专利名称：由基于一种或多种聚合物的表面处理材料制成的机动车辆部件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种机动车辆部件，其包括基于具有表面处理的聚合物的材料，所述表面处理能够改进材料的表面外观。本发明还涉及用于获得该部件的方法以及该部件的用途，尤其是在制造照明和/或信号装置中的用途。
背景技术：
在基于聚合物的工艺材料领域中，研究的目的经常在于改进由这些材料形成的部件的机械性质和/或表面外观。在机动车辆的照明和/或信号装置的情况中，诸如遮挡件或过度盘(bezel)或另外的饰件等特定部件主要履行美学方面的功能。其他部件，尤其是安装板、反射器，可能执行单纯的机械方面的功能或者执行机械和美学两方面的功能。通过示例，反射器的功能是反射由一个或更多个光源发射的光，使得由照明和/或信号装置发出的光束满足精确的光度要求。遮挡件或过度盘必须能够给出美学外观，例如光亮的或者毛面光洁的，其是非常均匀的并且耐久，就像基板和安装板，特别是在它们从照明灯或指示灯的外部是可见的时候更是如此。不考虑它们的功能，这些部件需要具有特定的性质，尤其是表面性质，不论是为了美学原因和/或技术方面的原因，诸如好的温度耐受性或者表面外观，该表面外观使得能够不干扰指示灯和/或照明灯发出的光的反射。在机动车辆的照明和/或信号装置中作为重要元件的这些部件可以由金属制成或者由基于聚合物(尤其是热固聚合物或者热塑聚合物)的材料制成，这样的材料具有亮度方面优点以及具有所获得的形状方`面的自由度的优点，因为它们通过注入模塑技术来制造。然而，由基于一种或更多种聚合物的这些材料制造的部件的表面可以被许多因素改变，包括:1.热源引起的表面缺陷，诸如变形、起泡、裂缝或其他缺陷。部件被用在能够经受相对高的温度的环境(由于光源的存在，通常光源释放热)中。好的温度耐受性能够防止由基于一种或更多种聚合物的材料制成的部件的任何变形(流动)。此外，当这些部件例如由铝类型的反射金属层的沉积而被金属化时，温度的增加引起了材料的变形现象，导致在金属层的表面处的起泡。2.耐磨性。部件在运输和操作期间易于受到轻微的摩擦或者磨损，导致在其表面上形成擦痕。3.脱气。在第2项中提及的基于一种或更多种聚合物的材料的温度增加也可能引起具有高蒸汽压力的分子提取现象(低聚物、添加剂，等等)，其能够产生美学方面的缺陷，诸如材料的染色或发暗，这有时导致不希望的化学反应和/或在材料在气密介质中时这导致形成挥发性化合物的可见冷凝物。
4.化学试剂耐受性。基于一种或更多种聚合物的材料在存在各种化合物(诸如水、氧气、一氧化二氮、二氧化碳或任何其他氧化剂)以及聚合物中存在特定化合物时会退化，并且这些化合物在脱气过程中会与聚合物发生反应。5.光亮。对于特定的应用，具有包括光亮表面的材料是有益的。然而，产生旨在改善材料的所述性质而不改变部件的表面的几何结构或纹理结构的沉积物被证明有时是困难的。
发明内容
因此，本发明涉及根据本发明的基于一种或更多种聚合物的材料，包括浅表厚度，也就是表面厚度，具有增加的交联。根据本发明的基于一种或更多种聚合物的材料尤其具有改善的表面外观。在本申请中，术语“聚合物”被理解为表示在23摄氏度时优选具有大于IOOMPa(100兆帕斯卡)的杨氏模量的聚合物。这些聚合物具有显著有益的硬度。此外，它们可以通过标准过程来成形。优选地，这些聚合物在23摄氏度时具有在1000至15000MPa之间的杨氏模量，尤其在2000至5000MPa之间的杨氏模量。优选地，这些聚合物是热塑聚合物或热固聚合物(单独地或者作为混合物)，尤其是从由以下聚合物组成的组中选出的聚合物:聚碳酸酯(PC)、高温聚碳酸酯(PC-HT)、聚酰胺(PA)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)共聚物、聚丁烯-对苯二酸盐(PBT)、聚乙烯-对苯二酸盐(PET)、聚丙烯(PP)、不饱和聚酯(UP)、聚环氧化合物(EP)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚砜(PSU)、聚醚砜(PES)和聚苯硫醚(PPS)。优选地，所述聚合物将从由以下聚合物组成的组中选出:聚碳酸酯(PC)、高温聚碳酸酯(PC-HT)、聚酰胺(PA)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)共聚物、聚丁烯-对苯二酸盐(PBT)、聚丙烯(PP)、不饱和聚酯(UP-BMC)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。
更优选地，所述聚合物将从由以下聚合物组成的组中选出:聚碳酸酯(PC)、高温聚碳酸酯(PC-HT)、聚酰胺(PA)、聚丙烯(PP)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。表述“基于”可以理解为表示包括体积百分比为至少5%的聚合物、优选至少15%的聚合物、更优选至少20%的聚合物的材料。表述“增加的交联”可以理解为表示交联的程度大于存在于所述材料的其余部分中的聚合物的交联程度。一般来说，存在于材料的其余部分中的聚合物的交联程度将对应于在聚合物的标准聚合条件下获得的交联程度，也就是说没有附加的特殊的聚合物处理。对于给定的一组聚合物，交联的程度D可以通过聚合物在溶剂中的溶解度来测量。因为聚合物在溶剂中是可溶的，因此交联的部分本身将是不可溶的。通过仅仅考虑聚合物的表面厚度的质量:D =在溶剂中不可溶的经处理的聚合物的重量/聚合物的总重量。例如，聚酰胺6，6 (PA-6,6)的交联程度可以被测量如下:D =在间甲酹(metacresol)或甲酸中不可溶的PA-6，6的重量/PA-6，6的总重量。对于PMMA，交联的程度将被计算如下:D =在乙酸乙酯中不可溶的PMMA的重量/PMMA的总重量。有益地，交联的程度比存在于材料的其余部分中的聚合物的交联程度大10%，优选50%，更优选95%。该材料的交联还可以被DSC(差分扫描量热法)表示。经处理的和未经处理的材料的比较显示材料的交联程度的增加具有使得玻璃化温度“Tg”(热容量的吸热变化)消失的效果。这种比较在以下示例6中示出。根据本发明的机动车辆部件的特征还可以在于，在基于聚合物的材料的外表面上的厚度的存在，材料的自由体积的分数(fraction)减小。自由体积是没有被聚合物占据的材料体积。自由体积可以例如通过SAXS(小角度X射线散射)来测量。聚合物的自由体积分数通常在0.6和0.4之间。另一方面，在根据本发明的材料中，根据本发明的部件的材料的表面厚度将具有小于0.4的自由体积分数，优选在0.2和0.1之间。根据本发明的机动车辆部件能够通过包括以下步骤的过程来获得:通过离子轰击来处理基于聚合物的材料的外表面。该离子轰击处理可以是使用至少一个离子束的处理。在现有技术中已知，尤其是从FR-A-2899242已知，使得通过离子轰击来处理物体的装置。在本发明的情况中，通过离子轰击对基于聚合物的材料进行的处理将使得能够通过在大分子链之间生成桥而在材料的表面处生成聚合物的三维网络，另一方面，接合(graft)存在于材料中的特定的低分子量分子(低聚物或添加剂)。优选地，离子轰击处理将使得能够形成由聚合物分子之间的直接结合导致的交联。因此，在构成该部件的材料上获得表面厚度，其具有增大的由聚合物分子之间的直接结合导致的交联。离子轰击处理还可以使得将离子包含入根据本发明的机动车辆部件的材料中，以便处理该部件的表面。在这种情况中，将可以接合存在于材料中的特定低分子量分子(低聚物或添加剂)。 使用一装置实施离子轰击处理，所述装置包括例如诸如在FR-A-2899242中描述的离子轰击:形成离子产生器的装置以及形成离子施加器的装置。离子施加器通常包括例如从用于形成离子束的静电透镜、隔膜、遮蔽器、准直器、离子束分析器和离子束控制器中选出的装置。离子产生器通常包括例如从电离室、电子回旋加速器共振离子源、离子加速器和(在特定情况下)离子分离器中选出的装置。离子轰击通常在真空下实施。例如，FR-A-2899242提出将所有离子轰击装置(离子产生器和离子施加器)以及将要被处理的物体容纳在真空室中。抽真空装置连接至该室。这些抽真空装置必须使得能够在室中获得相对高的真空，例如10_2毫巴至10_6毫巴量级的真空。有益的是,离子轰击将借助于由诸如氦气、氖气、氪气、氩气、氙气、氧气或氮气(单独或者这些气体的混合)等气体得到的离子束来实施。优选地，将使用氧气和/或氮气；更优选地使用氦气和/或氮气。优选地，离子轰击将在I毫巴与1(Γ5毫巴之间的压强下实施，优选地在1(Γ2毫巴和5χ10_4毫巴之间的压强下实施，将0.1至100千电子伏特量级的能量传递至材料，优选将从
0.3至30千电子伏特量级的能量传递至材料。已经证明，根据本发明的部件具有改进的性质。实际上，对于根据本发明的部件，已经证明了一定温度下的较好的流阻以及较好的化学试剂耐受性(包括抗氧化性以及抗潮性)。此外，所述部件在经处理的表面上还具有较强的光亮(见示例1)，而且不容易出现脱气现象(见示例2)。还能够修改材料的颜色，或者利用所述处理使得材料能够反射(见以下的示例I)、而不用必须实施涂层的沉积(诸如以铝覆盖或者涂料层的沉积)。这些性质由于两个现象的组合而产生:-存在的挥发性元素(脱模剂、低聚物、抗氧化剂、UV稳定剂、外部润滑剂和内部润滑剂以及其他添加剂)的接合；以及-通过交联大分子链在材料的表面处生成“屏障”，使得来自材料的挥发性化合物朝向外部的扩散或者从外部向材料的扩散被阻挡。最后，当所述部件通过将反射层(诸如金属层)沉积在基于聚合物的材料上而被金属化时，离子轰击处理使得能够防止上述的起泡现象，并且防止在反射表面上形成虹彩。实际上，诸如反射器(或者遮挡件或过度盘)等部件必须能够消色差地反射光，也就是说没有虹彩或者着色效应，由照明装置发出的光束的颜色是光度约束，其通常是可调整的并且具有审美性。有益地，与材料的剩余部分相比具有较高的交联程度或者较低的自由体积分数的厚度(从材料的外表面起)小于5 ii m,优选小于2 ii m。本发明还覆盖用于利用离子轰击来处理基于聚合物的材料的表面的过程/方法，尤其是处理其外表面的过程/方法。离子轰击处理过程对于改进温度耐受性的性质、化学试剂耐受性的性质以及反射性质(反射系数的改变)是尤其有效的，和/或对于修改包括基于聚合物的材料的机动车辆部件的颜色是尤其有效的，以便减少包括基于聚合物的材料和沉积在所述材料的外表面上的反射层(优选金属层)的机动车辆部件的虹彩现象，以及以便减少会在包括基于聚合物的材料的机动车辆部件中发生的脱气现象。这些性质中的一些在以下的示例中说明。 应该指出的是，当经过离子轰击处理的聚合物是聚酰胺(见下面的示例2)或聚丙烯(见下面的示例5)时，脱气现象尤其减少。当经过离子轰击处理的聚合物是聚酰胺或者聚丙烯(见下面的示例I)时，反射性质方面的改进尤其显著。就温度耐受性方面来说尤其有益的结果通过高温聚碳酸酯、经离子轰击处理来获得。此外，当使用金属层的沉积来金属化这些高温聚碳酸酯时，就减少虹彩和起泡现象方面来说获得显著的效果(见下面的示例4)。为了获得金属化的部件，即通过将薄的金属层(例如具有小于200nm的厚度)沉积在基于聚合物的部件上获得的部件，不管采用什么方法，无论金属化层在利用离子轰击处理部件之前或之后被沉积在材料上，就减少虹彩和起泡现象方面来说，获得的结果是相同的(见下面的示例4)。金属化的部件例如是反射器，其中聚合物通过以铝覆盖来涂覆有反射层。本发明还覆盖用于制造包括基于聚合物的材料的车辆部件的过程/方法，包括以下的步骤:1.将基于聚合物的材料成形；2.用反射层至少部分地覆盖该材料的外表面；
3.通过离子轰击处理外表面。对于步骤3，可以可选地在步骤2之前执行。根据所述过程/方法的步骤I的基于聚合物的材料的成形可以通过塑料成形加工工业中已知的任何方式来实施，诸如例如注射模塑法、挤压或者热成形法。材料的外表面可以可选地在被反射层覆盖之前被一个或更多个中间涂层覆盖。优选地，反射层将是金属层，诸如铝层。本发明还覆盖:-用于处理包括基于聚合物的材料的机动车辆部件的过程/方法，其中实施材料的外表面的离子轰击的步骤；-用于改进包括基于聚合物的材料的机动车辆部件的温度耐受性的性质和/或化学试剂耐受性的性质的过程/方·法，其中材料的外表面通过离子轰击处理；-用于修改包括基于聚合物的材料的机动车辆部件的反射性质的过程/方法，其中材料的外表面通过离子轰击处理；-用于减少在包括基于聚合物的材料的机动车辆部件中能够发生的脱气现象的过程/方法，其中材料的外表面通过离子轰击处理；-用于减少包括基于聚合物的材料和在所述材料的外表面上的反射层的机动车辆的虹彩和起泡现象的过程/方法，其中所述材料的外表面通过离子轰击处理；-用于处理根据本发明的机动车辆部件的过程/方法，所述过程/方法包括以下步骤:i)将层(尤其是金属层)沉积(尤其通过物理气相沉积)在基于聚合物的材料的表面上，该聚合物优选PMMA、PC或者高温PC ；ii)通过离子轰击处理材料，该离子轰击处理步骤在沉积步骤之后发生。具有沉积步骤以及通过离子轰击处理材料的步骤的所述过程/方法使得能够不减少材料与沉积层之间的附着，在材料与沉积层之间生成桥的时候执行离子束处理。基于聚合物的材料的性质修改以及上述的益处被保持。对于诸如PMMA、PC和高温PC等聚合物来说，这尤其是有益的。应该指出的是，离子轰击处理的这个步骤不是必须在沉积该层(尤其是金属层)的步骤之后紧接着就执行，而可以在其他处理步骤之前，例如沉积保护层(诸如清漆)的步骤之前。优选地，这些过程/方法使得能够获得根据本发明的机动车辆部件。根据本发明的部件尤其适于制造机动车辆的照明和/或信号装置，诸如灯的遮光板或过度盘或边框、饰件、基板、安装板、反射器等。优选地，根据本发明的部件是机动车辆照明和/或信号装置的部件，例如反射器。例如，机动车辆的照明灯或者信号指示灯的反射器。该反射器是与光源相关的，诸如LED或者白炽灯泡。这可以是灯的反射器，例如是与LED、卤素灯泡或放电灯相关的。根据本发明的部件还可以是机动车辆的照明和/或信号装置的式样部件，诸如遮挡件或过度盘或边框。表述“式样部件”表示至少具有审美功能的部件。遮挡件或过度盘是旨在隐藏照明和/或信号装置的各个部分(诸如配线、激励机构和连接装置等)的部件。该部件也可以从饰件、基板和安装板中选出。本发明还覆盖机动车辆部件，该部件具有审美的、光学的、化学的、电子的、热和/或机械的功能，该部件经受高的热应力并且包括根据本发明的材料。作为示例，该部件可以是遮挡件或过度盘(审美功能)、反射器(光学功能)、检测器(化学功能)、电绝缘体(电子功能)、散热器(热功能)和/或支撑部件(机械功能)。本发明的另一主题是光学模块，所述光学模块被配置用于产生照明和/或信号功能，包括根据本发明的部件。例如，这可以是用于投影光源的像的模块，诸如包括将从一个焦点发出的光线聚集到第二焦点上的反射器的模块，所述反射器与会聚元件(诸如会聚透镜)相关联。所述会聚元件优选放置在第二焦点之前，使得光线更靠近。例如，这可以是“椭圆的”模块(它的反射器具有与椭圆体的表面近似相对应的表面)。本发明的还一主题是照明和/或信号装置，其包括根据本发明的机动车辆部件或者根据本发明的光学模块，尤其是照明灯(也称为“前灯”)，或者信号指示灯。
参考以下的附图在以下的示例中将描述本发明的其他特征和优点，在附图中:图1示出使得能够描述颜色的L*a*b*系统；图2是根据本发明被处理的或者未被处理的PMMA的样本的差分扫描量热法分析所得的温度记录图；图3是通过根据本发明被处理的或者未被处理的PMMA的各个样本的FTIR光谱学方法获得的红外光谱。
具体实施例方式
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示例1:聚酰胺6，6的处理——对于颜色和反射率的影响通过注射模塑或者通过任何其他转换手段来处理所述部件。该部件插入装配有离子轰击设备的室中，在所述室中产生I和10_4毫巴之间(优选10_3毫巴)的真空。离子轰击参数如下:-气体:氦气或氮气(N2)-被部件接收的处理能量:0.1至30千电子伏-工作压强(P):5xl(T4 毫巴< P < IxKT2 毫巴在处理之后，在所述部件上进行的测量如下:-颜色:使用L*a*b*系统(也称为CIE实验室系统，由国际照明委员会于1976年研制出来的颜色的表示模型)实施所述测量。这个系统借助与亮度相对应的强度参数以及描述颜色的两个色度参数来特征化所述颜色(见图1)。-光亮:使用根据IS02813的角度反射计实施光亮测量。结果:
权利要求
1.一种机动车辆部件，包括基于聚合物的材料，并且具有交联被增大的表面厚度。
2.根据权利要求1所述的机动车辆部件，其中，具有使材料的自由体积的分数减小的表面厚度。
3.根据权利要求1所述的机动车辆部件，其中，能够通过包括以下步骤的过程来获得: a.通过离子轰击来处理 所述部件的材料的表面。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的机动车辆部件，其中，从材料的一个表面起的厚度小于5 y m。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的机动车辆部件，其中，所述聚合物从以下物质构成的组中选出:聚碳酸酯(PC)、高温聚碳酸酯(PC-HT)、聚酰胺(PA)、聚丙烯(PP)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的机动车辆部件，其中，还包括在所述材料的外表面上的反射层。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的机动车辆部件，其中，所述部件是照明和/或信号装置的部件。
8.根据前一权利要求所述的机动车辆部件，其中，所述部件是反射器。
9.根据权利要求7所述的机动车辆部件，其中，所述部件是式样部件，诸如过度盘。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的机动车辆部件，其中，所述聚合物在23摄氏度时具有大于IOOMPa(100兆帕)的杨氏模量。
11.一种用于处理包括基于聚合物的材料的机动车辆部件的方法，其中执行材料的外表面的离子轰击步骤。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，用于改善包括基于聚合物的材料的机动车辆部件的温度耐受性的性质和/或化学试剂耐受性的性质。
13.根据权利要求11所述的方法，其中，用于修改包括基于聚合物的材料的机动车辆部件的反射性质。
14.根据权利要求11所述的方法，其中，用于减少能够在包括基于聚合物的材料的机动车辆部件中发生的脱气现象。
15.根据权利要求11所述的方法，其中，用于减少包括基于聚合物的材料以及在所述材料的外表面上的反射层的机动车辆部件的虹彩和起泡现象。
16.根据权利要求11-15中任一项所述的方法，其中，所述方法包括以下步骤: -在基于聚合物的材料的表面上沉积层，尤其是通过PVD在基于聚合物的材料的表面上沉积层，所沉积的层尤其是金属层； 通过离子轰击处理该材料，该离子轰击处理步骤在沉积步骤之后进行。
17.根据权利要求1-10中任一项所述的机动车辆部件，其特征在于，通过根据权利要求11-16中任一项所述的方法获得所述机动车辆部件。
18.一种光学模块，被配置用于产生照明和/或信号指示功能，包括根据权利要求1-10中任一项或者权利要求17所述的部件。
19.一种照明和/或信号装置，包括根据权利要求1-10和17中任一项所述的机动车辆部件和/或根据权利要求18所述的光学模块。
全文摘要
本发明涉及一种机动车辆部件，包括含有一种或更多种聚合物的材料，所述材料通过离子轰击进行表面处理，以便改善材料的表面外观。本发明还涉及用于制作所述部件的方法以及其用途，尤其是在制造照明和/或信号装置中的用途。
文档编号F21V7/22GK103119090SQ201180045305
公开日2013年5月22日 申请日期2011年9月19日 优先权日2010年9月20日
发明者弗瑞德瑞克·莫瑞特, 马克·布莱泽尔, 艾里克西斯·陈奈特 申请人:法雷奥照明公司