DE102019217128A1 - Verfahren zur Herstellung eines Bauteil-Elastomer-Verbundes - Google Patents

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elastomer
hybrid layer
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Kai von Garnier
Gustav Klett
Martin Schuerer
Wilfried Aichele
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteil-Kunststoff-Verbundes (10). Um auf einfache und kostengünstige Weise einen, insbesondere dauerhaft, stabilen Bauteil-Kunststoff-Verbund, insbesondere Bauteil-Elastomer-Verbund, bereitzustellen, wird in einem Verfahrensschritt a) ein Bauteil (11) mit einer teilweise anorganischen und teilweise organischen Hybridschicht (12) mit mindestens einer funktionellen Gruppe mittels eines Beschichtungsverfahrens beschichtet, welches eine chemische Reaktion mindestens einer Organosiliciumverbindung als Präkursor und einen Abscheideprozess aus einer Gasphase umfasst. In einem Verfahrensschritt b) wird eine Polymermasse zur Ausbildung eines Elastomers (13) auf die Hybridschicht (12) aufgebracht. Dabei umfasst die Polymermasse mindestens ein Polymer und/oder Präpolymer und/oder Oligomer mit mindestens einer Wiederholungseinheit mit mindestens einer funktionellen Gruppe und/oder mindestens ein polymerisierbares Monomer und/oder Oligomer und/oder Lösungsmittel mit mindestens einer funktionellen Gruppe und/oder mindestens ein Vernetzungsmittel mit mindestens einer funktionellen Gruppe. In einem Verfahrensschritt c) wird die Polymermasse zu dem Elastomer (13) verfestigt. Dabei wird durch eine Reaktion der mindestens einen funktionellen Gruppe der Hybridschicht (12) mit der mindestens einen funktionellen Gruppe der Polymermasse eine kovalente Bindung zwischen der Hybridschicht (12) und dem Elastomer (13) ausgebildet. 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
  • Elastomere, welche auch als Elaste bezeichnet werden, sind elastisch verformbare Kunststoffe, welche sich unter Belastung elastisch verformen können und nach einer Entlastung im Wesentlichen wieder ihre ursprüngliche, unverformte Gestalt annehmen.
  • Bei konventionellen Elastomeren, welche auf Kautschuken basieren, sind Polymerketten zu so genannten Polymerknäulen verknäult und weitmaschig chemisch, insbesondere kovalent, vernetzt. Derartige konventionelle Elastomere sind in der Regel nicht schmelzbar.
  • Es sind jedoch auch thermoplastische Elastomere (TPE) bekannt, die im Gegensatz zu konventionellen Elastomeren schmelzbar sind. Thermoplastische Elastomere sind dabei im Gegensatz zu konventionellen Elastomeren in Teilbereichen physikalisch, beispielsweise über physikalische Vernetzungspunkte, zum Beispiel basierend auf Kristalliten und/oder Nebenvalenzkräften, vernetzt.
  • Unter einer Zugbelastung können Elastomere mit einer Streckung und/oder Entflechtung von geknäulten Polymerketten reagieren. Dabei können sich die Polymerketten bei einer Zugbelastung bevorzugt in Richtung der Zugbelastung ausrichten und sich das Elastomer auf diese Weise dehnen. Bei einer Entlastung können die Polymerketten dann wieder ihre geknäulte Konformation einnehmen und sich das Elastomer wieder zusammen ziehen, was auch als Entropieelastizität bezeichnet wird.
  • Das chemische Vernetzen wird bei herkömmlichen Elastomeren auf Kautschukbasis als Vulkanisation bezeichnet, wobei die Produkte einer Vulkanisation auch als Vulkanisate bezeichnet werden. Bei Naturkautschuk und Synthesekautschuken mit Doppelbindungen können bei einer Vulkanisation mit Schwefel Polymerketten durch Schwefelbrücken untereinander vernetzt werden, was auch als Schwefel-Vulkanisation bezeichnet wird. Alternativ oder zusätzlich zur Schwefel-Vulkanisation kann die Vulkanisation auch mittels anderen Vulkanisationsmitteln erfolgen.
  • Zu bekanntesten herkömmlichen Elastomeren zählen die Vulkanisate von Naturkautschuk und Synthesekautschuken.
  • Thermoplastische Elastomere können sowohl auf Copolymeren, zum Beispiel statistischen Copolymeren und/oder Block-Copolymeren, als auch auf Elastomerlegierungen basieren.
  • Thermoplastische Elastomere, welche auf statistischen Copolymeren basieren, leiten sich von mindestens einem teilkristallisierbaren Hauptpolymer, zum Beispiel Polyethylen, ab, in dessen Kette zufällig, das heißt statistisch verteilt, andersartige Comonomere, zum Beispiel Vinylacetat, eingebaut sind. Durch die zufällige Verteilung der eingebauten Comonomere kann dabei der Kristallisationsgrad und die Kristallitgröße im Vergleich zu dem des Hauptpolymers soweit verringert werden, dass sich das Copolymer im festen Zustand wie ein herkömmliches Elastomer verhält.
  • Thermoplastische Elastomere, welche auf Block-Copolymeren basieren, umfassen ein Block-Copolymer aus mindestens einem Hartsegmente ausbildenden Polymer und mindestens einem Weichsegmente ausbildenden Polymer. Beispiele hierfür sind Styrol-Butadien-Styrol-Block-Copolymere (SBS) und Styrol-Isopren-Styrol-Block-Copolymere (SIS).
  • Thermoplastische Elastomere, welche auf Elastomerlegierungen basieren, sind Polymermischungen, so genannte Polyblends. Beispiele hierfür sind Polymerblends von Polypropylen (PP) und Naturkautschuk (NR).
  • Um Elastomere auf einer metallischen Oberfläche aufzubringen, werden die metallische Oberfläche in der Regel vor der Vulkanisation erst gereinigt und dann durch einen so genannten Primer und/oder Beizen oberflächlich in eine Metallverbindungsschicht, eine so genannte Primerschicht, umgewandelt, welche auf darunter verbliebenem Grundmetall haftet. Anschließend wird auf die Primerschicht eine Haftvermittlerschicht aufgebracht. Auf die Haftvermittlerschicht wird dann eine Polymermasse zur Ausbildung eines Elastomers, beispielsweise auf Basis eines Kautschuks, aufgebracht und zu dem Elastomer vernetzt.
  • Die Druckschriften EP1699612B1 und WO2007/003490A1 betreffen Verfahren zur Herstellung von Bauteil-Kunststoff-Verbünden und entsprechende Bauteil-Kunststoff-Verbünde.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteil-Kunststoff-Verbundes, insbesondere eines Bauteil-Elastomer-Verbundes.
  • Das Verfahren umfasst einen Verfahrensschritt a), in dem ein Bauteil mit einer teilweise anorganischen und teilweise organischen Hybridschicht mit mindestens einer funktionellen Gruppe 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 einen Verfahrensschritt b), in dem auf die Hybridschicht eine Polymermasse, insbesondere zur Ausbildung eines Elastomers, aufgebracht wird.
  • Unter einer Polymermasse kann insbesondere eine Masse verstanden werden, welche mindestens ein Polymer und/oder mindestens ein Präpolymer und/oder mindestens ein Oligomer und/oder Monomer zur Ausbildung eines Polymers und/oder Präpolymers umfasst beziehungsweise enthält.
  • Dabei umfasst die Polymermasse mindestens eine, insbesondere kovalent angebundene, funktionelle Gruppe, beispielsweise mindestens ein Polymer und/oder Präpolymer und/oder Oligomer mit mindestens einer Wiederholungseinheit mit mindestens einer, insbesondere kovalent angebundenen, funktionellen Gruppe und/oder mindestens ein polymerisierbares Monomer und/oder Oligomer und/oder Lösungsmittel mit mindestens einer, insbesondere kovalent angebundenen, funktionellen Gruppe und/oder mindestens ein Vernetzungsmittel, beispielsweise Vulkanisationsmittel, mit mindestens einer, insbesondere kovalent angebundenen, funktionellen Gruppe. Zum Beispiel kann dabei die Polymermasse mindestens ein Polymer oder Präpolymer, beispielsweise Co-Polymer, zum Beispiel Block-Co-Polymer, mit mindestens einer Wiederholungseinheit mit mindestens einer, insbesondere kovalent angebundenen, funktionellen Gruppe umfassen.
  • Ein Elastomer kann insbesondere durch chemische und/oder physikalische Vernetzung mindestens eines in einer Polymermasse enthaltenen und/oder daraus ausgebildeten Polymers und/oder Präpolymers, beispielsweise eines Kautschuks und/oder Copolymers, erhältlich sein beziehungsweise ausgebildet werden.
  • Vor der Vernetzung kann die Polymermasse in Form eines schmelzbaren und/oder geschmolzenen Feststoffs und/oder eines flüssigen beziehungsweise zähflüssigen und/oder hochviskosen Materials vorliegen. Die Polymermasse und das daraus ausgebildete Elastomer können dabei zum Beispiel mit mindestens einem Füllstoff gefüllt beziehungsweise compoundiert oder auch ungefüllt beziehungsweise uncompoundiert sein. Nach der Vernetzung kann das Elastomer insbesondere, beispielsweise unter einer Belastung, elastisch verformbar sein.
  • Die Polymermasse kann in Verfahrensschritt b) beispielweise in Form eines schmelzbaren und/oder geschmolzenen Feststoffs und/oder eines flüssigen beziehungsweise zähflüssigen und/oder hochviskosen Materials auf die Hybridschicht aufgebracht werden.
  • Weiterhin umfasst das Verfahren einen Verfahrensschritt c), in dem die Polymermasse zu einem beziehungsweise dem Elastomer verfestigt beziehungsweise verfestigt wird. Dabei wird durch eine Reaktion der mindestens einen funktionellen Gruppe der Hybridschicht mit der mindestens einen funktionellen Gruppe, beispielsweise der mindestens einen Wiederholungseinheit des mindestens einen Polymers und/oder Präpolymers und/oder Oligomers und/oder des mindestens einen polymerisierbaren Monomers und/oder Oligomers und/oder Lösungsmittels und/oder des mindestens einen Vernetzungsmittels, beispielsweise Vulkanisationsmittels, der Polymermasse eine kovalente Bindung zwischen der Hybridschicht und dem, insbesondere aus der Polymermasse ausgebildeten, Elastomer, ausgebildet.
  • Das Verfestigen der Polymermasse zu dem Elastomer kann in Verfahrensschritt c) insbesondere mittels chemischer und/oder physikalischer Vernetzung erfolgen. Insbesondere kann dabei mindestens ein in der Polymermasse enthaltenes und/oder daraus ausgebildetes Polymer und/oder Präpolymer chemisch und/oder physikalisch vernetzen beziehungsweise vernetzt werden.
  • Auf diese Weise kann der Bauteil-Kunststoff-Verbund, insbesondere ein Bauteil-Elastomer-Verbund, ausgebildet werden.
  • Das Beschichtungsverfahren, welches eine chemische Reaktion mindestens einer Organosiliciumverbindung als Präkursor und einen Abscheideprozess aus einer Gasphase umfasst, ermöglicht es vorteilhafterweise, insbesondere auch bei hohen Temperaturen, beispielsweise von um 300 °C, eine, insbesondere dünne, teilweise anorganische und teilweise organische Hybridschicht mit mindestens einer funktionellen Gruppe, beispielsweise unter Verwendung von mindestens einer Organosiliciumverbindung mit mindestens einer funktionellen Gruppe als Präkursor, auszubilden und zwar derart, dass die mindestens eine funktionelle Gruppe und/oder eine daraus ausgebildete funktionelle Gruppe auch nach Abschluss des Beschichtungsvorgangs noch an der teilweise anorganischen und teilweise organischen Hybridschicht erhalten bleiben kann. So können vorteilhafterweise sowohl besonders gute, und insbesondere auch hydrolysebeständige und/oder medienbeständige, beispielsweise physikalische, Haftungseigenschaften und insbesondere auch, beispielsweise chemische, Anbindungseigenschaften als auch zugleich ein, insbesondere hydrolysebeständiger und/oder medienbeständiger, Schutz, beispielsweise Korrosionsschutz, für das Bauteil, erzielt werden.
  • Dies ist so bislang durch herkömmliche Beschichtungsverfahren mit Organosiliciumverbindungen 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/oder mangels einer ausreichenden Vernetzung in sich selbst und/oder mit, beispielsweise metallischen, Oberflächen 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 bei hohen Temperaturen 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 zu Kunststoffen, wie Elastomeren, 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.
  • Die durch das Beschichtungsverfahren, welches eine chemische Reaktion mindestens einer Organosiliciumverbindung als Präkursor und einen Abscheideprozess aus einer Gasphase umfasst, ausgebildete, teilweise anorganische und teilweise organische Hybridschicht mit der mindestens einen funktionellen Gruppe kann vorteilhafterweise als beispielsweise physikalischer, Haftvermittler und insbesondere auch als chemisches Anbindungsmittel, insbesondere zwischen dem Bauteil und dem Elastomer, dienen und gute, beispielsweise physikalische, Haftungseigenschaften und insbesondere auch zusätzlich gute, beispielsweise chemische, Anbindungseigenschaften sowohl für Elastomere als auch auf Bauteilen, insbesondere auch auf Bauteilen mit metallischen Oberflächen, aufweisen und sowohl besonders dicht, beispielsweise wasserdicht und insbesondere auch feuchtedicht und gegebenenfalls sogar gasdicht, als auch besonders stabil und insbesondere hydrolysebeständig und/oder medienbeständig sein kann. Eine auf diese Weise ausgebildete Hybridschicht kann somit vorteilhafterweise zwei Funktionen, nämlich sowohl die Funktion einer Primerschicht als auch die Funktion einer Haftvermittlerschicht, insbesondere in lediglich einer Schicht, erfüllen. Dadurch, dass die auf diese Weise ausgebildete Hybridschicht und insbesondere auch ihre Haftung auf dem Bauteil eine hohe Hydrolysebeständigkeit und/oder Medienbeständigkeit aufweist, können deren, beispielsweise physikalischen, Haftungseigenschaften und insbesondere auch, beispielsweise chemischen, Anbindungseigenschaften sowie Dichtigkeit und Stabilität vorteilhafterweise zudem auch langfristig aufrechterhalten werden und beispielsweise auch das Bauteil vor Korrosion geschützt werden.
  • 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, beispielsweise der mindestens einen Wiederholungseinheit des mindestens einen Polymers oder Präpolymers oder Oligomers und/oder des mindestens einen polymerisierbaren Monomers und/oder Oligomers und/oder Lösungsmittels und/oder des mindestens einen Vernetzungsmittels, der Polymermasse, reagieren und eine kovalente Bindung zwischen der Hybridschicht und dem, insbesondere aus der Polymermasse ausgebildeten, Elastomer ausbilden kann. Durch die kovalente Bindung kann dabei vorteilhafterweise eine besonders starke und insbesondere hydrolysebeständige und/oder medienbeständige Anbindung des Elastomers an die Hybridschicht erzielt werden, welche deutlich stärker, insbesondere um mindestens einen Faktor 10 stärker, als eine rein physikalische Adhäsion beziehungsweise Haftung (Physisorption) sein kann. Dadurch, dass die Polymermasse mindestens ein Polymer und/oder Präpolymer und/oder Oligomer mit mindestens einer Wiederholungseinheit mit mindestens einer funktionellen Gruppe und/oder mindestens ein polymerisierbares Monomer und/oder Oligomer und/oder Lösungsmittel mit mindestens einer funktionellen Gruppe und/oder mindestens ein Vernetzungsmittel mit mindestens einer funktionellen Gruppe umfasst, kann dabei zudem eine hohe Anzahl an chemischen Anbindungsstellen und damit eine hohe Anzahl an kovalenten Bindungen zwischen der Hybridschicht und dem Elastomer realisiert und dadurch eine weiter verstärkte Anbindung des Elastomers an die Hybridschicht erzielt werden. Somit kann ein besonders langlebiger, starker und dichter Verbund zwischen dem Bauteil, der Hybridschicht und dem Elastomer erzielt werden.
  • 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 sowohl selbst als auch deren Haftung auf dem Bauteil besondere hydrolysebeständig und/oder medienbeständig 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.
  • Durch die Hybridschicht kann das Bauteil vorteilhafterweise, insbesondere dauerhaft, dicht verpackt werden. Der Bauteil-Kunststoff-Verbund kann daher zum Beispiel als eine Dichtverpackung ausgebildet sein beziehungsweise werden.
  • Dadurch, dass die Hybridschicht gute, beispielsweise physikalische, Haftungseigenschaften und gegebenenfalls auch zusätzlich gute, beispielsweise chemische, Anbindungseigenschaften für Elastomere und Bauteile, insbesondere auch auf Bauteilen mit metallischen Oberflächen, aufweisen kann, kann vorteilhafterweise eine gute, beispielsweise physikalische, Anhaftung und gegebenenfalls auch zusätzlich eine, beispielsweise chemische, Anbindung des Elastomers auf der Hybridschicht und der Hybridschicht auf dem Bauteil erzielt werden.
  • Dadurch, dass die Polymermasse auf die Hybridschicht aufgebracht und zu dem Elastomer verfestigt wird, kann das Bauteil vorteilhafterweise mit dem Elastomer und insbesondere einer durch dessen elastische Eigenschaften erzielbaren Funktionalität, beispielsweise einer Dichtfunktion, zum Beispiel zur Ausbildung eines Ventils beziehungsweise Ventilstößels und/oder Ventilsitzes, und/oder einer Ausgleichsfunktion, zum Beispiel zur Schwingungsdämpfung und/oder zur Ausbildung eines Lagers, und/oder einer Wischfunktion, zum Beispiel zur Ausbildung eines Wischblatts, beispielsweise für einen Scheibenwischer, ausgestattet werden. Zudem können das Bauteil und die Hybridschicht durch das Elastomer vor mechanischen Einflüssen geschützt werden.
  • Zudem können Elastomere aus preisgünstigen Materialien hergestellt werden, was sich vorteilhaft auf die Wirtschaftlichkeit des Herstellungsverfahrens auswirken kann.
  • Insgesamt kann so auf einfache und kostengünstige Weise ein, insbesondere dauerhaft, stabiler Bauteil-Kunststoff-Verbund, insbesondere Bauteil-Elastomer-Verbund, bereitgestellt werden.
  • Im Rahmen einer Ausführungsform erfolgt das Beschichten in Verfahrensschritt a) mit beziehungsweise aus einer Gasphase, welche mindestens eine Organosiliciumverbindung mit mindestens einer funktionellen Gruppe als Präkursor, insbesondere zur Ausbildung der Hybridschicht, umfasst. So kann auf einfache Weise eine teilweise anorganische und teilweise organische Hybridschicht mit mindestens einer funktionellen Gruppe ausgebildet 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 mit mindestens einer funktionellen Gruppe 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 mit mindestens einer funktionellen Gruppe 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 mit mindestens einer funktionellen Gruppe 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 mindestens einer funktionellen Gruppe und 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: -[SiO1,5X]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 Rest 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 [SiO1,5R]-Einheiten, pro Käfig, beispielsweise von bis zu 18 Siloxan-Einheiten, zum Beispiel von bis zu 18 [SiO1,5R]-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 [SiO1,5R]-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 [SiO1,5R]-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.
  • 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 sowohl selbst als auch deren Haftung auf dem Bauteil besonders hydrolysebeständig und/oder medienbeständig 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.
  • 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 ein Beschichten von weniger temperaturstabilen Bauteilen, wie bereits mit Elektronik bestückten Leiterplatten, gegebenenfalls sogar von Bauteilen aus Kunststoff, 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.
  • Die in Verfahrensschritt a) ausgebildete teilweise anorganische und teilweise organische Hybridschicht mit mindestens einer funktionellen Gruppe kann insbesondere silicium- und sauerstoffhaltig sein. Beispielsweise kann die in Verfahrensschritt a) ausgebildete teilweise anorganische und teilweise organische Hybridschicht mit mindestens einer funktionellen Gruppe 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 mit mindestens einer funktionellen Gruppe organisch-anorganische Hybridpolymere mit Siloxan-Strukturen und/oder Silsesquioxan-Strukturen und/oder Bereichen aus amorphem Siliciumdioxid umfassen, beispielsweise darauf basieren, gegebenenfalls daraus ausgebildet sein.
  • 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 Elastomers 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 der Polymermasse 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 anderen Rest, 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 für Wasserstoff oder einen anderen Rest und R* für Wasserstoff oder einen anderen Rest, insbesondere für einen anderen Rest, 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 für Wasserstoff oder einen anderen Rest und R* für Wasserstoff oder einen anderen Rest, insbesondere für einen anderen Rest, 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 für Wasserstoff oder einen anderen Rest und R* für Wasserstoff oder einen anderen Rest, insbesondere für einen anderen Rest, 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 Thiol-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 Thiol-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 Carbaminsäuren (-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 der Polymermasse eine Reaktion, beispielsweise Additionsreaktion und/oder radikalische Reaktion, eingehen und auf diese Weise eine kovalente Bindung zwischen der Hybridschicht und dem aus der Polymermasse ausgebildeten Elastomer 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 der Polymermasse eine Additionsreaktion eingehen und auf diese Weise eine kovalente Bindung zwischen der Hybridschicht und dem aus der Polymermasse ausgebildeten Elastomer ausbilden. Amino-Gruppen können zudem vorteilhafterweise katalytische und damit reaktionsbeschleunigende Eigenschaften aufweisen. Durch Thiol-Gruppen kann vorteilhafterweise eine kovalente Anbindung von bestimmten Kunststoffen, wie durch Schwefel-Vulkanisation von Kautschuken erhältlichen Elastomeren, an der Hybridschicht mittels Schwefel-Brücken erzielt werden.
  • Hydroxy-Gruppen an der Hybridschicht oder der Polymermasse können zudem vorteilhafterweise mit Carbonsäure-Gruppen oder Hydroxy-Gruppen oder Thiol-Gruppen der Polymermasse beziehungsweise an der Hybridschicht eine Veresterungsreaktion beziehungsweise eine Kondensationsreaktion eingehen und auf diese Weise eine kovalente Bindung zwischen der Hybridschicht und dem aus der Polymermasse ausgebildeten Elastomer ausbilden.
  • Thiocarbamat-Gruppen, zum Beispiel Thionurethan-Gruppen und/oder Thiolurethan-Gruppen und/oder Dithiourethan-Gruppen, an der Hybridschicht können vorteilhafterweise eine kovalente Anbindung von durch Schwefel-Vulkanisation von Kautschuken erhältlichen Elastomeren mittels Schwefel-Brücken an die Hybridschicht ermöglichen und/oder mit Amin-Gruppen und/oder Amino-Gruppen der Polymermasse eine Reaktion eingehen und auf diese Weise eine kovalente Bindung zwischen der Hybridschicht und dem aus der Polymermasse ausgebildeten Elastomer ausbilden.
  • 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 und/oder medienbeständige Anbindung der mindestens einen funktionellen Gruppe an das Silicium und damit an die Hybridschicht realisiert werden. Dadurch kann wiederum vorteilhafterweise eine hydrolysebeständige und/oder medienbeständige Anbindung des Elastomers 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 und/oder mindestens ein Allylsilan und/oder mindestens einen Methacrylsäure- oder Acrylsäureestersilan und/oder mindestens ein Aminosilan, beispielsweise mindestens ein Aminoalkylsilan, und/oder mindestens ein Mercaptosilan, beispielsweise mindestens ein Mercaptoalkylsilan, und/oder mindestens ein Glycidoxysilan, beispielsweise mindestens ein Glycidoxyalkylsilan, und/oder mindestens ein Isocyanatosilan, beispielsweise mindestens ein Isocyanatoalkylsilan, und/oder mindestens ein Thiocyanatosilan, beispielsweise mindestens ein Thiocyanatoalkylsilan, und/oder mindestens ein Cyanosilan, beispielsweise mindestens ein Cyanoalkylsilan, 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 Polymermasse 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 und/oder Medienbeständigkeit 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 Polymermasse, beispielsweise mit der mindestens einen funktionellen Gruppe der mindestens einen Wiederholungseinheit des mindestens einen Polymers und/oder Präpolymers und/oder Oligomers der Polymermasse und/oder die mindestens einen funktionelle Gruppe des mindestens einen polymerisierbaren Monomers und/oder Oligomers und/oder Lösungsmittels und/oder des mindestens einen Vernetzungsmittels, beispielsweise Vulkanisationsmittels, der Polymermasse, kann vorteilhafterweise die Anbindung des Elastomers an die Hybridschicht und/oder die Hydrolysebeständigkeit und/oder Medienbeständigkeit 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 Thiol-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 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:
    Figure DE102019217128A1_0001
  • 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 (TMOS) 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 gewaschen, und/oder, beispielsweise in einer Formiergasatmosphäre, getrocknet und/oder wärmebehandelt werden.
  • Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform - insbesondere in welcher die Polymermasse, insbesondere in Verfahrensschritt b), zur Ausbildung eines, insbesondere herkömmlichen, Elastomers mittels chemischer Vernetzung, insbesondere mittels Vulkanisation, ausgelegt ist - umfasst die Polymermasse, insbesondere in Verfahrensschritt b), mindestens einen Kautschuk. Dabei kann das Verfestigen der Polymermasse zu dem Elastomer in Verfahrensschritt c) insbesondere mittels chemischen Vernetzens beziehungsweise chemischer Vernetzung, insbesondere mittels Vulkanisieren beziehungsweise Vulkanisation, erfolgen. Dabei kann das chemische Vernetzen beziehungsweise die chemische Vernetzung, insbesondere das Vulkanisieren beziehungsweise die Vulkanisation, beispielsweise mittels Schwefel und/oder mittels einer Schwefelverbindung, zum Beispiel Dischwefeldichlorid (S2Cl2), mittels mindestens eines, insbesondere organischen, Peroxids und/oder mittels mindestens eines Amins und/oder mittels mindestens eines Bisphenols und/oder mittels mindestens eines Metallsalzes, beispielsweise Metalloxids, und/oder mittels energiereicher Strahlung und/oder thermisch erfolgen.
  • Insbesondere kann dabei die Polymermasse, insbesondere in Verfahrensschritt b), mindestens einen Synthesekautschuke und/oder Naturkautschuk umfassen.
  • Zum Beispiel kann die Polymermasse, insbesondere in Verfahrensschritt b), Isopren-Kautschuk und/oder Butylkautschuk und/oder Butadien-Kautschuk und/oder Styrol-Butadien-Kautschuk und/oder Acrylnitril-Butadien-Kautschuk und/oder hydrierten Acrylnitril-Butadien-Kautschuk und/oder Chloropren-Kautschuk und/oder Silikon-Kautschuk und/oder ein fluoriertes Elastomer, beispielsweise Fluorsilikon-Kautschuk und/oder Fluor-Kautschuk und/oder Perfluor-Kautschuk und/oder Tetrafluoroethylen-Kautschuk, und/oder Ethylen-Propylen-Copolymer-Kautschuk und/oder Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk und/oder Epichlorhydrin-Kautschuk und/oder Polyurethan-Kautschuk und/oder Polyacrylat-Kautschuk und/oder Naturkautschuk umfassen.
  • Naturkautschuk (NR) hat - im Gegensatz zu Synthesekautschuken - einen natürlichen Ursprung und kann im Wesentlichen auf einem cis-1,4-Polyisopren basieren. Dabei kann das cis-1,4-Polyisopren eine ungesättigte Hauptkette mit Methyl-Seitengruppen und damit insbesondere eine Wiederholungseinheit mit einer Ethenylen-Gruppe als funktionelle Gruppe aufweisen.
  • Isopren-Kautschuk (IR) hat einen künstlichen beziehungsweise synthetischen Ursprung und kann - ebenso wie Naturkautschuk - auf cis-1,4-Polyisopren basieren. Isopren-Kautschuk kann daher auch eine ungesättigte Hauptkette mit Methyl-Seitengruppen und damit insbesondere ebenfalls eine Wiederholungseinheit mit einer Ethenylen-Gruppe als funktionelle Gruppe aufweisen. Zudem können Isopren-Kautschuke eine Wiederholungseinheit mit einer Vinyl-Gruppe als funktionelle Gruppe aufweisen.
  • Butylkautschuk (IIR), welcher auch als Isobuten-Isopren-Kautschuk bezeichnet werden kann, kann auf einem Copolymer von Isobuten und Isopren basieren. Butylkautschuk kann ebenfalls eine ungesättigte Hauptkette mit Methyl-Seitengruppen und damit insbesondere ebenfalls eine Wiederholungseinheit mit einer Ethenylen-Gruppe als funktionelle Gruppe aufweisen. Zudem kann Butylkautschuk ebenfalls eine Wiederholungseinheit mit einer Vinyl-Gruppe als funktionelle Gruppe aufweisen.
  • Butadien-Kautschuk (BR), welcher auch als Polybutadien bezeichnet werden kann, kann auf einem Homopolymer von 1,3-Butadien basieren. Butadien-Kautschuk kann eine ungesättigte Hauptkette und damit insbesondere ebenfalls eine Wiederholungseinheit mit einer Ethenylen-Gruppe als funktionelle Gruppe und/oder ungesättigte Seitengruppen aufweisen. Zudem kann Butadien-Kautschuk eine Wiederholungseinheit mit einer Vinyl-Gruppe als funktionelle Gruppe aufweisen.
  • Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR), welcher auch als Styrol-Butadien-Copolymer (SB) bezeichnet werden kann, kann auf einem Copolymer von 1,3-Butadien und Styrol basieren. Styrol-Butadien-Kautschuk kann eine ungesättigte Hauptkette mit Phenyl-Seitengruppen und damit insbesondere ebenfalls eine Wiederholungseinheit mit einer Ethenylen-Gruppe als funktionelle Gruppe aufweisen.
  • Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (NBR), welcher auch als Nitril-Kautschuk bezeichnet werden kann, kann auf einem Copolymer von Acrylnitril und 1,3-Butadien basieren. Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (NBR) kann eine ungesättigte Hauptkette mit Nitril-Seitengruppen und damit insbesondere eine Wiederholungseinheit mit einer Ethenylen-Gruppe als funktionelle Gruppe und eine Wiederholungseinheit mit einer Ethenylen-Gruppe als funktionelle Gruppe aufweisen.
  • Hydrierter Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (HNBR) kann hingegen auf einer selektiven Hydrierung von Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (NBR) basieren. Hydrierter Acrylnitril-Butadien-Kautschuk kann daher eine schwächer ungesättigte Hauptkette als Acrylnitril-Butadien-Kautschuk aufweisen. Auch hydrierter Acrylnitril-Butadien-Kautschuk kann jedoch eine Wiederholungseinheit mit einer Ethenylen-Gruppe als funktionelle Gruppe aufweisen.
  • Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuke (EPDM) kann insbesondere auf einem Terpolymer von Ethen, Propen und einem Dien basieren. Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk kann eine ungesättigte Hauptkette mit Methyl-Seitengruppen und damit insbesondere eine Wiederholungseinheit mit einer Ethenylen-Gruppe als funktionelle Gruppe aufweisen.
  • Naturkautschuk, Isopren-Kautschuk, Butylkautschuk, Butadien-Kautschu, Styrol-Butadien-Kautschuk, Acrylnitril-Butadien-Kautschuk, hydrierter Acrylnitril-Butadien-Kautschuk und Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk können beispielsweise mittels Schwefel-Vulkanisation, beispielsweise mit Schwefel und/oder einer Schwefelverbindung, wie Dischwefeldichlorid (S2Cl2), als Vernetzungsmittel, insbesondere Vulkanisationsmittel, chemisch vernetzt beziehungsweise vulkanisiert werden. Dabei kann das schwefelhaltige Vulkanisationsmittel vorteilhafterweise auch mit funktionellen Gruppen der Hybridschicht, beispielsweise mit ungesättigten, funktionellen Gruppen, wie Vinyl-Gruppen und/oder Ethenylen-Gruppen, und/oder mit Thiocarbamat-Gruppen und/oder Thiol-Gruppen der Hybridschicht reagieren und kovalente Bindungen zwischen der Hybridschicht und dem Elastomer in Form von Schwefel-Brücken ausbilden.
  • Chloropren-Kautschuk, Silikon-Kautschuk und/oder fluorierte Elastomere, beispielsweise Fluorsilikon-Kautschuk, Fluor-Kautschuk, Perfluor-Kautschuk und/oder Tetrafluoroethylen-Kautschuk, Ethylen-Propylen-Copolymer-Kautschuk Epichlorhydrin-Kautschuk, Polyurethan-Kautschuk und/oder Polyacrylat-Kautschuk werden in der Regel durch andere chemische Vernetzungsmechanismen als die Schwefel-Vulkanisation, zum Beispiel mittels mindestens eines, insbesondere organischen, Peroxids und/oder mittels mindestens eines Amins und/oder mittels mindestens eines Bisphenols und/oder mittels mindestens eines Metallsalzes, beispielsweise Metalloxids, als Vernetzungsmittel, insbesondere Vulkanisationsmittel, und/oder mittels energiereicher Strahlung und/oder thermisch, chemisch vernetzt beziehungsweise vulkanisiert. Auch hier können jedoch bei der Vernetzung vorteilhafterweise Reaktionen mit funktionellen Gruppen der Hybridschicht auftreten, durch welche kovalente Bindungen zwischen der Hybridschicht und dem Elastomer ausgebildet werden.
  • Chloropren-Kautschuk (CR), welcher auch als Polychloropren oder Chlorbutadien-Kautschuk bezeichnet werden kann, kann auf einer Polymerisation von 2-Chlor-1,3-butadien (Chloropren) basieren. Chloropren-Kautschuk kann eine ungesättigte Hauptkette und Chlor-Seitengruppen aufweisen. Dabei können Chloropren-Kautschuke insbesondere eine Wiederholungseinheit mit einer Ethenylen-Gruppe als funktionelle Gruppe und zudem eine Wiederholungseinheit mit einer Vinyl-Gruppe als funktionelle Gruppe aufweisen.
  • Ethylen-Propylen-Copolymer-Kautschuk (EPM, E/P) kann auf einem Copolymer von Ethen und Propen basieren
  • Silikon-Kautschuk kann auf mindestens einem Poly(organo)siloxan mit vernetzbaren Gruppen basieren. Beispiele für Silikon-Kautschuke sind Methyl-Silikone (MQ), Vinyl-Methyl-Silikone (VMQ), Phenyl-Vinyl-Methyl-Silikone (PVMQ), phenylmodifizierte Silikone (PMQ), Fluoralkyl-Silikone (FMQ) und/oder Fluor-Vinyl-Methyl-Silikone (FVMQ). Silikon-Kautschuke weisen Siloxan-Einheiten in der Hauptkette auf und können mit einer Vielzahl von funktionellen Gruppen, beispielsweise mit mindestens einer ungesättigten, funktionellen Gruppe, insbesondere mit mindestens einer radikalisch polymerisierbaren Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung, zum Beispiel mit mindestens einer 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 Methacrylat-Gruppe und/oder Acrylat-Gruppe und/oder Ethenylen-Gruppe, und/oder mit mindestens einer Hydroxy-Gruppe und/oder mit mindestens einer Hydrosilan-Gruppe, zum Beispiel SiH-Gruppe, substituiert, insbesondere funktionalisiert, sein. Einkomponentige Silikonkautschuke können zum Beispiel über gleichartige funktionelle Gruppen, insbesondere chemisch, vernetzen. Zweikomponentige Silikonkautschuke, wie Flüssig-Silikone (LSR; Englisch: Liquid Silicon Rubber), können zum Beispiel über voneinander unterschiedliche funktionelle Gruppen , zum Beispiel über eine Additionsreaktion einer Hydrosilan-Gruppe, zum Beispiel einer Si-H-Gruppe, an eine ungesättigte, funktionelle Gruppe, insbesondere mit mindestens einer Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung, zum Beispiel eine Vinyl-Gruppe, was auch als Hydrosilylierung bezeichnet werden kann, insbesondere chemisch, vernetzen.
  • Zu den fluorierten Elastomeren können beispielsweise Fluorsilikon-Kautschuk, Fluor-Kautschuk, Perfluor-Kautschuk und Tetrafluoroethylen-Kautschuk zählen.
  • Fluorsilikon-Kautschuk kann insbesondere auf mindestens einem fluorierten Silikon-Kautschuk basieren. Auch Fluorsilikon-Kautschuke können Siloxan-Einheiten in der Hauptkette aufweisen und mit einer Vielzahl von funktionellen Gruppen, beispielsweise mit mindestens einer ungesättigten, funktionellen Gruppe, insbesondere mit mindestens einer radikalisch polymerisierbaren Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung, zum Beispiel mit mindestens einer 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 Methacrylat-Gruppe und/oder Acrylat-Gruppe und/oder Ethenylen-Gruppe, und/oder mit mindestens einer Hydroxy-Gruppe und/oder mit mindestens einer Hydrosilan-Gruppe, zum Beispiel SiH-Gruppe, substituiert, insbesondere funktionalisiert, sein.
  • Fluor-Kautschuk kann zumindest auf 1,1-Difluor-Ethylen CF2=CH2 (Vinyliden(di)fluorid (VDF)) als monomerer Komponente basieren und/oder mit dem technischen Kürzel FKM (früher FPM) bezeichnet werden.
  • Perfluor-Kautschuk kann insbesondere auf perfluorierten, monomeren Komponenten basieren und/oder mit dem technischen Kürzel FFKM oder FFPM bezeichnet werden.
  • Tetrafluoroethylen-Kautschuk können insbesondere auf Tetrafluorethylen basieren. Ein Beispiel hierfür ist Tetrafluorethylen-Propylen-Kautschuk mit dem technischen Kürzel FEPM beziehungsweise TFE/P.
  • Epichlorhydrin-Kautschuk kann insbesondere auf Epichlorhydrin als monomere Komponente basieren. Beispiele hierfür sind Homopolymere des Epichlorhydrins (CO), Copolymere, beispielsweise Copolymere von Epichlorhydrin und Ethylenoxid (ECO), und Terpolymere, beispielsweise Terpolymere von Epichlorhydrin, Ethylenoxid und einem Dien mit seitenständiger Doppelbindung (ETER).
  • Polyurethan-Kautschuk (AU,PU, PUR), welcher auch als Polyurethan-Elastomer bezeichnet werden kann, kann insbesondere durch eine Polyadditionsreaktion von Diolen und/oder Polyolen mit Diisocyanaten und/oder Polyisocyanaten ausgebildet werden.
  • Polyacrylat-Kautschuk, welcher auch als Acrylat-Kautschuk bezeichnet werden kann, kann insbesondere auf mindestens einem Acrylsäurealkylester, wie Ethylacrylat, Methylacyrlat, Butylacrylat und/oder Propylacrylat, als monomere Komponente basieren. Beispiele hierfür sind Polyacrylat-Kautschuke (ACM) auf der Basis von Copolymeren oder Terpolymeren von Ethylacrylat und gegebenenfalls mindestens einem weiteren Acrylat, insbesondere mit einem vulkanisationsunterstützenden Monomer, und/oder Acrylat-Ethylen-Kautschuke (AEM), welche auch als Ethylen-Acrylat-Kautschuke bezeichnet werden können und auf einem Polymerisat von Ethylen-Methylacrylat, wie zum Beispiel Ethylen-Methylacrylat-Copolymeren mit einem vernetzbaren Monomer, beispielsweise mit Carbonsäuregruppen, basieren.
  • Im Rahmen einer speziellen Ausgestaltung dieser Ausführungsform umfasst die Polymermasse, insbesondere in Verfahrensschritt b), Isopren-Kautschuk und/oder Butylkautschuk und/oder Butadien-Kautschuk und/oder Styrol-Butadien-Kautschuk und/oder Acrylnitril-Butadien-Kautschuk und/oder Hydrierten Acrylnitril-Butadien-Kautschuk und/oder Chloropren-Kautschuk und/oder Silikon-Kautschuk und/oder Fluorsilikon-Kautschuk und/oder Fluor-Kautschuk und/oder Perfluor-Kautschuk und/oder Tetrafluoroethylen-Kautschuk und/oder Ethylen-Propylen-Copolymer-Kautschuk und/oder Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk und/oder Epichlorhydrin-Kautschuk. Diese Kautschuke können im Hinblick auf die Hydrolysebeständigkeit und Medienbeständigkeit vorteilhaft sein.
  • Im Rahmen einer weiteren speziellen Ausgestaltung dieser Ausführungsform umfasst die Polymermasse, insbesondere in Verfahrensschritt b), Isopren-Kautschuk und/oder Butylkautschuk und/oder Butadien-Kautschuk und/oder Styrol-Butadien-Kautschuk und/oder Acrylnitril-Butadien-Kautschuk und/oder Hydrierten Acrylnitril-Butadien-Kautschuk und/oder Chloropren-Kautschuk und/oder Silikon-Kautschuk und/oder Fluorsilikon-Kautschuk und/oder Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk und/oder Epichlorhydrin-Kautschuk. Diese Kautschuke können im Hinblick auf die Hydrolysebeständigkeit und/oder Medienbeständigkeit vorteilhaft sein und können zudem im Hinblick auf eine kovalente Anbindung des Elastomers an die Hybridschicht vorteilhaft sein.
  • Im Rahmen einer anderen, alternativen oder zusätzlichen Ausführungsform umfasst oder ist die Polymermasse, insbesondere in Verfahrensschritt b), mindestens ein, beispielsweise erweichtes oder geschmolzenes oder gelöstes, insbesondere geschmolzenes oder gelöstes, thermoplastisches Elastomer. Dabei kann das Verfestigen der Polymermasse zu dem Elastomer in Verfahrensschritt c) insbesondere mittels physikalischen Vernetzens beziehungsweise physikalischer Vernetzung erfolgen. Dazu kann in Verfahrensschritt c) insbesondere das mindestens eine, beispielsweise erweichte oder geschmolzene oder gelöste, insbesondere geschmolzene oder gelöste, thermoplastische Elastomer durch Abkühlen beziehungsweise durch eine Polymerisationsreaktion, zum Beispiel durch eine Block-CoPolymerisationsreaktion und/oder Pfropf-Copolymerisationsreaktion, von mindestens einer als Lösungsmittel dienenden Verbindung, beispielsweise von mindestens einem Monomer und/oder Oligomer, und/oder durch Trocknen, beispielsweise durch langsames Verdunsten bei erhöhter Temperatur, zu dem Elastomer verfestigt werden.
  • Das mindestens eine, insbesondere erweichte oder geschmolzene oder gelöste, thermoplastische Elastomer kann beispielsweise ein Block-Copolymer sein.
  • Im Rahmen einer Ausgestaltung dieser Ausführungsform umfasst oder ist die Polymermasse, insbesondere in Verfahrensschritt b), mindestens, beispielsweise ein erweichtes oder geschmolzenes oder gelöstes, insbesondere geschmolzenes oder gelöstes, styrolbasiertes und/oder amidbasiertes und/oder urethanbasiertes und/oder esterbasiertes thermoplastisches Elastomer.
  • Styrolbasierte thermoplastische Elastomere (TPS) können insbesondere auf einem Styrol-Blockcopolymer basieren. Zum Beispiel kann das mindestens eine styrolbasierte thermoplastische Elastomer der Polymermasse Styrol-Butadien-Styrol-Block-Copolymer (SBS) und/oder Styrol-Ethylen-Butylen-Styrol-Block-Copolymer (SEBS) und/oder Styrol-Ethylen-Propylen-Styrol-Block-Copolymer (SEPS) und/oder Styrol-Ethylen-Ethylen-Propylen-Styrol-Block-Copolymer (SEEPS) und/oder Styrol-Isopren-Styrol-Block-Copolymere (SIS) und/oder Methacrylat-Butadien-Styrol-Block-Copolymer (MBS) umfassen oder sein.
  • Styrolbasierte thermoplastische Elastomere können vorteilhafterweise eine besonders hohe Hydrolysebeständigkeit und Medienbeständigkeit aufweisen.
  • Amidbasierte thermoplastische Elastomere (TPA) können insbesondere auf einem Polyamid, beispielsweise auf einem Polyamid-Block-Copolymer, basieren. Zum Beispiel kann das mindestens eine styrolbasierte thermoplastische Elastomer der Polymermasse ein Polyamid-Block-Copolymer mit Polyether-Weichsegmenten (TPA-ET), zum Beispiel ein Polyether-Polyamid-Block-Copolymer, beispielsweise ein Polyamid-Polyethylenoxid-Polyamid-Block-Co-Polymer, wie eine Polyamid 6-Polyethylenoxid-Polyamid 6-Block-Co-Polymer (PA6-PEO-PA6), und/oder ein Polyamid-Block-Copolymer mit Polyester-Weichsegmenten (TPA-ES) und/oder ein Polyamid-Block-Copolymer mit Weichsegmenten mit Ether- und Ester-Bindungen (TPA-EE) umfassen oder sein. Amidbasierte thermoplastische Elastomere können vorteilhafterweise eine noch höhere Medienbeständigkeit, insbesondere bezüglich Ölen, und auch eine höhere Temperaturbeständigkeit als styrolbasierte thermoplastische Elastomere aufweisen.
  • Urethanbasiertes thermoplastisches Elastomere (TPU) können insbesondere auf einem Polyurethan, zum Beispiel einem Polyurethan-Block-Copolymer, basieren. Zum Beispiel kann das mindestens eine styrolbasierte thermoplastische Elastomer der Polymermasse ein Polyurethan-Block-Copolymer mit aromatischen Hartsegmenten und Polyester-Weichsegmenten (TPU-ARES) und/oder ein Polyurethan-Block-Copolymer mit aromatischen Hartsegmenten und Polyether-Weichsegmenten (TPU-ARET) und/oder ein Polyurethan-Block-Copolymer mit aromatische Hartsegmenten und Weichsegmenten mit Ether- und Ester-Bindungen (TPU-AREE) und/oder ein Polyurethan-Block-Copolymer mit aromatische Hartsegmenten und Polycarbonat-Weichsegmenten (TPU-ARCE) und/oder ein Polyurethan-Block-Copolymer mit aromatischen Hartsegmenten und Polycaprolacton-Weichsegmenten (TPU-ARCL) und/oder ein Polyurethan-Block-Copolymer mit aliphatische Hartsegmenten und Polyester-Weichsegmenten (TPU-ALES) und/oder ein Polyurethan-Block-Copolymer mit aliphatischen Hartsegmenten und/oder Polyether-Weichsegmenten (TPU-ALET). umfassen oder sein. Urethanbasierte thermoplastische Elastomere können vorteilhafterweise auch eine hohe Medienbeständigkeit aufweisen.
  • Beispielsweise kann das mindestens eine urethanbasierte thermoplastische Elastomer der Polymermasse ein Polyurethan-Block-Copolymer mit aromatischen Hartsegmenten und Polyether-Weichsegmenten (TPU-ARET) und/oder ein Polyurethan-Block-Copolymer mit aromatische Hartsegmenten und Polycarbonat-Weichsegmenten (TPU-ARCE) und/oder ein Polyurethan-Block-Copolymer mit aromatischen Hartsegmenten und Polycaprolacton-Weichsegmenten (TPU-ARCL) und/oder ein Polyurethan-Block-Copolymer mit aliphatischen Hartsegmenten und/oder Polyether-Weichsegmenten (TPU-ALET). umfassen oder sein. Diese urethanbasierten thermoplastischen Elastomere können vorteilhafterweise sowohl eine hohe Medienbeständigkeit als auch eine hohe Hydrolysebeständigkeit aufweisen.
  • Esterbasierte thermoplastische Elastomere (TPC) können insbesondere auf einem Polyester, zum Beispiel auf einem eines Polyester-Block-Copolymer, basieren. Zum Beispiel kann das mindestens eine styrolbasierte thermoplastische Elastomer der Polymermasse ein Polyester-Block-Copolymer mit Polyether-Weichsegmenten (TPC-ET), beispielsweise ein Polyester-Polyethylenoxid-Polyester-Block-Co-Polymer, wie Polybutylenterephthalat-Polyethylenoxid-Polybutylenterephthalat-Block-Co-Polymer (PBT-PEO-PBT), und/oder ein Polyester-Block-Copolymer mit Polyester-Weichsegmenten (TPC-ES) und/oder ein Polyester-Block-Copolymer mit Weichsegmenten mit Ether- und Ester-Bindungen (TPC-EE) umfassen oder sein.
  • Im Rahmen einer speziellen Ausgestaltung dieser Ausführungsform umfasst oder ist die Polymermasse, insbesondere in Verfahrensschritt b), mindestens ein, beispielsweise erweichtes oder geschmolzenes oder gelöstes, insbesondere geschmolzenes oder gelöstes, styrolbasiertes und/oder amidbasiertes und/oder urethanbasiertes thermoplastisches Elastomer. Styrolbasierte, amidbasierte und urethanbasierte thermoplastische Elastomere haben sich im Hinblick auf eine hohe Medienbeständigkeit und Hydrolysebeständigkeit als besonders vorteilhaft erwiesen.
  • Beim Einsatz einer Polymermasse, insbesondere in Verfahrensschritt b), welche mindestens ein, beispielsweise erweichtes oder geschmolzenes oder gelöstes, insbesondere geschmolzenes oder gelöstes, thermoplastisches Elastomer umfasst oder ist, kann das Elastomer, insbesondere in Verfahrensschritt c), insbesondere ein thermoplastisches Elastomer sein.
  • Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform ist daher das Elastomer, insbesondere in Verfahrensschritt c), ein thermoplastisches Elastomer.
  • Im Rahmen einer Ausgestaltung dieser Ausführungsform wird die Polymermasse, insbesondere in Verfahrensschritt b), in Form einer Schicht auf die Hybridschicht aufgebracht. Dabei umfasst das Verfahren weiterhin einen Verfahrensschritt d), in dem auf die Schicht aus dem thermoplastischen Elastomer, insbesondere welche auch als thermoplastische Elastomerschicht bezeichnet werden kann, eine weitere Polymermasse zur Ausbildung eines weiteren Kunststoffs aufgebracht wird. Dabei umfasst das Verfahren weiterhin einen Verfahrensschritt e), in dem die weitere Polymermasse zu dem weiteren Kunststoff verfestigt wird. Der weitere Kunststoff kann dabei beispielsweise ein Thermoplast oder ein weiteres Elastomer oder ein Duroplast sein. Zum Beispiel kann der weitere Kunststoff einen Thermoplast, beispielsweise Polyamid und/oder Polyolefin, zum Beispiel Polypropylen (PP) und/oder Polyethylen (PE), und/oder Polyester, zum Beispiel Polybutylenterephthalat (PBT) und/oder Polyethylenterephthalat (PET), umfassen oder sein. Durch die thermoplastische Elastomerschicht kann dabei vorteilhafterweise ein Dehnungsausgleich zwischen dem Bauteil, zum Beispiel mit einem niedrigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten, und dem weiteren Kunststoff, zum Beispiel mit einem höheren thermischen Ausdehnungskoeffizienten, beispielsweise über einen weiten Temperaturbereich, erzielt und auf diese Weise auch eine hohe Temperaturstabilität des Bauteil-Kunststoff-Verbundes erzielt werden. Zudem können durch die thermoplastische Elastomerschicht empfindliche Bauteile, zum Beispiel elektronische Bauteile auf elektronischen Schaltungen, wie Platinen, geschützt werden, welche bei einem direkten Umspritzen mit dem weiteren Kunststoff, beispielsweise aufgrund von Scher- und/oder Druckkräften, beschädigt werden könnten.
  • Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform umfasst oder ist die mindestens eine funktionelle Gruppe, beispielsweise der mindestens einen Wiederholungseinheit des mindestens einen Polymers und/oder Präpolymers und/oder Oligomers und/oder des mindestens einen polymerisierbaren Monomers und/oder Oligomers Lösungsmittels und/oder des mindestens einen Vernetzungsmittels, beispielsweise Vulkanisationsmittels, der Polymermasse, eine ungesättigte, funktionelle Gruppe, insbesondere mit mindestens einer radikalisch polymerisierbaren Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung, beispielsweise 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 Methacrylat-Gruppe und/oder eine Acrylat-Gruppe und/oder eine Ethenylen-Gruppe, und/oder eine Epoxid-Gruppe und/oder eine Hydroxy-Gruppe und/oder eine Hydrosilan-Gruppe, beispielsweise eine Si-H-Gruppe.
  • Im Rahmen einer Ausgestaltung dieser Ausführungsform umfasst oder ist die mindestens eine funktionelle Gruppe der Polymermasse, beispielsweise die mindestens einen funktionelle Gruppe der mindestens einen Wiederholungseinheit des mindestens einen Polymers und/oder Präpolymers und/oder Oligomers der Polymermasse und/oder die mindestens einen funktionelle Gruppe des mindestens einen polymerisierbaren Monomers und/oder Oligomers und/oder Lösungsmittels und/oder des mindestens einen Vernetzungsmittels, beispielsweise Vulkanisationsmittels, der Polymermasse, eine ungesättigte, funktionelle Gruppe, insbesondere mit mindestens einer radikalisch polymerisierbaren Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung, beispielsweise 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 Methacrylat-Gruppe und/oder eine Acrylat-Gruppe und/oder eine Ethenylen-Gruppe.
  • Dabei kann die mindestens eine funktionelle Gruppe der Hybridschicht und/oder der mindestens einen Organosiliciumverbindung insbesondere ebenfalls eine ungesättigte, funktionelle Gruppe, insbesondere mit mindestens einer radikalisch polymerisierbaren Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung, beispielsweise 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 Methacrylat-Gruppe und/oder eine Acrylat-Gruppe und/oder eine Ethenylen-Gruppe, umfassen oder sein.
  • Dabei können 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, der Polymermasse Alkylen-Einheiten ausgebildet werden, über welche vorteilhafterweise eine kovalente Bindung zwischen der Hybridschicht und dem aus der Polymermasse ausgebildeten Elastomer ausgebildet werden kann.
  • Im Fall einer Schwefel-Vulkanisation der Polymermasse kann - alternativ oder zusätzlich - die mindestens eine funktionelle Gruppe der Hybridschicht und/oder der mindestens einen Organosiliciumverbindung hierbei beispielsweise eine Thiol-Gruppe und/oder eine Thiocarbamat-Gruppe, zum Beispiel eine Thionurethan-Gruppe und/oder eine Thiolurethan-Gruppe und/oder eine Dithiourethan-Gruppe, umfassen oder sein. Diese funktionellen Gruppen können vorteilhafterweise bei einer Schwefel-Vulkanisation der Polymermasse zu dem Elastomer unter Ausbildung von Schwefel-Brücken und/oder Thioether-Einheiten mit vernetzen und auf diese Weise eine kovalente Bindung zwischen der Hybridschicht und dem Elastomer ausbilden.
  • Im Rahmen einer weiteren, alternativen oder zusätzlichen Ausgestaltung dieser Ausführungsform umfasst oder ist die mindestens eine funktionelle Gruppe der Polymermasse, beispielsweise die mindestens einen funktionelle Gruppe der mindestens einen Wiederholungseinheit des mindestens einen Polymers und/oder Präpolymers und/oder Oligomers der Polymermasse und/oder die mindestens einen funktionelle Gruppe des mindestens einen polymerisierbaren Monomers und/oder Oligomers und/oder Lösungsmittels und/oder des mindestens einen Vernetzungsmittels, beispielsweise Vulkanisationsmittels, der Polymermasse, eine Epoxid-Gruppe.
  • Dabei kann die mindestens eine funktionelle Gruppe der Hybridschicht und/oder der mindestens einen Organosiliciumverbindung 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 polymerisieren.
  • Durch eine Reaktion, insbesondere Additionsreaktion, der Epoxid-Gruppe der Polymermasse 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 der Polymermasse ausgebildeten Elastomer ausgebildet werden.
  • Im Rahmen einer weiteren, alternativen oder zusätzlichen Ausgestaltung dieser Ausführungsform umfasst oder ist die mindestens eine funktionelle Gruppe der Polymermasse, beispielsweise die mindestens einen funktionelle Gruppe der mindestens einen Wiederholungseinheit des mindestens einen Polymers und/oder Präpolymers und/oder Oligomers der Polymermasse und/oder die mindestens einen funktionelle Gruppe des mindestens einen polymerisierbaren Monomers und/oder Oligomers und/oder Lösungsmittels und/oder des mindestens einen Vernetzungsmittels, beispielsweise Vulkanisationsmittels, der Polymermasse, eine Hydroxy-Gruppe.
  • Dabei kann die mindestens eine funktionelle Gruppe der Hybridschicht und/oder der mindestens einen Organosiliciumverbindung 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 Hydroxy-Gruppe der Polymermasse mit der Epoxid-Gruppe und/oder Carbonsäure-Gruppe und/oder Thiol-Gruppe der Hybridschicht können Ether-Einheiten beziehungsweise Carbonsäureester-Einheiten beziehungsweise Thioether-Einheiten ausgebildet werden, über welche vorteilhafterweise eine kovalente Bindung zwischen der Hybridschicht und dem aus der Polymermasse ausgebildeten Elastomer ausgebildet werden kann.
  • Im Rahmen einer weiteren, alternativen oder zusätzlichen Ausgestaltung dieser Ausführungsform umfasst oder ist die mindestens eine funktionelle Gruppe der Polymermasse, beispielsweise die mindestens einen funktionelle Gruppe der mindestens einen Wiederholungseinheit des mindestens einen Polymers und/oder Präpolymers und/oder Oligomers der Polymermasse und/oder die mindestens einen funktionelle Gruppe des mindestens einen polymerisierbaren Monomers und/oder Oligomers und/oder Lösungsmittels und/oder des mindestens einen Vernetzungsmittels, beispielsweise Vulkanisationsmittels, der Polymermasse eine Hydrosilan-Gruppe, zum Beispiel eine Si-H-Gruppe.
  • Dabei kann die mindestens eine funktionelle Gruppe der Hybridschicht und/oder der mindestens einen Organosiliciumverbindung insbesondere eine ungesättigte, funktionelle Gruppe, insbesondere mit mindestens einer radikalisch polymerisierbaren Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung, beispielsweise 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 Methacrylat-Gruppe und/oder eine Acrylat-Gruppe und/oder eine Ethenylen-Gruppe, umfassen oder sein.
  • Durch eine Reaktion, insbesondere Hydrosilylierungsreaktion, der Hydrosilan-Gruppe, zum Beispiel Si-H-Gruppe, der Polymermasse an die ungesättigte, funktionelle Gruppe der Hybridschicht können Silicium-Kohlenstoff-Bindungen ausgebildet werden, über welche vorteilhafterweise eine kovalente Bindung zwischen der Hybridschicht und dem aus der Polymermasse ausgebildeten Elastomer ausgebildet werden kann
  • Zum Beispiel kann die Polymermasse hierbei einen Silikon-Kautschuk und/oder Fluorsilikon-Kautschuk mit mindestens einer Wiederholungseinheit mit einer Hydrosilan-Gruppe, beispielsweise eine Si-H-Gruppe, umfassen oder sein.
  • Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform wird die Polymermasse, insbesondere in Verfahrensschritt b), 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 Elastomer ummantelt 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 das Elastomer 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 und/oder aus Stahl, beispielsweise aus einer Edelstahllegierung, zum Beispiel aus einer Magnesium-Edelstahllegierung, 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 und/oder aus Stahl, beispielsweise aus einer Edelstahllegierung, zum Beispiel aus einer Magnesium-Edelstahllegierung, sein.
  • Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform ist das Bauteil ein Teil eines Lagers und/oder ein Teil eines Schwingungsdämpfers oder ein Teil eines Ventils, beispielsweise ein Ventilstößel, oder ein Teil eines Wischblatts, beispielsweise eine Wischgummi-Schiene, und/oder ein elektronisches und/oder elektrisches Bauteil.
  • Zum Beispiel kann der Bauteil-Kunststoff-Verbund ein Lager und/oder ein Schwingungsdämpfer oder ein Ventil oder ein Wischblatt, beispielsweise für einen Scheibenwischer, oder ein Teil hiervon, zum Beispiel ein Ventilstößel mit Dichtung, insbesondere gegen einen Ventilsitz, oder eine elektronische Schaltung, beispielsweise welche Silicium-Chips und/oder Niedertemperatur-Einbrand-Keramiken (LTCC; Englisch: Low Temperature Cofired Ceramics) und/oder eine Leiterplatte beziehungsweise Platine, zum Beispiel eine mit Elektronik bestückte Leiterplatte beziehungsweise Platine, umfasst, 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 Figuren, die Figurenbeschreibung und das Ausführungsbeispiel verwiesen.
  • Darüber hinaus betrifft die Erfindung einen Bauteil-Kunststoff-Verbund, insbesondere einen Bauteil-Elastomer-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 Elastomer aufgebracht. Dabei ist die Hybridschicht über Alkylen-Einheiten und/oder Amin-Einheiten, beispielsweise sekundäre und/oder tertiäre Amin-Einheiten, und/oder Ether-Einheiten und/oder Schwefel-Brücken und/oder Thioether-Einheiten (R-S-R*) und/oder Silicium-Kohlenstoff-Bindungen und/oder Carbonsäureester-Einheiten kovalent mit dem Elastomer verbunden. Insbesondere kann der Bauteil-Kunststoff-Verbund, insbesondere einen Bauteil-Elastomer-Verbund, durch ein erfindungsgemäßes Verfahren hergestellt sein.
  • Dadurch, dass die Hybridschicht mit dem Elastomer kovalent verbunden ist, kann vorteilhafterweise eine besonders starke Anbindung des Elastomers 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 Elastomer erzielt werden.
  • Die teilweise anorganische und teilweise organische Hybridschichten kann vorteilhafterweise gute, beispielsweise physikalische, Haftungseigenschaften und gegebenenfalls auch zusätzlich gute, beispielsweise chemische, Anbindungseigenschaften für Elastomere aufweisen und sowohl besonders dicht, beispielsweise wasserdicht und insbesondere auch feuchtedicht und gegebenenfalls sogar gasdicht, als auch sowohl selbst als auch deren Haftung auf dem Bauteil besonders hydrolysebeständig und/oder medienbeständig 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.
  • Das Bauteil kann durch das Elastomer vorteilhafterweise mit einer durch dessen elastische Eigenschaften erzielbaren Funktionalität, beispielsweise einer Dichtfunktion, zum Beispiel zur Ausbildung eines Ventils beziehungsweise Ventilstößels und/oder Ventilsitzes, und/oder einer Ausgleichsfunktion, zum Beispiel zur Schwingungsdämpfung und/oder zur Ausbildung eines Lagers, und/oder einer Wischfunktion, zum Beispiel zur Ausbildung eines Wischblatts, beispielsweise für einen Scheibenwischer, ausgestattet werden. Zudem können das Bauteil und die Hybridschicht durch das Elastomer vor mechanischen Einflüssen geschützt werden.
  • Durch die Hybridschicht und das Elastomer kann das Bauteil vorteilhafterweise dicht verpackt und/oder mit einer Dichtfunktion und/oder mit einer Ausgleichsfunktion ausgestattet werden. Der Bauteil-Kunststoff-Verbund kann daher zum Beispiel als eine Dichtverpackung ausgebildet sein.
  • Insgesamt kann so auf einfache und kostengünstige Weise ein, insbesondere dauerhaft, stabiler Bauteil-Kunststoff-Verbund, insbesondere Bauteil-Elastomer-Verbund, bereitgestellt werden.
  • Die kovalenten Bindungen zwischen der Hybridschicht und dem Elastomer können insbesondere durch eine Reaktion von mindestens einer funktionellen Gruppe der Hybridschicht mit mindestens einer funktionellen Gruppe der Polymermasse ausgebildet sein.
  • Eine kovalente Verbindung der Hybridschicht mit dem Elastomer 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 Vinyl-Gruppen und/oder Allyl-Gruppen und/oder Ethenylen-Gruppen, an der Hybridschicht mit ungesättigten, funktionellen Gruppen, insbesondere mit mindestens einer radikalisch polymerisierbaren Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung, beispielsweise von Ethenylen-Gruppen und/oder Vinyl-Gruppen und/oder Allyl-Gruppen und/oder Methacrylat-Gruppen und/oder Acrylat-Gruppen, des Elastomers beziehungsweise der Polymermasse zur Ausbildung des Elastomers ausgebildet sein.
  • Eine kovalente Verbindung der Hybridschicht mit dem Elastomer über Amin-Einheiten kann beispielsweise durch eine Additionsreaktion von Amino-Gruppen an der Hybridschicht mit Epoxid-Gruppen des Elastomers beziehungsweise der Polymermasse zur Ausbildung des Elastomers, oder umgekehrt dazu, durch eine Additionsreaktion von Epoxid-Gruppen an der Hybridschicht mit Amino-Gruppen des Elastomers beziehungsweise der Polymermasse zur Ausbildung des Elastomers ausgebildet sein.
  • Eine kovalente Verbindung der Hybridschicht mit dem Elastomer 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 des Elastomers beziehungsweise der Polymermasse zur Ausbildung des Elastomers ausgebildet sein.
  • Eine kovalente Verbindung der Hybridschicht mit dem Elastomer über Schwefel-Brücken und/oder Thioether-Einheiten kann beispielsweise durch eine Schwefel-Vulkanisation, beispielsweise von ungesättigten, funktionellen Gruppen, insbesondere mit mindestens einer radikalisch polymerisierbaren Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung, beispielsweise von Vinyl-Gruppen und/oder Allyl-Gruppen und/oder Ethenylen-Gruppen, und/oder Thiol-Gruppen und/oder Thiocarbamat-Gruppen, insbesondere Thionurethan-Gruppen und/oder Thiolurethan-Gruppen und/oder Dithiourethan-Gruppen, an der Hybridschicht und ungesättigten, funktionellen Gruppen, insbesondere mit mindestens einer radikalisch polymerisierbaren Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung, beispielsweise von Vinyl-Gruppen und/oder Allyl-Gruppen und/oder Ethenylen-Gruppen, des Elastomers beziehungsweise der Polymermasse zur Ausbildung des Elastomers ausgebildet sein.
  • Eine kovalente Verbindung der Hybridschicht mit dem Elastomer über Thioether-Einheiten kann beispielsweise auch durch eine Additionsreaktion von Thiol-Gruppen an der Hybridschicht mit Epoxid-Gruppen des Elastomers beziehungsweise der Polymermasse zur Ausbildung des Elastomers, oder umgekehrt dazu, durch eine Additionsreaktion von Epoxid-Gruppen an der Hybridschicht mit Thiol-Gruppen des Elastomers beziehungsweise der Polymermasse zur Ausbildung des Elastomers ausgebildet sein.
  • Eine kovalente Verbindung der Hybridschicht mit dem Elastomer über Silicium-Kohlenstoff-Bindungen kann beispielsweise durch eine Hydrosilylierungsreaktion von ungesättigten, funktionellen Gruppen, insbesondere mit mindestens einer radikalisch polymerisierbaren Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung, beispielsweise von Methacrylat-Gruppen und/oder eine Acrylat-Gruppen und/oder Vinyl-Gruppen und/oder Allyl-Gruppen und/oder Ethenylen-Gruppen, an der Hybrid-Beschichtung mit Hydrosilan-Gruppen des Elastomers beziehungsweise der Polymermasse zur Ausbildung des Elastomers, oder umgekehrt dazu, durch eine Hydrosilylierungsreaktion von Hydrosilan-Gruppen an der Hybrid-Beschichtung mit ungesättigten, funktionellen Gruppen, insbesondere mit mindestens einer radikalisch polymerisierbaren Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung, beispielsweise von Methacrylat-Gruppen und/oder eine Acrylat-Gruppen und/oder Vinyl-Gruppen und/oder Allyl-Gruppen und/oder Ethenylen-Gruppen, des Elastomers beziehungsweise der Polymermasse zur Ausbildung des Elastomers ausgebildet sein.
  • Eine kovalente Verbindung der Hybridschicht mit dem Elastomer 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 des Elastomers beziehungsweise der Polymermasse zur Ausbildung des Elastomers oder umgekehrt dazu, durch eine Additionsreaktion und/oder durch eine Veresterungsreaktion von Epoxid-Gruppen und/oder Hydroxy-Gruppen an der Hybridschicht mit Carbonsäure-Gruppen des Elastomers beziehungsweise der Polymermasse zur Ausbildung des Elastomers ausgebildet sein.
  • Insbesondere kann die Hybridschicht über Alkylen-Einheiten und/oder Amin-Einheiten, beispielsweise sekundäre und/oder tertiäre Amin-Einheiten, und/oder Ether-Einheiten und/oder Schwefel-Brücken und/oder Thioether-Einheiten (R-S-R*) und/oder Silicium-Kohlenstoff-Bindungen kovalent mit dem Elastomer verbunden sein. So kann eine hohe Hydrolysebeständigkeit und/oder Medienbeständigkeit erzielt werden.
  • 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, beispielsweise physikalische, Haftungseigenschaften und gegebenenfalls auch zusätzlich gute, beispielsweise chemische, Anbindungseigenschaften für Elastomere aufweisen, besonders dicht, hydrolysebeständig und/oder medienbeständig und stabil sein und zudem als Korrosionsschutzschichten für metallische Oberflächen dienen.
  • Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform basiert das Elastomer auf mindestens einem Kautschuk oder ist ein thermoplastisches Elastomer.
  • Im Rahmen einer speziellen Ausgestaltung dieser Ausführungsform ist das Elastomer ein thermoplastisches Elastomer. Dabei kann insbesondere auf die Hybridschicht das thermoplastische Elastomer in Form einer Schicht, insbesondere eine thermoplastische Elastomerschicht, aufgebracht sein. Auf die thermoplastische Elastomerschicht kann dabei ein weiterer Kunststoff, beispielsweise ein Thermoplast, zum Beispiel ein Polyamid und/oder Polyolefin, zum Beispiel Polypropylen (PP) und/oder Polyethylen (PE), und/oder Polyester, zum Beispiel Polybutylenterephthalat (PBT) und/oder Polyethylenterephthalat (PET), und/oder ein weiteres Elastomer und/oder ein Duroplast, aufgebracht 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 und/oder aus Stahl, beispielsweise aus einer Edelstahllegierung, zum Beispiel aus einer Magnesium-Edelstahllegierung, 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 und/oder aus Stahl, beispielsweise aus einer Edelstahllegierung, zum Beispiel aus einer Magnesium-Edelstahllegierung, sein.
  • Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform ist das Bauteil ein Teil eines Lagers und/oder ein Teil eines Schwingungsdämpfers oder ein Teil eines Ventils, beispielsweise ein Ventilstößel, oder ein Teil eines Wischblatts, beispielsweise eine Wischgummi-Schiene, und/oder ein elektronisches und/oder elektrisches Bauteil.
  • Zum Beispiel kann der Bauteil-Kunststoff-Verbund ein Lager und/oder ein Schwingungsdämpfer oder ein Ventil oder ein Wischblatt, beispielsweise für einen Scheibenwischer, oder ein Teil hiervon, zum Beispiel ein Ventilstößel mit Dichtung, insbesondere gegen einen Ventilsitz, oder eine elektronische Schaltung, beispielsweise welche Silicium-Chips und/oder Niedertemperatur-Einbrand-Keramiken (LTCC; Englisch: Low Temperature Cofired Ceramics) und/oder eine Leiterplatte beziehungsweise Platine, zum Beispiel eine mit Elektronik bestückte Leiterplatte beziehungsweise Platine, umfasst, sein.
  • Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform ist der Bauteil-Kunststoff-Verbund durch ein erfindungsgemäßes Verfahren hergestellt.
  • Der Bauteil-Kunststoff-Verbund kann beispielsweise ein spritzgegossener beziehungsweise Kunststoff-Bauteil-Verbund sein. Dabei kann das Bauteil zumindest im Bereich der Hybridschicht mit der Polymermasse überspritzt und/oder umspritzt sein.
  • Der Bauteil-Kunststoff-Verbund kann beispielsweise eine Dichtverpackung sein, zum Beispiel in welcher das Bauteil durch die Hybridschicht und das darauf aufgebrachten Elastomer dicht, insbesondere flüssigkeitsdicht, beispielsweise wasserdicht, und/oder feuchtedicht und/oder gasdicht, insbesondere mediendicht, verpackt und/oder mit einer Dichtfunktion und/oder Ausgleichsfunktion ausgestattet sein.
  • 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 Figuren, die Figurenbeschreibung und das Ausführungsbeispiel verwiesen.
  • Figurenliste
  • Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Gegenstände werden durch die Zeichnungen und das Ausführungsbeispiel veranschaulicht und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Dabei ist zu beachten, dass die Zeichnungen und das Ausführungsbeispiel nur beschreibenden Charakter haben und nicht dazu gedacht sind, die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken. Es zeigen
    • 1 einen schematischen Querschnitt durch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bauteil-Kunststoff-Verbundes; und
    • 2 einen schematischen Querschnitt durch eine weitere 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 mit mindestens einer funktionellen Gruppe beschichtet. Auf der Hybridschicht 12 ist ein Elastomer 13 aufgebracht. Dabei ist die Hybridschicht 12 über Alkylen-Einheiten und/oder Amin-Einheiten und/oder Ether-Einheiten und/oder Thioether-Einheiten und/oder Schwefel-Brücken und/oder Silicium-Kohlenstoff-Bindungen und/oder Carbonsäureester-Einheiten kovalente mit dem Elastomer 13 verbunden (nicht dargestellt).
  • Die kovalente Verbindung der Hybridschicht 12 mit dem Elastomer 13 über Alkylen-Einheiten und/oder Amin-Einheiten und/oder Ether-Einheiten und/oder Thioether-Einheiten und/oder Schwefel-Brücken und/oder Silicium-Kohlenstoff-Bindungen und/oder Carbonsäureester-Einheiten kann insbesondere durch ein Verfahren ausgebildet werden, in dem in einem Verfahrensschritt a) das Bauteil 11 mit einer, insbesondere silicium- und sauerstoffhaltigen, teilweise anorganischen und teilweise organischen Hybrid-Beschichtung 12 mit mindestens einer funktionellen Gruppe mittels eines Beschichtungsverfahrens, welches eine chemische Reaktion mindestens einer Organosiliciumverbindung als Präkursor und einen Abscheideprozess aus einer Gasphase umfasst, beschichtet wird. In einem Verfahrensschritt b) wird dabei eine Polymermasse 13 zur Ausbildung eines Elastomers 13 auf die Hybridschicht aufgebracht. Dabei umfasst die Polymermasse mindestens ein Polymer und/oder Präpolymer und/oder Oligomer mit mindestens einer Wiederholungseinheit mit mindestens einer funktionellen Gruppe und/oder mindestens ein polymerisierbares Monomer und/oder Oligomer und/oder Lösungsmittel mit mindestens einer funktionellen Gruppe und/oder mindestens ein Vernetzungsmittel, beispielsweise Vulkanisationsmittel, mit mindestens einer funktionellen Gruppe. In einem Verfahrensschritt c) wird dabei die Polymermasse zu dem Elastomer 13 verfestigt. Durch eine Reaktion der mindestens einen funktionellen Gruppe der Hybridschicht 12 mit der mindestens einen funktionellen Gruppe der Polymermasse wird dabei eine kovalente Bindung zwischen der Hybridschicht 12 und dem Elastomer 13, insbesondere über Alkylen-Einheiten und/oder Amin-Einheiten und/oder Ether-Einheiten und/oder Thioether-Einheiten und/oder Schwefel-Brücken und/oder Silicium-Kohlenstoff-Bindungen und/oder Carbonsäureester-Einheiten, ausgebildet.
  • 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, beispielsweise in einem Verfahrensschritt a), 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 werden.
  • Die Polymermasse 13 kann beispielsweise auf mindestens einem Kautschuk und/oder mindestens einem erweichten oder geschmolzenen oder gelösten, insbesondere geschmolzenen oder gelösten, thermoplastischen Elastomer basieren.
  • Bei der in 2 gezeigten Ausführungsform ist das Elastomer 13 ein thermoplastisches Elastomer und in Form einer Schicht, insbesondere einer thermoplastischen Elastomerschicht 13, ausgebildet. Auf die thermoplastische Elastomerschicht 13 ist dabei, beispielsweise in einem Verfahrensschritt d), eine weitere Polymermasse zur Ausbildung eines weiteren Kunststoffs 14, beispielsweise zur Ausbildung eines Thermoplasts, zum Beispiel Polyamid und/oder Polyolefin, zum Beispiel Polypropylen (PP) und/oder Polyethylen (PE), und/oder Polyester, zum Beispiel Polybutylenterephthalat (PBT) und/oder Polyethylenterephthalat (PET), und/oder eines weiteren Elastomers und/oder eines Duroplasts, aufgebracht. Diese kann, beispielsweise in einem Verfahrensschritt e), zu dem weiteren Kunststoff 14 verfestigt werden.
  • Ausführungsbeispiel
  • Mittels chemischer Gasphasenabscheidung (CVD; Englisch: Chemical Vapour Deposition) wird auf einem Substrat eine mit Vinyl-Gruppen funktionalisierte, insbesondere silicium- und sauerstoffhaltige, teilweise anorganische und teilweise organische Hybrid-Beschichtung abgeschieden. Dabei wird ein > 200 °C heißes Gasgemisch verwendet, welches die Organosilicium-Präkursoren Tetraethylorthosilikat (TEOS) und Vinyltrimethoxysilan, Wasser, Essigsäure und ein wasserstoffhaltiges Schutzgas, beispielsweise aus 97,3 Vol.-% Argon und 2,7 % Wasserstoff, umfasst. Der Anteil von den Organosilicium-Präkursoren Tetraethylorthosilikat und Vinyltrimethoxysilan an dem Gasgemisch beträgt in Summe ≤ 1,5 Vol.-%, wobei der Tetraethylorthosilikat-Anteil höher als der Vinyltrimethoxysilan ist. Der Anteil von Wasser und Essigsäure an dem Gasgemisch beträgt in Summe ≤ 4,5 Vol.-%, wobei der Essigsäure-Anteil höher als der Wasser-Anteil ist. Der Anteil von dem wasserstoffhaltigen Schutzgas an dem Gasgemisch beträgt ≥ 94 Vol.-%.
  • Eine auf diese Weise ausgebildete, mit Vinyl-Gruppen funktionalisierte Hybrid-Beschichtung kann zum Beispiel mit Fluorsilikon-Kautschuken mit Methacrylat-Gruppen und/oder mit durch Schwefel-Vulkanisation von Kautschuken ausgebildeten Elastomeren kovalente Bindungen ausbilden und dadurch sehr gute Haftungs- und Anbindungseigenschaften für derartige Materialien aufweisen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 1699612 B1 [0013]
    • WO 2007/003490 A1 [0013]

Claims (16)

  1. 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) mit mindestens einer funktionellen Gruppe mittels eines Beschichtungsverfahrens, welches eine chemische Reaktion mindestens einer Organosiliciumverbindung als Präkursor und einen Abscheideprozess aus einer Gasphase umfasst, b) Aufbringen einer Polymermasse zur Ausbildung eines Elastomers (13) auf die Hybridschicht (12), wobei die Polymermasse mindestens ein Polymer und/oder Präpolymer und/oder Oligomer mit mindestens einer Wiederholungseinheit mit mindestens einer funktionellen Gruppe und/oder mindestens ein polymerisierbares Monomer und/oder Oligomer und/oder Lösungsmittel mit mindestens einer funktionellen Gruppe und/oder mindestens ein Vernetzungsmittel mit mindestens einer funktionellen Gruppe umfasst, und c) Verfestigen der Polymermasse zu dem Elastomer (13), wobei durch eine Reaktion der mindestens einen funktionellen Gruppe der Hybridschicht (12) mit der mindestens einen funktionellen Gruppe der Polymermasse eine kovalente Bindung zwischen der Hybridschicht (12) und dem Elastomer (13) ausgebildet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Beschichten in Verfahrensschritt a) mittels chemischer Gasphasenabscheidung aus einer mindestens eine Organosiliciumverbindung als Präkursor umfassenden Gasphase erfolgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei in Verfahrensschritt a) die Gasphase mindestens eine Organosiliciumverbindung mit mindestens einer funktionellen Gruppe als Präkursor umfasst.
  4. 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, und/oder wobei die Gasphase in Verfahrensschritt a) eine reduzierende oder inerte Gasphase ist, insbesondere wobei die Gasphase Wasserstoff enthält, und/oder wobei die Gasphase in Verfahrensschritt a) mindestens eine Säure, insbesondere mindestens eine Brϕnsted-Säure, und/oder Wasser umfasst.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die mindestens eine funktionelle Gruppe der Hybridschicht (12) und/oder der mindestens einen Organosiliciumverbindung eine ungesättigte, funktionelle Gruppe, insbesondere 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 Thiocarbamat-Gruppe, insbesondere 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 IsocyanatGruppe und/oder eine Thiocyanat-Gruppe und/oder eine Isothiocyanat-Gruppe und/oder eine Nitril-Gruppe umfasst oder ist.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die mindestens eine Organosiliciumverbindung ein Organosilan umfasst oder ist, insbesondere wobei die mindestens eine funktionelle Gruppe der Hybridschicht (12) und/oder der mindestens einen Organosiliciumverbindung über eine Silicium-Kohlenstoff-Bindung an Silicium angebunden ist.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Gasphase in Verfahrensschritt a) weiterhin - mindestens eine weitere Organosiliciumverbindung mit mindestens einer weiteren funktionellen Gruppe als Präkursor, und/oder - mindestens einen Kieselsäureester, insbesondere ortho-Kieselsäureester, umfasst.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei in Verfahrensschritt b) die Polymermasse (13) mindestens ein erweichtes oder geschmolzenes oder gelöstes, insbesondere geschmolzenes oder gelöstes, thermoplastisches Elastomer umfasst oder ist.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei in Verfahrensschritt b) die Polymermasse (13) - mindestens einen Kautschuk, insbesondere mindestens einen Synthesekautschuke, insbesondere Isopren-Kautschuk und/oder Butylkautschuk und/oder Butadien-Kautschuk und/oder Styrol-Butadien-Kautschuk und/oder Acrylnitril-Butadien-Kautschuk und/oder hydrierten Acrylnitril-Butadien-Kautschuk und/oder Chloropren-Kautschuk und/oder Silikon-Kautschuk und/oder ein fluoriertes Elastomer, insbesondere Fluorsilikon-Kautschuk und/oder Fluor-Kautschuk und/oder Perfluor-Kautschuk, und/oder Ethylen-Propylen-Copolymer-Kautschuk und/oder Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk und/oder Epichlorhydrin-Kautschuk, und/oder Naturkautschuk, und/oder - mindestens ein erweichtes oder geschmolzenes oder gelöstes, insbesondere geschmolzenes oder gelöstes, styrolbasiertes und/oder amidbasiertes und/oder urethanbasiertes und/oder esterbasiertes thermoplastisches Elastomer umfasst.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei in Verfahrensschritt b) die Polymermasse (13) - Isopren-Kautschuk und/oder Butylkautschuk und/oder Butadien-Kautschuk und/oder Styrol-Butadien-Kautschuk und/oder Acrylnitril-Butadien-Kautschuk und/oder hydrierten Acrylnitril-Butadien-Kautschuk und/oder Chloropren-Kautschuk und/oder Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk und/oder Silikon-Kautschuk und/oder Fluorsilikon-Kautschuk und/oder Epichlorhydrin-Kautschuk und/oder - mindestens ein erweichtes oder geschmolzenes oder gelöstes, insbesondere geschmolzenes oder gelöstes, styrolbasiertes und/oder amidbasiertes und/oder urethanbasierten thermoplastisches Elastomer, umfasst.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die mindestens eine funktionelle Gruppe, insbesondere der mindestens einen Wiederholungseinheit des mindestens einen Polymers und/oder Präpolymers und/oder Oligomers und/oder des mindestens einen polymerisierbaren Monomers und/oder Oligomers und/oder Lösungsmittels und/oder des mindestens einen Vernetzungsmittels, insbesondere Vulkanisationsmittels, der Polymermasse eine ungesättigte, funktionelle Gruppe, insbesondere eine Vinyl-Gruppe und/oder eine Methacrylat-Gruppe und/oder eine Acrylat-Gruppe und/oder eine Ethenylen-Gruppe, und/oder eine Epoxid-Gruppe und/oder eine Hydroxy-Gruppe und/oder eine Hydrosilan-Gruppe.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Elastomer (13) ein thermoplastisches Elastomer ist und die Polymermasse in Form einer Schicht auf die Hybridschicht (12) aufgebracht wird, wobei das Verfahren weiterhin die Verfahrensschritte d) Aufbringen einer weiteren Polymermasse zur Ausbildung eines weiteren Kunststoffs (14) auf die Schicht aus dem thermoplastischen Elastomer (13) und e) Verfestigen der weiteren Polymermasse zu dem weiteren Kunststoff (14) umfasst.
  13. Bauteil-Kunststoff-Verbund (10), insbesondere hergestellt durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, 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 Elastomer (13) aufgebracht ist, wobei die Hybridschicht (12) über - Alkylen-Einheiten und/oder - Amin-Einheiten und/oder - Ether-Einheiten und/oder - Schwefel-Brücken und/oder - Thioether-Einheiten und/oder - Silicium-Kohlenstoff-Bindungen und/oder - Carbonsäureester-Einheiten kovalent mit dem Elastomer (13) verbunden ist.
  14. Bauteil-Kunststoff-Verbund (10) nach Anspruch 13, wobei die Hybridschicht (12) Siloxan-Strukturen und/oder Silsesquioxan-Strukturen und/oder amorphes Siliciumdioxid, insbesondere organisch-anorganische Hybridpolymere mit Siloxan-Strukturen und/oder Silsesquioxan-Strukturen und/oder Bereichen aus amorphem Siliciumdioxid, umfasst.
  15. Bauteil-Kunststoff-Verbund (10) nach Anspruch 13 oder 14, wobei das Elastomer (13) ein thermoplastisches Elastomer ist, insbesondere wobei auf die Hybridschicht (12) eine thermoplastische Elastomerschicht (13) aufgebracht ist, wobei auf die thermoplastische Elastomerschicht (13) ein weiterer Kunststoff, insbesondere ein Thermoplast (14), aufgebracht ist.
  16. Bauteil-Kunststoff-Verbund (10) nach einem der Ansprüche 13 bis 15, 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, insbesondere wobei das Bauteil (11) ein Teil eines Lagers oder Schwingungsdämpfers oder Ventils oder Wischblatts ist.
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