Wachstumskeime 3 etwa gleichmäßig über die Fläche der freiliegenden Oberfläche 1 verteilt sind.
Das Versehen der Lackschicht 2 mit Wachstumskeimen 3 erfolgt, wie schon zuvor erwähnt, durch die Freilegung der Wachstumskei­ me 3 aus der Lackschicht 2. Hierzu weist die Lackschicht 2 die Wachstumskeime 3 als Beimischungen des Lackes auf. Die Freile­ gung der Wachstumskeime 3 kann neben der bisher beschriebenen Art durch Plasmareinigen auch beim Reinigen der freiliegenden Oberfläche 1 durch ein naßchemisches Ätzen erfolgen.
In Fig. 2 ist ein möglicher Schichtaufbau mit einer erfin­ dungsgemäß behandelten Lackschicht 2 dargestellt. Der Schicht­ aufbau nach Fig. 2 weist ein Blech 9 auf, das auf seiner einen Flachseite mit einem farbgebendem Basislack lackiert ist. Auf dem Basislack ist ein die Lackschicht 2 bildender Klarlack ab­ geschieden, der u. a. auf seiner freiliegenden Oberfläche 1 Wachstumskeime 3 aufweist. Die Wachstumskeime 3 sind für eine auf der freiliegenden Oberfläche 1 der Lackschicht 2 anzuord­ nenden Deckschicht 4 (gestrichelt eingezeichnet) vorgesehen und bestehen aus Adamantan und/oder Congressan, wodurch sie auf­ grund der sp3-Hybridisierung ihrer die Deckschicht 4 betreffen­ den Bindungsorbitale für Deckschichten 4 aus Diamant besonders geeignet sind.
In Fig. 3 ist ein weiterer möglicher Schichtaufbau mit einer ebenfalls erfindungsgemäß behandelten Lackschicht 2 dar­ gestellt. Der Unterschied dieses Schichtaufbaues gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist darin zu sehen, daß bei diesem Schichtaufbau der Basislack, der günstigerweise mit als Farbzentren 10 wirkenden Substanzen versehen seine kann, die Lackschicht 2 bildet und direkt mit den Wachstumskeimen 3 ver­ sehen ist. Die Farbzentren 10 haben insbesondere bei Klarlacken (nicht dargestellt) den Vorteil, daß sie farbgebend wirken. Da­ durch ist es möglich, diejenige Schicht, in der sie angeordnet sind, durch eine geeignete Wahl der als Farbzentren 10 verwen­ deten Substanz(en), in gewünschter Weise farblich auf gewollte Gegebenheiten, z. B. bestimmte Farbgebungen, abzustimmen.

Claims (4)

1. Lackschicht zur späteren Beschichtung mit einer gegenüber der organischen Lackschicht härteren Deckschicht, wobei die freiliegende Oberfläche der Lackschicht Wachstumskeime für die später aufzubringende Deckschicht aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Wachstumskeime (3) für die spätere Deckschicht (4) aus Diamant aus Adamantan und/oder Congressan bestehen, die als Beimischungen des Lacks in der Lackschicht (2) enthalten und an deren freiliegender Oberfläche (1) freigelegt sind.
2. Lackschicht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die freigelegten Wachstumskeime (3) auf der freiliegenden Oberfläche (1) der Lackschicht (2) etwa gleichmäßig verteilt sind.
3. Verfahren zur Oberflächenbehandlung einer organischen Lack­ schicht als Vorbereitung zur späteren Beschichtung mit einer gegenüber der Lackschicht härteren Deckschicht, bei welchem Ver­ fahren eine freiliegende Oberfläche der Lackschicht mit Wachs­ tumskeimen für die spätere Deckschicht versehen wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Wachstumskeime für die spätere Deckschicht aus Diamant Adamantan und/oder Congressan verwendet werden, die dem Lack beigemischt und an der freiliegenden Oberfläche der die Wachstumskeime (3) enthaltenden organischen Lackschicht freigelegt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wachstumskeime über die Oberfläche der Lackschicht etwa gleichmäßig verteilt freigelegt werden.
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