DE10120463A1 - Verbindungsverfahren - Google Patents
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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
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.
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.
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.
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 (9)
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.
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