DE102022122277A1

DE102022122277A1 - Vakuumbeschichtung zur Vermeidung von Quietsch- und Knarz-Geräuschen

Info

Publication number: DE102022122277A1
Application number: DE102022122277.2A
Authority: DE
Inventors: Ralf Rochotzki; Osman Yücelis
Original assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2022-09-02
Filing date: 2022-09-02
Publication date: 2024-03-07

Abstract

Es wird eine Vorrichtung (100) vorgeschlagen, welche zumindest zwei Kunststoffanordnungen (10, 20) aufweisen, die im Kontakt zueinander sind. Eine erste Kunststoffanordnung (10) weist eine Dünnschicht (30) auf, welche auf zumindest einer inneren Oberfläche der ersten Kunststoffanordnung (10) angeordnet ist. Die innere Oberfläche der ersten Kunststoffanordnung (10) ist angrenzend an einer äußeren Oberfläche der zweiten Kunststoffanordnung (20) angeordnet. Zudem ist die Dünnschicht (30) mittels Vakuumtechnik an die innere Oberfläche der ersten Kunststoffanordnung (10) angebracht und dazu ausgeführt, Reibung zwischen den zwei Kunststoffanordnungen (10, 20) zu mindern.

Description

Die Erfindung betrifft allgemein das Gebiet der Kunststoffanordnungen und insbesondere der Kunststoffpaarungen von mehreren Kunststoffanordnungen. Im Speziellen betrifft die Erfindung eine Vorrichtung, ein Innenraumbauteil für ein Fahrzeug, ein Fahrzeug mit einem solchen Innenraumbauteil sowie ein Verfahren zum Anbringen einer Dünnschicht auf zumindest einer Oberfläche einer Kunststoffanordnung.
Vorrichtungen oder Anordnungen, die eine Kunststoffpaarung aufweisen, d.h. zumindest zwei Kunststoffanordnungen aufweisen, welche aneinander angrenzend sind, können störende Quietsch- und Knarz-Geräusche bei der Verwendung der entsprechenden Vorrichtung verursachen.
Bisherige bekannte Lösungen um die Reibung zwischen zwei angrenzenden Kunststoffteilen oder Kunststoffanordnungen zu mindern oder gar zu vermeiden, sind jedoch mit sichtlichen Nachteile verbunden.
Eine bekannte Lösung, um die Quietsch- und Knarz-Geräusche bei Kunststoffpaarungen zu mindern, kann darin gesehen werden, die Auswahl geeigneter Kunststoffpaarungen anzupassen, bzw. sich auf eine bestimmte Auswahl zu beschränken. Kunststoffe können aber aus lichttechnischen und/oder anwendungstechnischen Gründen vorgegeben sein, weshalb die Suche nach alternativen Kunststoffen sich häufig als schwierig erweist.
Um Reibung zwischen zwei oder mehr angrenzenden Kunststoffteilen zu verringern, kann alternativ die konstruktive Gestaltung der Oberfläche angepasst werden, bzw. derart optimiert werden, dass so wenig wie möglich Reibung zwischen den Teilen besteht. Hierzu können beispielsweise die Kontaktpunkte klein gehalten werden. Dies ist jedoch mit einer relativ großen Einschränkung in der Gestaltungsfreiheit der Teile verbunden.
Eine weitere bekannte Lösung kann darin gesehen werden, eine reibungsmindernde Beschichtung aus Lackbasis auf eine entsprechende Oberfläche anzubringen. Solche Beschichtungen haben jedoch lacktypische Dicken im 10 µm Bereich oder sogar größer. Durch die damit verbundene Materialanhäufung können dekorative oder funktionelle, wie z. B. lichttechnische, Nachteile entstehen. Die im Lack enthaltenen Lösemittel können zudem mit bestimmten Kunststoffen nicht kompatibel sein und können daher diese angreifen. Die Applikation oder lokale Applikation kann sich zudem aufwendig erweisen.
Für einige Anwendungen können reibungsmindernde Fette oder Schmierstoffe eingebracht werden. Bei reibungsmindernden Fetten oder Schmierstoffen werden jedoch im Vergleich zu Dünnschichten relativ große Materialmengen appliziert, die neben den Problemen, wie sie bei einer lackbasierten Beschichtung auftreten, zusätzlich hinsichtlich Migration in andere Bauteil-Bereiche oder Ausgasung oder Verharzung kritisch sein können.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile zwischen zwei Kunststoffanordnungen zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung vorzuschlagen, welche eine Kunststoffpaarung aufweist, die reibungsmindernd ist. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung mit Kunststoffanordnungen vorzuschlagen, bei welcher störende Quietsch- und/oder Knarz-Geräusche vermindert oder ganz vermieden werden.
Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch ein Innenraumbauteil mit den Merkmalen des Anspruchs 7, durch ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 8 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 9. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Innenraumbauteil, dem Fahrzeug und/oder dem Verfahren und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
Mit Ausführungsformen der Erfindung kann in vorteilhafter Weise eine Vorrichtung, die das Verursachen von störenden Quietsch- und Knarz-Geräuschen mindert und/oder verhindert, bereitgestellt werden. Mit einer solchen Vorrichtung können Kunststoffanordnungen mit reibungsmindernder Paarung bereitgestellt werden.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Vorrichtung aufweisend zumindest zwei Kunststoffanordnungen, welche im Kontakt zueinander sind. Eine erste Kunststoffanordnung weist eine Dünnschicht auf, welche auf zumindest einer inneren Oberfläche der ersten Kunststoffanordnung angeordnet ist. Die innere Oberfläche der ersten Kunststoffanordnung ist dabei angrenzend an einer äußeren Oberfläche der zweiten Kunststoffanordnung angeordnet, und wobei die Dünnschicht mittels Vakuumtechnik und/oder mittels einem Niederdruck-Plasmaverfahren an die innere Oberfläche der ersten Kunststoffanordnung angebracht ist und dazu ausgeführt ist, Reibung zwischen den zwei Kunststoffanordnungen zu mindern.
Mit anderen Worten wird eine Vorrichtung vorgeschlagen, welche zwei Kunststoffanordnungen aufweist, die wiederum zusammen gepaart sein können. Zwischen den zwei Kunststoffanordnungen kann sich eine Dünnschicht befinden, welche reibungsmindernd ausgebildet ist. Eine solche Dünnschicht kann mittels Vakuumtechnik an zumindest eine innere Oberfläche der ersten Kunststoffanordnung angebracht sein. Bei der inneren Oberfläche der ersten Kunststoffanordnung kann es sich grundsätzlich um jede Oberfläche der ersten Kunststoffanordnung handeln, die im Kontakt, bzw. über die Dünnschicht im indirekten Kontakt, mit einer Oberfläche der zweiten Kunststoffanordnung ist. Eine vakuumtechnisch applizierte Dünnschicht kann somit zur Reibungsverringerung zwischen den Kontaktpartnern bzw. den zwei Kunststoffanordnungen angewendet werden.
Bei den Kunststoffanordnungen kann es sich um zwei unterschiedliche Kunststoffanordnungen oder um zwei ähnliche Kunststoffanordnungen handeln. Es sei bemerkt, dass die Bezeichnung „erste“ und „zweite“ lediglich zur Unterscheidung der zwei Kunststoffanordnungen dient und daher auch die erste Kunststoffanordnung die zweite bezeichnen kann und vice versa. Im Allgemeinen kann es sich bei einer Kunststoffanordnung um ein Bauteil, ein Element, eine Vorrichtung, welche vorwiegend aus Kunststoff gefertigt ist, handeln. Generell können die zwei Kunststoffanordnungen derart ausgebildet sein, dass sie formschlüssig ineinander oder miteinander gepaart sind. Im Kontext der vorliegenden Offenbarung können die zwei Kunststoffanordnungen anliegend aneinander angeordnet sein, d. h., über zumindest eine Oberfläche im direkten oder indirekten Kontakt, etwa via der Dünnschicht, sein. Es sei bemerkt, dass die Kunststoffanordnungen lichtdurchlässig ausgebildet sein können. Die erste und die zweite Kunststoffanordnung können dabei vorwiegend durchsichtig ausgebildet sein.
Im Kontext der vorliegenden Offenbarung ist der Begriff Dünnschicht breit zu verstehen. Darunter kann zum Beispiel eine Beschichtung verstanden werden. Die Dünnschicht kann auf einer inneren Oberfläche der ersten Kunststoffanordnung sowie auch auf mehreren Oberflächen der ersten Kunststoffanordnung angeordnet sein. Es kann sich als vorteilhaft erweisen, die Dünnschicht auf allen Oberflächen der ersten Kunststoffanordnung, welche einer Oberfläche der zweiten Kunststoffanordnung angrenzen, anzuordnen. Es ist zudem denkbar, dass eine Oberfläche, wie etwa eine äußere Oberfläche, der zweiten Kunststoffanordnung eine Dünnschicht aufweist. Generell kann die Dünnschicht dünn ausgebildet sein, d. h., mit einer Dicke kleiner als 1,00 µm, kleiner als 0,50 µm oder kleiner als 0,10 µm.
Eine solche Dünnschicht kann mit einer Vakuumtechnik an die innere Oberfläche der ersten Kunststoffanordnung und/oder an mehreren Oberflächen der ersten Kunststoffanordnung, insbesondere auf dem gesamten Umfang der Kunststoffanordnung, angebracht sein. Es kann sich dabei um das Aufbringen von hydrophoben, reibungsmindernden organischen Schichten mittels Vakuumtechnik handeln. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise eine dünne, insbesondere dünn im Vergleich zu den Beschichtungen des Stands der Technik, transparente und/oder dekorativ unauffällige reibungsmindernde Beschichtung der Kunststoffanordnung bereitgestellt werden.
Der Materialeinsatz bei einer solchen Dünnschicht und entsprechend bei einer solchen Vorrichtung kann gering sein, sodass in Hinsicht auf Nachhaltigkeit und Ökologie die mit Vakuumtechnik aufgebrachte Dünnschicht den mit Lackierung aufgebrachten Schichten überlegen ist. Auch gegenüber Schmierung stellt sich eine mit Vakuumtechnik aufgebrachte Dünnschicht als besonders vorteilhaft hinsichtlich Nachhaltigkeit und Ökologie dar.
Durch die Vorrichtung und insbesondere die Dünnschicht der Vorrichtung können störende Quietsch- und Knarz-Geräusche bei einer solchen Kunststoffanordnungspaarung in vorteilhafter Weise verhindert bzw. verringert werden.
Gemäß einer Ausführungsform der Vorrichtung ist die Dünnschicht lichtdurchlässig ausgebildet.
Mit anderen Worten kann die Dünnschicht teilweise oder vorwiegend transparent ausgebildet sein. Insbesondere bei Optik-Bauelementen, d.h. bei Optik-Kunststoffanordnungen, wie etwa einer Beleuchtung, einer Bedeckung einer Lichtanlage oder der Gleichen, kann sich eine hohe Lichttransmission der Dünnschicht als vorteilhaft erweisen. Dies kann eine Minderung der Lichtintensität vermeiden und/oder eine mögliche Farbdrift mindern bzw. vermeiden.
Zudem sei bemerkt, dass eine lichtdurchlässige Dünnschicht in der Regel die Optik der jeweiligen beschichteten Teile, Anordnungen oder Elemente nicht oder wenig beeinflusst.
Gemäß einer Ausführungsform der Vorrichtung umfasst die Dünnschicht PTFE (Polytetrafluorethylen), FEP (FluorEthylenPropylen) und/oder andere fluorhaltige Polymere.
Eine Dünnschicht, welche einen Anteil an PTFE, FEP und/oder andere fluorhaltige Polymere aufweist, hat sich als reibungsmindernd erwiesen. Für eine Antiknarzbeschichtung kann sich die Verwendung von PTFE, FEP oder anderen fluorhaltigen Polymeren daher als vorteilhaft erweisen. Gemäß einer Ausführungsform der Vorrichtung ist die zweite Kunststoffanordnung ein Lichtleiter und die erste Kunststoffanordnung ist eine Lichtscheibe, insbesondere eine zur Halterung des Lichtleiters ausgebildete Lichtscheibe.
Mit anderen Worten können die zwei Kunststoffanordnungen dazu ausgebildet sein, eine Lichtquelle zu ergänzen bzw. an einer Lichtquelle angeordnet zu sein. Die zwei Kunststoffanordnungen können dabei vorwiegend durchsichtig sein. Die erste und/oder die zweite Kunststoffanordnung kann zudem derart ausgebildet sein, dass ein Lichteffekt bei deren Beleuchtung erreicht werden kann. So kann zum Beispiel die Lichtscheibe als Milchglasscheibe ausgebildet sein.
Die Lichtscheibe kann dazu ausgebildet sein, einen Lichtleiter, d.h. die zweite Kunststoffanordnung zu halten, bzw. aufzunehmen. Hierfür kann eine mechanische Schnittstelle vorgesehen sein, über welche der Lichtleiter und die Lichtscheibe miteinander verbunden, gekoppelt oder befestigt werden können. Die Lichtscheibe kann beispielsweise eine Einkerbung bilden, in welche der Lichtleiter befestigbar sein kann.
Es sei bemerkt, dass der Lichtleiter, d.h. die zweite Kunststoffanordnung, PMMA umfassen kann.
Gemäß einer Ausführungsform der Vorrichtung weist die Dünnschicht einen Oberflächenkontaktwinkel von zumindest 100° auf.
Der Oberflächenkontaktwinkel einer Flüssigkeit auf einem Festkörper, auch als Anschlusswinkel bezeichnet, bezeichnet den Flächenwinkel, den die Oberflächen des Festkörpers und der Flüssigkeit entlang ihrer Berührungslinie bilden.
Mit anderen Worten kann die Dünnschicht hydrophob oder ultrahydrophob ausgebildet sein. Es hat sich herausgestellt, dass eine hydrophobe Oberfläche Reibungen, und somit Quietsch- und Knarz-Geräusche, unterdrücken kann.
Gemäß einer Ausführungsform der Vorrichtung ist die zweite Kunststoffanordnung dazu ausgebildet, eine Lichtquelle aufzunehmen, und/oder dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der zwei Kunststoffanordnungen eine mechanische Schnittstelle zum Anbringen der zwei Kunststoffanordnungen an einem Innenraumbauteil eines Fahrzeugs aufweist.
Mit anderen Worten, kann die Vorrichtung ein Bauelement bilden, welches zur Aufnahme einer Lichtquelle ausgeführt sein kann. Es kann sich dabei vorteilhaft erweisen, dass die zwei Kunststoffanordnungen lichtdurchlässig ausgebildet sind. Die Vorrichtung kann mittels einer mechanischen Schnittstelle an zumindest einer der zwei Kunststoffanordnungen an einem Innenraumbauteil des Fahrzeugs angebracht werden.
Somit kann beispielsweise eine ambiente Beleuchtung im Innenraum des Fahrzeugs bereitgestellt werden, welche Quietsch- und Knarz-Geräusche mindernd ausgebildet sein kann.
Bei der mechanischen Schnittstelle kann es sich um eine Steckverbindung, eine Klips-Verbindung, eine Klettverbindung, eine Schraubverbindung, eine Schweißverbindung und/oder eine Rastverbindung handeln. Hierfür kann die mechanische Schnittstelle einen Haken, eine Rastnase, eine Schraube, eine Öse und/oder eine Steckvorrichtung aufweisen.
Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Innenraumbauteil für ein Fahrzeug, aufweisend zumindest eine mechanische Gegenschnittstelle zum Befestigen einer Vorrichtung, insbesondere einer Vorrichtung wie voranstehend und nachfolgend beschrieben, an das Innenraumbauteil.
Mit anderen Worten wird ein Innenraumbauteil für ein Fahrzeug vorgeschlagen, welches strukturell dazu ausgebildet sein kann, eine Vorrichtung aufzunehmen. Die Vorrichtung und das Innenraumbauteil können ein formschlüssiges Befestigungssystem aufweisen und/oder können eine „Male-Female“ strukturelle Beziehung haben. Bei der mechanischen Gegenschnittstelle kann es sich um eine Steckverbindung, eine Klips-Verbindung, eine Klettverbindung, eine Schraubverbindung, eine Schweißverbindung und/oder eine Rastverbindung handeln. Hierfür kann die mechanische Gegenschnittstelle einen Haken, eine Rastnase, eine Schraube, eine Öse und/oder eine Steckvorrichtung aufweisen.
Beim Innenraumbauteil kann es sich um einen Sitz oder mehrere Sitzbänke, ein Armaturenbrett und/oder sonstige Armaturen und Bedienelemente des Innenraums eines Fahrzeugs handeln.
Ein dritter Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Fahrzeug, aufweisend ein Innenraumbauteil wie voranstehend und nachfolgend beschrieben und eine Vorrichtung, insbesondere eine Vorrichtung wie voranstehend und nachfolgend beschrieben.
Ein solches Fahrzeug kann derart ausgebildet sein, dass es störende Quietsch- und Knarz-Geräusche, insbesondere Quietsch- und Knarz-Geräusche im Innenraum des Fahrzeugs, in vorteilhafter Weise unterdrücken kann.
Ein vierter Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anbringen einer Dünnschicht auf zumindest eine Oberfläche einer Kunststoffanordnung, insbesondere einer Kunststoffanordnung einer Vorrichtung wie voranstehend und nachfolgend beschrieben, aufweisend folgende Schritte:

• Verdampfungsgut wird in einen Verdampfer einer Vakuumanlage eingebracht,
• vor dem Verdampfer in die Vakuumanlage wird die Kunststoffanordnung fest positioniert, oder so gehaltert, dass es während der Vakuumbeschichtung bewegt, insbesondere rotiert, werden kann,
• über ein Vakuum-Pumpensystem der Vakuumanlage wird ein vordefinierter Druck, insbesondere ein vordefinierter niedriger Druck, in der Vakuumanlage eingestellt,
• das Verdampfungsgut wird zur Bildung der Dünnschicht auf die zumindest eine Oberfläche der Kunststoffanordnung mit einer vordefinierten Spannung verdampft.

Mit anderen Worten, kann ein Bauteil, d. h. eine Kunststoffanordnung, in einer Vakuumanlage beschichtet werden. Insbesondere kann eine Vakuumanlage hierfür verwendet werden, bei der sich ein Verdampfer oberhalb einer Bodenplatte befinden kann und sich der Dampf nach oben ausbreiten kann.
In den Verdampfer kann das Verdampfungsgut, wie etwa PTFE Granulat, eingebracht bzw. eingelegt werden. Oberhalb des Verdampfers kann das Bauteil, d. h., die Kunststoffanordnung, in einem definierten Abstand von z. B. 30 cm, 20 cm oder 50 cm frei positioniert werden, sodass eine oder mehrere Oberflächen der ersten Kunststoffanordnung inkl. mögliche grabenförmige Bereiche, dem gedampften Verdampfungsgut, wie zum Beispiel dem PTFE-Dampf zugewandt sein können.
Die Kunststoffanordnung kann in die Vakuumanlage bzw. in eine Vakuumkammer der Vakuumanlage eingebracht werden. Daraufhin kann eine Abpumpphase eingeleitet werden. In der Vakuumanlage bzw. einer Vakuumkammer der Vakuumanlage, kann ein für die Vakuumaufdampfung notwendiger Druck eingestellt werden. Der Druck kann etwa im Bereich von etwa 10^-4 mbar oder tiefer eingestellt werden.
Das Verdampfungsgut kann dann verdampft werden. Hierzu kann zunächst eine geeignete niedrige Spannung an ein Verdampferschiffchen des Verdampfers angelegt werden. Die Höhe der Spannung kann dabei von der Art des Verdampfers abhängen. Es sei bemerkt, dass neben dem Aufdampfen die dünnen Schichten auch durch PE-CVD (plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung) mittels Plasmapolymerisation aufgebracht werden können. Hierfür können Fluor-haltige Prozessgase, z.B. C₂H₂F₄ im typischen Druckbereich von etwa 10^-3 mbar bis 10^-1 mbar als dünne Schichten auf den Bauteilen, d. h., auf eine Kunststoffanordnung abgeschieden werden.
Mit einem solchen Verfahren zum Anbringen einer Dünnschicht auf zumindest eine Oberfläche einer Kunststoffanordnung, kann eine Dünnschicht angebracht werden, welche reibungsmindernd ist und sodann Quietsch- und Knarz-Geräusche bei einer Paarung von einer solchen beschichteten Kunststoffanordnung vermeiden bzw. mindern kann.
Zudem kann mit dem voranstehend und nachfolgend beschriebenen Verfahren das gesamte Bauteil, d. h., die gesamte Kunststoffanordnung beschichtet werden, was aufgrund der geringen Schichtdicke der Dünnschicht in der Regel dekorativ unkritisch ist. Alternativ können auch Bereiche, welche nicht beschichtet werden sollen, abgedeckt bzw. maskiert werden.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird als Verdampfungsgut PTFE (Polytetrafluorethylen), FEP (FluorEthylenPropylen) und/oder andere fluorhaltige Polymere verdampft.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens weist das Verfahren ferner folgenden Schritt auf:

• die vordefinierte Spannung des Verdampfers und/oder der Druck der Vakuumanlage wird über eine Steuereinheit der Vakuumanlage gesteuert.

Die vordefinierte Spannung und/oder der Druck der Vakuumanlage kann von der Art und der Zusammensetzung des Verdampfungsgutes abhängen. Die Spannung kann vorzugsweise so gewählt werden, dass das Verdampfungsgut einschmilzt und eventuell eingeschlossene Feuchtigkeit oder andere Gase austreten können. Danach kann die Spannung schrittweise erhöht werden, um die Verdampfung zu erreichen.
Dabei kann es sich als vorteilhaft erweisen, darauf zu achten, dass der Druck in der Kammer durch die Verdampfung nicht zu hoch wird, sondern beispielsweise im Bereich von etwa 10^-4 mbar bleibt. Dies kann die Steuereinheit entsprechend steuern. Die Steuereinheit kann im Allgemeinen dazu eingerichtet sein, sowohl die Spannung des Verdampfers als auch den Druck der Vakuumanlage bzw. in einer Vakuumkammer der Vakuumanlage zu steuern.
Es ist zudem denkbar, dass die Steuereinheit von einem Benutzer betätigt werden kann. So kann je nach Verdampfungsgut der Benutzer einen zeitlichen Verlauf des Druckes in der Vakuumanlage über die Steuereinheit einstellen.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird die vordefinierte Spannung über eine Strom- und/oder Spannungsversorgung eingestellt, wobei die vordefinierte Spannung mit der Temperatur des Verdampfers korreliert.
Die Temperatur des Verdampfers kann mit einer Anpassung der Spannung geregelt bzw. angepasst werden. Die Temperatur des Verdampfers soll vorzugsweise ebenfalls nicht zu hoch sein, um eine Verbrennung oder thermische Zerstörung des Verdampfungsgutes zu vermeiden.
Es sei bemerkt, dass der Druck in der Vakuumanlage bzw. in der Vakuumkammer und/oder die Temperatur des Verdampfers zur Spannungsregelung des Verdampfers verwendet werden können. Mit anderen Worten kann die Steuereinheit den Druck und/oder die Temperatur des Verdampfers steuern bzw. anpassen, um sodann eine einfache, schnellere und/oder genauere Spannungsregelung vorzunehmen.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird Verdampfungsgut bei einer Temperatur größer der Schmelztempertur, z.B. 250°C, und kleiner oder gleich 600°C verdampft.
Die Temperatur des Verdampfers kann durch eine geeignete Spannungs- oder Stromregelung des Verdampfers eingestellt werden. Dies kann gegebenenfalls noch durch eine Messung der Verdampfertemperatur oder der verdampfenden Menge (Schwingquarzmessung) unterstützt werden.
Beim Verdampfen von PTFE können die Spannung und/oder der Strom des Verdampfers derart eingestellt oder gesteuert werden, dass die Temperatur 327°C erreicht und/oder bei 327°C bleibt.
Sämtliche Offenbarungen, welche voranstehend und nachfolgend in Bezug auf einen Aspekt der vorliegenden Offenbarung beschrieben sind, gelten gleichermaßen für alle weiteren Aspekte der vorliegenden Offenbarung.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.
Anhand der beigefügten Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigten

1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel,
2 eine Vakuumanlage zum Aufbringen einer Dünnschicht auf zumindest eine Oberfläche einer Kunststoffanordnung mittels einem Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel, und
3 ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel.

Ähnliche, ähnlich wirkende, gleiche oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren sind lediglich schematisch und nicht maßstabsgetreu dargestellt.
1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Vorrichtung 100 weist eine erste Kunststoffanordnung 10, wie etwa ein Bauteil, umfassend vorwiegend Kunststoff, eine zweite Kunststoffanordnung 20 sowie eine Dünnschicht 30, welche auf zumindest einer inneren Oberfläche der ersten Kunststoffanordnung 10 angeordnet ist, auf. Die Dünnschicht 30 bildet bei der Vorrichtung 100 der 1 eine Beschichtung auf drei inneren Oberflächen der ersten Kunststoffanordnung 10. Die Kunststoffanordnung 10 kann beispielsweise eine U-artige Form aufweisen, wobei es sich bei der oder den inneren Oberflächen um die Oberfläche in dem „U“ handeln kann.
Des Weiteren ist die Dünnschicht 30 mittels Vakuumtechnik, wie zum Beispiel unter Verwendung eines Verfahrens wie voranstehend und nachfolgend beschrieben, an die innere Oberfläche der ersten Kunststoffanordnung angebracht bzw. aufgebracht. Die Dünnschicht 30 ist zudem dazu ausgeführt, Reibung zwischen den zwei Kunststoffanordnungen 10, 20, insbesondere Reibung bei den Kontaktstellen der zwei Kunststoffanordnungen, zu vermeiden bzw. zumindest zu mindern. Die Dünnschicht 30 kann PTFE (Polytetrafluorethylen) umfassen bzw. mittels PTFE-Granulats durch Verdampfung an die jeweilige Oberfläche angebracht worden sein. Der Vorteil einer solchen Dünnschicht 30 kann darin gesehen werden, dass diese reibungsmindernd ausgebildet ist und somit störende Quietsch- und Knarz-Geräusche unterdrückt werden bzw. kaum auftreten. Die Dünnschicht kann zudem hydrophob sein bzw. einen Oberflächenkontaktwinkel von zumindest 100°, insbesondere einen Oberflächenkontaktwinkel von 140°, aufweisen.
Bei der Vorrichtung 100 der 1 handelt es sich bei der ersten Kunststoffanordnung 10 um eine Lichtscheibe und bei der zweiten Kunststoffanordnung 20 um einen Lichtleiter. Diese können zumindest teilweise lichtdurchlässig ausgebildet sein. Die Dünnschicht 30 kann ebenfalls lichtdurchlässig ausgebildet sein, sodass keine oder wenig Lichtintensität durch die Dünnschicht verloren geht.
Die erste Kunststoffanordnung 10 kann zudem dazu ausgebildet sein, die zweite Kunststoffanordnung 20 aufzunehmen bzw. zu befestigen. Hierfür kann eine mechanische Schnittstelle vorgesehen werden (nicht gezeigt).
Sowohl die erste als auch die zweite Kunststoffvorrichtung weisen eine mechanische Schnittstelle 12, 22 auf. Diese können in Form einer Kerbe, einer Nut oder der Gleichen ausgebildet sein. Andere mechanische Verbindung können auch verwendet werden. Eine solche mechanische Schnittstelle kann dazu ausgebildet sein, die Vorrichtung in oder an einem Innenraumbauteil für ein Fahrzeug, bzw. an eine mechanische Gegenschnittstelle eines Innenraumbauteils für ein Fahrzeug, zu befestigen.
2 zeigt eine Vakuumanlage 40 zum Anbringen einer Dünnschicht 30 auf zumindest eine Oberfläche einer Kunststoffanordnung 10 mittels eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Eine solche Vakuumanlage 40, wie in 2 gezeigt, kann zum Durchführen eines Verfahrens wie voranstehend und nachfolgend beschrieben verwendet werden.
Die Vakuumanlage 40 weist ein Vakuum-Pumpensystem 42 auf, um einen definierten Druck in der Vakuumanlage einzustellen. In der Vakuumanlage 40 der 2 ist ein Verdampfer 46, aufweisend ein Verdampferschiffchen, angeordnet. Darauf kann das Verdampfungsgut 44 eingelegt werden. Es kann sich dabei um PTFE-Granulat handeln oder geeignete Formstücke. Eine Strom- und/oder Spannungsversorgung 48 kann ebenso vorgesehen werden, um eine vordefinierte Spannung für das Verdampfen des Verdampfungsguts 44 einzustellen. Die Spannungsversorgung 48 befindet sich in der Regel außerhalb der Vakuumanlage 40 und wird über eine Kabel-Durchführung ins Innere der Anlage gebracht. Dabei können die Temperatur des Verdampfers bzw. die Temperatur, mit welcher das Verdampfungsgut verdampft wird, mittels einer Einstellung der Spannung angepasst bzw. eingestellt werden.
Eine Steuereinheit 50 kann zudem vorgesehen werden, welche mit der Strom- und/oder Spannungsversorgung 48 und/oder mit dem Verdampfer 46 verbunden sein kann. Die Steuereinheit 50 befindet sich in der Regel außerhalb der Vakuumanlage 40 und wird über eine Kabel-Durchführung ins Innere der Anlage gebracht. Eine vordefinierte Spannung des Verdampfers 46 und/oder der Druck der Vakuumanlage 40 können über eine Steuereinheit 50 der Vakuumanlage 40 gesteuert werden.
Nachdem die Dünnschicht an das Bauteil bzw. an die Kunststoffanordnung angebracht worden ist, kann die Vakuumanlage 40 über das Vakuum-Pumpensystem 42 belüftet werden, insbesondere bis Atmosphärendruck belüftet werden. Die beschichtete Kunststoffvorrichtung 10 kann dann von der Vakuumanlage entnommen werden und mit einer zweiten Kunststoffvorrichtung gepaart bzw. gekoppelt werden.
Es ist zudem denkbar, dass mehrere Verdampfer 46 in der Vakuumanlage angeordnet und parallel betrieben werden. Die Bauteile bzw. die Kunststoffanordnungen können in einer Rotationsbewegung in der Vakuumanlage von aller Seiten um die Verdampfer bewegt werden und mit einer Dünnschicht 30 beschichtet werden.
3 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Anbringen einer Dünnschicht 30 auf zumindest eine Oberfläche einer Kunststoffanordnung, wie zum Beispiel einer Kunststoffanordnung 10 der Vorrichtung 100 der 1, gemäß einem Ausführungsbeispiel. In einem ersten Schritt S1 wird Verdampfungsgut, etwa in Form von Granulat, in einen Verdampfer 46 einer Vakuumanlage eingebracht. Davor oder danach wird in einem zweiten Schritt S2 die Kunststoffanordnung 10 vor dem Verdampfer 46 in die Vakuumanlage 40 positioniert. Dabei kann die Kunststoffanordnung derart vor dem Verdampfer 46 positioniert werden, dass die zu beschichtete Oberfläche der Kunststoffanordnung 10 dem Verdampfer 46 zugewandt ist. In einem dritten Schritt S3, welcher vorzugsweise nach dem ersten Schritt S1 und dem zweiten Schritt S2 erfolgen wird, wird über ein Vakuum-Pumpensystem 42 der Vakuumanlage 40 ein vordefinierter Druck von etwa 10^-4 mbar oder niedriger eingestellt.
Mit dem vierten Schritt S4 kann nun die Beschichtung des Bauteils bzw. der Kunststoffanordnung durchgeführt werden. In einem vierten Schritt S4 wird zur Bildung der Dünnschicht 30 auf zumindest eine Oberfläche der Kunststoffanordnung 10 mit einer vordefinierten Spannung, d. h., mittelbar mit einer vordefinierten Temperatur, das Verdampfungsgut 44 verdampft. Die Spannung kann dabei etwa mit der Strom- und/oder Spannungsversorgung 48 eingestellt werden, beispielweise auf ca. 1 Volt eingestellt werden.
Nach dem Durchführen eines solchen Verfahrens kann an ausgewählten Stellen eine Schichtdicke der Dünnschicht 30 von ca. 0,2 µm ellipsometrisch gemessen werden. Die Schichtdickenverteilung auf der Kunststoffanordnung 10 kann dabei verfahrenstypisch inhomogen sein.
Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass die Begriffe „umfassend“ und „aufweisend“ keine anderen Elemente ausschließt und die unbestimmten Artikel „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließen. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale und Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen und Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkungen anzusehen.
Bezugszeichenliste

100: Vorrichtung
10: erste Kunststoffanordnung
20: zweite Kunststoffanordnung
30: Dünnschicht
12: mechanische Schnittstelle der ersten Kunststoffanordnung
22: mechanische Schnittstelle der zweiten Kunststoffanordnung
40: Vakuumanlage
42: Vakuum-Pumpensystem
44: Verdampfungsgut
46: Verdampfer
48: Strom- und/oder Spannungsversorgung
50: Steuereinheit
S1: Verfahrensschritt des Einbringens des Verdampfungsguts
S2: Verfahrensschritt des Positionierens der Kunststoffanordnung
S3: Verfahrensschritt des Einstellens des Drucks
S4: Verfahrensschritt des Verdampfens des Verdampfungsguts

Claims

Vorrichtung (100), aufweisend zumindest zwei Kunststoffanordnungen (10, 20), welche im Kontakt zueinander sind, wobei eine erste Kunststoffanordnung (10) eine Dünnschicht (30) aufweist, welche auf zumindest einer inneren Oberfläche der ersten Kunststoffanordnung (10) angeordnet ist, wobei die innere Oberfläche der ersten Kunststoffanordnung (10) angrenzend an einer äußeren Oberfläche der zweiten Kunststoffanordnung (20) angeordnet ist, und wobei die Dünnschicht (30) mittels Vakuumtechnik und/oder mittels einem Niederdruck-Plasmaverfahren an die innere Oberfläche der ersten Kunststoffanordnung (10) angebracht ist und dazu ausgeführt ist, Reibung zwischen den zwei Kunststoffanordnungen (10, 20) zu mindern.
Vorrichtung (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dünnschicht (30) lichtdurchlässig ausgebildet ist.
Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dünnschicht (30) PTFE (Polytetrafluorethylen), FEP (FluorEthylenPropylen) und/oder andere fluorhaltige Polymere umfasst.
Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, die zweite Kunststoffanordnung (20) ein Lichtleiter ist und die erste Kunststoffanordnung (10) eine Lichtscheibe ist, insbesondere eine zur Halterung des Lichtleiters ausgebildete Lichtscheibe ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Dünnschicht (30) einen Oberflächenkontaktwinkel von zumindest 100° aufweist.
Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Kunststoffanordnung (20) dazu ausgebildet ist, eine Lichtquelle aufzunehmen, und/oder dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der zwei Kunststoffanordnungen (10, 20) eine mechanische Schnittstelle (12, 22) zum Anbringen der zwei Kunststoffanordnungen an ein Innenraumbauteil eines Fahrzeugs aufweist.
Innenraumbauteil für ein Fahrzeug, aufweisend zumindest eine mechanische Gegenschnittstelle zum Befestigen einer Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 an das Innenraumbauteil.
Fahrzeug, aufweisend ein Innenraumbauteil nach Anspruch 7 und eine Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
Verfahren (100) zum Anbringen einer Dünnschicht auf zumindest eine Oberfläche einer Kunststoffanordnung (10, 20), insbesondere einer Kunststoffanordnung (10, 20) einer Vorrichtung nach Ansprüche 1 bis 6, aufweisend folgende Schritte: • (S1) Verdampfungsgut (44) wird in einen Verdampfer (46) einer Vakuumanlage (40) eingebracht, • (S2) vor dem Verdampfer (46) in die Vakuumanlage (40) wird die Kunststoffanordnung (10) oder (20) fest positioniert, oder so gehaltert, dass es während der Vakuumbeschichtung bewegt, insbesondere rotiert, werden kann, • (S3) über ein Vakuum-Pumpensystem (42) der Vakuumanlage (40) wird ein vordefinierter Druck, insbesondere ein vordefinierter niedriger Druck, in der Vakuumanlage (40) eingestellt, • (S4) das Verdampfungsgut (44) wird zur Bildung der Dünnschicht (30) auf die zumindest eine Oberfläche der Kunststoffanordnung (10) oder (20) mit einer vordefinierten Spannung verdampft.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Verdampfungsgut (44) PTFE (Polytetrafluorethylen), FEP (FluorEthylenPropylen) und/oder andere fluorhaltige Polymere verdampft wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 und 10, ferner aufweisend folgenden Schritt: • die vordefinierte Spannung des Verdampfers (46) und/oder der Druck der Vakuumanlage (40) wird über eine Steuereinheit (50) der Vakuumanlage (40) gesteuert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die vordefinierte Spannung über eine Strom- und/oder Spannungsversorgung (48) eingestellt wird, wobei die vordefinierte Spannung mit der Temperatur des Verdampfers (46) korreliert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdampfungsgut (44) bei einer Temperatur größer als die Schmelztempertaur, z.B. 250°C, und kleiner oder gleich 600°C verdampft wird.