JP3165862B2 - 光沢効果を与える材料を基板に被着する方法 - Google Patents

光沢効果を与える材料を基板に被着する方法

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、金属などの光沢効果を発生させる材料を基
板に被着する方法に関するものであり、その際、基板
は、少なくとも、120℃まで形状不変である適切な材料
で構成される。
対象物上で高光沢効果を得るために、最新の技術水準
に従って、例えば、電気クロームメッキ、ニッケルメッ
キ、あるいはアルマイト処理を行う。それに関して、所
望の高光沢効果を得るために、例えば、表面の艶出しと
いった経費の掛かる基本材料の事前処理が必要である。
更にその上、例えば、アルミニウムの上のクローム等、
特定の材料は、永続的に高光沢金属被覆することができ
ない。それに加えて、対応する方法には、環境に高い負
担が掛かるようになるといった欠点がある。
また、湿式エナメル被着法と組み合わせて、PVD−
法、あるいは、CVD−法によって、金属被覆を得ること
ができるということも知られている。しかしながら、そ
の際、腐食の危険がある領域では、必要とされる有効寿
命を得ることができない。湿式エナメル機械的及び化学
的耐久性は、強い負担の掛かる部品に被着するには十分
ではない。しばしば、腐食の保護を望むのは、大いに問
題がある。また、湿式エナメル技術が理由で、望ましく
ない環境への負担が生じる。
ドイツ特許公開第33 33 381号から、スパッター及
びイオン・メッキといった乾式メッキによって、２成分
−ポリウレタン被覆、あるいは、UV−硬化性被覆から成
る高耐候性基層の上に金属層を生成し、高耐候性の２成
分−ポリウレタン・エナメル、あるいは、UV−硬化性エ
ナメルを被着することによって、金属層の上に最上層を
生成するための方法が知られている。この方法は、合成
樹脂形成隊にのみ関連するものである。金属的な光沢を
被着するために、２成分−ポリウレタン被覆、あるいは
UV−硬化性被覆から成る基層を表面に被着することがど
うしても必要である。その際、形成体自身によって、あ
るいは基層のいずれかによって、着色される。
本発明は、始めに述べた種類の方法を利用して、その
際、環境へ負担を掛けずに、一方では、基本的に任意の
材料の高光沢金属被覆を得て、他方では、均一な品質を
有するほとんどあらゆる所望の形状を得る、という問題
を基礎としている。
この問題は、一方では、以下の工程を用いる方法によ
って解決される： ａ）−基板を洗浄すること。
ｂ）−プラズマ・プロセスが行われる真空室の中で、洗
浄済みの基板に光沢効果を発生させる金属を被着するこ
と。
ｃ）−引き続いて、最上層として、粉末エナメル層を被
着して、その層を焼き付けること。
及び、他方では、本発明に従って、次のような工程に
よって解決される： ａ′）基層として、基板の上に粉末エナメル層を焼き付
けて、被着すること。
ｂ′）プラズマ・プロセスを行う真空室の中で、基層を
設けた基板に光沢効果を発生させる金属を被着するこ
と。
ｃ′）引き続いて、最上層として、粉末エナメル層を被
着して、焼き付ける。
基層として、粉末エナメル層を使用するが、ほぼ120
〜240℃の基板の温度で、その粉末エナメル層を焼き付
ける。焼き付け持続時間は、約８〜30分である。
従って、本発明に従って、提示した温度領域で変形を
示さない基板を塗布することができる。こうした材料に
は、例えば、金属、セラミック、ガラス、合成樹脂、特
に、ファイバー強化合成樹脂、等が含まれる。
基層を塗布することによって、基板の表面を平坦にす
ることができる。すなわち、粗い表面でも、機械的処理
を行うことなく、「金属被覆」を行うことができる。と
いうのは、焼き付けようとする粉末エナメル層が、場合
によっては、本来存在する粗さが覆われるように、覆う
表面を塗り込める作用を果すからである。
粉末の場合、特に、ポリエステル−樹脂−化合物が重
要であり、その際、基板への析出を静電気で行う。
その場合、プラズマ・プロセスで、光沢効果を発生さ
せる材料を被着する。材料としては、例えば、アルミニ
ウム、クローム、チタン、銀、金、等が問題となる。そ
のために、基板を反応室に入れて、その中で、まず、少
なくとも10−４ミリバール、特に、10−４ミリバール〜
10−５ミリバールの圧力を発生させる。そうすることに
よって、必要とされる範囲で、特に、酸素分子と窒素分
子を分離しなければならない。引き続いて、１ミリバー
ルと10−３ミリバールとの間の圧力が発生するまで、反
応室にプロセス・ガス（不活性ガス、あるいは反応性ガ
ス）を供給する。最後に、グロー放電を行い、その際
に、プラズマが生成される。その場合、プラズマの中に
入れた基板の上に気化した金属が析出するように、その
プラズマの中で、所望の金属的効果を発生する金属を蒸
着する。
反応室の内部の直流電流、あるいは高周波（kHz、あ
るいはMHz、特に、13.56MHz）によって、陽極（受容
体）と陰極（基板）との間に電解が生じることによっ
て、あるいは、反応室の外部に発生した高周波電解（GH
z、マイクロ波）によって、必要とされるプラズマが発
生する。
高周波によってプラズマを発生させる際には、電極が
十分に分極することを保証するために、基板の表面が受
容体表面よりも小さい、ということに注意しなければな
らない。
また、アーク気化器、レーザー気化器を用いるか、あ
るいは、陰極噴霧（単一陰極、あるいは二重陰極）によ
って、被着を行うこともできる。気化プロセス、あるい
は噴霧プロセスによって、プラズマが発生させられるの
で、この種の被着の場合には、別個にプラズマを発生さ
せることは行わない。
金属被覆を行ってから、中間ステップで、例えば、プ
ラズマ重合によって、保護層を形成することができ、そ
の後、保護層の上に最上層を被着する。この最上層は、
その構造と製作法から、基層に匹敵するものである。す
なわち、特に、ポリエステル−樹脂−化合物で構成され
る粉末を静電気で分離して、８〜30分の期間、120℃〜2
40℃との間の温度領域で焼き付けるのである。
最後に、特に、炭素化合物で構成される保護層を更に
最上層の上に被着することができる。
−それ自身、及び／あるいは、それを組み合わせて−特
徴を引き出そうとする請求の範囲からだけではなく、図
面から引き出せる好ましい実施例の後述の説明からも、
本発明のその他の詳細、利点、及び特徴が明らかにな
る。
次のような図面を示してある： 図1:光沢効果を与える材料の層の構造。
図2:方法の概略図 図3:プラズマ・チャンバの原理 ポリエステル−樹脂−化合物で構成される粉末を任意
の形状を示す基板（10）の上に静電気で被着してから、
基板温度を120℃〜240℃にして、８〜30分間にわたって
焼き付けて、25μｍ〜125μｍの厚さの基層（12）を得
る。こうした方法によって、恐らく、本来存在する基板
（10）の表面の粗さが均等にされる、ということが保証
される。その代わりに、あるいは補完的に、基板の表面
を洗浄することができる。
基板（10）は、金属、セラミック、ガラス、あるいは
合成樹脂といった基本的に任意の材料で構成することが
でき、その際、もちろん、使用しようとする焼き付け温
度において、必要とされる形状安定性が保証される、と
いうような副次的条件を満たさなければならない。
次に、さしあたって、基層を有する基板（10）を10−
４〜10−５ミリバールの圧力を発生させる反応室の中に
入れる。このような方法で、そうでなければ、特に、望
ましくない反応を発生させる恐れのある酸素分子、及
び、窒素分子を分離する。
引き続いて、反応室にプロセス・ガス、特に、アルゴ
ンを供給して、その際、１〜10−３ミリバールの最終圧
力を発生させる。
高光沢効果を対象の上に与えるために、最新の技術水
準に従って、例えば、電気クローム・メッキ、ニッケル
・メッキ、あるいはアルマイト処理を行う。その際、所
望の光沢効果を得るために、表面の艶出しといった経費
の掛かる基本材料の事前処理が必要である。それに加え
て、例えば、アルミニウムの上のクロームといった高光
沢の金属被覆を行うことができない。更に、対応する方
法には、それにより、環境への負担が高くなるという欠
点がある。
形成されたプラズマの中では、アルミニウム、クロー
ム、チタン、銀、あるいは金といった金属が気化され
て、反応室の中にある基板（10）に被着する。すなわ
ち、基層（12）、あるいは洗浄済みの基板に高光沢金属
効果を発生させる層（14）を設ける。
層（14）を被着した後で、別の工程ステップで、静電
気による粉末被着によって、最上層（16）を被着する
が、その際、工程プロセスは、基層（10）を形成するた
めに行う工程プロセスに対応する。最上層（16）も、25
μｍ〜125μｍの厚さを有していなければならない。最
上層（16）によって、良好な機械的、及び化学的な耐久
性が得られる。
このような方法によって、層（12）、（14）、及び
（16）の厚さは、全体で約50μｍ〜250μｍとなる。
所望の範囲で光沢効果を変化させるために、基層（1
2）、あるいは最上層（16）として、艶消し、あるいは
光沢のある粉末エナメルを使用することができ、この粉
末エナメルは、最上層（16）の場合には、透明、あるい
は着色顔料を塗らなければならない。
場合によっては、別の工程ステップで、ここでは示し
ていない、炭素化合物で構成され、引っ掻き傷に対して
高い耐久性のある最終層を被着することができる。
図２には、例えば、次のような成形体に被着するため
の連続設備のプロセス概略図を示してある。
基準符合（18）が記載された事前処理区域で、提示し
た成形体（基板（10））を洗浄、脱脂して、その後で、
転換処理を行う。引き続いて、温風を用いて乾燥を行
う。その後で、成形体（10）を粉末キャビネットＩ（2
0）に入れ、そこで、基層（12）、特に、粉末エナメル
層を自動的に塗布する。粉末キャビネットＩ（20）の中
で、静電気で粉末層を塗布することができる。
粉末キャビネットＩ（20）から出した後で、成形体
（10）を炉Ｉ（22）に入れて、まず、その中のIR−区域
を通過させて、成形体を、例えば、200℃〜220℃の領域
の所望の基板温度まで加熱する。
基層（12）を焼き付けられた後、実施例では、チャン
バ（26）、（28）、及び（30）で構成されるHV−マルチ
・チャンバー循環設備（24）を通過する。その際、チャ
ンバ（26）は入口バッファに又、チャンバ（30）は出口
バッファとなっている。チャンバ（28）では、特に、プ
ラズマ蒸気によって、本来の光沢効果を発生させる材料
の被着が行われる。
チャンバ（30）から出た後、成形体（10）は、粉末キ
ャビネットII（32）に導かれ、この粉末キャビネットで
は、特に、静電気による分離によって、粉末エナメル層
の形の最上層（16）が被着される。引き続いて、赤外線
区域（36）と焼き付け区域（38）を有する炉II（34）を
通過して、その中で、対象物（10）は、所望の温度、例
えば、約200℃〜220℃まで加熱される。その後、循環経
路から出すために、対象物（10）を冷却する。
高真空−マルチ・チャンバー−循環設備（24）は、例
えば、寸法が同じ大型真空チャンバ（26）、（28）、及
び（30）で構成されており、ゲート（51）、（52）、
（53）、及び（54）によって互いに分離されている。成
形体（10）は、まず、ゲート（S1）を通過して、入口バ
ッファ（26）に導かれる。入口バッファは、プロセス・
チャンバ（28）に発生する圧力まで排気される。その圧
力に達したら、ゲートS2及び（S3）が開かれる。プラズ
マ・チャンバ（28）に置かれた成形体は、出口バッファ
（30）に移動し、入口バッファ（26）に置かれた成形体
は、プロセス・チャンバ（28）に移動する。引き続い
て、ゲート（S2）、（S3）が閉じられ、入口バッファ
（26）及び出口バッファ（30）に通気され、引き続い
て、ゲート（S1）及び（S4）が開かれる。蒸着された成
形体（10）を出口バッファ（30）から出し、次の成形体
（10）を入口バッファ（26）に入れることができる。そ
れと平行して、既にプラズマ・チャンバ（28）の中にあ
る成形体（10）に蒸着することができる。
こうしたシステムの利点は、サイクル時間が短いこと
である。というのは、プロセス・チャンバ（28）が常に
真空に保たれ、排気、通気、及び蒸気といった作業過程
を平行して行うことができるからである。
図３には、プラズマ・チャンバ（28）の原理図を示し
てある。プラズマ・チャンバには、アースされたハウジ
ング（30）が含まれており、そのハウジングの中には、
光沢効果を発生させる材料を被着する基板（10）が配置
されている。その際、陰極（32）の間には、基板（10）
があり、その陰極は、直流電源（34）から出て、マイナ
ス極に隣接している。
次に、陰極（32）と基板（10）との間には、プラズマ
が生成される。
サポート（36）を介して、ハウジング（30）を真空ポ
ンプと接続することができる。必要とされるプロセス・
ガス自身は、接続部（38）を介して供給することができ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｃ２３Ｃ 14/14 Ｃ２３Ｃ 14/14 Ｚ Ｈ０５Ｈ 1/46 Ｈ０５Ｈ 1/46 Ａ (72)発明者 シュビング，トーマス ドイツ連邦共和国 36391 ジンタル― モットガース ブリュッケンシュトラー セ 24 (72)発明者 シュビング，ユルゲン ドイツ連邦共和国 36391 ジンタル― モットガース ブリュッケンシュトラー セ 24 (56)参考文献 特開 平２−276293（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C23C 24/08 C23C 14/02,14/14 B05D 5/06 H05H 1/46

Claims (12)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】基板（10）が、少なくとも、120℃まで形
    状安定性がある適切な材料から成り、以下の工程で構成
    される、光沢効果を与える金属を基板（10）に被着する
    方法： ａ）基板（10）を洗浄すること。 ｂ）プラズマ・プロセスが行なわれる真空チャンバの中
    で、洗浄済みの基板に光沢効果を与える金属を被着する
    こと。 ｃ）引き続いて、最上層（16）として粉末エナメル層を
    被着して、その層を焼き付けること。
  2. 【請求項２】基板（10）が、少なくとも、120℃まで形
    状安定性がある適切な材料から成り、以下の工程で構成
    される、光沢効果を与える金属を基板（10）に被着する
    方法： ａ′）基層（12）として、基板に粉末エナメル層を焼き
    付けて、被着すること。 ｂ′）プラズマ・プロセスが行なわれる真空チャンバの
    中で、基層を設けた基板に光沢効果を発生させる金属を
    被着すること。 ｃ′）引き続いて、最上層（16）として粉末エナメル層
    を被着して、その層を焼き付けること。
  3. 【請求項３】最上層（12）の上に保護層を被着すること
    を特徴とする請求項１に記載の方法。
  4. 【請求項４】約120℃〜240℃の基板の温度で、粉末エナ
    メル層の形で基層（12）を焼き付けることを特徴とする
    請求項２に記載の方法。
  5. 【請求項５】約８分〜30分間にわたって、粉末エナメル
    層を焼き付けることを特徴とする請求項４に記載の方
    法。
  6. 【請求項６】基層（10）を備えた基板（10）を反応室
    （24）の中に配置し、その反応室の中では、少なくとも
    10-4〜10-5ミリバール、特に、10-4〜10-5ミリバールの
    圧力があり、引き続いて、約１〜10-3ミリバールの圧力
    PPを発生させるためのプロセス・ガスを反応室に供給
    し、更に、圧力PPで、プラズマ・プロセスを実行するこ
    とを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１に記載の
    方法。
  7. 【請求項７】約120℃〜240℃の基板の温度で、最上層
    （16）を焼き付けることを特徴とする請求項１に記載の
    方法。
  8. 【請求項８】約８分〜30分間にわたって、最上層（16）
    の焼き付けを行なうことを特徴とする請求項７に記載の
    方法。
  9. 【請求項９】静電気によって、あるいは、焼結によっ
    て、特に、サイクロン燒結法で、粉末エナメル層に必要
    とされる粉末を被着することを特徴とする請求項１ない
    し８のいずれか１に記載の方法。
  10. 【請求項１０】基層（12）、及び／あるいは、最上層
    （16）のそれぞれの層の厚さが、約25μｍ〜125μｍで
    あることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１に
    記載の方法。
  11. 【請求項１１】基板（10）の上に被着された層（12,14,
    16）が、約50μｍ〜250μｍの全体的厚さを有すること
    を特徴とする請求項１ないし10のいずれか１に記載の方
    法。
  12. 【請求項１２】プラズマを発生、あるいは誘導するため
    に、高周波、直流電圧、単一の陰極噴霧、あるいは二重
    陰極噴霧、アーク気化、あるいは、レーザを利用するこ
    とを特徴とする請求項１ないし11のいずれか１に記載の
    方法。
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