DE19639202A1 - Verfahren zum Herstellen glatter Oberflächen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen glatter Oberflächen auf einer Trägerfläche, die mit einem strahlen­ härtbaren Lack beschichtet und anschließend die Lackschicht einer Härtungsstrahlung ausgesetzt wird.

Die Einsatzmöglichkeiten von Materialien mit glatter Ober­ fläche sind sehr vielfältig. Vorwiegend eignen sich diese zur weiteren Beschichtung, um damit beispielsweise gut reflektie­ rende Materialien, wie z. B. Spiegel o. ä., herzustellen.

Bekannt als Trägermaterial ist Glas, welches von sich aus bereits eine glatte Oberfläche aufweist, so daß gute Refle­ xionseingenschaften erreicht werden können. Allerdings gestal­ tet sich die Weiterbearbeitung aufwendig und die Verformbar­ keit ist erheblich erschwert.

Andere Materialien, wie Metallbleche, sind zwar leichter zu bearbeiten, aber wegen der Rauhigkeit ihrer Oberfläche nur mangelhaft zur Herstellung glatter Flächen geeignet. Um hier­ bei zu glatten Oberflächen zu gelangen, sind besondere Aus­ gangsmaterialien erforderlich.

Bekannt ist ein Material der genannten Art, welches aus einem gewalzten Aluminiumband von sehr hoher Reinheit besteht. Die Reinheit beträgt dabei mindestens 99,9%. Dieses Aluminiumband wird einer elektrolytischen Behandlung zum Zwecke des naßche­ mischen Glänzens unterzogen. Dabei werden Unebenheiten der Oberfläche eingeebnet und deren Rauhigkeit wird verringert. In einem anschließenden Anodisierprozeß, auch bekannt als Eloxie­ ren, wird eine Aluminiumoxidschicht mit einer porösen Struktur erzeugt, die in einem anschließenden ebenfalls naßchemischen Prozeß verdichtet wird, indem sie einer Behandlung mit heißem Wasser mit Vernetzungsmittel und anderen chemischen Zusätzen ausgesetzt wird. Die so erzeugte Aluminiumschicht besitzt eine hohe Transmission im Wellenlängenbereich des von ca. 200 nm bis 4500 nm.

Derartig beschichtetes Aluminiumband wird oft als Halbzeug bei der Reflektorherstellung in der Leuchtenindustrie eingesetzt. Nachteilig ist bei diesem Flächenmaterial und dessen Herstel­ lung, daß einerseits das Ausgangsmaterial infolge der hohen Anforderungen, die an dieses Material gestellt werden, teuer ist und daß andererseits beim Herstellungsprozeß, insbesondere beim Eloxieren, zu deponierende Abfälle in erheblicher Menge anfallen, viel Wasser sowie Elektroenergie benötigt werden. Die Lichtreflexion dieses Materiales liegt bei etwa 85%.

Weiterhin ist es bekannt, bei der Herstellung z. B. von Reflek­ toren für Autoscheinwerfer die Voraussetzungen für das Ab­ scheiden von Schichten mit hoher gerichteter Reflexion dadurch zu schaffen, daß auf einen Kunststoff- oder Metallreflektor­ grundkörper mit sphärischer Form ein Lack aufgebracht wird, der über Ultraviolett- oder Infrarotstrahlung getrocknet wird. Auf diesen Lack wird dann eine dünne hochreflekierende Alumi­ niumschicht aufgedampft und in Vakuumfolge darauf eine dünne, schwach vernetzte Monomerschicht mittels einer Glimmentladung abgeschieden. Dadurch wird eine hochreflekierende Oberfläche auf der Innenseite des Reflektors geschaffen, die allerdings keinerlei mechanischen und nur geringen chemischen Belastungen ausgesetzt werden kann, was bei Autoscheinwerfern deshalb unkritisch ist, weil die Öffnung des Reflektorgrundkörpers weitgehend durch eine dicht schließende Streuscheibe abgedeckt wird. Dadurch werden mechanische oder chemische Einwirkungen auf das hochreflektierende Schichtsystem weitgehend verhin­ dert, die ansonsten zur Zerstörung dieses Schichtsystems füh­ ren würden. Wegen der Notwendigkeit der Schaffung eines weit­ gehend abgeschlossenen Raumes innerhalb des Reflektors ist diese Lösung vorwiegend auf die Herstellung von Autoscheinwer­ fern begrenzt.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen glatter Oberflächen auf einer Trägerfläche anzugeben, welches unter Gewährleistung einer geringen Rauhig­ keit den Einsatz eines kostengünstigen Materiales als Träger­ fläche erlaubt, das den Einsatz naßchemischer Prozesse vermei­ det und eine Verformbarkeit des Flächenmateriales ermöglicht.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Lackschicht vor dem Härten mit einer für die Härtungsstrahlung durchlässigen Poly­ merfolie kaschiert wird, daß die Strahlenhärtung durch die Polymerfolie vorgenommen wird und daß die Polymerfolie nach dem Härten rückstandsfrei abgezogen wird.

Durch das Aufbringen einer Lackschicht auf die Trägerschicht wird grundsätzlich erreicht, daß die Rauhigkeit der Träger­ fläche vermindert wird. Allerdings ist die Güte der Oberfläche der Trägerfläche, d. h. der Oberfläche der Lackschicht abhängig von dem Auftragsverfahren. Ein Aufspritzen der Lackschicht z. B. kann infolge ungleichmäßiger Verteilung der Spritztropfen zu einer gewellten Oberfläche führen. Auch kann die Zeit für das Glattlaufen einer Lackschicht - sofern ein solches Glatt­ laufen infolge der Lackkonsitenz möglich ist - für einen Fer­ tigungsprozeß negative Auswirkungen haben. Mit dem Aufbringen der Polymerfolie kann die Oberfläche der Lackschicht gestaltet werden. Im noch fließfähigen Zustand nimmt die Lackoberfläche die Oberflächenstruktur der Folie an. Durch den Härtungspro­ zeß, der mittels der durch die Folie hindurchtretenden Elek­ tronenstrahlung erzielt wird, wird die Form der Lackschicht fixiert, so daß sie nach dem Härten und nach dem Abziehen der Folie eine Oberflächenstruktur aufweist, die der Oberflächen­ struktur auf der Kaschierseite der Polymerfolie entspricht.

Eine Ausführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß die Lackschicht aus einer durch Netz- und Verlaufsmittel modi­ fizierten Lackformulierung besteht und vor dem Kaschieren durch Rakeln vorgeformt wird.

Damit wird schon bei der Lackbeschichtung eine glatte Ober­ fläche hergestellt, so daß die Herstellung einer hohen Ober­ flächengüte mit einer Polymerfolie erleichtert wird.

Eine Möglichkeit besteht darin, daß die Lackschicht mit einer auf ihrer Kaschierseite glatten Polymerfolie kaschiert wird.

Polymerfolie ist mit einer sehr glatten Oberflächenstruktur herstellbar. Wird eine derartige Folie zur Kaschierung einge­ setzt, ist es möglich, eine Lackschicht mit einer sehr glatten Oberfläche herzustellen.

Eine andere Möglichkeit sieht vor, daß die Lackschicht mit einer auf ihrer Kaschierseite strukturierten Polymerfolie kaschiert wird.

Für einige Anwendungsfälle kann es vorteilhaft sein, daß die Oberfläche zwar glatt, d. h. mit einer geringen Rauhigkeit aber bewußt uneben ausgebildet ist, was bei der Herstellung von diffusen Reflektoren Verwendung finden kann. Günstig ist hier der Einsatz einer strukturierten Polymerfolie, da sodann die Oberflächenstruktur, die nach der Beschichtung die Träger­ fläche aufweisen soll, bereits durch eine strukturierte Lack­ schicht aufgeprägt wird.

Die erfindungsgemäße Aufgabenstellung wird auch dadurch ge­ löst, daß die Lackschicht durch Beschichten mit einer durch Netz- und Verlaufsmittel modifizierten Lackformulierung, nach­ folgendem Rakeln und anschließender Härtung hergestellt wird.

Damit ist es ebenfalls möglich, eine Lackschicht mit einer hohen Oberflächengüte, d. h. einer geringen Mikrorauhigkeit herzustellen.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, daß als Bindemittel für den Lack zur Herstellung der Lackschicht Acrylate, Epoxide oder Vinylehter/Maleat-System eingesetzt werden.

In einer besonders günstigen Gestaltung des Verfahrens besteht die Lackschicht aus einem elektronenstrahlhärtbaren Lack und wird zur Härtung einer Elektronenstrahlung ausgesetzt.

Zur Vermeidung von Umwelteinflüssen, insbesondere zur Vermei­ dung von Einflüssen von Umgebungsluft kann es zweckmäßig sein, daß die Härtung der Lackschicht in Inertgasumgebung erfolgt.

Eine weitere Möglichkeit der Gestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß als Trägerfläche Bandmaterial eingesetzt wird und eine Oberfläche des Bandmateriales mit einem durch Elektronenstrahlung härtbaren Lack beschichtet wird. Nicht zuletzt dadurch wird es möglich daß das Aufbrin­ gen der Lackschicht und das anschließende Härten im kontinu­ ierlichen Durchlauf des Bandmateriales erfolgen kann, wodurch sich die Produktivität des Verfahrens erhöht.

In einer vorteilhaften Variante des Verfahrens ist vorgesehen, daß die Trägerfläche aus Metall besteht.

In bevorzugter Weise besteht die Trägerfläche aus Aluminium­ band. Dabei kann es sich beispielsweise um technisch gewalztes Aluminiummaterial handeln, welches relativ kostengünstig er­ hältlich ist.

Weiterhin besteht die Möglichkeit, daß die Lackschicht nach dem Härten und gegebenenfalls nach dem Entfernen der Polymer­ folie einer weiteren Beschichtung unterzogen wird.

Je nach Anwendungsfall können hierbei Schutz-, Zwischen oder Reflexionsschichten aufgebracht werden, die sodann dem glatten Oberflächenverlauf folgen.

Nach der Härtung der Lackschicht kann zweckmäßigerweise eine energiabsorbierende und haftvermittelnde Schicht aufgebracht werden. Hierbei besteht die Möglichkeit, daß auf die energie­ absorbierende und haftvermittelnde Schicht eine weitere Be­ schichtung aufgebracht wird. Diese Schicht dient also in aller Regel als Zwischenschicht für darüberliegende Schichten. Ei­ nerseits soll damit das Haftvermögen für die darüberliegenden Schichten erhöht werden. Andererseits kann damit eine ther­ mische Beeinflussung der Lackschicht bei nachfolgenden Be­ schichtungsprozessen, die in höheren Temperaturen verlaufen, vermieden werden.

Diese energieabsorbierende haftvermittelnde Schicht kann aus siliziumorganischen Verbindungen bestehen. Vorteilhaft ist es, die Dicke dieser Schicht im Bereich von 5 bis 50 nm zu wählen.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbei­ spieles näher erläutert werden. Die zugehörige Zeichnung zeigt in schematischer Darstellung verschiedene Verfahrensschritte.

In der Ausgangssituation a) liegt die Trägerfläche 1 in Form eines entfetteten Aluminiumbandes vor.

In dem Verfahrensschritt b) wird auf die Trägerfläche 1 eine Lackschicht 2 in Form eines elektronenstrahlhärtbaren Lackes aufgebracht. Die Lackschicht 2 weist in diesem Zustand noch Fließeigenschaften auf.

Auf diese Lackschicht 2 wird in dem Verfahrensschritt c) eine auf ihrer der Lackschicht 2 zugewandten Seite glatte Polymer­ folie 3 aufgebracht. Infolge der Fließeigenschaften nimmt die Lackschicht die Struktur dieser glatten Polymerfolie 3 an.

Der Verfahrensschritt d) sieht eine Bestrahlung der Lack­ schicht 2 mit einer Elektronenstrahlung 4 vor. Infolge des Einflusses der Elektronenstrahlung kommt es zu einer Vernet­ zung des Lackes und damit zu einem Aushärten der Lackschicht 2.

Schließlich wird in dem Verfahrensschritt e) die Polymerfolie 3 rückstandsfrei von der nunmehr ausgehärteten Lackschicht 2 abgezogen. Auf der Oberfläche der Lackschicht 2 ist die glatte Flächenstruktur der Polymerfolie 3 eingeprägt.

Auf der Oberfläche der Lackschicht 2 wird nunmehr in nicht näher dargestellter Weise eine Reflexionsschichtsystem aufge­ baut, wodurch die Trägerschicht in diesem Falle der Herstel­ lung von Reflektormaterial dienen kann.

Bezugszeichenliste

1 Trägerfläche
2 Lackschicht
3 Polymerfolie
4 Elektronenstrahlung

Claims (17)

1. Verfahren zum Herstellen glatter Oberflächen auf einer Trägerfläche, die mit einem strahlenhärtbaren Lack be­ schichtet und anschließend die Lackschicht einer Härtungs­ strahlung ausgesetzt wird, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Lackschicht (2) vor dem Härten mit einer für die Härtungsstrahlung (4) durchlässige Poly­ merfolie (3) kaschiert wird, daß die Strahlenhärtung durch die Polymerfolie (3) vorgenommen wird und daß die Polymer­ folie (3) nach dem Härten rückstandsfrei abgezogen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Lackschicht (2) aus einer durch Netz- und Verlaufsmittel modifizierten Lackformulierung besteht und vor dem Kaschieren durch Rakeln vorgeformt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Lackschicht (2) mit einer auf ihrer Kaschierseite glatten Polymerfolie (3) kaschiert wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lackschicht (2) mit einer auf ihrer Kaschierseite strukturierten Polymerfolie (3) kaschiert wird.

5. Verfahren zum Herstellen glatter Oberflächen auf einer Trägerfläche, die mit einem strahlenhärtbaren Lack be­ schichtet wird, dadurch gekennzeich­ net, daß die Lackschicht (2) durch Beschichten mit einer durch Netz- und Verlaufsmittel modifizierten Lackformulie­ rung, nachfolgendem Rakeln und anschließender Härtung hergestellt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel für den Lack zur Herstellung der Lackschicht Acrylate, Epoxide oder Vinylehter/Maleat-System eingesetzt werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lackschicht (2) aus einem elektronenstrahlhärtbaren Lack besteht und zur Här­ tung einer Elektronenstrahlung (4) ausgesetzt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Härtung der Lack­ schicht (2) in Inertgasumgebung erfolgt.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Trägerfläche (1) Bandmaterial eingesetzt wird und eine Oberfläche des Band­ materiales mit einem durch Elektronenstrahlung (4) härt­ baren Lack beschichtet wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Aufbringen der Lackschicht (2) und das anschließende Härten im kontinuierlichen Durchlauf des Bandmateriales erfolgen.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerfläche (1) aus Metall besteht.

12. Verfahren nach Anspruch 9, 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerfläche (1) aus Aluminiumband besteht.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12 dadurch gekennzeichnet, daß die Lackschicht (2) nach dem Härten und gegebenenfalls nach dem Entfernen der Poly­ merfolie (3) einer weiteren Beschichtung unterzogen wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß nach der Härtung der Lackschicht (2) eine energiabsorbierende und haftvermittelnde Schicht aufgebracht wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß auf die energieabsorbierende und haftvermittelnde Schicht eine weitere Beschichtung aufge­ bracht wird.

16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die energieabsorbierende haftvermittelnde Schicht aus siliziumorganischen Verbin­ dungen besteht.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, da­ durch gekennzeichnet, daß die Dicke der Schicht im Bereich von 5 bis 50 nm liegt.