[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur partiellen Mattierung von UV-Lackschichten
mittels eines Excimer-Strahlers.
[0002] UV-Lackschichten weisen im Allgemeinen hohe Beständigkeit und Widerstandsfähigkeit
gegen mechanische, physikalische und chemische Einflüsse, insbesondere auch hohe Kratzfestigkeit
auf. Die Oberfläche solcher Lackschichten erscheint nach der Aushärtung in der Regel
glänzend oder matt, je nach Zusammensetzung des verwendeten Lacks.
[0003] Insbesondere für dekorative Zwecke werden jedoch auch nur teilweise mattierte Produkte
mit durchgehend hoher Kratzfestigkeit gewünscht.
[0004] Verfahren zur Mattierung von UV-Lackschichten sind bekannt.
[0005] So ist beispielsweise aus
EP 0 338 221 A eine aus mindestens zwei Schichten bestehende Folienbahn bekannt, die unter anderem
eine 3 - 30 µm dicke unter Mitverwendung mindestens eines monomeren, di- und/oder
trimeren Acrylates hergestellte Acrylat-Lackschicht aufweist, die aus einem Mattlack
auf der Basis eines Acrylatgemisches besteht, das durch Umsetzung mindestens eines
prepolymeren Acrylates mit mindestens einem monomeren, di- und/oder trimeren Acrylat,
hergestellt ist, wobei der Lack je 100 Gew.-Teile des Acrylatlackes (berechnet ohne
jedes Zusatzmittel, Verarbeitungshilfsmittel oder Treibmittel), 20 - 60 Gew.-Teile
eines Mattierungsmittels oder Mattierungsmittelgemisches, 1 - 10 Gew.-Teile eines
UV-Initiators oder UV-Initiatorgemisches, 0 - 10 Gew.-Teile eines Treibmittels oder
Treibmittelgemisches enthält oder daraus besteht. Der Eindruck der Mattierung ergibt
sich aus der Beimengung eines Mattierungsmittels in der Lackformulierung. Dadurch
erreicht man eine sogenannte Volumensmattierung, d.h. das Mattierungsmittel ist in
der Lackmatrix mehr oder weniger homogen verteilt und erzeugt dort eine Lichtstreuung,
die als Mattierung wahrgenommen wird.
[0006] Aus
EP 0 706 834 A ist ein Verfahren zur Herstellung von mit UV-härtbarem Lack beschichteten flächenförmigen
Trägermaterialien mit matter oder glänzender Oberfläche bekannt, wobei der Mattgrad
des UV-Lackes durch Zugabe von mono- und/oder difunktionellen Monomeren eingestellt
wird, und für die UV-Härtung mehrere Strahlenquellen mit definiertem Wellenlängenbereich
verwendet werden. Die Mattierung, die sich hier ergibt, entsteht durch die spezielle
Ausformung der Oberfläche bei der Aushärtung. Die restliche Lackschicht wird nicht
verändert. Man spricht in diesem Fall von einer Oberflächenmattierung.
[0007] Ferner ist aus
DE 44 39 350 C ein Verfahren zur Herstellung von mit UV-härtbarem Lack beschichteten flächenförmigen
Trägermaterialien mit matter oder glänzender Oberfläche bekannt, wobei der Mattgrad
des UV-Lackes durch Zugabe von mono- und/oder difunktionellen Monomeren eingestellt
wird, und für die UV-Härtung mehrere Strahlenquellen mit definiertem Wellenlängenbereich
verwendet werden, wobei der erste UV-Strahler ein monochromatisches UV-Licht mit einer
Wellenlänge von 172 nm aufweist und der zweite bzw. die nachfolgenden UV-Strahler
ein Lichtspektrum erzeugt bzw. erzeugen, dessen oder deren Wellenlängenbereich zwischen
210 und 900 nm liegt. Auch in diesem Fall liegt eine Oberflächenmattierung vor.
[0008] Aus der
WO 2007/068322 ist eine Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zur Modifizierung der Oberfläche
strahlenhärtbarer Lacke mittels photochemischer Mikrofaltung mit stabilen Bestrahlungs-
und Inertisierungsbedingungen zur Herstellung reproduzierbarer Strukturen und Texturen
unter Verwendung von 172 nm Excimer-UV-Systemen bekannt, die aus einem Quarzstrahler
höchster Quarzqualität mit einer mit hochfrequenter Hochspannung beaufschlagten Innenelektrode
und einer äußeren Masseelektrode besteht, wobei das zur Inertisierung des Kanals zur
Bestrahlung des Beschichtungsgutes verwendete Gas durch die Decke des Lampengehäuses
axial über dem Strahlerrohr eingespeist und bei optimalem Druckverlust im Verteilerelement
so verteilt wird, dass die Vorrichtung realisiert:
● einen gleichmäßig niedrigen Sauerstoffgehalt für eine optimale homogene UV-Dosisleistung
über die gesamte Bestrahlungslänge ohne wesentliche Verluste durch Absorption,
● eine gleichmäßige Lampenkühlung zur Erhöhung des UV-Emissionswirkungsgrades und
zur Vermeidung des Einbrennens einer beispielsweise netzförmigen Masseelektrode,
● eine Lampenspülung gegen Strahlerverschmutzung sowie eine Reduzierung der Oxidation
der Masseelektrode,
● dass bei innen wassergekühlten Excimerstrahlern die Innenkühlung und zugleich der
UV-Output durch größere Strahlerdurchmesser verbessert werden und
● die Lampe in einem optimalen Frequenz- und Leistungsbereich bezüglich Wirkungsgrad
und Lebensdauer der Strahlerröhre zu betreiben ist.
[0009] Aus
DE 198 42 510 ist ein Verfahren zur Herstellung von dekorativen und funktionellen Oberflächen aus
elektronenstrahl- oder UV-härtenden Farb- und Lackschichten, die aus Acrylaten, Epoxiden,
Vinylethern, Styren, oder anderen strahlenhärtbaren Komponenten oder daraus abgeleiteten
Hybridsystemen bestehen, auf starren oder flexiblen Substraten durch Einstrahlung
monochromatischen kurzwelligen UV-Lichtes bekannt, das in der Lage ist, in der aus
Monomeren oder Oligomeren oder einem Monomer-/Oligomersystem bestehenden auf ein vorgenanntes
Substrat aufgetragenen Nassschicht Polymerradikale zu erzeugen, wodurch an deren Oberfläche
und in den oberflächennahen Schichten eine Polymerisation und Vernetzung ausgelöst
wird, die über Schrumpfung zur Mikrofaltung führt, wobei das Mikrofaltungsbild für
einen strahlenhärtbaren Lack und dessen Zusammensetzung durch die Wahl der verarbeitungstechnischen
und technologischen Parameter wie UV-Wellenlänge, Photonendosis = UV-Strahlerleistung/Transportgeschwindigkeit
der Lackschicht, Sauerstoffkonzentration in der Bestrahlungszone, Beschichtungsstärke,
Viskosität, Substrat, Pigmentierung, Additive, Beschichtungstechnik, Bestrahlungsfolge
und zeitlichen Abstand eingestellt wird und bei Realisierung dieser definierten Parameter
im Wiederholungsfall das Mikrofaltungsbild reproduzierbar ist.
[0010] Alle diese Verfahren stellen vollflächige, mattierte Lackschichten bereit. Eine partielle
Mattierung kann höchstens dann erzielt werden, wenn bereits der UV-Lack partiell aufgebracht
wird, wobei dann an den nicht bedruckten Stellen das Trägersubstrat zum Vorschein
kommt. Das bedeutet jedoch auch, dass an den unbedruckten Stellen die Kratzfestigkeit
der Folienoberfläche deutlich niedriger als die der UV-Lackschicht ist. Alternativ
kann die Trägerfolie zunächst vollflächig mit einer kratzfesten UV-Lackschicht beschichtet
und anschließend partiell mit einer matten UV-Lackschicht beschichtet werden. Dabei
sind jedoch zwei Arbeitsschritte notwendig und es entsteht ein Dickenunterschied zwischen
den mattierten und glänzenden Stellen.
[0011] Aufgabe der Erfindung war es, ein Verfahren bereitzustellen, bei dem keine vollflächige,
sondern eine partielle Mattierung von UV-Lackschichten in einem einzelnen Arbeitsgang
möglich ist.
[0012] Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur partiellen Mattierung von UV-Lackschichten,
wobei auf ein Trägersubstrat eine UV-Lackschicht aufgetragen wird und diese anschließend
mit einem Excimer-Strahler behandelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Excimer-Strahler
innerhalb einer Schablone, die für die Excimer-Strahlung durchlässige und für die
Excimer-Strahlung undurchlässige Bereiche aufweist, situiert ist, und die UV-Lackschicht
durch die Schablone mit dem Excimer-Strahler partiell belichtet wird.
[0013] Zur Durchführung des Verfahrens wird zunächst auf ein Trägersubstrat eine UV-Lackschicht
aufgebracht.
[0014] Als Trägersubstrate kommen beispielsweise Trägerfolien vorzugsweise flexible Kunststofffolien,
beispielsweise aus PI, PP, MOPP, PE, PPS, PEEK, PEK, PEI, PSU, PAEK, LCP, PEN, PBT,
PET, PA, PC, COC, POM, ABS, PVC, PTFE, ETFE (Ethylentetrafluorethylen), PFA (Tetrafluorethylen-Perfluorpropylvinylether-Fluorcopolymer),
MFA (Tetrafluor-methylen-Perfluorpropylvinylether-Fluorcopolymer), PTFE (Polytetra-fluorethylen),
PVF (Polyvinylfluorid), PVDF (Polyvinylidenfluorid), und EFEP (EthylenTetrafluorethylen-Hexafluorpropylen-Fluorterpolymer)
in Frage.
[0015] Die Trägerfolien weisen vorzugsweise eine Dicke von 5 - 700 µm, bevorzugt 5 ― 200
µm, besonders bevorzugt 5 - 50 µm auf.
[0016] Ferner können als Trägersubstrat auch Metallfolien, beispielsweise AI-, Cu-, Sn-,
Ni-, Fe- oder Edelstahlfolien mit einer Dicke von 5 ― 200 µm, vorzugsweise 10 bis
80 µm, besonders bevorzugt 20 - 50 µm dienen. Die Folien können auch oberflächenbehandelt,
beschichtet oder kaschiert beispielsweise mit Kunststoffen oder lackiert sein.
[0017] Ferner können als Trägersubstrate auch zellstofffreies oder zellstoffhaltiges Papier,
thermoaktivierbares Papier oder Verbunde mit Papier, beispielsweise Verbunde mit Kunststoffen
mit einem Flächengewicht von 20 - 500 g/m
2, vorzugsweise 40 - 200 g/m
2. verwendet werden.
[0018] Ferner können als Trägersubstrate Gewebe oder Vliese, wie Endlosfaservliese, Stapelfaservliese
und dergleichen, die gegebenenfalls vernadelt oder kalandriert sein können, verwendet
werden. Vorzugsweise bestehen solche Gewebe oder Vliese aus Kunststoffen, wie PP,
PET, PA, PPS und dergleichen, es können aber auch Gewebe oder Vliese aus natürlichen,
gegebenenfalls behandelten Fasern, wie Viskosefasern eingesetzt werden. Die eingesetzten
Vliese oder Gewebe weisen ein Flächengewicht von etwa 20 g/m
2 bis 500 g/m
2 auf. Gegebenenfalls müssen die Vliese oder Gewebe oberflächenbehandelt werden.
[0019] Alle Trägersubstrate können als bahnförmige Substrate oder als Stückgut vorliegen.
[0020] Das Stückgut kann beispielsweise in Form von Platten, Fliesen oder sonstiger Formate
aus gegebenenfalls beschichtetem Holz, Kunststoff, Metall, Keramik und dergleichen
beschaffen sein. Die Dicke dieser Substrate beträgt in der Regel einige mm oder cm.
[0021] Auf dem Trägersubstrat können bereits erste Schichten aufgebracht sein, z.B. Lack-
oder Metallschichten, die einen optischen Effekt bewirken (Farbe, Farbeffekte, Glanz,
Reflexion) oder funktionelle Eigenschaften haben (Haftung, Benetzung der UV-Lackschicht,
elektrische Leitfähigkeit, optisch aktive, insbesondere beugungsoptisch aktive oder
optische Eigenschaften, magnetische Eigenschaften).
[0022] Der UV-Lack kann über bekannte Auftragsverfahren, wie z.B. Walzenauftragsverfahren,
Druck- (Tiefdruck-, Flexo-, Offset- oder Digitaldruckverfahren), Gieß- oder Sprühverfahren,
über Schlitzdüsenbeschichtung oder Curtain Coating erfolgen. Die Auswahl des Auftragsverfahrens
ist grundsätzlich unerheblich, der Fachmann wird bevorzugt jedoch ein solches Verfahren
wählen, das auf dem Substrat eine Schicht mit möglichst homogener Dicke und möglichst
glatter Oberfläche erzeugt. Jedoch kann auch durch die charakteristische Oberflächenstruktur
des jeweiligen Lackauftrags im Zusammenspiel mit der partiellen Mattierung ein interessanter,
optisch ansprechender Kontrast entstehen.
[0023] Der UV-Lack liegt dabei als Gemisch von Monomeren bzw. Oligomeren mit einem oder
mehreren Photoinitiatoren und ggf. weiteren Inhaltsstoffen wie Pigmenten, Additiven
oder Lösungsmitteln vor.
Grundsätzlich sind alle strahlungshärtbaren UV-Lackzusammensetzungen geeignet, insbesondere
jedoch die Zusammensetzungen, die aus
DE 44 39 350 bekannt sind und auf die Härtung mit einem Excimer-Strahlung mit der Bildung einer
mikrorauen oder -gefalteten Oberfläche reagieren.
[0024] Die Dicke der aufgetragenen Lackschicht beträgt üblicherweise zwischen 1 und 1000
µm. Bei Foliensubstraten liegt die Schichtdicke üblicherweise im Bereich von 1 - 20
µm, bei Platten, deren Dicke in der Regel deutlich größer ist, liegt die Schichtdicke
eher im Bereich von 50 -1000 µm.
[0025] Das beschichtete Trägersubstrat wird anschließend gegebenenfalls in einem thermischen
Trockner bzw. Umlufttrockner vorgetrocknet, wodurch auch eventuell in der Schicht
vorhandene flüchtige Komponenten, wie z.B. Lösemittel, entfernt werden.
[0026] Danach wird das beschichtete Trägersubstrat der Excimer-Bestrahlung zugeführt. Der
Excimer-Strahler ist quer zur Transportrichtung des Trägersubstrats orientiert und
relativ zur Bahn so positioniert, dass die erzeugte UV-Strahlung auf die beschichtete
Seite des Trägersubstrats trifft und dort eine Vernetzungsreaktion an der Oberfläche
des UV-Lacks initiiert.
[0027] Der eigentliche Excimer-Strahler, also die Lampe, die die Excimer-Strahlung erzeugt,
wird dabei innerhalb einer umlaufenden Schablone positioniert, die um den Strahler
rotiert. Die Länge der Lampe ist so bemessen, dass sie breiter als das Trägersubstrat
ist, um eine homogene Strahlungsleistung über die gesamte Breite zu gewährleisten.
Die Schablone weist UV-durchlässige und UVundurchlässige Bereiche entsprechend den
gewünschten Strukturen, die mattiert erscheinen sollen, auf.
[0028] Eine solche Schablone kann in einer Ausführungsform wie eine Rotationssiebdruckschablone
gestaltet sein, d.h. aus einem zylindrischen netz- oder gewebeartigen Gerüst bestehen,
das partiell mit einer UV-undurchlässigen Schicht, beispielsweise einer Kunststoffschicht,
versiegelt ist und somit an diesen versiegelten Stellen nicht mehr transparent ist.
An den Stellen, an denen das Netz oder Gewebe nicht beschichtet ist, ist die Schablone
zumindest teilweise transparent. Die Durchlässigkeit der Schablone wird dabei vom
Durchmesser der Netz- bzw. Gewebefasern und der Maschenweite des Netzes bzw. Gewebes
bestimmt und kann durch geeignete Auswahl der Materialien auch beeinflusst werden.
Die Herstellung einer solchen Schablone erfolgt in demselben Verfahren, das zur Herstellung
von Rotationsdrucksieben eingesetzt wird. Die Strukturen, die damit erzeugt werden
können, sind identisch mit solchen, die auch mittels Rotationssiebdruck generiert
werden können. Das netz- oder gewebeartige Gerüst kann dabei auch aus Metall bestehen.
[0029] In einer weiteren Ausführungsform ist die Schablone aus einem Metallzylinder geformt,
der offene Aussparungen aufweist, in denen die Excimer-Strahlung die Schablone völlig
ungehindert passieren kann. Die Aussparungen können dabei mechanisch, d.h. durch einen
Bohr- oder Fräsprozess oder mittels Laserschneiden in den Zylinder eingebracht werden.
Hinsichtlich der Strukturen, die mit einer solchen Schablone erzeugt werden können,
bestehen jedoch Einschränkungen, da die Schablone nach der Bearbeitung noch eine hinreichende
mechanische Stabilität aufweisen muss, um den bei der Montage bzw. bei der Rotation
auftretenden Kräften standzuhalten.
[0030] Eine weitere Ausführungsform kann dermaßen beschaffen sein, dass die Schablone aus
einem Material, wie z.B. Quarz, MgF
2, oder dergleichen, besteht, das für die Wellenlänge der Excimer-Strahlung transparent
ist. Aus diesem Material wird ein Zylinder hergestellt und auf dessen Oberfläche werden
Bereiche maskiert, sodass an diesen Stellen keine Excimer-Strahlung mehr durchdringt.
Dazu wird beispielsweise die Oberfläche des Zylinders mit einer Metallschicht, die
z.B. aus Chrom oder Aluminium besteht und dick genug ist, um die Excimer-Strahlung
nicht durchzulassen, beschichtet. Die Beschichtung kann mit einem Vakuumbeschichtungsverfahren
oder galvanisch aufgebracht werden. Die Strukturierung erfolgt beispielsweise mit
einem photolithographischen Verfahren oder mit Hilfe eines Lasers durch Ablation.
Genauso ist es denkbar, dass eine Absorberschicht nur partiell an den zu maskierenden
Stellen, z.B. durch Bedruckung oder mittels aufgeklebter, für die Excimer-Strahlung
undurchlässigen, Abdeckungen aufgebracht wird. Auch bei dieser Ausführung können beliebige
Strukturen erzeugt werden, da der Zylinder an sich eine durchgehende tragende Struktur
darstellt.
[0031] Die Schablone wird über einen Motor direkt oder mittels eines Zahn- oder Keilriemens
oder Zahnrades angetrieben. Die Rotationsgeschwindigkeit der Schablone wird dabei
so eingestellt, dass die Tangentialgeschwindigkeit des Zylinders in der Ebene der
Maskierungsschicht identisch mit der Transportgeschwindigkeit des Substrats ist. Damit
wird gewährleistet, dass keine Relativbewegung zwischen der Schablone und dem Trägersubstrat
entsteht und die Strukturen der Schablone scharfkantig auf der Oberfläche des Lacks
abgebildet werden.
[0032] Zur Erzielung einer präzisen Kantenschärfe wird der Abstand zwischen Schablone und
Lackoberfläche möglichst gering gewählt, es muss jedoch ein geringer Spalt verbleiben,
da ansonsten die Gefahr der Anhaftung des Lackes auf der Schablone besteht. Der Abstand
liegt etwa im Bereich von 0,1 bis 10 mm.
Eine Veränderung dieses Abstands würde unweigerlich zu Schwankungen in der Kantenschärfe
führen, weshalb in einer bevorzugten Ausführungsform eine Folie im Bereich der Schablone
über eine Gegenwalze geführt wird, deren Abstand zur Schablone genau geregelt werden
kann. Die Folie wird dadurch derart stabilisiert, dass der Abstand zum Strahler innerhalb
einer geringen Toleranz konstant gehalten werden kann.
[0033] In einer weiteren Ausführungsform besteht die Schablone selbst aus einem endlosen,
bahnförmigen Gewebeband, das wie eine der oben beschriebenen Schablonen aus einem
netz- oder gewebeförmigen Substrat besteht, das partiell mit einem Excimer-undurchlässigen
Material beschichtet ist. Das Endlosband wird über mehrere Leitrollen rund um den
Excimer-Strahler geführt, wobei die Bahngeschwindigkeit identisch mit der Transportgeschwindigkeit
des Trägersubstrats gewählt wird. Anstatt eines netz- oder gewebeförmigen Substrats
kann auch eine Metallfolie mit Durchbrechungen verwendet werden. Durch die Bestrahlung
der Lackoberfläche mit der Excimer-Strahlung bildet sich lokal an den belichteten
Stellen eine mikroraue Oberfläche aus. Diese Oberflächenstruktur erzeugt nun einerseits
einen matten optischen Eindruck, da die Oberfläche Licht diffus streut. Andererseits
wird durch die Mikrofaltung und das dadurch entstehende Oberflächenrelief eine Haptik
erzeugt, die sich von einer glatten Lackoberfläche deutlich unterscheidet. In den
nicht belichteten Bereichen wird die Lackoberfläche nicht modifiziert, d.h. die Oberfläche
ist in demselben Zustand wie nach dem Auftrag des Lacks. Bevorzugt wird der Lack so
aufgetragen, dass die Oberfläche eine sehr hohe Glätte und somit einen sehr hohen
Glanz aufweist. Der Kontrast zwischen den mattierten und glänzenden Bereichen ist
dann besonders hoch.
Die Wellenlänge der Excimer-Strahlung liegt im Bereich von 110 - 300 nm, meist jedoch
bei 172 nm.
Aufgrund der geringen Eindringtiefe der Excimer-Strahlung in die Lackschicht wird
diese nur an der Oberfläche gehärtet, also in den ersten etwa 10 nm bis 1 µm. Die
restliche Lackschicht unter der gehärteten Oberfläche verbleibt noch in flüssigem
bzw. viskosem Zustand.
Die gesamte Einheit bestehend aus Excimer-Lampe und Schablone sowie ggf. einer Leitrolle
zur Einstellung des Abstands befindet sich in einer Einhausung, innerhalb derer eine
kontrollierte, inerte Atmosphäre, beispielsweise durch kontinuierliches Spülen mit
Argon, Stickstoff oder einem anderen Edelgas, eingestellt werden kann. Die Inertisierung
ist zwingend notwendig, um einerseits eine Absorption der Excimer-Strahlung durch
Komponenten der Umgebungsluft (CO
2, Wasserdampf) zu vermeiden und andererseits die Sauerstoff-Inhibierung der Vernetzungsreaktion
an der Lackoberfläche zu unterbinden. Die Sauerstoff-Inhibierung bewirkt, dass die
Radikale bzw. Kettenteile des UV-Lacks durch Einbau von Sauerstoff terminiert werden
und so nicht weiter polymerisieren können. Dieser Effekt tritt vor allem bei dünnen
Schichten (unter 1 µm) auf und ist daher insbesondere bei der oberflächlichen Härtung
von Lackschichten relevant.
[0034] Das teilweise belichtete Trägersubstrat gelangt nun zu einem zweiten UV-Strahler,
der jedoch mit Strahlung einer längeren Wellenlänge arbeitet, typischerweise im Bereich
von 300 - 500 nm. Dadurch wird erreicht, dass das in den matten Bereichen durch die
Excimerbehandlung erzeugte Oberflächenrelief sozusagen eingefroren und rasch fixiert
wird und die gesamte Lackschicht in allen Bereichen gleichzeitig durchgehärtet bzw.
vollständig vernetzt wird. Auch um den zweiten UV-Strahler kann ggf. eine Einhausung
zur Inertisierung mit Edelgasen oder Stickstoff vorgesehen sein.
[0035] Dadurch werden in einem einzelnen Arbeitsgang UV-Lackschichten mit matten und glänzenden
Bereichen hergestellt, wobei das Trägersubstrat auf der gesamten Fläche eine ausgezeichnete
Kratzfestigkeit und eine im Wesentlichen ebene Oberfläche, also keinen Höhenunterschied
zwischen glatten und mattierten Bereichen, aufweist.
[0036] Die auf diese Weise hergestellten Substrate mit einer partiell mattierten UV-Lackschicht
können als Dekorfolien oder -platten bzw. zur dekorativen Oberflächenveredelung für
Möbeloberflächen, Haushaltsgeräte, in der Innenarchitektur, der Innenausstattung von
Kraftfahrzeugen und dergleichen verwendet werden.
[0037] Sie können dabei je nach verwendetem Trägersubstrat auf Oberflächen unterschiedlicher
Beschaffenheit, beispielsweise auf Kunststoff-, Holz-, Verbundmaterial- oder Metallträger
aufgebracht werden, oder als Stückgut selbst verwendet werden.
[0038] Der größte Vorteil des hier beschriebenen Verfahrens liegt darin, dass es kontinuierlich
abläuft und der Transport des Trägersubstrats während der Belichtung nicht stoppen
muss. Damit ist eine effiziente, kostengünstige und großvolumige Produktion von dekorativen
Funktionsteilen möglich.
[0039] In Figur 1 ist ein Trägersubstrat mit einer partiell mattierten UV- Lackschicht dargestellt,
das nach einem Verfahren des Standes der Technik hergestellt wurde.
In Figur 2 ist ein Trägersubstrat mit einer partiell mattierten UV-Lackschicht dargestellt,
das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde.
In den Figuren 3 bis 5 sind Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt.
[0040] In den Figuren bedeuten 1 das Trägersubstrat, 2 eine glänzende UV-Lackschicht, 3
eine matte UV-Lackschicht, 4 eine erfindungsgemäße UV-Lackschicht, 4a eine erfindungsgemäße
UV-Lackschicht vor dem Aushärten, 5a matte und 5b glänzende Bereiche der Lackoberfläche,
6 die Siebdruckschablone mit für die Excimer-Strahlung durchlässigen Bereichen 6a
und für die Excimer-Strahlung undurchlässigen Bereichen 6b, 7 den Excimer-Strahler,
8 den UV-Strahler zur Aushärtung der UV-Lackschicht, 9 die Einhausungen der Excimer-
bzw. UV-Strahler, 10 das Auftragswerk, 11 die Abwickelvorrichtung, 12 die Aufwickelvorrichtung,
13 Umlenkrollen, 14 den Trockner, 15 die Excimer-Einheit mit rotierender Schablone
und Einhausung, 16 die UV-Trockner-Einheit mit Einhausung, 17 den Vorratsbehälter
für Stückgut, 18 den Behälter für fertig beschichtetes Stückgut, 19 das zu beschichtende
Stückgut, 20 eine Vorrichtung zum Auftragen des UV-Lacks und 21 das Förderband zum
Transport des Stückguts.
[0041] Figur 1 zeigt den Querschnitt eines mit einem partiell mattierten UV-Lack beschichteten
Trägersubstrats gemäß dem Stand der Technik. Das Trägersubstrat 1 ist zunächst vollflächig
mit einer glänzenden UV-Lackschicht 2 beschichtet. Auf diese wird mit einem Druckverfahren
ein mattierter UV-Lack 3 partiell gedruckt. In den Bereichen, in denen der mattierte
UV-Lack aufgedruckt ist, ist die Schichtdicke größer als in den Bereichen, in denen
nur der glänzende UV-Lack aufgebracht ist.
[0042] In Figur 2 ist der Querschnitt eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten
Trägersubstrats 1 gezeigt, das eine UV-Lackschicht 4 mit mattierten Bereichen 5a und
glänzenden Bereichen 5b der Lackoberfläche aufweist. Zwischen den mattierten und glänzenden
Bereichen ist kein Dickenunterschied in der Lackschicht erkennbar.
Figur 3 zeigt schematisch die Anordnung zur Durchführung der wesentlichen Verfahrensschritte
des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Das mit einer UV-härtbaren Lackschicht 4 beschichtete Trägersubstrat 1 wird kontinuierlich
am Excimer-Strahler 7 vorbeigeführt. Der Excimer Strahler 7 ist in einer Schablone
6 situiert, die für die Excimer-Strahlung durchlässige Bereiche 6a und für die Excimer-Strahlung
undurchlässige Bereiche 6b aufweist. Excimer-Strahler und Schablone sind wiederum
in einer Einhausung 9 situiert, die unter Inertgas (Ar oder N
2) gesetzt ist. Die Antriebseinheit für die Schablone ist aus Gründen der Übersichtlichkeit
in Fig. 3 nicht gezeigt.
Die Strahlung des Excimer-Strahlers 7 tritt in den für die Excimer-Strahlung durchlässigen
Bereichen 6a der Schablone 6 durch diese durch, trifft auf die Oberfläche der UV-Lackschicht
und erzeugt dort eine Mikrofaltung, wodurch eine matte Oberfläche 5a entsteht. In
den nicht durchlässigen Bereichen 6b findet keine Vernetzung der UV-Lackschicht statt
und es ergibt sich eine glänzende Lackoberfläche 5b. Anschließend wird das Trägersubstrat
zu einem UV-Strahler 8 geführt und so bestrahlt, dass eine durchgehend vernetzte UV-Lackschicht
4 erzeugt wird. Der UV-Strahler 8 ist gegebenenfalls in einer Einhausung 9 situiert,
die ebenfalls unter Inertgas stehen kann.
[0043] Figur 4 zeigt schematisch das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von bahnförmigen
Trägersubstraten mit einer partiell mattierten UV-Lackschicht.
Dabei wird das Trägersubstrat 1 von einer Abwickelrolle 11 über eine Umlenkrolle 13
zum Lackauftragswerk 10 geführt, anschließend über eine weitere Umlenkrolle 13 durch
einen Trockner 14, in dem ggf. ein im UV-Lack vorhandenes Lösemittel abgedampft wird.
Im nächsten Schritt wird das mit UV-Lack beschichtete Trägersubstrat durch die Excimer-Einheit
15 bestehend aus Excimer-Strahler 7, Schablone 6 und Einhausung 9 (siehe Fig. 3) geführt
und so die Lackoberfläche partiell mattiert. Im nächsten Schritt wird die UV-Lackschicht
durch eine UV-Strahler-Einheit 16 bestehend aus UV-Strahler 8 und ggf. einer Einhausung
9 (siehe Fig. 3) ausgehärtet. Nach der vollständigen Aushärtung wird das beschichtete
Trägersubstrat über eine Umlenkrolle 13 zu einer Aufwickelstation 12 geführt und aufgewickelt.
[0044] Fig. 5 zeigt schematisch das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Stückgut
mit einer partiell mattierten UV-Lackschicht.
Aus dem Vorratsbehälter 17 wird das Stückgut 19 auf ein Förderband 21 aufgebracht
und durch eine Vorrichtung 20 mit UV-Lack beschichtet. Anschließend wird das Stückgut
19 durch eine Excimer-Einheit 15 geführt und so die Lackoberfläche partiell mattiert.
Im nächsten Schritt wird die UV-Lackschicht durch eine UV-Strahler-Einheit 16 vollständig
ausgehärtet. Das fertig gestellte Stückgut wird in einem Behälter 18 gestapelt.
1. Verfahren zur partiellen Mattierung von UV-Lackschichten, wobei auf ein Trägersubstrat
eine UV-Lackschicht aufgetragen wird und diese anschließend mit einem Excimer-Strahler
behandelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Excimer-Strahler innerhalb einer Schablone, die für die Excimer-Strahlung durchlässige
und für die Excimer-Strahlung undurchlässige Bereiche aufweist, situiert ist, und
die UV-Lackschicht durch die Schablone mit dem Excimer-Strahler partiell belichtet
wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schablone aus einem zylindrischen netz- oder gewebeartigen Gerüst besteht, das
partiell mit einer für die Excimer-Strahlung undurchlässigen Schicht, wie einer Kunststoffschicht,
versiegelt ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schablone aus einem Metallzylinder geformt ist, der offene Aussparungen aufweist.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schablone aus einem Zylinder aus einem Material, das für die Wellenlänge der
Excimer-Strahlung transparent ist, wie Quarz oder MgF2, besteht, und dessen Oberfläche partiell mit einer für die Excimer-Strahlung undurchlässigen
Schicht versehen ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Tangentialgeschwindigkeit des Zylinders in der Ebene der Maskierungsschicht identisch
mit der Bahngeschwindigkeit ist.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schablone aus einem endlosen Band aus einem netz- oder gewebeartigen Material
besteht, das partiell mit einer für die Excimer-Strahlung undurchlässigen Schicht
versehen ist.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schablone aus einem endlosen Metallband besteht, das Aussparungen aufweist.
8. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeit des endlosen Bandes identisch mit der Bahngeschwindigkeit ist.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schablone über einen Motor direkt, mittels eines Zahn- oder Keilriemens oder
Zahnrades oder über eine Antriebswalze angetrieben wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenlänge der Strahlung des Excimer-Strahlers im Bereich von 110 ― 300 nm liegt.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die UV-Lackschicht durch die partielle Behandlung mit dem Excimer-Strahler an der
Oberfläche mikrogefaltet wird und somit ein partieller Mattierungseffekt erreicht
wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die mit der Excimer-Strahlung partiell behandelte UV-Lackschicht anschließend mittels
UV-Strahlung vollständig ausgehärtet wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenlänge der Strahlung des UV-Strahlers im Bereich von 300 - 500 nm liegt.
14. Bahnförmige Trägersubstrate oder Stückgut, hergestellt nach einem Verfahren gemäß
den Ansprüchen 1 bis 13.