Showroom für beschichtete Oberflächen (Quelle: Kunststoff-Institut Lüdenscheid)

Physical Vapour Deposition

Die physikalischen Verfahren zur Kunststoffbeschichtung werden als PVD (physical vapour deposition) – Prozess bezeichnet. Hierunter versteht man eine Vakuum-Dünnschicht-Beschichtungstechnik; dazu gehören: Aufdampfen, Sputtern und Ionenplattieren. Es werden dünne metallische Schichten von durchschnittlich 0,04 - 0,1 µm abgeschieden (möglich bis 10 µm).

Verfahrensschritte

Zunächst wird das zu beschichtende Formteil häufig geprimert, d.h. es wird eine Lackschicht durch ein normales Lackierverfahren aufgebracht. Diese Schicht dient im Wesentlichen dazu, Bauteilunebenheiten zu egalisieren und kann zur Haftungsverbesserung beitragen. Die Bauteile werden auf entsprechende Gestelle gesteckt und in die Vakuumkammer eingebracht. Nach Evakuierung der Kammer wird der Beschichtungsstoff in die Gasphase überführt, zum Beschichtungsgut transportiert und kondensiert auf den Bauteilen. Nachdem das Formteil beschichtet wurde, muss im Normalfall noch eine Schutzschicht auf die dünne Metallschicht aufgebracht werden, um es vor mechanischer Beanspruchung und Korrosion zu schützen. Die Schutzschicht wird auch wieder auflackiert oder im Plasma erzeugt.

Besonderheiten

Bei der PVD-Beschichtung werden kleinste Unebenheiten, bzw. Fehler in der Oberfläche, in der Beschichtung wiedergegeben. Raue Oberflächen werden stumpf, glatte Oberflächen wirken stark spiegelnd. Kratzer im Substrat werden in der Beschichtung verstärkt wiedergegeben, weshalb vorhandene Oberflächenfehler durch eine Vorlackierung auszugleichen sind. Schon geringste Mengen von Verunreinigungen der Teile vor der Beschichtung, wie z. B. Formtrennmittel, führen zu vollständigem Ausschuss. Weiterhin muss sichergestellt sein, dass keine Ausgasungen aus dem Kunststoff zu Ausschuss führen.

Die Beschichtbarkeit von Bauteilen mit komplexen Geometrien, wie Sacklöchern, Hinterschneidungen u. a., muss im Einzelnen geprüft werden. Zur Beschichtung von Kunststoffen ist, je nach Anwendungsfall, oftmals eine Vorbehandlung der Bauteile nötig und nach der Beschichtung das Applizieren einer Schutzschicht. Dies kann z. T. innerhalb der Beschichtungsanlage erfolgen.

Anwendungsfelder

Die Bedampfung von Bauteilen wird dort eingesetzt, wo galvanische Prozesse auf Grund des Substratmaterials nicht möglich sind, geringere Schichtdicken erforderlich sind, nur partielle Beschichtungen gewünscht werden oder die metallisch kalte Haptik und die hohe Abriebfestigkeit nicht gefordert ist. Es wird eine glänzende Schicht erzeugt, die durch Einfärbung der Decklacke, z. B. auch eine goldene Oberfläche vermitteln kann. Die applizierten Schichten weisen jedoch keine Metallhaptik auf, da sie immer lackiert werden müssen, sobald sie einer leichten Beanspruchung unterliegen (z. B. dem einfachen Anfassen). Die Realisierung einer partiellen Metallisierung ist einfacher als beim Galvanisieren. Maskierungen lassen sich leichter realisieren, da es sich nicht um ein nasses Verfahren handelt, jedoch können auch hier nur bedingt exakte Konturen realisiert werden.

Diese Art von Metallschicht wird in der Regel für dekorative Zwecke eingesetzt. Es lassen sich aber auch Funktionsschichten aufbringen, beispielsweise für Reflektoren in Leuchten und Scheinwerfern oder zur Abschirmung von Gehäuseinnenteilen von elektrischen Baugruppen. Ebenfalls wird die PVD-Technik eingesetzt zur Herstellung von metallisierten Folien (Lebensmittelverpackungen, Kondensatoren, Heißpräge- und IMD-Folien).

Für bestimmte Anwendungen erfolgt auch die Kombination von Bedampfung und Galvanisierung. Zunächst werden die Bauteile galvanisiert und anschließend bedampft. Auf Grund des Metalluntergrunds ergeben sich hochhaftfeste Schichten, d.h. es können echte Hartstoffschichten appliziert werden oder echte metallische Oberflächen mit unterschiedlich farblichen Oberflächen erzeugt werden. Anwendung findet diese Kombination im Bereich der Sanitärindustrie für hochwertige Armaturen. Im medizinischen Bereich können Produkte durch die PVD-Beschichtung hydrophil und hydrophob ausgestattet werden. 

Eine weitere Anwendung sind sogenannte transparent leitfähige Schichten (TCO), wie sie für Flachbildschirme, optisch schaltbare Scheiben und in der OLED-Technik benötigt werden. Hierzu werden auf entsprechende Substrate sog. ITO-Schichten (Indiumzinnoxid) aufgesputtert.