塑料构件和用于在塑料构件上产生表面结构的方法技术

本发明专利技术公开了一种塑料构件(10)，其使得与摩擦副(20)的初始摩擦减小。对此，塑料构件(10)的与摩擦副(20)的表面(22)共同作用的表面(12)的至少一部分设有多个结构(13)。该结构(13)由至少一种结构类型(14)构成。在两个相邻的结构类型(14)之间构造有处在10μm至1mm范围中的间距(a)。结构类型(14)的宽度(B)处于10μm至100μm的范围中。结构类型(14)的高度(H)或深度(T)处于1μm至100μm的范围中。

Plastic component and method for producing surface structure on plastic component

The invention discloses a plastic component (10), which reduces the initial friction of the friction pair (20). In this regard, at least part of the surface (12) of the plastic component (10) and the surface (22) of the friction pair (20) is provided with a plurality of structures (13). The structure (13) is made up of at least one structural type (14). A spacing (a) in the range of 10 m to 1mm is constructed between the two adjacent structural types (14). The width (B) of the structure type (14) is in the range of 10 m to 100 m. The height (H) or depth (T) of the structural type (14) is in the range of 1 m to 100 m.

【技术实现步骤摘要】
塑料构件和用于在塑料构件上产生表面结构的方法
本专利技术涉及塑料构件。塑料构件的表面结构尤其适用于减小在塑料构件和与塑料构件共同作用的摩擦副之间的摩擦(初始摩擦)。本专利技术还涉及用于在塑料构件的表面的至少一部分上产生表面结构的方法。
技术介绍
为了产生具有定义的表面结构的塑料构件，目前主要有两种解决方案对用于通过压铸法制造塑料构件印模的模具的嵌件进行微结构化。用于在嵌件中制造微观结构的一种方案是超精铣削。超精铣削类似于一般的铣削工艺。但是对于超精铣削使用非常高的转速和非常精细的铣刀。由此有铣刀断裂的风险。减振的费用是相当高昂的。一般的和非常好的商业机械不能覆盖该领域。在技术上的投资在百万范围中。用于在压铸模具的嵌件中进行微结构化的另一方案是Liga工艺。在此进行电镀造型的光刻步骤。由此制造的用于压铸模具的嵌件虽然非常精确且也适用于批量生产(例如CD)，但是该嵌件的耐持久性被限制在大约100000次。生产件数高达几亿时则需要高昂的成本。德国专利申请DE102009019762公开了一种用于制造具有定义结构的表面的物体的方法。在载体上涂覆液态塑料层，其可通过能量导入而硬化。因此，通过在液态塑料层的预先规定的部位上导入限定的能量能够预设和设定待实现的结构高度。德国专利申请DE102010017357A1公开了一种用于制造具有微观结构和/或纳米结构的表面的主体的方法。其设置为压印模具的由金刚石、硬金属、玻璃或陶瓷构成的端部。在此，该压印模具压到主体的表面的不同部位上。在压制部位上压出凹陷部和/或产生缺口。压印模具可装有任意形状的端部并且任意形状的主体可设有凹陷部。国际专利申请WO03/044383A1公开了一种轴承、至少局部纳米级粗糙的轴承面的使用和用于制造具有纳米级粗糙的轴承面的轴承的方法。对轴承特性的改进(使颗粒形成最小化且减小摩擦)通过以下方式实现，即，轴承面构造成至少局部为纳米级粗糙的。这尤其通过刻蚀轴承面来实现。“微观粗糙”在此理解为构造为如此粗糙(优选直至μm的范围)的表面，即，颗粒、优选直至1μm或甚至直至10μm的颗粒能够被表面的凹陷部至少部分地容纳且尤其能够置入其中。该凹陷部或隆起部优选在轴承面上至少在微观粗糙范围中不均匀地分布，其中相邻的凹陷部通过优选同样不均匀成型的隆起部彼此分离。欧洲专利申请EP1063071A2公开了具有侧壁的车辆轮胎，侧壁的表面至少部分地设有微观结构。微观结构在此由微观隆起部组成，其具有10至20μm的高度并且布置成相对彼此有直至25μm的间距。引入有微观结构的材料是弹性体。构造在轮胎上的微观结构不适合与摩擦副共同作用。德国专利DE19518270C1公开了一种具有高度抛光表面的尤其由矿物材料、例如石头或花岗岩构成的防滑地面铺层以及用于制造这种防滑地面铺层的方法。地面铺层的表面通过以下方式防滑，即，在其上按统计分布地、但是不均匀地布置有透镜状的、尖棱状的、尽可能平的凹陷部(具有吸盘作用的微观划痕)，其肉眼不可见。通过有针对性地且限定地作用的激光脉冲获得具有吸盘作用的微观划痕。该文献的理论与目前专利技术相反，因为在该文献公开的理论提高了静摩擦。由此通过在热塑性塑料构件上的微观结构降低与摩擦副的摩擦(静摩擦)。迄今为止存在多种方案，其能够控制或限定地设定在两个摩擦副之间的摩擦。在两个摩擦副之间的摩擦的减小可通过选择合适的材料或通过加入降低摩擦的材料来实现。同样地，为了提高在两个摩擦副之间的摩擦可进行限定的微结构化。通过两个摩擦副的合适的材料对、例如聚甲醛(POM)或聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)以及有针对性地避免不利的情况、例如避免相同材料对，可在总体上减小摩擦。不利的是，初始摩擦一直提高，直至在两个摩擦副之间由磨损的材料形成润滑膜。加入塑料构件的基底材料中的助滑剂可降低摩擦。聚四氟乙烯(PTFE)是具有最低表面能的材料并且能够混入塑料构件的基底材料中。摩擦的降低是显著的，但是PTFE必须以磨碎的形式从基底材料中析出。PTFE润滑类型显示出在开始使用时具有高的摩擦，其在若干负荷周期之后明显减小。如果需要在所有负荷周期上定义为相同形式的摩擦，PTFE可使状况变得复杂。此外，将PTFE混入塑料构件的基底材料中导致价格昂贵并且在含量高(例如20％)的情况下也会导致机械性能的改变。含有PTFE的塑料构件的辐射灭菌必须检查生物兼容性，因为存在短的氟化分子段释放的风险。用于降低初始摩擦的另一方案是加入硅酮。在要求低摩擦时，硅酮此时可作为添加剂特别加入。硅酮可朝材料或塑料构件的表面迁移并且在此处形成初始润滑。硅酮大多情况下与PTFE结合使用，以便实现较均匀地降低摩擦。缺点是该添加剂的医学批准有难度以及可能对其他的需要表面粘附性的例如压制、粘结等工艺步骤有影响。额外地，为了降低摩擦可在塑料构件的表面中引入盆结构，其中，盆结构可用作润滑剂容器。在此还有如下缺点，即，在塑料构件中使用另一种添加剂，从而必须检查其与药物的兼容性，例如可与塑料构件的相应改型的表面形成接触。药物例如与液态硅酮可显示出不期望的副作用。
技术实现思路
本专利技术的目的是，构造具有与可能的摩擦副接触的接触面的塑料构件，使得没有加入用于减小摩擦的额外添加剂的情况下至少降低在塑料构件和摩擦副之间的初始静摩擦。该目的通过包括如下特征的塑料构件实现：一种热塑性塑料构件，其具有用于减小摩擦的表面结构，其中，在压铸工艺之后，所述塑料构件的表面的至少一部分具有多个分别布置成直线的结构类型；在所述结构类型的两个相邻的直线之间的间距在10μm至1mm的范围中；布置成直线的结构类型的宽度在10μm至1mm的范围中；以及布置成直线的结构类型的高度或深度在1μm至100μm的范围中。本专利技术的另一目的是，提供一种方法，通过该方法在塑料构件的表面的至少一部分中构造表面结构，其至少降低在塑料构件和摩擦副之间的初始静摩擦。该目的通过用于在塑料构件的表面的至少一部分中产生表面结构的方法实现，该方法包括如下特征：一种在压铸工艺中用于在热塑性塑料构件的表面的至少一部分中产生表面结构的方法，其中，所述方法包括下列步骤：借助脉冲激光器在用于在压铸工艺中制造所述塑料构件的模具的嵌件的表面中，相对于所述塑料构件的所要产生的表面结构构造凹形表面结构；以及利用所述嵌件对所述塑料构件进行造型并且同时在所述塑料构件的表面上构造所述表面结构，其包括多个相应地布置成直线的结构类型，其中在压铸的所述塑料构件的表面的至少一部分中的结构类型的两个相邻的直线之间的间距处于10μm至1mm的范围中；在压铸的所述塑料构件的表面的至少一部分中的布置成直线的结构类型的宽度处于10μm至1mm的范围中；以及在压铸的所述塑料构件的表面的至少一部分中的布置成直线的结构类型的高度或深度处于1μm至100μm的范围中。通过使用超短脉冲激光器可进行所谓的材料冷剥蚀。如果在光强度很高的同时，脉冲处于≤20皮秒的范围中，则在没有形成熔体的情况下剥蚀材料。超短脉冲(UKP)的物理界限由热扩散深度和光侵入深度delta(对于UKP：d<delta)得出。因此，概念UKP看作是材料专有的。在金属的情况下大约为1ps。由此结构化能够直至激光对焦的分辨率极限，在实践中为10至20μm。由此能够以可控的方式为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热塑性塑料构件(10)，其具有用于减小摩擦的表面结构(11)，其特征在于，·在压铸工艺之后，所述塑料构件(10)的表面(12)的至少一部分具有多个分别布置成直线(L)的结构类型(14)；·在所述结构类型(14)的两个相邻的直线(L)之间的间距(a)在10μm至1mm的范围中；·布置成直线(L)的结构类型(14)的宽度(B)在10μm至1mm的范围中；以及·布置成直线(L)的结构类型(14)的高度(H)或深度(T)在1μm至100μm的范围中。

【技术特征摘要】
2016.10.18 DE 102016119760.21.一种热塑性塑料构件(10)，其具有用于减小摩擦的表面结构(11)，其特征在于，·在压铸工艺之后，所述塑料构件(10)的表面(12)的至少一部分具有多个分别布置成直线(L)的结构类型(14)；·在所述结构类型(14)的两个相邻的直线(L)之间的间距(a)在10μm至1mm的范围中；·布置成直线(L)的结构类型(14)的宽度(B)在10μm至1mm的范围中；以及·布置成直线(L)的结构类型(14)的高度(H)或深度(T)在1μm至100μm的范围中。2.根据权利要求1所述的热塑性塑料构件(10)，其特征在于，在所述塑料构件(10)的表面(12)之内布置成直线(L)的结构类型(14)的间距(a)、宽度(B)或高度(H)或者间距(a)、宽度(B)或深度(T)是恒定的。3.根据权利要求1所述的热塑性塑料构件(10)，其特征在于，在所述塑料构件(10)的表面(12)之内布置成直线(L)的结构类型(14)的间距(a)、宽度(B)或高度(H)或者间距(a)、宽度(B)或深度(T)是可变的。4.根据前述权利要求中任一项所述的热塑性塑料构件(10)，其特征在于，所述结构类型(14)在所述塑料构件(10)的表面(12)上隆起或凹陷地构造。5.根据前述权利要求中任一项所述的热塑性塑料构件(10)，其特征在于，所述结构类型(14)是连续的线(17)和/或多个依次排成直线(L)的线(17)和/或多个依次排成直线(L)的点(18)。6.根据前述权利要求中任一项所述的热塑性塑料构件(10)，其特征在于，在所述塑料构件(10)的表面(12)上的结构类型(14)相对于所述塑料构件(10)的负荷方向(19)成-90°至+90°的角度。7.根据前述权利要求中任一项所述的热塑性塑料构件(10)，其特征在于，在所述塑料构件(10)的表面(12)上的结构类型(14)均匀地或以统计学的方式分布。8.一种在压铸工艺中用于在热塑性塑料构件(10)的表面(12)的至少一部分中产生表面结构(11)的方法，其中，所述方法包括下列步骤：·借助脉冲激光器(7)在用于在压铸工艺中制造所述塑料构件(10)的模具的嵌件(2)的表面(4)中，相对于所述塑料构件的所要产生的表面结构(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·施密特，D·威尔，D·施瓦布，
申请(专利权)人：格雷斯海姆里根斯堡有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE