CH684530A5 - Bauelement aus wenigstens zwei miteinander verbundenen Teilen. - Google Patents
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Description
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CH 684 530 A5
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Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Bauelement aus wenigstens zwei miteinander verbundenen Teilen, wobei ein Teil wesentlich temperaturstabiler ist als ein mit diesem Teil verbundener Formkörper aus vorzugsweise thermoplastischem Kunststoff.
Bauelemente dieser Art werden hauptsächlich, aber nicht ausschliesslich im Kraftfahrzeugbau in hohen Stückzahlen hergestellt.
Beispielsweise ist ein Bauelement dieser Art aus der DE-A 3 818 301 bekannt. Dieses Element besteht hier aus mehreren unter Zusatz eines Verbindungsmittels miteinander unter Einwirkung von Wärme und Druck verbundenen Lagen. Zur Verbindung wird ein melaminharzhaltiges Verbindungsmittel verwendet. Eine Lage besteht aus einem anorganischen, thermisch belastbaren Fasermaterial und eine andere, zu einem Motor weisende Lage aus einem ebenfalls thermisch belastbaren Kohle-Fasermaterial. Bei der Herstellung muss das melamin-harzhaitige Verbindungsmittel aufgebracht und anreagiert werden und weiter ist eine Aktivierung des Verbindungsmittels erforderlich.
Aus der DE-A 3 727 770 ist ferner ein hochtem-peraturstabiler Werkstoff insbesondere für die Ver-kapselung von Motorräumen und für Abdeckungen im Bereich von Schalldämpferanlagen bekannt. Der Werkstoff weist eine aus einem Fasergebilde bestehende Matrix auf, die von einem Bindemittel umhüllt ist. Das Bindemittel ist ein Zweikomponenten-Sy-stem, das in ein vorgewärmtes Formnest injiziert wird.
Ferner ist durch die DE-A 3 921 675 ein faserverstärkter Verbundkörper bekannt, bei dem zur besseren Haftung zwischen einem aus Fasermaterial bestehenden Verstärkungselement und einem Spritzgussteil das Verstärkungselement mit flüssigen Vorprodukten vorbehandelt wird.
Bei den bekannten Elementen besteht insgesamt allgemein die Schwierigkeit, dass bei der Herstellung jeweils mehrere zum Teil zeitaufwendige Verfahrensschritte erforderlich sind.
Der Erfindung kann die Aufgabe vorangestellt werden, ein Bauelement der genannten Art zu schaffen, das wesentlich einfacher und schneller herstellbar ist und das zudem in den unterschiedlichsten Formen und für stark unterschiedliche Verwendungen herstellbar ist. Die Aufgabe ist dadurch gelöst, dass der temperaturstabilere Teil platten-oder mattenförmig ausgebildet und der Formkörper an den Rand dieses Teil angespritzt ist und dass der temperaturstabilere Teil wenigstens im Bereich seines Randes oberflächig mikroskopische Vertiefungen aufweist, in die der Formkörper zur Bildung einer formschlüssigen Stossverbindung eingreift. Ein solches Bauelement kann in einem Arbeitsgang im Spritzgussverfahren hergestellt werden, indem der temperaturstabilere Teil in die Spritzgussform eingelegt und anschliessend Kunststoff eingespritzt wird. Der Kunststoff dringt hierbei in die mikroskopischen Vertiefungen am Rand des thermostabileren Teils ein. Das erfindungsgemässe Bauelement weist somit einen lokal bzw. sektorenweise eingebauten hitzeresistenten Teil auf. Die Verbindung zwischen diesem Teil und dem Formkörper ist an sich nicht hitzeresistent. Da nun der temperaturstabilere Teil naturgemäss auch schlecht wärmeleitend ist, werden Wärmeeinwirkungen auf den temperaturstabileren Teil nicht auf den Randbereich dieses Körpers oder nur geringfügig übertragen. Der temperaturstabilere Teil kann deshalb im Abstand zu seinem Rand thermisch belastet werden, ohne dass die Verbindung geschwächt wird.
Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung wird auch darin gesehen, dass der angespritzte Formkörper im wesentlichen jede beliebige im Spritzgussverfahren herstellbare Form aufweisen kann. Der Formkörper kann beispielsweise als Halterung sowie als Wand und Trennteil ausgebildet sein. Er kann zudem vibrationshemmende oder schallisolierende Funktionen ausüben. Der temperaturstabilere Teil lässt sich sehr einfach beispielsweise als Stanzteil herstellen. Dieser Teil kann eben oder uneben sein und somit auch Ausbuchtungen aufweisen.
Ist der temperaturstabilere Teil gemäss einer Weiterbildung der Erfindung aus Fasern hergestellt, so können die für die Verbindung erforderlichen mikroskopischen Vertiefungen durch Zwischenräume der Fasern vergleichsweise einfach realisiert werden. Solche temperaturstabile Platten können insbesondere aus Aramidfasern hergestellt werden. Zur Herstellung des temperaturstabileren Teils eignen sich jedoch auch Glasfasern, Kohlefasern, Keramikfasern oder ähnliche anorganische oder mineralische Fasern. Als Werkstoff zur Herstellung des temperaturstabileren Teils eignet sich auch der unter dem Warenzeichen NOMEXBOARD im Handel erhältliche Werkstoff.
Die Erfindung betrifft auch eine Verwendung des Bauteils gemäss Anspruch 1. Das erfindungsgemässe Bauelement eignet sich insbesondere als Wand-, Trenn- und thermischer Isolationsteil in einem Kraftfahrzeug. Die thermische Isolation wird beim erfindungsgemässen Bauteil hauptsächlich vom temperaturstabileren Teil übernommen, während der angespritzte Formkörper übrige Funktionen übernehmen kann. Diese sektorenweise Aufteilung erlaubt eine Anpassung an die unterschiedlichsten örtlichen Anforderungen, wobei das Bauelement gleichzeitig unterschiedlichste Funktionen übernehmen kann. Das Bauelement kann beispielsweise Durchführungen für Leitungen und gleichzeitig beispielsweise auch Lüftungsschlitze aufweisen. Die Herstellung ist auch bei einem in der Form vergleichsweise komplizierten Bauteil dennoch sehr einfach.
Das Bauelement eignet sich besonders als Konstruktionsteil im Bereich heisser Bremsscheiben, Bremsbacken und Abgasanlagen. Die thermische Isolation wird hierbei hauptsächlich vom temperaturstabileren Teil übernommen. Der angespritzte Formkörper dient hauptsächlich als Halterung.
Die Erfindung betrifft sodann ein Verfahren zur Herstellung eines Bauelementes nach Anspruch 1. Nach diesem Verfahren wird der temperaturstabilere Teil in eine Spritzgussform eingelegt und anschliessend zur Bildung des Formkörpers und gleichzeitig zur Bildung der formschlüssigen festen Verbindung zwischen dem Formkörper und dem
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temperaturstabileren Teil in einem Arbeitsgang Kunststoff eingespritzt. Eine Vorbehandlung des temperaturstabileren Teils ist nicht erforderlich. Dieser Teil kann beispielsweise ein Stanzteil sein. Der einzuspritzende Kunststoff kann ein geeigneter üblicher Kunststoff, beispielsweise Polypropylen sein. Nach dem Entformen ist das Bauelement in der Regel gebrauchsfertig.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Ansicht eines erfindungsgemässen Bauelementes,
Fig. 2 einen Schnitt durch das Bauelement gemäss Fig. 1 im Bereich einer formschlüssigen Verbindung, in stark vergrössertem Massstab und schematisch, und
Fig. 3 einen Schnitt gemäss Fig. 2 durch eine weitere Ausführung des erfindungsgemässen Bauelementes.
Die Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemässes Bauelement 1, das in einem Kraftfahrzeug als Trennteil zwischen Motor- und Fahrgastraum ausgebildet ist. Das Bauteil 1 weist einen temperaturstabilen Teil in der Form einer Platte oder Matte 3 auf, die beispielsweise eine Aramid- oder Keramikfaserplatte ist. An diese Platte 3 ist ein Formkörper 2 aus einem thermoplastischen Kunststoff, beispielsweise aus Polypropylen angespritzt. Die beispielsweise etwa 300° bis 800°C temperaturstabile und thermo-resistente Platte 3 dient als Wärmeisolation und ist beispielsweise in der Nähe eines Motors oder einer Abgasanlage angeordnet. Der Formkörper 2 dient als Rahmen oder Halterung der Platte 3 und gleichzeitig beispielsweise als Abdeckung und zur Aufnahme beispielsweise von Armaturen oder als Durchführung von Leitungsteilen. Der Formkörper 2 kann beispielsweise Lüftungsschlitze 2a und einen Durchbruch 2b beispielsweise zur Aufnahme einer Armatur aufweisen. Insgesamt übernimmt der Bauteil 1 mechanische, thermische und beispielsweise auch vibrationshemmende und schallhemmende Funktionen. Die thermische Funktion ist hauptsächlich lokal im Bereich der Platte 3 vorgesehen.
Die Platte 3 ist an ihrem Rand und somit an ihrer Stanz- oder Schnittfläche formschlüssig mit dem Formkörper 2 verbunden. Wenigstens die Vorderseite oder Rückseite der Platte 3 werden vom Formkörper 2 nicht oder nur geringfügig überdeckt.
Wie die Fig. 2 zeigt, ist die Verbindung zwischen der Platte 3 und dem Formkörper 2 eine formschlüssige Verbindung im mikroskopischen Bereich. Die Platte 3 weist wie ersichtlich an ihrer Stanzoder Schnittfläche vorstehende Fasern 4 auf, zwischen denen zahlreiche Vertiefungen 5 bestehen. Die Vertiefungen weisen beispielsweise eine Breite von 1-1000 n auf. Solche Vertiefungen sind auch an Schnitt- oder Stanzflächen von Matten vorhanden, durch welche die Platte 3 ersetzt sein kann.
Der an die Platte 3 angespritzte Formkörper 2 ist in die Vertiefungen 5 eingedrungen. Das Eindringen erfolgt während der Herstellung beim Spritzgiessen, wie weiter unten näher erläutert wird. Die Verbindung ist jedoch nicht auf faserige gegenseitige Eingriffe beschränkt. So zeigt die Fig. 3 eine weitere Ausführung des Bauelementes 1, bei der ein Formkörper 8 im wesentlichen wie der vom Körper 2 ausgebildet und hergestellt sein kann. Die Platte 7 weist jedoch an ihrem Rand porenförmige Vertiefungen 6 auf, in die der Formkörper 8 mit entsprechenden Vorsprüngen eingespritzt ist. Die Poren 6 weisen beispielsweise eine Breite A von 1-1000 n auf. Die Poren 6 sind somit sehr zahlreich und mit mikroskopischer Grösse vorhanden. Die sehr zahlreichen Poren 6 vergrössern die Kontaktfläche zwischen der Platte 7 und dem Formkörper 8 um ein Mehrfaches, was die Stabilität der Verbindung entsprechend verbessert. Die Platte 7 kann beispielsweise aus einem porigen oder zellartigen Kunststoff hergestellt sein, wobei auch ein mineralischer Schaumstoff, z.B. Vermiculite, geeignet ist.
Zur Herstellung des Bauteils 1 wird die Platte 3 bzw. 7 in eine entsprechende Spritzgussform eingelegt und fixiert. Die Platte 3 bzw. 7 kann ein Stanzteil oder ein ausgesägter Teil, aber auch ein Form-ling sein. Zur Bildung des Formkörpers 2 wird ein thermoplastischer Kunststoff in die Spritzgussform in an sich bekannter Weise eingespritzt. Hierbei dringt der eingespritzte flüssige Kunststoff am Rand der Platte 3 bzw. 7 in die mikroskopischen Vertiefungen 5 bzw. 6. Nach dem Entformen ist die Platte 3 bzw. 7 mit dem Formkörper 2 bzw. 8 fest verbunden. Gleichzeitig weist der Formkörper 2 die erforderlichen Ausnehmungen und Anformteile auf. Nach dem Entformen kann das Bauelement 1 in der Regel ohne weitere Arbeitsschritte beispielsweise in ein Kraftfahrzeug eingesetzt und darin befestigt werden. Da somit in einem Arbeitsgang ein Bauteil mit mehreren Funktionen herstellbar ist und dieser Bauteil als Einheit montierbar ist, ist ein wesentlicher Rationalisierungseffekt bezüglich der Herstellung und der Montage erreicht.
Bei der Verwendung des Bauelementes 1 in einem Kraftfahrzeug kann dieses gleichzeitig als Wand-, Trenn- und thermisches Isolationselement dienen und beispielsweise auch Armaturen aufnehmen. Das Bauelement 1 kann zudem als Luftleitteil oder als Auskleidungsteil dienen. Zu seiner Befestigung sind in der Regel keine weiteren Verbindungsmittel erforderlich. Das Element 1 kann beispielsweise durch Aufrasten am Kraftfahrzeug befestigt sein.
Das Bauelement eignet sich besonders als Konstruktionsteil im Bereich heisser Bremsscheiben, Bremsbacken oder Abgasanlagen, wo lokal hohe Temperaturen herrschen können. Der Formkörper 2 bzw. 8 ist also ausgebildet, dass die Platte 3 bzw. 7 die genannten heissen Bereiche abdeckt. Die Platte 3 bzw. 7 muss dann so dimensioniert und angeordnet sein, dass die Randbereiche 4 der Platte 3 bzw. 7 die Erweichungstemperatur des Formkörpers 2 bzw. 8 nicht erreicht. Da wie oben erwähnt die Wärmeleitfähigkeit der Platte sehr gering ist, ist dies in der Regel ohne weiteres erreichbar.
Damit der temperaturstabilere Teil in der Spritzgussform ohne Bruchgefahr fixierbar ist, eignet sich zu seiner Herstellung ein Werkstoff besonders, der eine gewisse Elastizität oder Duktilität aufweist. Die-
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se Eigenschaften besitzen beispielsweise Asbestersatzplatten oder -matten und auch die oben erwähnten Werkstoffe. Der temperaturstabilere Teil kann dann unter Druck durch Klemmung in der Spritzgussform fixiert werden. Ist der temperaturstabilere Teil eine Matte, so kann es vorteilhaft sein, wenn diese wenigstens einseitig beispielsweise mit einer Aluminiumfolie abgedeckt ist.
Claims (10)
1. Bauelement aus wenigstens zwei miteinander verbundenen Teilen, wobei ein Teil wesentlich temperaturstabiler ist als ein mit diesem Teil verbundener Formkörper aus Kunststoff dadurch gekennzeichnet, dass der temperaturstabilere Teil platten-oder mattenförmig ausgebildet und der Formkörper an den Rand dieses Teils angespritzt ist und dass der temperaturstabilere Teil wenigstens im Bereich seines Randes oberflächig mikroskopische Vertiefungen aufweist, in die der Formkörper zur Bildung einer formschlüssigen Stossverbindung eingreift.
2. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der temperaturstabilere Teil aus Fasern hergestellt ist.
3. Bauelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern Aramidfasern oder ähnliche temperaturresistente organische Fasern sind.
4. Bauelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern Glasfasern, Kohlefasern, Keramikfasern oder ähnliche anorganische bzw. mineralische Fasern sind.
5. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis
4, dadurch gekennzeichnet, dass der temperaturstabilere Teil aus einem höher als 200°C temperaturstabilen und temperaturresistenten Werkstoff hergestellt ist.
6. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis
5, dadurch gekennzeichnet, dass der Formkörper aus einem thermoplastischen Kunststoff mit einer Temperaturbeständigkeit von höher als 80°C hergestellt ist.
7. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis
6, dadurch gekennzeichnet, dass der temperaturstabilere Teil ein Stanzteil oder ein zugeschnittener Teil ist und entlang der Stanz- bzw. Schnittfläche formschlüssig verbunden ist.
8. Verwendung des Bauelements nach einem der Ansprüche 1 bis 7 als Wand-, Trenn- und thermisches Isolationsteil in einem Kraftfahrzeug, wobei die thermische Isolation hauptsächlich im Bereich des temperaturstabileren Teils vorgesehen und der Formkörper hauptsächlich als Wand- und Trennteil ausgebildet ist.
9. Venwendung des Bauelements nach einem der Ansprüche 1 bis 7 als Konstruktionsteil im Bereich heisser Bremsscheiben, Bremsbacken und Abgasanlagen, wobei der temperaturstabilere Teil hauptsächlich für die thermische Isolation vorgesehen und der Formkörper als Halterung ausgebildet ist.
10. Verfahren zur Herstellung eines Bauelementes nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der temperaturstabilere Teil in eine Spritzgussform eingelegt und anschliessend zur Bildung des Formkörpers und gleichzeitig zur Bildung der formschlüssigen festen Verbindung zwischen Formkörper und dem temperaturstabiieren Teil in einem Arbeitsgang Kunststoff eingespritzt wird.
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Cited By (3)
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| WO2010017254A3 (en) * | 2008-08-08 | 2010-08-26 | Dow Global Technologies Inc. | Integrated cockpit and front module assembly and method |
| DE102010003656A1 (de) * | 2010-04-06 | 2011-10-06 | Röchling Automotive AG & Co. KG | KFZ-Verkleidungsbauteil mit daran bereichsweise vorgesehenem Wärmeschutzbauteil aus Kunststoffmaterial und Verfahren zur Herstellung desselben |
| DE102012001577A1 (de) * | 2012-01-27 | 2013-08-01 | Daimler Ag | Kraftfahrzeug-Leichtbauteil mit thermischem Abschirmelement, Herstellung und Kraftfahrzeug mit dem Leichtbauteil |
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1992
- 1992-11-10 CH CH347292A patent/CH684530A5/de not_active IP Right Cessation
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