DE102019217123A1

DE102019217123A1 - Verfahren zur Herstellung eines Bauteil-Kunststoff-Verbundes

Info

Publication number: DE102019217123A1
Application number: DE102019217123.0A
Authority: DE
Inventors: Wilfried Aichele; Gustav Klett; Martin Schuerer; Jan Szabo; Philipp-Morris Egle; Till Merkel
Original assignee: Wieland Wicoatec GmbH; Robert Bosch GmbH
Current assignee: Wieland Wicoatec GmbH; Robert Bosch GmbH
Priority date: 2019-11-06
Filing date: 2019-11-06
Publication date: 2021-05-06
Also published as: EP4055203A1; WO2021089466A1; CN114929932A

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteil-Kunststoff-Verbundes (10). Um auf kostengünstige Weise einen dauerhaft dichten und stabilen Bauteil-Kunststoff-Verbund bereitzustellen, wird in einem Verfahrenschritt a) ein Bauteil (11) mit einer teilweise anorganischen und teilweise organischen Hybridschicht (12) mittels eines Beschichtungsverfahrens beschichtet, welches eine chemische Reaktion mindestens einer Organosiliciumverbindung als Präkursor und einen Abscheideprozess aus einer Gasphase umfasst, und in einem Verfahrensschritt b) eine Harzformulierung zur Ausbildung eines duroplastischen Kunststoffs (13) auf die Hybridschicht (12) aufgebracht und in einem Verfahrensschritt c) die Harzformulierung zu dem duroplastischen Kunststoff (13) ausgehärtet. Darüber hinaus betrifft die Erfindung einen derartigen Bauteil-Kunststoff-Verbund.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteil-Kunststoff-Verbundes sowie einen Bauteil-Kunststoff-Verbund.
Stand der Technik
Elektronische und elektrische Schaltungen werden häufig durch Vergießen und/oder durch Transfer-Pressen (Englisch: Transfer Molding) mit duroplastischen Kunststoffen, welche beispielsweise durch Aushärten von Epoxidharzen (EP) ausgebildet werden können, verkapselt.
Epoxidharze werden jedoch meistens über eine Kondensationsreaktion von Epichlorhydrin hergestellt und enthalten hierdurch in der Regel Alkalimetallchloride, welche die Korrosion von Metalloberflächen fördern. Daher werden Epoxidharze für so genannte First-Level-Umspritzungen, bei denen sie mit elektrischen und/oder elektronischen Schaltungen in direktem Kontakt stehen, aufwändig gereinigt.
Bei so genannten Second-Level-Umspritzungen werden elektronische und/oder elektrische Schaltungen erst mit einer dünnen Lackschicht beschichtet und dann umspritzt. Die Oberflächen der meisten Metalle, wie Kupfer und/oder Silber und/oder Aluminium und/oder Legierungen hiervon, korrodieren jedoch an Luft unter Ausbildung von Oxiden, welche in der Regel am Grundmetall nur schlecht haften. Dies beeinträchtigt jedoch die Haftung von Lackschichten, weshalb durch ein Beschichten mit einer Lackschicht lediglich die Korrosion und Bildung von Oxiden auf Metalloberflächen verzögert, jedoch nicht vollständig verhindert werden kann. So können auch mit Lack beschichtete Metalloberflächen mit der Zeit korrodieren, was zu einer Spaltbildung und damit zu einer Undichtheit zwischen dem Lack und der Metalloberfläche führen kann.
Einige Metalle, wie Kupfer, können durch Korrosionsschutzschichten aus Korrosionsinhibitoren, wie 1,2,3-Benztriazol, Trotyltriazol oder Benzimidazol, vor einer Korrosion geschützt werden. An derartigen Korrosionsschutzschichten haften jedoch in der Regel keine duroplastischen Kunststoffe.
Die Druckschriften JP 2002-003703 , JP 2001-002894 und JP 627761 betreffen Zusammensetzungen zur Versiegelung von elektronischen Elementen.
Offenbarung der Erfindung
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteil- Kunststoff-Verbundes.
Das Verfahren umfasst insbesondere einen Verfahrensschritt a), in dem ein Bauteil mit einer teilweise anorganischen und teilweise organischen Hybridschicht mittels eines Beschichtungsverfahrens beschichtet wird, welches eine chemische Reaktion mindestens einer Organosiliciumverbindung als Präkursor und einen Abscheideprozess aus einer Gasphase umfasst. Dabei kann die mindestens eine Organosiliciumverbindung insbesondere als Präkursor zur Ausbildung der Hybridschicht ausgelegt sein.
Unter einer Organosiliciumverbindung kann insbesondere eine Verbindung verstanden werden, welche mindestens eine, insbesondere direkte, Silicium-Kohlenstoff-Bindung (Si-C) aufweist und/oder in welcher Kohlenstoff, insbesondere indirekt, über mindestens ein weiteres Element, beispielsweise über Sauerstoff (Si-O-C) oder Stickstoff (Si-N-C) oder Schwefel (Si-S-C), an Silicium gebunden ist.
Weiterhin umfasst das Verfahren insbesondere einen Verfahrensschritt b), in dem auf die Hybridschicht eine Harzformulierung zur Ausbildung eines duroplastischen Kunststoffs aufgebracht wird. Die Harzformulierung zur Ausbildung eines duroplastischen Kunststoffs kann insbesondere ein Harz zur Ausbildung eines duroplastischen Kunststoffs umfassen beziehungsweise enthalten. Das mindestens eine Harz zur Ausbildung eines duroplastischen Kunststoffs kann beispielsweise ein Kunstharz beziehungsweise ein synthetisches Harz sein.
Ein duroplastischer Kunststoff kann auch als Duroplast beziehungsweise Duromer beziehungsweise Thermodur bezeichnet werden. Ein duroplastischer Kunststoff kann insbesondere durch Aushärten einer Harzformulierung, insbesondere eines in einer Harzformulierung enthaltenen Harzes, beispielsweise eines Kunstharzes beziehungsweise synthetischen Harzes, insbesondere welche/s vor dem Aushärten in Form eines schmelzbaren Feststoffs und/oder eines flüssigen beziehungsweise zähflüssigen und/oder hochviskosen Materials vorliegen kann, erhältlich sein beziehungsweise ausgebildet werden. Die Harzformulierung und der daraus ausgebildete duroplastische Kunststoff können dabei zum Beispiel mit mindestens einem Füllstoff gefüllt beziehungsweise compoundiert oder auch ungefüllt beziehungsweise uncompoundiert sein. Nach der Aushärtung kann der duroplastische Kunststoff insbesondere verformungsstabil sein.
Die Harzformulierung und/oder das Harz zur Ausbildung eines duroplastischen Kunststoffs kann in Verfahrensschritt b) beispielweise in Form eines schmelzbaren Feststoffs und/oder eines flüssigen beziehungsweise zähflüssigen und/oder hochviskosen Materials auf die Hybridschicht aufgebracht werden.
Weiterhin umfasst das Verfahren insbesondere einen Verfahrensschritt c), in dem die Harzformulierung zu dem duroplastischen Kunststoff aushärtet beziehungsweise ausgehärtet wird. Insbesondere kann dabei das Harz der Harzformulierung aushärten beziehungsweise ausgehärtet werden.
Auf diese Weise kann der Bauteil-Kunststoff-Verbund ausgebildet werden.
Durch das Beschichtungsverfahren, welches eine chemische Reaktion mindestens einer Organosiliciumverbindung als Präkursor und einen Abscheideprozess aus einer Gasphase umfasst, kann vorteilhafterweise eine, insbesondere dünne, teilweise anorganische und teilweise organische Hybridschicht ausgebildet werden, welche als Haftvermittler, insbesondere zwischen dem Bauteil und dem duroplastischen Kunststoff, dienen, gute Haftungseigenschaften für duroplastische Kunststoffe aufweisen und sowohl besonders dicht, beispielsweise wasserdicht und insbesondere auch feuchtedicht und gegebenenfalls sogar gasdicht, als auch besonders stabil und insbesondere hydrolysebeständig sein kann. Dadurch, dass die auf diese Weise ausgebildete teilweise anorganische und teilweise organische Hybridschicht eine hohe Hydrolysebeständigkeit aufweist, können deren Haftungseigenschaften, Dichtigkeit und Stabilität vorteilhafterweise auch langfristig aufrechterhalten werden und zudem auch das Bauteil vor Korrosion geschützt werden.
Durch das Beschichtungsverfahren, welches eine chemische Reaktion mindestens einer Organosiliciumverbindung als Präkursor und einen Abscheideprozess aus einer Gasphase umfasst, insbesondere in Verfahrensschritt a), kann insbesondere eine silicium- und sauerstoffhaltige, teilweise anorganische und teilweise organische Hybridschicht ausgebildet werden.
Beispielsweise kann durch das Beschichtungsverfahren, welches eine chemische Reaktion mindestens einer Organosiliciumverbindung als Präkursor und einen Abscheideprozess aus einer Gasphase umfasst, insbesondere in Verfahrensschritt a), eine teilweise anorganische und teilweise organische Hybridschicht ausgebildet werden, welche Siloxan-Strukturen und/oder amorphes Siliciumdioxid umfassen, beispielsweise darauf basieren, gegebenenfalls daraus ausgebildet sein, kann.
Insbesondere kann durch das Beschichtungsverfahren, welches eine chemische Reaktion mindestens einer Organosiliciumverbindung als Präkursor und einen Abscheideprozess aus einer Gasphase umfasst, insbesondere in Verfahrensschritt a), eine teilweise anorganische und teilweise organische Hybridschicht ausgebildet werden, welche Siloxan-Strukturen und/oder Silsesquioxan-Strukturen und/oder amorphes Siliciumdioxid umfassen, beispielsweise darauf basieren, gegebenenfalls daraus ausgebildet sein, kann.
Beispielsweise können durch das Beschichtungsverfahren, welches eine chemische Reaktion mindestens einer Organosiliciumverbindung als Präkursor und einen Abscheideprozess aus einer Gasphase umfasst, insbesondere in Verfahrensschritt a), aus der mindestens einen Organosiliciumverbindung organisch-anorganische Hybridpolymere mit Siloxan-Strukturen und/oder Silsesquioxan-Strukturen und/oder Bereichen aus amorphem Siliciumdioxid ausgebildet werden.
Unter einem Silsesquioxan kann insbesondere ein Siloxan mit einer käfigartigen und/oder polymeren oder oligomeren Struktur auf der Basis von Silicium-Sauerstoff-Silicium-Brücken (-Si-O-Si-) und tetrahedrischen Silicium-Eckpunkten verstanden werden. Beispielsweise können Silsesquioxane eine Siloxan-Einheit der allgemeinen chemischen Formel: -[SiO_1,5X]_n- umfassen, insbesondere darauf basieren, wobei n für die Anzahl dieser Siloxan-Einheiten steht und X zum Beispiel für einen organischen Rest, Wasserstoff, ein Halogen oder einen anderen Substituenten stehen kann, welcher terminierend oder gegebenenfalls auch verbrückend und/oder verknüpfend sein kann. Silsesquioxane können polymer oder oligomer und/oder käfigartig ausgebildet sein. Polymere Silsesquioxane können beispielsweise eine zufällige und/oder leiterförmige und/oder auch käfigartige Grundstruktur aufweisen. Käfigartige Silsesquioxane können insbesondere eine käfigartige Grundstruktur aus einer Mehrzahl von Siloxan-Einheiten, beispielsweise von [SiO_1,5R]-Einheiten, pro Käfig, beispielsweise von bis zu 18 Siloxan-Einheiten, zum Beispiel von bis zu 18 [SiO_1,5R]-Einheiten, pro Käfig, aufweisen. Zudem können käfigartige Silsesquioxane oligomer oder polymer untereinander verknüpft sein und somit sowohl käfigartig als auch oligomer oder polymer sein. Beispiele für ein käfigartige Silsesquioxane sind Octasilsesquioxane, welche eine Grundstruktur in Form eines oktaedrischen Käfigs aus 8 Siloxan-Einheiten, zum Beispiel aus 8 [SiO_1,5R]-Einheiten, aufweisen und zudem auch oligomer oder polymer verknüpft sein können, wie zum Beispiel polyoctaedrische Silsesquioxane (POSS; Englisch: Polyoctahedral Silsesquioxanes). Weitere Beispiele für käfigartige Silsesquioxane sind Decasilsesquioxane, welche eine Grundstruktur in Form eines Käfigs aus 10 Siloxan-Einheiten, zum Beispiel aus 10 [SiO_1,5R]-Einheiten, aufweisen und zudem auch oligomer oder polymer verknüpft sein können.
Silicium-Sauerstoff-Strukturelemente, beispielsweise Siloxan-Strukturen und/oder Silsesquioxan-Strukturen und/oder amorphes Siliziumdioxid, können insbesondere einen anorganischen Teil der Hybridschicht darstellen.
Organische Bestandteile und/oder organische Reaktionsprodukte der mindestens einen Organosiliciumverbindung und/oder organische Gruppen an Silicium-Atomen von aus der mindestens einen Organosiliciumverbindung ausgebildeten Silicium-Sauerstoff-Strukturelementen, beispielsweise Siloxan- und/oder Silsesquioxan-Strukturen, können insbesondere einen organischen Teil der Hybridschicht darstellen.
Dadurch, dass die teilweise anorganische und teilweise organische Hybridschicht besonders dicht, beispielsweise flüssigkeitsdicht, zum Beispiel wasserdicht, und insbesondere auch feuchtedicht und gegebenenfalls sogar gasdicht, und stabil und insbesondere auch besondere hydrolysebeständig sein kann, kann das Bauteil vorteilhafterweise, insbesondere auch langfristig, vor Umwelteinflüssen, wie Wasser und insbesondere auch Feuchte sowie gegebenenfalls auch vor Gasen und anderen umgebenden Medien sowie auch vor Korrosion und Staub geschützt werden und/oder derartige Stoffe in dem Bauteil eingeschlossen werden.
Da bereits die Hybridschicht das Bauteil vor Umwelteinflüssen schützt, muss das mit der Hybridschicht beschichtete Bauteil nicht direkt in Verfahrensschritt b) weiterverarbeitet werden, was vorteilhaft für eine Massenproduktion ist.
Dadurch, dass die teilweise anorganische und teilweise organische Hybridschicht gute Haftungseigenschaften für duroplastische Kunststoffe aufweist, kann vorteilhafterweise eine gute Anhaftung des duroplastischen Kunststoffs auf der Hybridschicht erzielt werden.
Dadurch, dass die Harzformulierung auf die teilweise anorganische und teilweise organische Hybridschicht aufgebracht und zu dem duroplastischen Kunststoff ausgehärtet wird, kann das Bauteil vorteilhafterweise dann noch besser, insbesondere auch dauerhaft, vor Umwelteinflüssen, wie Wasser und insbesondere auch Feuchte sowie gegebenenfalls auch vor Gasen und anderen Medien und beispielsweise auch vor Staub geschützt werden und/oder derartige Stoffe noch besser in dem Bauteil eingeschlossen werden. Zudem kann das Bauteil und die Hybridschicht durch den duroplastischen Kunststoff vor mechanischen Einflüssen geschützt werden. Diese Vorteile können durch die Verwendung von duroplastischen Kunststoffen auch deutlich länger aufrechterhalten werden, als bei einer Verwendung von anderen Kunststoffen, wie thermoplastischen Kunststoffen. Dies kann unter anderem darin begründet liegen, dass bei der Aushärtung von Harzformulierungen zu duroplastischen Kunststoffen deutlich geringere Schwindungen auftreten können als beispielsweise beim Erstarren von thermoplastischen Kunststoffen, und dass duroplastische Kunststoffe eine geringere Quellungstendenz als andere Kunststoffe aufweisen können, wodurch Eigenspannungen verringert und/oder vermieden und auf diese Weise eine dauerhafte Haftung, Dichtigkeit und Stabilität des Bauteil Kunststoff-Verbundes erzielt werden kann.
Zudem können duroplastische Kunststoffe aus preisgünstigen Materialien hergestellt werden. Darüber hinaus kann in größeren Wanddicken bei Harzformulierung zur Ausbildung von duroplastischen Kunststoffen deren Härtung rascher als das Erstarren von Thermoplastschmelzen erfolgen. Beides kann sich dabei wiederum vorteilhaft auf die Wirtschaftlichkeit des Herstellungsverfahrens auswirken.
Durch die Hybridschicht und den duroplastischen Kunststoff kann das Bauteil vorteilhafterweise, insbesondere dauerhaft, dicht verpackt werden. Der Bauteil-Kunststoff-Verbund kann daher zum Beispiel als eine Dichtverpackung ausgebildet sein beziehungsweise werden.
Insgesamt kann so auf kostengünstige Weise ein dauerhaft dichter, beispielsweise wasserdichter und/oder feuchtedichter und/oder gasdichter, und stabiler Bauteil-Kunststoff-Verbund bereitgestellt werden.
Die in Verfahrensschritt a) ausgebildete teilweise anorganische und teilweise organische Hybridschicht kann insbesondere silicium- und sauerstoffhaltig sein. Beispielsweise kann die in Verfahrensschritt a) ausgebildete teilweise anorganische und teilweise organische Hybridschicht Siloxan-Strukturen und/oder amorphes Siliciumdioxid, zum Beispiel Siloxan-Strukturen und/oder Silsesquioxan-Strukturen und/oder amorphes Siliciumdioxid, umfassen, beispielsweise darauf basieren, gegebenenfalls daraus ausgebildet sein. Zum Beispiel kann die in Verfahrensschritt a) ausgebildete teilweise anorganische und teilweise organische Hybridschicht organisch-anorganische Hybridpolymere mit Siloxan-Strukturen und/oder Silsesquioxan-Strukturen und/oder Bereichen aus amorphem Siliciumdioxid umfassen, beispielsweise darauf basieren, gegebenenfalls daraus ausgebildet sein.
Das in Verfahrensschritt a) durchgeführte Beschichtungsverfahren, welches eine chemische Reaktion mindestens einer Organosiliciumverbindung als Präkursor und einen Abscheideprozess aus einer Gasphase umfasst, kann insbesondere chemische Gasphasenabscheidung sein.
Im Rahmen einer Ausführungsform erfolgt daher das Beschichten in Verfahrensschritt a) mittels chemischer Gasphasenabscheidung, insbesondere aus einer Gasphase, welche mindestens eine Organosiliciumverbindung als Präkursor, insbesondere zur Ausbildung der Hybridschicht, umfasst. Beispielsweise kann in Verfahrensschritt a) ein beziehungsweise das Bauteil mit einer beziehungsweise der teilweise anorganischen und teilweise organischen Hybridschicht mittels chemischer Gasphasenabscheidung aus einer mindestens eine Organosiliciumverbindung als Präkursor umfassenden Gasphase beschichtet werden. Die chemische Gasphasenabscheidung kann insbesondere bei Atmosphärendruck durchgeführt werden.
Durch chemische Gasphasenabscheidung aus einer Gasphase, welche mindestens eine Organosiliciumverbindung als Präkursor umfasst, kann vorteilhafterweise auf einfache Weise eine, insbesondere silicium- und sauerstoffhaltige, teilweise anorganische und teilweise organische Hybridschicht, insbesondere welche sowohl besonders dicht, beispielsweise wasserdicht und insbesondere auch feuchtedicht und gegebenenfalls sogar gasdicht, als auch besonders hydrolysebeständig sein kann und beispielsweise Siloxan-Strukturen und/oder Silsesquioxan-Strukturen und/oder amorphes Siliziumdioxid, zum Beispiel organisch-anorganische Hybridpolymere mit Siloxan-Strukturen und/oder Silsesquioxan-Strukturen und/oder Bereichen aus amorphem Siliciumdioxid, umfassen und/oder darauf basieren und/oder daraus ausgebildet sein kann, ausgebildet werden.
Beschichtungsverfahren, welche eine chemische Reaktion mindestens einer Organosiliciumverbindung als Präkursor und einen Abscheideprozess aus einer Gasphase umfassen, wie zum Beispiel eine chemische Gasphasenabscheidung aus einer Gasphase, welche mindestens eine Organosiliciumverbindung als Präkursor umfasst, ermöglichen es vorteilhafterweise zudem, insbesondere auch bei hohen Temperaturen, beispielsweise von um 300 °C, eine teilweise anorganische und teilweise organische Hybridschicht mit mindestens einer funktionellen Gruppe, insbesondere unter Verwendung von mindestens einer Organosiliciumverbindung mit mindestens einer funktionellen Gruppe als Präkursor, auszubilden und zwar derart, dass die mindestens eine funktionelle Gruppe auch nach Abschluss des Beschichtungsvorgangs noch an der teilweise anorganischen und teilweise organischen Hybridschicht erhalten bleiben kann.
Dies ist so bislang durch herkömmliche Beschichtungsverfahren nicht möglich gewesen.
Bei herkömmlichen Beschichtungsverfahren, in denen Schichten durch Aufbringen von Organosilanen aus Lösung ausgebildet und bei niedrigen Temperaturen getrocknet werden, werden organische Schichten ausgebildet, welche zwar mit funktionellen Gruppen ausgestattet sein können und anfänglich gute Haftungseigenschaften aufweisen können, jedoch mangels eines anorganischen Anteils und mangels einer ausreichenden Vernetzung in sich selbst und mit einer Metalloberfläche in der Regel eine geringe Hydrolysebeständigkeit aufweisen und keinen Korrosionsschutz bieten, weshalb hierbei üblicherweise die anfänglich guten Haftungseigenschaften unter Einwirkung von Feuchtigkeit verloren gehen.
Bei anderen herkömmlichen Beschichtungsverfahren, in denen Schichten durch Aufbringen von Organosiloxan-Lacken ausgebildet und an Luft eingebrannt werden, werden anorganische Schichten ausgebildet, welche zwar hydrolysebeständig sein und einen Korrosionsschutz bieten können, jedoch mangels eines organischen Anteils, insbesondere mangels funktioneller Gruppen, üblicherweise schlechte Haftungseigenschaften aufweisen und daher auch als Formtrennmittel in Werkzeugen zur Kunststoff-Formgebung eingesetzt werden. Beim Einbrennvorgang an Luft werden dabei funktionelle Gruppen oxidativ zerstört, weshalb derartig hergestellte Schichten nach dem Einbrennen keine funktionellen Gruppen mehr aufweisen.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform wird daher in Verfahrensschritt a) eine teilweise anorganische und teilweise organische Hybridschicht mit mindestens einer funktionellen Gruppe ausgebildet. Beispielsweise kann in Verfahrensschritt a) ein beziehungsweise das Bauteil mit einer beziehungsweise der teilweise anorganischen und teilweise organischen Hybridschicht mit mindestens einer funktionellen Gruppe mittels eines Beschichtungsverfahrens, welches eine chemische Reaktion mindestens einer Organosiliciumverbindung als Präkursor und einen Abscheideprozess aus einer Gasphase umfasst, zum Beispiel mittels chemischer Gasphasenabscheidung aus einer mindestens eine Organosiliciumverbindung als Präkursor umfassenden Gasphase, beschichtet werden.
Dabei kann das Beschichten in Verfahrensschritt a) insbesondere mit beziehungsweise aus einer Gasphase erfolgen, welche mindestens eine Organosiliciumverbindung mit mindestens einer funktionellen Gruppe als Präkursor, insbesondere zur Ausbildung der Hybridschicht, umfasst.
Dadurch, dass die in Verfahrensschritt a) ausgebildete teilweise anorganische und teilweise organische Hybridschicht mit mindestens einer funktionellen Gruppe ausgestattet ist, kann vorteilhafterweise ermöglicht werden, dass die mindestens eine funktionelle Gruppe der Hybridschicht mit mindestens einer funktionellen Gruppe eines Harzes der Harzformulierung reagieren und eine kovalente Bindung zwischen der Hybridschicht und dem, insbesondere aus der Harzformulierung ausgebildeten, duroplastischen Kunststoff ausbilden kann.
Kovalente Bindungen können im Vergleich zu rein adhäsiven Kräften (Physisorption) um mindestens einen Faktor 10 stärker sein. So kann eine besonders starke und insbesondere hydrolysebeständige Anbindung des duroplastischen Kunststoffs an die Hybridschicht erzielt werden, insbesondere welche deutlich stärker als eine rein physikalische Adhäsion sein kann. Somit kann ein besonders langlebiger, starker und dichter Verbund zwischen dem Bauteil, der Hybridschicht und dem duroplastischen Kunststoff erzielt werden.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform umfasst daher die Harzformulierung in Verfahrensschritt b) ein Harz mit mindestens einer Wiederholungseinheit mit mindestens einer, insbesondere kovalent angebundenen, funktionellen Gruppe. Dabei kann insbesondere durch eine Reaktion der mindestens einen funktionellen Gruppe der Hybridschicht mit der mindestens einen funktionellen Gruppe der mindestens einen Wiederholungseinheit des Harzes eine kovalente Bindung, insbesondere zwischen der Hybridschicht und dem, insbesondere aus dem Harz ausgebildeten, duroplastischen Kunststoff, ausgebildet werden.
Im Rahmen einer Ausführungsform erfolgt das Beschichten in Verfahrensschritt a) bei einer Temperatur in einem Bereich von ≥ 200 °C bis ≤ 400 °C. Beispielsweise kann das Beschichten in Verfahrensschritt a) bei einer Temperatur in einem Bereich von ≥ 250 °C bis ≤ 350 °C erfolgen. Dies hat sich für die Ausbildung einer teilweise anorganischen und teilweise organischen Hybridschicht, insbesondere mit mindestens einer funktionellen Gruppe, als besonders vorteilhaft erwiesen. Derartige Beschichtungstemperaturen können im Vergleich zu den Beschichtungstemperaturen von anderen Beschichtungsverfahren, beispielsweise zur Ausbildung von Siliciumdioxid-Schichten, vergleichsweise niedrig sein. Vorteilhafterweise können derartige Beschichtungstemperaturen niedrig genug sein, um beispielsweise eine Beschichtung von bereits mit Elektronik bestückten Leiterplatten zu ermöglichen. In Verfahrensschritt a) kann eine derartige Beschichtungstemperatur beispielsweise durch ein so genanntes Semi-Hot-Wire-Verfahren oder durch ein so genanntes Hot-Wall-Verfahren realisiert werden.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform ist die Gasphase in Verfahrensschritt a) eine reduzierende oder inerte Gasphase. Insbesondere kann die Gasphase in Verfahrensschritt a) eine reduzierende Gasphase sein. Beispielsweise kann die Gasphase in Verfahrensschritt a) Wasserstoff, zum Beispiel Formiergas, beispielsweise Stickstoff und/oder Argon und Wasserstoff, umfassen. So kann vorteilhafterweise die mindestens eine funktionelle Gruppe der Hybridschicht beziehungsweise der mindestens einen Organosiliciumverbindung vor einer Oxidation geschützt werden.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform umfasst die Gasphase in Verfahrensschritt a) mindestens eine Säure, insbesondere mindestens eine Br∅nsted-Säure, beispielsweise mindestens eine Carbonsäure, zum Beispiel Essigsäure, und/oder Wasser. Durch die mindestens eine Säure, insbesondere Br∅nsted-Säure, beispielsweise Carbonsäure, können vorteilhafterweise chemische Reaktion der mindestens einen Organosiliciumverbindung in der Gasphase während des Beschichtungsverfahrens, beispielsweise bei der chemischen Gasphasenabscheidung, katalysiert und/oder beschleunigt werden. Beispielsweise können durch die mindestens eine Säure, insbesondere Br∅nsted-Säure, beispielsweise Carbonsäure, und/oder durch das Wasser vorteilhafterweise Silicium-Sauerstoff-Kohlenstoff-Bindungen (Si-O-C) von Organosiliciumverbindungen in der Gasphase während des Beschichtungsverfahrens, beispielsweise bei der chemischen Gasphasenabscheidung, teilweise zu Silanolen (Si-O-H) hydrolisiert werden, welche wiederum teilweise an der Oberfläche des Bauteils anbinden können und teilweise unter Wasserabspaltung, beispielsweise zu Siloxanen (-Si-O-Si-) und/oder Strukturen aus Siliciumdioxid, insbesondere amorphem Siliciumdioxid, kondensieren können. In der sich dabei ausbildenden teilweise anorganischen und teilweise organischen Hybridschicht kann dabei Sauerstoff teilweise von dem in der Gasphase enthaltenen Wasser stammen. Durch das Wasser kann zudem vorteilhafterweise die Dissoziation und damit die katalytischen Eigenschaften der mindestens einen Säure, insbesondere Br∅nsted-Säure, beispielsweise Carbonsäure, verstärkt werden.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform umfasst oder ist die mindestens eine funktionelle Gruppe der Hybridschicht und/oder der mindestens einen Organosiliciumverbindung eine ungesättigte, funktionelle Gruppe, insbesondere mit mindestens einer radikalisch polymerisierbaren Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung, und/oder eine Amino-Gruppe und/oder eine Hydroxy-Gruppe und/oder eine Thiol-Gruppe und/oder eine Thiocarbamat-Gruppe und/oder eine Carbonsäure-Gruppe und/oder eine Epoxid-Gruppe und/oder eine Cyanat-Gruppe (-O-C=N) und/oder eine Isocyanat-Gruppe (-N=C=O) und/oder eine Thiocyanat-Gruppe (-S-C=N) und/oder eine Isothiocyanat-Gruppe (-N=C=S) und/oder eine Nitril-Gruppe (-C=N). Diese funktionellen Gruppen können zur Ausbildung einer kovalenten Bindung mit einer funktionellen Gruppe des Harzes vorteilhaft sein.
Unter einer Thiocarbamat-Gruppe, welche auch als Thiourethan-Gruppe bezeichnet werden kann, kann insbesondere eine Gruppe verstanden werden, in welcher ein Stickstoffatom an ein Kohlenstoffatom und das Kohlenstoffatom wiederum an mindestens ein Schwefelatom gebunden ist. Dabei ist das Kohlenstoffatom insbesondere weiterhin an ein Sauerstoffatom (-N-CS-O-) oder an ein weiteres Schwefelatom (-N-CS-S-) gebunden.
Im Rahmen einer speziellen Ausgestaltung dieser Ausführungsform umfasst oder ist die mindestens eine funktionelle Gruppe der Hybridschicht und/oder der mindestens einen Organosiliciumverbindung eine Methacrylat-Gruppe und/oder eine Acrylat-Gruppe und/oder eine Vinyl-Gruppe, beispielsweise in Form einer, insbesondere einfachen beziehungsweise alleinigen, Vinyl-Gruppe und/oder in Form einer an eine verbrückende Gruppe angehängten Vinyl-Gruppe, zum Beispiel Allyl-Gruppe, und/oder eine Ethenylen-Gruppe und/oder eine Amino-Gruppe und/oder eine Hydroxy-Gruppe und/oder eine Thiol-Gruppe und/oder eine Thionurethan-Gruppe und/oder eine Thiolurethan-Gruppe und/oder eine Dithiourethan-Gruppe und/oder eine Carbonsäure-Gruppe und/oder eine Epoxid-Gruppe und/oder eine Cyanat-Gruppe und/oder eine Isocyanat-Gruppe und/oder eine Thiocyanat-Gruppe und/oder eine Isothiocyanat-Gruppe und/oder eine Nitril-Gruppe. Diese funktionellen Gruppen können zur Ausbildung einer kovalenten Bindung mit einer funktionellen Gruppe des Harzes besonders vorteilhaft sein.
Unter einer Ethenylen-Gruppe kann insbesondere eine verbrückende, substituierte oder unsubstituierte Ethen-Gruppe verstanden werden. Zum Beispiel kann eine Ethenylen-Gruppe auf der allgemeinen chemischen Formel: - CR=CR*-basieren, wobei R und R* jeweils unabhängig voneinander für Wasserstoff oder einen Substituenten, insbesondere Wasserstoff, stehen können.
Unter einer Thionurethan-Gruppe kann insbesondere eine Thiocarbamat-Gruppe verstanden werden, bei der das Kohlenstoffatom über eine Doppelbindung an ein Schwefelatom und über eine Einfachbindung an ein Sauerstoffatom gebunden ist. Zum Beispiel kann eine Thionurethan-Gruppe auf der allgemeinen chemischen Formel: -NR-CS-O-R* basieren, wobei R und R* jeweils unabhängig voneinander für Wasserstoff oder einen Substituenten, insbesondere Wasserstoff, stehen können.
Unter einer Thiolurethan-Gruppe kann insbesondere eine Thiocarbamat-Gruppe verstanden werden, bei der das Kohlenstoffatom über eine Doppelbindung an ein Sauerstoffatom und über eine Einfachbindung an ein Schwefelatom gebunden ist. Zum Beispiel kann eine Thiolurethan-Gruppe auf der allgemeinen chemischen Formel: -NR-CO-S-R* basieren, wobei R und R* jeweils unabhängig voneinander für Wasserstoff oder einen Substituenten stehen können.
Unter einer Dithiourethan-Gruppe kann insbesondere eine Thiocarbamat-Gruppe verstanden werden, bei der das Kohlenstoffatom über eine Doppelbindung an ein Schwefelatom und über eine Einfachbindung an ein weiteres Schwefelatom gebunden ist. Zum Beispiel kann eine Dithiourethan-Gruppe auf der allgemeinen chemischen Formel: -NR-CS-S-R* basieren, wobei R und R* jeweils unabhängig voneinander für Wasserstoff oder einen Substituenten, insbesondere Wasserstoff, stehen können.
Die mindestens eine funktionelle Gruppe der Hybridschicht kann beispielsweise die mindestens eine funktionelle Gruppe der mindestens einen Organosiliciumverbindung umfassen und gegebenenfalls dieser entsprechen und/oder ein Zersetzungsprodukt der mindestens einen funktionellen Gruppe der mindestens einen Organosiliciumverbindung umfassen und gegebenenfalls diesem entsprechen.
Zum Beispiel kann die mindestens eine funktionelle Gruppe der mindestens einen Organosiliciumverbindung eine ungesättigte, funktionelle Gruppe, insbesondere mit mindestens einer radikalisch polymerisierbaren Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung, zum Beispiel eine Methacrylat-Gruppe und/oder eine Acrylat-Gruppe und/oder eine Vinyl-Gruppe, beispielsweise in Form einer, insbesondere einfachen beziehungsweise alleinigen, Vinyl-Gruppe und/oder in Form einer an eine verbrückende Gruppe angehängten Vinyl-Gruppe, zum Beispiel Allyl-Gruppe, und/oder eine Ethenylen-Gruppe, und/oder eine Amino-Gruppe und/oder eine Hydroxy-Gruppe und/oder eine Thiol-Gruppe und/oder eine Thiocarbamat-Gruppe, zum Beispiel eine Thionurethan-Gruppe und/oder eine Thiolurethan-Gruppe und/oder eine Dithiourethan-Gruppe, und/oder eine Carbonsäure-Gruppe und/oder eine Epoxid-Gruppe und/oder eine Cyanat-Gruppe und/oder eine Isocyanat-Gruppe und/oder eine Thiocyanat-Gruppe und/oder eine Isothiocyanat-Gruppe und/oder eine Nitril-Gruppe umfassen oder sein.
Ungesättigte, funktionelle Gruppen, insbesondere mit mindestens einer radikalisch polymerisierbaren Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung, zum Beispiel Methacrylat-Gruppen und/oder Acrylat-Gruppen und/oder Vinyl-Gruppen und/oder Allyl-Gruppen und/oder Ethenylen-Gruppen, und/oder Amino-Gruppen und/oder Hydroxy-Gruppen und/oder Thiol-Gruppen und/oder Thiocarbamat-Gruppen, zum Beispiel Thionurethan-Gruppen und/oder Thiolurethan-Gruppen und/oder Dithiourethan-Gruppen, und/oder Carbonsäure-Gruppen und/oder Epoxid-Gruppen von Organosiliciumverbindungen können vorteilhafterweise als solche vergleichsweise stabil sein und beim Beschichten in Verfahrensschritt a) als solche zumindest im Wesentlichen erhalten bleiben. Somit kann beim Einsatz von mindestens einer Organosiliciumverbindung mit mindestens einer derartigen funktionellen Gruppe auch die Hybridschicht mindestens eine dementsprechende funktionelle Gruppe umfassen.
Cyanat-Gruppen (-O-C=N) von Organosiliciumverbindungen können sich beim Beschichten in Verfahrensschritt a) beispielsweise zu Hydroxy-Gruppen zersetzen. Somit kann beim Einsatz von mindestens einer Organosiliciumverbindung mit mindestens einer Cyanat-Gruppe die Hybridschicht mindestens eine Hydroxy-Gruppe umfassen.
Isocyanat-Gruppen (-N=C=O) von Organosiliciumverbindungen können beim Beschichten in Verfahrensschritt a) beispielsweise zu Carbamidsäuren (-NH-COOH) hydrolisieren, welche sich dann zu Amino-Gruppen zersetzen können. Somit kann beim Einsatz von mindestens einer Organosiliciumverbindung mit mindestens einer Isocyanat-Gruppe die Hybridschicht mindestens eine Amino-Gruppe umfassen.
Thiocyanat-Gruppen (-S-C≡N) von Organosiliciumverbindungen können sich beim Beschichten in Verfahrensschritt a) beispielsweise zu Thiol-Gruppen zersetzen. Somit kann beim Einsatz von mindestens einer Organosiliciumverbindung mit mindestens einer Thiocyanat-Gruppe die Hybridschicht mindestens eine Thiol-Gruppe umfassen.
Isothiocyanat-Gruppen (-N=C=S) von Organosiliciumverbindungen können sich beim Beschichten in Verfahrensschritt a) beispielsweise zu Thiocarbamat-Gruppen, zum Beispiel Thionurethan-Gruppen und/oder Thiolurethan-Gruppen, zersetzen. Somit kann beim Einsatz von mindestens einer Organosiliciumverbindung mit mindestens einer Isothiocyanat-Gruppe die Hybridschicht mindestens eine Thiocarbamat-Gruppe, zum Beispiel Thionurethan-Gruppe und/oder Thiolurethan-Gruppe, umfassen.
Nitril-Gruppen (-C≡N) von Organosiliciumverbindungen können sich beim Beschichten in Verfahrensschritt a) beispielsweise zu Carbonsäure-Gruppen zersetzen. Somit kann beim Einsatz von mindestens einer Organosiliciumverbindung mit mindestens einer Nitril-Gruppe die Hybridschicht mindestens eine Carbonsäure-Gruppe umfassen.
Die mindestens eine funktionelle Gruppe der Hybridschicht kann daher zum Beispiel eine ungesättigte, funktionelle Gruppe, insbesondere mit mindestens einer radikalisch polymerisierbaren Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung, zum Beispiel eine Methacrylat-Gruppe und/oder eine Acrylat-Gruppe und/oder eine Vinyl-Gruppe, beispielsweise in Form einer, insbesondere einfachen beziehungsweise alleinigen, Vinyl-Gruppe und/oder in Form einer an eine verbrückende Gruppe angehängten Vinyl-Gruppe, zum Beispiel Allyl-Gruppe, und/oder eine Ethenylen-Gruppe, und/oder eine Amino-Gruppe und/oder eine Hydroxy-Gruppe und/oder eine Thiol-Gruppe und/oder eine Thiocarbamat-Gruppe, zum Beispiel eine Thionurethan-Gruppe und/oder eine Thiolurethan-Gruppe und/oder eine Dithiourethan-Gruppe, und/oder eine Carbonsäure-Gruppe und/oder eine Epoxid-Gruppe umfassen oder sein.
Ungesättigte, funktionelle Gruppen an der Hybridschicht können vorteilhafterweise mit ungesättigten, funktionellen Gruppen an dem Harz eine, insbesondere radikalische, Reaktion, beispielsweise Additionsreaktion, eingehen und auf diese Weise eine kovalente Bindung zwischen der Hybridschicht und dem aus dem Harz ausgebildeten duroplastischen Kunststoff ausbilden.
Amino-Gruppen und/oder Hydroxy-Gruppen und/oder Thiol-Gruppen und/oder Carbonsäure-Gruppen und/oder Epoxid-Gruppen an der Hybridschicht können vorteilhafterweise mit Epoxid-Gruppen an dem Harz eine Additionsreaktion eingehen und auf diese Weise eine kovalente Bindung zwischen der Hybridschicht und dem aus dem Harz ausgebildeten duroplastischen Kunststoff ausbilden.
Hydroxy-Gruppe an der Hybridschicht oder an dem Harz können zudem vorteilhafterweise mit Carbonsäure-Gruppen oder Amino-Gruppen und Hydroxy-Gruppen und/oder Thiol-Gruppen an dem Harz beziehungsweise an der Hybridschicht eine Veresterungsreaktion beziehungsweise eine Kondensationsreaktion eingehen und auf diese Weise eine kovalente Bindung zwischen der Hybridschicht und dem aus dem Harz ausgebildeten duroplastischen Kunststoff ausbilden.
Thiocarbamat-Gruppen, zum Beispiel Thionurethan-Gruppen und/oder Thiolurethan-Gruppen und/oder Dithiourethan-Gruppen, an der Hybridschicht können vorteilhafterweise mit Amin-Gruppen des Harzes eine Reaktion eingehen und auf diese Weise eine kovalente Bindung zwischen der Hybridschicht und dem aus dem Harz ausgebildeten duroplastischen Kunststoff ausbilden.
Amino-Gruppen können zudem vorteilhafterweise die Reaktion in der Gasphase beschleunigen und eine höhere Schichtbildungsrate ermöglichen. So kann vorteilhafterweise die Reaktionszeit verkürzt oder es können bei einer unverkürzten Reaktionszeit größere Schichtdicken als in Abwesenheit von Amino-Gruppen erzielt werden. Zudem können in die Hybridschicht eingebaute Amino-Gruppen die Elastizität der Hybridschicht und dadurch deren mechanische Belastbarkeit erhöhen.
Thiol-Gruppen können zudem mit bestimmten Metallen, wie Kupfer und/oder Silber, stabile Metall-Schwefel-Bindungen ausbilden. Dadurch kann die Haftung der Hybridschicht auf einer metallischen Oberfläche, beispielsweise aus Kupfer und/oder Silber, des Bauteils vorteilhafterweise erhöht werden. Zudem können Thiol-Gruppen vorteilhafterweise nachträglich synthetisch modifiziert und auf diese Weise die Eigenschaften der Hybridschicht modifiziert werden.
Carbonsäure-Gruppen können zudem vorteilhafterweise die Korrosionsbeständigkeit von Metallen verbessern.
Thiocarbamat-Gruppen können zudem ebenfalls mit bestimmten Metallen, wie Kupfer und/oder Silber, stabile Metall-Schwefel-Bindungen ausbilden. Dadurch kann die Haftung der Hybridschicht auf einer metallischen Oberfläche, beispielsweise aus Kupfer und/oder Silber, des Bauteils vorteilhafterweise erhöht werden. Darüber hinaus kann durch Thiocarbamat-Gruppen vorteilhafterweise eine bessere Vernetzung innerhalb der Hybridschicht erzielt werden. Zudem können Thiocarbamat-Gruppen vorteilhafterweise nachträglich synthetisch modifiziert und auf diese Weise die Eigenschaften der Hybridschicht modifiziert werden.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform umfasst die mindestens eine Organosiliciumverbindung ein Organosilan. Insbesondere kann die mindestens eine Organosiliciumverbindung ein Organosilan sein.
Unter einem Organosilan kann insbesondere eine Verbindung verstanden werden, welche mindestens eine, insbesondere direkte, Silicium-Kohlenstoff-Bindung (Si-C) umfasst.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform ist die mindestens eine funktionelle Gruppe der Hybridschicht und/oder der mindestens einen Organosiliciumverbindung über eine Silicium-Kohlenstoff-Bindung (Si-C) an Silicium angebunden. So kann vorteilhafterweise eine hydrolysebeständige Anbindung der mindestens einen funktionellen Gruppe an das Silicium und damit an die Hybridschicht realisiert werden. Dadurch kann wiederum vorteilhafterweise eine hydrolysebeständige Anbindung des duroplastischen Kunststoffs an die Hybridschicht realisiert werden. Die mindestens eine Organosiliciumverbindung mit der mindestens einen funktionellen Gruppe kann dabei insbesondere ein Organosilan sein.
Zusätzlich zu der mindestens einen funktionellen Gruppe, insbesondere welche über eine Silicium-Kohlenstoff-Bindung (Si-C) an Silicium angebunden ist, können Alkoxygruppen, beispielsweise Methoxy-Gruppen und/oder EthoxyGruppen und/oder Propoxy-Gruppen und/oder Butoxy-Gruppen, an das Silicium der mindestens einen Organosiliciumverbindung mit der mindestens einen funktionellen Gruppe angebunden sein.
Die mindestens eine Organosiliciumverbindung mit der mindestens einen funktionellen Gruppe kann zum Beispiel mindestens ein Vinylsilan, wie Triethoxyvinylsilan und/oder Trimethoxyvinylsilan und/oder Tris(2-methoxyethoxy)vinylsilan, und/oder mindestens ein Allylsilan, wie Allyltrimethoxysilan, und/oder mindestens einen Methacrylsäure- oder Acrylsäureestersilan, beispielsweise mindestens ein Methacrylsäure- oder Acrylsäurealkylestersilan, wie Methacrylsäure-3-trimethoxysilylpropylester und/oder (3-Acryloxypropyl)trimethoxysilan, und/oder mindestens ein Aminosilan, beispielsweise mindestens ein Aminoalkylsilan, wie (3-Aminopropyl)trimethoxysilan und/oder Bis(3-triethoxysilylpropyl)amin und/oder N-[3-(Trimethoxysilyl)propyl]butylamin und/oder Tris(dimethylamino)silan und/oder N-[3-(Dimethoxymethylsilyl)propyl]ethylendiamin, und/oder mindestens ein Mercaptosilan, beispielsweise mindestens ein Mercaptoalkylsilan, wie 3-Mercaptopropyltrimethoxysilan, und/oder mindestens ein Glycidoxysilan, beispielsweise mindestens ein Glycidoxyalkylsilan, wie (3-Glycidoxypropyl)trimethoxysilan, und/oder mindestens ein Isocyanatosilan, beispielsweise mindestens ein Isocyanatoalkylsilan, wie 3-Isocyanatopropyltrimethoxysilan, und/oder mindestens ein Thiocyanatosilan, beispielsweise mindestens ein Thiocyanatoalkylsilan, wie 3-Thiocyanatopropyltriethoxysilan, und/oder mindestens ein Cyanosilan, beispielsweise mindestens ein Cyanoalkylsilan, wie (3-Cyanopropyl)dimethylchlorosilan, umfassen oder sein.
Im Rahmen einer speziellen Ausgestaltung dieser Ausführungsform umfasst oder ist die mindestens eine Organosiliciumverbindung mit der mindestens einen funktionellen Gruppe Triethoxyvinylsilan und/oder Trimethoxyvinylsilan und/oder Allyltrimethoxysilan und/oder Tris(2-methoxyethoxy)vinylsilan und/oder Methacrylsäure-3-trimethoxysilylpropylester und/oder (3-Acryloxypropyl)trimethoxysilan. Insbesondere kann die mindestens eine Organosiliciumverbindung mit der mindestens einen funktionellen Gruppe Triethoxyvinylsilan und/oder Trimethoxyvinylsilan und/oder Allyltrimethoxysilan und/oder Tris(2-methoxyethoxy)vinylsilan umfassen oder sein.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform umfasst die Gasphase in Verfahrensschritt a) weiterhin mindestens eine weitere Organosiliciumverbindung als Präkursor, insbesondere zur Ausbildung der Hybridschicht. So können die Eigenschaften der Hybridschicht vorteilhafterweise gezielt eingestellt werden.
Im Rahmen einer Ausgestaltung dieser Ausführungsform umfasst die Gasphase in Verfahrensschritt a) weiterhin mindestens eine weitere Organosiliciumverbindung mit mindestens einer weiteren funktionellen Gruppe als Präkursor, insbesondere zur Ausbildung der Hybridschicht. Dabei kann die mindestens eine weitere funktionelle Gruppe beispielsweise die Eigenschaften der Hybridschicht modifizieren und/oder den Beschichtungsprozess verbessern, beispielsweise beschleunigen, und/oder mit der mindestens einen funktionellen Gruppe der mindestens einen Organosiliciumverbindung und/oder mit der mindestens einen funktionellen Gruppe der mindestens einen Wiederholungseinheit des Harz unter Ausbildung einer kovalenten Bindung reagierbar sein beziehungsweise reagieren.
Durch eine Ausbildung einer kovalenten Bindung zwischen der mindestens einen weiteren funktionellen Gruppe der mindestens einen weiteren Organosiliciumverbindung mit der mindestens einen funktionellen Gruppe der mindestens einen Organosiliciumverbindung kann vorteilhafterweise die Stabilität und/oder Dichtigkeit und/oder Hydrolysebeständigkeit der Hybridschicht weiter verbessert werden.
Durch eine Ausbildung einer kovalenten Bindung zwischen der mindestens einen weiteren funktionellen Gruppe der mindestens einen weiteren Organosiliciumverbindung mit der mindestens einen funktionellen Gruppe der mindestens einen Wiederholungseinheit des Harz kann vorteilhafterweise die Anbindung des duroplastischen Kunststoffs an die Hybridschicht und/oder die Hydrolysebeständigkeit dieser Anbindung weiter verbessert werden.
Die mindestens eine weitere Organosiliciumverbindung mit der mindestens einen weiteren funktionellen Gruppe kann insbesondere ebenfalls ein Organosilan sein. Die mindestens eine weitere funktionelle Gruppe kann dabei insbesondere über eine Silicium-Kohlenstoff-Bindung (Si-C) an Silicium angebunden sein.
Die mindestens eine weitere funktionelle Gruppe kann dabei beispielsweise insbesondere eine ungesättigte, funktionelle Gruppe, insbesondere mit mindestens einer radikalisch polymerisierbaren Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung, zum Beispiel eine Methacrylat-Gruppe und/oder eine Acrylat-Gruppe und/oder eine Vinyl-Gruppe, beispielsweise in Form einer, insbesondere einfachen beziehungsweise alleinigen, Vinyl-Gruppe und/oder in Form einer an eine verbrückende Gruppe angehängten Vinyl-Gruppe, zum Beispiel Allyl-Gruppe, und/oder eine Ethenylen-Gruppe, und/oder eine Amino-Gruppe und/oder eine Hydroxy-Gruppe und/oder eine Thiol-Gruppe und/oder eine Thiocarbamat-Gruppe, zum Beispiel eine Thionurethan-Gruppe und/oder eine Thiolurethan-Gruppe und/oder eine Dithiourethan-Gruppe, und/oder eine Carbonsäure-Gruppe und/oder eine Epoxid-Gruppe und/oder eine Cyanat-Gruppe und/oder eine Isocyanat-Gruppe und/oder eine Thiocyanat-Gruppe und/oder eine Isothiocyanat-Gruppe und/oder eine Nitril-Gruppe umfassen oder sein.
Die mindestens eine weitere funktionelle Gruppe der mindestens einen weiteren Organosiliciumverbindung kann dabei insbesondere zu der mindestens einen funktionellen Gruppe der mindestens einen Organosiliciumverbindung unterschiedlich sein.
Im Rahmen einer speziellen Ausgestaltung dieser Ausführungsform umfasst die mindestens eine Organosiliciumverbindung mit der mindestens einen funktionellen Gruppe eine Methacrylat-Gruppe und/oder eine Acrylat-Gruppe, insbesondere eine Methacrylat-Gruppe, als funktionelle Gruppe. Die mindestens eine weitere Organosiliciumverbindung mit der mindestens einen weiteren funktionellen Gruppe umfasst dabei eine Amino-Gruppe und/oder eine Isocyanat-Gruppe, beispielsweise eine Amino-Gruppe, als weitere funktionelle Gruppe. Die mindestens eine Organosiliciumverbindung mit der mindestens einen funktionellen Gruppe und die mindestens eine weitere Organosiliciumverbindung mit der mindestens einen weiteren funktionellen Gruppe können dabei insbesondere in Form eines Organosilans ausgebildet sein. Dies hat sich sowohl im Hinblick auf die langfristige Dichtigkeit und Stabilität der Hybridschicht als auch auf die langfristigen Haftungseigenschaften der Hybridschicht als besonders vorteilhaft erwiesen.
Zum Beispiel kann dabei die mindestens eine Organosiliciumverbindung mit der mindestens einen funktionellen Gruppe Methacrylsäure-3-trimethoxysilylpropylester und/oder (3-Acryloxypropyl)trimethoxysilan und die mindestens eine weitere Organosiliciumverbindung mit der mindestens einen weiteren funktionellen Gruppe (3-Aminopropyl)trimethoxysilan und/oder Bis(3-triethoxysilylpropyl)amin und/oder N-[3-(Trimethoxysilyl)propyl]butylamin und/oder Tris(dimethylamino)silan und/oder N-[3-(Dimethoxymethylsilyl)propyl]ethylendiamin umfassen oder sein.
Dabei kann die Hybridschicht insbesondere ein Reaktionsprodukt aus einer Additionsreaktion, insbesondere einer Michael-Addition, einer beziehungsweise der Amino-Gruppe an die Methacrylat-Gruppe und/oder Acrylat-Gruppe aufweisen. Zum Beispiel kann das Reaktionsprodukt eine 4-Aza-2-heptansäurepropylester-Gruppe sein:
Im Rahmen einer weiteren, alternativen oder zusätzlichen Ausführungsform umfasst die Gasphase in Verfahrensschritt a) weiterhin mindestens einen, beispielsweise symmetrischen oder asymmetrischen, insbesondere symmetrischen, Kieselsäureester. Durch die Verwendung des mindestens einen Kieselsäureesters kann vorteilhafterweise der Siliciumdioxid-Anteil der Hybridschicht erhöht werden. So können die Eigenschaften der Hybridschicht gezielt eingestellt werden.
Insbesondere kann die Gasphase in Verfahrensschritt a) weiterhin mindestens einen, beispielsweise symmetrischen oder asymmetrischen, insbesondere symmetrischen, ortho-Kieselsäureester umfassen.
Im Rahmen einer Ausgestaltung dieser Ausführungsform umfasst oder ist der mindestens eine Kieselsäureester, insbesondere ortho-Kieselsäureester, mindestens einen Kieselsäureester, insbesondere ortho-Kieselsäureester, der allgemeinen chemischen Formel:
Dabei können R10, R11, R12 und R13 jeweils unabhängig voneinander für eine Alkyl-Gruppe, beispielsweise eine Methyl-Gruppe oder eine Ethyl-Gruppe oder eine Propyl-Gruppe, zum Beispiel eine n-Propyl-Gruppe oder eine i-Propyl-Gruppe, oder eine Butyl-Gruppe, zum Beispiel eine n-Butyl-Gruppe oder eine i-Butyl-Gruppe oder eine t-Butyl-Gruppe, stehen.
Beispielsweise kann der mindestens eine Kieselsäureester, insbesondere ortho-Kieselsäureester, Tetraethylorthosilikat (TEOS) und/oder Tetrapropylyorthosilikat (TPOS) und/oder Tetramethylorthosilicat (TMOS) umfassen oder sein. Durch die Verwendung von Tetraethylorthosilikat (TEOS) und/oder Tetrapropylyorthosilikat (TPOS) kann vorteilhafterweise die Prozesssicherheit im Vergleich zu Tetramethylorthosilicat erhöht werden.
Insbesondere kann der mindestens eine Kieselsäureester einen ortho-Kieselsäureester, insbesondere Tetramethylorthosilicat (TMOS) und/oder Tetraethylorthosilicat (TEOS), umfassen oder sein.
Vor dem Beschichten in Verfahrensschritt a) kann das Bauteil, beispielsweise in einem Verfahrensschritt a0), gegebenenfalls gereinigt, beispielsweise entfettet und/oder gebeizt und/oder gewaschen, und/oder, beispielsweise in einer Formiergasatmosphäre, getrocknet und/oder wärmebehandelt werden.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform umfasst die, insbesondere in Verfahrensschritt b) eingesetzte, Harzformulierung ein ungesättigtes Polyesterharz und/oder ein Vinylesterharz und/oder ein Epoxidharz. Insbesondere kann dabei das mindestens eine Harz ein ungesättigtes Polyesterharz und/oder ein Vinylesterharz und/oder ein Epoxidharz umfassen oder sein. Auf diesen Harzen basierende duroplastische Kunststoffe können vorteilhafterweise eine vernachlässigbar geringe Quellungstendenz insbesondere unter Feuchteeinfluss und gegebenenfalls auch unter dem Einfluss von anderen Medien aufweisen. So können quellungsbedingte Eigenspannungen, welche zu einer Verringerung der Haftung, Dichtigkeit und Stabilität führen könnten, vermieden werden. Zudem können auf diesen Harzen basierende duroplastische Kunststoffe eine hohe Hydrolysebeständigkeit und/oder Medienbeständigkeit aufweisen. Dies kann sich insbesondere im Hinblick auf die dauerhaften Haftung, die dauerhafte Dichtigkeit und die dauerhafte Stabilität des Verbundes vorteilhaft sein.
Epoxidharze zeichnen sich zudem durch eine geringe (Reaktions-)Schwindung beim Aushärten zu dem duroplastischen Kunststoff aus.
Insbesondere kann die Harzformulierung ein ungesättigtes Polyesterharz und/oder ein Vinylesterharz umfassen. Beispielsweise kann dabei das Harz ein ungesättigtes Polyesterharz und/oder ein Vinylesterharz umfassen oder sein. Ungesättigte Polyesterharze und Vinylesterharze können im Vergleich zu Epoxidharzen deutlich weniger oder sogar kaum beziehungsweise keine herstellungsbedingten ionischen Verunreinigungen enthalten und/oder wesentlich preisgünstiger sein. Die (Reaktions-)Schwindung von auf ungesättigten Polyesterharzen und Vinylesterharzen basierenden Harzformulierungen kann zwar an sich höher als die auf Epoxidharzen basierenden Harzformulierungen, sein, jedoch vorteilhafterweise durch Zusatz von schwindungsreduzierenden Zusatzstoffen, sogenannten Low-Profile-Additiven, bis auf Null und sogar bis auf kleiner Null verringert werden.
Beispielsweise kann die Harzformulierung ein Vinylesterharz umfassen. Insbesondere kann dabei das Harz ein Vinylesterharz umfassen oder sein. Vinylesterharze können im Vergleich zu Polyesterharzen beständiger gegen einen hydrolytischen Abbau sein.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform umfasst oder ist die mindestens eine funktionelle Gruppe der mindestens einen Wiederholungseinheit des Harzes eine ungesättigte, funktionelle Gruppe, insbesondere mit mindestens einer radikalisch polymerisierbaren Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung, beispielsweise eine Methacrylat-Gruppe und/oder eine Acrylat-Gruppe und/oder eine Ethenylen-Gruppe, und/oder eine Epoxid-Gruppe und/oder eine Hydroxy-Gruppe.
Im Fall eines Harzes mit einer Wiederholungseinheit mit einer ungesättigten, funktionellen Gruppe, insbesondere mit mindestens einer radikalisch polymerisierbaren Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung, kann die mindestens eine funktionelle Gruppe der Hybridschicht insbesondere eine ungesättigte, funktionelle Gruppe, insbesondere mit mindestens einer radikalisch polymerisierbaren Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung, beispielsweise eine Methacrylat-Gruppe und/oder eine Acrylat-Gruppe und/oder eine Vinyl-Gruppe, beispielsweise in Form einer, insbesondere einfachen beziehungsweise alleinigen, Vinyl-Gruppe und/oder in Form einer an eine verbrückende Gruppe angehängten Vinyl-Gruppe, zum Beispiel Allyl-Gruppe, und/oder eine Ethenylen-Gruppe umfassen oder sein.
Durch eine, insbesondere radikalische, Reaktion, beispielsweise Additionsreaktion, der mindestens einen ungesättigten, funktionellen Gruppe, insbesondere mit mindestens einer radikalisch polymerisierbaren Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung, der Hybridschicht mit der mindestens einen ungesättigten, funktionellen Gruppe, insbesondere mit mindestens einer radikalisch polymerisierbaren Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung, des Harzes können Alkylen-Einheiten ausgebildet werden, über welche vorteilhafterweise eine kovalente Bindung zwischen der Hybridschicht und dem aus dem Harz ausgebildeten duroplastischen Kunststoff ausgebildet werden kann.
Im Fall eines Harzes mit einer Wiederholungseinheit mit einer Epoxid-Gruppe kann die mindestens eine funktionelle Gruppe der Hybridschicht insbesondere eine Amino-Gruppe und/oder eine Hydroxy-Gruppe und/oder eine Thiol-Gruppe und/oder eine Carbonsäure-Gruppe und/oder eine Epoxid-Gruppe umfassen oder sein.
Mit einer Amino-Gruppe kann eine Epoxid-Gruppe zum Beispiel zu einer über eine kovalente Bindung verbrückenden, sekundären oder tertiären Amin-Einheit reagieren. An einem Kohlenstoffatom, welches zu dem mit der Amin-Gruppe substituierten Kohlenstoffatom benachbart ist, kann dabei insbesondere eine Hydroxy-Gruppe ausgebildet werden.
Mit einer Hydroxy-Gruppe kann eine Epoxid-Gruppe zum Beispiel, insbesondere über eine Additionsreaktion, zu einer über eine kovalente Bindung verbrückenden Ether-Einheit reagieren. An einem Kohlenstoffatom, welches zu dem mit der Ether-Gruppe substituierten Kohlenstoffatom benachbart ist, kann dabei insbesondere eine Hydroxy-Gruppe ausgebildet werden.
Mit einer Thiol-Gruppe kann eine Epoxid-Gruppe zum Beispiel, insbesondere über eine Additionsreaktion, zu einer über eine kovalente Bindung verbrückenden Thioether-Einheit (R-S-R*) reagieren. An einem Kohlenstoffatom, welches zu dem mit der Thioether-Einheit substituierten Kohlenstoffatom benachbart ist, kann dabei insbesondere eine Hydroxy-Gruppe ausgebildet werden.
Mit einer Carbonsäure-Gruppe kann eine Epoxid-Gruppe zum Beispiel, insbesondere über eine Additionsreaktion, zu einer über eine kovalente Bindung verbrückenden Carbonsäureester-Einheit reagieren. An einem Kohlenstoffatom, welches zu dem mit der Carbonsäureester-Einheit substituierten Kohlenstoffatom benachbart ist, kann dabei insbesondere eine Hydroxy-Gruppe ausgebildet werden.
Mit einer Epoxid-Gruppe kann eine Epoxid-Gruppe zum Beispiel zu einer über eine kovalente Bindung verbrückenden Ether-Einheit reagieren beziehungsweise zu einem Polyether polymerisiseren.
Durch eine Reaktion, insbesondere Additionsreaktion, der mindestens einen Epoxid-Gruppe des Harzes mit der Amino-Gruppe und/oder Hydroxy-Gruppe und/oder Thiol-Gruppe und/oder Carbonsäure-Gruppe und/oder Epoxid-Gruppe der Hybridschicht kann so vorteilhafterweise eine kovalente Bindung zwischen der Hybridschicht und dem aus dem Harz ausgebildeten duroplastischen Kunststoff ausgebildet werden.
Im Fall eines Harzes mit einer Wiederholungseinheit mit einer Hydroxy-Gruppe kann die mindestens eine funktionelle Gruppe der Hybridschicht insbesondere eine Epoxid-Gruppe und/oder eine Carbonsäure-Gruppe und/oder eine Thiol-Gruppe umfassen oder sein.
Durch eine Reaktion, insbesondere Additionsreaktion oder eine Veresterungsreaktion oder eine Kondensationsreaktion, der Hydroxygruppe des Harzes mit der Epoxid-Gruppe und/oder Carbonsäure-Gruppe und/oder Thiol-Gruppe der Hybridschicht können Ether-Einheiten beziehungsweise Carbonsäureester-Einheiten ausgebildet werden, über welche vorteilhafterweise eine kovalente Bindung zwischen der Hybridschicht und dem aus dem Harz ausgebildeten duroplastischen Kunststoff ausgebildet werden kann.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform umfasst oder ist das Harz mit der mindestens einen Wiederholungseinheit mit der mindestens einen funktionellen Gruppe ein ungesättigtes Polyesterharz und/oder ein Vinylesterharz und/oder ein Epoxidharz. Diese Harze können vorteilhafterweise mindestens eine Wiederholungseinheit mit mindestens einer funktionellen Gruppe aufweisen, welche mit der mindestens einen funktionellen Gruppe der Hybridschicht unter Ausbildung einer kovalenten Bindung reagieren kann.
Im Rahmen einer Ausgestaltung dieser Ausführungsform umfasst oder ist das Harz, insbesondere das Harz mit der mindestens einen Wiederholungseinheit mit der mindestens einen funktionellen Gruppe, ein ungesättigtes Polyesterharz (UP-Harz).
Unter einem ungesättigten Polyesterharz kann insbesondere ein Harz, insbesondere Kunstharz beziehungsweise synthetisches Harz, verstanden werden, welches ein, insbesondere oligomeres oder polymeres, Kondensationsprodukt von mindestens einem Diol mit mindestens einer Dicarbonsäure mit mindestens einer radikalisch polymerisierbaren Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung und/oder mit mindestens einem Dicarbonsäureanhydrid mit mindestens einer radikalisch polymerisierbaren Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung umfasst. Derartige Kondensationsprodukte können auch als ungesättigte Polyester, insbesondere mit mindestens einer radikalisch polymerisierbaren Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung, bezeichnet werden.
Das Kondensationsprodukt beziehungsweise der ungesättigte Polyester kann insbesondere durch Kondensation, beispielsweise Polykondensation, von mindestens einem Diol, zum Beispiel 1,2-Propandiol und/oder Ethylenglycol und/oder Diethylenglycol und/oder 1,3-Butandiol und/oder 1,4-Butandiol, mit mindestens einer Dicarbonsäure mit mindestens einer radikalisch polymerisierbar Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung, zum Beispiel Maleinsäure und/oder Tetrahydrophtalsäure und/oder Fumarsäure, und/oder mit mindestens einem Dicarbonsäureanhydrid mit mindestens einer radikalisch polymerisierbaren Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung, zum Beispiel Maleinsäureanhydrid und/oder Tetrahydrophthalsäureanhydrid, hergestellt werden beziehungsweise erhältlich sein. Bei dieser Kondensation, beispielsweise Polykondensation, kann beispielsweise zunächst ein lineares beziehungsweise unvernetztes Kondensationsprodukt beziehungsweise ein linearer beziehungsweise unvernetzter ungesättigter Polyester hergestellt werden.
Zusätzlich zu der mindestens einen Dicarbonsäure mit der mindestens einen radikalisch polymerisierbaren Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung und/oder zu dem mindestens einen Dicarbonsäureanhydrid mit der mindestens einen radikalisch polymerisierbaren Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung kann bei der Herstellung des Kondensationsproduktes beziehungsweise des ungesättigten Polyesters beziehungsweise des ungesättigten Polyesterharzes mindestens eine Dicarbonsäure ohne radikalisch polymerisierbar Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung, zum Beispiel Adipinsäure und/oder Phthalsäure und/oder Isophthalsäure, und/oder mindestens ein Dicarbonsäureanhydrid ohne radikalisch polymerisierbar Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung, zum Beispiel Phthalsäureanhydrid, eingesetzt werden.
Da aromatische Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen nicht radikalisch polymerisierbar sind, werden Polyester beziehungsweise Polyesterharze, welche lediglich aromatische Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen umfassen, zum Beispiel Polybutylenterephthalat (PBT), Polyethylenterephthalat (PET) oder Polyethylennaphthalat (PEN), nicht zu den ungesättigten Polyestern beziehungsweise nicht zu den ungesättigten Polyesterharzen gezählt.
Weiterhin kann ein ungesättigtes Polyesterharz insbesondere mindestens ein Monomer mit mindestens einer radikalisch polymerisierbaren Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung, zum Beispiel Styrol und/oder Methacrylsäuremethylester und/oder Diallylphthalat, umfassen, insbesondere welches mit dem Kondensationsprodukt beziehungsweise ungesättigten Polyester copolymerisieren kann.
Zudem kann ein ungesättigtes Polyesterharz beispielsweise mindestens einen Initiator, insbesondere Peroxid-Initiator, zum Beispiel Dibenzoylperoxid und/oder Methylethylketonperoxid, umfassen.
Ein ungesättigtes Polyesterharz kann somit zum Beispiel ein, insbesondere lineares beziehungsweise unvernetztes, Kondensationsprodukt von mindestens einem Diol mit mindestens einer Dicarbonsäure mit mindestens einer radikalisch polymerisierbaren Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung und/oder mit mindestens einem Dicarbonsäureanhydrid mit mindestens einer radikalisch polymerisierbaren Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung beziehungsweise einen, insbesondere linearen beziehungsweise unvernetzten, ungesättigten Polyester mit mindestens einer radikalisch polymerisierbaren Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung, mindestens ein Monomer mit mindestens einer radikalisch polymerisierbaren Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung und mindestens einen Initiator umfassen. Dabei kann durch eine, insbesondere radikalische, Polymerisation, beispielsweise Copolymerisation, von dem Kondensationsprodukt beziehungsweise dem ungesättigten Polyester mit der mindestens einen radikalisch polymerisierbaren Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung und dem mindestens einen Monomer mit der mindestens einen radikalisch polymerisierbaren Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung das Kondensationsprodukt beziehungsweise der ungesättigte Polyester vernetzt werden und das ungesättigte Polyesterharz zu einem duroplastischen Kunststoff aushärten.
Gegebenenfalls kann ein ungesättigtes Polyesterharz weiterhin mindestens einen Beschleuniger und/oder mindestens einen Inhibitor umfassen.
Ungesättigte Polyesterharze haben sich als besonders vorteilhaft erwiesen, da sie mindestens eine Wiederholungseinheit mit mindestens einer ungesättigten, funktionellen Gruppe mit der mindestens einer radikalisch polymerisierbaren Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung aufweisen, welche mit der mindestens einen funktionellen Gruppe der Hybridschicht unter Ausbildung einer kovalenten Bindung reagieren kann.
Hierbei kann die mindestens eine funktionelle Gruppe der Hybridschicht insbesondere eine ungesättigte, funktionelle Gruppe, insbesondere mit mindestens einer radikalisch polymerisierbaren Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung, beispielsweise eine Methacrylat-Gruppe und/oder eine Acrylat-Gruppe und/oder eine Vinyl-Gruppe, beispielsweise in Form einer, insbesondere einfachen beziehungsweise alleinigen, Vinyl-Gruppe und/oder in Form einer an eine verbrückende Gruppe angehängten Vinyl-Gruppe, zum Beispiel Allyl-Gruppe, und/oder eine Ethenylen-Gruppe umfassen oder sein.
Durch eine radikalische Additionsreaktion der mindestens einen ungesättigten, funktionellen Gruppe mit der mindestens einen radikalisch polymerisierbaren Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung des ungesättigten Polyesters und/oder des mindestens einen Monomers des ungesättigten Polyesterharzes mit der mindestens einen ungesättigten, funktionellen Gruppe, insbesondere mit der mindestens einen radikalisch polymerisierbaren Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung, der Hybridschicht kann so vorteilhafterweise eine kovalente Bindung ausgebildet werden.
Im Rahmen einer weiteren, alternativen oder zusätzlichen Ausgestaltung dieser Ausführungsform umfasst oder ist das Harz, insbesondere das Harz mit der mindestens einen Wiederholungseinheit mit der mindestens einen funktionellen Gruppe, ein Epoxidharz (EP-Harz).
Unter einem Epoxidharz kann insbesondere ein Kunstharz beziehungsweise ein synthetisches Harz verstanden werden, welches mindestens ein Monomer oder Präpolymer mit Epoxid-Gruppen, insbesondere mit mehr als einer Epoxid-Gruppe, umfasst.
Dabei kann das mindestens eine Präpolymer mit Epoxid-Gruppen beispielsweise ein Polyether mit mindestens zwei endständigen Epoxid-Gruppen, zum Beispiel ein Bisphenol-diglycidylether, beispielsweise ein Bisphenol-A-diglycidylether, beispielsweise hergestellt beziehungsweise erhältlich durch Umsetzung von mindestens einem Bisphenol mit Epichlorhydrin, und/oder ein Novolak mit Epoxidgruppen, zum Beispiel in Form von Glycidyl-Gruppen, beispielsweise hergestellt beziehungsweise erhältlich durch Umsetzung von mindestens einem Phenol mit Formaldehyd und durch anschließende Umsetzung mit Epichlorhydrin, sein.
Weiterhin kann ein Epoxidharz insbesondere mindestens einen Härter, beispielsweise mindestens einen aminischen Härter, zum Beispiel 1,3-Diaminobenzol und/oder Diethylentriamin und/oder 4,4' - Methylenbis(cyclohexylamin), und/oder mindestens einen sauren Härtern, zum Beispiel mindestens ein Dicarbonsäureanhydrid, wie Hexahydrophthalsäureanhydrid, umfassen.
Ein Epoxidharz kann somit zum Beispiel mindestens ein Monomer oder Präpolymer mit Epoxid-Gruppen und mindestens einen Härter umfassen. Dabei können die Epoxid-Gruppen in einer Additionsreaktion mit funktionellen Gruppen des mindestens einen Härters vernetzt werden und zu einem duroplastischen Kunststoff aushärten.
Gegebenenfalls kann ein Epoxidharz weiterhin mindestens einen Beschleuniger und/oder mindestens einen Inhibitor umfassen.
Epoxidharze haben sich als besonders vorteilhaft erwiesen, da sie mindestens eine Wiederholungseinheit mit Epoxid-Gruppen als funktionelle Gruppe aufweisen, welche mit der mindestens einen funktionellen Gruppe der Hybridschicht unter Ausbildung einer kovalenten Bindung reagieren kann.
Epoxid-Gruppen können vorteilhafterweise mit Amin-Gruppen und/oder Hydroxy-Gruppen und/oder Thiol-Gruppen und/oder Carbonsäure-Gruppen und/oder Epoxid-Gruppen unter Ausbildung einer kovalenten Bindung reagieren.
Somit kann hierbei die mindestens eine funktionelle Gruppe der Hybridschicht insbesondere eine Amin-Gruppe und/oder eine Hydroxy-Gruppe und/oder eine Thiol-Gruppe und/oder eine Carbonsäure-Gruppe und/oder eine Epoxid-Gruppe umfassen oder sein. Durch eine, insbesondere Additionsreaktion, der mindestens einen Epoxid-Gruppe des Epoxidharzes mit der Amin-Gruppe und/oder Hydroxy-Gruppe und/oder Thiol-Gruppe und/oder Carbonsäure-Gruppe und/oder Epoxid-Gruppe der Hybridschicht kann so eine kovalente Bindung ausgebildet werden.
Zudem kann bei Epoxidharzen der mindestens eine Härter mit der mindestens einen funktionellen Gruppe der Hybridschicht unter Ausbildung einer kovalenten Bindung reagieren.
Im Fall eines aminischen Härters kann die mindestens eine funktionelle Gruppe der Hybridschicht hierzu beispielsweise eine Epoxid-Gruppe und/oder eine Carbonsäure-Gruppe umfassen.
Im Fall eines sauren Härters kann die mindestens eine funktionelle Gruppe der Hybridschicht hierzu beispielsweise eine Epoxid-Gruppe und/oder eine Amin-Gruppe und/oder Hydroxy-Gruppe und/oder Thiol-Gruppe umfassen.
So kann durch eine Reaktion des Härters des Epoxidharzes mit einer derartigen funktionellen Gruppe der Hybridschicht vorteilhafterweise eine zusätzliche kovalente Bindung ausgebildet werden.
Im Rahmen einer weiteren, alternativen oder zusätzlichen Ausgestaltung dieser Ausführungsform umfasst oder ist das Harz, insbesondere das Harz mit der mindestens einen Wiederholungseinheit mit der mindestens einen funktionellen Gruppe, ein Vinylesterharz (VE-Harz).
Unter einem Vinylesterharz kann insbesondere ein Kunstharz beziehungsweise ein synthetisches Harz verstanden werden, welches mindestens einen Vinylester mit mindestens einer radikalisch polymerisierbaren Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung umfasst.
Der mindestens eine Vinylester kann insbesondere durch Umsetzung, beispielsweise Veresterung, von mindestens einem Epoxidharz mit Methacrylsäure und/oder Acrylsäure hergestellt werden beziehungsweise erhältlich sein. Bei dieser Umsetzung, beispielsweise Veresterung, kann zum Beispiel zunächst ein, insbesondere unvernetztes, Präpolymer hergestellt werden.
Weiterhin kann ein Vinylesterharz insbesondere mindestens ein Monomer mit mindestens einer radikalisch polymerisierbaren Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung, zum Beispiel Styrol und/oder Methacrylsäuremethylester und/oder Diallylphthalat, umfassen.
Zudem kann ein Vinylesterharz insbesondere mindestens einen Initiator, insbesondere Peroxid-Initiator, zum Beispiel Dibenzoylperoxid und/oder Methylethylketonperoxid, umfassen.
Ein Vinylesterharz kann somit zum Beispiel mindestens einen Vinylester mit mindestens einer radikalisch polymerisierbaren Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung, mindestens ein Monomer mit mindestens einer radikalisch polymerisierbaren Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung und mindestens einen Initiator umfassen. Dabei kann durch eine, insbesondere radikalische, Polymerisation, beispielsweise Copolymerisation, zwischen dem mindestens einen Vinylester mit der mindestens einen radikalisch polymerisierbaren Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung und dem mindestens einen Monomer mit der mindestens einen radikalisch polymerisierbaren Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung beispielsweise der mindestens eine Vinylester vernetzt werden und das Vinylesterharz zu einem duroplastischen Kunststoff aushärten.
Bei Novolak-Vinylestern kann zum Beispiel zusätzlich mindestens ein Diisocyanat eingesetzt werden. Dieses kann unter Bildung von Urethangruppen eine zusätzliche Vernetzung zwischen Hydroxygruppen des Präpolymers ermöglichen. Derartige Vinylesterharze können auch als Vinylesterurethanharze bezeichnet werden (VEU-Harze) und können vorteilhafterweise eine besonders hohe Temperaturbeständigkeit aufweisen.
Gegebenenfalls kann ein Vinylesterharz weiterhin mindestens einen Beschleuniger und/oder mindestens einen Inhibitor umfassen.
Vinylesterharze haben sich als besonders vorteilhaft erwiesen, da sie mindestens eine Wiederholungseinheit mit mindestens einer ungesättigten, funktionellen Gruppe mit mindestens einer radikalisch polymerisierbaren Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung aufweisen, welche mit der mindestens einen funktionellen Gruppe der Hybridschicht unter Ausbildung einer kovalenten Bindung reagieren kann.
Hierbei kann die mindestens eine funktionelle Gruppe der Hybridschicht insbesondere eine ungesättigte, funktionelle Gruppe, insbesondere mit mindestens einer radikalisch polymerisierbaren Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung, beispielsweise eine Methacrylat-Gruppe und/oder eine Acrylat-Gruppe und/oder eine Vinyl-Gruppe, beispielsweise in Form einer, insbesondere einfachen beziehungsweise alleinigen, Vinyl-Gruppe und/oder in Form einer an eine verbrückende Gruppe angehängten Vinyl-Gruppe, zum Beispiel Allyl-Gruppe, und/oder eine Ethenylen-Gruppe umfassen oder sein.
Durch eine radikalische Additionsreaktion der mindestens einen ungesättigten, funktionellen Gruppe mit der mindestens einen radikalisch polymerisierbaren Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung des Vinylesters und/oder des mindestens einen Monomers des Vinylesterharzes mit der mindestens einen ungesättigten, funktionellen Gruppe, insbesondere mit der mindestens einen radikalisch polymerisierbaren Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung, der Hybridschicht kann so eine kovalente Bindung ausgebildet werden.
Zudem können Vinylesterharze mindestens eine Wiederholungseinheit mit mindestens einer Hydroxy-Gruppe aufweisen, welche mit der mindestens einen funktionellen Gruppe der Hybridschicht unter Ausbildung einer kovalenten Bindung reagieren kann.
Hierzu kann die mindestens eine funktionelle Gruppe der Hybridschicht beispielsweise eine Epoxid-Gruppe und/oder eine Carbonsäure-Gruppe und/oder eine Amino-Gruppe und/oder eine Hydroxy-Gruppe und/oder eine Thiol-Gruppe umfassen.
Durch eine Additionsreaktion oder eine Veresterungsreaktion oder eine Kondensationsreaktion der Hydroxygruppe des Vinylesters mit der Epoxid-Gruppe und/oder Carbonsäure-Gruppe und/oder Amino-Gruppe und/oder Hydroxy-Gruppe und/oder Thiol-Gruppe der Hybridschicht kann so vorteilhafterweise eine zusätzliche kovalente Bindung ausgebildet werden.
Das Aushärten der Harzformulierung zu dem duroplastischen Kunststoff, insbesondere in Verfahrensschritt c), kann zum Beispiel thermisch induziert und/oder strahlungsinduziert und/oder durch Mischen von zwei oder mehr Komponenten induziert werden.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform wird in Verfahrensschritt b) die Harzformulierung durch Spritzguss und/oder durch Transfer-Pressen (Englisch: Transfermolding) und/oder durch Pressen und/oder durch Laminieren und/oder durch Vergießen aufgebracht. Beispielsweise kann in Verfahrensschritt b) zumindest der mit der Hybridschicht beschichtete Bereich des Bauteils mit dem Harz ummantelt werden.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform umfasst die, insbesondere in Verfahrensschritt b) eingesetzte, Harzformulierung mindestens einen schwindungsreduzierenden, insbesondere schwindungshemmenden, Zusatzstoff. Beispielsweise kann das, insbesondere in Verfahrensschritt b) eingesetzte, Harz mindestens ein so genanntes Low-Profile-Additiv (LPA) umfassen. Unter einem Low-Profile-Additiv kann insbesondere ein pulverförmiger Zusatzstoff verstanden werden, welcher, beispielsweise bei einer erhöhten Temperatur, mit einem, insbesondere reaktiven, Verdünner, zum Beispiel Styrol und/oder Diallylphthalat, insbesondere stark, quillt und dadurch die (Reaktions-)Schwindung einer Masse, insbesondere Harzformulierung, kompensieren oder sogar überkompensieren kann. Zum Beispiel kann der mindestens eine schwindungsreduzierende, insbesondere schwindungshemmende, Zusatzstoff beziehungsweise das mindestens eine Low-Profile-Additiv Polyethylen und/oder Polymethylmethacrylat (PMMA) und/oder Polystyrol und/oder Polyvinylacetat umfassen oder sein. Durch einen Zusatz von mindestens einem schwindungsreduzierenden, insbesondere schwindungshemmenden, Zusatzstoff, beispielsweise mindestens einem Low-Profile-Additiv, kann vorteilhafterweise die (Reaktions-)Schwindung der Harzformulierung beim Aushärten zu dem duroplastischen Kunststoff verringert, beispielsweise bis auf Null reduziert und falls gewünscht, gegebenenfalls bis hin zu einer negativen Schwindung, also eine Volumenvergrößerung, hin modifiziert werden. Durch eine Schwindungsreduzierung, insbesondere bis auf Null, können Spannungen, zum Beispiel mechanische und/oder thermische Spannungen, in dem Bauteil-Kunststoff-Verbund verringert werden, was sich insbesondere im Hinblick auf die dauerhafte Haftung, die dauerhafte Dichtigkeit und die dauerhafte Stabilität des Verbundes vorteilhaft auswirken kann. Ein Zusatz von mindestens schwindungsreduzierenden, insbesondere schwindungshemmenden, Zusatzstoff, beispielsweise Low-Profile-Additiv, kann insbesondere bei ungesättigten Polyesterharzen und/oder Vinylesterharzen besonders vorteilhaft sein.
Im Rahmen einer weiteren, alternativen oder zusätzlichen Ausführungsform umfasst die, insbesondere in Verfahrensschritt b) eingesetzte, Harzformulierung weiterhin mindestens einen Füllstoff, zum Beispiel mindestens einen sphärischen Füllstoff, beispielsweise Kreide und/oder Aluminiumoxid und/oder Aluminiumtrihydroxid, und/oder mindestens einen faserförmigen Füllstoff, zum Beispiel Verstärkungsfasern, beispielsweise Glasfasern, zum Beispiel aus E-, S- und/oder R-Glas, und/oder Quarzfasern und/oder Aluminiumoxidfasern und/oder, Kohlefasern und/oder Aramidfasern, und/oder mindestens eine plättchenförmigen Füllstoff. Durch die Art und/oder Menge des mindestens einen Füllstoffs kann vorteilhafterweise der thermische Ausdehnungskoeffizient der Harzformulierung und/oder des duroplastischen Kunststoffs, beispielsweise möglichst nah, an den thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Bauteils angepasst werden. So können vorteilhafterweise temperaturwechselbedingte Spannungen in dem Bauteil-Kunststoff-Verbund verringert oder vermieden und die Temperaturstabilität und damit die Dauerhaftigkeit der Haftung, Dichtigkeit und Stabilität des Bauteil-Kunststoff-Verbundes verbessert werden. So können vorteilhafterweise Bauteil-Kunststoff-Verbünde hergestellt werden, welche auch noch nach mehr als 1000, beispielsweise auch nach mehr als 2000, Temperaturwechseln, noch dicht gegenüber flüssigen und gasförmigen Medien, zum Beispiel Flüssigkeiten und korrosiven Gasen, sind und keine Korrosionserscheinungen zeigen. Dies kann insbesondere bei metallischen Bauteilen, wie Leiterplatten, besonders vorteilhaft sein. Zudem können durch den mindestens einen Füllstoff, insbesondere den mindestens einen faserförmigen Füllstoff, die mechanischen Eigenschaften des duroplastischen Kunststoffs und des Bauteil-Kunststoff-Verbundes gezielt angepasst und/oder die mechanische Stabilität des duroplastischen Kunststoffs und des Bauteil-Kunststoff-Verbundes erhöht werden. Darüber hinaus kann durch den mindestens einen Füllstoff die Wärmeleitfähigkeit des duroplastischen Kunststoffs und des Bauteil-Kunststoff-Verbundes gezielt angepasst und/oder erhöht werden. Dies kann insbesondere bei voluminösen Formen des duroplastischen Kunststoffs und/oder zur Wärmeableitung von dem Bauteil, beispielsweise bei elektronischen und/oder elektrischen Bauteilen, vorteilhaft sein.
Die, insbesondere in Verfahrensschritt b) eingesetzte, Harzformulierung kann insbesondere mindestens einen faserförmigen Füllstoff umfassen. Faserförmige Füllstoffe können vorteilhafterweise den thermischen Ausdehnungskoeffizienten stärker reduzieren als gleiche Anteile an andersförmigen Füllstoffe, beispielsweise als sphärische und/oder plättchenförmige Füllstoffe, und zudem die Festigkeit erhöhen.
Insbesondere kann die, insbesondere in Verfahrensschritt b) eingesetzte, Harzformulierung eine so genannte BMC-Masse (BMC; Englisch: Bulk Molding Compound) sein. Zum Beispiel kann die, insbesondere in Verfahrensschritt b) eingesetzte, Harzformulierung das Harz in einer, beispielsweise teigförmigen, Abmischung mit mindestens einem, insbesondere reaktiven, Verdünner, zum Beispiel, Styrol und/oder Diallylphthalat, umfassen. Dabei kann die, beispielsweise teigförmige, Abmischung beispielsweise weiterhin mindestens einen faserförmigen Füllstoff und/oder gegebenenfalls mindestens einen schwindungsreduzierenden, insbesondere schwindungshemmenden, Zusatzstoff beziehungsweise mindestens ein Low-Profile-Additiv umfassen. Der mindestens eine, insbesondere reaktive, Verdünner, zum Beispiel Styrol und/oder Diallylphthalat, kann dabei zusätzlich zur Quellung des mindestens einen schwindungsreduzierenden, insbesondere schwindungshemmenden, Zusatzstoffs beziehungsweise Low-Profile-Additivs dienen.
Zum Beispiel kann die, insbesondere in Verfahrensschritt b) eingesetzte, Harzformulierung, ≥ 10 Gew.-% bis ≤ 30 Gew.-% in Summe an Harzen, beispielsweise ungesättigten Polyesterharzen und/oder Vinylesterharzen und/oder Epoxidharzen, insbesondere ungesättigten Polyesterharzen und/oder Vinylesterharzen, gegebenenfalls einschließlich schwindungsreduzierenden, insbesondere schwindungshemmenden, Zusatzstoffen beziehungsweise Low-Profile-Additiven, und ≥ 10 Gew.-% bis ≤ 40 Gew.-% in Summe an faserförmigen Füllstoffen, beispielsweise an Glasfasern, umfassen. Dabei kann die, insbesondere in Verfahrensschritt b) eingesetzte, Harzformulierung, zusätzlich ≥ 10 Gew.-% bis ≤ 80 Gew.-% in Summe an sphärischen Füllstoffen und/oder plättchenförmigen Füllstoffen umfassen.
Im Rahmen einer weiteren, alternativen oder zusätzlichen Ausführungsform umfasst die, insbesondere in Verfahrensschritt b) eingesetzte, Harzformulierung weiterhin mindestens einen brandhemmenden und/oder flammhemmenden Zusatzstoff. Zum Beispiel kann das, insbesondere in Verfahrensschritt b) eingesetzte, Harz Aluminiumtrihydroxid (ATH) umfassen. Durch den mindestens einen brandhemmenden und/oder flammhemmenden Zusatzstoff, zum Beispiel Aluminiumtrihydroxid (ATH), kann vorteilhafterweise die Brennbarkeit des duroplastischen Kunststoffs, zum Beispiel von Brandklasse HB auf Brandklasse V0, verringert werden. So kann wiederum die Sicherheit des Bauteil-Kunststoff-Verbundes erhöht werden.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform weist das Bauteil eine metallische Oberfläche auf und/oder ist das Bauteil ein metallisches Bauteil mit einer metallischen Oberfläche. Dabei kann, insbesondere in Verfahrensschritt a), insbesondere die metallische Oberfläche des Bauteils mit der teilweise anorganischen und teilweise organischen Hybridschicht, beispielsweise teilweise oder vollständig, beschichtet werden. So kann die metallische Oberfläche des Bauteils durch die Hybridschicht und durch den duroplastischen Kunststoff vor Korrosion geschützt werden. Zudem kann die Hybridschicht auf metallischen Oberflächen eine besonders hohe Anhaftung aufweisen, was eine Ausbildung eines besonders stabilen Bauteil-Kunststoff-Verbundes ermöglichen kann.
Beispielsweise kann das Bauteil eine metallische Oberfläche aus Kupfer und/oder aus einer Kupfer-Legierung und/oder aus Aluminium und/oder aus einer Aluminium-Legierung und/oder aus Silber und/oder aus einer Silber-Legierung aufweisen. Zum Beispiel kann das Bauteil ein metallisches Bauteil aus Kupfer und/oder aus einer Kupfer-Legierung und/oder aus Aluminium und/oder aus einer Aluminium-Legierung und/oder aus Silber und/oder aus einer Silber-Legierung sein.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform umfasst oder ist das Bauteil eine elektronische und/oder elektrische Komponente.
Zum Beispiel kann das Bauteil ein Sensor, beispielsweise ein Stromsensor und/oder Batteriesensor, oder ein Bauelement eines Sensors, zum Beispiel ein Shunt, beispielsweise aus Kupfer und/oder einer Widerstandslegierung wie beispielsweise Resistan, für einen Sensor, beispielsweise Stromsensor und/oder Batteriesensor, und/oder eine elektronische Schaltung, beispielsweise welche Silicium-Chips und/oder Niedertemperatur-Einbrand-Keramiken (LTCC; Englisch: Low Temperature Cofired Ceramics) und/oder eine Leiterplatte, zum Beispiel eine mit Elektronik bestückte Leiterplatte, umfasst, und/oder ein, insbesondere elektronisches, Steuergerät, und/oder ein Flusskonzentrator und/oder ein, insbesondere elektrischer, Leiter, beispielsweise ein Phasenverbinder und/oder ein Phasenabgriff, sein.
Der Bauteil-Kunststoff-Verbund kann beispielsweise eine Sensor-Verkapselung und/oder eine umhüllte und/oder verkapselte, elektronische Schaltung, beispielsweise welche Silicium-Chips und/oder Niedertemperatur-Einbrand-Keramiken (LTCC; Englisch: Low Temperature Cofired Ceramics) und/oder eine Leiterplatte, zum Beispiel eine mit Elektronik bestückte Leiterplatte, umfasst, und/oder eine Durchführungen eines, insbesondere elektrischen, Leiters durch einen duroplastischen Kunststoff sein.
Insbesondere kann das Verfahren zur Herstellung eines später erläuterten, erfindungsgemäßen Bauteil-Kunststoff-Verbundes ausgelegt sein.
Hinsichtlich weiterer technischer Merkmale und Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens wird hiermit explizit auf die Erläuterungen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Bauteil-Kunststoff-Verbund sowie auf die Figur, die Figurenbeschreibung und die Ausführungsbeispiele verwiesen.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung einen Bauteil-Kunststoff-Verbund, welcher ein Bauteil umfasst. Dabei ist das Bauteil zumindest teilweise mit einer teilweise anorganischen und teilweise organischen Hybridschicht beschichtet. Auf der Hybridschicht ist dabei ein duroplastischer Kunststoff aufgebracht.
Die teilweise anorganische und teilweise organische Hybridschichten kann vorteilhafterweise gute Haftungseigenschaften für Harze zur Ausbildung von duroplastischen Kunstoffen und duroplastische Kunststoffe aufweisen und sowohl besonders dicht, beispielsweise wasserdicht und insbesondere auch feuchtedicht und gegebenenfalls sogar gasdicht, als auch besonders hydrolysebeständig sein. Somit kann das Bauteil vorteilhafterweise bereits durch die teilweise anorganische und teilweise organische Hybridschichten, insbesondere auch langfristig, vor Umwelteinflüssen, wie Wasser und insbesondere auch Feuchte sowie gegebenenfalls auch vor Gasen geschützt werden und/oder derartige Stoffe in dem Bauteil eingeschlossen werden.
Durch den duroplastischen Kunststoff kann das Bauteil vorteilhafterweise noch besser, insbesondere auch langfristig, vor Umwelteinflüssen, wie Wasser und insbesondere auch Feuchte sowie gegebenenfalls auch vor Gasen geschützt werden und/oder derartige Stoffe noch besser in dem Bauteil eingeschlossen werden. Zudem kann das Bauteil und die Hybridschicht durch den duroplastischen Kunststoff vor mechanischen Einflüssen geschützt werden.
Durch die Hybridschicht und den duroplastischen Kunststoff kann das Bauteil vorteilhafterweise dicht verpackt werden. Der Bauteil-Kunststoff-Verbund kann daher zum Beispiel als eine Dichtverpackung ausgebildet sein.
Insgesamt kann so vorteilhafterweise der Bauteil-Kunststoff-Verbund, insbesondere auch langfristig, dicht, beispielsweise wasserdicht und/oder feuchtedicht und/oder gasdicht, und stabil sein.
Die Hybridschicht kann insbesondere eine silicium- und sauerstoffhaltige, teilweise anorganische und teilweise organische Hybridschicht sein.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform umfasst die Hybridschicht Siloxan-Strukturen und/oder amorphes Siliciumdioxid, zum Beispiel Siloxan-Strukturen und/oder Silsesquioxan-Strukturen und/oder amorphes Siliciumdioxid. Beispielsweise kann die Hybridschicht auf Siloxan-Strukturen und/oder amorphem Siliciumdioxid, zum Beispiel Siloxan-Strukturen und/oder Silsesquioxan-Strukturen und/oder amorphem Siliciumdioxid, basieren oder gegebenenfalls daraus ausgebildet sein. Zum Beispiel kann die Hybridschicht organisch-anorganische Hybridpolymere mit Siloxan-Strukturen und/oder Silsesquioxan-Strukturen und/oder Bereichen aus amorphem Siliciumdioxid umfassen, beispielsweise darauf basieren, gegebenenfalls daraus ausgebildet sein. Derartige Hybridschichten können vorteilhafterweise gute Haftungseigenschaften für duroplastische Kunststoff aufweisen, besonders dicht, hydrolysebeständig und stabil sein und zudem als Korrosionsschutzschichten für metallische Oberflächen dienen.
Im Rahmen einer Ausführungsform ist die Hybridschicht über kovalente Bindungen mit dem duroplastischen Kunststoff verbunden. Die kovalenten Bindungen zwischen der Hybridschicht und dem duroplastischen Kunststoff können insbesondere durch eine Reaktion von mindestens einer funktionellen Gruppe der Hybridschicht mit mindestens einer funktionellen Gruppe von mindestens einer Wiederholungseinheit eines den duroplastischen Kunststoff ausbildenden Harzes ausgebildet sein.
Dadurch, dass die Hybridschicht mit dem duroplastischen Kunststoff über die kovalenten Bindungen verbunden ist, kann vorteilhafterweise eine besonders starke Anbindung des duroplastischen Kunststoffs an die Hybridschicht erzielt werden, welche deutlich stärker als eine rein physikalische Adhäsion sein kann. Somit kann ein besonders starker Verbund zwischen dem Bauteil, der Hybridschicht und dem duroplastischen Kunststoff erzielt werden.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform ist der duroplastische Kunststoff durch Aushärtung einer Harzformulierung, insbesondere auf Basis eines ungesättigten Polyesterharzes und/oder eines Vinylesterharzes und/oder eines Epoxidharzes, ausgebildet.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform ist die Hybridschicht über Alkylen-Einheiten und/oder Amin-Einheiten, beispielsweise sekundäre und/oder tertiäre Amin-Einheiten, und/oder Ether-Einheiten und/oder Thioether-Einheiten (R-S-R*) und/oder Carbonsäureester-Einheiten kovalent mit dem duroplastischen Kunststoff verbunden.
Eine kovalente Verbindung der Hybridschicht mit dem duroplastischen Kunststoff über Alkylen-Einheiten kann beispielsweise durch eine radikalische Reaktion, insbesondere Additionsreaktion, von ungesättigten, funktionellen Gruppen, insbesondere mit mindestens einer radikalisch polymerisierbaren Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung, beispielsweise von Methacrylat-Gruppen und/oder eine Acrylat-Gruppen und/oder eine Vinyl-Gruppen und/oder Allyl-Gruppen und/oder eine Ethenylen-Gruppen, an der Hybridschicht mit ungesättigten, funktionellen Gruppen, insbesondere mit mindestens einer radikalisch polymerisierbaren Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung, beispielsweise von Methacrylat-Gruppen und/oder eine Acrylat-Gruppen und/oder eine Vinyl-Gruppen und/oder Allyl-Gruppen und/oder eine Ethenylen-Gruppen, an dem duroplastischen Kunststoff beziehungsweise an dem Harz zur Ausbildung des duroplastischen Kunststoffs ausgebildet sein.
Eine kovalente Verbindung der Hybridschicht mit dem duroplastischen Kunststoff über Amin-Einheiten kann beispielsweise durch eine Additionsreaktion von Amino-Gruppen an der Hybridschicht mit Epoxid-Gruppen an dem duroplastischen Kunststoff beziehungsweise an dem Harz zur Ausbildung des duroplastischen Kunststoffs, oder umgekehrt dazu, durch eine Additionsreaktion von Epoxid-Gruppen an der Hybridschicht mit Amino-Gruppen an dem duroplastischen Kunststoff beziehungsweise an dem Harz zur Ausbildung des duroplastischen Kunststoffs ausgebildet sein.
Eine kovalente Verbindung der Hybridschicht mit dem duroplastischen Kunststoff über Ether-Einheiten kann beispielsweise durch eine Additionsreaktion und/oder durch eine Kondensationsreaktion von Hydroxy-Gruppen und/oder Epoxid-Gruppen an der Hybridschicht mit Epoxid-Gruppen und/oder Hydroxy-Gruppen an dem duroplastischen Kunststoff beziehungsweise an dem Harz zur Ausbildung des duroplastischen Kunststoffs ausgebildet sein.
Eine kovalente Verbindung der Hybridschicht mit dem duroplastischen Kunststoff über Thioether-Einheiten kann beispielsweise durch eine Additionsreaktion von Thiol-Gruppen an der Hybridschicht mit Epoxid-Gruppen an dem duroplastischen Kunststoff beziehungsweise an dem Harz zur Ausbildung des duroplastischen Kunststoffs, oder umgekehrt dazu, durch eine Additionsreaktion von Epoxid-Gruppen an der Hybridschicht mit Thiol-Gruppen an dem duroplastischen Kunststoff beziehungsweise an dem Harz zur Ausbildung des duroplastischen Kunststoffs ausgebildet sein.
Eine kovalente Verbindung der Hybridschicht mit dem duroplastischen Kunststoff über Carbonsäureester-Einheiten kann beispielsweise durch eine Additionsreaktion und/oder durch eine Veresterungsreaktion von Carbonsäure-Gruppen an der Hybridschicht mit Epoxid-Gruppen und/oder Hydroxy-Gruppen an dem duroplastischen Kunststoff beziehungsweise an dem Harz zur Ausbildung des duroplastischen Kunststoffs, oder umgekehrt dazu, durch eine Additionsreaktion und/oder durch eine Veresterungsreaktion von Epoxid-Gruppen und/oder Hydroxy-Gruppen an der Hybridschicht mit Carbonsäure-Gruppen an dem duroplastischen Kunststoff beziehungsweise an dem Harz zur Ausbildung des duroplastischen Kunststoffs ausgebildet sein.
Die Hybridschicht kann beispielsweise eine durchschnittliche Schichtdicke in einem Bereich von ≥0,1 µm bis ≤ 5 µm, zum Beispiel von etwa 1 µm, aufweisen.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform weist das Bauteil eine metallische Oberfläche auf und/oder ist das Bauteil ein metallisches Bauteil mit einer metallischen Oberfläche. Dabei kann insbesondere die metallische Oberfläche des Bauteils mit der teilweise anorganischen und teilweise organischen Hybridschicht teilweise oder vollständig beschichtet sein.
Beispielsweise kann das Bauteil eine metallische Oberfläche aus Kupfer und/oder aus einer Kupfer-Legierung und/oder aus Aluminium und/oder aus einer Aluminium-Legierung und/oder aus Silber und/oder aus einer Silber-Legierung aufweisen. Zum Beispiel kann das Bauteil ein metallisches Bauteil aus Kupfer und/oder aus einer Kupfer-Legierung und/oder aus Aluminium und/oder aus einer Aluminium-Legierung und/oder aus Silber und/oder aus einer Silber-Legierung sein.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform umfasst oder ist das Bauteil eine elektronische und/oder elektrische Komponente. Zum Beispiel kann das Bauteil ein Sensor, beispielsweise ein Stromsensor und/oder Batteriesensor, oder ein Bauelement eines Sensors, zum Beispiel ein Shunt, beispielsweise aus Kupfer und/oder einer Widerstandslegierung wie beispielsweise Resistan, für einen Sensor, beispielsweise Stromsensor und/oder Batteriesensor, und/oder eine elektronische Schaltung, beispielsweise welche Silicium-Chips und/oder Niedertemperatur-Einbrand-Keramiken (LTCC; Englisch: Low Temperature Cofired Ceramics) und/oder eine Leiterplatte, zum Beispiel eine mit Elektronik bestückte Leiterplatte, umfasst, und/oder ein, insbesondere elektronisches, Steuergerät, und/oder ein Flusskonzentrator und/oder ein, insbesondere elektrischer, Leiter, beispielsweise ein Phasenverbinder und/oder ein Phasenabgriff, sein.
Der Bauteil-Kunststoff-Verbund kann beispielsweise eine Sensor-Verkapselung und/oder eine umhüllte und/oder verkapselte, elektronische Schaltung, beispielsweise welche Silicium-Chips und/oder Niedertemperatur-Einbrand-Keramiken (LTCC; Englisch: Low Temperature Cofired Ceramics) und/oder eine Leiterplatte, zum Beispiel eine mit Elektronik bestückte Leiterplatte, umfasst, und/oder eine Durchführungen eines, insbesondere elektrischen, Leiters durch einen duroplastischen Kunststoff sein.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform umfasst der duroplastische Kunststoff mindestens einen schwindungsreduzierenden, insbesondere schwindungshemmenden, Zusatzstoff, und/oder mindestens einen Füllstoff und/oder mindestens einen brandhemmenden und/oder flammhemmenden Zusatzstoff.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform ist der Bauteil-Kunststoff-Verbund durch ein erfindungsgemäßes Verfahren hergestellt.
Der Bauteil-Kunststoff-Verbund kann beispielsweise ein spritzgegossener beziehungsweise gespritzter Kunststoff-Bauteil-Verbund sein. Dabei kann das Bauteil zumindest im Bereich der Hybridschicht mit dem duroplastischen Kunststoff beziehungsweise mit einer Harzformulierung, aus welchem der duroplastische Kunststoff durch Aushärtung ausgebildet ist, überspritzt und/oder umspritzt sein.
Der Bauteil-Kunststoff-Verbund kann beispielsweise eine Dichtverpackung sein, zum Beispiel in welcher das Bauteil durch die Hybridschicht und den darauf aufgebrachten duroplastischen Kunststoff dicht, insbesondere flüssigkeitsdicht, beispielsweise wasserdicht, und/oder feuchtedicht und/oder gasdicht, insbesondere mediendicht, verpackt ist.
Erfindungsgemäße Bauteil-Kunststoff-Verbünde und erfindungsgemäß hergestellte Bauteil-Kunststoff-Verbünde können durch Infrarot-Reflexionsspektroskopie (ATR) und/oder Interferenzreflektometrie charakterisiert und/oder nachgewiesen werden. Durch Infrarot-Reflexionsspektroskopie kann dabei beispielsweise die Hybridschicht charakterisiert und nachgewiesen werden. Zum Beispiel können durch Infrarot-Reflexionsspektroskopie Siliciumverbindungen, wie Silane und/oder Siloxane und/oder andere Siliciumoxide, und/oder funktionelle Gruppen in dünnen Schichten, beispielsweise auf Metall- oder Kunststoffoberflächen, zum Beispiel in Form eines charakteristischen Fingerabdrucks (Englisch: Fingerprint), nachgewiesen werden. Durch Reflexionsspektroskopie kann beispielsweise die Schichtdicke ermittelt werden.
Hinsichtlich weiterer technischer Merkmale und Vorteile des erfindungsgemäßen Bauteil-Kunststoff-Verbunds wird hiermit explizit auf die Erläuterungen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sowie auf die Figur, die Figurenbeschreibung und die Ausführungsbeispiele verwiesen.
Figurenliste
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Gegenstände werden durch die Zeichnung und die Ausführungsbeispiele veranschaulicht und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Dabei ist zu beachten, dass die Zeichnung und die Ausführungsbeispiele nur beschreibenden Charakter haben und nicht dazu gedacht sind, die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken. Es zeigt

1 einen schematischen Querschnitt durch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bauteil-Kunststoff-Verbundes.

1 zeigt, dass der Bauteil-Kunststoff-Verbund 10 ein Bauteil 11 umfasst. Dabei ist das Bauteil 11 zumindest teilweise mit einer, insbesondere silicium- und sauerstoffhaltigen, teilweise anorganischen und teilweise organischen Hybridschicht 12 beschichtet. Auf der Hybridschicht 12 ist ein duroplastischer Kunststoff 13 aufgebracht.
Das Bauteil 11 kann insbesondere eine metallische Oberfläche, beispielsweise aus Kupfer und/oder Silber und/oder Aluminium oder einer Legierung davon, aufweisen. Dabei kann insbesondere die metallische Oberfläche des Bauteils 11 mit der Hybridschicht 12 teilweise oder vollständig beschichtet sein. Das Bauteil 11 kann insbesondere eine elektronische und/oder elektrische Komponente umfassen oder sein.
Die Hybridschicht 12 kann beispielsweise Siloxan-Strukturen und/oder Silsesquioxan-Strukturen und/oder amorphes Siliciumdioxid, zum Beispiel organisch-anorganische Hybridpolymere mit Siloxan-Strukturen und/oder Silsesquioxan-Strukturen und/oder Bereichen von amorphem Siliciumdioxid, umfassen oder daraus ausgebildet sein. Die Hybridschicht 12 kann insbesondere mittels eines Beschichtungsverfahrens, welches eine chemische Reaktion mindestens einer Organosiliciumverbindung als Präkursor und einen Abscheideprozess aus einer Gasphase umfasst, beispielsweise durch chemische Gasphasenabscheidung aus einer Gasphase, welche mindestens eine Organosiliciumverbindung als Präkursor umfasst, ausgebildet sein.
Der duroplastische Kunststoff 13 ist durch Aufbringen einer Harzformulierung zur Ausbildung eines duroplastischen Kunststoff, beispielsweise eines ungesättigten Polyesterharzes und/oder eines Vinylesterharzes und/oder eines Epoxidharzes, auf die Hybridschicht 12 und durch Aushärtung der Harzformulierung ausgebildet.
Die Hybridschicht 12 kann über kovalente Bindungen mit dem duroplastischen Kunststoff 13 verbunden sein (nicht dargestellt).
Ausführungsbeispiele
Eine Prüfserie von zuvor gereinigten Bauteilen aus Kupfer wurde in einem Reaktor bei Atmosphärendruck und bei einer Temperatur von 300 °C mittels chemischer Gasphasenabscheidung (CVD; Englisch: Chemical Vapour Deposition) jeweils mit einer, insbesondere silicium- und sauerstoffhaltigen, teilweise anorganischen und teilweise organischen Hybridschicht beschichtet.
Die Gasphase, aus der die Hybridschicht abgeschieden wurde, enthielt dabei ungefähr 95 Vol.-% Formiergas, bestehend aus 95 Vol.-% Stickstoff und 5 Vol.-% Wasserstoff, sowie Essigsäure, Wasser und als siliciumhaltige Präkursoren Tetramethylorthosilicat, 3-Aminopropyltrimethoxysilan und Methacrylsäure-3-trimethoxysilylpropylester. Der Gesamtanteil aller siliciumhaltigen Präkursoren an der Gasphase lag zwischen 0,5 und 1,0 Vol.-%, wobei Tetramethylorthosilicat mehr als die Hälfte dieses Gesamtanteils an siliciumhaltigen Präkursoren bildete. 3-Aminopropyltrimethoxysilan und Methacrylsäure-3-trimethoxysilylpropylester waren in einem Volumenverhältnis von ungefähr 2 : 1 in der Gasphase vorhanden. Bezogen auf den Volumenanteil an Wasser wurde Essigsäure im Überschuss, jedoch nicht mehr als im Verhältnis von 2 : 1 dazugegeben.
Auf den Hybridschichten wurde ein ungesättigtes Polyesterharz zur Ausbildung eines duroplastischen Kunststoffs in Form von kegelstumpfförmigen Prüfkörpern aufgebracht und zu dem duroplastischen Kunststoff ausgehärtet.
Als Referenz wurde das ungesättigte Polyesterharz zur Ausbildung des duroplastischen Kunststoffs in Form von kegelstumpfförmigen Referenz-Prüfkörpern auf unbeschichtete, gereinigte, gleichartige Bauteile aus Kupfer aufgebracht und zu dem duroplastischen Kunststoff ausgehärtet.
Ein Teil der Proben wurde einem Klima-Wechsel-Test, insbesondere mit einer zwischen - 30 °C bis + 160 °C wechselnden Temperatur und einer zwischen 10 % bis 95 % wechselnden relativen Luftfeuchtigkeit über 6 Tage, unterworfen.
Anschließend wurde die Haftfestigkeit der Prüfkörper und Referenz-Prüfkörper mit und ohne vorherige Durchführung eines Klima-Wechsel-Tests ermittelt.
Die Prüfkörper ohne Klima-Wechsel-Test wiesen eine fast doppelt so hohe Haftfestigkeit wie die Referenz-Prüfkörper ohne Klima-Wechsel-Test auf.
Und auch nach dem Klima-Wechsel-Test wiesen die Prüfkörper mit Klima-Wechsel-Test noch eine um mehr als 30 % höhere Haftfestigkeit als die Referenz-Prüfkörper ohne Klima-Wechsel-Test auf.
Die dem Klima-Wechsel-Test unterworfenen Prüfkörper zeigten ebenso wie die Prüfkörper ohne Klima-Wechsel-Test keine Korrosion.
Die dem Klima-Wechsel-Test unterworfenen Referenz-Prüfkörper zeigten eine deutliche Korrosion und ein Versagen der Haftung während des Klima-Wechsel-Tests.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2002003703 [0006]
JP 2001002894 [0006]
JP 627761 [0006]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Bauteil-Kunststoff-Verbundes (10), umfassend die Verfahrensschritte: a) Beschichten eines Bauteils (11) mit einer, insbesondere silicium- und sauerstoffhaltigen, teilweise anorganischen und teilweise organischen Hybridschicht (12) mittels eines Beschichtungsverfahrens, welches eine chemische Reaktion mindestens einer Organosiliciumverbindung als Präkursor und einen Abscheideprozess aus einer Gasphase umfasst, b) Aufbringen einer Harzformulierung zur Ausbildung eines duroplastischen Kunststoffs (13) auf die Hybridschicht (12) und c) Aushärten der Harzformulierung zu dem duroplastischen Kunststoff (13).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Beschichten in Verfahrensschritt a) mittels chemischer Gasphasenabscheidung aus einer mindestens eine Organosiliciumverbindung als Präkursor umfassenden Gasphase erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei in Verfahrensschritt a) die Gasphase mindestens eine Organosiliciumverbindung mit mindestens einer funktionellen Gruppe als Präkursor umfasst und eine teilweise anorganische und teilweise organische Hybridschicht (12) mit mindestens einer funktionellen Gruppe ausgebildet wird, und wobei in Verfahrensschritt b) die Harzformulierung ein Harz mit mindestens einer Wiederholungseinheit mit mindestens einer funktionellen Gruppe umfasst, wobei durch eine Reaktion der mindestens einen funktionellen Gruppe der Hybridschicht (12) mit der mindestens einen funktionellen Gruppe der mindestens einen Wiederholungseinheit des Harzes eine kovalente Bindung ausgebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Beschichten in Verfahrensschritt a) bei einer Temperatur in einem Bereich von ≥ 200 °C bis ≤ 400 °C, insbesondere von ≥ 250 °C bis ≤ 350 °C, erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Gasphase in Verfahrensschritt a) eine reduzierende oder inerte Gasphase ist, insbesondere wobei die Gasphase Wasserstoff enthält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Gasphase in Verfahrensschritt a) mindestens eine Säure, insbesondere mindestens eine Br∅nsted-Säure, und/oder Wasser umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei die mindestens eine funktionelle Gruppe der Hybridschicht (12) und/oder der mindestens einen Organosiliciumverbindung eine ungesättigte, funktionelle Gruppe, insbesondere mit mindestens einer radikalisch polymerisierbaren Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung, und/oder eine Amino-Gruppe und/oder eine Hydroxy-Gruppe und/oder eine Thiol-Gruppe und/oder eine Thiocarbamat-Gruppe und/oder eine Carbonsäure-Gruppe und/oder eine Epoxid-Gruppe und/oder eine Cyanat-Gruppe und/oder eine Isocyanat-Gruppe und/oder eine Thiocyanat-Gruppe und/oder eine Isothiocyanat-Gruppe und/oder eine Nitril-Gruppe umfasst oder ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, wobei die mindestens eine funktionelle Gruppe der Hybridschicht (12) und/oder der mindestens einen Organosiliciumverbindung eine Methacrylat-Gruppe und/oder eine Acrylat-Gruppe und/oder eine Vinyl-Gruppe und/oder eine Ethenylen-Gruppe und/oder eine Amino-Gruppe und/oder eine Hydroxy-Gruppe und/oder eine Thiol-Gruppe und/oder eine Thionurethan-Gruppe und/oder eine Thiolurethan-Gruppe und/oder eine Dithiourethan-Gruppe und/oder eine Carbonsäure-Gruppe und/oder eine Epoxid-Gruppe und/oder eine Cyanat-Gruppe und/oder eine Isocyanat-Gruppe und/oder eine Thiocyanat-Gruppe und/oder eine Isothiocyanat-Gruppe und/oder eine Nitril-Gruppe umfasst oder ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die mindestens eine Organosiliciumverbindung ein Organosilan umfasst oder ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 9, wobei die mindestens eine funktionelle Gruppe der Hybridschicht (12) und/oder der mindestens einen Organosiliciumverbindung über eine Silicium-Kohlenstoff-Bindung an Silicium angebunden ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 10, wobei die Gasphase in Verfahrensschritt a) weiterhin mindestens eine weitere Organosiliciumverbindung mit mindestens einer weiteren funktionellen Gruppe als Präkursor umfasst.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die mindestens eine Organosiliciumverbindung mit der mindestens einen funktionellen Gruppe eine Methacrylat-Gruppe und/oder eine Acrylat-Gruppe als funktionelle Gruppe, umfasst und wobei die mindestens eine weitere Organosiliciumverbindung mit der mindestens einen weiteren funktionellen Gruppe eine Amino-Gruppe und/oder eine Isocyanat-Gruppe als weitere funktionelle Gruppe umfasst, insbesondere wobei die Hybridschicht (12) ein Reaktionsprodukt aus einer Additionsreaktion, insbesondere einer Michael-Addition, einer Amino-Gruppe an die Methacrylat-Gruppe und/oder Acrylat-Gruppe umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Gasphase in Verfahrensschritt a) weiterhin mindestens einen Kieselsäureester, insbesondere ortho-Kieselsäureester, umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Harzformulierung ein ungesättigtes Polyesterharz und/oder ein Vinylesterharz und/oder ein Epoxidharz, insbesondere ein ungesättigtes Polyesterharz und/oder ein Vinylesterharz, umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 14, wobei die mindestens eine funktionelle Gruppe der mindestens einen Wiederholungseinheit des Harzes eine ungesättigte, funktionelle Gruppe, insbesondere mit mindestens einer radikalisch polymerisierbaren Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung, und/oder eine Epoxid-Gruppe und/oder eine HydroxyGruppe umfasst oder ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei in Verfahrensschritt b) die Harzformulierung durch Spritzguss und/oder durch Transfer-Pressen und/oder durch Pressens und/oder durch Laminieren und/oder durch Vergießen aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei die Harzformulierung - mindestens einen schwindungsreduzierenden Zusatzstoff, und/oder - mindestens einen Füllstoff, und/oder - mindestens einen brandhemmenden und/oder flammhemmenden Zusatzstoff, umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei das Bauteil (11) eine metallische Oberfläche aufweist und/oder ein metallisches Bauteil mit einer metallischen Oberfläche ist, wobei in Verfahrensschritt a) die metallische Oberfläche des Bauteils (11) mit der, insbesondere silicium- und sauerstoffhaltigen, teilweise anorganischen und teilweise organischen Hybridschicht (12), beispielsweise teilweise oder vollständig, beschichtet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei das Bauteil (11) eine elektronische und/oder elektrische Komponente umfasst oder ist.
Bauteil-Kunststoff-Verbund (10), umfassend ein Bauteil (11), wobei das Bauteil (11) zumindest teilweise mit einer, insbesondere silicium- und sauerstoffhaltigen, teilweise anorganischen und teilweise organischen Hybridschicht (12) beschichtet ist und wobei auf der Hybridschicht (12) ein duroplastischer Kunststoff (13) aufgebracht ist.
Bauteil-Kunststoff-Verbund (10) nach Anspruch 20, wobei die Hybridschicht (12) über kovalente Bindungen mit dem duroplastischen Kunststoff (13) verbunden ist.
Bauteil-Kunststoff-Verbund (10) nach Anspruch 20 oder 21, wobei der duroplastische Kunststoff (13) durch Aushärtung einer Harzformulierung auf Basis eines ungesättigten Polyesterharzes und/oder eines Vinylesterharzes und/oder eines Epoxidharzes ausgebildet ist.
Bauteil-Kunststoff-Verbund (10) nach einem der Ansprüche 20 bis 22, wobei die Hybridschicht (12) über - Alkylen-Einheiten und/oder - Amin-Einheiten und/oder - Ether-Einheiten und/oder - Thioether-Einheiten und/oder - Carbonsäureester-Einheiten kovalent mit dem duroplastischen Kunststoff (13) verbunden ist.
Bauteil-Kunststoff-Verbund (10) nach einem der Ansprüche 20 bis 23, wobei die Hybridschicht (12) Siloxan-Strukturen und/oder Silsesquioxan-Strukturen und/oder amorphes Siliciumdioxid, insbesondere organischanorganische Hybridpolymere mit Siloxan-Strukturen und/oder Silsesquioxan-Strukturen und/oder Bereichen aus amorphem Siliciumdioxid, umfasst.
Bauteil-Kunststoff-Verbund (10) nach einem der Ansprüche 20 bis 24, wobei das Bauteil (11) eine metallische Oberfläche aufweist und/oder ein metallisches Bauteil mit einer metallischen Oberfläche ist, wobei die metallische Oberfläche des Bauteils (11) mit der, insbesondere silicium- und sauerstoffhaltigen, teilweise anorganischen und teilweise organischen Hybridschicht (12), teilweise oder vollständig beschichtet ist.
Bauteil-Kunststoff-Verbund (10) nach einem der Ansprüche 20 bis 25, wobei das Bauteil (11) eine elektronische und/oder elektrische Komponente umfasst oder ist.
Bauteil-Kunststoff-Verbund (10) nach einem der Ansprüche 20 bis 26, wobei der duroplastische Kunststoff (13) - mindestens einen schwindungsreduzierenden Zusatzstoff, und/oder - mindestens einen Füllstoff und/oder - mindestens einen brandhemmenden und/oder flammhemmenden Zusatzstoff, umfasst.
Bauteil-Kunststoff-Verbund (10) nach einem der Ansprüche 20 bis 27, wobei der Bauteil-Kunststoff-Verbund (10) durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19 hergestellt ist.