[發明專利]塑料構件和用于在塑料構件上產生表面結構的方法

有效

• 申請號: 201710971016.0
• 申請日: 2017-10-18
• 公開（公告）號: CN107953498B
• 公開（公告）日: 2020-05-29
• 發明（設計）人: B·施密特;D·威爾;D·施瓦布
• 申請（專利權）人: 格雷斯海姆里根斯堡有限公司
• 主分類號: B29C43/36
• 分類號: B29C43/36;B29C33/38;B29C33/42
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇;張會華

本發明公開了一種塑料構件(10)，其使得與摩擦副(20)的初始摩擦減小。對此，塑料構件(10)的與摩擦副(20)的表面(22)共同作用的表面(12)的至少一部分設有多個結構(13)。該結構(13)由至少一種結構類型(14)構成。在兩個相鄰的結構類型(14)之間構造有處在10μm至1mm范圍中的間距(a)。結構類型(14)的寬度(B)處于10μm至100μm的范圍中。結構類型(14)的高度(H)或深度(T)處于1μm至100μm的范圍中。

技術領域

本發明涉及塑料構件。塑料構件的表面結構尤其適用于減小在塑料構件和與塑料構件共同作用的摩擦副之間的摩擦(初始摩擦)。

本發明還涉及用于在塑料構件的表面的至少一部分上產生表面結構的方法。

背景技術

為了產生具有定義的表面結構的塑料構件，目前主要有兩種解決方案對用于通過壓鑄法制造塑料構件印模的模具的嵌件進行微結構化。用于在嵌件中制造微觀結構的一種方案是超精銑削。超精銑削類似于一般的銑削工藝。但是對于超精銑削使用非常高的轉速和非常精細的銑刀。由此有銑刀斷裂的風險。減振的費用是相當高昂的。一般的和非常好的商業機械不能覆蓋該領域。在技術上的投資在百萬范圍中。

用于在壓鑄模具的嵌件中進行微結構化的另一方案是Liga工藝。在此進行電鍍造型的光刻步驟。由此制造的用于壓鑄模具的嵌件雖然非常精確且也適用于批量生產(例如CD)，但是該嵌件的耐持久性被限制在大約100000次。生產件數高達幾億時則需要高昂的成本。

德國專利申請DE 10 2009 019 762公開了一種用于制造具有定義結構的表面的物體的方法。在載體上涂覆液態塑料層，其可通過能量導入而硬化。因此，通過在液態塑料層的預先規定的部位上導入限定的能量能夠預設和設定待實現的結構高度。

德國專利申請DE 10 2010 017 357 A1公開了一種用于制造具有微觀結構和/或納米結構的表面的主體的方法。其設置為壓印模具的由金剛石、硬金屬、玻璃或陶瓷構成的端部。在此，該壓印模具壓到主體的表面的不同部位上。在壓制部位上壓出凹陷部和/或產生缺口。壓印模具可裝有任意形狀的端部并且任意形狀的主體可設有凹陷部。

國際專利申請WO 03/044383A1公開了一種軸承、至少局部納米級粗糙的軸承面的使用和用于制造具有納米級粗糙的軸承面的軸承的方法。對軸承特性的改進(使顆粒形成最小化且減小摩擦)通過以下方式實現，即，軸承面構造成至少局部為納米級粗糙的。這尤其通過刻蝕軸承面來實現。“微觀粗糙”在此理解為構造為如此粗糙(優選直至μm的范圍)的表面，即，顆粒、優選直至1μm或甚至直至10μm的顆粒能夠被表面的凹陷部至少部分地容納且尤其能夠置入其中。該凹陷部或隆起部優選在軸承面上至少在微觀粗糙范圍中不均勻地分布，其中相鄰的凹陷部通過優選同樣不均勻成型的隆起部彼此分離。

歐洲專利申請EP 1 063 071 A2公開了具有側壁的車輛輪胎，側壁的表面至少部分地設有微觀結構。微觀結構在此由微觀隆起部組成，其具有10至20μm的高度并且布置成相對彼此有直至25μm的間距。引入有微觀結構的材料是彈性體。構造在輪胎上的微觀結構不適合與摩擦副共同作用。

德國專利DE 195 18 270 C1公開了一種具有高度拋光表面的尤其由礦物材料、例如石頭或花崗巖構成的防滑地面鋪層以及用于制造這種防滑地面鋪層的方法。地面鋪層的表面通過以下方式防滑，即，在其上按統計分布地、但是不均勻地布置有透鏡狀的、尖棱狀的、盡可能平的凹陷部(具有吸盤作用的微觀劃痕)，其肉眼不可見。通過有針對性地且限定地作用的激光脈沖獲得具有吸盤作用的微觀劃痕。該文獻的理論與目前發明相反，因為在該文獻公開的理論提高了靜摩擦。由此通過在熱塑性塑料構件上的微觀結構降低與摩擦副的摩擦(靜摩擦)。

迄今為止存在多種方案，其能夠控制或限定地設定在兩個摩擦副之間的摩擦。在兩個摩擦副之間的摩擦的減小可通過選擇合適的材料或通過加入降低摩擦的材料來實現。同樣地，為了提高在兩個摩擦副之間的摩擦可進行限定的微結構化。