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Dokumentenidentifikation DE19936504A1 15.02.2001
Titel Verfahren zum Beschichten eines Substrats zur Erzeugung einer Oberflächenstruktur und ein so beschichtetes Substrat enthaltendes Displayelement
Anmelder Fritz Borsi KG, 77746 Schutterwald, DE
Erfinder Kall, Florian, Strasbourg/Straßburg, FR;
Schuhmann, Jörg, 77746 Schutterwald, DE
Vertreter BOEHMERT & BOEHMERT, 28209 Bremen
DE-Anmeldedatum 05.08.1999
DE-Aktenzeichen 19936504
Offenlegungstag 15.02.2001
Veröffentlichungstag im Patentblatt 15.02.2001
IPC-Hauptklasse B29C 65/48
IPC-Nebenklasse B29C 65/02   
IPC additional class // G09F 15/00,19/22  
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschichten eines Substrats zur Erzeugung einer Oberflächenstruktur mit folgenden Schritten:
- Bereitstellen einer Prägefolie mit einer Klebeschicht und einer thermoplastischen Folie,
- Bereitstellen einer Struktur auf einer Strukturfläche und
- gleichzeitiges Auflaminieren der Prägefolie auf das Substrat über die Klebeschicht und Aufprägen der Struktur der Strukturfläche auf die der Strukturfläche zugewandte thermoplastische Folie unter Einwirkung von Druck und Wärme. Ferner betrifft die Erfindung ein Displayelement, enthaltend ein erfindungsgemäß beschichtetes Substrat.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschichten eines Substrats zur Erzeugung einer Oberflächenstruktur sowie ein so beschichtetes Substrat enthaltendes Displayelement.

Aus der DE 198 02 585 A1 ist ein Verfahren zur Erzeugung einer Oberflächenstruktur auf einem Substrat bekannt, bei dem über Zylinder ein Prägemuster in ein strahlenhärtbares Monomer eingebracht und anschließend gezielt belichtet wird. Ein derart strukturiertes Substrat kann insbesondere als Matrize für eine Prägeholographie verwendet werden.

In der EP 0 772 514 B1 ist ein Verfahren zur Herstellung von selbstreinigenden Oberflächen offenbart, bei dem die Oberflächen aus hydrophoben Polymeren oder haltbar hydrophobierten Materialien bestehen und eine Struktur von 2 bis 200 µm beispielsweise über beheizte Prägestücke oder Walzen aufgeprägt wird.

In der nichtvorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung Nr. 199 23 175.3-16 ist ein Verfahren zum Beschichten einer Kunststoffträgerplatte beschrieben, bei dem Prägefolien zur Oberflächenkonditionierung verwendet werden, die jeweils eine Klebeschicht, eine Oberflächenschicht und eine Deckfolie umfassen, wobei die Oberflächenschicht mit aus hydrophobem und/oder haltbar hydrophobiertem Material bestehenden Strukturelementen ausgebildet ist.

Das direkte Aufprägen von Oberflächenstrukturen auf ein Substrat hat sich zwar grundsätzlich bewährt, jedoch ist ein Bestreben des geprägten Oberflächenmaterials des Substrats zu beobachten, aufgrund von beim Prägen eingebrachten Oberflächenspannungen wieder in seinen Ursprungszustand zurückzukehren. Dies hat nachteiligerweise die Folge, daß sich beim Abkühlen des beim Prägen erhitzten Substratmaterials feine Strukturen der bearbeiteten Oberfläche wieder zurückbilden. Außerdem sind die Anforderungen an ein direktes Aufprägen von Oberflächenstrukturen erheblich vom Substratmaterial abhängig.

Prägefolien, die bereits eine Oberflächenschicht mit Strukturelementen aufweisen, tendieren dazu, beim Prägen bis zur Zerstörung der Strukturelemente verformt zu werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Beschichten eines Substrats zur Erzeugung einer haltbaren Oberflächenstruktur mit bis zu mikroskopischen Abmessungen bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum Beschichten eines Substrats zur Erzeugung einer Oberflächenstruktur, mit folgenden Schritten:

  • - Bereitstellen einer Prägefolie mit einer Klebeschicht und einer thermoplastischen Folie,
  • - Bereitstellen einer Struktur auf einer Strukturfläche, und
  • - gleichzeitiges Auflaminieren der Prägefolie auf das Substrat über die Klebeschicht und Aufprägen der Struktur der Strukturfläche auf die der Strukturfläche zugewandte thermoplastische Folie unter Einwirkung von Druck von Wärme.

Dabei kann vorgesehen sein, daß die Strukturfläche von einer Strukturfolie dargeboten wird, die zwischen mindestens einer Andruckrolle und der Prägefolie auf dem Substrat im Prägebereich verläuft.

Eine Ausführungsform der Erfindung ist dabei dadurch gekennzeichnet, daß die Strukturfolie umlaufend betrieben wird.

Alternativerweise kann vorgesehen sein, daß die Strukturfolie zusammen mit der Prägefolie, mit Lufteinschlüssen zwischen der Strukturfläche und einer Trennschicht auf der der Klebeschicht abgewandten Seite der thermoplastischen Folie, bereitgestellt wird.

Bevorzugt ist erfindungsgemäß, daß beim Laminieren und Prägen die thermoplastische Folie auf eine Temperatur oberhalb ihrer Erweichungstemperatur gebracht wird, und die Strukturfläche, vorzugsweise mittels mindestens einer der Andruckrolle nachgeschalteten, insbesondere kühlbaren, Rolle, über einen Zeitraum auf die thermoplastische Folie gedrückt wird, der ausreichend für ein Abkühlen der auf das Substrat auflaminierten und mit der Oberflächenstrukur versehenen thermoplastischen Folie unterhalb ihrer Formbeständigkeitstemperatur ist.

Ferner wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß Temperatur und/oder Druck der Andruckrolle und/oder der mindestens einen Rolle variiert wird bzw. werden, wobei vorzugsweise Druck und Temperatur der mindestens einen Rolle beim Laminieren und Prägen konstant gehalten wird.

Mit der Erfindung wird weiterhin vorgeschlagen, daß die thermoplastische Folie extern, wie durch Infrarotstrahlung, aufgewärmt wird, insbesondere auf eine Temperatur oberhalb ihrer Erweichungstemperatur.

Es kann vorgesehen sein, daß die thermoplastische Folie aus hydrophobem Material, wie hydrophoben Polymeren, ausgebildet wird.

Weiterhin kann erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Strukturfläche über ein Sol-Gel- Verfahren, holographisch, über ein Ätzverfahren oder durch Verwendung von Mikropartikeln, insbesondere aus Metall, Glas, Siliziumoxid und/oder Keramik, mit einer unter Wärme und Druckeinwirkung während des Prägens und Laminierens im wesentlichen nicht verformbaren Struktur hergestellt wird.

Eine Weiterentwicklung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenstruktur so dimensioniert wird, vorzugsweise mit Abmessungen von ≤ 200 µm, daß sie antireflektierend, interferierend, kratzfest und/oder selbstreinigend wird.

Ferner kann vorgesehen sein, daß die Klebeschicht aus, vorzugsweise stark, adhäsivem Material, wie Methyl/butyl-methacrylat, Polyvinyl-acetat, Butylnethacrylat/Methylmethacrylat-Mischpolymerisat, Aceton, Toluol, Ethanol, Pigmenten und/oder Füllstoffen, hergestellt wird.

Auch kann vorgesehen sein, daß die Trennschicht aus, vorzugsweise schwach, adhäsivem Material, wie Wachs, Toluol und/oder Ethanol, hergestellt wird.

Das beschichtete Substrat kann verformt werden.

Weiterhin wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Prägefolie zumindest teilweise mit einer metallischen Wirkschicht und/oder einer Farbschicht zwischen der thermoplastischen Folie und der Klebeschicht ausgebildet wird.

Das Substrat kann gemäß der Erfindung bereichsweise mit der Prägefolie beschichtet werden.

Schließlich liefert die Erfindung auch Displayelement, enthaltend ein erfindungsgemäß beschichtetes Substrat, das insbesondere in der Werbung einsetzbar ist.

Der Erfindung liegt somit die überraschende Erkenntnis zugrunde, daß eine ebene Prägefolie durch den Einsatz einer thermoplastischen Folie und einer Klebeschicht gleichzeitig auf ein Substrat auflaminiert und mit einer Oberflächenstruktur haltbar versehen werden kann mittels einer Strukturfläche, die unter der Einwirkung von Druck von Wärme beim Auflaminieren und Prägen im wesentlichen ihre Struktur behält. Dies führt zu einem effizienten und vielfältig einsetzbaren Erzeugen von Oberflächenstrukturen auf im wesentlichen beliebige Substrate.

Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die Strukturfläche nach dem Auflaminieren und Prägen solange unter der Einwirkung von Druck in Kontakt mit der Prägefolie bleibt, bis sich die thermoplastische Folie, die beim Laminieren und Prägen auf eine Temperatur oberhalb ihrer Erweichungstemperatur aufgeheizt wird, auf eine Temperatur unterhalb ihrer Formbeständigkeitstemperatur abgekühlt hat. Dies stellt eine feine Oberflächenstrukturierung sicher.

Die Strukturfläche kann erfindungsgemäß von einer Strukturfolie dargeboten werden, die entweder Bestandteil der Prägefolie vor dem Prägen und über eine Trennschicht nach dem Prägen von derselben abziehbar ist, oder getrennt von der Prägefolie, beispielsweise um eine Andruckrolle verlaufend, eingesetzt werden kann.

Für die Strukturfläche ist es insbesondere geeignet, druck- und wärmestabile Mikropartikel zur Erzeugung von mikroskopischen Oberflächenstrukturen zu verwenden.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von schematischen Zeichnungen im Einzelnen erläutert sind. Dabei zeigt:

Fig. 1a eine Teilschnittansicht durch eine Strukturfolie auf einer Prägefolie;

Fig. 1b eine Teilschnittansicht durch die Strukturfolie sowie Prägefolie gemäß Fig. 1a auf einem Substrat 1b nach Einwirkung von Druck und Wärme;

Fig. 1c eine Teilschnittansicht des mit der Prägefolie gemäß Fig. 1b beschichteten Substrats unmittelbar nach Abtrennung der Strukturfolie gemäß Fig. 1b;

Fig. 2b eine Teilschnittansicht gemäß den Fig. 1a bis Fig. 1c, samt Andruckrollen; und

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer Strukturfolie mit Mikropartikeln.

In den Fig. 1a bis 1c sind verschiedene Stadien des erfindungsgemäßen Verfahrens veranschaulicht, die in Fig. 2 in ihrer Verfahrensreihenfolge ebenfalls dargestellt sind. Danach umfaßt das erfindungsgemäße Verfahren folgende Schritte:

Zuerst wird eine Prägefolie 20 bereitgestellt, die eine Klebeschicht 21 aus einem stark adhäsiven Material, wie Polyvinylacetat, eine thermoplastische Folie 22, beispielsweise aus hydrophoben Polymeren, und eine Trennschicht 23 aus schwach adhäsivem Material, wie Wachs, umfaßt. Ebenfalls wird eine Strukturfolie 30, beispielsweise in Form eines geätzten Metallbandes, mit einer Strukturfläche 31, vorzugsweise mit Abmessungen im mikroskopischen Bereich, bereitgestellt, und zwar auf der Prägefolie 20, siehe Fig. 1a.

Unter der Einwirkung von Druck und Wärme, wie in Fig. 1b mit Pfeilen symbolisiert, ist dann die Prägefolie 20 auf ein Substrat 10, beispielsweise in Form einer ebenen, transparenten Polymethylacrylatplatte, auflaminierbar, wobei die Klebeschicht 21 eine dauerhafte Verbindung mit dem Substrat 10 gewährleistet. Beim Laminieren wird gleichzeitig die thermoplastische Folie 22' sowie die darauf angeordnete Trennschicht 23' mit der Struktur der Strukturfläche 31 versehen, wozu die thermoplastische Folie 22' auf eine Temperatur oberhalb ihrer Erweichungstemperatur aufgewärmt wird.

Nach Abschluß des Auflaminierens und Prägens der thermoplastischen Folie 22' bietet dieselbe eine Oberflächenstruktur 24 auf dem Substrat 10 dar, während die Strukturfolie 30 samt Trennschicht 23' von der Folie 22' entfernt wird, wie in Fig. 1c durch ein Doppelpfeil symbolisiert.

Der soeben anhand der Fig. 1a bis 1c beschriebene erfindungsgemäße Verfahrensverlauf ist nochmals in Fig. 2 dargestellt, wobei dort zudem eine Andruckrolle 50 sowie zwei weitere Rollen 60, 60' dargestellt sind. Die Andruckrolle 50 ist dabei auf eine Temperatur von oberhalb der Erweichungstemperatur der thermoplastischen Folie 22, 22' erwärmt, und die ihr nachgeschalteten Rollen 60, 60' sind gekühlt, um eine Zurückbildung der Oberflächenstruktur 24 beim Ablösen der Prägefolie 30 von der bearbeiteten, thermoplastischen Folie 22' durch Abbau von Oberflächenspannungen beim Abkühlen derselben zu vermeiden.

Ferner ist in Fig. 2 anhand von Pfeilen dargestellt, daß die Prägefolie 30 um die Rollen 50, 60, 60' umlaufend einsetzbar ist.

In Fig. 3 ist eine spezielle Prägefolie 300 dargestellt, deren Struktur über Mikropartikel 301, die unter der Einwirkung von beim Prägen und Laminieren herrschenden Bedingungen, wie Druck und Wärme, ihre Struktur beibehalten. Solche Mikropartikel 301 können beispielsweise aus Metall bestehen.

Die in der vorstehenden Beschreibung, den beigefügten Zeichnungen sowie Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in jeder beliebigen Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein. Bezugszeichenliste 10 Substrat

20 Prägefolie

21 Klebeschicht

22, 22' thermoplastische Folie

23, 23' Trennschicht

24 Oberflächenstruktur

30 Strukturfolie

31 Strukturfläche

40 Lufteinschluß

50 Andruckrolle

60, 60' Rolle

300 Strukturfolie

301 Mikropartikel


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zum Beschichten eines Substrats zur Erzeugung einer Oberflächenstruktur, mit folgenden Schritten:
    1. - Bereitstellen einer Prägefolie mit einer Klebeschicht und einer thermoplastischen Folie,
    2. - Bereitstellen einer Struktur auf einer Strukturfläche, und
    3. - gleichzeitiges Auflaminieren der Prägefolie auf das Substrat über die Klebeschicht und Aufprägen der Struktur der Strukturfläche auf die der Strukturfläche zugewandte thermoplastische Folie unter Einwirkung von Druck von Wärme.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strukturfläche von einer Strukturfolie dargeboten wird, die zwischen mindestens einer Andruckrolle und der Prägefolie auf dem Substrat im Prägebereich verläuft.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Strukturfolie umlaufend betrieben wird.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strukturfolie zusammen mit der Prägefolie, mit Lufteinschlüssen zwischen der Strukturfläche und einer Trennschicht auf der der Klebeschicht abgewandten Seite der thermoplastischen Folie, bereitgestellt wird.
  5. 5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beim Laminieren und Prägen die thermoplastische Folie auf eine Temperatur oberhalb ihrer Erweichungstemperatur gebracht wird, und die Strukturfläche, vorzugsweise mittels mindestens einer der Andruckrolle nachgeschalteten, insbesondere kühlbaren, Rolle, über einen Zeitraum auf die thermoplastische Folie gedrückt wird, der ausreichend für ein Abkühlen der auf das Substrat auflaminierten und mit der Oberflächenstrukur versehenen thermoplastischen Folie unterhalb ihrer Formbeständigkeitstemperatur ist.
  6. 6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Temperatur und/oder Druck der Andruckrolle und/oder der mindestens einen Rolle variiert wird bzw. werden, wobei vorzugsweise Druck und Temperatur der mindestens einen Rolle beim Laminieren und Prägen konstant gehalten wird.
  7. 7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die thermoplastische Folie extern, wie durch Infrarotstrahlung, aufgewärmt wird, insbesondere auf eine Temperatur oberhalb ihrer Erweichungstemperatur.
  8. 8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die thermoplastische Folie aus hydrophobem Material, wie hydrophoben Polymeren, ausgebildet wird.
  9. 9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Strukturfläche über ein Sol-Gel-Verfahren, holographisch, über ein Ätzverfahren oder durch Verwendung von Mikropartikeln, insbesondere aus Metall, Glas, Siliziumoxid und/oder Keramik, mit einer unter Wärme und Druckeinwirkung während des Prägens und Laminierens im wesentlichen nicht verformbaren Struktur hergestellt wird.
  10. 10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenstruktur so dimensioniert wird, vorzugsweise mit Abmessungen von ≤ 200 µm, daß sie antireflektierend, interferierend, kratzfest und/oder selbstreinigend wird.
  11. 11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Klebeschicht aus, vorzugsweise stark, adhäsivem Material, wie Methyl/butylmethacrylat, Polyvinyl-acetat, Butylmethacrylat/Methylmethacrylat-Mischpolymerisat, Aceton, Toluol, Ethanol, Pigmenten und/oder Füllstoffen, hergestellt wird.
  12. 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennschicht aus, vorzugsweise schwach, adhäsivem Material, wie Wachs, Toluol und/oder Ethanol, hergestellt wird.
  13. 13. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das beschichtete Substrat verformt wird.
  14. 14. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Prägefolie zumindest teilweise mit einer metallischen Wirkschicht und/oder einer Farbschicht zwischen der thermoplastischen Folie und der Klebeschicht ausgebildet wird.
  15. 15. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat bereichsweise mit der Prägefolie beschichtet wird.
  16. 16. Displayelement, enthaltend ein gemäß einem der vorangehenden Ansprüche beschichtetes Substrat.






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