EP1700713A1 - Verfahren zur Herstellung von Beschichtungen mit strukturierter Oberfläche, verwendet insbesondere für Stiften, und Gegenstand mit strukturierter Oberfläche - Google Patents

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EP1700713A1
EP1700713A1 EP20050005101 EP05005101A EP1700713A1 EP 1700713 A1 EP1700713 A1 EP 1700713A1 EP 20050005101 EP20050005101 EP 20050005101 EP 05005101 A EP05005101 A EP 05005101A EP 1700713 A1 EP1700713 A1 EP 1700713A1
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EP
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expanded
raised
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Walter Oetter
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Definitions

  • the invention relates to a process for the production of surface coatings of articles, in particular of pens and an article with a surface coating.
  • Surfaces of everyday objects are often provided with a coating, for example by spraying or dipping with a paint coating.
  • a coating for example by spraying or dipping with a paint coating.
  • haptic properties for example increased grip.
  • the application of a coherent, the grip-increasing coating prepares usually no special difficulties. This is different if the grip of the surface is to be achieved by protruding surface regions of the coating, for example raised structures of non-slip masses in the form of knobs, ribs or the like.
  • the object of the invention to propose a method with which can produce in a technically simple manner on objects and in particular on pens high-quality, optically and haptically pleasing coatings with raised areas.
  • the object is also to provide an article and in particular a pen with a high-quality, optically and haptically pleasing surface coating.
  • a coating composition is applied at least on a part of the surface, are contained in the expandable particles, wherein in a surface region of the coating, the particles are brought to the expansion.
  • a coating composition is applied at least on a part of the surface, are contained in the expandable particles, wherein in a surface region of the coating, the particles are brought to the expansion.
  • hollow hollow spheres in particular those which have an average particle size of 2 ⁇ m to 45 ⁇ m in the unexpanded state, are used as expandable particles.
  • Hollow microspheres consist of a thermally softenable polymer sheath that encloses an easily evaporable liquid. Upon heating, the polymer material softens and the hollow microsphere is inflated by the liquid evaporating inside many times its original size. The expanding hollow microspheres thus lead to an increase in the volume of the coating, resulting in raised structures or surface areas having an increased surface roughness and grip.
  • inorganic particles such as expanded mica or in particular expandable graphite or particles of expandable plastics is conceivable.
  • the expansion of the particles is preferably carried out in contact technology.
  • a body heated at least to the required expansion temperature is brought into contact with the coating surface with a contact surface corresponding to the contour shape and area of the raised surface area of the coating.
  • patterns can be produced with sharply delimited and, above all, exactly uniform, raised structures.
  • heated bodies integrated in a lifting ram for example, are moved away from the surface of the object towards and after expansion of the particles.
  • the expansion of the particles can also take place without contact, for example by applying a region of the coating corresponding to a raised surface area to a high-energy light beam, for example a laser beam.
  • a high-energy light beam for example a laser beam.
  • the cross-sectional area of such a light beam can also be set exactly, in particular if laser light is used.
  • the application of the coating is in any case easily possible for example by dipping, spraying, brushing, with the puncture process or by screen printing.
  • the latter method is suitable, for example, if only partial areas of the surface are to be provided with a coating containing expanding particles.
  • a puncture method for example, wood-sheathed pins are inserted via an input opening into a container containing liquid coating material, the pins leaving the container again via an exit opening, on which superfluous coating material is stripped off. After drying or already in the uncured state of the coating, the particles of a certain surface portion are converted to the appropriate manner, in particular by the action of heat in its expanded state.
  • the expanding particles may partially breach the surface of the coating, resulting in cracks and burrs that give an optical and a haptic effect on the one hand. It is conceivable that a material is used for a non-slip coating or non-slip grip. The expanded particles are then used primarily to form raised partial surface areas or structures and, for example, as a result of the mentioned crack and burr formation to further increase the grip. It is also conceivable, however, that the particles are preferably expanded contactlessly when the coating composition is not fully hardened, for example, is still viscous. As a result, raised areas could be obtained in which the expanded particles do not break the surface of the coating but are coated with coating material.
  • the above-mentioned contact technique can be modified so that the object to be treated is rolled on a surface of a body on which at least the expansion temperature of the particles having contact surfaces are arranged.
  • this rolling technique it is possible to produce raised structures in complex patterns in a technically very simple way.
  • An object which dissolves the object mentioned at the beginning has a coating with expandable particles, the particles being expanded in a raised area of the coating.
  • the respective proportion of the raised or non-raised partial surface areas may vary. Raised coating areas can form about the much larger part of a coated surface, ie the flavor-influencing elements of the coated surface, as already mentioned above, formed by depressions, for example in the form of a lettering.
  • Another design option is that the coating composition and the admixed particles have different colorations. As a result, raised and not raised or recessed partial surface areas can be produced with a distinctly different color appearance.
  • the design effects can be used particularly advantageously for mass products such as lead, color and cosmetic pencils. This applies in particular to wood-clad pins. Preference is given to hollow microspheres as expandable particles, these having an average particle size of 5-20 ⁇ m in the initial state and being at least doubled in the expanded state.
  • An article hereinafter referred to a wood-clad pencil 1, whose surface with raised structures or surface areas 2.2a to be provided, is initially applied either on its entire surface 3 or a partial surface 3a (Fig. 3), an expandable particles, such as hollow microspheres coating 4 containing.
  • hollow microspheres coating 4 containing.
  • hollow microspheres with a coat of mixed polymer CAS No. 25214
  • CAS No. 25214 which are available from Akzo Nobel Chemicals GmbH, D-46446 Emmerich
  • a starting material for the coating can be used as a preparation according to the examples below.
  • the above-mentioned puncture method is advantageously used.
  • a coating 4 containing expandable particles as in the case of the pen 1a shown in FIG. 3, this can be done, for example, by screen printing.
  • a selective expansion is performed.
  • an area 5 of the surface 3 or the coating 4 is heated to a temperature which is above the expansion temperature of the particles used in each case.
  • the size of the area 5 corresponds to a later raised area 2.2 a. If, as shown in FIG. 1, the contact technique is used for the expansion of the particles, a body 6 heated to at least the respective expansion temperature is brought into contact with the coating 4 with a contact surface 7 corresponding to a raised surface area 2.
  • the contact surface 7 is substantially adapted to the contour of the surface to be treated, for example in a pen as well as its surface curved in a cylindrical shape.
  • the cross-sectional shape of a raised surface area 2,2a can be influenced to some extent by the shape of the contact surface 7.
  • the upper side of a surface region 2 can be formed approximately corresponding to the surface of the pin 1, ie it runs approximately coaxially to the pin surface 3.
  • a spherical shape of a raised surface region 2 a is supported, for example, by a complementary, ie concavely shaped, contact surface 7a.
  • 3 partial surfaces 3a are applied on the surface thereof by means of a screen-printing method or else in another way.
  • FIG. 4 schematically shows a variant of a method in which a cylindrical object, such as a pin 1b, is rolled on the surface of, for example, a plate-shaped tool 10 in the direction of the arrow 11 in order to trigger particle expansion in certain surface areas.
  • a cylindrical object such as a pin 1b
  • a plate-shaped tool 10 in the direction of the arrow 11 in order to trigger particle expansion in certain surface areas.
  • corresponding heating elements 12 are present, which have a flush with the surface of the tool contact surface 7a.
  • the heating elements 12 are arranged in a grid corresponding to the later pattern of the raised structures produced. Its contact surface 7a corresponds to the size of the raised surface areas 2c to be generated.
  • the respectively required relative speed between the pin 1b and the tool 10 depends on the desired contact duration between the coating 4 and a heating element 12.
  • the thermal treatment in the coating 4 can also be carried out so that the pin is held stationary and rotatable about its central longitudinal axis, wherein the tool 10 is moved, for
  • aqueous polyurethane dispersion (Alberdingk APU 1061) 1) 83% Polyurethane thickener (Rheolate 255) 2) 1 % Polyurethane thickener (Rheolate 244) 2) 2.3% Dispersing additive (Disperbyk-192) 3) 1 % Expandable hollow microspheres (Expancel 551 DU40) 4) 9% Wetting agent (Tego Wet 510) 5) 0.3% Mineral oil-based defoamer (Drewplus T 4202) 6) 0.4% aqueous pigment preparation (Levanyl Blue G-LF) 7) 3%
  • Colorless water-based topcoat Binder aqueous polyurethane dispersion (Alberdingk U 210) 1) 80% expandable hollow microspheres (Expancel 820 SL 40) 4) 18% Polyurethane thickener (Rheolate 244) 2) 1.5% Thickener (DSX 3290) 8th) 0.2% Mineral oil-based defoamer (Drewplus T 4202) 6) 0.3%
  • UV-curable lacquer UV binder (Genome 1343) 9) 13% Polymerization inhibitor (Genorad 16) 9) 0.3% UV binder (Genome 5275) 9) 11% Thickener (Aerosil 380) 10) 0.3% UV binder, (Specialty Resin 01-554) 9) 16% UV photoinitiator (Irgacure 819) 11) 1 % UV photoinitiator, (Darocur 1173) 11) 2% UV pigment preparation, (Microlith Black CK) 11) 0.5% Defoamer (Byk 020) 3) 0.2% Softfeeling additive (Daiplacoat RHC-731 Clear) 12) 11% Matting agent (Syloid Rad 2105) 13) 3% UV binder, (Genomer 6050 / TM) 9) 29% Expandable hollow microspheres (Expancel 551 DU 40) 4) 12.7%
  • Colorless solvent-based topcoat Binding agent (nitrocellulose H 22) 14) 19% Plasticizer based on tributyl citrate (Citrofol A 1) 4) 5% Resin binder, (Kunstkarz SK) 15) 6% Solvent (acetone) 16) 60% expandable hollow spheres (Expancel 091 DU 120) 4) 10%
  • Binder For water-based printing inks suitable for screen printing Binder: aqueous polyurethane dispersion (Liopur 97-282) 17) 50.6% Polyurethane thickener (Rheolate 244) 2) 3% aqueous pigment preparation (Levanyl Blue G-LF) 7) 0.7% aqueous pigment preparation (Levanox white RNZ-SF) 7) 5% Solvent (1,2-propanediol) 18) 10% Defoamer (EFKA 2526) 19) 0.7% Expandable hollow microspheres (Expancel 091 DU 140) 4) 30%

Abstract

Die Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung von Oberflächenbeschichtungen auf Gegenständen, insbesondere von Stiften, bei dem
  • zumindest auf einem Teil der Oberfläche (3) eine Beschichtung (4) aufgebracht wird, in der expandierbare Partikel enthalten sind, und
  • in einem Flächenbereich (2,2a) der Beschichtung (4) die Partikel zur Expansion gebracht werden.
Die Erfindung betrifft außerdem einen Gegenstand, dessen Oberfläche zumindest teilweise mit einer Beschichtung (4) versehen ist, wobei die Beschichtung (4) expandierbare Partikel enthält und wobei in einem erhabenen Flächenbereich (2, 2a) der Beschichtung die Partikel expandiert sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Oberflächenbeschichtungen von Gegenständen, insbesondere von Stiften und einen Gegenstand mit einer Oberflächenbeschichtung. Oberflächen von Gebrauchsgegenständen werden vielfach mit einer Beschichtung, beispielsweise durch Sprühen oder Tauchen mit einem Lacküberzug versehen. Für eine optisch ansprechende Oberfläche eines Gegenstands sind meist weitere Maßnahmen zur Oberflächengestaltung erforderlich. Auch kommt es häufig vor, dass eine Beschichtung besondere haptische Eigenschaften, beispielsweise eine erhöhte Griffigkeit aufweisen soll. Das Aufbringen einer zusammenhängenden, die Griffigkeit erhöhenden Beschichtung bereitet in der Regel keine besonderen Schwierigkeiten. Anders ist dies, wenn die Griffigkeit der Oberfläche durch aus dieser vorstehende Flächenbereiche der Beschichtung, beispielsweise erhabene Strukturen aus rutschfesten Massen in Form von Noppen, Rippen oder dergleichen erreicht werden soll. Hierzu ist es bekannt, auf die Oberfläche eine zunächst fließfähige und später zu erhabenen Strukturen aushärtende Masse zu applizieren. Aufgrund der Fließfähigkeit im Zeitpunkt der Applikation ist eine exakt reproduzierbare Form nur schwierig zu erreichen, was insbesondere dann zu nicht tolerierbaren Ergebnissen führt, wenn ein aus einer Vielzahl gleichförmiger Strukturen bestehendes Muster erzeugt werden soll. Durch das Verfließen der aufgebrachten Massen entstehen Strukturen oder Muster mit unscharfen oder ineinanderfließenden Rändern. Das exakte kontrollierte Aufbringen von fließfähigen Massen ist außerdem technisch relativ aufwendig, da Vorrichtungen mit exakt arbeitenden Dosiersystemen erforderlich sind.
  • Davon ausgehend ist es die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren vorzuschlagen, mit dem sich auf technisch einfache Weise auf Gegenständen und insbesondere auf Stiften qualitativ hochwertige, optisch und haptisch ansprechende Beschichtungen mit erhabenen Bereichen herstellen lassen. Aufgabe ist es weiterhin, einen Gegenstand und insbesondere einen Stift mit einer qualitativ hochwertigen, optisch und haptisch ansprechenden Oberflächenbeschichtung zu schaffen.
  • Diese Aufgaben werden nach Anspruch 1 bzw. nach Anspruch 8 gelöst. Bei dem Verfahren nach Anspruch 1 wird zumindest auf einem Teile der Oberfläche eine Beschichtungsmasse aufgebracht, in der expandierbare Partikel enthalten sind, wobei in einem Flächenbereich der Beschichtung die Partikel zur Expansion gebracht werden. Durch diese Verfahrensweise ergeben sich eine Vielzahl von gestalterischen Möglichkeiten, indem auf technisch einfache Weise auf einer Oberfläche eines Gegenstandes, insbesondere eines Blei-, Farb-, und Kosmetikstiftes Flächenbereiche mit unterschiedlicher Dicke und dadurch beispielsweise erhabene Strukturen zur Erhöhung der Griffigkeit erzeugt werden können. Dies erfolgt durch eine selektive Expansion der in der aufgebrachten Beschichtung enthaltenen vorzugsweise thermisch expandierbaren Partikel. Der Anteil der erhabenen Flächenbereiche kann z.B. größer sein als die übrigen Bereiche der Beschichtung, so dass die Designelemente wie Muster oder Schriftzüge vertieft sind.
  • Als expandierbare Partikel werden bei einer besonders bevorzugten Verfahrensweise Mikrohohlkugeln, insbesondere solche verwendet, die im nicht expandierten Zustand eine mittleren Partikelgröße von 2 µm bis 45 µm haben. Mikrohohlkugeln bestehen aus einem thermisch erweichbaren Polymermantel, der eine leicht verdampfbare Flüssigkeit umschließt. Bei Erwärmung erweicht das Polymermaterial und die Mikrohohlkugel wird durch die im Inneren verdampfende Flüssigkeit um ein Vielfaches ihrer ursprünglichen Größe aufgebläht. Die expandierenden Mikrohohlkugeln führen so zu einer Volumenvergrößerung der Beschichtung, wodurch erhabene Strukturen bzw. Flächenbereiche entstehen, die eine erhöhte Oberflächenrauhigkeit und Griffigkeit aufweisen.
  • Darüber hinaus ist aber auch die Verwendung von anorganischen Partikeln wie Blähglimmer oder insbesondere Blähgraphit oder von Partikeln aus expandierbaren Kunststoffen denkbar.
  • Die Expansion der Partikel erfolgt vorzugsweise in Kontakttechnik. Dabei wird ein mindestens auf die erforderliche Expansionstemperatur erhitzter Körper mit einer der Umrissform und Fläche des erhabenen Flächenbereichs der Beschichtung entsprechenden Kontaktfläche mit der Beschichtung in Berührung gebracht. Im Gegensatz zu den eingangs erwähnten herkömmlichen Methoden lassen sich Muster mit scharf umgrenzten und vor allen Dingen exakt gleichförmigen erhabenen Strukturen erzeugen. Zur Erwärmung eines dem späteren erhabenen Flächenbereichs entsprechenden Areals werden bei einer bevorzugten Verfahrensvariante etwa in einem Hubstempel integrierte erhitzte Körper zur Oberfläche des Gegenstandes hin und nach der Expansion der Partikel von dieser wieder weg bewegt.
  • Die Expansion der Partikel kann auch kontaktlos erfolgen, indem beispielsweise ein einem erhabenen Flächenbereich entsprechender Bereich der Beschichtung mit einem energiereichen Lichtstrahl, etwa einem Laserstrahl beaufschlagt wird. Die Querschnittsfläche eines solchen Lichtstrahls lässt sich ebenfalls exakt festlegen, insbesondere wenn Laserlicht verwendet wird.
  • Die Applikation der Beschichtung ist in jedem Fall problemlos beispielsweise durch Tauchen, Sprühen, Streichen, mit dem Durchstoßverfahren oder auch durch Siebdruck möglich. Letzteres Verfahren eignet sich beispielsweise dann, wenn nur Teilbereiche der Oberfläche mit einer expandierende Partikel enthaltenden Beschichtung versehen werden sollen. Bei einem Durchstoßverfahren werden beispielsweise holzummantelte Stifte über eine Eingangsöffnung in einen flüssige Beschichtungsmasse enthaltenden Behälter eingeschoben, wobei die Stifte den Behälter über eine Ausgangsöffnung wieder verlassen, an welcher überflüssige Beschichtungsmasse abgestreift wird. Nach Trocknung oder bereits im nicht ausgehärteten Zustand der Beschichtung werden die Partikel eines bestimmten Teilflächenbereiches auf die jeweils geeigneten Art und Weise, insbesondere durch Wärmeeinwirkung in ihren expandierten Zustand überführt.
  • Die expandierenden Partikel können zum Teil die Oberfläche der Beschichtung durchbrechen, wodurch Risse und Grate entstehen, die einerseits eine optischen und andererseits einen haptischen Effekt ergeben. Es ist denkbar, dass für eine griffige Beschichtung ein Material verwendet wird, das selbst rutschfest bzw. griffig ist. Die expandierten Partikel dienen dann in erster Linie dazu, erhabene Teilflächenbereiche bzw. Strukturen zu bilden und etwa infolge der genannten Riss- und Gratbildung die Griffigkeit weiter zu erhöhen. Denkbar ist aber auch, dass die Partikel vorzugsweise kontaktlos expandiert werden, wenn die Beschichtungsmasse noch nicht vollständig erhärtet ist, beispielsweise noch zähflüssig ist. Als Ergebnis könnten erhabene Flächenbereiche erhalten werden, in denen die expandierten Partikel die Oberfläche der Beschichtung nicht durchbrechen, sondern mit Beschichtungsmasse überzogen sind.
  • In Fällen von Stiften oder sonstigen Gegenständen mit rundem oder ovalem Querschnitt, etwa von Werkzeugstielen wie Pinsel-oder Hammerstielen kann die oben erwähnte Kontakttechnik so abgewandelt werden, dass der zu behandelnde Gegenstand auf einer Fläche eines Körpers abgerollt wird, auf der mindestens die Expansionstemperatur der Partikel aufweisende Kontaktflächen angeordnet sind. Mit dieser Rolltechnik können auf technisch sehr einfache Weise erhabene Strukturen in komplexen Mustern erzeugt werden.
  • Ein die eingangs erwähnte Aufgabe lösender Gegenstand weist eine Beschichtung mit expandierbaren Partikeln auf, wobei in einem erhabenen Flächenbereich der Beschichtung die Partikel expandiert sind. Wie bereits weiter oben geschildert, ist neben der vorteilhaften einfachen Herstellung insbesondere der gestalterische Freiheitsgrad für Oberflächengestaltungen hervorzuheben. Beispielsweise kann der jeweilige Anteil der erhabenen bzw. nicht erhabenen Teilflächenbereiche variieren. Erhabene Beschichtungsbereiche können etwa den weitaus größeren Teil einer beschichteten Fläche bilden, d.h. die geschmacklich prägenden Elemente der beschichteten Oberfläche werden, wie weiter oben schon erwähnt, durch Vertiefungen z.B. in Form eines Schriftzuges gebildet. Eine weitere Gestaltungsmöglichkeit besteht darin, dass die Beschichtungsmasse und die beigemengten Partikel unterschiedliche Färbungen aufweisen. Dadurch lassen sich erhabene und nicht erhabene bzw. vertiefte Teilflächenbereiche mit deutlich unterschiedlichem farblichen Erscheinungsbild erzeugen.
  • Besonders vorteilhaft lassen sich die gestalterischen Effekte bei Massenprodukten wie Blei-, Farb- und Kosmetikstiften anwenden. Insbesondere gilt dies für holzummantelte Stifte. Bevorzugt sind Mikrohohlkugeln als expandierbare Partikel, wobei diese im Ausgangszustand eine mittlere Partikelgröße von 5-20 µm aufweisen und im expandierten Zustand mindestens um das Doppelte vergrößert sind.
  • Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine schematische Querschnittsdarstellung durch einen Oberflächenbereich eines Gegenstands, beispielsweise eines Stifts, welche die thermische Behandlung einer expandierbaren, Partikel enthaltenden Beschichtung in Kontakttechnik verdeutlicht,
    Fig. 2
    den Oberflächenbereich von Fig. 1 nach der thermischen Behandlung,
    Fig. 3
    eine Draufsicht auf einen Stift, dessen Oberfläche nur teilweise mit einer expandierbare Partikel enthaltenden Beschichtung versehen ist,
    Fig. 4
    eine schematische Querschnittsdarstellung, welche eine Verfahrensvariante der Kontakttechnik nach Fig. 1 zeigt,
  • Ein Gegenstand, im Folgenden wird auf einen holzummantelten Stift 1 bezug genommen, dessen Oberfläche mit erhabenen Strukturen bzw. Flächenbereichen 2,2a versehen werden soll, wird zunächst entweder auf seiner gesamten Oberfläche 3 oder einer Teilfläche 3a (Fig. 3), eine expandierbare Partikel, beispielsweise Mikrohohlkugeln enthaltende Beschichtung 4 aufgebracht. Dabei können z.B. Mikrohohlkugeln mit einem Mantel aus Mischpolymer (CAS-Nr. 25214) verwendet werden, die von der Akzo Nobel Chemicals GmbH, D-46446 Emmerich erhältlich sind. Als Ausgangsmasse für die Beschichtung kann etwa eine Zubereitung gemäß den weiter unten aufgeführten Beispielen verwendet werden. Im Falle eines Stiftes 1, der insgesamt mit einer Beschichtung 4 versehen werden soll, wird zweckmäßigerweise das weiter oben schon kurz geschilderte Durchstoßverfahren verwendet. Sollen dagegen nur Teilflächen 3a mit einer expandierbare Partikel enthaltenden Beschichtung 4 versehen werden, wie etwa bei dem in Fig. 3 gezeigten Stift 1a, so kann dies z.B. im Siebdruckverfahren erfolgen. Nachdem die Beschichtung 4 erhärtet ist, wird eine selektive Expansion vorgenommen. Dazu wird ein Areal 5 der Oberfläche 3 bzw. der Beschichtung 4 auf eine Temperatur erwärmt, die oberhalb der Expansionstemperatur der jeweils verwendeten Partikel liegt. Die Größe des Areals 5 entspricht dabei einem späteren erhabenen Flächenbereich 2,2a. Wird, wie in Fig. 1 gezeigt, für die Expansion der Partikel die Kontakttechnik angewendet, wird ein auf mindestens die jeweilige Expansionstemperatur erhitzter Körper 6 mit einer einem erhabenen Flächenbereich 2,2a entsprechenden Kontaktfläche 7 mit der Beschichtung 4 in Kontakt gebracht. Wenn eine Vielzahl von erhabenen Strukturen 2,2a erzeugt werden soll, sind eine entsprechende Anzahl von Körpern 6 erforderlich. Diese können allesamt an einen gemeinsamen Träger 8, beispielsweise in einer oder mehreren Reihen angeordnet sein. Die Kontaktfläche 7 ist im wesentlichen der Kontur der zu behandelnden Oberfläche angepasst, beispielsweise bei einem Stift ebenso wie dessen Oberfläche zylinderförmig gekrümmt. Die Querschnittsform eines erhabenen Flächenbereiches 2,2a lässt sich in gewissem Ausmaß durch die Form der Kontaktfläche 7 beeinflussen. Wie in Fig. 2 verdeutlicht ist, kann die Oberseite eines Flächenbereiches 2 etwa entsprechend der Oberfläche des Stiftes 1 ausgeformt sein, d.h. sie verläuft etwa koaxial zur Stiftoberfläche 3. Denkbar ist jedoch auch eine z.B. ballige Ausformung eines erhabenen Flächenbereiches 2a. Eine solche Ausgestaltung wird etwa durch eine komplementär, also konkav ausgeformte Kontaktfläche 7a unterstützt.
  • Bei dem Stift 1a von Fig. 3 sind auf dessen Oberfläche 3 Teilflächen 3a mit Hilfe eines Siebdruckverfahrens oder auch auf andere Weise aufgebracht. Innerhalb der Teilflächen 3a sind erhabene Strukturen bzw. Flächenbereiche 2b vorhanden, die beispielsweise mit der oben beschriebenen Kontakttechnik erzeugt wurden.
  • In Fig. 4 ist eine Verfahrensvariante schematisch dargestellt, bei der ein zylindrischer Gegenstand, etwa ein Stift 1b auf der Oberfläche eines beispielsweise plattenförmigen Werkzeugs 10 in Richtung des Pfeiles 11 gerollt wird, um in bestimmten Oberflächenbereichen eine Partikelexpansion auszulösen. Zu diesem Zweck sind in dem Werkzeug erhitzten Körpern entsprechende Heizelemente 12 vorhanden, die eine mit der Oberfläche des Werkzeugs fluchtende Kontaktfläche 7a aufweisen. Die Heizelemente 12 sind in einem dem späteren Muster der erzeugten erhabenen Strukturen entsprechenden Raster angeordnet. Ihre Kontaktfläche 7a entspricht der Größe der zu erzeugenden erhabenen Flächenbereiche 2c. Die jeweils erforderliche Relativgeschwindigkeit zwischen dem Stift 1b und dem Werkzeug 10 hängt von der gewünschten Kontaktdauer zwischen der Beschichtung 4 und einem Heizelement 12 ab. Die thermische Behandlung in der Beschichtung 4 kann auch so erfolgen, dass der Stift ortsfest und drehbar um seine Mittellängsachse gehalten ist, wobei das Werkzeug 10 beispielsweise in Richtung des Pfeiles 11 bewegt wird.
  • Als Beschichtung kommen exemplarisch folgende Rezepturen in Betracht (Prozentangaben sind Gewichtsprozent):
    • Beispiel 1:
  • Für das Durchstoßverfahren geeigneter Lack auf Wasserbasis
    Bindemittel: wässrige Polyurethan-Dispersion (Alberdingk APU 1061) 1) 83 %
    Polyurethan-Verdicker (Rheolate 255) 2) 1 %
    Polyurethan-Verdicker (Rheolate 244) 2) 2,3 %
    Dispergier-Additiv (Disperbyk-192) 3) 1 %
    expandierbare Mikrohohlkugeln (Expancel 551 DU40) 4) 9 %
    Netzmittel (Tego Wet 510) 5) 0,3 %
    mineralöl-basierter Entschäumer (Drewplus T 4202) 6) 0,4 %
    wässrige Pigmentpräparation (Levanyl Blau G-LF) 7) 3 %
    • Beispiel 2:
  • Farbloser Decklack auf Wasserbasis
    Bindemittel: wässrige Polyurethan-Dispersion (Alberdingk U 210) 1) 80 %
    expandierbare Mikrohohlkugeln (Expancel 820 SL 40) 4) 18 %
    Polyurethan-Verdicker (Rheolate 244) 2) 1,5 %
    Verdicker (DSX 3290) 8) 0,2 %
    mineralöl-basierter Entschäumer (Drewplus T 4202) 6) 0,3 %
    • Beispiel 3:
  • Farbiger UV-härtbarer Lack
    UV-Bindemittel: (Genomer 1343) 9) 13 %
    Polymerisationsinhibitor (Genorad 16) 9) 0,3 %
    UV-Bindemittel (Genomer 5275) 9) 11 %
    Verdicker (Aerosil 380) 10) 0,3 %
    UV-Bindemittel, (Speciality Resin 01-554) 9) 16 %
    UV-Photoinitiator (Irgacure 819) 11) 1 %
    UV-Photoinitiator, (Darocur 1173) 11) 2 %
    UV-Pigmentpräparation, (Microlith Black C-K) 11) 0,5 %
    Entschäumer (Byk 020) 3) 0,2 %
    Softfeeling-Additiv (Daiplacoat RHC-731 Clear) 12) 11 %
    Mattierungsmittel (Syloid Rad 2105) 13) 3 %
    UV-Bindemittel, (Genomer 6050/TM) 9) 29 %
    expandierbare Mikrohohlkugeln (Expancel 551 DU 40) 4) 12,7 %
    • Beispiel 4:
  • Farbloser lösemittelhaltiger Decklack
    Bindemittel (Nitrocellulose H 22) 14) 19 %
    Weichmacher auf der Basis von Tributylcitrat (Citrofol A 1) 4) 5 %
    Harz-Bindemittel, (Kunstkarz SK) 15) 6 %
    Lösungsmittel (Aceton) 16) 60 %
    expandierbare Hohlkugeln (Expancel 091 DU 120) 4) 10 %
    • Beispiel 5:
  • Für den Siebdruck geeigneter Farblack auf Wasserbasis
    Bindemittel: wässrige Polyurethan-Dispersion (Liopur 97-282) 17) 50,6 %
    Polyurethan-Verdicker (Rheolate 244) 2) 3 %
    wässrige Pigmentpräparation (Levanyl Blau G-LF) 7) 0,7 %
    wässrige Pigmentpräparation (Levanox Weiß RNZ-SF) 7) 5 %
    Lösungsmittel (1,2 Propandiol) 18) 10 %
    Entschäumer (EFKA 2526) 19) 0,7 %
    expandierbare Mikrohohlkugeln (Expancel 091 DU 140) 4) 30 %
    • Hersteller:
    1. 1) Alberdingk Boley GmbH, D-47829 Krefeld
    2. 2) Elementis, Ambachtsweg 8, 4906 CH Oosterhout, Holland
    3. 3) Byk Chemie GmbH, D-46462 Wesel
    4. 4) Akzo Nobel Chemicals GmbH, D-46446 Emmerich
    5. 5) Tego Chemie Service GmbH, D-45127 Essen
    6. 6) Drew Ameroid Deutschland GmbH, D-63073 Offenbach
    7. 7) Bayer AG, D-51368 Leverkusen
    8. 8) Cognis Deutschland GmbH, D-40551 Düsseldorf
    9. 9) Rahn AG, CH-8050 Zürich
    10. 10) Degussa AG, D-60287 Frankfurt a. M.
    11. 11) Ciba, CH-4002 Basel
    12. 12) Gustav Grolman GmbH & Co. KG, D-41468 Neuss
    13. 13) Grace Davison Europe, D-67547 Worms
    14. 14) Hagedorn AG, D-49078 Osnabrück
    15. 15) Degussa Hüls / Creanova Spezialchemie GmbH, D 53859 Niederkassel
    16. 16) Biesterfeld Spezialchemie GmbH, D-20095 Hamburg
    17. 17) Synthopol Chemie, D-21605 Buxtehude
    18. 18) Merck KGaA, D-64293 Darmstadt
    19. 19) EFKA Additives B.V., 8440 AN Heerenveen, Netherlands
    Bezugszeichenliste
    • 1
    Stift
    2
    erhabener Flächenbereich
    3
    Oberfläche
    3a
    Teilfläche
    4
    Beschichtung
    5
    Areal
    6
    Körper
    7
    Kontaktfläche
    8
    Träger
    9
    Oberseite
    10
    Werkzeug
    11
    Pfeil
    12
    Heizelement

Claims (15)

  1. Verfahren zur Herstellung von Oberflächenbeschichtungen von Gegenständen, insbesondere von Stiftoberflächen, bei dem
    - zumindest auf einen Teil der Oberfläche (3) eine Beschichtung (4) aufgebracht wird, in der expandierbare Partikel enthalten sind, und
    - in einem Flächenbereich (2,2a) der Beschichtung (4) die Partikel zur Expansion gebracht werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    gekennzeichnet durch
    die Verwendung von thermisch expandierbaren Partikeln.
  3. Verfahren nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass thermische expandierbare Mikrohohlkugeln verwendet werden.
  4. Verfahren nach Anspruch 3,
    gekennzeichnet durch
    die Verwendung von Mikrohohlkugeln mit einer mittleren Größe von 2 µm bis 45 µm im nicht expandierten Zustand.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Erwärmung eines einem späteren erhabenen Flächenbereich (2,2a) entsprechenden Areals (5) durch Kontaktierung mit der Kontaktfläche (7) eines mindestens auf die Expansionstemperatur der Partikel erhitzten Körpers (6) erfolgt.
  6. Verfahren nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Körper (6) zur Erwärmung des Areals (5) zur Oberfläche (3) hin und nach der Expansion der Partikel von dieser weg bewegt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass es für im Querschnitt dreieckige oder hexagonale Gegenstände verwendet wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass es für im Querschnitt dreieckige oder hexagonale Stifte verwendet wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass ein Gegenstand mit rundem oder ovalem Querschnitt auf der Fläche eines Werkzeugs (10) abgerollt wird, auf der mindestens die Expansionstemperatur der Partikel aufweisende Kontaktflächen (7a) angeordnet sind.
  10. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass damit auf der Oberfläche (3) eines holzgefassten Stiftes (1) erhabene Flächenbereiche (2, 2a) erzeugt werden.
  11. Gegenstand, insbesondere Stift (1), dessen Oberfläche zumindest teilweise mit einer Beschichtung (4) versehen ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Beschichtung (4) expandierbare Partikel enthält und dass in einem erhabenen Flächenbereich (2, 2a) der Beschichtung die Partikel expandiert sind.
  12. Gegenstand nach Anspruch 11,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Stift (1) ein holzummantelter Stift ist.
  13. Gegenstand nach Anspruch 11 oder 12,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Beschichtung (4) Mikrohohlkugeln als expandierbare bzw. expandierte Partikel enthält.
  14. Gegenstand nach Anspruch 13,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Mikrohohlkugeln im Ausgangszustand eine mittlere Partikelgröße von 5-45 µm aufweisen und im expandierten Zustand mindestens um das Doppelte vergrößert sind.
  15. Gegenstand nach einem der Ansprüche 11 bis 14,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Anteil an Flächenbereichen (2,2a) mit expandierten Partikeln größer ist der Anteil an Flächenbereichen mit nicht expandierten Partikeln.
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