EP4463302A1 - Herstellungsverfahren für ein objekt mit einer mikrostruktur, material und verwendung des materials - Google Patents

Herstellungsverfahren für ein objekt mit einer mikrostruktur, material und verwendung des materials

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Publication number
EP4463302A1
EP4463302A1 EP23700514.5A EP23700514A EP4463302A1 EP 4463302 A1 EP4463302 A1 EP 4463302A1 EP 23700514 A EP23700514 A EP 23700514A EP 4463302 A1 EP4463302 A1 EP 4463302A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
microstructure
range
depth
texture
valleys
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23700514.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Spomer
Daniel Seltmann
Maximilian Kummer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hilti AG
Original Assignee
Hilti AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hilti AG filed Critical Hilti AG
Publication of EP4463302A1 publication Critical patent/EP4463302A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25F—COMBINATION OR MULTI-PURPOSE TOOLS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; DETAILS OR COMPONENTS OF PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS NOT PARTICULARLY RELATED TO THE OPERATIONS PERFORMED AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B25F5/00—Details or components of portable power-driven tools not particularly related to the operations performed and not otherwise provided for
    • B25F5/02—Construction of casings, bodies or handles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/17—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C45/26—Moulds
    • B29C45/37—Mould cavity walls, i.e. the inner surface forming the mould cavity, e.g. linings
    • B29C45/372—Mould cavity walls, i.e. the inner surface forming the mould cavity, e.g. linings provided with means for marking or patterning, e.g. numbering articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C33/00—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
    • B29C33/42—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor characterised by the shape of the moulding surface, e.g. ribs or grooves
    • B29C33/424—Moulding surfaces provided with means for marking or patterning
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C2045/0094—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor injection moulding of small-sized articles, e.g. microarticles, ultra thin articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2021/00—Use of unspecified rubbers as moulding material
    • B29K2021/003—Thermoplastic elastomers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2995/00—Properties of moulding materials, reinforcements, fillers, preformed parts or moulds
    • B29K2995/0037—Other properties
    • B29K2995/0094—Geometrical properties

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing an object with a microstructure.
  • injection molds are used which have a counter-structure to the desired microstructure of the object, it being possible for the counter-structure of the injection mold to be obtained by laser structuring.
  • the material and the objects made from it have proven to be surprisingly strong, durable and non-slip, making them particularly well suited for making handles for machine tools.
  • the invention relates to a material which comprises at least one thermoplastic elastomer material, the texture depth of the material being in a range from 250 to 400 ⁇ m, preferably in a range from 300 to 380 ⁇ m and more preferably around 325 ⁇ m.
  • the invention relates to the use of the material as a surface material in machine tools.
  • Machine tools with handles are known in the prior art.
  • the handles of the machine tool are often made of plastics, which, for example, can easily get dirty, are not very robust, do not fit well in the hand or easily slip out of the user's hand.
  • Such handles can therefore pose a safety risk or make working with the machine tool appear less comfortable or pleasant.
  • the object on which the present invention is based is to overcome the above-described deficiencies and disadvantages of the prior art and to provide an improved material for use in the field of machine tools which is particularly safe, pleasant to the touch and user-friendly.
  • a material comprising thermoplastic elastomers.
  • the material is characterized in that a texture depth of the material in one range from 250 to 400 pm.
  • the texture depth of the material can be in a range from 300 to 380 ⁇ m. It is even more preferred that the depth of texture of the material is about 325 ⁇ m.
  • the proposed material is produced by injection molding, with laser-structured injection molds in particular being able to be used.
  • injection molds are preferably used whose crests have a height of, for example, 225 ⁇ m or whose valleys have a depth of 225 ⁇ m, with these injection molds advantageously leading to the material with a texture depth of approx. 325 ⁇ m .
  • the height difference or distance between the peaks and valleys of the injection mold is preferably about 450 ⁇ m for the purposes of the invention.
  • a surface roughness of the injection mold can preferably be in a range from 400 to 500 ⁇ m, preferably in a range from 425 to 475 ⁇ m and more preferably at 450 ⁇ m.
  • the texture depth of the material obtained is less than the height of the peaks and/or valleys of the injection molds used to produce the material. Tests have shown that the material with the mentioned texture can be demolded surprisingly well, so that the manufacturing process can be carried out easily and produces particularly little unusable scrap material. It is preferred within the meaning of the invention that the peaks of the injection molds form the valleys on the surface of the objects produced by the method, while the valleys of the injection molds form the peaks on the surface of the objects produced by the method.
  • the microstructures (the peaks and valleys) on the surface of the manufactured objects are preferably about 55 to 90% of the height or depth of the structures in the injection mold.
  • the injection mold is preferably produced by laser structuring.
  • this preferably means that in particular the mountains and valleys in the injection mold, which later form the microstructure on the surface of the objects produced, are produced by laser structuring. It is preferred within the meaning of the invention that the injection mold is also referred to as "tools”.
  • the injected objects can be removed from the injection molds so easily without the objects being damaged. This was all the more surprising as the mountains and valleys of the sprayed objects protrude from a plane of the material by up to 200 pm, for example.
  • the mountains and valleys on the manufactured object which can be a handle for a machine tool, for example, preferably form a microstructure, with the highest points protruding, for example, by up to 200 ⁇ m from a central plane of the object.
  • the The microstructure produced by the injection molding process can be taken transversely to the direction of forced demolding from the injection mold, with surprisingly no or hardly any damage or scoring being observed in the objects produced in this way.
  • a significant advantage of the invention is that the combination of the texture depth of the microstructure according to the invention in conjunction with the thermoplastic elastomers used as the base material enables the injection-molded objects produced to be demoulded without damage and in an uncomplicated manner.
  • the injection molded objects produced have microstructures, in particular transversely to the direction of demoulding, and these microstructures can be removed from the injection mold in a particularly damage-free manner.
  • a ratio between the texture depth T of the microstructure, which - as explained below - can also be referred to as roughness depth Rz of the microstructure, and a peak-and-valley distance of the injection mold in one area from 0.55 to 0.90, preferably in a range from 0.65 to 0.85 and more preferably 0.72.
  • the surface roughness Rz or the texture depth T of the microstructure is smaller than the surface roughness of the tool, i.e. the injection mold. It has been shown that objects with a microstructure according to the invention with such a ratio of surface roughness or texture depth to surface roughness of the injection mold can be removed from the mold particularly well, i.e. can be released from the mold. As a result, the proposed production method can be carried out surprisingly easily and work can be carried out in a particularly resource-saving manner.
  • the material used for injection molding so well depicts the peaks and valleys incorporated into the preferred laser-textured injection mold, even though individual components of the microstructure of the preferred laser-textured injection mold vary by up to 200 pm in protrude into the material of the injection mold and thus form valleys of up to 200 ⁇ m in the microstructure.
  • the valleys in the injection mold for example 225 ⁇ m deep, then preferably later produce the peaks up to 200 ⁇ m high on the surface of the objects produced with the method. Experts had previously assumed that such deep structures in the injection mold form dead ends for trapped air and thus also for the injection molding material used.
  • thermoplastic elastomer material and the depth of the injection mold of 225 ⁇ m, for example, and that the material is the mountains and valleys of the injection mold fills and reproduces particularly well.
  • a ratio between the height or depth of the individual microstructures produced by the proposed production method in the thermoplastic material and the tool, ie the injection mold can be formed, with this ratio being 72%, for example.
  • this preferably means that the thermoplastic elastomer material penetrates 72% into the injection mold and fills the laser-structured structures of the injection mold.
  • the microstructures produced by the production process preferably have grain sizes in a range from 100 to 140 ⁇ m.
  • peaks and valleys can be created by the manufacturing process, which can be described in a plan view of the material by a diameter that is in a range from 100 to 140 ⁇ m.
  • this is not a diameter to describe a mathematically exact circle, but that the grains that can be produced by the manufacturing process are objects that are well described by circle-like structures in a plan view and are therefore best characterized by a diameter.
  • the material comprises a base material which can comprise the plastic materials polyolefin, polyamide, styrene copolymers, polyester and polyurethane.
  • the base material of the proposed material comprises TPE materials, i.e. thermoplastic elastomers.
  • the base material can also include polyurethane, with particular preference also being given to mixtures of different types of plastic in order to provide the base material.
  • soft injection molding materials are used, i.e. plastic materials that can be used for injection molding.
  • the proposed material has a surface texture whose properties are determined in particular by the difference in height between the highest and lowest parts of the material.
  • the distance between these highest and lowest areas of the material is preferably referred to as “texture depth” within the meaning of the invention.
  • the material can include "mountains” as the highest points and “valleys” as the lowest points, with a height difference between the highest and lowest points in a range from 250 to 400 pm, preferably in a range from 300 to 380 pm and more preferably at 325 pm.
  • the difference in height between the mountains and the valleys of the material is preferably referred to as "texture depth" within the meaning of the invention.
  • each mountain and valley in relation to an imaginary center plane of the material is preferably in a range from 125 to 200 ⁇ m, preferably in a range from 150 to 190 ⁇ m and more preferably in a range from 160 to 165 ⁇ m.
  • the peaks and valleys of the proposed material are produced in a targeted manner by lasering the tool or the injection molds, whereby the texture depth of the material is obtained in a range of approx. 325 ⁇ m in conjunction with the injection molding process becomes.
  • the objects produced can be obtained in particular by an injection molding process, in which case the injection molds used and their structuring can be obtained by laser structuring. Consequently, the manufactured objects, which can be handles for machine tools, for example, are advantageously created through a combination of the "injection molding" manufacturing process and laser structuring of the injection molds used for this purpose.
  • the material which can be produced by the production method described later and has a texture depth in a range from 250 to 400 ⁇ m, feels surprisingly soft and feels good in the hand of a user. Tests have shown that despite the harsh environment and the usual working conditions on a construction site, the proposed micro-material is felt to be pleasant to the touch, so that machine tools equipped with the material are perceived as particularly high-quality and pleasant to use. In addition, the proposed material has proven to be surprisingly anti-slip. This latter property improves the grip with which the user holds the machine tool and can represent an essential safety feature of a machine tool coated with the proposed material. The risk of losing control of the machine tool can be significantly reduced by using the proposed material and operational safety can be significantly increased in this way.
  • the invention relates to the use of the proposed material as a surface material in machine tools. It is preferred within the meaning of the invention that the material is used as a surface material, for example for a handle of the machine tool.
  • the handles which are also referred to abstractly as “objects” in the context of the invention
  • hollow parts made of steel are preferably used as injection molds, with the injection molds being laser-structured.
  • the mountains and valleys in the injection mold which later form the valleys and mountains of the material produced or on the surface of the objects produced, are introduced into the injection molds by laser structuring.
  • the injection molds have a peak-to-valley height of approximately 450 ⁇ m.
  • this preferably means that, for example, the valleys in the injection mold have a depth of up to 225 ⁇ m.
  • the objects or the handles are then produced using the preferably laser-structured injection molds. They comprise at least one thermoplastic elastomer material, with the objects produced having a texture depth in a range from 250 to 400 ⁇ m.
  • the surface of the manufactured objects is formed by a microstructure that can have valleys and peaks.
  • machine tool should be understood broadly within the meaning of the invention. In particular, the term means classic machine tools, such as screwing devices, separating or cutting devices, grinding devices, saws, chisels, core drilling devices and simple drilling devices and/or setting devices, without being limited thereto.
  • machine tool preferably also encompasses auxiliary devices such as, for example, vacuum cleaners, water management or recycling devices, feed devices or external control devices, without being limited thereto.
  • the handle can also have any conceivable shape, ie it can be C-, T- or D-shaped.
  • the handle which is at least partially coated with the proposed material, can also be rod-shaped and/or protrude from a housing of the machine tool.
  • a surface roughness can also be assigned to the microstructure.
  • the microstructure can essentially comprise alternating, ie adjacent high plateaux and low-lying areas, which are preferably referred to as “mountains” and “valleys” within the meaning of the invention.
  • These high plateaus and lower-lying areas can represent the circle-like structures described above, which can be characterized with a diameter and a grain size of 100 to 140 ⁇ m.
  • the high plateaux and lower lying areas can be visualized as alternating peaks and valleys.
  • the peak-to-valley height of the microstructure can then be denoted, for example, with the letter combination "Rz", where the peak-to-valley height Rz of the microstructure can be defined as the mean peak-valley distance in a series of peak-and-valley sequences. If, for example, five consecutive areas are examined in a sectional representation of the microstructure, each of which includes a peak and a valley, then a distance between the peak and the valley of the respective area can be determined for each of the five areas, for example. The distances determined in this way can then be averaged, the distance between peak and valley averaged over the five areas, for example, being referred to as the (mean) peak-to-valley height Rz of the microstructure.
  • this averaged distance between mountains and valleys can be referred to as "mean peak-valley distance in a succession of peak-and-valley sequences".
  • the roughness Rz of the microstructure preferably represents the maximum height of the profile of the microstructure, the roughness Rz of the microstructure preferably being determined as an average value of peak and valley height differences in, for example, five consecutive regions of a sectional view of the microstructure. If the peak-to-valley height difference in a number of «i» consecutive regions is denoted as Rz_i, where the subscript «i» stands for the first, second or further region, the roughness depth Rz of the microstructure can be taken as the mean value of the values Rz_i be obtained.
  • the mean value of the values Rz_1 to Rz_5 can be formed, which then advantageously results in the peak-to-valley height Rz of the microstructure.
  • the texture depth T of the microstructure can be equated with the roughness depth Rz of the microstructure, with a texture depth T and/or a roughness depth Rz of the material or the microstructure being in a range from 250 to 400 ⁇ m. According to the invention, it is very particularly preferred that the texture depth T and/or the roughness depth Rz of the material or the microstructure is in a range from 300 to 380 ⁇ m. Values of about 325 ⁇ m for the texture depth T and/or the roughness depth Rz of the material or the microstructure are particularly preferred.
  • the proposed material which can be produced from a base material with at least one thermoplastic elastomer and has a texture depth in a range from 250 to 400 ⁇ m, can be used particularly advantageously in the area of machine tools, especially in the area of the handles, since it is surprisingly hard-wearing , and is robust. Even with heavy use, the proposed material remains intact and retains its user and skin-friendly properties. Application tests have shown that the proposed material is particularly allergy-neutral and is also available with antistatic properties. As a result, the part of the machine tool that is coated with the proposed material is not, or hardly, electrostatically charged, and unwanted electrical discharges, which can be uncomfortable for the user, are significantly reduced.
  • the proposed material is particularly easy to clean, since any impurities can be removed surprisingly well from the particularly deep valleys and from the particularly high peaks of the material. Contrary to the expectations of experts, the particularly deep valleys are very easily accessible, so that dust and other dirt can be removed from the surface of the material particularly easily.
  • a further advantage of using the proposed material in the field of machine tools is that it is particularly light, so that comparatively light machine tools can be provided with the material.
  • the invention relates to a method for producing an object with a microstructure, the method being characterized by the following method steps: a) providing a base material for producing the object, the base material comprising at least one thermoplastic elastomer, b) providing injection molds for the manufacture of the object, the injection mold having a counterstructure to the microstructure of the object, c) injection molding of the object, the microstructure of the object being produced by the counterstructure of the injection mold.
  • the individual components of the counter-structure of the injection mold are approximately twice as high or deep as the components of the microstructure of the object.
  • the injection mold can have a peak-to-valley height of 450 ⁇ m, for example, with the height and depth of the peaks and valleys of the microstructure of the object being between 160 and 165 ⁇ m, for example.
  • counterstructure means that the valleys of the microstructure of the object arise from the peaks of the surface structure of the injection molds, while the peaks of the microstructure of the manufactured object arise from the valleys of the surface structure of the injection molds.
  • the texture depth of the microstructure is in a range from 250 to 400 ⁇ m.
  • the peaks and valleys of the surface of the manufactured object can have a height and depth between 160 and 165 ⁇ m.
  • the surface structure of the injection molds i.e. the counter-structure
  • the injection molds or the injection molding tools can be produced by a preferably upstream process step of laser structuring.
  • this preferably means that in particular the counter-structure of the injection molds is produced using a laser.
  • the invention also relates to all objects, devices and/or device parts that can be manufactured using the manufacturing methods described.
  • the processing of the proposed material in the field of machine tools has proven to be particularly favorable since the material can surprisingly be processed in a particularly material-saving manner without major losses, although the handle of a machine tool, for example, can have a complex external shape.
  • the proposed material meets these particular challenges in a particularly suitable manner.
  • the good workability of the proposed material is due in particular to the surprisingly good elasticity of the material, which is achieved in particular by the material mix of the underlying base material and the texture depth in the range from 250 to 400 ⁇ m.
  • the handle of the machine tool has zones with different peaks and valleys of the material.
  • zones with different roughnesses can be used in the area of a handle in order to fulfill different functions or needs.
  • the material with a comparatively high degree of roughness for example with a texture depth of 400 ⁇ m, ensures a greater frictional connection between the machine tool and the hand of the user than a material with a lower roughness or texture depth, for example in a range of 250 ⁇ m.
  • handles for machine tools can be developed that have zones with different roughnesses or texture depths, with these roughnesses and/or texture depths of the material being adapted to the respective requirements of the respective grip area.
  • the handle of the machine tool is designed as a C or D handle, for example, the handle can have a zone with a particularly high level of roughness and/or depth of texture in its central area.
  • the central portion of a machine tool handle thus formed often runs substantially parallel to an edge or side surface of the machine tool or its main body.
  • the handle of the machine tool is preferably gripped by a user's hand in this central area, so that a large frictional connection is preferably required in this area.
  • the invention can provide this high level of frictional engagement by providing a handle for a machine tool with a central area, with the central area of the handle having a roughness and/or depth of texture has, which is greater than a roughness and / or texture depth of the surrounding areas.
  • the areas of the handle that open into the machine tool or its main body can have a roughness and/or texture depth that is smaller than the roughness and/or texture depth of the central area of the handle of the machine tool.
  • such handles can also be manufactured in which the roughness and/or depth of texture changes within a zone.
  • the roughness and/or texture depths within a zone can essentially increase or decrease continuously, so that a "fading effect", i.e. a fading in or out effect, can be achieved.
  • the roughness, peak-to-valley height and/or texture depth can, for example, essentially continuously pass through the texture depth range of 250 to 400 ⁇ m according to the invention in such a zone.
  • the increasing or decreasing texture depth to go through only a sub-range of the texture depth of 250 to 400 ⁇ m according to the invention.
  • the roughness and/or texture depth in a central area of a machine tool handle preferably designed as a C or D handle can have a maximum roughness and/or texture depth of approx Connect roughness and/or texture depth, in which the roughness, roughness depth and/or texture depth in the border area to the central area is, for example, around 300 ⁇ m and at the opposite end of the zone is around 250 ⁇ m. It is very particularly preferred within the meaning of the invention that the roughness, surface roughness and/or texture depth can be adapted to the intended functionality of the corresponding grip area.
  • gripping areas in which a high degree of frictional engagement is required can have a comparatively large degree of roughness and/or texture depth
  • other gripping areas in which a low level of frictional engagement is required for example because there are frequent changes in position or gripping around, have a comparatively low level of roughness have roughness and/or depth of texture.
  • a handle for a machine tool which can have a C or a D shape, for example.
  • the handle can be characterized in that it has zones with different roughnesses and/or texture depths.
  • the roughness and/or texture depth in such a zone increases or decreases essentially continuously. Due to these last-mentioned features, the nature of the handle, in particular its roughness and/or texture depth, can be adapted to a desired functionality of the corresponding area or zone of the handle. Further advantages result from the following description of the figures.
  • the figures, the description and the claims contain numerous features in combination. The person skilled in the art will expediently also consider the features individually and combine them into further meaningful combinations.
  • FIG. 1 View of a preferred embodiment of a handle of a machine tool with the proposed material
  • FIG. 1 shows a preferred embodiment of a handle (10) of a machine tool (not shown).
  • the surface of the handle (10) comprises the proposed material (1), a texture depth (T) of the material (1) being in a range from 250 to 400 ⁇ m, preferably in a range from 300 to 380 ⁇ m and more preferably in essentially 325 pm.
  • T texture depth
  • the term "essentially” is not an unclear term for the person skilled in the art, rather the person skilled in the art knows that minor deviations from an exact height or depth of the peaks (4) or valleys (5) of the material (1) can result, for example due to production. Such smaller deviations of +/- 3 pm, for example, should be covered by the term "substantially”.
  • the mountains (4) or valleys (5) preferably form a microstructure which can form the surface of the handle (10) of a machine tool.
  • the microstructure of the power tool handle (1) has a texture depth (T) in a range from 250 to 400 ⁇ m, preferably in a range from 300 to 380 ⁇ m and more preferably essentially 325 ⁇ m.
  • FIG. 1 A schematic example of a preferred embodiment of the surface structure (3) of the material (1) is shown in FIG.
  • the imaginary center plane (2) can be seen there, from which the height of the mountains (4) and the depth of the valleys (5) of the surface of the material (1) are determined.
  • the height of these mountains (4) and the depth of these valleys (5) preferably determine the texture depth (T) of the proposed material (1).
  • the texture depth (T) represents the distance or difference in height between the tops of the mountains (4) and the bottoms of the valleys (5).
  • the imaginary center plane (2) can be viewed as the average of all highs and lows, ie all surface structures of the material (1).
  • the imaginary median plane (2) is thus preferably halfway between the mountain peaks and the valley bottoms of the surface of the proposed material (1).
  • Fig. 2 shows a highly schematized representation of a possible surface structure (3) of the material (1), which is intended to clarify in particular the terms "mountains”, “valleys” and "texture depth".
  • the surface shown schematically in FIG. 2 can form a surface of a handle (10) of a machine tool. It can also form the surface of any object made with the proposed manufacturing method. Reference character list

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
  • Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Portable Power Tools In General (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Objekts mit einer Mikrostruktur. Bei der Herstellung der Objekte kommen Spritzgussformen zum Einsatz, die eine Gegenstruktur zu der gewünschten Mikrostruktur des Objekts aufweisen, wobei die Gegenstruktur der Spritzgussform durch Laserstrukturierung erhalten werden kann. Das Material und die daraus hergestellten Objekte haben sich als überraschend robust, strapazierfähig und rutschhemmend erwiesen, so dass sie besonders gut für die Herstellung von Griffen für Werkzeugmaschinen geeignet sind. In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Material, das mindestens eine thermoplastisches Elastomermaterial umfasst, wobei eine Texturtiefe des Materials in einem Bereich von 250 bis 400 µm liegt, bevorzugt in einem Bereich von 300 bis 380 µm und mehr bevorzugt bei ca. 325 µm. In noch einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Verwendung des Materials als Oberflächenmaterial bei Werkzeugmaschinen.

Description

HERSTELLUNGSVERFAHREN FÜR EIN OBJEKT MIT EINER MIKROSTRUKTUR, MATERIAL UND VERWENDUNG DES MATERIALS
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Objekts mit einer Mikrostruktur. Bei der Herstellung der Objekte kommen Spritzgussformen zum Einsatz, die eine Gegenstruktur zu der gewünschten Mikrostruktur des Objekts aufweisen, wobei die Gegenstruktur der Spritzgussform durch Laserstrukturierung erhalten werden kann. Das Material und die daraus hergestellten Objekte haben sich als überraschend robust, strapazierfähig und rutschhemmend erwiesen, so dass sie besonders gut für die Herstellung von Griffen für Werkzeugmaschinen geeignet sind. In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Material, das mindestens eine thermoplastisches Elastomermaterial umfasst, wobei die Texturtiefe des Materials in einem Bereich von 250 bis 400 pm liegt, bevorzugt in einem Bereich von 300 bis 380 pm und mehr bevorzugt bei ca. 325 pm. In noch einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Verwendung des Materials als Oberflächenmaterial bei Werkzeugmaschinen.
Hintergrund der Erfindung:
Im Stand der Technik sind Werkzeugmaschinen mit Handgriffen bekannt. Die Griffe der Werkzeugmaschine sind häufig aus Kunststoffen gefertigt, die beispielsweise leicht verschmutzen können, wenig robust sind, nicht gut in der Hand liegen oder dem Nutzer leicht aus der Hand gleiten. Solche Griffe können daher ein Sicherheitsrisiko darstellen oder das Arbeiten mit der Werkzeugmaschine wenig komfortabel oder angenehm erscheinen lassen.
Die Aufgabe, die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegt, besteht darin, die vorstehend beschriebenen Mängel und Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und ein verbessertes Material zur Verwendung im Bereich von Werkzeugmaschinen anzugeben, das besonders sicher, angenehm zu berühren und nutzerfreundlich ist.
Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen zu dem Gegenstand der unabhängigen Ansprüche finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
Beschreibung der Erfindung:
Erfindungsgemäß ist ein Material vorgesehen, wobei das Material thermoplastische Elastomere umfasst. Das Material ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Texturtiefe des Materials in einem Bereich von 250 bis 400 pm liegt. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann die Texturtiefe des Materials in einem Bereich von 300 bis 380 pm liegen. Es ist noch stärker bevorzugt, dass die Texturtiefe des Materials bei ca. 325 pm liegt. Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass das vorgeschlagene Material durch Spritzgießen hergestellt wird, wobei insbesondere laserstrukturierte Spritzformen zum Einsatz kommen können. Vorzugsweise werden bei der Herstellung des vorgeschlagenen Materials Spritzguss-Formen verwendet, deren Berge eine Höhe von beispielsweise 225 pm aufweisen oder deren Täler eine Tiefe von 225 pm aufweisen, wobei diese Spritzguss-Formen vorteilhafterweise zu dem Material mit der Texturtiefe von ca. 325 pm führt. Der Höhenunterschied bzw. Abstand zwischen den Bergen und Tälern der Spritz- guss-Form liegt im Sinne der Erfindung bevorzugt bei ca. 450 pm. Vorzugsweise kann eine Rautiefe der Spritzgussform in einem Bereich von 400 bis 500 pm liegen, bevorzugt in einem Bereich von 425 bis 475 pm und mehr bevorzugt bei 450 pm.
Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass die erhaltene Texturtiefe des Materials geringer ausfällt als die Höhe der Berge und/oder Täler der Spritzguss-Formen, die zur Herstellung des Materials verwendet werden. Tests haben gezeigt, dass das Material mit der genannten Textur überraschend gut entformt werden kann, so dass das Herstellungsverfahren einfach durchgeführt werden kann und besonders wenig unbrauchbares Ausschuss-Material hervorbringt. Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass die Berge der Spritzgussformen die Täler auf der Oberfläche der durch das Verfahren erzeugten Objekte bilden, während die Täler der Spritzgussformen die Berge auf der Oberfläche der durch das Verfahren erzeugten Objekte bilden. Dabei weisen die Mikrostrukturen (die Berge und Täler) auf der Oberfläche der hergestellten Objekte vorzugsweise etwa 55 bis 90 % der Höhe oder Tiefe der Strukturen in der Spritzgussform auf. Die Spritzgussform ist vorzugsweise durch Laserstrukturierung hergestellt. Das bedeutet im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass insbesondere die Berge und Täler in der Spritzgussform, die später die Mikrostruktur auf der Oberfläche der erzeugten Objekte bilden, durch Laserstrukturierung erzeugt werden. Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass die Spritzgussform auch als «Werkzeuge» bezeichnet werden.
Es war überraschend, dass die gespritzten Objekte so gut aus den Spritzgussformen entnommen werden können, ohne dass Beschädigungen an den Objekten auftreten. Dies war umso überraschender, als dass die Berge und Täler der gespritzten Objekte um beispielsweise bis zu 200 pm aus einer Ebene des Materials herausragen. Die Berge und Täler auf dem hergestellten Objekt, der beispielsweise ein Handgriff für eine Werkzeugmaschine sein kann, bilden vorzugweise eine Mikrostruktur, wobei die höchsten Punkte beispielsweise um bis zu 200 pm aus einer mittleren Ebene des Objekts herausragen. Insbesondere war es überraschend, dass die durch das Spritzgussverfahren erzeugte Mikrostruktur quer zur Richtung einer Zwangsentformung aus der Spritzgussform entnommen werden kann, wobei überraschenderweise keine oder kaum Beschädigungen oder Riefen in den auf diese Weise hergestellten Objekten beobachtet werden. Mit anderen Worten war es vollkommen überraschend, dass die Zwangsentfomung der hergestellten Objekte so beschädigungsfrei erfolgen kann, obwohl einzelne Bestandteile der Mikrostruktur des hergestellten Objekts um bis zu 200 pm aus dem Material herausragen. Es stellt einen wesentlichen Vorteil der Erfindung dar, dass mit Hilfe der Kombination der erfindungsgemäßen Texturtiefe der Mikrostruktur in Verbindung mit dem verwendeten thermoplastischen Elastomeren als Grundmaterial eine so beschädigungsfreie und unkomplizierte Zwangsentformung der erzeugten Spritzguss-Objekte ermöglicht werden kann. Die erzeugten Spritzguss-Objekte weisen Mikrostrukturen insbesondere quer zum Entformungsrichtung auf, wobei diese Mikrostrukturen besonders beschädigungsfrei aus der Spritzgussform entnommen werden können.
Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass ein Verhältnis zwischen der Texturtiefe T der Mikrostruktur, die - wie weiter unten ausgeführt wird - auch als Rautiefe Rz der Mikrostruktur bezeichnet werden kann, und einem Berg-und-Tal-Abstand der Spritzgussform in einem Bereich von 0,55 bis 0,90 liegen kann, bevorzugt in einem Bereich von 0,65 bis 0,85 und besonders bevorzugt bei 0,72. Mit anderen Worten ist es im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass die Rautiefe Rz bzw. die Texturtiefe T der Mikrostruktur kleiner ist als die Rautiefe des Werkzeugs, d.h. der Spritzgussform. Es hat sich gezeigt, dass Objekte mit einer erfindungsgemäßen Mikrostruktur mit einem solchen Verhältnis von Rau- bzw. Texturtiefe zu Rautiefe der Spritzgussform besonders gut entformt, d.h. aus der Form gelöst werden können. Dadurch kann das vorgeschlagene Herstellungsverfahren überraschend einfach durchgeführt werden und es kann besonders ressourcensparend gearbeitet werden.
Eine weitere Überraschung stellt es dar, dass das Material, das zum Spritzgießen verwendet wird, die Berge und Täler, die in der bevorzugt laserstrukturieren Spritzgussform eingebracht sind, so gut abbildet, obwohl einzelne Bestandteile der Mikrostruktur der bevorzugt laserstrukturieren Spritzgussform um bis zu 200 pm in das Material der Spritzgussform hineinragen und so bis zu 200 pm Täler der Mikrostruktur bilden. Die beispielsweise 225 pm tiefen Täler in der Spritzgussform erzeugen dann später vorzugsweise die bis zu 200 pm hohen Berge auf der Oberfläche der mit dem Verfahren hergestellten Objekte. Die Fachwelt war bisher davon ausgegangen, dass so tiefe Strukturen in der Spritzgussform Sackgassen für eingeschlossene Luft und somit auch für das verwendete Spritzgussmaterial bildet. Es war daher überraschend, dass dies bedingt durch das thermoplastische Elastomermaterial und die Tiefe der Spritzgussform von beispielsweise 225 pm im vorliegenden Fall nicht so ist und dass das Material die Berge und Täler der Spritzgussform besonders gut ausfüllt und nachbildet. Beispielsweise kann ein Verhältnis zwischen der Höhe bzw. Tiefe der einzelnen Mikrostrukturen, die durch das vorgeschlagene Herstellungsverfahren in dem thermoplastischen Material erzeugt werden, und dem Werkzeug, d.h. der Spritzgussform, gebildet werden, wobei dieses Verhältnis bei beispielsweise 72 % liegen kann. Das bedeutet im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass das thermoplastische Elastomermaterial zu 72 % in die Spritzgussform eindringt und die laserstrukturierten Strukturen der Spritzgussform ausfüllt.
Die durch das Herstellungsverfahren erzeugten Mikrostrukturen weisen vorzugsweise Korngrößen in einem Bereich von 100 bis 140 pm auf. Mit anderen Worten können durch das Herstellungsverfahren Berge und Täler erzeugt werden, die in einer Draufsicht auf das Material durch einen Durchmesser beschrieben werden können, der in einem Bereich von 100 bis 140 pm liegt. Der Fachmann versteht, dass es sich hierbei nicht um einen Durchmesser zur Beschreibung eines mathematisch exakten Kreises handelt, sondern dass es sich bei den Körnern, die durch das Herstellungsverfahren erzeugt werden können, um Objekte handelt, die in einer Draufsicht gut durch kreisähnliche Gebilde beschrieben werden können und daher am besten durch einen Durchmesser zu charakterisieren sind.
Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass das Material ein Grundmaterial umfasst, welches die Kunststoffmaterialien Polyolefin, Polyamid, Styrol-Copolymere, Polyester und Polyurethan umfassen kann. Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass das Grundmaterial des vorgeschlagenen Materials TPE-Materialien umfasst, d.h. thermoplastische Elastomere. Beispielsweise kann das Grundmaterial auch Polyurethan umfassen, wobei insbesondere auch Mischungen unterschiedlicher Kunststoffsorten bevorzugt sein kann, um das Grundmaterial bereitzustellen. Es ist im Sinne der Erfindung ganz besonders bevorzugt, dass Weichspritzmaterialien verwendet werden, d.h. Kunststoffmaterialien, die zum Spritzgießen verwendet werden können.
Das vorgeschlagene Material weist eine Oberflächentextur auf, dessen Eigenschaften insbesondere von den Höhenunterschieden zwischen den höchsten und den tiefsten Bereichen des Materials bestimmt wird. Der Abstand zwischen diesen höchsten und tiefsten Bereichen des Materials wird im Sinne der Erfindung bevorzugt als «Texturtiefe» bezeichnet. Mit anderen Worten kann das Material «Berge» als höchste Stellen und «Täler» als tiefste Stellen umfassen, wobei ein Höhenunterschied zwischen den höchsten und den tiefsten Stellen in einem Bereich von 250 bis 400 pm liegt, bevorzugt in einem Bereich von 300 bis 380 pm und mehr bevorzugt bei 325 pm. Die Höhenunterschiede zwischen den Bergen und den Tälern des Materials wird im Sinne der Erfindung bevorzugt als «Texturtiefe» bezeichnet. Die Höhe der einzelnen Berge und Täler in Bezug auf eine gedachte Mittelebene des Materials liegt vorzugsweise in einem Bereich von 125 bis 200 pm, bevorzugt in einem Bereich von 150 bis 190 pm und mehr bevorzugt in einem Bereich von 160 bis 165 pm.
Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass die Berge und die Täler des vorgeschlagenen Materials durch Lasern des Werkzeugs bzw. der Spritzgussformen zielgerichtet erzeugt werden, wodurch in Zusammenspiel mit dem Spritzguss-Verfahren die Texturtiefe des Materials in einem Bereich von ca. 325 pm erhalten wird. Die erzeugten Objekte können insbesondere durch ein Spritzguss-Verfahren erhalten werden, wobei die dabei verwendeten Spritzgussformen bzw. ihre Strukturierung durch eine Laserstrukturierung erhalten werden können. Mithin entstehen die hergestellten Objekte, die beispielsweise Griffe für Werkzeugmaschinen sein können, vorteilhafterweise durch eine Kombination des Herstellungsverfahrens «Spritzguss» und einer Laserstrukturierung der dazu verwendeten Spritzgussformen.
Das Material, welches durch das später beschriebene Herstellungsverfahren hergestellt werden kann und eine Texturtiefe in einem Bereich von 250 bis 400 pm aufweist, fühlt sich überraschend weich an und liegt gut in der Hand eines Nutzers. Tests haben gezeigt, dass das vorgeschlagene Mikromaterial trotz des rauen Umfelds und den üblichen Arbeitsbedingungen auf einer Baustelle als Handschmeichler empfunden wird, so dass Werkzeugmaschinen, die mit dem Material versehen sind, als besonders hochwertig und angenehm in der Handhabung wahrgenommen werden. Darüber hinaus hat sich das vorgeschlagene Material als überraschend rutschhemmend erwiesen. Diese letztgenannte Eigenschaft verbessert den Grip, mit dem der Nutzer die Werkzeugmaschine hält, und kann ein wesentliches Sicherheitsmerkmal einer mit dem vorgeschlagenen Material beschichteten Werkzeugmaschine darstellen. Das Risiko des Kontrollverlusts über die Werkzeugmaschine kann durch die Verwendung des vorgeschlagenen Materials erheblich reduziert und die Betriebssicherheit auf diese Weise deutlich erhöht werden.
In einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung eine Verwendung des vorgeschlagenen Materials als Oberflächenmaterial bei Werkzeugmaschinen. Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass das Material als Oberflächenmaterial beispielsweise für einen Griff der Werkzeugmaschine verwendet wird. Vorzugsweise werden bei der Herstellung der Griffe, die im Sinne der Erfindung abstrakt auch als «Objekte» bezeichnet werden, Hohlteile aus Stahl als Spritzgussformen verwendet, wobei die Spritzgussformen laserstrukturiert werden. Das heißt mit anderen Worten, dass die Berge und Täler in der Spritzgussform, die später die Täler und Berge des erzeugen Materials bzw. auf der Oberfläche der erzeugten Objekte bilden, durch Laserstrukturierung in die Spritzformen eingebracht werden. Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass die Spritzgussformen einen Rautiefe von ca. 450 pm aufweisen. Das bedeutet im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass beispielsweise die Täler in der Spritzgussform eine Tiefe von bis zu 225 pm aufweisen. Die Objekte bzw. die Handgriffe werden dann mit Hilfe der bevorzugt laserstrukturierten Spritzgussformen hergestellt. Sie umfassen mindestens ein thermoplastisches Elastomermaterial, wobei die hergestellten Objekte eine Texturtiefe in einem Bereich von 250 bis 400 pm aufweisen. Die Oberfläche der hergestellten Objekte wird von einer Mikrostruktur gebildet, die Täler und Berge aufweisen kann. Der Begriff «Werkzeugmaschine» soll im Sinne der Erfindung weit verstanden werden. Insbesondere sind mit dem Begriff klassische Werkzeugmaschinen gemeint, wie beispielsweise Schraubgeräte, Trenn- oder Schneidgeräte, Schleifgeräte, Sägen, Meißel, Kernbohrgeräte und einfache Bohrgeräte und/oder Setzgeräte, ohne darauf beschränkt zu sein. Der Begriff «Werkzeugmaschine» umspannt vorzugsweise aber auch Hilfsgeräte, wie zum Beispiel Staubsauger, Wassermanagement- oder Recyclinggeräte, Vorschubvorrichtungen oder externe Steuergeräte, ohne darauf beschränkt zu sein. Auch kann der Griff jede erdenkliche Form aufweisen, d.h. C-, T- oder D-för- mig ausgebildet sein. Selbstverständlich kann der Griff, der zumindest teilweise mit dem vorgeschlagenen Material überzogen ist, auch stabförmig ausgebildet sein und/oder aus einem Gehäuse der Werkzeugmaschine herausragen.
Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass auch der Mikrostruktur eine Rautiefe zugeordnet werden kann. Beispielsweise kann die Mikrostruktur im Wesentlichen abwechselnde, d.h. nebeneinanderliegende Hochplateaus und tieferliegende Bereiche umfassen, die im Sinne der Erfindung bevorzugt als «Berge» und «Täler» bezeichnet werden. Diese Hochplateaus und tieferliegenden Bereiche können die weiter oben beschriebenen kreisähnlichen Gebilde darstellen, die mit einem Durchmesser charakterisiert werden können und eine Korngröße von 100 bis 140 pm aufweisen. In einer Schnittdarstellung der Mikrostruktur können die Hochplateaus und tieferliegenden Bereiche als einander abwechselnde Berge und Täler visualisiert werden. Die Rautiefe der Mikrostruktur kann dann beispielsweise mit der Buchstabenkombination «Rz» bezeichnet werden, wobei die Rautiefe Rz der Mikrostruktur als mittlerer Berg-Tal-Abstand in einer Abfolge von Berg-und-Tal-Sequenzen definiert werden kann. Wenn in einer Schnittdarstellung der Mikrostruktur beispielsweise fünf aufeinanderfolgende Bereiche untersucht werden, die jeweils einen Berg und ein Tal umfassen, so kann für jeden der beispielsweise fünf Bereiche ein Abstand zwischen dem Berg und dem Tal des jeweiligen Bereichs ermittelt werden. Die so ermittelten Abstände können dann gemittelt werden, wobei der über die beispielsweise fünf Bereiche gemittelte Abstand zwischen Berg und Tal als (mittlere) Rautiefe Rz der Mikrostruktur bezeichnet wird. In einer alternativen Formulierung kann dieser gemittelte Abstand zwischen Bergen und Tälern als «mittlerer Berg-Tal-Abstand in einer Abfolge von Berg-und-Tal-Sequenzen» bezeichnet werden. Somit stellt die Rautiefe Rz der Mikrostruktur vorzugsweise die maximale Höhe des Profils der Mikrostruktur dar, wobei die Rautiefe Rz der Mikrostruktur vorzugsweise als Durchschnittswert von Berg-und-Tal-Höhenunterschieden in beispielsweise fünf aufeinanderfolgenden Bereichen einer Schnittdarstellung der Mikrostruktur ermittelt wird. Wenn der Berg- und-Tal-Höhenunterschied in einer Anzahl von «i» aufeinanderfolgenden Bereichen als Rz_i bezeichnet wird, wobei der Index «i» für den ersten, zweiten oder weiteren Bereich steht, kann die Rautiefe Rz der Mikrostruktur ais Mittelwert der Werte Rz_i erhalten werden. Wenn zur Bestimmung der Rautiefe Rz der Mikrostruktur beispielsweise fünf aufeinanderfolgende Berg-und-Tal- Höhenunterschiede verwendet werden, so kann der Mittelwert der Werte Rz_1 bis Rz_5 gebildet werden, der dann vorteilhafterweise der Rautiefe Rz der Mikrostruktur ergibt.
Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass die Texturtiefe T der Mikrostruktur mit der Rautiefe Rz der Mikrostruktur gleichgesetzt werden kann, wobei eine Texturtiefe T und/oder eine Rautiefe Rz des Materials bzw. der Mikrostruktur in einem Bereich von 250 bis 400 pm liegt. Es ist im Sinne der Erfindung ganz besonders bevorzugt, dass die Texturtiefe T und/oder die Rautiefe Rz des Materials bzw. der Mikrostruktur in einem Bereich von 300 bis 380 pm liegt. Besonders bevorzugt sind Werte für die Texturtiefe T und/oder die Rautiefe Rz des Materials bzw. der Mikrostruktur von etwa 325 pm.
Das vorgeschlagene Material, das aus einem Grundmaterial mit mindestens einem thermoplastischen Elastomer hergestellt werden kann und eine Texturtiefe in einem Bereich von 250 bis 400 pm aufweist, ist besonders vorteilhaft im Bereich der Werkzeugmaschinen, dort insbesondere im Bereich der Griffe, einsetzbar, da es überraschend strapazierfähig, und robust ist. Selbst bei starker Beanspruchung bleibt das vorgeschlagene Material intakt und behält seine nutzer- und hautfreundlichen Eigenschaften. Es hat sich in Anwendungstests gezeigt, dass das vorgeschlagene vorgeschlagene Material besonders allergieneutral ist und darüber hinaus mit antistatischen Eigenschaften verfügbar ist. Dadurch lädt sich der Bestandteil der Werkzeugmaschine, der mit dem vorgeschlagenen Material überzogen ist, nicht oder kaum elektrostatisch auf und unerwünschte elektrische Entladungen, die für den Nutzer unangenehm sein können, werden erheblich reduziert. Außerdem ist das vorgeschlagene Material besonders reinigungsfreundlich, da etwaige Verunreinigungen überraschend gut aus den besonders tiefen Tälern und von den besonders hohen Bergen des Materials entfernt werden können. Entgegen der Erwartung der Fachwelt sind die besonders tiefen Täler sehr gut zugänglich, so dass Staub und anderer Dreck besonders einfach von der Oberfläche des Materials entfernt werden können. Ein weiterer Vorteil bei der Verwendung des vorgeschlagenen Materials im Bereich der Werkzeugmaschinen besteht darin, dass es besonders leicht ist, so dass mit dem Material vergleichsweise leichte Werkzeugmaschine bereitgestellt werden können.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Objekts mit einer Mikrostruktur, wobei das Verfahren durch folgenden Verfahrensschritte gekennzeichnet ist: a) Bereitstellung eines Grundmaterials zur Herstellung des Objekts, wobei das Grundmaterial mindestens ein thermoplastisches Elastomer umfasst, b) Bereitstellung von Spritzgussformen für die Herstellung des Objekts, wobei die Spritzgussform eine Gegenstruktur zu der Mikrostruktur des Objekts aufweist, c) Spritzgießen des Objekts, wobei durch die Gegenstruktur der Spritzgussform die Mikrostruktur des Objekts entsteht.
Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass die einzelnen Bestandteile der Gegenstruktur der Spritzgussform etwa doppelt so hoch oder tief wie die Bestandteile der Mikrostruktur des Objekts sind. Die Spritzgussformen kann beispielsweise eine Rautiefe von 450 pm aufweisen, wobei die Höhe und Tiefe der Berge und Täler der Mikrostruktur des Objekts bei beispielsweise zwischen 160 und 165 pm liegen können. Der Begriff «Gegenstruktur» bedeutet, dass aus den Bergen der Oberflächenstruktur der Spritzgussformen die Täler der Mikrostruktur des Objekts entstehen, während aus den Tälern der Oberflächenstruktur der Spritzgussformen die Berge der Mikrostruktur des hergestellten Objekts entstehen. Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass eine Texturtiefe der Mikrostruktur in einem Bereich von 250 bis 400 pm liegt. Beispielsweise können die Berge und Täler der Oberfläche des hergestellten Objekts eine Höhe bzw. Tiefe zwischen 160 und 165 pm aufweisen.
Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass die Oberflächenstruktur der Spritzgussformen, d.h. die Gegenstruktur, durch eine Laserstrukturierung erfolgt. Mit anderen Worten können die Spritzgussformen bzw. die Spritzguss-Werkzeuge durch einen bevorzugt vorgelagerten Verfahrensschritt der Laserstrukturierung erzeugt werden. Das bedeutet im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass insbesondere die Gegenstruktur der Spritzgussformen unter Einsatz eines Lasers erzeugt wird.
Die Erfindung betrifft insbesondere auch alle Gegenstände, Geräte und/oder Geräteteile, die mit den beschriebenen Herstellungsverfahren hergestellt werden können. Die Verarbeitung des vorgeschlagenen Materials im Bereich der Werkzeugmaschinen hat sich als besonders günstig erwiesen, da das Material überraschenderweise besonders materialsparend ohne große Verluste verarbeitet werden kann, obwohl beispielsweise der Handgriff einer Werkzeugmaschine eine komplexe äußere Form aufweisen kann. Diesen besonders Herausforderungen wird das vorgeschlagene Material in besonders geeigneter Weise gerecht. Die gute Verarbeitungsfähigkeit des vorgeschlagenen Materials ist insbesondere auf die überraschend gute Elastizität des Materials zurückzuführen, die insbesondere durch den Materialmix des zugrundeliegenden Grundmaterials und die Texturtiefe im Bereich von 250 bis 400 pm erreicht wird.
Die für das Material eingeführten Begriffe, Definitionen und technischen Vorteile gelten für die Verwendung des Materials im Bereich der Werkzeugmaschinen und für das Herstellungsverfahren analog.
Wenn das vorgeschlagene Material im Bereich eines Griffes einer Werkzeugmaschine verwendet wird, kann es im Sinne der Erfindung bevorzugt sein, dass der Griff der Werkzeugmaschine Zonen mit unterschiedlichen Höhen und Tiefen der Berge und Täler des Materials aufweist. Mit anderen Worten können Zonen mit unterschiedlichen Rauigkeiten im Bereich eines Griffes eingesetzt werden, um unterschiedliche Funktionen oder Bedürfnisse zu erfüllen. Es wurde erkannt, dass das Material mit einer vergleichsweise großen Rauigkeit, beispielsweise mit einer Texturtiefe von 400 pm, einen größeren Reibschluss zwischen Werkzeugmaschine und Hand des Nutzers gewährleisten als ein Material mit einer geringeren Rauigkeit oder Texturtiefe, beispielsweise in einem Bereich von 250 pm. Basierend auf dieser Erkenntnis können Griffe für Werkzeugmaschinen entwickelt werden, die Zonen mit unterschiedlichen Rauigkeiten bzw. Texturtiefen aufweisen, wobei diese Rauigkeiten und/oder Texturtiefen des Materials den jeweiligen Anforderungen an den jeweiligen Griffbereich angepasst sind.
Wenn der Griff der Werkzeugmaschine beispielsweise als C- oder D-Griff ausgebildet ist, kann der Griff in seinem mittleren Bereich eine Zone mit einer besonders hohen Rauigkeit und/oder Texturtiefe aufweisen. Der mittlere Bereich eines so geformten Handgriffs einer Werkzeugmaschine verläuft häufig im Wesentlichen parallel zu einer Kante oder einer Seitenfläche der Werkzeugmaschine oder ihres Hauptkörpers. Vorzugsweise wird der Handgriff der Werkzeugmaschine in diesem mittleren Bereich von der Hand eines Nutzers umgriffen, so dass in diesem Bereich vorzugsweise ein großer Reibschluss gefordert wird. Die Erfindung kann diese großen Reibschluss bereitstellen, indem ein Handgriff für eine Werkzeugmaschine einen mittleren Bereich aufweist, wobei der mittlere Bereich des Handgriffs eine Rauigkeit und/oder Texturtiefe aufweist, die größer ist als eine Rauigkeit und/oder Texturtiefe der umliegenden Bereiche. Beispielsweise können die Bereiche des Handgriffs, die in die Werkzeugmaschine oder ihren Hauptkörper einmünden, eine Rauigkeit und/oder Texturtiefe aufweisen, die kleiner ist als die Rauigkeit und/oder Texturtiefe des mittleren Bereiches des Handgriffs der Werkzeugmaschine.
Es war vollkommen überraschend, dass mit dem vorgeschlagenen Herstellungsverfahren auch solche Handgriffe hergestellt werden können, bei denen sich die Rauigkeit und/oder Texturtiefe innerhalb einer Zone verändert. Beispielsweise können die Rauigkeiten und/oder Texturtiefen innerhalb einer Zone im Wesentlichen kontinuierlich zu- oder abnehmen, so dass ein «Fading- Effekt», d.h. ein Ein- oder Ausblende-Effekt erzielt werden kann. Die Rauigkeit, Rautiefe und/ oder Texturtiefe kann in einer solchen Zone beispielsweise im Wesentlichen kontinuierlich den erfindungsgemäßen Bereich der Texturtiefe von 250 bis 400 pm durchfahren. Selbstverständlich ist es auch möglich, dass die zu- bzw. abnehmende Texturtiefe nur einen Teilbereich der erfindungsgemäßen Texturtiefe von 250 bis 400 pm durchschreitet. Beispielsweise kann die Rauigkeit und/oder Texturtiefe in einem mittleren Bereich eines bevorzugt als C- oder D-Griffs ausgebildeten Werkzeugmaschinen-Handgriffs eine maximale Rauigkeit und/oder Texturtiefe von ca. 400 pm aufweisen, wobei sich an den mittleren Bereich des Handgriffs Zonen mit abnehmender Rauigkeit und/oder Texturtiefe anschließen, bei denen die Rauigkeit, Rautiefe und/oder Texturtiefe im Grenzbereich zum mittleren Bereich beispielsweise bei ca. 300 pm liegt und am gegenüberliegenden Ende der Zone bei ca. 250 pm. Es ist im Sinne der Erfindung ganz besonders bevorzugt, dass die Rauigkeiten, Rautiefen und/oder Texturtiefen an die angedachte Funktionalität des entsprechenden Griffbereichs angepasst werden kann. Mit anderen Worten können Griffbereiche, in denen ein hoher Reibschluss gefordert ist, eine vergleichsweise große Rauigkeit und/oder Texturtiefe aufweisen, während andere Griffbereiche, in denen ein geringer Reibschluss gefordert ist, weil es beispielsweise häufig zu Positionswechseln oder einem Umgreifen kommt, eine vergleichsweise geringe Rauigkeit und/oder Texturtiefe aufweisen.
Es wird somit im Kontext der vorliegenden Erfindung auch ein Handgriff für eine Werkzeugmaschine offenbart, der beispielsweis eine C- oder eine D-Forrn aufweisen kann. Der Handgriff kann dadurch gekennzeichnet sein, dass er Zonen mit unterschiedlichen Rauigkeiten und/oder Texturtiefen aufweist. Darüber hinaus kann es in diesem Aspekt der Erfindung bevorzugt sein, dass die Rauigkeit und/oder Texturtiefe in einer solchen Zone im Wesentlichen kontinuierlich zu- oder abnimmt. Durch diese zuletzt genannten Merkmale kann eine Beschaffenheit des Handgriffs, insbesondere seine Rauigkeit und/oder Texturtiefe an eine gewünschte Funktionalität des entsprechenden Bereichs bzw. der Zone des Handgriffs angepasst werden. Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Figurenbeschreibung. Die Figuren, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
In den Figuren sind gleiche und gleichartige Komponenten mit gleichen Bezugszeichen beziffert.
Es zeigen:
Fig. 1 Ansicht einer bevorzugten Ausgestaltung eines Handgriffs einer Werkzeugmaschine mit dem vorgeschlagenen Material
Fig. 2 schematische Ansicht einer bevorzugten Ausgestaltung der Oberflächenstruktur des Materials
Ausführunqsbeispiele und Fiqurenbeschreibunq:
Figur 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines Griffes (10) einer Werkzeugmaschine (nicht dargestellt). Die Oberfläche des Griffes (10) umfasst das vorgeschlagene Material (1), wobei eine Texturtiefe (T) des Materials (1) in einem Bereich von 250 bis 400 pm liegt, bevorzugt in einem Bereich von 300 bis 380 pm und mehr bevorzugt bei im Wesentlichen 325 pm. Der Begriff «im Wesentlichen» stellt für den Fachmann keinen unklaren Begriff dar, vielmehr weiß der Fachmann, dass sich kleinere Abweichungen von einer genauen Höhe oder Tiefe der Berge (4) oder Täler (5) des Materials (1) beispielsweise herstellungsbedingt ergeben können. Solche kleineren Abweichungen von beispielsweise +/- 3 pm sollen von dem Begriff «im Wesentlichen» umfasst sein. Die Berge (4) oder Täler (5) bilden vorzugsweise eine Mikrostruktur, welche die Oberfläche des Griffes (10) einer Werkzeugmaschine bilden kann. Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, wenn die Mikrostruktur des Werkzeugmaschinengriffs (1) eine Texturtiefe (T) in einem Bereich von 250 bis 400 pm aufweist, bevorzugt in einem Bereich von 300 bis 380 pm und mehr bevorzugt bei im Wesentlichen 325 pm.
Ein schematisches Beispiel einer bevorzugten Ausgestaltung der Oberflächenstruktur (3) des Materials (1) wird in Fig. 2 dargestellt. Dort zu sehen ist die gedachte Mittelebene (2), von der ausgehend die Höhe der Berge (4) und die Tiefe der Täler (5) der Oberfläche des Material (1) bestimmt wird. Die Höhe dieser Berge (4) und die Tiefe dieser Täler (5) legen vorzugsweise die Texturtiefe (T) des vorgeschlagenen Materials (1) fest. Insbesondere stellt die Texturtiefe (T) den Abstand bzw. die Höhendifferenz zwischen den Spitzen der Berge (4) und den niedrigsten Stellen der Täler (5) dar.
Die gedachte Mittelebene (2) kann als Durchschnitt aller Höhen und Tiefen, d.h. aller Oberflächenstrukturen des Materials (1), betrachtet werden. Die gedachte Mittelebene (2) liegt somit bevorzugt auf halbem Wege zwischen den Bergspitzen und den Talgründen der Oberfläche des vorgeschlagenen Materials (1). Fig. 2 stellt eine stark schematisierte Darstellung einer möglichen Oberflächenstruktur (3) des Materials (1) dar, die insbesondere die Begriffe «Berge», «Täler» und «Texturtiefe» verdeutlichen soll. Insbesondere kann die in Fig. 2 schematisch dargestellte Oberfläche eine Oberfläche eines Griffes (10) einer Werkzeugmaschine bilden. Sie kann auch die Oberfläche eines beliebigen Objekts bilden, das mit dem vorgeschlagenen Herstellungsverfahren hergestellt wird. Bezuqszeichenliste
1 Material
2 gedachte Mittelebene 3 Oberflächenstruktur
4 Berge
5 Täler
10 Griff einer Werkzeugmaschine
T Texturtiefe

Claims

1 . Verfahren zur Herstellung eines Objekts mit einer Mikrostruktur, wobei das Verfahren durch folgenden Verfahrensschritte gekennzeichnet ist: a) Bereitstellung eines Grundmaterials zur Herstellung des Objekts, wobei das Grundmaterial mindestens ein thermoplastisches Elastomer umfasst, b) Bereitstellung von Spritzgussformen für die Herstellung des Objekts, wobei die Spritzgussform eine Gegenstruktur zu der Mikrostruktur des Objekts aufweist, c) Spritzgießen des Objekts, wobei durch die Gegenstruktur der Spritzgussform die Mikrostruktur des Objekts entsteht.
2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass eine Rautiefe der Spritzgussform in einem Bereich von 400 bis 500 pm liegt, bevorzugt in einem Bereich von 425 bis 475 pm und am meisten bevorzugt bei 450 pm.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenstruktur der Spritzgussform durch Laserstrukturierung erhalten wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrostruktur des Objekts eine Texturtiefe in einem Bereich von 250 bis 400 pm aufweist, bevorzugt in einem Bereich von 300 bis 380 pm und besonders bevorzugt bei 325 pm.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass ein Verhältnis zwischen einer Texturtiefe der Mikrostruktur und einer Rautiefe der Spritzgussform in einem Bereich von 0,55 bis 0,90 liegt, bevorzugt in einem Bereich von 0,65 bis 0,85 und am meisten bevorzugt bei 0,72.
6. Material (1), das mit dem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche herstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Material (1) mindestens ein thermoplastisches Elastomer umfasst und eine Texturtiefe (T) des Materials (1) in einem Bereich von 250 bis 400 pm liegt.
7. Material (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Texturtiefe (T) des Materials (1) in einem Bereich von 300 bis 380 pm liegt.
8. Material (1) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Texturtiefe (T) des Materials (1) bei 325 pm liegt.
9. Material (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Material (1) eine Mikrostruktur aufweist, wobei eine Texturtiefe (T) der Mikrostruktur in einem Bereich von 250 bis 400 pm liegt, bevorzugt in einem Bereich von 300 bis 380 pm und besonders bevorzugt bei 325 pm.
10. Verwendung des Materials (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 9 als Oberflächenmaterial bei Werkzeugmaschinen.
11 . Verwendung nach Anspruch 10 dadurch gekennzeichnet, dass das Material (1) als Oberflächenmaterial für einen Griff (10) einer Werkzeugmaschine verwendet wird.
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