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HINTERGRUND
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(a) Technisches Gebiet
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Die vorliegende Anmeldung betrifft im Allgemeinen einen Kunststoff mit einem auf dessen Oberfläche gebildeten Muster mit Nano-Prägung und ein Verfahren zum Herstellen desselben. In bestimmten Ausführungsformen betrifft sie einen Kunststoff mit einem Muster mit Nano-Prägung, das auf der Oberfläche von Polypropylen (PP) durch Ausstrahlen eines Argon-Ionenstrahls gebildet ist und ein Verfahren zum Herstellen desselben.
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(b) Stand der Technik
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Viele Arten von Kunststoffprodukten mit attraktiven Erscheinungsbildern werden häufig als Interieur- und Exterieurmaterialien für Fahrzeuge, elektronische Haushaltsanwendungen, elektronische Geräte etc. verwendet. Ferner werden eine Vielfalt von Ausgestaltungen und Formen für neuere und speziellere Designs vorgesehen.
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Obwohl ein Interieurmaterial entwickelt worden ist, welches einem künstlichen Prägeprozess unterzogen worden ist, um einen dreidimensionalen Effekt zu erzeugen, ist es zum Beispiel ziemlich schwierig, um letztendlich die Tiefe oder Größe eines geprägten Musters durch die existierenden, komplizierten Heißprägeverfahren einzustellen, und somit ist der Freiheitsgrad zum Kontrollieren der Ausgestaltung und Größe eines geprägten Musters hinsichtlich seiner dreidimensionalen und ästhetischen Effekte beschränkt.
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Ferner werden Kunststoffmaterialien wie zum Beispiel Polypropylen (PP) häufig als Interieur- und Exterieurmaterialien für Fahrzeuge und elektronische Geräte aufgrund bestimmter Vorteile wie zum Beispiel eine exzellente Formbarkeit, eine Leichtbauweise und einem relativ geringen Preis verwendet; jedoch sind Plastikmaterialien vor dem Verkratzen nicht geschützt.
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Demzufolge werden verschiedene Arten von Oberflächenbehandlungsmethoden wie zum Beispiel Lackieren und Beschichten verwendet, um die Oberfläche eines Kunststoffs zu behandeln; jedoch werden die Kosten durch den Lackier- oder Beschichtungsprozess entsprechend erhöht.
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Daher besteht eine Notwendigkeit im Stand der Technik für ein Kunststoffprodukt mit verbesserten Eigenschaften oder verbesserter Funktionalität, wie zum Beispiel die Verhinderung einer Verfärbung aufgrund einer statischen Aufladung, Kratzfestigkeit und Rutschfestigkeit, und ferner besteht eine Notwendigkeit im Stand der Technik, um ein hochqualitatives Kunststoffprodukt mit einer Verbesserung der Farbe durch eine Oberflächenbehandlung herzustellen.
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Die obige in diesem Hintergrundabschnitt offenbarte Information dient nur der Verbesserung des Verständnisses des Hintergrunds der Erfindung und kann daher Informationen enthalten, die nicht den Stand der Technik bilden, der einem Fachmann in diesem Land bereits bekannt ist.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ANMELDUNG
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In bestimmten bevorzugten Aspekten stellt die vorliegende Erfindung einen Kunststoff mit einem mikro/nano-skalierten Prägemuster als eine polymere Nanostruktur bereit, die auf der Oberfläche von Polypropylen (PP) durch geeignetes Ausstrahlen eines Argonionenstrahls gebildet wird, und ein Verfahren zum Herstellen derselben. Vorzugsweise kann der Kunststoff mit dem Muster mit Nano-Prägung gemäß der vorliegenden Erfindung bevorzugte Designanforderungen entsprechend erfüllen, die die Größe des Prägemusters letztendlich einstellen und die bevorzugten funktionalen Anforderungen, die die Verhinderung einer Verfärbung aufgrund einer statischen Aufladung, der Kratzfestigkeit und der Rutschfestigkeit entsprechend verbessern und die ein hochqualitatives Produkt mit einer Verbesserung der Farbe herstellen, und somit in verschiedensten Bereichen wie zum Beispiel als Interieur- und Exterieurmaterialien für Fahrzeuge, elektronische Haushaltsanwendungen und elektronische Geräte etc. vorteilhaft anwendbar sind.
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In einer bevorzugten Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Kunststoffs mit einem auf dessen Oberfläche gebildeten Muster mit Nano-Prägung bereit, wobei das Verfahren vorzugsweise durch eine Oberflächenbehandlung gekennzeichnet ist, die in geeigneter Weise auf der Oberfläche eines Polymermaterials in einer Vakuumkammer durch Ausstrahlen eines Ionenstrahls auf die Oberfläche des Polymermaterials während einem geeigneten Steuern der Strahlungszeit und der Größe der Beschleunigungsspannung durchgeführt wird, und somit ein Muster mit Nano-Prägung auf der Oberfläche des Polymermaterials bildet.
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In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Ionenstrahl durch Plasmaionisierung eines Gases erzeugt, das aus der Gruppe ausgewählt wird, die in nicht einschränkender Weise aus Argon, Sauerstoff, Stickstoff, Helium und Tetrafluormethan (CF4) besteht.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform befindet sieh der Druck der Kammer in einem Bereich von 1.0 × 10–7 bis 2.75 × 10–3 Pa.
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In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die Ausgestaltung des Musters mit Nano-Prägung durch Steuern wenigstens der Strahlungsdauer des Ionenstrahls und/oder der Größe der Beschleunigungsspannung entsprechend gesteuert.
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In noch einer weiteren Ausführungsform befindet sich die Strahlungszeit des Ionenstrahls vorzugsweise einem Bereich einiger Sekunden bis einige Stunden und die Größe der Beschleunigungsspannung befindet sich in einem Bereich von 100 V bis 100 kV.
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In noch einer weiteren Ausführungsform ist der Einfallswinkel des Ionenstrahls vorzugsweise in einem Bereich von 0 bis 90° mit Bezug auf die Oberfläche des Polymermaterials eingestellt.
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In einem Aspekt stellt die vorliegende Erfindung vorzugsweise einen Kunststoff bereit, der durch das Verfahren von irgendeinem der hierin beschriebenen Aspekte hergestellt wird, wobei der Kunststoff vorzugsweise ein Muster mit Nano-Prägung umfasst, das eine Breite von 1 bis 1000 Nanometer und eine Länge von 1 bis 10000 Nanometer aufweist, die in geeigneter Weise auf der Oberfläche des Polymermaterials gebildet wird.
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Weitere Aspekte und bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend erläutert.
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Es ist selbstverständlich, dass der Ausdruck ”Fahrzeug” oder ”Fahrzeug-” oder andere gleichlautende Ausdrücke wie sie hierin verwendet werden, Kraftfahrzeuge im Allgemeinen wie z. B. Personenkraftwagen einschließlich Sports Utility Vehicles (SUV), Busse, Lastwägen, verschiedene Nutzungsfahrzeuge, Wasserfahrzeuge, einschließlich einer Vielfalt von Booten und Schiffen, Luftfahrzeugen und dergleichen einschließen, und Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Plug-in Hybridelektrofahrzeuge, Wasserstoffangetriebene Fahrzeuge und andere Fahrzeuge mit alternativen Kraftstoff umfassen (beispielsweise Kraftstoff, der von anderen Quellen als Erdöl gewonnen wird).
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Wie hierin Bezug genommen wird, ist ein Hybridfahrzeug ein Fahrzeug, das zwei oder mehr Antriebsquellen aufweist, wie zum Beispiel sowohl benzinbetriebene als auch elektrisch angetriebene Fahrzeuge.
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Die obigen Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden ersichtlich oder ausführlich dargelegt in den beigefügten Zeichnungen, welche enthalten sind und einen Teil der Beschreibung bilden und der vorliegenden ausführlichen Beschreibung, welche zusammen dazu dienen, durch Beispiele die Grundsätze der vorliegenden Erfindung zu erläutern.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die obigen und weiteren Merkmale der vorliegenden Erfindung werden nun ausführlich mit Bezug auf bestimmte beispielhafte Ausführungsformen davon beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind, welche nachfolgend lediglich der Veranschaulichung dienen und somit für die vorliegende Erfindung nicht einschränkend sind, und wobei:
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1A zeigt ein schematisches Diagramm, das eine Oberflächenbehandlung darstellt, die auf der Oberfläche einer ebenen Fläche von Polypropylen gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird;
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1B zeigt eine Rasterelektronenmikroskop-(scanning electron microscope – SEM)Abbildung der Oberfläche von Polypropylen, auf welcher ein Prägemuster gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gebildet ist;
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2A zeigt eine Rasterelektronenmikroskopabbildung der Oberfläche von Polypropylen vor einer Oberflächenbehandlung;
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2B zeigt eine Rasterelektronenmikroskopabbildung der Oberfläche von Polypropylen, die bei einer Spannung Von 1000 eV unter Verwendung eines Argonionenstrahls für 5 Minuten in einem bevorzugten Beispiel der vorliegenden Erfindung behandelt worden ist;
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2C zeigt eine Rasterelektronenmikroskopabbildung der Oberfläche von Polypropylen, die bei einer Spannung von 1000 eV unter Verwendung eines Argonionenstrahls für 30 Minuten in einem weiteren bevorzugten Beispiel der vorliegenden Erfindung behandelt worden ist;
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2D zeigt eine Rasterelektronenmikroskopabbildung der Oberfläche von Polypropylen, die bei einer Spannung von 1000 eV unter Verwendung eines Argonionenstrahls für 50 Minuten in einem bevorzugten Beispiel der vorliegenden Erfindung behandelt worden ist;
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3 zeigt einen Graph, der die Ergebnisse einer Raman-Spektralanalyse in dem Beispiel der vorliegenden Erfindung darstellt, in welcher eine Änderung in der chemischen Bindung der Oberfläche von Polypropylen gemäß der Argonionenstrahibehandlung dargestellt ist;
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4 zeigt einen Graph, der die Testergebnisse in einem weitern bevorzugten Beispiel der vorliegenden Erfindung darstellt, in welchem eine Änderung der Rauhigkeit der Oberfläche von Polypropylen gemäß der Argonionenstrahlbehandlungszeit dargestellt ist; und
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5 zeigt einen Graph, der die Testergebnisse in einem bevorzugten Beispiel der vorliegenden Erfindung darstellt, in welchem eine Änderung des Reibungskoeffizienten der Oberfläche von Polypropylen gemäß der Argonionenstrahlbehandlungszeit dargestellt ist.
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Es ist selbstverständlich, dass die beigefügten Zeichnungen nicht notwendigerweise maßstabgerecht sind, und eine etwas vereinfachte Darstellung von verschiedenen bevorzugten Merkmalen darstellen, welche die Grundsätze der Erfindung veranschaulichen. Die spezifischen Konstruktionsmerkorale der vorliegenden Erfindung wie sie hierin offenbart sind, einschließlich z. B. spezifischer Abmessungen, Orientierungen, Einbauorten, und Formen werden zum Teil durch die eigens dafür vorgesehene Anmeldung und der Arbeitsumgebung bestimmt.
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In den Figuren beziehen sich die Bezugszeichen auf die gleichen oder äquivalenten Teile der vorliegenden Erfindung überall in den einzelnen Figuren der Zeichnungen.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Die vorliegende Erfindung umfasst wie hierin beschrieben ein Verfahren zum Herstellen eines Kunststoffs mit einem auf dessen Oberfläche gebildeten Muster mit Nano-Prägung, wobei das Verfahren ein Durchführen einer Oberflächenbehandlung auf der Oberfläche eines Polymermaterials in einer Vakuumkammer durch Ausstrahlen eines Ionenstrahls auf die Oberfläche des Polymermaterials umfasst, um somit ein Muster mit Nano-Prägung auf der Oberfläche des Polymermaterials zu bilden.
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In einer Ausführungsform wird die Strahlungszeit gesteuert.
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In einer weiteren Ausführungsform wird die Größe der Beschleunigungsspannung gesteuert.
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In noch einer weiteren Ausführungsform befindet sich die Strahlungszeit des Ionenstrahls in einem Bereich von einigen Sekunden bis einigen Stunden.
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In noch einer weiteren Ausführungsform befindet sich die Größe der Beschleunigungsspannung in einem bereich von 100 V bis 100 kV.
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In einer Ausführungsform wird der Ionenstrahl durch eine Plasmaionisierung eines Gases erzeugt, das aus der Gruppe ausgewählt wird, die in nicht einschränkender Weise aus Argon, Sauerstoff, Stickstoff, Helium und Tetrafluormethan (CF4) besteht.
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In einer weitern Ausführungsform befindet sich der Druck der Kammer in einem Bereich von 1.0 × 10–7 bis 2.75 × 10–3 Pa.
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In noch einer weiteren Ausführungsform ist der Einfallswinkel des Ionenstrahls in einem Bereich von 0 bis 90° mit Bezug auf die Oberfläche des Polymermaterials eingestellt.
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Die Erfindung ist ebenfalls gekennzeichnet durch einen Kunststoff, der durch das Verfahren von irgendeinem der hierin beschriebenen Aspekte hergestellt wird.
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Nachstehend wird nun ausführlich Bezug genommen auf die verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, die Beispiele, welche in den nachfolgend beigefügten Zeichnungen veranschaulicht sind und nachfolgend beschrieben werden. Obwohl die Erfindung in Verbindung mit beispielhaften Ausführungsformen beschrieben wird, ist es selbstverständlich, dass die vorliegende Beschreibung nicht dazu vorgesehen ist, die Erfindung auf jene beispielhafte Ausführungsformen zu beschränken. Im Gegensatz dazu ist die Erfindung dazu vorgesehen, nicht nur die beispielhaften Ausführungsformen abzudecken, sondern ebenso verschiedenste Alternativen, Abänderungen, Äquivalente und andere Ausführungsformen, welche innerhalb des Geistes und des Umfangs der Erfindung wie sie in den beigefügten Ansprüchen bestimmt ist, umfasst sein können.
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In bestimmten bevorzugten Aspekten stellt die vorliegende Erfindung einen Kunststoff mit einem Muster mit einer Nano-Prägung bereit, das in geeigneter Weise auf der Oberfläche von Polypropylen (PP) und anderen verschiedenen Polymeren gebildet wird, wobei das geprägte Muster eine Breite und Höhe von einigen Zehn Nanometer (nm) aufweist.
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Gemäß bevorzugten Ausführungsformen ist die vorliegende Erfindung auf ein einfaches Bilden eines Musters mit einer Nano-Prägung gerichtet, welches durch bestehende komplizierte Heißprägeverfahren schwer gebildet werden kann, und als Ergebnis einer Analyse des Randwinkels der Kunststoffoberfläche, der Veränderung in der Oberflächenzusammensetzung und den Rutscheigenschaften durch einen Kratztest, stellt die vorliegende Erfindung vorzugsweise ein Muster mit einer Nano-Prägung mit neuen Eigenschaften bereit.
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In weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist die vorliegende Erfindung auf ein entsprechendes Bilden eines Muster mit einer Nano-Prägung unter Verwendung eines Trockenätzprozesses und ein entsprechendes Bilden einer hierarchischen Struktur durch Verbinden mit einem mikroskalierten Prägemuster gerichtet.
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Die Merkmale der vorliegenden Erfindung können vorzugsweise durch ein Verfahren zum Behandeln der Oberfläche von Polypropylen (PP) mit einer Nanostruktur, der Auswertung der chemischen Struktur des somit gebildeten Musters mit Nano-Prägung und der Auswertung des Verhaltens der Benetzbarkeit auf dem somit gebildeten Muster mit Nano-Prägung verdeutlicht werden.
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Gemäß bestimmten bevorzugten Ausführungsformen und wie in 1A gezeigt, zeigt 1A ein schematisches Diagramm, das eine Ionenstrahlbehandlung darstellt, die in geeigneter Weise auf der Oberfläche einer ebenen Fläche von Polypropylen (PP) gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird, und 1B zeigt eine Rasterelektronenmikroskop-(scanning electron microscope – SEM)Abbildung der Oberfläche von Polypropylen, auf welcher ein Prägemuster gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in geeigneter Weise gebildet ist.
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Gemäß bestimmten bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird ein Ionenstrahl vorzugsweise auf die Oberfläche eines Polymermaterials, zum Beispiel insbesondere Polypropylen (PP) unter Verwendung eines breiten Ionenstrahls unter Hochvakuumbedingungen ausgestrahlt, um somit ein Muster mit Nano-Prägung auf der Oberfläche von Polypropylen zu bilden.
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In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen kann der Ionenstrahl vorzugsweise ein Gas aufweisen, das aus der Gruppe ausgewählt wird, die in nicht einschränkender Weise aus Argon, Sauerstoff und Tetrafluormethan (CF4) besteht, die durch Plasmaionisierung gebildet werden. In anderen bevorzugten Ausführungsformen kann das Muster mit Nano-Prägung in geeigneter Weise auf der Polymeroberfläche unter Verwendung von zum Beispiel einem Ionenstrahlverfahren, einem Verfahren zum Bilden einer dünnen Schicht oder einem Verfahren zum Sputtern von Metall und Nichtmetallen gebildet werden.
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Gemäß weiteren bevorzugten Ausführungsformen kann die Ausgestaltung des Musters mit Nano-Prägung in geeigneter Weise durch Steuern von wenigstens der Strahlungszeit des Ionenstrahls und/oder der Größe der Beschleunigungsspannung gesteuert werden.
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Gemäß bestimmten beispielhaften Ausführungsformen sind die Bedingungen zum Bilden des Musters mit Nano-Prägung wie folgt. Der Druck in einer Behandlungskammer, in welcher die Ionenstrahlbehandlung durchgeführt wird, befindet sich vorzugsweise in einem Bereich von 1.0 × 10–7 bis 2.75 × 10–3 Pa, die Größe der Beschleunigungsspannung des fokussierten Ionenstrahls während der Ionenstrahlbehandlung befindet sich vorzugsweise in einem Bereich von 100 V bis 100 kV und der Einfallswinkel des Ionenstrahls während der Ionenstrahlbehandlung befindet sich vorzugsweise in einem Bereich von 0 bis 90° mit Bezug auf die Polymeroberfläche, und beträgt in bestimmten weiteren Ausführungsformen vorzugsweise 90°.
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In weiteren beispielhaften Ausführungsformen kann neben Polypropylen (PP) das Polymermaterial, auf welchem das Muster mit Nano-Prägung in geeigneter Weise durch die oberhalb beschriebene Ionenstrahlbehandlung gebildet wird, eines aufweisen, das von der Gruppe ausgewählt wird, die in nicht einschränkender Weise aus Polycarbonat (PC), Polyimid (PI), Polyethylen (PE), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polystyrol (PS), Polylactid-co-Glycolid (PLGA), Hydrogel, Polyethylenterephthalat (PET), Silikongummi und Polydimethylsiloxan (PDMS) besteht, welche eine nanoskalierte Rauhigkeit auf dessen Oberfläche aufweist.
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Die vorliegende Erfindung wird ausführlich mit Bezug auf die folgenden Beispiele beschrieben; jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht durch diese beschränkt.
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Beispiel
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In einer beispielhaften Ausführungsform wurde eine transparente Polypropylenprobe (PP erhältlich von LG Chemical Ltd.) in eine Vakuumkammer bei einem Vakuum von weniger als 0.01 mTorr angeordnet, in welcher die Spannung zwischen der Kathode und Anode einer Ionenquelle in der Vakuumkammer 1000 V betrug und der Ionenstrahl der Ionenquelle vorzugsweise vertikal mit Bezug auf die Oberfläche der PP-Probe ausgerichtet war.
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Unter diesen Bedingungen wurde die Ionenstrahlzeit der Ionenquelle von fünf Minuten bis zwei Stunden verändert.
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Nachfolgend wurde eine Argon-(Ar+)Ionenstrahlbehandlung auf der Oberfläche der PP-Probe mit einer ebenen Fläche während einem Ändern der Argonionenstrahlbehandlungszeit von fünf Minuten bis zwei Stunden (z. B. 5, 30 und 50 Minuten) durchgeführt und die Ergebnisse sind in 2A bis 2D gezeigt.
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2A bis 2D zeigen SEM-Abbildungen der Oberflächen von Polypropylen vor und nach der Ionenstrahlbehandlung, aus welchen ersichtlich ist, dass die Oberfläche von Polypropylen mit einer Erhöhung der Ionenmenge gemäß einer Erhöhung der Strahlungszeit des Ionenstrahls (5, 30 und 50 Minuten) entsprechend in einer Nanostruktur geprägt wurde, und somit die Rauhigkeit nach und nach erhöht wurde.
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Gemäß beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann ein Grund, dass das Muster mit einer Nano-Prägung auf der Oberfläche von Polypropylen nach der Ionenstrahlbehandlung gebildet wird, wie folgt sein. Vorzugsweise wenn die Oberfläche eines Polymers wie zum Beispiel Polypropylen mit einem Ionenstrahl oder Plasma in geeigneter Weise behandelt wird, werden die Polymerketten der weichen Polymeroberfläche umlagert, die C-H-Verbindung von jeder Polymerkette wird aufgebrochen und die Menge von C-C-Verbindungen wird erhöht, was zu einem Verfestigen der Polymeroberfläche führt.
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Zur selben Zeit tritt eine Deformation auf der verfestigten Oberfläche auf und somit wird das Muster mit Nano-Prägung entsprechend gebildet, um die Deformation abzuschwächen.
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Wie in 2A bis 2D gezeigt, hatten die Breite und Höhe des Musters mit Nano-Prägung eine enge Beziehung zu der Menge der Ionenstrahlenergie während der Ionenstrahlbehandlung und insbesondere wenn die Menge der Ionenstrahlenergie, d. h. die Höhe der Ionenstrahlbehandlungszeit, entsprechend erhöht wurde, wurde die Breite der Falte des Musters mit Nano-Prägung, das auf der Oberfläche des Polymermaterials wie zum Beispiel Polypropylen gebildet wird, kontinuierlich erhöht, um somit eine sich schlängelnde Mikrosäulenanordnung zu bilden.
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Test Beispiel 1
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3 zeigt einen Graph, der die Ergebnisse einer Raman-Spektralanalyse zeigt, in welcher eine Änderung in der chemischen Bindung der Oberfläche von Polypropylen vor und nach der Ionenstrahlbehandlung dargestellt ist.
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Gemäß weiteren beispielhaften Ausführungsformen und wie in 3 gezeigt, weisen die Oberflächen von PP nach der Ionenstrahlbehandlung die Spitzen auf, welche typischerweise in einer amorphen Kohlenstoffdünnschicht zu Sehen sind, während die Oberfläche von PP vor der Ionenstrahlbehandlung typische Eigenschaften eines amorphen Polymers aufweist.
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Demzufolge weisen die Oberflächen von PP nach der Ionenstrahlbehandlung D (fehl geordnete graphithaltige) Spitzen bei ungefähr 1,365 cm–1 und G (kristalline graphithaltige) Spitzen bei ungefähr 1,540 cm–1 auf, welche typischerweise in einer amorphen Kohlenstoffdünnschicht vorhanden sind.
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Dadurch ist ersichtlich, dass die weiche Polymeroberfläche in eine amorphe Kohlenstoffschicht entsprechend verändert wurde, die eine beträchtliche Härte durch die Ionenstrahlbehandlung aufweist, und es kann daraus gefolgert werden, dass die elektrische Leitfähigkeit der Polymeroberfläche gleichzeitig durch die Ionenstrahlbehandlung verändert wurde.
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Test Beispiel 2
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4 zeigt einen Graph, der eine Änderung der Rauhigkeit der Oberfläche von Polypropylen gemäß einem bevorzugten Beispiel der vorliegenden Erfindung darstellt, der unter Verwendung eines Rasterkraftmikroskops (atomic force microscope – AFM) gemessen wurde.
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In 4 stellt der Fehlerbalken die Standardabweichung dar.
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Es ist aus 4 ersichtlich, dass das eine beträchtliche Tiefe aufweisende Muster mit Nano-Prägung auf der Oberfläche der PP-Probe gemäß einer Erhöhung der Oberflächenbehandlungszeit, d. h. die Strahlungszeit des Argonionenstrahls, entsprechend gebildet wurde, um somit die Oberflächenrauhigkeit entsprechend zu erhöhen, welche die gleiche Tendenz wie die SEM-Abbildungen von 2B bis 2D aufweist.
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Test Beispiel 3
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In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform und wie in 5 gezeigt, zeigt 5 einen Graph, der eine Veränderung des Reibungskoeffizienten (coefficient of friction – COF) des Musters mit Nano-Prägung zeigt, das auf der Oberfläche von Polypropylen gemäß einem bevorzugten Beispiel der vorliegenden Erfindung durch die Ionenstrahloberflächenbehandlung gebildet wird.
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Die Änderung des Reibungskoeffizienten wurde in solch einer Art und Weise gemessen, dass eine vertikale Kraft von 200 mN entsprechend auf die Oberfläche von Polypropylen unter Verwendung eines Kratztesters (J&L, Korea Rep.) aufgebracht wurde und die gesamte Schiebedistanz auf 5 mm festgelegt wurde.
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Als Ergebnis und wie aus 5 ersichtlich ist, wurde der Reibungskoeffizient durch eine Erhöhung der Schiebedistanz bei einer früheren Stufe entsprechend erhöht und hatte dann einen konstanten Wert.
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Ferne ist ersichtlich, dass der Reibungskoeffizient der Oberfläche durch die Erhöhung der Ionenstrahlbehandlungszeit auf der Polypropylenoberfläche, d. h. durch die Erhöhung der Rauhigkeit der Polypropylenoberfläche entsprechend erhöht.
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Demzufolge ist aus den Ergebnissen der Testbeispiele ersichtlich, dass die Rauhigkeit durch das Muster mit Nano-Prägung entsprechend erhöht wird, das auf der Oberfläche des Polymermaterials wie zum Beispiel Polypropylen gebildet wird, die erhöhte Rauhigkeit schiebefeste (rutschfeste) Eigenschaften aufweist, und die schiebefesten Eigenschaften für die Oberflächenmuster für Interieur- und Exterieurmaterialien entsprechend geeignet sind, die in den mikro- und nano-skalierten Prägemuster benötigt werden. Als Ergebnis können der Kunststoff mit dem Muster mit Nano-Prägung gemäß der vorliegenden Erfindung in geeigneter Weise die Designanforderungen erfüllen, die letztendlich die Größe des Prägemusters einstellen und die funktionalen Anforderungen, die die Verhinderung einer Verfärbung aufgrund einer statischen Aufladung verbessern, die Kratzbeständigkeit und die Rutschfestigkeit und eine hohe Qualität mit einer Verbesserung der Farbe herstellen, und somit in verschiedensten Feldern wie zum Beispiel Interieur- und Exterieurmaterialien für Fahrzeuge, elektronische Haushaltsanwendungen und elektronische Geräte etc. mit Nutzen einsetzbar ist.
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Gemäß bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird wie hierin beschrieben das Muster mit Nano-Prägung in geeigneter Weise auf der Oberfläche von verschiedenen Polymermaterialien wie zum Beispiel Polypropylen (PP) durch ein einfaches Verfahren zum Ausstrahlen eines Ionenstrahls auf dessen Oberfläche gebildet, und somit kann der Kunststoff mit dem Muster mit Nano-Prägung auf dessen Oberfläche in verschiedensten Feldern wie zum Beispiel in nicht einschränkender Weise Interieur- und Exterieurmaterialien für Fahrzeuge, elektronische Haushaltsanwendungen, elektronische Geräte etc. mit Nutzen eingesetzt werden.
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Ferner kann der Kunststoff mit dem Muster mit Nano-Prägung auf dessen Oberfläche gemäß der vorliegenden Erfindung die Designanforderungen in geeigneter Weise erfüllen, die letztendlich die Größe des Prägemusters einstellen und die funktionalen Anforderungen, die die Verhinderung einer Verfärbung aufgrund einer statischen Aufladung verbessern, die Kratzbeständigkeit, und die Rutschfestigkeit und eine hohe Qualität mit einer Verbesserung der Farbe herstellen, und somit in verschiedensten Feldern wie zum Beispiel in nicht einschränkender Weise Interieur- und Exterieurmaterialien für Fahrzeuge, elektronische Haushaltanwendungen, elektronische Geräte, etc. mit Nutzen eingesetzt werden.
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Die Erfindung wurde ausführlich mit Bezug auf deren bevorzugte Ausführungsformen beschrieben. Jedoch ist dabei zu berücksichtigen, dass durch den Fachmann Änderungen in diesen Ausführungsformen gemacht werden können, ohne von den Grundsätzen und dem Geist der Erfindung abzuweichen, wobei der Umfang der Erfindung in den beigefügten Ansprüchen und ihren Äquivalenten bestimmt ist.
