DE102015005584A1 - Process for coating glass surfaces - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beschichtung von Glasoberflächen, wobei ein Mehrschichtensystem aufgetragen wird. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, welches es ermöglicht, verspiegelte Flächen in derart herzustellen, dass ein farbbrilliantes Bedrucken mit Farben in einem Mehrschichtensystem erfolgen kann, wobei die Spiegeloberfläche einen erhöhten Schutz vor Abrieb oder Zerkratzen aufweist. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass die Glasoberfläche auf ihrer abgewandten Ansichtsseite (Rückseite) • in einem ersten Schritt einer Reinigung in mindestens einem Waschgang unterzogen wird, • in einem zweiten Schritt mindestens eine Farbschicht/Farbpunkte aufgetragen wird, • in einem dritten Schritt auf die Farbschicht mindestens 1 bis 3 weitere Farb-Schichten, bevorzugt einer weißen UV-Farbe aufgetragen wird, • die in einem vierten Schritt einer UV-Härtung unterzogen wird, • in einem fünften Schritt auf die Farbschicht mindestens 1 bis 3 weitere Farb-Schichten, bevorzugt einer weißen UV-Farbe aufgetragen wird, • die in einem sechsten Schritt einer UV-Härtung unterzogen wird, • worauf in einem siebten Schritt eine Silberbeschichtung durchgeführt und • nach einer ausreichenden Trocknung in einem achten Schritt eine 1 bis 3 Schichten aufweisende Schutzlackschicht aufgetragen, die • in einem neunten Schritt einer Lufttrocknung oder bei 120 bis 180 Grad, vorzugsweise bei 120°C mittels Heißluft oder in einem Ofen getrocknet und/oder gehärtet wird.The invention relates to a method for coating glass surfaces, wherein a multi-layer system is applied. The invention has for its object to develop a method which makes it possible to produce mirrored surfaces in such a way that color brilliant printing can be done with colors in a multi-layer system, the mirror surface has increased protection against abrasion or scratching. In accordance with the invention, this is achieved by subjecting the glass surface on its opposite side of view (rear side) to cleaning in at least one wash cycle in a first step, applying at least one color layer / color dots in a second step, and in a third step Color layer is applied at least 1 to 3 further color layers, preferably a white UV color, • which is subjected to UV curing in a fourth step, • in a fifth step on the color layer at least 1 to 3 further color layers, preferably a white UV ink is applied, which is subjected to a UV curing in a sixth step, whereupon a silver coating is carried out in a seventh step and, after sufficient drying in an eighth step, a 1 to 3-layer protective lacquer layer is applied • in a ninth step air drying or at 120 to 18 0 degrees, preferably at 120 ° C by means of hot air or in an oven dried and / or cured.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beschichtung von Glasoberflächen, wobei ein Mehrschichtensystem aufgetragen wird.The invention relates to a method for coating glass surfaces, wherein a multi-layer system is applied.
Durch die Art der Beschichtung von Glasoberflächen kann man den gewünschten Wellenlängenbereich mit hohem Reflexionsfaktor vorgeben:
- • Metallbeschichtungen reflektieren im sichtbaren Bereich gut (≈ 95%), versagen aber bei Silber und Gold im UV-Bereich,
- • Dichroitische dielektrische Spiegel (Interferenzspiegel) bestehen aus mehreren transparenten Schichten mit abwechselnd jeweils unterschiedlichem Brechungsindex auf einem Glassubstrat. Sie reflektieren nur in einem begrenzten Wellenlängenbereich sowie in einem begrenzten Einfallswinkel. Man kann sie so aufbauen, dass sie entweder nur in einem sehr schmalen Wellenlängenbereich sehr gut reflektieren (≈ 99,9%) oder beispielsweise den gesamten IR-Bereich durchlassen (Kaltlichtspiegel bei Halogenlampen).
- • Metal coatings reflect well in the visible range (≈ 95%), but fail with silver and gold in the UV range,
- • Dichroic dielectric mirrors (interference mirrors) consist of several transparent layers with alternately different refractive indices on a glass substrate. They only reflect in a limited wavelength range and in a limited angle of incidence. They can be constructed in such a way that they only reflect very well in a very narrow wavelength range (≈ 99.9%) or, for example, pass the entire IR range (cold mirror in halogen lamps).
Als Substrat kommen auch Metalle, Kunststoffe und sogar einkristalline Stoffe zum Einsatz. Kriterien für die Substratwahl sind dessen Bearbeitbarkeit, Wärmeausdehnungskoeffizient, Preis und – besonders bei hohen Leistungen – die Wärmeleitfähigkeit. Zur Materialbearbeitung mit Kohlendioxidlasern werden oft Ganzmetallspiegel aus Kupfer eingesetzt.The substrate used is also metals, plastics and even monocrystalline substances. Criteria for the choice of substrate are its machinability, thermal expansion coefficient, price and - especially at high power - the thermal conductivity. For material processing with carbon dioxide lasers, all-metal mirrors of copper are often used.
Haushaltspiegel und Spiegel an KFZ (Außenspiegel, Scheinwerfer) bestehen aus einer Aluminiumschicht hinter Glas oder auf Kunststoffen. Früher verwendete man für Haushaltspiegel Silberschichten, diese neigten jedoch zum Anlaufen und liefern ein leicht gelbstichiges Bild.Household mirrors and mirrors on motor vehicles (exterior mirrors, headlights) consist of an aluminum layer behind glass or on plastics. For household mirrors, silver layers used to be used, but these tended to tarnish and give a slightly yellowish image.
Silber- und Goldschichten, aber auch Kupfer sind jedoch für Infrarot gut geeignet. Die Reflexion im mittleren und fernen Infrarotbereich korreliert mit der spezifischen elektrischen Leitfähigkeit des verwendeten Metalls.Silver and gold layers, but also copper are well suited for infrared. The reflection in the middle and far infrared range correlates with the specific electrical conductivity of the metal used.
Für Ultraviolett werden Aluminium oder dielektrische Schichten verwendet.For ultraviolet, aluminum or dielectric layers are used.
Röntgenstrahlung kann nur in einem sehr flachen Winkel zur Oberfläche (Einfallswinkel ≈ 90°) von Metallen reflektiert werden. Ursachen sind die sehr geringe Kohärenzlänge und der Abstand der Atome, der etwa genauso groß ist wie Wellenlänge. Durch den flachen Auftreffwinkel wird der scheinbare Atomabstand verringert.X-rays can only be reflected at a very shallow angle to the surface (angle of incidence ≈ 90 °) of metals. Causes are the very low coherence length and the distance of the atoms, which is about the same size as wavelength. The flat impact angle reduces the apparent atomic distance.
Für gute Abbildungseigenschaften muss ein Spiegel (z. B. in Spiegelreflexkameras, Spiegelgalvanometern und Spiegelteleskopen) im Gegensatz zu Haushaltspiegeln die Spiegelschicht vorn tragen (Oberflächenspiegel). Die Spiegelschicht muss in diesem Fall meist durch eine dünne, möglichst harte transparente Deckschicht vor Oxidation und mechanischer Beschädigung geschützt werden.For good imaging properties, a mirror (eg in SLR cameras, mirror galvanometers and reflector telescopes), in contrast to household mirrors, has to carry the mirror layer forward (surface mirror). In this case, the mirror layer usually has to be protected from oxidation and mechanical damage by a thin, preferably hard transparent cover layer.
Als Interferenzspiegel werden oft auch als Spiegel te Reflexionsgitter bezeichnet. Sie bestehen aus einer mit mikroskopischen Rillen versehenen Spiegelschicht. Sie werden in Spektrometern und Monochrometern verwendet, um einzelne Wellenlängen zu separieren.As interference levels are often referred to as mirror te reflection grating. They consist of a mirror layer provided with microscopic grooves. They are used in spectrometers and monochrometers to separate individual wavelengths.
Teildurchlässige Metallschicht-Spiegel beruhen auf einer Eigenschaft, die bereits auch unbeschichtete Glasoberflächen besitzen. Sie sind in einem breiten Wellenlängenbereich teilreflektierend.Partly permeable metal layer mirrors are based on a property that already possesses uncoated glass surfaces. They are partially reflecting in a wide wavelength range.
Solche teiltransparenten Spiegel haben auf einer Glasscheibe eine reflektierende Schicht (Silber, Gold oder andere Metalle), die wesentlich dünner (einige 10 nm) ist, als bei einem normalen Spiegel, so dass nur noch ein Teil des auftreffenden Lichts reflektiert wird und ein weiterer Teil absorbiert wird oder ungehindert hindurchtritt.Such semi-transparent mirrors have on a glass sheet a reflective layer (silver, gold or other metals) that is much thinner (some 10 nm) than a normal mirror so that only part of the incident light is reflected and another part is absorbed or passes through unhindered.
Halbdurchlässige Spiegel sind auch als „Spionspiegel” oder Teilerspiegel bekannt und dienen als Strahlteiler: Ein Teil des einfallenden Lichtes wird reflektiert, der Rest durchgelassen (eine Absorption werde hier vernachlässigt). Die jeweiligen Anteile lassen sich durch Wahl einer geeigneten Zusammensetzung der aufgetragenen Reflexionsschicht bestimmen.Semi-transmissive mirrors are also known as "spy mirrors" or splitter mirrors and serve as beam splitters: part of the incident light is reflected, the rest is transmitted (absorption is neglected here). The respective proportions can be determined by selecting a suitable composition of the applied reflection layer.
Dünne Goldschichten reflektieren vorrangig im Infrarot, sind jedoch im sichtbaren Licht bläulich transparent.Thin gold layers reflect primarily in the infrared, but are bluish in visible light.
Interferenzspiegel sind abseits ihrer Bemessungswellenlänge immer teiltransparent. Sie tragen auf einem Glassubstrat mehrere transparente Schichten mit abwechselnd jeweils unterschiedlichem Brechungsindex. Die Dicke der Schichten beträgt die halbe Wellenlänge der zu reflektierenden Strahlung.Interference mirrors are always partially transparent away from their design wavelength. They carry on a glass substrate several transparent layers with alternately different refractive indices. The thickness of the layers is half the wavelength of the radiation to be reflected.
Interferenzspiegel reflektieren nur in einem begrenzten Wellenlängenbereich sowie in einem begrenzten Einfallswinkel, erreichen hierbei jedoch wesentlich höhere Reflexionsgrade (> 99,9%), als dies mit Metallspiegeln (bis etwa 96%) möglich ist.Interference mirrors reflect only in a limited wavelength range and in a limited angle of incidence, but achieve much higher reflectance (> 99.9%) than is possible with metal mirrors (up to 96%).
Interferenzspiegel können auch als verlustarme teiltransparente Spiegel (Strahlteiler) sowie zur Aufteilung in verschiedene Wellenlängen bzw. als Farbfilter (Interferenzfilter) verwendet werden.Interference mirrors can also be used as low-loss, partially transparent mirrors (beam splitters) and for splitting into different wavelengths or as color filters (interference filters).
Bekannt ist ein beschichteter Gegenstand mit schützender Zweischicht-Überzugsbeschichtung aus Nitrid und Zirkon- oder Chromoxid, wobei das Schichtsystem eine erste dielektrische Schicht aufweist, worüber eine zweite Infrarot reflektierende Schicht angeordnet ist, darüber eine Mehrschichtüberzugsbeschichtung (Siliziumnitrid, Siliziumoxid, Zirkonoxid) aufgelegt wird (
Aus der
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Um diese möglichen Fehler- oder Störquellen konsequent gering zu halten oder ganz zu vermeiden, ist vorgesehen, die eigentliche Beschichtung auf einem im Hinblick auf den endgültigen Anwendungszweck und die dadurch bedingte endgültig vorgesehene Außenkontur des fertiggestellten Spiegels eigentlich zu großen Spiegelsubstrat vorzunehmen, so dass für die zwischenzeitliche Handhabung des noch nicht oder nur teilweise beschichteten Spiegelsubstrats ein äußerer, der eigentlich gewünschten Kontur nicht zuzurechnender Randbereich verbleibt, an dem das Spiegelsubstrat zwischenzeitlich ohne nachteilige Folgen für das eigentlich vorgesehene Mehrschichtsystem berührt und zu Handhabungszwecken mechanisch kontaktiert werden kann. Die in diesem Bereich auftretenden Abschattungen im Bereich der Auflageflächen beim Beschichten bleiben damit ebenfalls ohne negativen Einfluss auf das eigentlich herzustellende Mehrschichtsystem im Innenbereich der gewünschten Kontur.In order to keep consistently or completely avoid these possible sources of error or interference, it is envisaged to make the actual coating on a with respect to the final application and the consequent final intended outer contour of the finished mirror actually too large mirror substrate, so that for the Intermediate handling of the not yet or only partially coated mirror substrate an outer, the actual desired contour not attributable edge region remains, where the mirror substrate in the meantime without adverse consequences for the actually intended multi-layer system touched and can be mechanically contacted for handling purposes. The shading occurring in this area in the area of the bearing surfaces during coating thus also remain without negative influence on the actually produced multilayer system in the interior of the desired contour.
Die Schichten des Mehrschichtsystems werden dabei vorteilhafterweise vollflächig in dem Sinne aufgebracht, dass zunächst eine Beschichtungsfläche beschichtet wird, die über die endgültig vorgesehene Spiegelkontur hinausreicht. Diese Beschichtungsfläche kann die gesamte Oberfläche des zu beschichtenden Substrats oder Einzelnutzens abdecken oder auch unbeschichtete Randbereiche freilassen. Vorteilhafterweise wird dabei als Teil des Mehrschichtsystems auf das Spiegelsubstrat eine Reflektorschicht aufgebracht. Die Reflektorschicht wird dabei vorteilhafterweise ebenfalls vollflächig aufgebracht, so dass die Beschichtungsfläche über die eigentlich vorgesehene Außenkontur des Spiegels hinausgeht.The layers of the multi-layer system are advantageously applied over the entire surface in the sense that first a coating surface is coated, which extends beyond the final intended mirror contour. This coating surface can cover the entire surface of the substrate to be coated or individual use or leave blank uncoated edge areas. Advantageously, a reflector layer is applied to the mirror substrate as part of the multilayer system. The reflector layer is advantageously also applied over the entire surface, so that the coating surface goes beyond the actually intended outer contour of the mirror.
Dem bekannten Stand der Technik ist gemeinsam:
- • die Glasbeschichtungen/-verspiegelungen auf der Vorderseite der Glasfläche angebracht werden,
- • damit kein ausreichender Kratzschutz gegeben ist,
- • die Farbbrillanz der Lackierungen unzureichend entwickelt ist,
- • das Haftvermögen der Lackierungen nicht ausreichend ist,
- • vorzugsweise nur mineralische Farben verwendet werden können, was zu einem erhöhten Aufwand beim Einbrennen dieser Farben (ca. 500°C) führt,
- • keine Tiefenwirkung des Druckes erreichbar,
- • bislang keine lange Haltbarkeit, da Vergilbung, Verblassung, Oxidierung der Oberfläche.
- • the glass coatings / mirrors are applied to the front of the glass surface,
- • so that there is no sufficient scratch protection,
- • the color brilliance of the coatings is insufficiently developed,
- • the adhesion of the coatings is not sufficient,
- • preferably only mineral colors can be used, which leads to an increased effort when baking these colors (about 500 ° C),
- • no depth effect of the pressure achievable,
- • so far no long shelf life, as yellowing, fading, oxidation of the surface.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, welches es ermöglicht, verspiegelte Flächen in derart herzustellen, dass ein farbbrilliantes Bedrucken mit Farben in einem Mehrschichtensystem erfolgen kann, wobei die Spiegeloberfläche einen erhöhten Schutz vor Abrieb oder Zerkratzen aufweist.The invention has for its object to develop a method which makes it possible to produce mirrored surfaces in such a way that a farbbrilliantes printing with colors in one Multilayer system can be carried out, wherein the mirror surface has an increased protection against abrasion or scratching.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass
die Glasoberfläche auf ihrer abgewandten Ansichtsseite (Rückseite)
- • in einem ersten Schritt einer Reinigung in mindestens einem Waschgang unterzogen wird,
- • in einem zweiten Schritt mindestens eine Farbschicht/Farbpunkte aufgetragen wird,
- • in einem dritten Schritt auf die
Farbschicht mindestens 1 bis 3 weitere Farb-Schichten, bevorzugt einer weißen UV-Farbe aufgetragen wird, - • die in einem vierten Schritt einer UV-Härtung unterzogen wird,
- • in einem fünften Schritt auf die
Farbschicht mindestens 1 bis 3 weitere Farb-Schichten, bevorzugt einer weißen UV-Farbe aufgetragen wird, - • die in einem sechsten Schritt einer UV-Härtung unterzogen wird,
- • worauf in einem siebten Schritt eine Silberbeschichtung durchgeführt und
- • nach einer ausreichenden Trocknung in einem achten Schritt eine 1 bis 3 Schichten aufweisende Schutzlackschicht aufgetragen wird, die
- • in einem neunten Schritt einer Lufttrocknung oder bei 120 bis 180 Grad, vorzugsweise bei 120°C mittels Heißluft oder in einem Ofen getrocknet und/oder gehärtet wird.
the glass surface on its opposite side of the view (back)
- Is subjected in a first step to cleaning in at least one wash cycle,
- In a second step at least one color layer / color dots is applied,
- In a third step, at least 1 to 3 further color layers, preferably a white UV color, are applied to the color layer,
- • which undergoes UV curing in a fourth step,
- In a fifth step, at least 1 to 3 further color layers, preferably a white UV color, are applied to the color layer,
- • which undergoes UV curing in a sixth step,
- Whereupon, in a seventh step, a silver coating is carried out and
- • After sufficient drying in an eighth step, a 1 to 3-layer protective lacquer layer is applied, the
- • dried and / or cured in a ninth step of air drying or at 120 to 180 degrees, preferably at 120 ° C by means of hot air or in an oven.
Die Farbschichten werden dabei in derart aufgetragen, dass ein farbfreier Rand im Außenbereich der Glasoberfläche verbleibt. Der farbfreie Randbereich wird vorzugsweise in einer Breite von 1 bis 8 mm ausgeführt.The color layers are applied in such a way that a color-free edge remains in the outer region of the glass surface. The color-free edge region is preferably carried out in a width of 1 to 8 mm.
Die Silberbeschichtung wird im Unterschied dazu bis zum Rand der Glasoberfläche vorzugsweise mittels Silbernitrat ausgeführt.In contrast, the silver coating is preferably carried out up to the edge of the glass surface by means of silver nitrate.
Die Schutzlackschicht wird um die Außenkanten/-flächen der Beschichtung sowie der Glasoberfläche in einer Breite von mindestens 0,1 mm herum gelegt wird, so dass die Silberschicht nicht durch Luft oder Wasser erreicht wird.The protective lacquer layer is placed around the outer edges / surfaces of the coating and the glass surface in a width of at least 0.1 mm, so that the silver layer is not achieved by air or water.
Abschließend werden die abgewinkelten Außenkanten der Glasoberfläche im Anschluss an die herumgelegte Schutzlackschicht von Lackresten mittels vorzugsweise einer Eisen-III-Chlorid-Lösung gereinigt, die anschließend abgewaschen wird.Finally, the angled outer edges of the glass surface are cleaned after the protective lacquer layer lying around of paint residues by means of preferably a ferric chloride solution, which is subsequently washed off.
Als UV-Farben werden acrylatbasierende Tinten verwendet. Sie werden vorzugsweise mit einer Schichtdicke von 8–15 Micron aufgetragen und danach bei 250 mJ/m2 mit UV-Licht gehärtet.As UV inks, acrylate-based inks are used. They are preferably applied with a layer thickness of 8-15 microns and then cured at 250 mJ / m 2 with UV light.
Gewaschen bzw. vorbehandelt wird mit Bimsmehl (Natrium-Aluminium-Silikat), um Fette, Luftfeuchtigkeit etc. zu entfernen. Anschließend wird das Bimsmehl mit Wasser abgewaschen. Bei hartnäckig verschmutzten Scheiben kann auch Alkohol benutzt werden, welcher aber zu 100% wieder abgewaschen werden muss, weil ansonsten bei der anschließenden Verspiegelung Flecken entstehen (chemische Reaktion).Washed or pretreated with pumice (sodium aluminum silicate) to remove fats, humidity, etc. Then the pumice powder is washed off with water. In the case of stubbornly soiled panes, alcohol can also be used, but it must be washed off again to 100%, because otherwise stains will form during the subsequent mirroring (chemical reaction).
Es gibt bevorzugt zwei Varianten die fertiglackierten Spiegel zu trocknen. Bei Variante 1 werden die Spiegel mit dem genannten Lack an der Luft für mindestens 24 Stunden getrocknet. Bei Variante 2 werden die Spiegel in einem thermischen Prozess getrocknet, indem sie auf einem Fließband durch einen Ofen für 5 Minuten bewegt werden. Die Temperaturen liegen dann bei 120°C und dürfen 150°C nicht überschreiten (> 150°C maximal 1 Minute). Sollten die Temperaturen oder Haltezeiten überschritten werden Vergasen die Farben und alle Schichten (Druck, Silber, Lack) platzen auf.There are preferably two variants to dry the finished painted mirror. In
Vorteile der Erfindung:Advantages of the invention:
- • durch die erfindungsgemäße Anbringung der Beschichtungen auf der Rückseite der Glasfläche (Ansichtsfläche) ist ein sehr guter Schutz vor Zerkratzungen möglich,• the inventive application of the coatings on the back of the glass surface (viewing surface) is a very good protection against scratching possible
- • dennoch wird eine hohe Farbbrillianz erreicht, da durch den besonderen Aufbau/Reihenfolge der einzelnen Schichten bzw. der erfindungsgemäßen Verfahrensschritte und den Einsatz spezieller Farben überwiegend mittels UV-Härtung eine hohe Beständigkeit und sehr hohe Strahlkraft der Farben erreicht wird,• Nevertheless, a high color brilliance is achieved, since the special structure / sequence of the individual layers or the method steps according to the invention and the use of special colors predominantly by means of UV curing a high resistance and very high radiance of the colors is achieved
- • durch die spezielle Ausprägung der Randbereiche der beschichteten Glasfläche wird ein sehr haltbarer Kantenschutz erreicht, der darüber hinaus einen sehr schönen Abschluss bildet,• Due to the special characteristics of the edge areas of the coated glass surface, a very durable edge protection is achieved, which also forms a very beautiful finish,
- • im Vergleich zu bestehenden Verfahren sehr hohe Farbbrillanz.• very high color brilliance compared to existing methods.
Ausführungsbeispielembodiment
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment.
Dabei zeigen:Showing:
Die
Auf die Glasfläche
Nach der Farbschicht
Dann wird erneut im Schritt
Zum Schluss erfolgt das Aufbringen eines Schutzlackes
Der Randbereich
Verunreinigungen durch die Silberbeschichtung
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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