DE102014218801A1

DE102014218801A1 - Verfahren zur lokalen Erhöhung eines Oberflächenreibwerts eines Kunststoffbauteils

Info

Publication number: DE102014218801A1
Application number: DE102014218801.6A
Authority: DE
Inventors: Hoang Viet Bui; Johann Schnagl
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2014-09-18
Filing date: 2014-09-18
Publication date: 2016-03-24

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur lokalen Erhöhung eines Oberflächenreibwerts eines Kunststoffbauteils, bei dem durch ein Strahlverfahren Strahlpartikel in die Oberfläche des Kunststoffbauteils eingebracht werden, so dass die Strahlpartikel teilweise in das Kunststoffbauteil eindringen und teilweise von der Oberfläche des Kunststoffbauteils hervorstehen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur lokalen Erhöhung eines Oberflächenreibwerts eines Kunststoffbauteils.
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, zur Erhöhung des Oberflächenreibwerts von Metall- oder Kunststoffbauteilen zur Übertragung von Kräften und Drehmomenten an vorbestimmten Stellen reibwerterhöhende Metallfolien einzusetzen. Derartige Folien weisen eine reibungserhöhende Beschichtung auf.
Nachteilig an den Folien sind der vergleichsweise hohe Montageaufwand und die nicht unerheblichen Kosten, insbesondere im Lichte einer Massenfertigung im Automobilbau.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bereit zu stellen, mit dem eine Reibwerterhöhung von Kunststoffbauteiloberflächen kostengünstiger und massenfertigungstauglich erzielbar ist.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Die grundsätzliche Idee der Erfindung ist es, mit einem Strahlverfahren Partikel in eine Oberfläche eines mit einem anderen Kunststoffbauteil zu verbindenden Kunststoffbauteils einzubringen, so dass die Partikel teilweise aus der Oberfläche des Kunststoffbauteils hervorstehen. Durch die kinetische Energie dringen beim Strahlen die Strahlpartikel zu einem bestimmten Maß in das Kunststoffbauteil ein und werden dabei darin formschlüssig gehalten bzw. fixiert, so dass sie Kräfte übertragen können. Die kinetische Strahlenergie der Partikel darf jedoch nicht zu hoch sein, um ein vollständiges Eindringen bzw. Einsinken der Partikel zu verhindern, da sonst keine reibungserhöhte Verbindung zu einer weiteren Kunststoffoberfläche möglich wäre und keine größeren Kräfte übertragen werden können.
Die erfindungsgemäße Merkmalskombination gemäß Patentanspruch 1 betrifft demzufolge ein Verfahren zur lokalen Erhöhung eines Oberflächenreibwerts eines Kunststoffbauteils, bei dem durch ein Strahlverfahren Strahlpartikel in die Oberfläche des Kunststoffbauteils eingebracht werden, so dass die Strahlpartikel teilweise in das Kunststoffbauteil eindringen und teilweise von der Oberfläche des Kunststoffbauteils hervorstehen. Die Bestrahlung kann lokal, beispielsweise auf nur einer Oberflächenseite oder beschränkt auf bestimmte Abschnitte des Kunststoffbauteils erfolgen, wo eine Anknüpfung oder Verbindung an weitere Bauteile erfolgen soll.
Als Strahlpartikel kommt erfindungsgemäß vorzugsweise scharfkantiges Material mit einer höheren Härte als derjenigen des Kunststoffbauteils zum Einsatz. Günstig sind Metallpartikel, insbesondere Stahlpartikel, oder Korund-Partikel, insbesondere Edelkorund-Partikel, deren Oberfläche eine Vielzahl von Ecken und Kanten aufweist, welche eine Verzahnung bei Anlegen des Bauteils an ein weiteres Kunststoffbauteil, das vorzugsweise ebenfalls mit dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt wurde, gewährleisten. Auch sind als Strahlpartikel scharfkantiger Sand bzw. SiO2 verwendbar, beispielsweise wenn das Material gebrochen wurde oder als verschlissenes Strahlgut aus einer anderen Anwendung als Restmaterial vorliegt. Dieses wäre zudem äußerst kostengünstig.
In einer vorteilhaften Ausführung weisen die Strahlpartikel eine Größe von 1–100 μm, insbesondere 10–50 μm auf, wobei die Körnung bedarfsgerecht abgestimmt werden kann, um die gewünschte Verzahnung und Kraftübertragung zu erreichen. Auch wird die Strahlgeschwindigkeit beim Strahlvorgang an die Korngröße der Partikel angepasst, so dass ein partielles Eindringen und ein partielles Hervorstehen sichergestellt sind. Je weicher das zu bestrahlende Kunststoffbauteil ist, desto geringer ist die festzulegende Strahlgeschwindigkeit der Partikel.
In einer vorteilhaften Ausführung des Verfahrens sowohl in Sachen stabile Aufnahme der Strahlpartikel im Kunststoffbauteil als auch gute Kraftübertragbarkeit durch ausreichende Größe der hervorstehenden Abschnitte der Strahlpartikel ist vorgesehen, dass die Strahlpartikel derart in das Kunststoffbauteil eingebracht werden, dass sie auf ihre Gesamtabmessung bezogen hälftig in das Kunststoffbauteil eindringen und hälftig von der Oberfläche hervorstehen.
Als Strahlverfahren können unterschiedliche Verfahren eingesetzt werden, wobei das Druck-Strahlverfahren, das Injektor-Strahlverfahren, das Plasma-Atmosphärendruckstrahlverfahren, das Niederdruckplasmastrahlverfahren oder das Vakuumplasmastrahlverfahren vorteilhafterweise verwendet werden.
Die Erfindung umfasst auch die Verwendung der durch das Verfahren hergestellten Bauteile, insbesondere deren Verbindung mit weiteren Bauteilen. Ein solches Gesamtbauteil umfasst mindestens zwei Kunststoffbauteile mit gemäß dem Verfahren nach zumindest einem der vorigen Ansprüche erzieltem, erhöhtem Oberflächenreibwert, wobei die mindestens zwei Kunststoffbauteile mit ihren Oberflächen mit erhöhtem Oberflächenreibwert flächig aneinander anliegen und zueinander einen Mikroformschluss eingehen, um Relativbewegungen zu verhindern. Ein besonderer Vorteil eines derart gebildeten Mikroformschlusses ist die Verhinderung von Knarzgeräuschen der gegeneinander wirkenden Kunststoffbauteile bei Kräften von außen. Dies ist insbesondere auch bei im Innenraum von Automobilen Kunststoffteilen günstig und fördert den Komfort.
Bei einem derart gebildeten Bauteil können die zwei (oder mehreren) Kunststoffbauteile über zusätzliche Befestigungsmittel, wie Schrauben, aneinander befestigt sein.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Beispielsweise sind die Kunststoffbauteile nicht auf bestimmte Kunststoffe beschränkt. Vielmehr können alle Kunststoffbauteile mit Strahlpartikeln bestrahlt werden, die ein Eindringen gewährleisten.

Claims

Verfahren zur lokalen Erhöhung eines Oberflächenreibwerts eines Kunststoffbauteils, bei dem durch ein Strahlverfahren Strahlpartikel in die Oberfläche des Kunststoffbauteils eingebracht werden, so dass die Strahlpartikel teilweise in das Kunststoffbauteil eindringen und teilweise von der Oberfläche des Kunststoffbauteils hervorstehen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Strahlpartikel Metallpartikel, insbesondere Stahlpartikel verwendet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Strahlpartikel Korund-Partikel, insbesondere Edelkorund-Partikel verwendet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Strahlpartikel scharfkantiges Material mit einer höheren Härte als derjenigen des Kunststoffbauteils verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlpartikel eine Größe von 1–100 μm, insbesondere 10–50 μm aufweisen.
Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlpartikel nach dem Eindringen in das Kunststoffbauteil von diesem formschlüssig gehalten werden.
Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlpartikel derart in das Kunststoffbauteil eingebracht werden, dass sie auf ihre Gesamtabmessung bezogen hälftig in das Kunststoffbauteil eindringen und hälftig von der Oberfläche hervorstehen.
Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Strahlverfahren das Druck-Strahlverfahren, das Injektor-Strahlverfahren, das Plasma-Atmosphärendruckstrahlverfahren, das Niederdruckplasmastrahlverfahren oder das Vakuumplasmastrahlverfahren verwendet wird.
Bauteil umfassend mindestens zwei Kunststoffbauteilen mit gemäß dem Verfahren nach zumindest einem der vorigen Ansprüche erzieltem, erhöhtem Oberflächenreibwert, wobei die mindestens zwei Kunststoffbauteile mit ihren Oberflächen mit erhöhtem Oberflächenreibwert flächig aneinander anliegen und zueinander einen Mikroformschluss eingehen, um Relativbewegungen zu verhindern.
Bauteil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Kunststoffbauteile über zusätzliche Befestigungsmittel aneinander befestigt sind.