WO2008040322A2 - Deformierbares substrat mit mikrostrukturierter oberfläche aus aufgebrachtem material sowie verfahren zur herstellung eines solchen substrates - Google Patents

Deformierbares substrat mit mikrostrukturierter oberfläche aus aufgebrachtem material sowie verfahren zur herstellung eines solchen substrates Download PDF

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WO2008040322A2
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Bernhard Wiedemann
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Definitions

  • the invention relates to a deformable substrate having a microstructured surface made of applied material according to the preamble of patent claim 1 and to a method for producing such a substrate according to the preamble of patent claim 6.
  • substrates and methods for their production are known for example from EP 193133 A2, DE 19644463 Al, DE 19834688 Al and DE 10050642 Al known.
  • Deformable substrates are often provided with coatings of other materials to modify their surface properties.
  • sealing profiles for motor vehicles are coated with bonded coatings in order to reduce disturbing noises which are generated during the transition from the adhesive to the sliding friction (so-called stick-slip effect).
  • either the substrate surface is provided with a microstructure or the Gleitlacktik.
  • the first variant is described, for example, in DE 19644463 A1 or DE 19834688 A1.
  • Bonded coatings are known to the person skilled in the art, for example, from WO 02081582 A2 or DE 3839937 A1 and from [Matthis Kimmann: "Lubricating coatings for plastics” in JOT 1999, No. 9, pages 60-65].
  • the object of the present invention is therefore to provide a deformable substrate with a microstructured surface of deposited material and a method for producing such a substrate, which retain their properties due to the microstructured surface longer properties.
  • microstructuring means that the pixels have maximum dimensions of less than 1 mm and minimum dimensions greater than 1 nm, preferably less than 500 ⁇ m and greater than 10 nm, in particular less than 300 ⁇ m and greater than 50 nm.
  • a pixel is the product of a solidification process of the deposited material associated with the substrate, i. it has no sharp edges, but rounded contours.
  • a pixel of cured lacquer, in particular bonded coating is constructed.
  • the ratio of its maximum dimension parallel to the substrate surface and perpendicular to the substrate surface is preferably 5 to 1 or less, in particular 3 to 1 or less, i.
  • a pixel is "lying flat" on the substrate surface (see Figure Ia), but applications are also conceivable in which the pixel is more "standing” (see Figure Ib), i. has a dimensional ratio of 1 to 3, in particular 1 to 5 or more.
  • brittle material is applied to a structured or non-structured deformable substrate surface in a continuous layer and, if necessary, coated. still superficially structured.
  • the applied brittle material also remains connected between its possibly structured regions, at least in a lower layer.
  • the applied brittle material layer experiences a mechanical alternating stress in the form of tensile and / or pressure (compression and / or extension).
  • This alternating stress in conjunction with material aging, thermal stress, local notch effect due to embedded fillers and contaminants and other influences, leads to local cracking of the brittle applied material layer.
  • the influences mentioned can become even more effective and lead to delamination of the entire layer with increasing speed.
  • the substrate according to the invention does not have a cohesive, brittle layer which can delaminate over a large area but individual possibly brittle pixels whose extent parallel to the substrate surface is so small that no substantial alternating stress can be built up by upsetting or stretching (cf. and not to scale figures 2a to the stretched stress and 2b for compressing the substrate surface without corresponding stress on the pixels).
  • the deformable substrate has pixels of different properties, in particular pixels of different shape and / or different size and / or different physical and / or chemical properties and / or relatively different spacing and / or arrangement.
  • the arrangement is a new mechanism for increasing the functionality of the deposited material.
  • a desired property such as e.g. the sealing effect or the contamination resistance can be optimized.
  • properties can be set using suitable patterns and, on the other hand, properties can be set Create identification features, for example in the form of dot or composite bar or character encodings or direct cut or assembly information on the substrate.
  • Figure 3d shows a combination of differences in pixel placement, pixel spacing, and pixel size.
  • Differences in physical properties may be due on the one hand to the shape of the pixels, in particular their dimensions and dimensional proportions (e.g., lotus effect), and on the other hand by their chemical composition, e.g. hydrophobic substances.
  • FIG. 3e shows, schematically and not to scale, on the one hand comparatively large pixels of a hydrophobic substance which are closely adjacent to their size and function as a water-repellent barrier layer.
  • Figure 3e comparatively small pixels of another substance, which serve to reduce the stick-slip effect and thus the noise reduction.
  • design aspects can be taken into account by e.g. Pixels of one or more colored materials between Gleitlack pixels are arranged. These two additional aspects can also be combined. In particular, any features can be represented thereby, e.g. Identification features or characteristics.
  • the pixels of additional, in particular subordinate, functionality have a lower height than the pixels of the basic functionality, e.g. the sliding paint pixels. This does not affect the basic functionality in any way while allowing the subordinate functionality.
  • Suitable deformable substrates include: plastics, especially elastomers; Natural materials, in particular leather, clay, textiles.
  • the substrate produced according to the invention does not have a cohesive brittle layer which can delaminate over a large area, but rather individual microstructures or pixels whose extent parallel to the substrate surface is so small that no substantial alternating stress can be built up by upsetting or stretching.
  • the pixels can either be printed directly on the substrate surface or first printed on a release liner and then transferred from this to the substrate surface.
  • the latter variant is advantageous above all in the case of surfaces which have strongly curved surfaces when at rest.
  • pixels of different properties are applied, in particular pixels of different shape and / or different size and / or different physical and / or chemical properties and / or relative to each other different spacing are applied. This can be done for example by means of staggered orders, in particular printing operations. But it can also be done simultaneously, for example by inkjet printing with differently filled and / or differently controlled multiple print heads. Suitable multiple printing heads are commercially available, in particular in the material-applying area of generative rapid technologies.
  • the pixels are arranged in the form of a pattern.
  • a substrate made of a flexible elastomer eg a sealing blank
  • a multi-inkjet printhead here piezo printer
  • a microstructure of paint pixels on the substrate surface For this purpose, pixels from a hydrophobic substance and from a second print head from a first print head pixels are printed on the substrate surface from a substance which reduces the static friction to a counter surface.
  • FIG. 3e shows, schematically and not to scale, on the one hand the comparatively large pixels of the hydrophobic substance, which are closely adjacent to their size and function as a water-repellent barrier layer.
  • Figure 3e shows the relatively small pixels from the other substance, which serve to reduce the stick-slip effect and thus the noise reduction.
  • a leather substrate is first thinly coated with a curable liquid lubricating varnish. This can e.g. by spraying, brushing or dipping. This surface coating is now cured locally pixelwise by means of a laser beam. Subsequently, the uncured layer material is sucked off or rinsed off. If necessary, a post-curing step can still take place.
  • This method has the advantage that even non-planar substrate surfaces can be coated more easily since the laser beam can impinge on the liquid layer from arbitrary directions and at arbitrary angles and is not subject to appreciable gravitational influences.
  • the liquid layer is not subject to significant because of their small thickness of about 0.005 to 0.5 mm Gravitational influences, as their surface tension compensates for such influences.
  • Suitable robot-guided laser scanner systems for point laser irradiation from rapidly changing any spatial directions are now widely used and are always cheaper. Of course, the process works just as well with a fixed laser and flat substrate surface.
  • a rubber elastic rolling diaphragm is positioned flat.
  • a simple microstructure of lubricating paint pixels according to Figure 3a is printed on the membrane surface by means of a piezo inkjet printhead.
  • the bonded coating is an air-hardening PU resin with solid lubricant particles of PTFE dispersed in it.
  • the other side of the rolling membrane is printed with the same microstructure of Gleitlack- pixels.
  • the substrate according to the invention and the method according to the invention prove to be particularly suitable for the improved production of sliding components, eg Sealing systems or bellows (rolling membranes), as they are often needed in particular in the automotive industry.
  • sliding components eg Sealing systems or bellows (rolling membranes)
  • the lifetime of the properties caused by the microstructured surface is substantially increased.
  • the properties can be varied much easier.
  • the consumption of coating material drops significantly, which in turn leads to a resource conservation and environmental relief.
  • mounting conditions can be improved by mounting instructions are applied with the same.
  • the invention is not limited to the illustrated examples, but to other transferable.

Landscapes

  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein deformierbares Substrat mit mikrostrukturierter Oberfläche aus aufgebrachtem Material, wobei das aufgebrachte Material als einzelne Pixel ausgestaltet ist, welche auf das Substrat aufgedruckt wurden.

Description

Deformierbares Substrat mit mikrostrukturierter Oberfläche aus aufgebrachtem Material sowie Verfahren zur Herstellung eines solchen Substrates
Die Erfindung betrifft ein deformierbares Substrat mit mikrostrukturierter Oberfläche aus aufgebrachtem Material gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Substrates gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 6. Derartige Substrate und Verfahren zu deren Herstellung sind beispielsweise aus der EP 193133 A2, DE 19644463 Al, DE 19834688 Al und der DE 10050642 Al bekannt.
Deformierbare Substrate werden häufig mit Beschichtungen anderer Materialien versehen, um deren Oberflächeneigenschaften zu modifizieren. Beispielsweise werden Dichtungsprofile für Kraftfahrzeuge mit Gleitlacken beschichtet, um störende Geräusche zu reduzieren, die beim Übergang von der Haft- in die Gleitreibung erzeugt werden (sog. Stick-Slip- Effekt) . Zusätzlich wird entweder die Substratoberfläche mit einer Mikrostruktur versehen oder die Gleitlackschicht. Die erste Variante wird beispielsweise in DE 19644463 Al oder DE 19834688 Al beschrieben. Die zweite in EP 193133 A2 oder auch in der DE 10050642 Al, wo die Mikrostruktur durch Prägen in die Beschichtung eingebracht wird. Gleitlacke sind dem Fachmann z.B. aus der WO 02081582 A2 oder der DE 3839937 Al bekannt sowie aus [Matthis Kimmann: „Gleitlacke für Kunststoffe" in JOT 1999, Nr. 9, Seiten 60 - 65] .
Versuche zeigen, dass sich mit derartig strukturierten Dichtungen die bekannten Störgeräusche des Stick-Slip- Effektes sehr gut unterdrücken lassen. Allerdings lässt diese Wirkung nach längerer Einsatzdauer der Dichtungen, d.h. nach mehreren Jahren deutlich nach.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, ein deformierbares Substrat mit mikrostrukturierter Oberfläche aus aufgebrachtem Material sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Substrates anzugeben, welche ihre durch die mikrostrukturierte Oberfläche bedingten Eigenschaften länger beibehalten.
Die Erfindung ist in Bezug auf das zu schaffende Substrat und das zu schaffende Verfahren durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 6 wiedergegeben. Die weiteren Ansprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Substrates und des erfindungsgemäßen Verfahrens .
Die Aufgabe wird bezüglich des zu schaffenden deformierbaren Substrates mit mikrostrukturierter Oberfläche aus aufgebrachtem Material dadurch gelöst, dass das aufgebrachte Material als einzelne Pixel ausgestaltet ist. Dabei bedeutet Mikrostrukturierung dass die Pixel Maximal - abmessungen kleiner 1 mm und Minimalabmessungen größer 1 nm aufweisen, vorzugsweise kleiner 500 μm und größer 10 nm, insbesondere kleiner als 300 μm und größer als 50 nm.
Ein Pixel ist das mit dem Substrat verbundene Produkt eines ErstarrungsVorgangs des aufgebrachten Materials, d.h. er weist keine scharfen Kanten auf, sondern rundliche Konturen. Vorzugsweise ist ein Pixel aus ausgehärtetem Lack, insbesondere Gleitlack aufgebaut. Das Verhältnis seiner Maximalabmessung parallel zur Substratoberfläche und senkrecht zur Substratoberfläche beträgt vorzugsweise 5 zu 1 oder weniger, insbesondere 3 zu 1 oder weniger, d.h. im Regelfall „liegt" ein Pixel eher flach auf der Substratoberfläche (vgl. Figur Ia) . Es sind jedoch auch Anwendungen denkbar, in denen der Pixel eher „steht" (vgl. Figur Ib), d.h. ein Abmessungsverhältnis von 1 zu 3 , insbesondere 1 zu 5 oder noch mehr aufweist .
Wesentlich ist, dass die Pixeln einzeln vorliegen, d.h. klar definierte Grenzflächen zu ihrer Umgebung aufweisen. Sie sind also entweder zu benachbarten Pixeln beabstandet angeordnet und ihre Oberfläche stellt die Grenzfläche zu der umgebenden Luft dar. Oder die Pixeln weisen zu benachbarten Pixeln eine klar definierte Grenzfläche auf, beispielsweise aufgrund unterschiedlicher Zusammensetzung und/oder unterschiedlicher Erstarrungszeitpunkte .
Ein erfindungsgemäßes deformierbares Substrat behält seine durch die mikrostrukturierte Oberfläche bedingten Eigenschaften deutlich länger als vergleichbare deformierbare Substrate nach dem Stand der Technik. Dies wird auf unterschiedliche Auswirkungen mechanischer Wechselbeanspruchungen infolge von Deformation der Substratoberfläche zurückgeführt:
Nach dem Stand der Technik wird auf eine strukturierte oder auch nicht-strukturierte deformierbare Substratoberfläche sprödes Material in einer durchgängigen Schicht aufgebracht und ggf . noch oberflächlich strukturiert . Das aufgebrachte spröde Material bleibt jedoch auch zwischen seinen ggf. strukturierten Bereichen zumindest in einer tiefer liegenden Schicht miteinander verbunden. Bei einer Deformation des Substrates und seiner Oberfläche erfährt die aufgebrachte spröde Materialschicht eine mechanische Wechselbeanspruchung in Form von Zug- und/oder Druck (Stauchung und/oder Streckung) . Diese Wechselbeanspruchung führt im Zusammenspiel mit Materialalterung, thermischer Beanspruchung, lokaler Kerbwirkung durch eingelagerte Füllmittel und Verschmutzungen und weiteren Einflüssen zur lokalen Rissbildung der spröden aufgebrachten Materialschicht. Ist die spröde Materialschicht einmal beschädigt, können die genannten Einflüsse noch effektiver wirksam werden und führen mit zunehmender Geschwindigkeit zur Delamination der gesamten Schicht.
Im Gegensatz dazu weist das erfindungsgemäße Substrat keine zusammenhändende spröde Schicht auf, die großflächig delaminieren kann, sondern einzelne ggf. spröde Pixeln, deren Ausdehnung parallel zur Substratoberfläche so gering ist, dass keine wesentliche Wechselbeanspruchung durch Stauchen oder Strecken aufgebaut werden kann (vgl . die schematischen und nicht maßstabsgerechten Figuren 2a zur Streck- beanspruchung und 2b zur Stauchbeanspruchung der Substrat- Oberfläche ohne entsprechende Beanspruchung der Pixeln) .
Dieser grundsätzliche Unterschied der Erfindung gegenüber dem Stand der Technik bedingt deren zeitlich deutlich längeren Eigenschaftserhalt .
Weitere Eigenschaftsverbesserungen lassen sich erzielen, wenn das deformierbare Substrat Pixel unterschiedlicher Eigenschaften aufweist, insbesondere Pixel unterschiedlicher Form und/oder unterschiedlicher Größe und/oder unterschiedlicher physikalischer und/oder chemischer Eigenschaften und/oder relativ zueinander unterschiedlicher Beabstandung und/oder Anordnung aufweist. Insbesondere die Anordnung ist ein neuer Mechanismus zur Erhöhung der Funktionalität des aufgebrachten Materials. So kann beispielsweise durch einen gezielten Strukturaufbau bzw. durch die Generierung einer funktionalen Topologie eine gewünschte Eigenschaft wie z.B. die Dichtwirkung oder die Verschmutzungsresistenz optimiert werden.
Unterschiede in der Form können in einer, in zwei oder in allen drei Raumachsen vorliegen, z.B. kann ein Pixel flacher (Formunterschied in z-Richtung) oder ellipsoider (Formunterschied in x- und/oder y-Richtung) als ein anderer ausgestaltet sein. Beispiele für unterschiedliche Anordnung von Pixeln sind in den Figuren 3a bis 3c gezeigt. Figur 3a zeigt die einfachste Anordnungsmöglichkeit vollkommen gleichmäßiger und gleichausgerichteter Verteilung der Pixeln. Figur 3b zeigt eine gleichmäßige Verteilung versetzt angeordneter Pixeln. Figur 3c zeigt eine ungleichmäßige Anordnung von Pixeln mit unterschiedlicher Beabstandung in Form eines Musters. Mittels geeigneter Muster lassen sich einerseits gezielt Eigenschaften einstellen und andererseits auch Identifikationsmerkmale erzeugen, z.B. in Form von Punktoder zusammengesetzten Strich oder Zeichen-Kodierungen oder auch direkte Zuschnitt- oder Montageinformationen auf das Substrat auftragen. Figur 3d zeigt eine Kombination von Unterschieden in der Pixelanordnung, der Pixelbeabstandung und der Pixelgröße.
Unterschiede in den physikalischen Eigenschaften können einerseits in der Form der Pixeln, insbesondere deren Abmessungen und Abmessungsverhältnisse, begründet sein (z.B. Lotus-Effekt) und andererseits durch deren chemische Zusammensetzung, z.B. hydrophobe Substanzen. Beispielsweise zeigt Figur 3e schematisch und nicht maßstabsgerecht einerseits vergleichsweise große und relativ zu Ihrer Größe dicht benachbarte Pixeln aus einer hydrophoben Substanz, die als wasserabweisende Sperrschicht fungieren. Andererseits zeigt Figur 3e vergleichsweise kleine Pixeln aus einer anderen Substanz, die zur Reduktion des Stick-Slip-Effektes und damit der Geräuschreduktion dienen.
Des Weiteren können Design-Aspekte berücksichtigt werden, indem z.B. Pixeln aus einem oder mehreren farbigen Materialien zwischen Gleitlack-Pixeln angeordnet werden. Diese beiden zusätzlichen Aspekte können auch kombiniert werden. Insbesondere können beliebige Merkmale damit dargestellt werden, z.B. Identifizierungsmerkmale oder Kennzeichen.
Erst der erfindungsgemäß sortenrein getrennte Auftrag von Pixeln unterschiedlicher Funktionalität ermöglicht derartige Mehrfach-Funktionalitäten. Dies war bisher nicht möglich, da Gleitlacke üblicherweise komplexe Zusammensetzungen aufweisen, die genau auf ihre erforderliche Funktionalität eingestellt sind und die Zugabe weiterer Komponenten zu anderen Zwecken diese erforderliche Funktionalität immer stören würde.
Vorteilhaft ist es, wenn die Pixeln zusätzlicher, insbesondere nachrangiger Funktionalität, geringere Höhe aufweisen als die Pixeln der Basis-Funktionalität, z.B. die Gleitlack-Pixeln. Dadurch wird die Basis-Funktionalität in keiner Weise beeinträchtigt und gleichzeitig die nachrangige Funktionalität ermöglicht.
Weitere Möglichkeiten zur gezielten Einstellung von Oberflächeneigenschaften ergeben sich durch Pixeln, die senkrecht zur Substratoberflache unterschiedliche Eigenschaften, insbesondere Zusammensetzung, aufweisen (vgl. hierzu Figur 3f) . Dabei können die Unterschiede senkrecht zur Substratoberfläche sowohl bei jedem Pixel in der gleichen Weise vorliegen als auch zwischen verschieden Pixeln unterschiedlich ausgestaltet sein.
Geeignete deformierbare Substrate sind z.B.: Kunststoffe, insbesondere Elastomere; Naturstoffe, insbesondere Leder, Ton, Textilien.
Derartige Substrate mit entsprechend mikrostrukturierter Oberfläche können z.B. eingesetzt werden als gleitende Bauteile wie Dichtungen, Faltenbalge oder Scheibenwischer, als Montage -oder Umformhilfen oder auch als schwingungs- verschleißgefährdete Bauteile.
Die Aufgabe wird bezüglich des zu schaffenden Verfahrens zur Herstellung einer mikrostrukturierten Oberfläche auf einem deformierbaren Substrat durch Auftragen von Material dadurch gelöst, dass das Material in Form von einzelnen Pixeln aufgebracht wird.
Dadurch weist das erfindungsgemäß hergestellte Substrat keine zusammenhändende spröde Schicht auf, die großflächig delaminieren kann, sondern einzelne Mikrostrukturen oder Pixeln, deren Ausdehnung parallel zur Substratoberfläche so gering ist, dass keine wesentliche Wechselbeanspruchung durch Stauchen oder Strecken aufgebaut werden kann.
Vorzugsweise wird das Material in flüssiger Form aufgebracht, insbesondere Lack, z.B. Gleitlack. Als besonders geeignet zum Auftragen erweisen sich bekannte Druckverfahren wie sie z.B. in der DIN 16500 mit weiteren Verweisen genannt sind, z.B. Hochdruck, Tiefdruck, Flachdruck, Siebdruck. Aber auch elektronische Druckverfahren ohne Druckform, insbesondere mittels Tintenstrahl- oder Laserstrahldruck oder anderen Belichtungsverfahren. Druckverfahren ohne Druckform haben den Vorteil, dass sie sich grundsätzlich leichter auf gekrümmte Oberflächen anwenden lassen als solche mit Druckform. Besonders geeignet ist dabei der Laserstrahldruck, da er in deutlich geringem Umfang als der Tintenstrahldruck Schwerkrafteinflüssen unterliegt .
Mittels dieser Druckverfahren können die Pixeln entweder direkt auf die Substratoberfläche aufgedruckt werden oder zunächst auf eine Abziehfolie aufgedruckt werden und dann von dieser auf die Substratoberfläche übertragen werden. Letztere Variante ist vor allen bei solchen Oberflächen vorteilhaft, die im Ruhezustand stark gekrümmte Oberflächen aufweisen. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn Pixel unterschiedlicher Eigenschaften aufgebracht werden, insbesondere Pixel unterschiedlicher Form und/oder unterschiedlicher Größe und/oder unterschiedlicher physikalischer und/oder chemischer Eigenschaften und/oder relativ zueinander unterschiedlicher Beabstandung aufgebracht werden. Dies kann beispielsweise mittels zeitlich versetzter Aufträge, insbesondere Druckvorgängen erfolgen. Es kann aber auch gleichzeitig erfolgen, z.B. durch Tintenstrahldruck mit unterschiedlich befüllten und/oder unterschiedlich angesteuerten Mehrfachdruckköpfen. Geeignete Mehrfachdruckköpfe sind kommerziell verfügbar, insbesondere im materialauftragenden Bereich der generativen Rapid Technologien.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn Pixel aufgebracht werden, die senkrecht zur Substratoberfläche unterschiedliche Eigenschaften, insbesondere Zusammensetzung, aufweisen, vorzugsweise derart, dass zunächst eine erste Pixelschicht mit einer ersten Eigenschaft und nachfolgend eine oder mehrere weitere Pixelschichten mit einer oder mehreren anderen Eigenschaften aufgebracht werden. Dabei können die Unterschiede senkrecht zur Substratoberfläche sowohl bei jedem Pixel in der gleichen Weise ausgestaltet werden als auch zwischen verschieden Pixeln unterschiedlich.
Außerdem ist es vorteilhaft, wenn die Pixel in Form eines Musters angeordnet werden.
Nachfolgend werden anhand von Ausführungsbeispielen das er- findungsgemäße Verfahren und das erfindungsgemäße Substrat näher erläutert: Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel wird ein Substrat aus einer flexiblen Elastomer (z.B. eine Dichtungsrohling) flach positioniert. Auf die ebene Substratoberfläche wird mittels eines Mehrfach-Tintenstrahl-Druckkopfes (hier Piezo-Drucker) eine Mikrostruktur aus Lack-Pixeln auf die Substratoberfläche aufgedruckt. Dafür werden aus einem ersten Druckkopf Pixeln aus einer hydrophoben Substanz und aus einem zweiten Druckkopf Pixeln aus einer die Haftreibung zu einer Gegenfläche reduzierenden Substanz auf die Substratoberfläche aufgedruckt. Figur 3e zeigt schematisch und nicht maßstabsgerecht einerseits die vergleichsweise großen und relativ zu Ihrer Größe dicht benachbarten Pixeln aus der hydrophoben Substanz, die als wasserabweisende Sperrschicht fungieren. Andererseits zeigt Figur 3e die vergleichsweise kleinen Pixeln aus der anderen Substanz, die zur Reduktion des Stick-Slip-Effektes und damit der Geräuschreduktion dienen.
Gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel wird ein Substrat aus Leder zunächst flächig mit einem aushärtbaren flüssigen Gleitlack dünn beschichtet. Dies kann z.B. mittels Aufsprühen, Aufstreichen oder Eintauchen erfolgen. Diese flächige Beschichtung wird nun lokal pixelweise mittels eines Laserstrahls gehärtet. Nachfolgend wird das nicht gehärtete Schichtmaterial abgesaugt oder abgespült. Bedarfsweise kann noch ein Nachhärteschritt erfolgen.
Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass auch nicht ebene Substratoberflächen leichter beschichtet werden können, da der Laserstrahl aus beliebigen Richtungen und unter beliebigen Winkeln auf die flüssige Schicht auftreffen kann und dabei keinen nennenswerten Schwerkrafteinflüssen unterliegt. Auch die flüssige Schicht unterliegt wegen ihrer geringen Dicke von circa 0,005 bis 0 , 5 mm keinen nennenswerten Schwerkrafteinflüssen, da Ihre Oberflächenspannung derartige Einflüsse kompensiert. Geeignete robotergeführte Laserscannersysteme zur punktuellen Laserbestrahlung aus schnell veränderbaren beliebigen Raumrichtungen sind inzwischen weit verbreitet und werden immer preisgünstiger. Aber das Verfahren funktioniert natürlich genauso mit einem feststehenden Laser und ebener Substratoberfläche.
Gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel wird eine elastische Rollmembran aus Gummi flach positioniert. Auf deren ebene Oberfläche wird mittels eines Piezo-Tintenstrahl-Druckkopfes eine einfache Mikrostruktur aus Gleitlack-Pixeln gemäß Figur 3a auf die Membranoberfläche aufgedruckt. Der Gleitlack ist ein lufthärtendes PU-Harz mit darin dispergierten Fest- schmierstoffpartikeln aus PTFE. Die andere Seite der Rollmembran wird mit der gleichen Mikrostruktur aus Gleitlack- Pixeln bedruckt. Nach Aushärtung der Pixeln wird die Rollmembran entsprechend Figur 4 in ihrem Anwendungsbereich montiert. Je nach Position der relativ zueinander beweglichen Bauteile, die mittels der Rollmembran verbunden sind, stellt sich Reibkontakt zwischen verschiedenen Abschnitten der Rolmembran und /oder zwischen der Rollmembran und einer Bauteiloberfläche ein. Die aufgedruckte Mikrostruktur beseitigt den Stick-Slip-Effekt und die aus ihm resultierenden Geräusche langfristig und erhöht die Lebensdauer der Rollmembran.
Das erfindungsgemäße Substrat und das erfindungsgemäße Verfahren erweisen sich in den Ausführungsformen der vorstehend beschriebenen Beispiele als besonders geeignet für die verbesserte Herstellung von gleitenden Bauteilen, z.B. Dichtungssystemen oder Faltenbalgen (Rollmembranen) , wie sie insbesondere in der Automobilindustrie häufig benötigt werden.
Erfindungsgemäß wird die Lebensdauer der durch die mikrostrukturierte Oberfläche bedingten Eigenschaften wesentlich erhöht. Außerdem können die Eigenschaften wesentlich leichter variiert werden. Des Weiteren sinkt der Verbrauch an Beschichtungsmaterial deutlich ab, was wiederum zu einer Resourcenschonung und Umweltentlastung führt. Ferner können Montagebedingungen verbessert werden, indem Montageanleitungen gleich mit aufgebracht werden.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Beispiele beschränkt, sondern auf weitere übertragbar. Z.B. können auch auf andere, z.B. plastisch oder elastisch deformierbare, insbesondere metallische Substrate Pixeln aufgebracht werden.
Außerdem ist es denkbar, dass über das als einzelne Pixel aufgebrachte Material noch eine abschließende elastische Deckschicht, z.B. aus Silikon, aufgetragen wird. Aufgrund der Elastizität der Deckschicht wird der erfindungsgemäße Vorteil des pixelweisen Auftrags nicht beeinträchtigt. Entscheidend ist, dass die Pixeln auch in diesem Fall noch einzeln vorliegen, d.h. klar definierte Grenzflächen zu ihrer Umgebung aufweisen .

Claims

Patentansprüche
1. Deformierbares Substrat mit mikrostrukturierter Oberfläche aus aufgebrachtem Material, dadurch gekennzeichnet, dass das aufgebrachte Material als einzelne Pixel ausgestaltet ist.
2. Deformierbares Substrat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pixel aus ausgehärtetem Lack, insbesondere Gleitlack aufgebaut sind.
3. Deformierbares Substrat nach Anspruch- 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es Pixel unterschiedlicher Eigenschaften aufweist, insbesondere Pixel unterschiedlicher Form und/oder unterschiedlicher Größe und/oder unterschiedlicher physikalischer und/oder chemischer Eigenschaften und/oder relativ zueinander unterschiedlicher Beabstandung und/oder Anordnung aufweist .
4. Deformierbares Substrat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es Pixel aufweist, die senkrecht zur Substratoberfläche unterschiedliche Eigenschaften, insbesondere Zusammensetzung, aufweisen.
5. Deformierbares Substrat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Pixel in Form eines Musters angeordnet sind.
6. Verfahren zur Herstellung einer mikrostrukturierten Oberfläche auf einem deformierbaren Substrat durch Auftragen von Material dadurch gekennzeichnet, dass das Material in Form von einzelnen Pixeln aufgebracht wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass Material in flüssiger Form aufgebracht wird, vorzugsweise Lack, insbesondere Gleitlack.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass Pixel unterschiedlicher Eigenschaften aufgebracht werden, insbesondere Pixel unterschiedlicher Form und/oder unterschiedlicher Größe und/oder unterschiedlicher physikalischer und/oder chemischer Eigenschaften und/oder relativ zueinander unterschiedlicher Beabstandung aufgebracht werden.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche .6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass Pixel aufgebracht werden, die senkrecht zur Substratoberfläche unterschiedliche Eigenschaften, insbesondere Zusammensetzung, aufweisen, vorzugsweise derart, dass zunächst eine erste Pixel- schicht mit einer ersten Eigenschaft und nachfolgend eine oder mehrere weitere Pixelschichten mit einer oder mehreren anderen Eigenschaften aufgebracht werden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Pixel in Form eines Musters angeordnet werden .
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Pixel aufgedruckt werden, vorzugsweise mittels Siebdruck oder einem elektronischen Druckverfahren ohne Druckform, insbesondere mittels Tintenstrahl- oder Laserstrahldruck.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Pixel zunächst auf eine Abziehfolie aufgedruckt werden und dann von dieser auf die Substratoberfläche übertragen werden.
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