DE102012011366B4

DE102012011366B4 - Verfahren zur Erzeugung eines durch eine Lackierung dreidimensional wirkenden visuellen Musters oder Schriftzuges auf einer metallischen oder nichtmetallischen Oberfläche eines Werkstücks und Matrize zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE102012011366B4
Application number: DE201210011366
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-06-11
Filing date: 2012-06-11
Publication date: 2014-11-06
Anticipated expiration: 2032-06-12
Also published as: DE102012011366A1

Abstract

Verfahren zur Erzeugung eines durch eine Lackierung dreidimensional wirkenden Musters oder Schriftzuges auf einer metallischen oder nichtmetallischen Oberfläche eines Werkstücks oder Substrats, bei dem der auf die Oberfläche aufzubringende Lack ferromagnetische Effektpigmente umfasst, die beim Aufbringen des Lacks auf das Werkstück oder Substrat einem Magnetfeld ausgesetzt werden, gekennzeichnet durch die Schritte:
– Bereitstellen einer Magnetschablone, bestehend aus einer Fläche axial magnetisierter Magnete, auf einer Trägerplatte, wobei das auf der Oberfläche des Werkstücks oder Substrats zu erzeugende Muster oder der Schriftzug aus der Oberfläche der Magnetschablone freigeschnitten ist,
– Anlegen des Werkstücks oder Substrats auf die Magnetschablone zu einem Sandwich, so dass die Unterseite des Substrats auf dem Muster oder Schriftzug der Magnetschablone aufliegt,
– Besprühen der Oberfläche des Werkstücks oder Substrats mit dem mit ferromagnetischen Effektpigmenten versetzten Lack.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung eines durch eine Lackierung dreidimensional wirkenden Musters oder Schriftzuges auf einer metallischen oder nichtmetallischen Oberfläche eines Substrats, bei dem der auf die Oberfläche aufzubringende Lack ferromagnetische Effektpigmente umfasst.
Lacke, die ferromagnetische Pigmente enthalten und deren Verwendung zur Lackierung von Oberflächen, beispielsweise von Werkstücken oder Fahrzeugkarosserien, sind bereits seit längerem bekannt. Solche Pigmente oder Pigmentzusammensetzungen sind beispielsweise in der DE 101 14 445 A1 , DE 36 17 430 A1 , DE 43 40 141 A1 , EP 20 204 451 B1 oder EP 05 56 449 B1 beschrieben.
In der DE 101 14 445 A1 werden Weicheisenpigmente beschrieben, die sich durch Einwirkung eines Magnetfeldes in einem Medium orientieren können. Die Anwendung in Druckfarben und -lacken wird als mögliches Anwendungsgebiet aufgeführt. In der DE 36 17 430 A1 werden farbige, plättchenförmige Perlglanzpigmente beschrieben, die magnetische Eigenschaften aufweisen. In der DE 43 40 141 A1 werden magnetisierbare Glanzpigmente für Druckfarben und Lacke auf der Basis von beschichteten, nicht ferromagnetischen, metallischen Substanzen mit einer ferromagnetischen Schicht beschrieben.
Daneben sind Verfahren bekannt, mit denen eine Magnetisierung solcher Effektpigmente vorgenommen werden kann. Beispielsweise beschreibt die EP 1 641 624 B1 eine Vorrichtung zum magnetischen Transferieren von Zeichen, beispielsweise eines Musters oder eines Bildes, auf ein Substrat. Die Beschichtung umfasst mindestens eine Art von magnetischen oder magnetisierbaren Partikeln. Das magnetische Material ist in einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zur Oberfläche des Körpers permanent magnetisiert. Die Oberfläche des Körpers trägt Zeichen in de Form von Einkerbungen, wodurch Störungen seines Magnetfeldes verursacht werden. Der Körper ist entweder als flache oder zylindrisch führende Platte vorzugsweise an einem drehbaren Zylinder an einer Druckmaschine montiert.
In der EP 0 556 449 B1 werden eine Lackierung und ein lackiertes Produkt mit magnetisch hergestelltem Muster beschrieben. Das Produkt umfasst einen Produktkörper sowie eine darauf gebildete Lackschicht mit einer Vielzahl von magnetischen, nicht sphärischen Partikeln, die dem Lackmedium beigemischt sind. Die Partikel weisen wenigstens eine vorbestimmte Orientierung auf, so dass ein Muster mit einem dreidimensionalen Aussehen auf der Oberfläche des Produktkörpers sichtbar wird. Das Muster wird durch einen Magneten in der Nähe der Oberfläche des lackierten Produktes erzeugt.
In der DE 10 2009 010 248 A1 werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Beschichtung eines Werkstückes mit Effektlacken beschrieben. Dabei wird mit einem Lackapplikator der Effektlack auf die Oberfläche des Werkstückes, insbesondere eines Fahrzeugkarosseriebauteils, aufgetragen und mit einer Feldbeaufschlagungseinrichtung zum Beaufschlagen der Effektpartikel mit magnetischem Feld behandelt, um eine vorbestimmte räumliche Ausrichtung der Effektpartikel in dem Effektlack zu erzeugen. Bei der Feldbeaufschlagungseinrichtung handelt es sich vorzugsweise um Permanentmagnete oder Elektromagnete.
Die DE 10 2010 041 308 A1 beschreibt ein Verfahren und eine dazugehörige Vorrichtung zum Erzeugen optisch sichtbarer oder unsichtbarer Effekte in einer Beschichtung unter Einsatz von Lacken, die ferromagnetische Pigmente enthalten. Dabei wird eine Schicht einer Druckfarbe auf eine Oberfläche eines Blattes oder einer Bahn aufgetragen, wobei die Druckfarbe magnetische oder magnetisierbare Partikel umfasst. Die Druckfarbe wird anschließend nass dem Magnetfeld an der Oberfläche eines Körpers aus permanentmagnetischem Material ausgesetzt, so dass sich die magnetischen oder magnetisierbaren Partikel in dem Magnetfeld orientieren können. Anschließend wird die Druckfarbe gehärtet, damit die Orientierung der Partikel irreversibel fixiert wird.
In der DE 698 30 848 T2 wird ein Substrat mit einer darauf angebrachten Antihaftbeschichtung aus einem Fluorpolymer und magnetisierbaren Flocken beschrieben, wobei ein Teil der Flocken in der Substratebene ausgerichtet ist und ein anderer Teil der Flocken lokal magnetisch aus der Substratebene heraus umorientiert worden ist. Dadurch hat der magnetisch umorientierte Teil der Flocken in reflektiertem Licht ein anderes Aussehen als der in der Substratebene orientierte Teil der Flocken. Der Magnet, der die Quelle für die magnetisierbaren Flocken darstellt, ist von dem zu beschichtenden Substrat beabstandet. Die Magnetkraft wird durch den Zwischenraum zwischen den Magneten und den Flocken in der Beschichtung von einem diffusen Magnetfeld über ein Werkzeug übertragen, das zwischen dem Magnetfeld und der Beschichtung auf dem Substrat angeordnet ist. Als Werkzeug dient beispielsweise eine Metallblechkonstruktion, deren Kante ein Linienmuster in der Beschichtung bildet. Die bekannten und oben beschriebenen Effektpigmente und Verfahren zur Beschichtung eines Werkstücks oder Substrats sind so ausgelegt, dass die Magnetfelderzeugungseinrichtungen, wie z. B. Magnete, flächig wirken oder indem das Magnetfeld zur Erzeugung eines Musters auf andere Art beeinflusst wird. In ihrer Durchführung sind die Verfahren komplex und damit aufwändig. Oftmals bestehen Kundenwünsche, bei denen ein Muster oder ein Schriftzug auf der Oberfläche eines Werkstückes, beispielsweise eine Schildes oder eines Gehäuses, einen dreidimensionalen optischen Eindruck vermitteln soll.
Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein vereinfachtes Verfahren zur Erzeugung eines durch eine Lackierung dreidimensional wirkenden Musters oder Schriftzuges auf einer Oberfläche eines Werkstückes oder Substrats bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat sich zum Ziel gesetzt, Lackierungen zu erzeugen, die dem Betrachter einen dreidimensionalen oder holographischen Eindruck vermitteln.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein dreidimensional wirkendes Muster oder Schriftzug auf einer metallischen oder nichtmetallischen Oberfläche eines Werkstückes oder Substrats mit Hilfe eines Lackes erzeugt, der ferromagnetische Effektpigmente umfasst. Diese werden beim Aufbringen des Lackes auf das Werkstück oder Substrat einem Magnetfeld ausgesetzt. Erfindungsgemäß ist die Bereitstellung einer Magnetschablone vorgesehen, die im Grunde eine Magnetplatte darstellt, welche aus einer Fläche axial magnetisierter Magnete besteht. Die Magnetschablone befindet sich vorzugsweise auf einer Trägerplatte. Das auf der Oberfläche des Werkstücks oder Substrats zu erzeugende Muster oder der Schriftzug wird aus der Oberfläche der Magnetschablone entweder vollständig oder teilweise freigeschnitten. Der Freischnitt des Musters oder Schriftzuges erfolgt vorzugsweise durch Zuschneidung oder Fräsen. Hierbei können entweder Layout-Folien zur manuellen Erstellung verwendet werden oder CAD-betriebene Zuschneide- oder Fräsmaschinen.
Auf die Oberfläche der Magnetschablone wird das Werkstück oder Substrat sandwichartig aufeinander gelegt, so dass die Unterseite des Substrats auf dem Muster oder Schriftzug der Magnetschablone aufliegt. Anschließend wird die Oberfläche des Werkstücks oder Substrats mit dem mit ferromagnetischen Effektpigmenten versetzten Lack besprüht. Aufgrund der axial magnetisierten Magnete erhält man zum Teil unterschiedliche oder teilweise geordnete Orientierungen der Partikel in dem Magnetfeld, wodurch in Abhängigkeit des Betrachtungswinkels der Eindruck von drei Dimensionen entsteht. Durch die Möglichkeit des Zuschneidens oder Ausfräsens eines beliebigen Musters oder Schriftzuges funktioniert die Magnetschablone wie eine Art magnetischer Stempel, der bei der Lackierung die erwünschte Wirkung hervorruft. Vorzugsweise ist das Werkstück oder Substrat eine Metallplatte oder ein Bauteil aus Metall. Jedoch sind auch andere zu lackierende Oberflächen möglich, wie zum Beispiel Kunststoffe, Acrylglas, Glas, Holz und Papier, solange die Magnetschablone an der Rückseite fixierbar ist. Dabei kann es sich beispielsweise um beschriftete Werbeschilder, Beschriftungen von Fahrzeugkarosseriebauteilen, Gehäusebeschriftungen oder Wandbilder handeln. Ferner soll auch die Möglichkeit erwähnt werden, dass sich das erfindungsgemäße Verfahren zur Erstellung von fälschungssicheren Signaturen eignet, beispielsweise zur Erzeugung von Sicherheitsmerkmalen.
Die Magnetschablone besteht vorzugsweise aus einem Material, das im Schneide- oder Fräsprozess bearbeitet werden kann. Das Material muss so gestaltet sein, dass sich das Muster oder der Schriftzug herausarbeiten lässt. Vorzugsweise besteht die Magnetschablone aus Permanentmagneten oder Magnetgummi. Dabei kann es sich um einen Polymergebundenen Verbundstoff mit einem darin enthaltenen permanentmagnetischen Material handeln, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Eisen, Cobalt, Chromdioxid, Magnetoxidspinellen, magnetischen Granaten, magnetischen Ferriten sowie deren Legierungen. In einer Ausführungsform bestehen die in dem Magnetgummi gebundenen permanentmagnetischen Teilchen aus Seltenerdmagneten (Nd₂Fe₁₄B). Diese Magnete sind stark genug und verhindern gleichzeitig den bei der Bearbeitung entstehenden Feinstaub. Der bei der Magnetschablone eingesetzte Permanentmagnet oder Magnetgummi besitzt eine axial magnetisierte Orientierung, d. h. die Pole befinden sich entgegengesetzt am Kopf- und Fußende des Magneten. Je nach Art des Musters und des Schriftzugs kann es erforderlich sein, dass mehrere gleichpolige Magnete aneinander gereiht werden müssen, um die gesamte Fläche des Musters oder Schriftzugs abzudecken. Hierfür ist eine Trägerplatte, vorzugsweise aus Polymermaterial, vorgesehen, auf der die Magnetschablone fixiert wird. Vorzugsweise kann zur Fixierung ein Haftvermittler oder Klebstoff eingesetzt werden.
Bei den ferromagnetischen Effektpigmenten kommen vorzugsweise Carbonyleisen-Pigmente, Eisenoxid-bedampfte Effektpigmente oder synthetische Perlglanzpigmente in Betracht. Auch Zusammensetzungen ferromagnetischer Pigmente in Basislack- oder Klarlackzusammensetzungen sind verwendbar.
Um ein bündiges Aufliegen der Oberfläche des Substrats oder Werkstückes auf der Magnetschablone zu gewährleisten, ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Magnetschablone in einem Auflagerahmen integriert ist, der bündig mit der Oberfläche des Musters oder Schriftzugs abschließt. Der Freischnitt des Musters oder Schriftzugs bei der Magnetschablone erfolgt nach der Fixierung des Magneten auf der Trägerplatte. Das Muster oder der Schriftzug wird in der Regel vollständig aus dem Magnetmaterial ausgeschnitten. Ohne Trägerplatte würden sich die Zeichen gegenseitig abstoßen. Um Verzerrungen zur Gestaltung hervorzurufen, kann in einer Ausführungsform vorgesehen sein, dass der Freischnitt nur bis zu einer gewissen Schichttiefe erfolgt.
Die Erfindung wird in den nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen
1 den Aufbau einer erfindungsgemäßen Matrize zusammen mit einem Werkstück zur Erzeugung eines dreidimensional wirkenden Musters oder Schriftzuges auf einer Oberfläche des Werkstücks,
2 die Draufsicht einer Magnetschablone mit einem darin herausgearbeiteten Schriftzug/Muster.
In 1 ist der prinzipielle Aufbau einer erfindungsgemäßen Matrize für die Erzeugung eines dreidimensional wirkenden Musters oder Schriftzugs auf einer Oberfläche eines Werkstücks gezeigt. Die Trägerplatte 1 besteht vorzugsweise aus Polymermaterial und dient als Basis für die darüber angeordnete Magnetschablone 2. Zur Kopfseite der Magnetschablone 2 sind einzelne Muster oder Schriftzeichen 7 aus dem Material des Magneten herausgearbeitet. Zwischen den Mustern oder Schriftzeichen 7 erkennt man den Freischnitt 6.
Die Grundplatte 8 der Magnetschablone 2 wird beim Freischnitt des Musters 7 vollständig entfernt. Auf der Oberfläche der Magnetschablone 2 wird ein Werkstück 3 aufgelegt. Danach erfolgt die Lackierung der Oberfläche des Werkstücks 3 mit einem Lack, der ferromagnetische Effektpigmente enthält, was zur Bildung einer Lackschicht 4 führt. An den Stellen, an denen das Muster oder der Schriftzug 7 Kontakt mit der Unterseite des Werkstücks 3 hat, werden die ferromagnetischen Pigmente des Effektlacks auf der Oberfläche des Werkstücks 3 infolge des Magnetfeldes unterschiedlich orientiert. Zum Schutz des Lackes kann eine über der Lackschicht angeordnete Klarlackschicht 5 aufgebracht werden.
In 2 ist eine Magnetschablone 2 mit darauf angeordneten Mustern und Schriftzeichen 7 gezeigt. Die Muster und Schriftzeichen 7 werden entweder per Hand oder über CAD-Fräse aus dem permanentmagnetischen Material der Magnetschablone 2 aus der Grundplatte 8 freigeschnitten. Zur gleichpoligen Aneinanderreihung unterschiedlicher Magnete zur Erzeugung eines großflächigen Musters oder Schriftzuges ist die Fixierung an der Trägerplatte 1 erforderlich (vgl. 1). Ohne Fixierung würden sich die Zeichen des Musters oder Schriftzugs aufgrund der Magnetwirkung gegenseitig abstoßen.

Claims

Verfahren zur Erzeugung eines durch eine Lackierung dreidimensional wirkenden Musters oder Schriftzuges auf einer metallischen oder nichtmetallischen Oberfläche eines Werkstücks oder Substrats, bei dem der auf die Oberfläche aufzubringende Lack ferromagnetische Effektpigmente umfasst, die beim Aufbringen des Lacks auf das Werkstück oder Substrat einem Magnetfeld ausgesetzt werden, gekennzeichnet durch die Schritte: – Bereitstellen einer Magnetschablone, bestehend aus einer Fläche axial magnetisierter Magnete, auf einer Trägerplatte, wobei das auf der Oberfläche des Werkstücks oder Substrats zu erzeugende Muster oder der Schriftzug aus der Oberfläche der Magnetschablone freigeschnitten ist, – Anlegen des Werkstücks oder Substrats auf die Magnetschablone zu einem Sandwich, so dass die Unterseite des Substrats auf dem Muster oder Schriftzug der Magnetschablone aufliegt, – Besprühen der Oberfläche des Werkstücks oder Substrats mit dem mit ferromagnetischen Effektpigmenten versetzten Lack.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück oder Substrat aus einer Metallplatte, einem Bauteil aus Metall, einem Kunststoff, Acrylgas, Glas, Holz oder Papier hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetschablone aus Permanentmagneten oder Magnetgummi hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Permanentmagnet ein polymergebundener Verbundsstoff mit einem darin enthaltenen permanentmagnetischen Material, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Eisen, Cobalt, Chromdioxid, Magnetoxidspinelle, magnetischen Granaten, magnetischen Ferriten sowie deren Legierungen, eingesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Magnetgummi Nd₂Fe₁₄B eingesetzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als ferromagnetische Effektpigmente Carbonyleisen-Pigmente, Eisenoxid-bedampfte Effektpigmente oder synthetische Perlglanzpigmente eingesetzt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Trägerplatte eine Polymerplatte eingesetzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetschablone in einem Auflagerahmen integriert wird, der bündig mit der Oberfläche des Musters oder Schriftzuges abschließt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Freischnitt des Musters oder Schriftzuges zur Herstellung der Magnetschablone durch Zuschneidung oder Fräsen vorgenommen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Freischnitt des Musters oder Schriftzuges bei der Magnetschablone vollständig oder nur bis zu einer bestimmten Schichttiefe vorgenommen wird.
Matrize für die Erzeugung eines durch eine Lackierung dreidimensional wirkenden Musters oder Schriftzuges auf einer metallischen oder nichtmetallischen Oberfläche eines Werkstücks oder Substrats (3), umfassend: – eine Trägerplatte (1), – eine darauf angeordnete Magnetschablone (2), bestehend aus einer Fläche axial magnetisierter Magnete, wobei das auf der Oberfläche des Werkstücks oder Substrats (3) zu erzeugende Muster oder der Schriftzug aus der Oberfläche der Magnetschablone (2) freigeschnitten ist, wobei auf der Magnetschablone (2) ein Werkstück oder Substrat (3) mit einer metallischen oder nichtmetallischen Oberfläche zur Lackierung mit einem Lack, der ferromagnetische Effektpigmente umfasst, anlegbar ist.