DE3616697A1 - Siebdruckschablone zum herstellen elastomerer dichtauflagen auf flachdichtungsplatten und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents
Siebdruckschablone zum herstellen elastomerer dichtauflagen auf flachdichtungsplatten und verfahren zu ihrer herstellungInfo
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Description
Bei Flachdichtungen, insbesondere bei Zylinderkopfdichtungen,
ist es bekannt, zur Erzielung einer für ein zuverlässiges
Abdichten genügend hohen Pressung über die gesamte
Dichtfläche die Flachdichtungsplatte partiell mit
elastomerem Dichtmaterial zu beschichten, welches im Siebdruckverfahren
aufgebracht und anschließend formstabilisiert
wird (siehe z. B. DE-PS 12 17 153). Dieses Verfahren
hat sich insbesondere dort als nützlich erwiesen, wo die
in eine Dichtverbindung mit Hilfe von Schrauben eingeleiteten
Kräfte nicht ausreichen, über die gesamte Dichtfläche
eine ausreichend hohe Pressung herbeizuführen.
Die im Vergleich zur Oberfläche einer Flachdichtungsplatte
kleine tragende Oberfläche einer im Siebdruckverfahren
aufgebrachten wulstförmigen Dichtauflage, die gleichzeitig
eine lokale Vergrößerung der Dicke der Flachdichtung
darstellt, erzeugt bei vorgegebenen Schraubenkräften an
der Stelle der Dichtauflage eine höhere Dichtpressung.
Dies kann so weit führen, daß die eigentliche Flachdichtungsplatte
nur noch als Träger einer die Abdichtung
bewirkenden Konfiguration von Dichtauflagen dient.
Nun wird das angestrebte Ziel, überall eine die Abdichtung
gewährleistende Dichtpressung herbeizuführen, dann nicht
bei allen Flachdichtungen erreicht, wenn die elastomeren
Dichtauflagen überall dieselbe Höhe bzw. Dicke aufweisen.
Deshalb sucht man in der Fachwelt schon seit langem nach
einem Weg, der es erlaubt, auf einer Flachdichtung eine
oder mehrere Dichtauflagen unterschiedlicher Höhe bzw.
Dicke herzustellen, ohne daß dabei die Präzision der
Dichtauflagen leidet oder andere gravierende Nachteile in
Kauf genommen werden müssen. Dies ist bislang nicht gelungen,
wie eine Betrachtung des Standes der Technik deutlich
erkennen läßt.
Noch am gebräuchlichsten ist ein Verfahren, bei welchem
nacheinander mit mindestens zwei unterschiedlich ausgebildeten
Siebdruckschablonen beschichtet wird, deren
Öffnungsbereiche auf die Konfiguration der Dichtauflagenbereiche
unterschiedlicher Dicke abgestimmt sind und die
Siebgewebe mit unterschiedlicher Maschenzahl pro cm² und
damit unterschiedlicher Maschengröße besitzen. Die Verwendung
der Siebdruckschablone mit der größeren Maschengröße
führt dann zur Herstellung der Dichtauflagenbereiche
größerer Höhe. Nachteilig an diesem Herstellungsverfahren
ist nicht nur, daß mehrere Siebdruckschablonen hergestellt,
auf Lager gehalten und gehandhabt werden müssen, sondern
es bedingt unvermeidlich die Gefahr eines Konturenversatzes
der verschiedenen Dichtauflagenbereiche, da die Gefahr
besteht, daß die zweite Siebdruckschablone nicht exakt
entsprechend der Position der ersten Siebdruckschablone
auf der Flachdichtung auf die letztere aufgelegt wird.
Wird mit verschiedenen Siebdruckschablonen übereinander gedruckt,
tritt nicht nur der vorstehend beschriebene Fehler
auf, sondern auch eine Fehlerfortpflanzung bei der Schichtdicke
der Dichtauflagen: Erhält man beim einmaligen Siebdrucken
eine Abweichung F₁ der Dicke eines Dichtauflagenbereichs
von der Sollschichtdicke, so erhält man beim zweimaligen
Siebdrucken statisch gesehen nach dem Fehlerfortpflanzungsgesetz
eine Abweichung F von der Sollschichtdicke
von
√
Die genannten Nachteile lassen sich
auch dann nicht vermeiden, wenn man eine Siebdruckschablone
in bekannter Weise ganzflächig mit Fotolack unterfüttert,
um die Dicke der Dichtauflagen zu erhöhen, denn um dann
Dichtauflagen mit parallel unterschiedlicher Schichtdicke
herzustellen, bedarf es wieder eines zweiten Auftrags mit
Hilfe einer zweiten Siebdruckschablone, deren Öffnungskonfiguration
der Konfiguration der Dichtauflagenbereiche
mit erhöhter Schichtdicke entspricht.
Des weiteren ist es bekannt, die Schichtdicke durch die Breite
der Durchtrittsöffnungen einer Siebdruckschablone zu
beeinflussen, was jedoch den Nachteil mit sich bringt, daß eine
bestimmte Dicke bzw. Höhe der Dichtauflage zwangsläufig eine entsprechende
Breite der Dichtauflage bedingt, was eine starke Beeinträchtigung
für die Auslegung einer optimalen Dichtauflage bedeutet.
Weiterhin ist die Beeinflussung der Dicke bzw. Höhe der Dichtauflage
durch die Breite der Durchtrittsöffnungen nur in einem engen Breitenbereich
möglich und stark von weiteren Parametern abhängig, nämlich
vom Siebaufbau, der Geschwindigkeit der Druckrakel, dem Auflagewinkel
und -druck der Rakel sowie von den rheologischen Eigenschaften des zur
Herstellung der Dichtauflagen verwendeten elastomeren Materials (s.
hierzu auch die DE-PS 20 54 804).
Damit erschöpfen sich jedoch die grundsätzlichen Vorschläge, welche sich
dem Stand der Technik entnehmen lassen, denn die darüber hinaus bekanntgewordenen
Verfahren weisen keine grundsätzliche neue Wege, sondern
stellen nur Varianten der vorstehend ausführlich geschilderten bekannten
Techniken dar; dies gilt z. B. für die DE-PS 12 17 153 und die
DE-PS 16 00 560, denn mit der aufeinanderfolgenden Verwendung
von Schablonen unterschiedlicher Dicke oder der
Verwendung zweier übereinanderliegender Siebe lassen
sich die vorstehend erwähnten Nachteile gleichfalls nicht
vermeiden, da entweder die Flachdichtung mehrmals partiell
bedruckt werden muß und/oder mindestens zwei Schablonen
relativ zueinander und zur Flachdichtungsplatte exakt
positioniert werden müßten.
Der Erfindung lag deshalb die Aufgabe zugrunde, Mittel
bereitzustellen, die es erlauben, auf einer Flachdichtung
elastomere Dichtauflagen unterschiedlicher Dicke in einem
Arbeitsgang herzustellen, um so relativ billig qualitativ
hochstehende Flachdichtungen produzieren zu können, mit
denen sich eine optimale Pressungsverteilung und Abdichtgüte
erreichen läßt.
Hierzu wird zunächst vorgeschlagen, eine bekannte Siebdruckschablone
zur gleichzeitigen Herstellung von Dichtauflagen
aus elastomerem Material auf einer Flachdichtungsplatte,
die ein Sieb besitzt, welches eine Fotolackschicht
trägt, die mindestens eine sich von einer Rakelseite
zu einer Druck- oder Anlegeseite der Siebdruckschablone erstreckende
Durchtrittsöffnung für das elastomere Material
aufweist, erfindungsgemäß so zu gestalten, daß die
Fotolackschicht in mindestens einer ersten Zone, welche
einen Öffnungsbereich für einen ersten Dichtauflagenbereich
größerer Höhe umgibt, eine größere Dicke aufweist
als in mindestens einer zweiten Zone, welche einen
Öffnungsbereich für einen zweiten Dichtauflagenbereich
geringerer Höhe umgibt, und daß die Fotolackschicht auf
der anderen Seite der Siebdruckschablone, insbesondere
der Rakelseite, eben ist und auf der anderen Seite der
Siebdruckschablone, insbesondere der Druck- oder Anlageseite, mit der
ersten Zone über die zweite Zone übersteht. Bei einer
erfindungsgemäßen Siebdruckschablone können längs einer
oder mehrerer Durchtrittsöffnungen mehrere Zonen der
Fotolackbeschichtung mit unterschiedlicher Dicke vorgesehen
sein, so daß sich in einem einzigen Siebdruckvorgang
Dichtauflagen herstellen lassen, deren Dicke bzw.
Höhe sich demnach nahezu beliebig variieren läßt.
Bei Verwendung einer erfindungsgemäßen Siebdruckschablone
wird der Druckvorgang also nicht nur verbilligt, sondern
die Qualität und die Genauigkeit der Dichtauflagen werden
verbessert, da kein durch die Verwendung mehrerer Schablonen
bedingter Konturenversatz und keine Fehleraddition bzw. -fortpflanzung
auftreten, ganz abgesehen davon, daß es mit den bekannten
Mitteln und Verfahren praktisch unmöglich war, Dichtauflagen
herzustellen, welche mehr als zwei verschiedene
Dicken bzw. Höhen aufweisen. Es bedarf auch nicht der
Herstellung und Lagerhaltung mehrerer Siebdruckschablonen,
Verwechslungen unterschiedlicher Siebdruckschablonen
können nicht auftreten, und es lassen sich die derzeit
üblichen elastomeren Massen verarbeiten.
Grenzen innerhalb einer Dichtauflage ein erster Dichtauflagenbereich
größerer Dicke und ein zweiter Dichtauflagenbereich
geringerer Dicke unmittelbar aneinander, so
empfiehlt es sich, die Siebdruckschablone so auszubilden,
daß der Rand der ersten Fotolackschichtzone, d. h. der
Fotolackschichtzone größerer Dicke, durch die Grenze
zwischen erstem und zweitem Dichtauflagenbereich verläuft
und im übrigen den ersten Dichtauflagenbereich im Abstand
umgibt. Auf diese Weise ergibt sich eine zuverlässige,
da hinreichend große Auflage der ersten, dickeren Fotolackschichtzone
auf dem zu bedruckenden Substrat, d. h.
der Flachdichtungsplatte.
Durch die Erfindung wurde auch ein Verfahren zur Herstellung
einer erfindungsgemäßen Siebdruckschablone geschaffen,
das sich ohne kostspielige Zusatzeinrichtungen zur Schablonenherstellung
durchführen läßt.
Ausgegangen wird dabei von einem bekannten Verfahren
(siehe z. B. "Handbuch für den Siebdruck", Seiten 74 bis
76, erschienen im Verlag Der Siebdruck, Lübeck), bei
dem eine Fotolackschicht vollflächig auf das Sieb aufgebracht,
diese getrocknet und durch eine der Dichtauflagenkonfiguration
entsprechende Belichtungsmaske hindurch
belichtet wird, worauf die Durchtrittsöffnung durch Auswaschen
des Fotolackschichtmaterials erzeugt wird. Ein
solches Verfahren soll nun zur Herstellung einer erfindungsgemäßen
Siebdruckschablone so gestaltet werden,
daß die erste Fotolackschichtzone durch Anbringen mindestens
eines Begrenzungselements auf der Druckseite der
zunächst hergestellten, vollflächigen ersten Fotolackschicht
ringsum eingegrenzt wird, worauf in der ersten
Fotolackschichtzone auf die Anlegeseite der ersten Fotolackschicht
eine zweite Fotolackschicht aufgebracht wird,
und daß dann das Begrenzungselement entfernt wird und die
beiden Fotolackschichten gemeinsam belichtet werden, worauf
die Durchtrittsöffnung durch Auswaschen des Fotolackschichtmaterials
erzeugt wird. Das Begrenzungselement, bei dem
es sich zweckmäßigerweise um ein Klebeband handelt, kann
dabei zusammen mit der vollflächigen ersten Fotolackschicht
eine Art Wanne bilden, die zur Bildung der zweiten Fotolackschicht
mit Fotolackmaterial ganz oder teilweise gefüllt
wird (beim teilweisen Füllen ließe sich die Schichtdicke
z. B. volumetrisch oder gravimetrisch einstellen,
während beim vollständigen Ausgießen die Dicke des Begrenzungselements
die Dicke der zweiten Fotolackschicht bestimmt).
Als vorteilhafter hat es sich jedoch erwiesen,
wenn das Begrenzungselement, wie ein Klebeband, nur eine
Auflage für eine Präzisionsziehrakel bildet, durch deren
Spalthöhe die Dicke der zweiten Fotolackschicht eingestellt
und bestimmt werden kann.
Eine alternative Methode zur Herstellung der Siebdruckschablone
besteht darin, Fotofilme mit der gewünschten
Dicke, eventuell mehrere Fotofilme übereinander, auf das
Sieb aufzukleben.
Besonders einfach läßt sich die erste Fotolackschichtzone
dadurch eingrenzen, daß man auf die Rakelseite des
mit der ersten Fotolackschicht versehenen Siebs eine
teiltransparente Folie aufbringt, insbesondere aufklebt,
welche eine Darstellung des ersten, d. h. dickeren,
Dichtauflagenbereich aufweist, und daß dann zum Aufbringen
des Begrenzungselements, also z. B. des Klebebands, die
Siebdruckschablone von der Rakelseite her beleuchtet wird,
was sich mit Hilfe eines Leuchttisches besonders einfach
bewirken läßt, um auf der Anlegeseite der ersten Fotolackschicht
das Begrenzungselement unter Berücksichtigung
der Dichtauflagenkonfiguration präzise befestigen zu
können.
Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung
lassen sich der beigefügten zeichnerischen Darstellung
sowie der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
der erfindungsgemäßen Siebdruckschablone
sowie des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens entnehmen;
in der Zeichnung zeigt
Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Teil einer Zylinderkopfdichtung
mit unterschiedlich dicken Dichtauflagen;
Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Bereich einer anderen
Flachdichtung mit unterschiedlich dicken Dichtauflagen,
wobei diese Darstellung die Grundlage
für die folgenden Fig. 3 bis 6 bildet;
Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie 3-3 in Fig. 2;
Fig. 4 einen Schnitt durch einen Teil einer erfindungsgemäßen
Siebdruckschablone zur Herstellung der
Flachdichtung nach den Fig. 2 und 3;
Fig. 5 eine Ansicht der in Fig. 4 gezeigten Teile dieser
Siebdruckschablone von unten, d. h. gesehen in
Richtung des Pfeils "A" aus Fig. 4;
Fig. 6A eine der Fig. 4 entsprechende Schnittdarstellung
der Siebdruckschablone nach den Fig. 4 und 5,
jedoch vor dem Aufbringen der zweiten Fotolackschicht,
aber nach dem Aufkleben einer Transparentzeichnung
auf die Rakelseite des Siebs sowie
nach dem Aufbringen der Kleberänder auf die Anlegeseite
der ersten Fotolackschicht zwecks
Eingrenzung der zu verstärkenden ersten Fotolackschichtzone
entsprechend der Vorgabe durch die
Transparentzeichnung;
Fig. 6B eine Ansicht der in Fig. 6A dargestellten Teile
der Siebdruckschablone von unten, d. h. gesehen in
Richtung des Pfeils "B" in Fig. 6A;
Fig. 6C die in den Fig. 4 bis 6B gezeigten Bereiche
der Siebdruckschablone im Schnitt, u. z. nach
Durchführung der zusätzlichen Beschichtung und
während des Belichtens der beiden Fotolackschichten;
Fig. 7 eine schematische Frontansicht einer Präzisionsziehrakel
zur Herstellung der zweiten, zusätzlichen
Fotolackschicht;
Fig. 8 einen schematischen Schnitt durch die Präzisionsziehrakel
nach der Linie 8-8 in Fig. 7,
und
Fig. 9 eine Eichkurve zur Einstellung der Spalthöhe
der Präzisionsziehrakel in Abhängigkeit von
der Dicke der herzustellenden zweiten zusätzlichen
Fotolackschicht (Dicke dieser Fotolackschicht
in getrocknetem Zustand).
Die Fig. 1 zeigt einen Teil einer Zylinderkopfdichtung
für einen Hubkolben-Verbrennungsmotor, welche eine Flachdichtungsplatte
10 mit mehreren Brennraumdurchgangsöffnungen
12 besitzt, wobei im Bereich der letzteren die
Flachdichtungsplatte mit metallischen Einfassungen 14
versehen ist. Außerdem besitzt die Flachdichtungsplatte
10 eine Vielzahl von Schraubendurchgangsöffnungen 16 und
mehrere Kühlwasserdurchgangsöffnungen, von denen eine
mit dem Bezugszeichen 18 gekennzeichnet wurde. Eine Reihe
weiterer Durchgangsöffnungen soll nicht näher beschrieben
werden, da diese für das Verständnis der Erfindung unwesentlich
sind.
Entlang der beiden Längsseiten der Zylinderkopfdichtung
sind auf der Flachdichtungsplatte 10 Dichtauflagen 20 und
22 aus elastomerem Dichtmaterial angebracht, u. z. handelt
es sich in beiden Fällen um Dichtauflagen in der Form
eines langgestreckten, sich bereichsweise verzweigenden
Wulstes, dessen Dicke bzw. Höhe, d. h. also die senkrecht
zur Ebene der Flachdichtungsplatte 10 gemessene Dicke,
nicht überall gleich groß ist. Vielmehr weist z. B. die
Dichtauflage 20 einen durch eine Kreuzschraffur gekennzeichneten
Dichtauflagenbereich 20 a auf, dessen Dicke
170 µm beträgt, während durch eine normale Schraffur
gekennzeichnete Dichtauflagenbereiche 20 b und 20 c nur
eine Dicke von 80 µm besitzen. Die Kühlwasserdurchgangsöffnung
18 wird also von zwei Dichtauflagenbereichen
20 b und 20 b umschlossen, die eine in sich geschlossene
Dichtauflage mit variierender Dicke bilden. Darüber hinaus
kann selbstverständlich, wie sich dies auch aus
Fig. 1 ergibt, auch noch die Breite der Dichtauflage
sich längs derselben ändern.
Eine solche Flachdichtung ließ sich mit den herkömmlichen
Produktionsmitteln und Herstellungsverfahren mit
der gewünschten Präzision überhaupt nicht herstellen, und
schon gar nicht kostengünstig.
Aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit sollen nun
bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Siebdruckschablone
sowie des erfindungsgemäßen Verfahrens
zu ihrer Herstellung anhand eines Bereichs einer Flachdichtung
erläutert werden, die in den Fig. 2 und 3
dargestellt ist.
Diese Flachdichtung besitzt eine Dichtungsplatte 30 mit
zwei im Abstand voneinander angeordneten Durchgangsöffnungen
32, bei denen es sich beispielsweise um Löcher
für den Durchgang von Kühl- oder Schmiermitteln handeln
kann. Auf eine oder beide Seiten der Dichtungsplatte 30
wurde im Siebdruckverfahren eine Dichtauflage 34 aufgebracht,
die aus zwei identischen Dichtauflagenbereichen
34 a und einem Dichtauflagenbereich 34 b besteht, wobei
die ersteren in sich geschlossene, jeweils eine der
Durchgangsöffnungen 32 im Abstand umgebende Kreisringe
bilden, die durch den Dichtauflagenbereich 34 b miteinander
verbunden werden. Letzterer besitzt eine Dicke von
80 µm, während die Dichtauflagenbereiche 34 a eine Dicke
von 150 µm besitzen. Ebenso wie bei der Zylinderkopfdichtung
nach Fig. 1 verhalten sich die Dicken der unterschiedlich
hohen Dichtauflagenbereiche also ganz grob
wie 2 : 1.
Die Fig. 4 und 5 zeigen die wesentlichen Teile einer
fertigen Siebdruckschablone zur Herstellung der Dichtauflagenkonfiguration
auf der Flachdichtung nach den
Fig. 2 und 3. Diese Siebdruckschablone besitzt einen
Rahmen 40 aus leistenförmigen Rahmenschenkeln, welcher
üblicherweise in der Draufsicht rechteckig ist und in dem
ein aus einem Siebgewebe 42 bestehendes Sieb gespannt ist.
Das Siebgewebe ist in eine erste Fotolackschicht 44 eingebettet,
auf deren Unterseite zweite Fotolackschichten
46 aufgegossen worden sind, die zusammen mit der ersten
Fotolackschicht 44 in den von den zweiten Fotolackschichten
46 definierten Bereichen erste, dickere Fotolackschichtzonen
50 im Sinne der Ansprüche bilden. In diesen ist
zur Herstellung der Dichtauflagenbereiche 34 a jeweils
eine erste, kreisringförmige Durchtrittsöffnung 48 a vorgesehen,
und diese beiden Durchtrittsöffnungen werden
durch eine zweite Durchtrittsöffnung 48 b miteinander verbunden,
die der Herstellung des Dichtauflagenbereichs 34 b
dient. Wie sich den Fig. 4 und 5 deutlich entnehmen
läßt, hat der Rand 52 einer jeden der dickeren Fotolackschichtzonen
50 in der Seitenansicht bzw. im Schnitt
die Gestalt einer ungefähr rechtwinkligen Stufe, während
der Rand 52 in der Draufsicht ein Rechteck bildet, durch
die Stelle der Einmündung der Durchtrittsöffnung 48 b
in die betreffende Durchtrittsöffnung 48 a verläuft und
im übrigen die Durchtrittsöffnung 48 a im Abstand umgibt.
Auf diese Weise ergibt sich zu beiden Seiten der ersten
Durchtrittsöffnung 48 a eine gute Auflage der dickeren
Fotolackschichtzonen 50 auf der zu bedruckenden Flachdichtungsplatte.
Infolge der Flexibilität der Siebdruckschablone liegt
diese mit der Unterseite der ersten Fotolackschicht 44
bereits in geringem Abstand vom Rand 52 auf der zu bedruckenden
Flachdichtungsplatte auf.
Im folgenden soll nun die Herstellung der in den Fig. 4
und 5 dargestellten Siebdruckschablone erläutert werden.
Die Fig. 6A zeigt wieder den Rahmen 40, welcher das
in dieser Figur nicht dargestellte Siebgewebe mit der
ersten Fotolackschicht 44 trägt. Letztere wurde in der
herkömmlichen Weise mittels einer Rakel auf das Siebgewebe
aufgetragen bzw. durch die Maschen des Siebgewebes
hindurchgedrückt. Nach dem Trocknen der ersten Fotolackschicht 44
wird auf deren Rakelseite, d. h. die Oberseite
gemäß Fig. 6A, eine Transparentzeichnung 60 aufgeklebt,
in der die dickeren Dichtauflagenbereiche 34 a (s. Fig. 2)
durch Markierungen 34 a′ dargestellt sind. Nach dem Aufkleben
der Transparentzeichnung 60 wird der Rahmen 40
auf einen herkömmlichen Leuchttisch (nicht dargestellt)
gelegt, u. z. mit seiner Rakel- oder Oberseite nach unten,
so daß die Druckseite der Siebdruckschablone nach
oben kommt. Daraufhin werden auf die Fotolackschicht 44
Klebebänder 62 aufgeklebt, u. z. in einer solchen Anordnung,
daß sie die zu erzeugenden dickeren Fotolackschichtzonen
50 (s. Fig. 5) allseitig eingrenzen (s. Fig. 6B).
Wie bereits erwähnt, bilden die Klebebänder 62 zusammen
mit der Fotolackschicht 44 eine Gießform in Gestalt
einer flachen Mulde, in die man nun eine abgemessene Menge
des Fotolackschichtmaterials gießen könnte, wobei diese
Menge so bestimmt würde, daß die zweite Fotolackschicht
46 (s. Fig. 4) die gewünschte Dicke (im getrockneten
Zustand) erhält. Man kann aber auch so vorgehen, daß man
die Dicke der Klebebänder 62 so wählt, daß man die von
ihnen gebildete Gießform ganz mit Fotolackmaterial ausfüllt,
wobei dann die Dicke der Klebebänder 62 der Dicke
der zweiten Fotolackschicht 46 entsprechen muß. Bevorzugt
wird jedoch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens, bei der man über die nach oben weisenden
Klebebänder 62 eine Präzisionsziehrakel hinwegführt,
deren Spalthöhe so eingestellt ist, daß sich eine
zweite Fotolackschicht 46 mit der gewünschten Dicke ergibt;
in diesem Fall bilden die Klebebänder 62 nur eine
Auflage für die Präzisionsziehrakel und dienen lediglich der Umrißbegrenzung
der herzustellenden dickeren Fotolackschichtzone 50 (s. Fig. 5)
bzw. der zweiten Fotolackschicht 46 (s. Fig. 4). Um bei der Applikation
der Fotolackschicht mittels einer Präzisionsziehrakel die Durchbiegung
des Siebgewebes zu vermeiden, wird dieses durch Unterlegen einer
nicht dargestellten Glasplatte oder dgl. von der Rakelseite her abgestützt.
Nach dem Trocknen der so hergestellten zweiten Fotolackschicht 46 werden
die Klebebänder 62 wieder entfernt, außerdem entfernt man die Transparentzeichnung 60.
Dann hat die Siebdruckschablone den in Fig. 6C im Schnitt
dargestellten Aufbau, wobei in dieser Figur das Sieb zusammen
mit beiden Fotolackschichten als Ganzes mit 66
bezeichnet wurde. Zur Belichtung dieser Rohschablone 66
befestigt man nun auf deren Ober- oder Rakelseite eine
Belichtungsschablone 68, durch die hindurch die Rohschablone
von oben belichtet wird (s. Pfeil "L" in Fig. 6C).
Wie bekannt, ist die Belichtungsschablone 68 so ausgebildet,
daß sie transparente Bereiche 68 a und nichttransparente
Bereiche 68 b aufweist, wobei die letzteren
eine Konfiguration besitzen, die der Konfiguration der
Dichtauflagenbereiche 34 a und 34 b (s. Fig. 2) entspricht,
jedenfalls unter der Voraussetzung, daß ein Fotolackmaterial
verwendet wurde, welches durch Belichten gehärtet
wird (es gibt auch Fotolacke, die sich umgekehrt verhalten,
d. h. die durch Belichten in einen Zustand gebracht
werden, in dem sich das Fotolackmaterial durch
Wasser lösen und auswaschen läßt). Anschließend wird
die Belichtungsschablone 68 entfernt, worauf diejenigen
Bereiche des Fotolackmaterials der Rohschablone 66, die
zuvor unter den nichttransparenten Bereichen 68 b lagen,
d. h. nicht belichtet wurden, durch Wasser ausgewaschen
werden, so daß sich die in den Fig. 4 und 5 dargestellte
Konfiguration der Siebdruckschablone ergibt.
Mit dieser Siebdruckschablone läßt sich nun in einem
einzigen Arbeitsgang, d. h. mit der herkömmlichen Methode
des Siebdruckens, die Flachdichtung mit Dichtauflagen
unterschiedlicher Dicke versehen, so daß sich die in
den Fig. 2 und 3 dargestellte fertige Flachdichtung
ergibt.
Obwohl Präzisionsziehrakeln zum Stand der Technik gehören,
soll doch anhand der Fig. 7 und 8 noch kurz und recht schematisch
ein solches Präzisionsziehrakel erläutert werden:
Die als Ganzes mit 100 bezeichnete Rakel hat die Gestalt eines
oben und unten offenen, rahmenförmigen Gehäuses mit einer
Unterkante 102, die zusammen mit einer Aussparung 105 a in
einer vorderen Stirnwand 104 einen Spalt 106 definiert, wenn
die Rakel auf einer ebenen Fläche aufliegt. Dreht man die
Rakel um, so definiert eine zweite Aussparung 105 b zusammen
mit einer Gehäuseoberkante 103 einen Spalt 107 anderer Höhe
bzw. Breite. In der Zeichnung sind die Spalte, der Deutlichkeit
wegen, mit einer stark vergrößerten Breite bzw. Höhe
dargestellt worden. Zum Auftragen des Fotolackmaterials wird
dieses in das Gehäuse der auf der zu beschichtenden Unterlage
aufliegenden Rakel 100 eingefüllt und die letztere dann
über den zu beschichtenden Bereich hinweggeführt. Prinzipiell
ist das partielle Aufbringen der Fotolackschicht aber mit
verschiedenen Systemen von Filmziehgeräten möglich, z. B. mit
stufenlos einstellbaren Filmziehgeräten (Fa. Erichsen GmbH
& Co. KG, D-5870 Hemer, Model 411), mit Spiralfilmziehgeräten
(Fa. Erichsen, Modell 358), mit Lackschichtausstreichern
(System Wasag, Modell 288), mit Mehrfachfilmziehrahmen
(Modell 360) usw. Für alle geeigneten Filmziehgeräte wird
hier der Einfachheit halber der Begriff "Rakel" verwendet.
Um den Zusammenhang zwischen der Höhe "h" des Spalts 106
bzw. 107 und der Dicke der getrockneten, mit der Rakel aufgetragenen
Fotolackschicht zu ermitteln, geht man zweckmäßigerweise
so vor, daß man zunächst eine Eichkurve erstellt, wie
sie in Fig. 9 wiedergegeben wurde. Der Verlauf der Eichkurve
hängt von verschiedenen Parametern ab, so z. B. von der Dicke
der Klebebänder 62, der Konsistenz des Fotolackmaterials
(Festkörpergehalt, Viskosität etc.), der Geschwindigkeit,
mit der die Rakel über die zu beschichtenden Zonen hinweggeführt
wird etc.
Mit Hilfe einer Transparentzeichnung wie der Transparentzeichnung 60
oder einem äquivalenten technischen Hilfsmittel
und einem Leuchttisch lassen sich die zusätzlich
zu beschichtenden Zonen mit Hilfe der Klebebänder 62 mit
einer Genauigkeit eingrenzen, die bei ±0,5 mm liegt.
Selbstverständlich müssen die Transparentzeichnung 60 und
die Belichtungsschablone 68 paßgenau auf die Siebdruckschablone
angebracht werden, und die Transparentzeichnung
60 wird vor dem Belichten der Fotolackschichten entfernt.
Da dickere Fotolackschichten längere Belichtungszeiten
benötigen als dünnere Schichten, sollte die Belichtungszeit
so festgelegt werden, daß die für die größte
Dicke der Rohschablone 66 (s. Fig. 6C) ausreicht. Um
ein schädliches Überbelichten der dünneren Bereiche der
Fotolackschicht zu vermeiden, verwendet man vorzugsweise
einen Fotolack, der gegen ein solches Überbelichten unempfindlich
ist.
Wird die Präzisionsziehrakel von Hand bewegt, läßt sich
Dicke der trockenen Fotolackschicht mit einer Genauigkeit
von ±10% einhalten. Eine elektromotorisch bewegte
Präzisionsziehrakel ermöglicht hingegen eine Genauigkeit
von ±2%.
Besonders geeignet ist ein unter der Bezeichnung "Kiwocol
31" von der Firma Kissel & Wolf angebotenes Fotolackmaterial,
dessen Festkörpergehalt ca. 33% beträgt und das
wasserhaltig ist. Mit diesem Fotolackmaterial lassen sich
Schichtdicken zwischen 10 und 500 µm herstellen.
Für die Klebebänder 62 eignen sich besonders aluminiumbedampfte
Polyester-Klebebänder mit einer Dicke von
vorzugsweise 50 µm. Sie bieten für die Präzisionsziehrakel
gute Gleitflächen.
Natürlich ermöglicht es die Erfindung auch, mehrere, nicht
zusammenhängende Dichtauflagen verschiedener Dicke
gleichzeitig in einem einzigen Siebdruckvorgang herzustellen.
Claims (8)
1. Siebdruckschablone zur gleichzeitigen Herstellung von
Dichtauflagen unterschiedlicher Dicke aus elastomerem
Material auf einer Flachdichtungsplatte, mit einem
Sieb, welches eine Fotolackschicht trägt, die mindestens
eine sich von einer Rakelseite zu einer Druckseite
der Siebdruckschablone erstreckende Durchtrittsöffnung
für das elastomere Material aufweist, dadurch
gekennzeichnet, daß die Fotolackschicht
in mindestens einer ersten Zone, welche einen Öffnungsbereich
für einen ersten Dichtauflagenbereich größerer
Höhe umgibt, eine größere Dicke aufweist als in
mindestens einer zweiten Zone, welche einen Öffnungsbereich
für einen zweiten Dichtauflagenbereich
geringerer Höhe umgibt, und daß die Fotolackschicht
auf der einen Seite der Siebdruckschablone, insbesondere
der Rakelseite, eben ist und auf der anderen Seite
der Siebdruckschablone, insbesondere der Druckseite,
mit der ersten Zone über die zweite Zone übersteht.
2. Siebdruckschablone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß bei einem unmittelbar an einen zweiten
Dichtauflagenbereich angrenzenden ersten Dichtauflagenbereich
der Rand der ersten Fotolackschichtzone durch
die Grenze zwischen erstem und zweitem Dichtauflagenbereich
verläuft und im übrigen den ersten Dichtauflagenbereich
im Abstand umgibt.
3. Siebdruckschablone nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der Rand der ersten Fotolackschichtzone
eine Stufe bildet.
4. Siebdruckschablone nach einem oder mehreren der Ansprüche 1
bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der
Rand der ersten Fotolackschichtzone ein Polygon
bildet.
5. Verfahren zur Herstellung einer Siebdruckschablone
nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche,
bei dem eine Fotolackschicht vollflächig auf das
Sieb aufgebracht, diese getrocknet und durch eine der
Dichtauflagenkonfiguration entsprechende Belichtungsmaske
hindurch belichtet wird, worauf die Durchtrittsöffnung
durch Auswaschen des Fotolacks
erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die erste
Fotolackschichtzone durch Anbringen mindestens eines
Begrenzungselements auf der Druckseite der zunächst
hergestellten, vollflächigen ersten Fotolackschicht
ringsum eingegrenzt wird, worauf in der ersten Fotolackschichtzone
auf die Druckseite der ersten Fotolackschicht eine zweite Fotolackschicht aufgebracht
wird, und daß dann das Begrenzungselement entfernt
wird und die beiden Fotolackschichten gemeinsam belichtet
werden, worauf die Durchtrittsöffnung durch
Auswaschen des Fotolacks erzeugt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
als Begrenzungselement ein Klebeband verwendet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet,
daß auf die Rakelseite des mit der ersten Fotolackschicht
versehenen Siebs eine teiltransparente
Folie aufgebracht wird, welche eine Darstellung des
ersten Dichtauflagenbereichs aufweist, und daß dann
zum Aufbringen des Begrenzungselements die Siebdruckschablone
von der Rakelseite her beleuchtet wird.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 5
bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Fotolackschicht
mittels einer über das Begrenzungselement
geführten Präzisionsziehrakel aufgebracht wird.
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