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 LackschichtInfo
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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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