WO2007003490A1 - Verfahren zur herstellung eines beschichteten bauteils - Google Patents

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WO2007003490A1
WO2007003490A1 PCT/EP2006/063185 EP2006063185W WO2007003490A1 WO 2007003490 A1 WO2007003490 A1 WO 2007003490A1 EP 2006063185 W EP2006063185 W EP 2006063185W WO 2007003490 A1 WO2007003490 A1 WO 2007003490A1
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intermediate layer
layer
thermoplastic
component
plasma
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PCT/EP2006/063185
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Wilfried Aichele
Paeivi Lehtonen
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Robert Bosch Gmbh
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Priority to EP06777322A priority patent/EP1901906A1/de
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    • B29C37/0078—Measures or configurations for obtaining anchoring effects in the contact areas between layers

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a component coated with a thermoplastic layer.
  • thermoplastic layer Components that are coated with a thermoplastic layer, you will find numerous in industrial production.
  • the known injection molding can be used, in which plastic molded parts are generally made from molding materials.
  • powdered or granular injection molding materials are plasticized by an injection molding machine and injected at high pressure into the shaping cavity of an injection mold.
  • Thermoplast melt impinges on metal parts whose temperature is well below the melting point of the thermoplastic. Immediately a thin layer of solidified material forms in the melt at the interface with the metal. H. A detonated thermoplastic material which does not adhere to the metal. Since in addition the further melt in the injection molding tool solidifies while reducing its volume during the further cooling process, this results in at least partial detachment of the thermoplastic layer from the metal surface. Although this effect ensures on the one hand a good mold release of thermoplastics from metallic injection molds, but on the other hand it makes it difficult to liquid-or gas-tight encapsulation of metallic inserts such as the pins in plugs and controllers.
  • thermosetting epoxy molding compounds In comparison with an adhesive bond or an encapsulation with thermosetting epoxy molding compounds, there is no appreciable adhesion between the thermoplastic and the metal insert during extrusion coating with thermoplastics. The only slight adhesion does not allow transmission of tensile or shear stress. In addition, thin gaps between the overmolded metal parts and the thermoplastic arise.
  • thermoplastic layer Another way to solve the problem of poor adhesion is to provide a primer layer between the component and the outer thermoplastic layer.
  • a method is described in the unpublished DE-103 61 096.0, after which a primer layer is applied to metallic components in a first step.
  • the encapsulation of the thermoplastic layer is carried out on the now coated with the adhesive layer component, wherein the adhesive layer is welded to the thermoplastic layer such that between the metallic component and the thermoplastic layer no gaps occur and a frictional connection between the thermoplastic layer and the adhesion promoter layer and thus ultimately also between the thermoplastic layer and the metallic component is present.
  • the interface temperature between the thermoplastic melt and the bonding agent layer occurring during the encapsulation process must be sufficiently high for the welding process. moreover both layers to be joined must be compatible with each other, ie in principle be welded together.
  • the softening temperature of the primer layer should be sufficiently low to ensure a good weld with the thermoplastic encapsulation, on the other hand sufficiently high enough to have a good temperature and media resistance.
  • the primer layer must be elastic and its thermal expansion coefficient and thickness must be in definite relation to the corresponding values of the metal and thermoplastic layers.
  • the primer layer could be made volume-compressible.
  • US Pat. No. 6,620,517 B2 discloses a layer composite on a metallic component, wherein a rubber, an adhesion and a thermoplastic layer are applied one after the other on the component for its production. It is provided, after the application of the rubber layer to vulcanize these and optionally perform a plasma treatment on the surface of the vulcanized rubber layer.
  • plasma treatments primarily with delacid plasmas, are known for surface cleaning of the layer to be treated, wherein the molecules of the treated layer itself are not changed in structure, but typically impurities are removed from the layer.
  • the method for producing a component coated with a thermoplastic layer according to claim 1 has the advantage that the adhesion of the thermoplastic layer to the component is substantially increased or only made possible. In fact, experimental studies have shown that even with material combinations that are otherwise incompatible, good adhesion could be achieved with the method according to the invention. This results in a wider choice of usable materials. It is advantageous that the method requires no additional, large technical effort, so that it can be carried out in an economical manner. The high quality of the finished components also contributes to the economic efficiency of the method.
  • the components coated with a thermoplastic layer are gas-tight and liquid-tight after encapsulation, so that subsequent processing to seal the components is not necessary.
  • the method is not only suitable for metallic components, but also for components made of thermosetting materials.
  • Figure 1 is a produced according to the invention, coated
  • FIG. 2 shows another coated component produced according to the invention with an intermediate layer between the component and the thermoplastic layer, wherein the intermediate layer is provided with a thin adhesive layer.
  • FIG. 1 shows a component produced by the method. The following steps are provided for the production of a component coated with a thermoplastic layer:
  • step a) providing the component (10), b) applying an intermediate layer (20) of a plastic on at least one part of the component (10), c) performing a plasma treatment of the intermediate layer (20) with a plasma gas, wherein the molecules or the structure the molecules of the intermediate layer (20) are modified at least on the surface of the intermediate layer (20), and d) injection molding of the thermoplastic layer (30) in such a way that the thermoplastic layer (30) and the component (10) provided with the intermediate layer (20) are frictionally engaged stick to each other.
  • the component to be coated (10) is provided.
  • the component is made of a metallic material, but may also consist of a thermosetting material.
  • an intermediate layer (20) made of a plastic is applied to at least one part of the component (10).
  • the plastic may be a thermoplastic such as polyamide, a thermoplastic elastomer (TPE) such as polyether block amide (PEBA), an elastomer such as vulcanized rubber or a cross-linked silicone.
  • TPE thermoplastic elastomers
  • PEBA polyether block amide
  • elastomer such as vulcanized rubber or a cross-linked silicone.
  • TPE thermoplastic elastomers
  • fluororubber or fluorosilicone are also interesting because they are resistant to media and high temperatures.
  • the intermediate layer (20) ideally has a thickness of 10 ⁇ m up to a few 100 ⁇ m, a maximum of about 1 mm. This large selection of materials for the intermediate layer (20) and thus to the substance combination intermediate layer (20) / thermoplastic layer (30) is only made possible by the subsequent plasma treatment of the intermediate layer (20).
  • the molecules or the structure of the molecules of the intermediate layer (20) are modified at least on the surface of the intermediate layer (20).
  • the intermediate layer (20) can be treated with a low pressure or atmospheric pressure plasma.
  • the process pressure in the former case is advantageously about 0.1 to 0.5 mbar, in particular 0.3 mbar. If, on the other hand, one works with an atmospheric pressure plasma, it is possible to dispense with a vacuum chamber and to move components directly on an injection molding machine, for example with a robot through a plasma lance.
  • a plasma gas for the plasma treatment is a gas mixture containing, for example, silane, or purer Used oxygen. Next can be added as a protective gas argon.
  • the modification of the plastic surface can be done in different ways depending on the composition of the plasma gas.
  • a surface layer may be formed from constituents of the plasma gas.
  • fragments of the plasma gas for example oxygen (oxidation)
  • oxygen oxygen
  • Intermediate layer (20) shows an improved frictional connection in the subsequent overmolding with a thermoplastic material in step d).
  • gas and liquid-tight components are obtained by this method.
  • the plasma-treated intermediate layer (20) between the steps c) and d) with a thin, reactive adhesive layer (25) provided with a thickness of a few microns In the case of two-component adhesives, this is often possible already at room temperature the adhesive also meets the requirements for temperature and media resistance.
  • Example 2 Interlayer (20): TPE-E layer, "Hytrel 5555 HS” with a thickness of 1.0 mm
  • Plasma treatment O 2 plasma, 2 times 180 sec at 0.3 mbar tensile shear strength with plasma pretreatment: 15.9 MPa
  • Plasma treatment O 2 plasma, 2 times 180 sec at 0.3 mbar tensile shear strength with plasma pretreatment: 4.1 MPa
  • Example 6 Interlayer (20): polyamide 12-GF15, "Vestamid L-GF15" with a thickness of 1.0 mm
  • Intermediate layer (20) Fluorosilicone layer, "Type 4-9060” from Dow Corning with a thickness of 1.0 mm
  • Thermoplastic layer (30): Polyphenylene sulfide (PPS), "Ryton R4-200” Plasma treatment: O 2 plasma, 2 times 180 sec at 0.3 mbar tensile shear strength without adhesive: 0 MPa tensile shear strength with adhesive: 2.5 MPa

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines mit einer Thermoplastschicht (30) beschichteten Bauteils (10) vorgeschlagen, wobei das Verfahren umfasst: a) Bereitstellen des Bauteils (10), b) Aufbringen einer Zwischenschicht (20) aus einem Kunststoff auf wenigstens einem Teil des Bauteils (10), c) Durchführen einer Plasmabehandlung der Zwischenschicht (20) mit einem Plasmagas, wobei die Moleküle oder die Struktur der Moleküle der Zwischenschicht (20) zumindest an der Oberfläche der Zwischenschicht (20) modifiziert werden, und d) Spritzgießen der Thermoplastschicht (30) derart, dass die Thermoplastschicht (30) und das mit der Zwischenschicht (20) versehene Bauteil (10) kraftschlüssig aneinander haften.

Description

Verfahren zur Herstellung eines beschichteten Bauteils
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines mit einer Thermoplastschicht beschichteten Bauteils.
Bauteile, die mit einer Thermoplastschicht überzogen sind, findet man zahlreich in der industriellen Fertigung. Zu ihrer Herstellung kann das bekannte Spritzgießverfahren eingesetzt werden, bei denen grundsätzlich Kunststoffformteile aus Formmassen hergestellt werden. Dabei werden beispielsweise pulver- oder granulatförmige Spritzgießmassen durch eine Spritzgießmaschine plastifiziert und mit hohem Druck in die formgebende Höhlung eines Spritzgießwerkzeuges gespritzt.
Darüber hinaus eignen sich Spritzgießverfahren in besonderer Weise dazu, mehrere Komponenten in einem Arbeitsgang zu verbinden, wobei sowohl unterschiedliche als auch gleiche Werkstoffe miteinander verbunden werden. Mehrere miteinander zu verbindende Einzelteile können vorgefertigt sein und dann mit Kunststoff zusammen gefügt werden. In diesem Zusammen- hang wird auf die sogenannte Hybrid-, Insert- und die Out- serttechnik hingewiesen, die auf dem Einlegen von metallischen Strukturen in die Spritzgießwerkzeuge und einem anschließendem Über- oder Umspritzen der metallischen Strukturen mit thermoplastischen Kunstoffen beruhen. Stellvertre- tend seien hier Karosserieteile im Automobilbau wie Fron- tends, mit thermoplastischen Kunststoffen umspritzte Metallbuchsen oder metallische Pins für elektronische Schaltgeräte verschiedenster Art genannt.
Technische Probleme können sich dabei ergeben, wenn die
Thermoplastschmelze auf Metallteile auftrifft, deren Temperatur deutlich unterhalb des Schmelzpunktes des Thermoplasts liegt. Sofort bildet sich in der Schmelze an der Grenzfläche zum Metall eine dünne Schicht aus erstarrtem, d. h. abge- schrecktem thermoplastischen Material aus, welche nicht am Metall haftet. Da zusätzlich beim weiteren Kühlvorgang die gesamte Schmelze im Spritzgießwerkzeug unter Verringerung ihres Volumens erstarrt, resultiert daraus ein zumindest teilweises Ablösen der thermoplastischen Schicht von der Me- talloberflache . Dieser Effekt gewährleistet zwar einerseits eine gute Entformbarkeit der Thermoplaste aus metallischen Spritzgießwerkzeugen, aber anderseits erschwert er eine flüssigkeits- oder gasdichte Umspritzung von metallischen Einlegeteilen wie beispielsweise den Pins in Steckern und Steuergeräten. Im Vergleich zu einer Klebeverbindung oder einer Umspritzung mit duroplastischen Epoxidformmassen bildet sich bei der Umspritzung mit Thermoplasten keine nennenswerte Adhäsion zwischen Thermoplast und dem metallischen Einlegeteil aus. Die allenfalls geringe Adhäsion lässt keine Übertragung von Zug- oder Scherspannung zu. Zudem entstehen auch dünne Spalte zwischen den umspritzten Metallteilen und dem Thermoplast.
Dadurch werden Nachbearbeitungen an bereits beschichteten Bauteilen notwendig. Häufig werden niedrigviskose Gießmassen auf Basis von Epoxydharzen oder Silikonen eingesetzt, die in die unerwünschten Spalte eindringen und im Idealfall auf den Metallen und Thermoplasten haften. Alternativ kann zunächst eine Schicht aus einem Schmelzkleber auf heiße metallische Bauteile aufgebracht werden, um anschließend die Bauteile mit Thermoplast zu umspritzen. Nachteilig an dieser Lösung ist jedoch die geringe Tempera- tur- und Lösungsmittelbeständigkeit der Schmelzkleber. Zwar lassen sich beide Eigenschaften bei Verwendung eines thermisch nachvernetzenden Schmelzklebers verbessern, doch muss dann nach dem Umspritzen der Bauteile mit Thermoplast das gesamte Verbundbauteil einige Zeit lang bei erhöhter Tempe- ratur gelagert werden. Unter Umständen entstehen bei sehr hohen Temperaturen Schäden im Verbundbauteil, beispielsweise an elektronischen Komponenten innerhalb des Verbundbauteils.
Eine weitere Möglichkeit, die Problematik der schlechten Haftung zu lösen, besteht darin, eine Haftvermittlerschicht zwischen dem Bauteil und der äußeren Thermoplastschicht vorzusehen. So wird in der nicht vorveröffentlichten DE-103 61 096.0 ein Verfahren beschrieben, wonach in einem ersten Schritt eine Haftvermittlerschicht auf metallische Bauteile aufgebracht wird. Anschließend wird in einem zweiten Schritt die Umspritzung der Thermoplastschicht auf das nun mit der Haftvermittlerschicht überzogenes Bauteil durchgeführt, wobei die Haftvermittlerschicht mit der Thermoplastschicht derart verschweißt wird, dass zwischen dem me- tallischen Bauteil und der Thermoplastschicht keine Spalte auftreten und eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der Thermoplastschicht und der Haftvermittlerschicht und damit letztendlich auch zwischen der Thermoplastschicht und dem metallischen Bauteil vorliegt.
Hierfür müssen mindestens zwei Bedingungen erfüllt sein: Die beim Umspritzvorgang auftretende Grenzflächentemperatur zwischen der Thermoplastschmelze und der Haftvermittlerschicht muss für den Verschweißprozess ausreichend hoch sein. Zudem müssen beide zu verbindende Schichten miteinander verträglich, d. h. grundsätzlich miteinander verschweißbar sein.
In vielen Anwendungen sind darüber hinaus noch weitere An- forderungen, wie etwa Beständigkeit gegenüber umgebenden Medien insbesondere bei hohen Temperaturen, an die zu verbindenden Werkstoffe zu stellen. Teilweise führen diese unterschiedlichen Bedingungen zu konträren Anforderungen an die Werkstoffe. Einerseits sollte die Erweichungstemperatur der Haftvermittlerschicht ausreichend niedrig sein, um eine gute Verschweißung mit der Thermoplastumspritzung zu gewährleisten, andererseits ausreichend hoch genug, um eine gute Temperatur- und Medienbeständigkeit aufzuweisen.
Schließlich muss die Haftvermittlerschicht elastisch sein und ihr thermischer Ausdehnungskoeffizient und ihre Dicke in bestimmter Relation stehen zu den entsprechenden Werten der Metall- und Thermoplastschicht. Alternativ könnte die Haftvermittlerschicht volumenkompressibel ausgeführt sein.
Aus den oben ausgeführten Randbedingungen resultiert eine deutliche Einschränkung der Auswahl der Materialien für die Haftvermittlerschicht und die Thermoplastschicht.
Weiter ist aus US 6,620,517 B2 ein Schichtverbund auf einem metallischen Bauteil bekannt, wobei zu seiner Herstellung auf dem Bauteil nacheinander eine Kautschuk-, eine Adhäsi- ons- und eine Thermoplastschicht aufgebracht werden. Dabei ist es vorgesehen, nach dem Aufbringen der Kautschukschicht diese zu vulkanisieren und gegebenenfalls an der Oberfläche der vulkanisierten Kautschukschicht eine Plasmabehandlung durchzuführen. Solche Plasmabehandlungen, vorwiegend mit E- delgas-Plasmen, dienen bekannter Weise zur Oberflächenreinigung der zu behandelnden Schicht, wobei die Moleküle der zu behandelnden Schicht selbst nicht in ihrer Struktur verändert werden, sondern typischerweise Verunreinigungen von der Schicht entfernt werden.
Vorteile der Erfindung
Das Verfahren zur Herstellung eines mit einer Thermoplastschicht beschichteten Bauteils nach Anspruch 1 hat den Vor- teil, dass die Haftung der Thermoplastschicht auf dem Bauteil wesentlich verstärkt oder erst ermöglicht wird. In experimentellen Untersuchungen konnte nämlich gezeigt werden, dass selbst bei Materialkombinationen, die sonst unverträglich sind, mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine gute Haftung erzielt werden konnte. Daraus resultiert eine größere Auswahl an verwendbaren Materialien. Dabei ist es vorteilhaft, dass das Verfahren keinen zusätzlichen, großen technischen Aufwand erfordert, so dass es auf eine wirtschaftliche Weise durchgeführt werden kann. Zur Wirtschaft- lichkeit des Verfahrens trägt auch die hohe Qualität der fertigen Bauteile bei: Die mit einer Thermoplastschicht beschichteten Bauteile sind nach dem Umspritzen gas- und flüssigkeitsdicht, so dass eine nachträgliche Bearbeitung zur Abdichtung der Bauteile nicht notwendig ist.
Im übrigen hat es sich gezeigt, dass das Verfahren nicht nur für metallische Bauteile geeignet ist, sondern auch für Bauteile aus duroplastischen Materialien.
Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens sind in den Unteransprüchen angegeben und in der Beschreibung beschrieben.
Zeichnung Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen jeweils im Schnitt:
Figur 1 ein erfindungsgemäß hergestelltes, beschichtetes
Bauteil mit einer Zwischenschicht zwischen dem Bauteil und der Thermoplastschicht, und
Figur 2 ein weiteres erfindungsgemäß hergestelltes, be- schichtetes Bauteil mit einer Zwischenschicht zwischen dem Bauteil und der Thermoplastschicht, wobei die Zwischenschicht mit einer dünnen KlebstoffSchicht versehen ist.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Das erfindungsgemäße Verfahren beruht auf der Erkenntnis, dass die Haftung einer Thermoplastschicht auf einem Bauteil stark verbessert oder erst ermöglicht wird durch eine gezielte Plasmabehandlung einer Zwischenschicht zwischen dem Bauteil und der Thermoplastschicht. Figur 1 zeigt ein mit dem Verfahren hergestelltes Bauteil. Folgende Schritte sind für die Herstellung eines mit einer Thermoplastschicht beschichteten Bauteils vorgesehen:
a) Bereitstellen des Bauteils (10) , b) Aufbringen einer Zwischenschicht (20) aus einem Kunststoff auf wenigstens einem Teil des Bauteils (10) , c) Durchführen einer Plasmabehandlung der Zwischenschicht (20) mit einem Plasmagas, wobei die Moleküle oder die Struktur der Moleküle der Zwischenschicht (20) zumindest an der Oberfläche der Zwischenschicht (20) modifiziert werden, und d) Spritzgießen der Thermoplastschicht (30) derart, dass die Thermoplastschicht (30) und das mit der Zwischenschicht (20) versehene Bauteil (10) kraftschlüssig aneinander haften. Im Schritt a) wird das zu beschichtende Bauteil (10) bereitgestellt. Üblicherweise ist das Bauteil aus einem metallischen Material, kann aber auch aus einem duroplastischen Material beste- hen.
Nachfolgend wird im Schritt b) eine Zwischenschicht (20) aus einem Kunststoff auf wenigstens einem Teil des Bauteils (10) aufgebracht. Der Kunststoff kann ein Thermoplast wie Polya- mid, ein thermoplastisches Elastomer (TPE) wie Polyetherblo- ckamid (PEBA) , ein Elastomer wie vulkanisierter Kautschuk oder ein vernetztes Silikon sein. Besonders wichtig sind dabei thermoplastische Elastomere (TPE) , Fluorkautschuk oder auch Fluorsilikon. Diese Stoffe sind daher interessant, weil sie gegen Medien und hohe Temperaturen beständig sind. Die Zwischenschicht (20) weist idealer Weise eine Dicke von 10 μm bis zu einigen 100 μm auf, maximal etwa 1 mm. Diese große Auswahl an Materialien für die Zwischenschicht (20) und damit an Stoffkombination Zwischenschicht (20) /Thermoplastschicht (30) wird nur ermöglicht durch die anschließende Plasmabehandlung der Zwischenschicht (20) .
Während der Plasmabehandlung im Schritt c) werden die Moleküle oder die Struktur der Moleküle der Zwischenschicht (20) zumin- dest an der Oberfläche der Zwischenschicht (20) modifiziert. Grundsätzlich kann die Zwischenschicht (20) mit einem Niederdruck- oder Atmosphärendruck-Plasma behandelt werden. Der Prozessdruck beträgt im ersteren Fall vorteilhaft etwa 0,1 bis 0,5 mbar, insbesondere 0,3 mbar. Arbeitet man hingegen mit einem Atmosphärendruck-Plasma, kann auf eine Vakuumkammer verzichtet werden und Bauteile direkt an einer Spritzgießmaschine, beispielsweise mit einem Roboter durch eine Plasmalanze, bewegt werden. Als Plasmagas für die Plasmabehandlung wird ein Gasgemisch, welches beispielsweise Silan enthält, oder reiner Sauerstoff verwendet. Weiter kann als Schutzgas Argon zugegeben werden .
Die Modifizierung der KunststoffOberfläche kann je nach Zusammensetzung des Plasmagases auf verschiedene Weise erfolgen. Bei reaktiven Plasmen kann sich eine Oberflächenschicht aus Bestandteilen des Plasmagases ausbilden. Durch die Plasmabehandlung können Fragmente des Plasmagases, beispielsweise Sauerstoff (Oxidation) , zumindest im Oberflächen- bereich der Zwischenschicht (20) eingebaut werden. Durch den
Einbau von Fremdatomen bzw. Molekülgruppen aus dem Plasmagas in die Kunststoffoberflache ist es auch möglich, durch die Plasmabehandlung die Moleküle der Zwischenschicht (20) in einen Zustand mit einer höheren Polarität zu überführen. Weist die Struktur der Moleküle der Zwischenschicht (20) lineare Molekülketten auf, können die Molekülketten durch die Plasmabehandlung verkürzt werden. Schließlich besteht auch die Möglichkeit, durch die Plasmabehandlung reaktive Gruppen, beispielsweise reaktive Ionen, oder Radikale zumindest im Oberflächenbereich der Zwi- schenschicht (20) selbst zu bilden, welche sich mit der überspritzten Thermoplastschicht chemisch verbinden. Plasmagase werden also derart eingesetzt, dass Plasmagasfragmente reaktive oder haftfördernde Gruppen auf der Kunststoffoberflache bilden.
Eine derart mit einem Plasma oberflächenbehandelte
Zwischenschicht (20) zeigt beim nachfolgenden Überspritzen mit einem thermoplastischen Material im Schritt d) eine verbesserte, kraftschlüssige Verbindung. Insbesondere erhält man durch dieses Verfahren gas- und flüssigkeitsdichte Bauteile.
In einer weiteren Ausführung des Verfahrens kann, wie in Fig. 2 erkennbar, bei Bedarf die plasmabehandelte Zwischenschicht (20) zwischen den Schritten c) und d) mit einer dünnen, reaktiven KlebstoffSchicht (25) mit einer Dicke von einigen μm versehen werden („Spritzkleben") . Vorteilhaft besteht die KlebstoffSchicht (25) aus einem Epoxidkleber . Nach Schritt d) findet ein Aushärten der KlebstoffSchicht (25) statt. Im Falle von Zweikomponenten-Klebstoffen ist dies häufig bereits bei Raumtemperatur möglich. Nach dem Aushärten erfüllt der Klebstoff ebenfalls die Anforderungen an Temperatur- und Medienbeständigkeit .
Die zum Teil stark verbesserte Haftung der plasmabehandelten Zwischenschichten (20) im Vergleich zu nicht plasmabehandelten Zwischenschichten (20) wurde durch Haftungsuntersuchungen wiederholt bestätigt. Stellvertretend für alle möglichen Ausführungen seien hier einige Beispiele mit Sauerstoff-Plasmabehandlung genannt. Die Materialbezeichnungen sind Typbezeichnungen von kommerziell erhältlichen Kunststoffen.
In den Beispielen 1 bis 5 wurden Materialkombinationen geprüft, die ohne Plasmabehandlung unverträglich sind, d. h. keine bzw. nur eine vernachlässigbar kleine Haftung miteinander zeigen. Nach der Plasmabehandlung konnte jedoch eine gute Haftung gemessen werden.
Beispiel 1:
Zwischenschicht (20) : TPE-E-Schicht, „Arnitel PL 380" mit einer Dicke von 1,0 mm
Thermoplastschicht (30) : PA66-GF35, „Ultramid A3HG7" Plasmabehandlung: O2-Plasma, 2 mal 180 sec bei 0,3 mbar Zugscherfestigkeit mit Plasmavorbehandlung: größer als 1,5 MPa Zugscherfestigkeit ohne Plasmavorbehandlung: 0 MPa
Beispiel 2: Zwischenschicht (20) : TPE-E-Schicht, „Hytrel 5555 HS" mit einer Dicke von 1,0 mm
Thermoplastschicht (30) : PA66-GF35, „Ultramid A3HG7" Plasmabehandlung: O2-Plasma, 2 mal 180 sec bei 0,3 mbar Zugscherfestigkeit mit Plasmavorbehandlung: größer als 6 MPa Zugscherfestigkeit ohne Plasmavorbehandlung: 0 MPa
Beispiel 3:
Zwischenschicht (20) : Polyamid 12-GF15, „Vestamid L-GF15" mit einer Dicke von 1,0 mm
Thermoplastschicht (30) : Polyphenylensulfid (PPS), „Ryton R4-200" Plasmabehandlung: O2-Plasma, 2 mal 180 sec bei 0,3 mbar Zugscherfestigkeit mit Plasmavorbehandlung: 12,7 MPa
Beispiel 4:
Zwischenschicht (20) : Polyamid 12-GF15, „Vestamid L-GF15" mit einer Dicke von 1,0 mm Thermoplastschicht (30) : Polyamid 46, „Stanyl TW 300"
Plasmabehandlung: O2-Plasma, 2 mal 180 sec bei 0,3 mbar Zugscherfestigkeit mit Plasmavorbehandlung: 15,9 MPa
Beispiel 5:
Zwischenschicht (20) : Polyamid 12-GF15, „Vestamid L-GF15" mit einer Dicke von 1,0 mm
Thermoplastschicht (30) : Polyphenylensulfid (PPS), „Ryton R4-200"
Plasmabehandlung: O2-Plasma, 2 mal 180 sec bei 0,3 mbar Zug- Scherfestigkeit mit Plasmavorbehandlung: 4,1 MPa
Beispiel 6: Zwischenschicht (20) : Polyamid 12-GF15, „Vestamid L-GF15" mit einer Dicke von 1,0 mm
Thermoplastschicht (30) : Polyamid 46, „Stanyl TW 300" Plasmabehandlung: O2-Plasma, 2 mal 180 sec bei 0,3 mbar Zug- Scherfestigkeit mit Plasmavorbehandlung: 4,7 MPa
In den folgenden Beispielen 7 und 8 wurden vergleichbare Messungen ohne und mit einer zusätzlichen, wenigen μm dicken KlebstoffSchicht (25) durchgeführt. Der Klebstoff bestand aus „EP1", einer Mischung von „Araldit LY 1413 BD" und „HY 840-1" im Verhältnis von 1:1. Die Härtung der KlebstoffSchicht (25) erfolgte nach dem Umspritzen der Thermoplastschicht (30) etwa 4 Stunden lang bei 80 0C. Wie erkennbar aus den Messergebnissen, kann eine zusätzliche KlebstoffSchicht (25) nach der Plasmabehandlung der Zwischenschicht (20) die Haftung weiter verstärken.
Beispiel 7:
Zwischenschicht (20) : Fluorsilikon-Schicht, „Typ 4-9060" der Fa. Dow Corning mit einer Dicke von 1,0 mm
Thermoplastschicht (30) : Polyamid 46, „Stanyl TW 300" Plasmabehandlung: O2-Plasma, 2 mal 180 sec bei 0,3 mbar Zugscherfestigkeit ohne Klebstoff: 2,6 MPa Zugscherfestigkeit mit Klebstoff: 3,2 MPa
Beispiel 8:
Zwischenschicht (20) : Viton-Schicht, „Typ V747" der Fa. Parker mit einer Dicke von 1,0 mm Thermoplastschicht (30) : Polyphenylensulfid (PPS), „Ryton R4-200" Plasmabehandlung: O2-Plasma, 2 mal 180 sec bei 0,3 mbar Zugscherfestigkeit ohne Klebstoff: 0 MPa Zugscherfestigkeit mit Klebstoff: 2,5 MPa

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines mit einer Thermoplastschicht (30) beschichteten Bauteils (10), umfassend: e) Bereitstellen des Bauteils (10) , f) Aufbringen einer Zwischenschicht (20) aus einem
Kunststoff auf wenigstens einem Teil des Bauteils (10), g) Durchführen einer Plasmabehandlung der Zwischenschicht (20) mit einem Plasmagas, wobei die Moleküle oder die Struktur der Moleküle der Zwischenschicht
(20) zumindest an der Oberfläche der Zwischenschicht (20) modifiziert werden, und h) Spritzgießen der Thermoplastschicht (30) derart, dass die Thermoplastschicht (30) und das mit der Zwischenschicht (20) versehene Bauteil (10) kraftschlüssig aneinander haften.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass im Schritt a) ein Bauteil (10) aus einem metallischen oder einem duroplastischen Material bereitgestellt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass im Schritt b) eine Zwischenschicht (20) aus einem Thermoplast, thermoplastischem Elastomer (TPE) , Elastomer oder vernetztem Silikon aufgebracht wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass im Schritt b) eine Zwischenschicht (20) aus einem Fluorkautschuk aufgebracht wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass im Schritt b) eine Zwischenschicht (20) aus einem Fluorsilikon aufgebracht wird.
6. Verfahren nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass im Schritt b) eine Zwischenschicht (20) aus einem vulkanisierten Kautschuk aufgebracht wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass im Schritt b) eine Zwischenschicht (20) mit einer Dicke von 10 μm bis zu einigen 100 μm aufgebracht wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass im Schritt c) die Zwischenschicht (20) mit einem Niederdruck-Plasma behandelt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass im Schritt c) der Druck 0,1 bis 0,5 mbar, insbesondere
0,3 mbar, beträgt.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass im Schritt c) die Zwischenschicht (20) mit einem Atmosphärendruck-Plasma behandelt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass im Schritt c) für die Plasmabehandlung ein Gasgemisch oder reiner Sauerstoff verwendet wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass im Schritt c) ein Gasgemisch aus einem inerten Trägergas wie Argon und einer flüchtigen Verbindung wie Silan verwendet wird.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass im Schritt c) durch die Plasmabehandlung Fragmente des Plasmagases oder Sauerstoff zumindest im Oberflächenbereich der Zwischenschicht (20) eingebaut werden.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass im Schritt c) durch die Plasmabehandlung die Moleküle der Zwischenschicht (20) in einen Zustand mit einer höheren Polarität überführt werden.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass im Schritt c) die Struktur der Moleküle der Zwischenschicht (20) Molekülketten aufweisen, die durch die Plasmabehandlung verkürzt werden.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass im Schritt c) durch die Plasmabehandlung reaktive Gruppen zumindest im Oberflächenbereich der Zwischenschicht (20) gebildet werden.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass zwischen den Schritten c) und d) die Zwischenschicht (20) mit einer dünnen KlebstoffSchicht (25) mit einer Dicke von einigen μm versehen wird.
18. Verfahren nach Anspruch 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die KlebstoffSchicht (25) aus einem Epoxidkleber besteht.
19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass nach Schritt d) ein Aushärten der KlebstoffSchicht (25) stattfindet .
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