DE102014208240A1 - METHOD FOR PRODUCING POLYMER COMPONENTS - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Polymer-Bauteilen, bei denen Partikel eines vom Bauteilwerkstoff abweichenden Werkstoffs in den Bauteilwerkstoff eingebettet sind. Dazu werden Partikel auf eine Oberfläche im Inneren eines Formwerkzeuges oder Formwerkzeugteiles aufgebracht. Anschließend wird der Bauteilwerkstoff in plastisch verformbarer Konsistenz in das Formwerkzeug eingebracht oder eingefüllt, wobei der Bauteilwerkstoff in Poren oder Zwischenräume zwischen den auf eine Oberfläche aufgebrachten Partikeln eindringt. Nach einer Aushärtung wird das Bauteil mit den in oberflächennahen Bereichen eingebetteten Partikeln aus dem Formwerkzeug entfernt.The invention relates to a method for the production of polymer components in which particles of a material deviating from the component material are embedded in the component material. For this purpose, particles are applied to a surface in the interior of a molding tool or mold part. Subsequently, the component material is introduced or filled in plastically deformable consistency in the mold, wherein the component material penetrates into pores or spaces between the particles applied to a surface particles. After curing, the component with the embedded particles in the near-surface areas is removed from the mold.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Polymerbauteilen, bei denen Partikel eines vom Bauteilwerkstoff abweichenden Werkstoffs in den Bauteilwerkstoff eingebettet sind. Die Partikel sind dabei ausschließlich in einem oberflächennahen Bereich im Bauteilwerkstoff eingebettet.The invention relates to a method for the production of polymer components, in which particles of a material deviating from the component material are embedded in the component material. The particles are embedded exclusively in a near-surface region in the component material.

In der Kunststoffverarbeitung hergestellte geformte Bauteile finden in unterschiedlichsten Einsatzgebieten Anwendung. Entsprechend breit ist sowohl die Palette der verwendeten Kunststoffe als auch die Anzahl an Materialien und Verfahren zur verwendungsgemäßen Funktionalisierung der Bauteile oder Bauteiloberflächen. Dies ist notwendig, da das Material oder der Kunststoff den gewünschten Anforderungen nicht immer entspricht. Die Modifizierung kann dafür, je nach Anwendung, mittels Beschichtung oder Herstellung eines Kompositwerkstoffs/-materials durch Additive bzw. Füllstoffe erfolgen. Beim Herstellen eines Kompositwerkstoffs/-materials werden meist die mechanischen und optischen Eigenschaften des Bauteils verändert, was nicht immer erwünscht ist. Zudem ist der benötigte Werkstoff-/Materialaufwand des Füllstoffs recht hoch. Füllstoffe, die auch Partikel sein können, sind dabei über das gesamte Bauteilvolumen verteilt vorhanden.Molded components produced in plastics processing are used in a wide variety of applications. The range of plastics used is correspondingly broad, as well as the number of materials and processes for functionalizing the components or component surfaces according to the purpose. This is necessary because the material or the plastic does not always meet the desired requirements. Depending on the application, the modification can take place by means of coating or production of a composite material / material by additives or fillers. When manufacturing a composite material / material usually the mechanical and optical properties of the component are changed, which is not always desirable. In addition, the required material / material cost of the filler is quite high. Fillers, which can also be particles, are present distributed over the entire component volume.

Es ist auch bekannt, Bauteile mit einer Beschichtung an der Oberfläche zu versehen. Beim Beschichten werden hohe Anforderungen an das Bauteil (Topografie, Orientierung, chem. Struktur, geringer Anteil Gleitmittel, Beschichtungs-Temperaturbeständigkeit, usw.) gestellt, was die Kombinationsmöglichkeiten verschiedener Bauteilwerkstoffe/-materialien und Schichtwerkstoffe/-materialien stark einschränkt.It is also known to provide components with a coating on the surface. During coating, high demands are placed on the component (topography, orientation, chemical structure, low proportion of lubricant, coating temperature resistance, etc.), which severely limits the possible combinations of different component materials / materials and coating materials / materials.

Dabei werden eine bzw. mehrere dünne Schichten mit unterschiedlichen Funktionen aufgebracht. Es gibt Auftragsverfahren aus der flüssigen Phase (Lackieren, Galvanisieren, etc.) oder aus der Gasphase (Bedampfen, Sputtern, etc.). Die Kombinationsmöglichkeiten sind jedoch in der Regel eingeschränkt, da die für die Beschichtung notwendigen Temperaturen (Beschichtungstemperatur oder auch Temperaturen für das Trocknen) auf den Formteilwerkstoff hinsichtlich (Temperaturbeständigkeit, bzw. Formstabilität) abgestimmt werden müssen. Bei dem Beschichten aus der flüssigen Phase sind die Benetzung, Lösemittelverträglichkeit und das Trocknungsverhalten der Schichten stets kritische Parameter. Beim Verdampfen (Vakuumprozess) ist das Ausgasen von bestimmten Polymeren beim Evakuieren der Vakuumkammer eine große Herausforderung. Zudem stellt die konformale, homogene und abschattungsfreie Abscheidung auf dreidimensionalen Substraten oftmals eine große Hürde dar.In this case, one or more thin layers are applied with different functions. There are application processes from the liquid phase (painting, electroplating, etc.) or from the gas phase (vapor deposition, sputtering, etc.). However, the possible combinations are generally limited, since the necessary temperatures for the coating (coating temperature or temperatures for drying) on the molding material with regard to (temperature resistance, or dimensional stability) must be coordinated. When coating from the liquid phase, the wetting, solvent compatibility and the drying behavior of the layers are always critical parameters. During evaporation (vacuum process), the outgassing of certain polymers during evacuation of the vacuum chamber is a great challenge. In addition, the conformal, homogeneous and shadow-free deposition on three-dimensional substrates often represents a major hurdle.

Beschichtungen weisen eine Grenzfläche zwischen der Schicht und der Oberfläche eines Bauteils auf, an der sich Eigenschaften sehr stark verändern. Zudem ist die Schichthaftung am Basisbauteil kritisch zu sehen.Coatings have an interface between the layer and the surface of a component where properties change very much. In addition, the layer adhesion to the base component is to be viewed critically.

Bei der Herstellung von Bauteilen aus Kompositwerkstoff/-material erfolgt die Zugabe von Füllstoffen während der Herstellung bzw. Verarbeitung zu dem Matrixwerkstoff/-material, aus dem Bauteile hergestellt werden. Mit Füllstoffen können gewünschte Eigenschaften eingestellt werden. Diese Eigenschaften können sich auf den Herstellungsprozess beziehen (Additive, wie Gleitmittel oder Antiblockiermittel) oder aber auf die spätere Anwendung (Färbemittel, Antistatika, Antioxidantien, Lichtschutzmittel). Bei der Herstellung eines Bauteils aus Kompositwerkstoff/-materials sind dabei der hohe Materialbedarf, sowie die Veränderung der, elektrischen, optischen, thermischen und mechanischen Eigenschaften des Matrixwerkstoffs/-materials nachteilig. Kompositwerkstoffe/-materialien unterscheiden sich bezüglich der Verarbeitbarkeit deutlich von den ungefüllten Rohstoffen.In the fabrication of composite material / material components, the addition of fillers during fabrication or processing into the matrix material / material from which components are made. With fillers desired properties can be adjusted. These properties may relate to the manufacturing process (additives, such as lubricants or anti-blocking agents) or to subsequent use (colorants, antistatic agents, antioxidants, sunscreens). In the production of a composite material / material component, the high material requirement and the change in the electrical, optical, thermal and mechanical properties of the matrix material / material are disadvantageous. Composite materials / materials differ significantly in terms of processability from the unfilled raw materials.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, Möglichkeiten für die Herstellung von geformten Bauteilen anzugeben, die ausschließlich an der Oberfläche und im oberflächennahen Bereich Partikel eines vom Bauteilwerkstoff abweichenden Werkstoffs aufweisen und ansonsten die Eigenschaften des Bauteils vom Bauteilwerkstoff bestimmt werden.It is therefore an object of the invention to provide possibilities for the production of molded components, which have exclusively on the surface and in the near-surface area particles of a material deviating from the component material and otherwise the properties of the component are determined by the component material.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Verfahren, das die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist, gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung können mit in untergeordneten Ansprüchen bezeichneten Merkmalen realisiert werden.According to the invention, this object is achieved by a method having the features of claim 1. Advantageous embodiments and further developments of the invention can be realized with features described in the subordinate claims.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden Partikel auf eine Oberfläche im Inneren eines Formwerkzeuges oder Formwerkzeugteiles aufgebracht. Anschließend wird der Bauteilwerkstoff in plastisch verformbarer Konsistenz in das Formwerkzeug eingebracht oder eingefüllt, wobei der Bauteilwerkstoff in Poren oder Zwischenräume zwischen den auf eine Oberfläche aufgebrachten Partikeln eindringt. Nach einer Aushärtung wird das Bauteil mit den in oberflächennahen Bereichen eingebetteten Partikeln aus dem Formwerkzeug entfernt.In the method according to the invention particles are applied to a surface in the interior of a mold or mold part. Subsequently, the component material is introduced or filled in plastically deformable consistency in the mold, wherein the component material penetrates into pores or spaces between the particles applied to a surface particles. After curing, the component with the embedded particles in the near-surface areas is removed from the mold.

Als Bauteilwerkstoff kann ein plastisch verformbares Polymer oder eine Polymerschmelze eingesetzt werden. Als Partikel können metallische, keramische oder bei der Verarbeitungstemperatur feste oder im Bauteilwerkstoff nicht oder nur teilweise lösbare organische Partikel eingesetzt werden. Organische Partikel können dabei beispielsweise eine höhere Erweichungstemperatur als der Bauteilwerkstoff aufweisen.As a component material, a plastically deformable polymer or a polymer melt can be used. The particles used may be metallic, ceramic or organic particles which are solid at the processing temperature or which are not or only partially soluble in the component material. Organic particles can, for example, a have higher softening temperature than the component material.

Die Partikel können in einer Suspension auf eine Oberfläche des Formwerkzeuges oder Formwerkzeugteiles aufgetragen werden, was durch Sprühen, Tauchen, Aufschleudern, Drucken und Streichverfahren erreicht werden kann.The particles can be applied in a suspension to a surface of the mold or mold part, which can be achieved by spraying, dipping, spin-coating, printing and brushing.

Ein direkter Auftrag von Partikeln auf eine Oberfläche des Formwerkzeuges oder Formwerkzeugteiles ist ebenfalls möglich. Dieser kann z. B. durch ein CVD-Verfahren realisiert werden. Mittels Flammen Spray Pyrolyse gebildete Partikel können ebenfalls unmittelbar nach deren Bildung auf eine Oberfläche des Formwerkzeuges oder Formwerkzeugteiles aufgebracht werden.Direct application of particles to a surface of the mold or mold part is also possible. This can z. B. be realized by a CVD method. Particles formed by means of flame spray pyrolysis can likewise be applied to a surface of the mold or mold part immediately after their formation.

Der Bauteilwerkstoff kann vorteilhaft mit erhöhtem Druck in das Formwerkzeug eingebracht werden. Es können aber auch auf den im Formwerkzeug aufgenommenen Bauteilwerkstoff Druckkräfte ausgeübt werden. Im letztgenannten Fall können auf den im Formwerkzeug enthaltenen noch plastisch verformbaren Bauteilwerkstoff Druckkräfte mit einem Druckstempel, hydraulisch oder pneumatisch durch erhöhten Flüssigkeits- oder Gasdruck ausgeübt werden.The component material can be advantageously introduced with increased pressure in the mold. However, pressure forces can also be exerted on the component material accommodated in the molding tool. In the latter case, compressive forces can be exerted on the mold material still plastically deformable component material pressure with a plunger, hydraulically or pneumatically by increased liquid or gas pressure.

Die Partikel sollten mit einer Tiefe von maximal 0,1 mm, von der Oberfläche des Bauteils ausgehend, in den Bauteilwerkstoff eingebettet werden. Eine ausschließlich oberflächennahe Einbettung der Partikel in den Polymerwerkstoff ist anzustreben. Es können Partikel mit einem maximalen Durchmesser von 0,01 mm, bevorzugt maximal 0,0001 mm eingesetzt werden.The particles should be embedded in the component material with a maximum depth of 0.1 mm, starting from the surface of the component. An exclusively near-surface embedding of the particles in the polymer material is to be striven for. It can particles with a maximum diameter of 0.01 mm, preferably not more than 0.0001 mm are used.

In vielen Anwendungsfällen kann es vorteilhaft sein, nicht die gesamte Oberfläche eines Bauteils, sondern nur bestimmte ausgewählte Oberflächenbereiche mit Partikeln zu versehen. So können Partikel lediglich auf vorgegebene Bereiche der Innenwand eines Formwerkzeuges oder Formwerkzeugteiles aufgebracht werden. Dies kann unter Einsatz mindestens einer Schablone oder Maske erreicht werden, mit denen eine Abschattung von nicht zu beschichtenden Oberflächenbereichen beim direkten Auftrag der Partikel oder mittels Schablone beim Auftrag, möglich ist. Hierfür können auch elektrostatische Kräfte genutzt werden, wenn lediglich eine geeignete elektrische Aufladung an bestimmten Oberflächenbereichen eines Formwerkzeuges oder Formwerkzeugteiles erfolgt, an denen dann Partikel mit entsprechend entgegengesetzter elektrischer Ladung anhaften. Ein strukturierter Auftrag kann auch durch entsprechend ausgebildete Düsenformen, ähnlich wie beim Tintenstrahldruck beispielsweise unter Einsatz feiner FSP- oder CVD-Düsen erfolgen. Es kann auch ähnlich, wie bei den an sich bekannten Air-Brush-Techniken, insbesondere Suspensionen in denen Partikel enthalten sind, aufgetragen werden. Die Partikel können auch über bekannte thermokinetische Beschichtungsverfahren, z. B. thermisches Spritzen, Suspensionsspritzen etc., aufgetragen werden.In many applications, it may be advantageous not to provide the entire surface of a component, but only certain selected surface areas with particles. Thus, particles can be applied only to predetermined areas of the inner wall of a mold or mold part. This can be achieved by using at least one template or mask, with which a shading of non-coated surface areas in the direct application of the particles or by means of stencil during the order, is possible. For this purpose, electrostatic forces can be used if only a suitable electrical charge is applied to certain surface areas of a mold or mold part, which then adhere particles with correspondingly opposite electrical charge. A structured application can also be done by appropriately trained nozzle shapes, similar to the ink jet printing, for example, using fine FSP or CVD nozzles. It can also be applied in a similar manner as in the airbrush techniques known per se, in particular suspensions in which particles are contained. The particles can also be prepared by known thermokinetic coating methods, for. As thermal spraying, suspension spraying, etc., are applied.

Prinzipiell besteht natürlich die Möglichkeit der elektrostatischen Bindung von Partikeln an der gesamten Oberfläche eines Formwerkzeuges oder mehrerer Formwerkzeugteile zu nutzen, um nach dem Übertrag die gesamte Bauteiloberfläche mit Partikeln zu modifizieren.In principle, of course, it is possible to use the electrostatic bonding of particles on the entire surface of a molding tool or several mold parts in order to modify the entire component surface with particles after the transfer.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können Bauteile hergestellt werden, bei denen Partikel ausschließlich in oberflächennahen Bereichen im Bauteilwerkstoff eingebettet und dort integriert sind. Dabei können verschiedene Verfahren (Urformen, Umformen) genutzt werden, bei denen der zu formende Bauteilwerkstoff in ein formgebendes Werkzeug eingebracht und dort die Formgebung des jeweiligen Bauteils erreicht wird. Bei dem zu formenden Werkstoff kann es sich um ein erweichtes plastisch verformbares Polymer, ein Polymer dessen Oberfläche plastisch verformbar ist, eine Polymerschmelze, polymerisierbare Vorstufen (Monomere etc.) oder Monomer- bzw. Polymerlösungen handeln.The method according to the invention makes it possible to produce components in which particles are embedded and integrated in the component material exclusively in regions near the surface. In this case, various methods (prototypes, forming) can be used, in which the component material to be formed is introduced into a shaping tool and there the shape of the respective component is achieved. The material to be molded may be a softened plastically deformable polymer, a polymer whose surface is plastically deformable, a polymer melt, polymerizable precursors (monomers, etc.) or monomer or polymer solutions.

Da die Veredelung der Bauteiloberflächen zudem mit verschiedensten Partikelwerkstoffen und -geometrien realisiert werden kann, ist die Herstellung einer breiten Anzahl an unterschiedlich ausgebildeten und konfigurierten Bauteilen möglich. Es können sphärische, plättchenförmige oder drahtförmige Partikel eingesetzt werden.Since the refinement of the component surfaces can also be realized with a wide variety of particle materials and geometries, the production of a wide number of differently designed and configured components is possible. Spherical, platelet-shaped or wire-shaped particles can be used.

Das Verfahren kann in drei Teilschritte unterteilt durchgeführt werden. Dabei erfolgt in einem ersten Schritt ein Auftrag einer Schicht mit Partikeln auf eine innere Oberfläche eines Formwerkzeuges oder Formwerkzeugteiles (z. B. ein Spritzgusswerkzeug).The process can be divided into three sub-steps. In this case, in a first step, a coating of a layer with particles takes place on an inner surface of a molding tool or molding tool part (eg an injection molding tool).

Der Auftrag kann dabei mit einer Partikel enthaltenden Suspension erfolgen. Alternativ können die Partikel direkt abgeschieden oder auf die Wand eines Formwerkzeugs oder Formwerkzeugteiles aufgebracht werden. Dies kann beispielsweise mittels Flammen Spray Pyrolyse, CVD, o. ä. erfolgen.The order can be carried out with a suspension containing particles. Alternatively, the particles may be deposited directly or applied to the wall of a mold or mold part. This can be done, for example, by means of flame spray pyrolysis, CVD, or the like.

Die Partikel sollten dabei keine vollständige dichte und geschlossene Schicht bilden.The particles should not form a complete dense and closed layer.

Bei der Verwendung von Suspensionen kann die mit Partikeln gebildete Schicht durch den Auftrag der Suspension auf eine ggf. beheizte Oberfläche eines Formwerkzeugs ausgebildet werden. In der Suspension evtl. enthaltene Additive (z. B. Tenside) sollten nach dem Auftrag entfernt, insbesondere ausgewaschen werden. Der direkte Auftrag von Partikeln erlaubt es, auf diesen nachträglichen Entfernungs-, Waschschritt zu verzichten, da die jeweiligen Partikel aus der Gasphase chemischer Verbindungen, in denen ein chemisches Element enthalten ist, mit dem Partikel aus diesem chemischen Element oder einer chemischen Verbindung dieses chemischen Elements erhalten werden können, direkt auf einer Oberfläche eines Formwerkzeuges abgeschieden werden können. Dabei entfällt der Aufwand für die Herstellung einer Partikel enthaltenden Suspension und ggf. dem AuswaschschrittWhen using suspensions, the layer formed with particles can be formed by applying the suspension to a possibly heated surface of a molding tool. Additives possibly contained in the suspension (eg surfactants) should be removed after application, in particular washed out. The direct application of particles allows to dispense with this subsequent removal, washing step, since the respective particles from the gas phase of chemical compounds in which a chemical element is contained, can be obtained with the particle of this chemical element or a chemical compound of this chemical element, directly can be deposited on a surface of a mold. This eliminates the expense of producing a suspension containing particles and possibly the washout step

In einem zweiten Schritt erfolgt eine oberflächennahe Integration der Partikel durch Schichtübertrag. Dies kann mittels Urfomen (z. B. Spritzguss, Gießen aus Schmelze) erreicht werden. Dabei wird das mit Partikeln an einer Oberfläche beschichtete Formwerkzeug mit einer Schmelze eines thermoplastisch verarbeitbaren Polymers in Kontakt gebracht und zum Erhalt der Formbeständigkeit abgekühlt oder mit Energie beaufschlagt.In a second step, a close-to-surface integration of the particles takes place through layer transfer. This can be achieved by means of prediction (eg injection molding, casting from melt). In this case, the mold coated with particles on a surface is brought into contact with a melt of a thermoplastically processable polymer and cooled or energized to obtain the dimensional stability.

Es kann aber auch mittels Umformen (z. B. Pressen) erreicht werden. Dabei wird das an einer Oberfläche beschichtete Formwerkzeug gegen ein, oberhalb der Vicat-Erweichungstemperatur, erhitztes Formteil gepresst. Die Vicat-Erweichungstemperatur wird nach DIN EN ISO 306 bei einer Heizrate von 120 K/h bestimmt. Durch die Veränderung der Formstabilität erhöht sich die Fließfähigkeit und damit ist eine Integration der Partikel in die Bauteiloberfläche möglich. Nach Unterschreitung der Vicat-Erweichungstemperatur wird das Bauteil bzw. dessen Oberfläche wieder formstabil und die in den Bauteilwerkstoff migrierten Partikel sind fest in der Polymeroberfläche integriert.However, it can also be achieved by means of forming (for example pressing). The coated on a surface mold is pressed against a, above the Vicat softening temperature, heated molding. The Vicat softening temperature is lowered DIN EN ISO 306 determined at a heating rate of 120 K / h. By changing the dimensional stability, the flowability increases and thus an integration of the particles in the component surface is possible. After falling below the Vicat softening temperature, the component or its surface again becomes dimensionally stable and the particles migrated into the component material are firmly integrated in the polymer surface.

Die Herstellung kann auch mit einer Lösung eines Polymers erfolgen. Auf eine mit Partikeln beschichtete Oberfläche eines Formwerkzeuges wird dazu eine Polymerlösung gegossen und durch Entfernen des Lösungsmittels wird das Polymer ausgehärtet. Nach dem Aushärten kann das Bauteil entformt werden.The preparation can also be carried out with a solution of a polymer. To a particle-coated surface of a mold to a polymer solution is poured and by removing the solvent, the polymer is cured. After curing, the component can be removed from the mold.

Bei der Herstellung von Bauteilen mit einem Monomer kann das beschichtete Formwerkzeug als Wand einer Polymerisationskammer eingesetzt werden, in die eine polymerisierbare, flüssige Mischung aus Monomer und Initiator gefüllt wird. Die Aushärtung kann durch thermische oder strahlungsinitiierte Polymerisation erfolgen.In the manufacture of components with a monomer, the coated mold can be used as a wall of a polymerization chamber into which a polymerizable, liquid mixture of monomer and initiator is filled. The curing can be carried out by thermal or radiation-initiated polymerization.

In allen drei Fällen kann der plastisch verformbare Bauteilwerkstoff in das „offene” Netzwerk der mit Partikeln auf einer Formwerkzeugoberfläche gebildeten Schicht eindringen und die Partikel umschließen.In all three cases, the plastically deformable component material can penetrate into the "open" network of the layer formed with particles on a mold surface and enclose the particles.

In einem dritten Schritt erfolgt eine Trennung des Bauteils vom Formwerkzeug. Dabei wird das ausgehärtete Bauteil von dem Formwerkzeug gelöst, wobei Partikel in der Oberfläche des Bauteils im Bauteilwerkstoff eingebettet verbleiben. Formwerkzeugteile können beim Entformen voneinander weg bewegt und getrennt werden.In a third step, the component is separated from the mold. In this case, the cured component is released from the mold, wherein particles remain embedded in the surface of the component in the component material. Mold tool parts can be moved away during demolding and separated.

Ein fertig hergestelltes Bauteil weist einen Kern auf, der ausschließlich bzw. im Wesentlichen allein aus dem eigentlichen Bauteilwerkstoff gebildet ist. Lediglich in einem oberflächennahen Bereich sind die Partikel in einer Matrix, die aus dem Bauteilwerkstoff besteht, enthalten. Dabei verändern sich die Eigenschaften des Bauteils lediglich in diesem die Partikel enthaltenden oberflächennahen Bereich des Bauteils, ohne dass sich eine scharfe Grenzfläche ausbildet, an der sich die mechanischen, elektrischen, thermischen und optischen Eigenschaften abrupt verändern. Es erfolgt lediglich ein gradierter Übergang, der durch die Konzentration an Partikeln pro Volumen im Bauteilwerkstoff beeinflusst wird. Es tritt beispielsweise keine sprunghafte Veränderung des optischen Brechungsindex ausgehend von der Oberfläche in das Innere des Bauteils hinein auf, wie dies bei einer dauerhaft auf einer Bauteiloberfläche aufgebrachten Beschichtung der Fall wäre.A finished manufactured component has a core which is formed exclusively or substantially solely from the actual component material. Only in a near-surface region are the particles contained in a matrix consisting of the component material. In this case, the properties of the component change only in this particle-containing near-surface region of the component, without forming a sharp interface at which the mechanical, electrical, thermal and optical properties change abruptly. There is only a graded transition, which is influenced by the concentration of particles per volume in the component material. For example, no sudden change in the optical refractive index from the surface into the interior of the component occurs, as would be the case with a coating permanently applied to a component surface.

Es können auch Bauteile erhalten werden, die lediglich an der Oberfläche in mindestens einem Bereich elektrisch leitend sind und der Rest des Bauteils aber keine elektrische Leitfähigkeit aufweist.It is also possible to obtain components which are electrically conductive only on the surface in at least one region and the remainder of the component has no electrical conductivity.

Mit Partikeln in optisch transparenten Bauteilen kann der Farbeindruck beeinflusst werden.With particles in optically transparent components, the color impression can be influenced.

Generell bleiben die Eigenschaften im Inneren eines erfindungsgemäß hergestellten Bauteils des Bauteilwerkstoffs erhalten.In general, the properties remain inside a component of the component material produced according to the invention.

Im Unterschied zu einem Werkstoffkomposit basierten Verfahren, bei denen Partikel im gesamten Bauteilvolumen vorkommen, ergibt sich der Vorteil, dass auf diese Weise ein geringerer Bedarf der entsprechenden Partikel erforderlich ist. Gleichzeitig werden die mechanischen Eigenschaften des verwendeten Bauteilwerkstoffs, wenn überhaupt nur geringfügig beeinflusst.In contrast to a material composite based method in which particles occur in the entire component volume, there is the advantage that in this way a lower demand of the corresponding particles is required. At the same time, the mechanical properties of the component material used are only marginally influenced, if at all.

Im Unterschied zu Beschichtungen, bei denen realisierbare Beschichtungsparameter, wie Temperatur, verwendetes Lösungsmittel u. a. sehr stark vom Werkstoff des Bauteils abhängen, ist mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine vielfältige Kombination unterschiedlichster Partikel (Werkstoffe und Geometrien) und polymere Bauteilwerkstoffe möglich.In contrast to coatings in which realizable coating parameters, such as temperature, solvent used u. a. depend very much on the material of the component, a versatile combination of different particles (materials and geometries) and polymeric component materials is possible with the method according to the invention.

Durch Integration der Partikel in die Bauteiloberfläche können ferner negative Eigenschaften, wie beispielsweise geringe Abriebbeständigkeit, Sprödigkeit oder zusätzliche scharfe Grenzflächen vermieden werden.By integrating the particles in the component surface can also negative Properties such as low abrasion resistance, brittleness or additional sharp interfaces are avoided.

Im Spezialfall ist es möglich, optisch transparente Bauteile herzustellen. Dies kann durch Verwendung optisch transparenter Matrixwerkstoffe, aus denen ein Bauteil hergestellt werden soll, und Werkstoffen von Partikeln, die im sichtbaren Spektralbereich elektromagnetische Strahlung nicht absorbieren oder aufgrund ihrer geringen Größe (< 100 nm) nur geringe Lichtstreueffekte zeigen, realisiert werden.In special cases, it is possible to produce optically transparent components. This can be achieved by using optically transparent matrix materials from which a component is to be produced, and materials of particles which do not absorb electromagnetic radiation in the visible spectral range or show only small light scattering effects due to their small size (<100 nm).

Eine weitere Möglichkeit besteht in einem Übertrag von strukturiert abgeschiedenen oder aufgetragenen Partikeln (z. B. durch Verwendung von Masken oder Schablonen). Dies ermöglicht die Herstellung von Bauteilen, die ortsaufgelöst strukturierte Oberflächenveränderungen/-veredelungen aufweisen.Another possibility is a transfer of structured deposited or applied particles (eg by using masks or templates). This allows the production of components that have spatially resolved structured surface modifications / refinements.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist die Herstellung transparenter und intransparenter Bauteile aus Polymerenmit formgebenden Herstellungsverfahren möglich. Es können Bauteile hergestellt werden, die optisch transparente, beheizbare Oberflächen, Oberflächen mit speziellen optischen Eigenschaften (Absorption, Reflexion, Lichtein-, Lichtauskopplung) aufweisen. Es ist auch eine Oberflächenfunktionalisierung für Druck- und Klebeaufgaben (hydrophile Kunststoffoberflächen) möglich. Erfindungsgemäß hergestellte Bauteile können auch in der Medizintechnik (Biokompatible Oberflächen oder antimikrobielle Oberflächen) eingesetzt werden. Eine antimikrobielle oder antibakterielle Wirkung kann mit dafür geeigneten in den oberflächennahen Bereich eingebetteten Metallpartikeln, z. B. Silberpartikeln erreicht werden.With the method according to the invention, the production of transparent and non-transparent components made of polymers with shaping manufacturing processes is possible. It can be manufactured components that have optically transparent, heated surfaces, surfaces with special optical properties (absorption, reflection, Lichtein-, Lichtauskopplung). It is also a surface functionalization for printing and gluing tasks (hydrophilic plastic surfaces) possible. Components produced according to the invention can also be used in medical technology (biocompatible surfaces or antimicrobial surfaces). An antimicrobial or antibacterial effect may be achieved with suitable metal particles embedded in the near-surface region, e.g. B. silver particles can be achieved.

Es können auch ohne Hilfsmittel nicht erkennbare Sicherheitsmerkmale in Oberflächen von Bauteilen ausgebildet werden.Unrecognizable security features in the surfaces of components can also be formed without auxiliary means.

Für die Herstellung von optisch transparenten Bauteilen können bevorzugt Nanopartikel mit Durchmessern kleiner 100 nm, besonders bevorzugt kleiner 50 nm eingesetzt und in Schichtdicken kleiner als 0,001 mm, bevorzugt kleiner 0,0005 mm in einen oberflächennahen Bereich eingebettet werden. Als transparente Polymere kommen dazu insbesondere PMMA, PET, PC, PS, Polymere aus der Gruppe der Polyester, Polyolefine, Polyurethane, Polyimide, Polyamide, Polyacrylate und PMA sowie Copolymere oder Kombinationen davon in Frage. Für Anwendungen, für die optisch transparente Oberflächen/Bauteile benötigt werden, die gleichzeitig undurchlässig für UV-Strahlung sein sollen, können Nanopartikeln aus Zinkoxid oder Titandioxid eingesetzt werden. Dadurch kann sowohl das Polymer selbst, als auch Objekte hinter dem Polymer-Bauteil vor UV-Strahlung geschützt werden. IR-absorbierende Partikel für den Einsatz in erfindungsgemäßen Bauteilen können aus dotiertem Zinndioxid, Zinkoxid oder Indiumoxid gebildet werden und z. B. für die gezielte Erwärmung der Bauteiloberfläche durch IR-Strahlung eingesetzt werden.Nanoparticles with diameters of less than 100 nm, particularly preferably less than 50 nm, are preferably used for the production of optically transparent components and embedded in layer thicknesses of less than 0.001 mm, preferably less than 0.0005 mm, in a region near the surface. Particularly suitable transparent polymers are PMMA, PET, PC, PS, polymers from the group of polyesters, polyolefins, polyurethanes, polyimides, polyamides, polyacrylates and PMA, as well as copolymers or combinations thereof. For applications that require optically transparent surfaces / components that are also impermeable to UV radiation, nanoparticles of zinc oxide or titanium dioxide can be used. As a result, both the polymer itself and objects behind the polymer component can be protected from UV radiation. IR-absorbing particles for use in components according to the invention can be formed from doped tin dioxide, zinc oxide or indium oxide and z. B. are used for the targeted heating of the component surface by IR radiation.

Poröse Siliziumdioxidpartikel, insbesondere nanoskalige Hohlkugeln aus SiO2, oder Magnesiumfluoridpartikel können beispielsweise eingesetzt werden, um den optischen Brechungsindex der Bauteiloberfläche zu verringern. So kann gezielt die Reflexion verringert und der Transmissionsgrad der Bauteile erhöht werden. Durch Partikel aus z. B. Zinksulfid, Zinkoxid, Titandioxid, Bleisulfid kann der optische Brechungsindex der Oberfläche und damit die Strahlungsreflexion gezielt erhöht werden. Mit lumineszierenden Nanopartikeln (z. B. Seltenerd-dotierte Stoffe wie Europium-dotiertes Ytriumvanadat oder dotierte Halbleiter, wie Mangan-dotiertes Zinksulfid) können optisch transparente Bauteile generiert werden, die unter UV-Bestrahlung sichtbares Licht emittieren. So können beispielsweise Sicherheitsmerkmale zum Produktschutz integriert werden.Porous silicon dioxide particles, in particular nanoscale hollow spheres of SiO 2 , or magnesium fluoride particles can be used, for example, in order to reduce the optical refractive index of the component surface. Thus, the reflection can be specifically reduced and the transmittance of the components can be increased. By particles of z. As zinc sulfide, zinc oxide, titanium dioxide, lead sulfide, the optical refractive index of the surface and thus the radiation reflection can be increased specifically. With luminescent nanoparticles (eg rare earth-doped substances such as europium-doped yttrium vanadate or doped semiconductors, such as manganese-doped zinc sulfide), optically transparent components can be generated which emit visible light under UV irradiation. For example, security features for product protection can be integrated.

Durch hydrophile Partikel, wie z. B. Siliziumdioxid oder Titandioxid kann die Oberflächenenergie der Polymerbauteile gezielt verringert werden. Dadurch kann beispielsweise die Bedruckbarkeit oder Verklebbarkeit der Bauteile verbessert werden. Hydrophobe Partikel (z. B. auf der Basis von Siliziumdioxid mit Funktionalisierung durch Perfluorosilanen) kann die Oberflächenenergie ebenso drastisch erhöht werden, um z. B. eine Staub- und Wasserabweisende Oberfläche zu erzeugen. Mit Partikeln auf Basis von z. B. Titandioxid oder Hydroxyapatit kann zudem die Biokompatibilität der Bauteiloberfläche erhöht werden.By hydrophilic particles, such as. As silica or titanium dioxide, the surface energy of the polymer components can be specifically reduced. As a result, for example, the printability or adhesiveness of the components can be improved. Hydrophobic particles (eg, based on silica with functionalization by perfluorosilanes), the surface energy can be increased just as drastically to z. B. to produce a dust and water repellent surface. With particles based on z. As titanium dioxide or hydroxyapatite, the biocompatibility of the component surface can also be increased.

Metall- oder Metallsalz-Partikel basierend auf Ag, Cu oder Zink können für antimikrobielle Bauteiloberflächen eingesetzt werden.Metal or metal salt particles based on Ag, Cu or zinc can be used for antimicrobial component surfaces.

Für die direkte Abscheidung dieser partikulären Materialien kann z. B. die Flammensprühpyrolyse (FSP) verwendet werden, wie durch Pratsinis ( Journal of Material Chemistry, 2007, 17, 4743–4756 ) beschrieben. Dabei wird ein brennbares Lösungsmittel/-gemisch (z. B. bestehend aus Alkoholen, Acetonitril, Essigsäure,...), in dem eine Verbindung des abzuscheidenden Stoffes (z. B. Metallsalze wie Acetate, Ethylhexanoate, Nitrate, ...) gelöst oder suspendiert/dispergiert ist, durch eine FSP-Düse befördert und mit zudosiertem Sauerstoff zu Tropfen zerstäubt und in eine Flamme gesprüht. In der Flamme verbrennt das Lösungsmittel, sodass sich das gelöste bzw. suspendierte/dispergierte Material zersetzt und zu Partikeln aggregiert, die sich oberhalb der Düse auf thermisch beständigen Substraten abscheiden. Von diesen Substraten kann die Partikelintegration in das Polymer in beschriebener Weise durchgeführt werden. Neben Metalloxidpartikeln können auch Metallpartikel durch Verwendung von Edelmetallverbindungen so erhalten werden. Auch können Partikelsuspensionen/-dispersionen und Gemische aus suspendierten/dispergierten Partikeln und gelösten Stoffen gleichzeitig zur Erzeugung von Komposit-/Hybridmaterialien verwendet werden.For the direct deposition of these particulate materials z. For example, flame spray pyrolysis (FSP) can be used as described by Pratsinis ( Journal of Material Chemistry, 2007, 17, 4743-4756 ). In this case, a combustible solvent / mixture (eg consisting of alcohols, acetonitrile, acetic acid, ...), in which a compound of the substance to be deposited (eg metal salts such as acetates, ethylhexanoates, nitrates, ...) dissolved or suspended / dispersed, conveyed through an FSP nozzle and atomized with drops of dosed oxygen and sprayed into a flame. In the flame, the solvent burns, so that the dissolved or suspended / dispersed material decomposes and aggregates into particles that deposit on thermally stable substrates above the nozzle. Of these substrates, the particle integration in the Polymer be carried out in the manner described. Besides metal oxide particles, metal particles can also be obtained by using noble metal compounds. Also, particle suspensions / dispersions and mixtures of suspended / dispersed particles and solutes may be used simultaneously to produce composite / hybrid materials.

Nachfolgend soll die Erfindung anhand von Beispielen näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail by way of examples.

Dabei zeigt:Showing:

1 ein Diagramm mit Transmissionsspektren an Bauteilen, in deren oberflächennahen Bereichen unterschiedliche Anteile an ITO-Partikeln integriert sind 1 a diagram with transmission spectra on components, in whose near-surface regions different proportions of ITO particles are integrated

Beispiel 1example 1

Für die Herstellung optisch transparenter Bauteile mit absorbierender Wirkung für elektromagnetische Strahlung aus dem Wellenlängenbereich des Infrarotlichts kann wie folgt vorgegangen werden:
Es wird eine Suspension mit Partikeln aus Indium-Zinn-Oxid (ITO) und Isopropanol hergestellt. In der Suspension sollen 30 Masse-% Partikel, die eine maximale mittlere Partikelgröße von 100 nm aufweisen, enthalten sein.
For the production of optically transparent components with absorbing effect for electromagnetic radiation from the wavelength range of the infrared light can proceed as follows:
A suspension is prepared with particles of indium tin oxide (ITO) and isopropanol. The suspension should contain 30% by weight of particles having a maximum mean particle size of 100 nm.

Die so erhaltene Suspension wird mit einer Ultraschalldüse bei einer Frequenz von 120 kHz bei einem Volumenstrom von ~0,5 ml/min auf eine Oberfläche eines Formwerkzeugteiles eines Spritzgusswerkzeuges auf einer Fläche 100 mm × 150 mm aufgesprüht und anschließend getrocknet, so dass lediglich die ITO-Partikel an der Innenwand der vorab beschichteten Oberfläche des Formwerkzeugteiles anhaften und das Isopropanol verdampft worden ist. Dazu kann das Formwerkzeugteil oder das gesamte Spritzgusswerkzeug beheizt werden.The suspension thus obtained is sprayed with an ultrasonic nozzle at a frequency of 120 kHz at a flow rate of ~ 0.5 ml / min on a surface of a mold part of an injection mold on a surface 100 mm × 150 mm and then dried so that only the ITO Particles adhere to the inner wall of the pre-coated surface of the mold part and the isopropanol has been evaporated. For this purpose, the mold part or the entire injection mold can be heated.

In das geschlossene Spritzgusswerkzeug wird Polyethylen (PE) mit beim Kunststoffspritzgießen üblichen Verfahrensparametern in das Formwerkzeug eingebracht, bis dieses vollständig mit dem Polyethylen ausgefüllt ist.In the closed injection molding tool polyethylene (PE) is introduced with customary in plastic injection molding process parameters in the mold until it is completely filled with the polyethylene.

Da die ITO-Partikel keine vollständig geschlossene Schicht auf der entsprechend beschichteten Oberfläche des Formwerkzeugteiles bilden, kann das Polyethylen in Zwischenräume zwischen den Partikeln eindringen. Dadurch kann zusätzlich zu einer stoffschlüssigen Verbindung zwischen den Partikeln und dem Polyethylen, als Bauteilwerkstoff, eine formschlüssige Verbindung erreicht und ITO-Partikel können in die Polymermatrix aus Polyethylen eingebettet werden.Since the ITO particles do not form a completely closed layer on the correspondingly coated surface of the mold part, the polyethylene can penetrate into interstices between the particles. As a result, in addition to a cohesive connection between the particles and the polyethylene, as a component material, a positive connection can be achieved and ITO particles can be embedded in the polymer matrix of polyethylene.

Mit dem in 1 gezeigten Transmissionsspektren an Bauteilen, in deren oberflächennahen Bereichen unterschiedliche Anteile an ITO-Partikeln integriert sind, wird deutlich, wie sich die Absorption von elektromagnetischer Strahlung mit Wellenlängen oberhalb 1000 nm beeinflussen lässt und die Transmission bei Wellenlängen kleiner 1000 nm deutlich weniger beeinflusst bleibt und lediglich ein kleiner Anteil dieser Strahlung absorbiert bzw. auch reflektiert wird. Der obere dargestellte Verlauf steht für ein Bauteil, das allein aus Polyethylen ohne Partikel hergestellt worden ist.With the in 1 shown transmission spectra of components in the near-surface regions of different proportions of ITO particles are integrated, it becomes clear how the absorption of electromagnetic radiation with wavelengths above 1000 nm can be influenced and the transmission at wavelengths less than 1000 nm significantly less affected and only one small proportion of this radiation is absorbed or reflected. The upper curve shown represents a component made solely of polyethylene without particles.

Die unterschiedlichen Massenanteile an Partikeln je Fläche können durch unterschiedliche Drücke und/oder Temperaturen mit denen Polymer in das Spritzgießwerkzeug eingespritzt wird und/oder durch die Dicke und/oder die Anzahl der auf eine Oberfläche des Formwerkzeugteiles applizierten Partikel beeinflusst werden. So kann der Partikelanteil bei höheren Drücken und Temperaturen und größerer Schichtdicke erhöht werden.The different mass fractions of particles per surface can be injected by different pressures and / or temperatures with which polymer in the injection mold and / or by the thickness and / or the number of applied to a surface of the mold part particles are influenced. Thus, the particle content can be increased at higher pressures and temperatures and greater layer thickness.

Durch die im oberflächennahen Bereich eingebetteten ITO-Partikel kann das Polymer, das eigentlich dielektrisch ist, in diesem Oberflächenbereich des Bauteils elektrisch leitfähig sein und einen elektrischen Flächenwiderstand von 3,7·103 Ohm, bei einer Partikelbeladung von 80 g/m2 aufweisen.As a result of the ITO particles embedded in the near-surface region, the polymer, which is actually dielectric, may be electrically conductive in this surface region of the component and have an electrical sheet resistance of 3.7 × 10 3 ohms, with a particle loading of 80 g / m 2 .

Beispiel 2Example 2

Für die Herstellung von Bauteilen mit antibakterieller Wirkung werden Silbernanodrähte, als eine mögliche Form von bei der Erfindung einsetzbaren Partikeln, mit einem mittleren Durchmesser von 60 nm und einem Anteil von 0,5 Masse-% in Isopropanol zu einer Suspension verarbeitet. Die Suspension wird mit einem Ultraschallsprühkopf bei einer Frequenz von 120 kHz und einem Volumenstrom von 0,5 ml/min auf eine 100 mm × 150 mm große Oberfläche eines Spritzgussformzeuges aufgesprüht.For the production of components having an antibacterial effect, silver nanowires, as a possible form of particles which can be used in the invention, having a mean diameter of 60 nm and a proportion of 0.5% by mass in isopropanol are processed into a suspension. The suspension is sprayed with an ultrasonic spray head at a frequency of 120 kHz and a flow rate of 0.5 ml / min on a 100 mm × 150 mm surface of an injection mold.

Nach einer Erwärmung wurde das Isopropanol verdampft und es wurde anschließend in das nun geschlossene Spritzgusswerkzeug Polyethylen unter Einhaltung von beim Kunststoffspritzgießen üblichen Parametern eingespritzt. Dabei dringt das plastisch verformbare Polyethylen, als Bauteilwerkstoff in Poren/Zwischenräume zwischen den Silbernanodrähten ein, so dass nach Abkühlung und Aushärtung des Polyethylens die Silbernanodrähte im oberflächennahen Bereich des geformten fertigen Bauteils nach dem Entformen eingebettet sind.After heating, the isopropanol was evaporated and it was then injected into the now closed injection mold polyethylene adhering to usual in plastic injection molding parameters. In this case, the plastically deformable polyethylene penetrates as a component material in pores / spaces between the silver nanowires, so that after cooling and curing of the polyethylene, the silver nanowires are embedded in the near-surface region of the molded finished component after demoulding.

Beispiel 3Example 3

Für die Herstellung von Zinkoxidpartikelschichten kann eine 0,5 M Zinkacrylatlösung (2 ml/mm) in einem Methanol:Essigsäure-Gemisch (94:6 Vol.-%) verwendet werden, die mit Sauerstoff (3,85 slm) in eine TETHIS Npn Düse gesprüht wird. In der 50 mm langen Flamme bilden sich ZnO-Partikel, die 200 mm oberhalb der Düse bei 250°C auf Glas- oder Stahlsubstraten (ca. 75 × 25 × 1 mm3) abgeschieden werden können. Nach zehnminütiger Abscheidung wird eine ca. 200 nm dicke Schicht erhalten, die durch das beschriebene Verfahren in Polymer integriert werden kann.For the preparation of zinc oxide particle layers, a 0.5 M zinc acrylate solution (2 ml / mm) in a methanol: acetic acid mixture (94: 6 Vol .-%), which is sprayed with oxygen (3.85 slm) in a TETHIS Npn nozzle. ZnO particles form in the 50 mm long flame and can be deposited 200 mm above the nozzle at 250 ° C on glass or steel substrates (approximately 75 × 25 × 1 mm 3 ). After deposition for 10 minutes, an approximately 200 nm thick layer is obtained, which can be integrated into polymer by the process described.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

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  • Journal of Material Chemistry, 2007, 17, 4743–4756 [0044] Journal of Material Chemistry, 2007, 17, 4743-4756 [0044]

Claims (8)

Verfahren zur Herstellung von Polymer-Bauteilen, bei denen Partikel eines vom Bauteilwerkstoff abweichenden Werkstoffs in den Bauteilwerkstoff eingebettet sind, bei dem Partikel auf eine Oberfläche im Inneren eines Formwerkzeuges oder Formwerkzeugteiles aufgebracht werden und anschließend der Bauteilwerkstoff in plastisch verformbarer Konsistenz in das Formwerkzeug eingebracht oder eingefüllt wird, wobei der Bauteilwerkstoff in Poren oder Zwischenräume zwischen den auf eine Oberfläche aufgebrachten Partikeln eindringt und nach einer Aushärtung das Bauteil mit den in oberflächennahen Bereichen eingebetteten Partikeln aus dem Formwerkzeug entfernt wird.Process for the production of polymer components, in which particles of a material deviating from the component material are embedded in the component material, in which Particles are applied to a surface in the interior of a molding tool or mold part and then the component material is introduced or filled in plastically deformable consistency in the mold, wherein the component material penetrates into pores or spaces between the particles applied to a surface particles and after curing, the component with the embedded particles in the near-surface areas is removed from the mold. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Bauteilwerkstoff ein plastisch verformbares Polymer oder eine Polymerschmelze eingesetzt wird.A method according to claim 1, characterized in that a plastically deformable polymer or a polymer melt is used as the component material. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass metallische, keramische oder bei der Verarbeitungstemperatur feste oder im Bauteilwerkstoff nicht oder nur teilweise lösbare organische Partikel eingesetzt werden.A method according to claim 1, characterized in that metallic, ceramic or solid at the processing temperature or in the component material not or only partially soluble organic particles are used. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel direkt oder in einer Suspension auf eine Oberfläche des Formwerkzeuges oder Formwerkzeugteiles aufgetragen, wobei bei einem direkten Auftrag durch ein CVD-Verfahren oder mittels Flammen Spray Pyrolyse gebildete Partikel unmittelbar nach deren Bildung auf eine Oberfläche des Formwerkzeuges oder Formwerkzeugteiles aufgebracht werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the particles applied directly or in suspension on a surface of the mold or mold part, wherein in a direct application by a CVD method or by flame spray pyrolysis particles formed immediately after their formation on a Surface of the mold or mold part are applied. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bauteilwerkstoff mit erhöhtem Druck in das Formwerkzeug eingebracht wird oder auf den im Formwerkzeug aufgenommenen Bauteilwerkstoff Druckkräfte ausgeübt werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the component material is introduced with increased pressure in the mold or pressure forces are exerted on the component material received in the mold. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Partikel mit einem maximalen Durchmesser von 0,01 mm, bevorzugt maximal 0,0001 mm eingesetzt werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that particles having a maximum diameter of 0.01 mm, preferably not more than 0.0001 mm are used. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Partikel lediglich auf vorgegebene Bereiche der Innenwand eines Formwerkzeuges oder Formwerkzeugteiles aufgebracht werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that particles are applied only to predetermined areas of the inner wall of a mold or mold part. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass, unter Einsatz mindestens einer Schablone oder Maske oder elektrostatischer Kräfte, aufgebracht werden.Method according to the preceding claim, characterized in that, using at least one stencil or mask or electrostatic forces are applied.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69407815T2 (en) * 1993-11-11 1998-05-20 Rover Group METHOD FOR MOLDING AND MOLDING PRODUCED BY THIS METHOD
DE10210673A1 (en) * 2002-03-12 2003-09-25 Creavis Tech & Innovation Gmbh Injection molded body with self-cleaning properties and method for producing such injection molded body
DE102008032279A1 (en) * 2008-07-09 2010-02-11 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Color separation mask for covering area of form, particularly galvanoform, has groove for receiving rubber piping and recess for receiving elastomer insert element
DE102010034406A1 (en) * 2009-08-17 2011-02-24 Ebm-Papst St. Georgen Gmbh & Co. Kg Fan
US20120040775A1 (en) * 2010-08-13 2012-02-16 Yasushi Ichikawa Systems and Methods for Manufacturing a Golf Ball

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0751293B2 (en) * 1989-09-13 1995-06-05 三ツ星ベルト株式会社 Method for molding composite material containing solid filler
CA2734864A1 (en) * 2008-08-21 2010-02-25 Innova Dynamics, Inc. Enhanced surfaces, coatings, and related methods
TWI477615B (en) * 2009-06-05 2015-03-21 Sumitomo Chemical Co Production method of Inorganic particle composite

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69407815T2 (en) * 1993-11-11 1998-05-20 Rover Group METHOD FOR MOLDING AND MOLDING PRODUCED BY THIS METHOD
DE10210673A1 (en) * 2002-03-12 2003-09-25 Creavis Tech & Innovation Gmbh Injection molded body with self-cleaning properties and method for producing such injection molded body
DE102008032279A1 (en) * 2008-07-09 2010-02-11 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Color separation mask for covering area of form, particularly galvanoform, has groove for receiving rubber piping and recess for receiving elastomer insert element
DE102010034406A1 (en) * 2009-08-17 2011-02-24 Ebm-Papst St. Georgen Gmbh & Co. Kg Fan
US20120040775A1 (en) * 2010-08-13 2012-02-16 Yasushi Ichikawa Systems and Methods for Manufacturing a Golf Ball

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DIN EN ISO 306
Journal of Material Chemistry, 2007, 17, 4743-4756

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