DE10120463A1

DE10120463A1 - Verbindungsverfahren

Info

Publication number: DE10120463A1
Application number: DE10120463A
Authority: DE
Inventors: Martin Hruschka; Heinrich Flohr
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2001-04-26
Filing date: 2001-04-26
Publication date: 2002-10-31
Anticipated expiration: 2021-04-27
Also published as: DE10120463B4

Abstract

Es wird ein Verbindungsverfahren zum Verbinden einer Folie mit einem Kunststoffmaterial vorgeschlagen, wobei die Folie zum Schutz des Kunststoffmaterials dient, wobei die Folie insbesondere eine Reflektivität einer Oberfläche eines aus dem Kunststoffmaterial geformten Teils verringert und wobei bei der Verbindung eine Mikrostruktur in die Folie eingeformt wird. Damit ist eine abriebfeste Entspiegelung mittels einer auf ein Kunststoffmaterial aufgebrachten Mikrostruktur möglich.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren für eine Verbindung einer Folie mit einem Kunststoffmaterial nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Aus der US 5,837,086 ist bereits ein Spritzgussverfahren bekannt, bei dem auf ein mit dem Spritzgussverfahren hergestelltes Kunststoffmaterial zur elektrischen Abschirmung eine Metallfolie bzw. ein Plastiklaminat bei der Formbildung des Kunststoffteils während des Spritzgussverfahrens aufgebracht wird. Ferner ist bekannt, insbesondere transparente Kunststoffteile zur Abdeckung oder zur Hinterleuchtung von Anzeigen aus einem Kunststoffmaterial zu fertigen und insbesondere in einem Spritzgussverfahren herzustellen. Ferner ist bekannt, auf Oberflächen Strukturen anzubringen, um Oberflächenreflexionen zu vermeiden. Insbesondere sind hierzu sogenannten Mottenaugenstrukturen bekannt, bei denen die Oberfläche mit halbkugelförmigen Mikrostrukturen besetzt ist. Ferner ist als sogenannter Lotuseffekt eine im Mikrobereich möglichst rauhe Oberfläche bekannt, die so rauh ausgeführt ist, dass Schmutz sich an der rauhen Oberfläche nicht ansetzen kann. Auch sind Mikroprismenstrukturen bekannt, die dazu dienen, entweder in ein Kunststoffteil eingekoppeltes Licht umzulenken bzw. um aus dem Kunststoffteil abzustrahlendes Licht in eine Vorzugsrichtung zu lenken. Herkömmliche Kunststoffmaterialien, z. B. Polymethylmethacrylat (PMMA) oder Polyethylen (PE) oder Polyvinylchlorid (PVC) haben dabei den Nachteil, dass derartige Mikrostrukturen zwar ausformbar sind, diese jedoch gegenüber mechanischer Beschädigung, so z. B. Stoss oder Abrieb, oder Verschmutzung nicht beständig sind. Insbesondere können diese aus den genannten Kunststoffen geformten Mikrostrukturen leicht verkratzen, z. B. bei einem Reinigungsvorgang. Es sind ferner Kunststoffmaterialien bekannt, die eine hohe Abriebfestigkeit aufweisen, so z. B. organische Siliziumpolymere, die jedoch nach einer Härtung spröde sind und daher nicht mehr auf ein zu schützendes Kunststoffmaterial aufgebracht werden können, nach dem eine Mikrostruktur haltbar angeformt wurde.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass bei einer Verbindung einer schützenden Folie mit einem Kunststoffmaterial in einem Werkzeug bei dem Verbindungsvorgang direkt eine Mikrostruktur in die Folie eingebracht wird. Hierdurch wird vermieden, dass nach dem Einbringen einer Mikrostruktur noch ein zusätzlicher Arbeitsschritt erforderlich ist, mit dem eine Schutzabdeckung auf ein zu schützendes Kunststoffmaterial aufgebracht wird.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Verfahrens möglich. Besonders vorteilhaft ist, die Mikrostruktur als eine Mottenaugenstruktur auszuführen, da hierdurch die Oberflächenreflexivität gesenkt wird. Weiterhin ist vorteilhaft, das Kunststoffmaterial mittels Spritzguß in das Werkzeug einzubringen, da hierdurch neben der Ausformung der Mikrostrukturen eine Formgebung eines durch das Kunststoffmaterial gebildeten Bauteils erfolgen kann.

Weiterhin ist vorteilhaft, die Folie zumindest teilweise aus einem abriebfesten Material, insbesondere aus einem organischen Siliziumpolymer, zu fertigen, da hierdurch das darunter liegende Kunststoffmaterial geschützt und die Mikrostruktur damit haltbar wird.

Weiterhin ist vorteilhaft, bei einer Verbindung des Kunststoffmaterials mit der Folie beide zu erwärmen, um eine optimale Verbindung, vorzugsweise durch Anschmelzen, zu erhalten, so dass insbesondere ein optischer Kontakt zwischen der Folie und dem Kunststoffmaterial hergestellt wird.

Weiterhin ist vorteilhaft, die Folie und/oder das Kunststoffmaterial nach dem Verbinden zu härten, um die Festigkeit der angeordneten Mikrostruktur zu erhöhen.

Weiterhin ist vorteilhaft, das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Anzeigenabdeckung zu verwenden, da für eine Anzeigenabdeckung einerseits eine niedrige Oberflächenreflexivität und andererseits eine hohe Abriebfestigkeit zu gewährleisten sind.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 ein Werkzeug mit einer Folie in einem ersten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens, Fig. 2 das Werkzeug mit der Folie und einem Kunststoffmaterial in einem zweiten Verfahrensschritt. Fig. 3 zeigt eine erfindungsgemäß gefertigte Anzeigenabdeckung in einem elektrischen Gerät.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die Folie kann mit dem Kunststoffmaterial auf verschiedene Weise verbunden werden, z. B. durch Aneinanderpressen und zeitgleichem Erwärmen, durch Ultraschallschweißen oder durch Laserschweißen. Im Folgenden wird als ein Ausführungsbeispiel die Verbindung der Folie mit dem Kunststoffmaterial am Beispiel eines Spritzgussverfahrens erläutert.

In der Fig. 1 ist ein erster Verfahrensschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. In ein erstes Formteil 1 eines Werkzeugs ist eine Folie 2 eingelegt, die eine erste Schicht 3 und eine zweite Schicht 4 aufweist. Die erste Schicht 3 ist aus einem abriebfesten Kunststoffmaterial gefertigt, z. B. einem organischen Siliziumpolymer, bei dem in das aus dem Siliziumoxid gebildeten Gitter Kohlenwasserstoffketten eingebaut sind. Die zweite Schicht 4 ist eine Trägerschicht, auf die die erste Schicht 3 dünn auflaminiert ist. Das erste Formteil 1 bildet eine U-Form aus, wobei auf einer Bodenfläche 5 des ersten Formteils eine Mikrostruktur 6 angeordnet ist. Die Mikrostruktur 6 weist halbkugelförmige Vertiefungen auf, deren Durchmesser in einem ersten Ausführungsbeispiel kleiner als die Wellenlänge sichtbaren Lichts ist und der z. B. zwischen 100 nm und 300 nm liegt. In einem weiteren Ausführungsbeispiel können die Durchmesser der Halbkugeln jedoch auch in einem Bereich von 500 nm bis zu 50 µm liegen. In die U-förmige Öffnung des ersten Formteils des Werkzeugs wird ein zweites Formteil 7 eingebracht, das eine Öffnung 8 zum Einfügen von Kunststoffmaterial aufweist. Eine Erweiterung 9 des zweiten Formteils 7 ragt dabei in die von dem ersten Formteil gebildete, U-förmige Öffnung hinein.

In der Fig. 2 schließt das zweite Formteil 7 bündig an das erste Formteil 1 an. Übergänge 10 zwischen den Formteilen 1, 7 dichten einen Füllraum 13 ab. Über die Öffnung 8 wird ein erwärmtes Kunststoffmaterial 11 in den zwischen der Erweiterung 9 des zweiten Formteils 7 und dem ersten Formteil 1 gebildeten Füllraum 13 unter Druck durch die Öffnung 8 eingespritzt. Das Kunststoffmaterial 11 ist in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel Polymethylmethacrylat (PMMA). Durch den Druck und die Erwärmung verbindet sich das Kunststoffmaterial entlang einer gestrichelt eingezeichneten Linie 12 mit der zweiten Schicht 4 der Folie 2. Die erste Schicht 3 wird gegen die Mikrostruktur 6 gepreßt, wobei sich bei der Erwärmung und dem entsprechenden Druck die Mikrostruktur 6 in die erste Schicht 3 einprägt. Die erste Schicht 3, die ebenso wie die zweite Schicht 4 in dem gewählten Ausführungsbeispiel aus einem transparenten Material gefertigt sind, tritt dabei über die zweite Schicht 4 in optischen Kontakt mit dem Kunststoffmaterial 11. Nach einem Abkühlen ist das zweite Formteil 7 von dem ersten Formteil 1 abnehmbar, so dass ein durch das Kunststoffmaterial 11 gebildetes Kunststoffbauteil aus der U-förmigen Form des ersten Formteils 1 entnehmbar ist. Im Anschluß daran wird insbesondere die erste Schicht 3 durch Einstrahlen ultravioletter Strahlung gehärtet. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann zusätzliche z. B. durch Aufdampfen eine Entspiegelungsschicht aufgebracht werden, z. B. aus SiO₂ oder aus TiO₂. In einem weiteren, in der Zeichnung nicht dargestellten Ausführungsbeispiel können auch in den Mottenaugenstrukturen vergleichbaren Größen Mikroprismen mit z. B. dreieckigem, quaderförmigen oder trapezförmigen Querschnitt in die Folie eingeformt werden. Dabei ist sowohl eine Ausformung inverser Prismen möglich, die als Vertiefungen in die erste Schicht 3 eingeformt werden, als auch die Anordnung von Prismen, die über eine übrige Oberfläche der ersten Schicht 3 erhaben ausgebildet sind.

In der Fig. 3 ist das gemäß dem anhand der Fig. 1 und 2 erläuterten Verfahren gefertigte Kunststoffteil 22 in ein Gehäuse 20 einer Anzeigevorrichtung, z. B. eine Anzeige eines Autoradios, eingefügt. In dem Gehäuse 20 ist eine Anzeigeeinheit 21, vorzugsweise eine Flüssigkristallanzeige, angeordnet, die über Lichtquellen 23 hinterleuchtet wird. Das aus dem Kunststoffmaterial 11 gebildete Kunststoffteil 22 ist als eine Abdeckplatte vor der Anzeigeeinheit 21 angeordnet, wobei die Mikrostruktur 6 einen Benutzer zuweist. Durch die an das Kunststoffteil 22 angeformten Halbkugeln ist die Reflexivität der Kunststoffteil 22 stark verringert, während durch die abriebfeste Ausführung der Mikrostrukturen 6 auch bei einer Berührung bzw. bei einer Reinigung der Abdeckplatte die Mikrostrukturen des Kunststoffteils nicht beschädigt werden können.

Claims

1. Verfahren für eine Verbindung einer Folie mit einem Kunststoffmaterial, wobei die Folie in ein Werkzeug eingebracht wird, wobei auf einer ersten Seite der Folie ein Kunststoffmaterial an die Folie angeformt wird, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine in das Werkzeug auf der dem Kunststoffmaterial abgewandten Seite angebrachte Struktur eine Mikrostruktur in die Folie eingeformt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Mikrostruktur eine Mottenaugenstruktur oder eine Prismenstruktur in die Folie eingeformt wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine aus einem abriebfesten Material, vorzugsweise einem organischen Siliziumpolymer, gefertigte oder mit einem abriebfesten Material, z. B. einem organischen Siliziumpolymer, beschichtete Folie verwendet wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffmaterial vor und/oder während der Verbindung erwärmt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffmaterial mittels Spritzguß in das Werkzeug eingebracht wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine transparente Folie und ein transparentes Kunststoffmaterial verwendet wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Folie eine Entspiegelungsschicht aufgebracht wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie und/oder das Kunststoffmaterial nach dem Verbinden gehärtet werden, vorzugsweise durch Ultraviolettstrahlung.

9. Anzeigenabdeckung, insbesondere zur Verwendung in einer Anzeigevorrichtung in einem Kraftfahrzeug, hergestellt nach einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche.