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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf zwei Verfahren zur Herstellung
von Uhrzifferblättern, deren
sichtbare Oberfläche
eine Beschichtung von metallischem Aussehen umfasst, deren Oberflächenzustand
eine Morphologie aufweist, die für
die äussere
Morphologie des Perlmutts kennzeichnend ist
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Man
kennt eine sehr grosse Typenvielfalt der Oberflächen von Uhrzifferblättern. Diese
Vielfalt, die durch den Wunsch diktiert wird, eines der wesentlichen
Elemente des Äusseren
einer Uhr, das ihr ihren ästhetischen
Aspekt verleiht, so stark wie möglich
zu variieren, entsteht durch die Auswahl an Materialien, Farben
und Zuständen
dieser Oberflächen,
mit denen schmückende
Muster gebildet werden können.
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Unter
dieser Vielfalt von Materialien, die eingesetzt werden können, um
spezielle Oberflächenwirkungen
zu erzielen, sind neben dem geläufigsten Perlmutt
auch das linierte, perlierte, rosa, schwarze und goldene Perlmutt
verwendet worden. Das für
die Zifferblätter
verwendete Perlmutt ist auf dem Markt in der Gestalt von feinen
Rundlingen oder Plättchen verfügbar, die
auf der Seite, die dafür
bestimmt ist, die Vorderseite des Zifferblattes zu bilden, poliert sind.
Neben den irisierenden Reflexen des Perlmutts lässt die durchscheinende Natur
des Perlmutts seine Schichtstruktur sichtbar werden, die ihm eine
charakteristische äussere
Morphologie verleiht, selbst wenn seine Oberfläche poliert worden ist.
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Im
Dokument
US 2002/0
068 148 A1 ist bereits ein Schmuckplättchen für ein Uhrzifferblatt vorgeschlagen
worden, das ausgehend von einem Perlmuttblatt gefertigt wird, in
das eine spiralförmige
Rille von rechteckigem Querschnitt eingraviert wird. Die Neigung
der dreieckigen Seiten dieser Rille ändert sich fortlaufend, wodurch
der Eindruck erzeugt werden kann, dass die ebene Oberfläche gewölbt ist.
Die so behandelte Oberfläche
wird danach von einer durchsichtigen Schicht überzogen. Eine solche Oberfläche hat
somit das Aussehen einer gewölbten
Perlmuttoberfläche.
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Im
Dokument
FR 2 162 349 ist
ebenfalls ein Zifferblatt vorgeschlagen worden, das aus einer dünnen Metallgrundplatte
besteht, auf die ein Perlmuttblatt aufgeklebt wird. Um zu vermeiden,
dass man die auf die Verklebung zurückzuführenden Unregelmässigkeiten
wegen der Durchsichtigkeit durch das Perlmuttblatt hindurch sieht,
wird auf nicht elektrischem Wege eine Beschichtung auf der Rückseite
dieses Perlmuttblatts aufgebracht. Die Farbtönung der Beschichtung oder
Bemalung und die Brechung des Perlmutts wirken so zusammen, dass
eine besondere ästhetische
Wirkung erzeugt wird.
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Das
Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, dem Oberflächenzustand
der metallischen Oberfläche
von Uhrzifferblättern
durch eine neuartige Verwendung des Perlmutts einen neuen Aspekt
zu verleihen.
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Daher
hat diese Erfindung zunächst
ein Verfahren nach Anspruch 1 zur Herstellung eines Uhrzifferblattes
zum Gegenstand, dessen sichtbare Oberfläche eine Beschichtung von metallischem
Aussehen umfasst, deren Oberflächenzustand
eine Morphologie aufweist, die für
die äussere
Morphologie des Perlmutts kennzeichnend ist. Sie hat weiter ein Verfahren
nach Anspruch 3 zur Herstellung eines Uhrzifferblatts zum Gegenstand,
dessen sichtbare Oberfläche
eine Beschichtung von metallischem Aussehen umfasst, deren Oberflächenzustand
eine Morphologie aufweist, die für
die äussere
Morphologie des Perlmutts kennzeichnend ist, wobei diese beiden
Verfahren ein gemeinsames erfinderisches Konzept besitzen, indem
das eine darin besteht, das polierte und gesandete Perlmuttblatt
direkt zu beschichten, während
das andere darin besteht, eine Replik des polierten und gesandeten
Perlmuttblatts zu beschichten.
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Durch
Zufall ist festgestellt worden, dass die Metallisierung des Perlmutts
mit den Verfahren, die die Gegenstände der vorliegenden Erfindung
bilden, es gestattet, die dem Perlmutt eigene Morphologie so zu
reproduzieren, wie sie dank des durchscheinenden Charakters des
Perlmutts auf einem polierten Perlmuttplättchen sichtbar ist, und der
Oberfläche von
metallischen Aussehen so einen wirklich besonderen Oberflächenzustand
zu verleihen. Diese Morphologie wird dank einer speziellen Rauheit
offenbart, die der geschichteten Natur des Perlmutts eigen ist und
schmückende
Muster sichtbar zu machen erlaubt, die die Eigenschaft besitzen,
für jedes
Perlmuttplättchen
einzigartig zu sein, weil es sich um ein natürliches Material handelt, das
von einem lebenden Organismus erzeugt wird. Der Oberflächenzustand
des Substrats, das die Beschichtung empfängt, die für die Morphologie des Perlmutts
charakteristisch ist, ermöglicht
es im Übrigen
auch, eine ausgezeichnete Verankerung der Beschichtung zu gewährleisten.
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Die
Existenz zweier unterschiedlicher Verfahren, die ein gemeinsames
erfinderisches Konzept besitzen, rührt daher, dass die Beschichtung
von metallischem Aussehen entweder direkt auf dem gesandeten Perlmutt
oder aber auf einer Replik realisiert werden kann, die mit Hilfe
dieses gesandeten Perlmutts hergestellt worden ist. In dem einen
Falle ist die Morphologie der Beschichtung von metallischem Aussehen
einzigartig, weil jedes Perlmuttplättchen unterschiedlich ist,
während
man im anderen Falle die gleiche Morphologie so viele Male reproduzieren kann,
wie man es wünscht.
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Die
folgende Beschreibung beschreibt beispielhaft verschiedene Ausführungsformen
der Verfahren zur Herstellung eines Uhrzifferblatts, die die Gegenstände der
vorliegenden Erfindung bilden.
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Die
einzige beigefügte
Figur ist eine 1000-fach vergrösserte
rasterelektronenmikroskopische Aufnahme, die den Oberflächenzustand
eines Perlmuttplättchens
zeigt, das eine metallische Beschichtung empfangen hat, nachdem
es der vorbereitenden Phase des Verfahrens unterworfen worden war,
das den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet.
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Das
Uhrzifferblatt gemäss
vorliegender Erfindung kann im Wesentlichen auf zwei Arten gewonnen
werden, nämlich
bevorzugt dadurch, dass ein im Voraus gesandetes Perlmuttblatt mit
Metall überzogen
wird, oder dadurch, dass eine Replik eines im Voraus gesandeten
Perlmuttblatts mit Hilfe einer Gussform hergestellt wird, die durch
Abformen des Perlmutts gewonnen wurde, wie im Folgenden erklärt werden
wird.
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Wir
beschreiben zuerst die Verfahrensschritte, die in allen Fallen erforderlich
sind, nämlich
die Mittel, die dafür
verwendet werden, um die Morphologie des Perlmutts zu offenbaren,
die normalerweise nur auf Grund seiner durchscheinenden Eigenschaften
sichtbar ist. Würde
man nämlich
ein Perlmuttblatt so, wie es verwendet wird, um die sichtbare Oberfläche eines
Uhrzifferblatts zu bilden, beschichten, so erhielte man einfach
eine glatte Oberfläche
und verlöre
alle Eigenschaften, die für
die Morphologie des Perlmutts spezifisch sind, was ohne Interesse
wäre.
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Dieser
erste Schritt besteht darin, die Oberfläche des Perlmutts, die dafür bestimmt
ist, die sichtbare Oberfläche
des Zifferblatts zu bilden, einer Sandungsoperation in wässrigem
Medium zu unterwerfen. Der verwendete Sand besteht aus Siliciumcarbid (SiC)
einer mittleren Korngrösse
von 26 μm,
die zwischen 15 und 50 μm
variiert. Die wässrige
Aufschlämmung
wird hergestellt, indem ein Liter des SiC mit 10 Litern enthärteten Wassers
aus dem Stadtleitungsnetz und 400 g eines Gels gemischt wird, das dafür bestimmt
ist, die Viskosität
der Aufschlämmung zu
erhöhen,
um die Viskosität
der Flüssigkeit
zu erhöhen
und die SiC-Teilchen in dieser Flüssigkeit aufgeschlämmt zu halten.
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Die
Viskosität
dieser Aufschlämmung
ist gemessen worden, indem 100 ml der Aufschlämmung in einen Viskositätsmessbecher
nach DIN 53211 gegeben wurden, der mit einem Auslauf von 4 mm Durchmesser
versehen war. Die gemessene Auslaufzeit betrug 11 Sekunden.
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Die
Aufschlämmung
wird mit einem Druck zwischen 3·105 und
5·105 Pa gegen die zu behandelnde Perlmuttoberfläche geschleudert,
wobei der Abstand zwischen der Düse für das Aufschleudern der
Aufschlämmung
und der zu behandelnden Perlmuttoberfläche 10 cm beträgt. Die
Perlmuttscheiben, die dafür
bestimmt sind, die Zifferblattböden
zu bilden, werden auf einer Arbeitsunterlage angeordnet, die in
diesem Beispiel aus einer Drehscheibe besteht. Perlmuttscheiben
in der für
die Uhrzifferblätter gewünschten
Grösse
werden auf einem zur Drehachse dieser Scheibe konzentrischen Kreis
von 370 mm Durchmesser verteilt, und die Scheibe wird mit einer
Umdrehung pro drei Minuten angetrieben.
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Dieser
Sandungsoperation folgen eine Reinigungsoperation von drei Minuten
in hartem Wasser und von einer Minute in weichem Wasser sowie eine Reinigung
mit einer alkalischen Waschlauge von pH 11.
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Das
verwendete Perlmutt kann weisses, perliertes weisses oder rosafarbenes
Perlmutt der Peteria margaritifera oder der Meleagrina margaritifera aus
Australien und Japan sein. Es kann ein rosafarbenes Perlmutt der
Potamilus purpurata aus den USA sein. Schliesslich kann es ein schwarzes
Perlmutt der Pinctada margaritifera aus Polynesien sein.
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Nach
den Operationen des Sandens in wässrigem
Medium und der Reinigung der Perlmuttsubstrate können diese bevorzugt mit einer
Schicht aus reinem gelbem Gold (Au), grauem Platin (Pt) oder einer
rosafarbenen Gold-Kupfer-Legierung (Au-Cu) überzogen werden. Diese Schichten
werden durch physikalisches Aufdampfen (PVD) unter Bedingungen hergestellt,
die nachstehend erläutert werden.
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Um
durch PVD mit Magnetronsputtern (MS) die Beschichtung der Seiten
der Perlmuttsubstrate auszuführen,
die dafür
bestimmt sind, die sichtbaren Oberflächen der Zifferblätter zu
bilden, legt man die nach den Operationen des Sandens und Reinigens gewonnenen
Perlmuttplättchen
auf eine Arbeitsunterlage, die in einer Vakuumbeschichtungskammer vor
einem Target angeordnet wird, wobei die gesandeten Seiten der Plättchen dem
Target zugewandt sind.
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Zuerst
nimmt man ein Ionenätzen
der zu beschichtenden Oberflächen
der Plättchen
vor, die dafür
bestimmt sind, die sichtbaren Oberflächen der Uhrzifferblätter zu
bilden. Während
dieser Operation des Ätzens
wird das Target durch eine Abdeckung von der Arbeitsunterlage mit
den darauf ruhenden Blättern
getrennt. Dieses Ätzen
erfolgt nach dem Evakuieren der Kammer (8·10–4 Pa),
Einblasen von Argon (4 Pa) und Ausbildung eines Plasmas während 10
Minuten, wobei die für
das Plasma verwendete Arbeitsleistung 10 W beträgt.
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Man
nimmt dann ein Ätzen
des Targets unter den gleichen Bedingungen vor, wobei die für das Plasma
verwendete Arbeitsleistung dann 50 W beträgt.
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Man
regelt dann den Argondruck auf den Arbeitsdruck ein (7·10–1 Pa)
und führt
die Hochfrequenzpolarisation (HF) des zu beschichteten Substrats
aus, indem gleichzeitig die Abdeckung des Targets weggenommen wird,
und man führt
eine Hochfrequenzabscheidung (HF) auf der Targetkathode während 30
Minuten aus.
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Die
Arbeitsleistungen während
der Abscheidungsoperation variieren in Abhängigkeit von den Targets (Au,
Pt, AuCu) zwischen 30 und 350 W für die Targets und zwischen
5 und 150 W für
die Substrate.
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Die
Teile werden während
der gesamten Dauer der Abscheidung durch Wasser von Umgebungstemperatur
gekühlt,
das in dem Träger
der zu beschichteten Teile umläuft.
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Der
Abstand zwischen dem Target und den Substraten liegt zwischen 4
und 15 cm.
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Man
schreitet dann zum Abschalten der Polarisation und des Plasmas und
kühlt die
Kammer mit einem Argonstrom.
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Die
Dicke der abgeschiedenen Schicht kann typischerweise zwischen 100
und 1000 nm (also 0,1 bis 1 μm)
variieren. Diese Dicke ist so gewählt, dass die Morphologie des
Perlmutts, wie sie durch die Sandungsoperation offengelegt worden
ist, so getreu wie möglich
bewahrt wird. Das gewonnene Ergebnis kann in der beigefügten Figur
festgestellt werden, die sich auf ein gesandetes und mit einer Schicht
aus reinem Gold von 500 nm beschichtetes Perlmuttsubstrat bezieht.
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Es
wäre auch
möglich,
die PVD-Beschichtung des Substrats auszuführen, indem statt eines HF-Stromes
Gleichstrom verwendet wird.
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Einer
Variante des vorangehend beschriebenen Verfahrens zufolge könnte man,
statt das Perlmuttsubstrat zu beschichten, das Perlmutt dazu verwenden,
um Repliken herzustellen, und würde
dann diese Repliken beschichten. Wie schon zuvor erwähnt, besteht
der Nachteil dieser Variante darin, dass das sich ergebende Erzeugnis
dann vollkommen standardmässig
herauskommt und man den exklusiven Charakter verliert, den man dann
gewinnt, wenn das beschichtete Substrat das Perlmutt selbst ist,
und der angesichts der einzigartigen Oberflächenmorphologie, die dadurch
gewonnen werden kann, diesem Zifferblatt den Charakter eines Luxuserzeugnisses
verleiht.
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Das
Hauptinteresse des Perlmuttsubstrats liegt genau darin, dass durch
einen industriellen Prozess ein Zifferblatt von metallischem Aussehen
gewonnen werden kann, dessen Oberflächenmorphologie von einem Zifferblatt
zum nächsten
niemals identisch ist, was offensichtlich nicht der Fall wäre, wenn das
alternative Verfahren von Perlmuttrepliken verwendet würde, da
man nicht je Zifferblatt eine andere Abformung herstellen kann,
sondern jede Abformung dazu bestimmt ist, eine gleichsam unbegrenzte
Anzahl davon herzustellen.
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Um
diese Repliken herzustellen, gibt es mehrere mögliche Verfahren, insbesondere
die Elektroformung, das Keramikspritzen oder die Kunststoffmetallisierung.
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In
allen Fällen
ginge man von einem Perlmuttplättchen
aus, das den oben erwähnten
Schritten einer Sandung in wässrigem
Medium und einer Reinigung unterworfen wurde.
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Um
die Morphologie der so gewonnenen Perlmuttoberfläche zu reproduzieren, würde Kunststoff
auf diese Perlmuttoberfläche
aufgespritzt, um einen Abdruck davon zu nehmen. Der aufgespritzte Kunststoff
würde vom
Perlmuttplättchen
abgelöst. Man
schritte dann zur Metallisierung dieses Abdrucks durch PVD-Abscheidung
einer dünnen Schicht
(typischerweise 0,1 bis 1 μm)
von Edelmetall oder Edelmetalllegierung (namentlich Au, Pt, AuCu), wie
zuvor angedeutet und einem gänzlich
vergleichbaren Arbeitsprozess folgend. Durch Galvanostegie liesse
man danach auf dieser dünnen
Schicht eine dicke Metallschicht aufwachsen, die dafür bestimmt
ist, das Zifferblatt zu bilden. Diese Schicht bestünde bevorzugt
aus einem unedlen Metall wie Kupfer, Nickel, Silber, und man würde schliesslich
den Kunststoff auflösen,
um die Replik des ursprünglichen
Perlmuttplättchens
auf dem Substrat sichtbar zu machen, das durch die mit Galvanostegie
gewonnene dicke Schicht gebildet wird.
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Andere
bekannte Techniken für
die Bildung von Repliken könnten
verwendet werden. Zum Beispiel könnte
man eine Gussform mit Hilfe eines mit Silikon gewonnenen Abdrucks
der Perlmuttoberfläche
ausbilden, die wie zuvor beschrieben gesandet und gereinigt worden
war. In dieser Form würde
man eine Replik durch Aufspritzen oder Aufpressen einer Keramik
wie Aluminiumoxidpulver herstellen. Man liesse die Keramik trocknen,
nähme sie
aus der Gussform heraus, verbrennte die in der Keramik enthaltenen
Bindemittel und sinterte die Keramik.