DE10111556C1 - Verfahren zur Herstellung eines Schutzröhrchenverbundes - Google Patents

Abstract

Bei einem Verfahren zur Herstellung eines aus mehreren benachbart angeordneten, zylinderförmigen und dünnadrigen Bauteilverbundelementen (12) aus Kunststoff und einem diese zusammenhaltend umfassenden blockartigen Bauteil (14) bestehenden Bauteilverbundes (13) in einer Vergußform (6) eines Vergußwerkzeuges (1), bei welchem das blockartige Bauteil (14) durch Umspritzen der in die Vergußform (6) eingelegten Bauteilverbundelemente (12) mit flüssigem thermoplastischem Klebstoff und anschließendes Abkühlen gebildet und damit der Bauteilverbund (13) hergestellt wird, soll eine Lösung geschaffen werden, die die Verarbeitung dünnadriger, röhrchenförmiger Bauteilverbundelemente aus Kunststoff mit einer Erweichungs- oder Schmelztemperatur von deutlich unter 200 DEG C in einem deren Umspritzen mit flüssigem thermoplastischem Klebstoff umfassenden Verfahren ermöglicht. DOLLAR A Dies wird dadurch erreicht, daß röhrchenförmige Bauteilverbundelemente (12) mit geringfügigem Abstand zueinander derart in die Vergußform (6) des Vergußwerkzeuges (1) eingelegt werden, daß sich beide Enden außerhalb der Vergußform (6) befinden und daß kurz vor Beginn des Spritzvorganges an einem Ende der Bauteilverbundelemente (12) Kühlluft in diese eingeblasen wird.

Description

Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines aus mehreren benachbart angeordneten, zylinderförmigen und dünnadrigen Bauteilverbundele­ menten aus Kunststoff und einem diese zusammenhaltend umfassenden blockartigen Bauteil bestehenden Bauteilverbundes in einer Vergußform eines Vergußwerkzeuges, bei welchem das blockartige Bauteil durch Umspritzen der in die Vergußform eingelegten Bauteilverbundelemente mit flüssigem thermoplastischem Klebstoff und anschließendes Abkühlen gebildet und damit der Bauteilverbund hergestellt wird.

In der technischen Information "Macromelt® Moulding" der Anmelderin wird die Verarbeitung von thermoplastischem Schmelzklebstoff der Marke Macromelt® im Rahmen des spritzgußartigen Macromelt®-Moulding-Verfahrens erläutert. Macromelt® Moulding stellt eine Verarbeitungstechnik dar, bei der mit geringem Druck dünnflüssiges Macromelt® in Spritzformen gepumpt wird, wo es selbst filigrane Bauteile schonend umspült und somit abdichtet und schützt. Im Zusammenhang mit dem Macromelt®-Moulding-Verfahren ist die Umspritzung von Einlegeteilen zur Herstellung von Kabelbündelungen, Kabeldurchführungen und Bauteilummantelungen beschrieben, ist ferner das Vergießen von elektronischen Komponenten, wie Schaltern, Sensoren, Relaisleiterplatten beschrieben und schließlich ist in diesen technischen Informationen aus dem März 1994 ist das Abdichten von Steckverbindungen zur Herstellung von wasserdichten Steckverbindungen, beispielsweise für die Kfz-Industrie, beschrieben. Dieses Macromelt® Moulding-Verfahren ist zwischenzeitlich in der Praxis in vielen Variationen angewendet worden. So ist es aus der Praxis auch bekannt, Macromelt®-Formkörper als Durch- oder Einführungstülle auszubilden. Das in der technischen Information beschriebene Verfahren ist besonders ge­ eignet zum Umspritzen von Einlegeteilen aus Kunststoff. Aufgrund der guten Haftung von Macromelt® werden hohe Dichtheiten und Festigkeiten mit dem um­ spritzten Formteil erzielt. Wegen der relativ niedrigen Viskosität des Schmelzkleb­ stoffes Macromelt® kann er mit nur geringem Druck in die Spritzform gepumpt werden, so daß selbst filigrane Bauteile schonend umspült und somit abgedichtet und geschützt werden. Macromelt® hat eine sehr gute Haftung auf polaren (z. B. PVC, PA 6.6, PUR) und unpolaren (z. B. PP) Kunststoffoberflächen. Zur Herstellung der Formteile wird das Macromelt® ausschließlich durch Wärmezufuhr in seinen niedrigviskosen Schmelzzustand überführt. Die Schmelze wird in ein kaltes Formteilwerkzeug gepumpt, wo ihr die Wärme wieder entzogen wird. Dieser Vorgang dauert - in Abhängigkeit von der Masse (der Wärmemenge) - im Normalfall nur wenige Sekunden. Danach kann das fertige Formteil aus dem Werkzeug genommen werden. Die Verarbeitung findet auf besonderen Verarbeitungsmaschinen statt, die den Materialfluß von der Aufschmelzung bis zum Werkzeug automatisch und somit prozeßsicher steuern.

Bei Macromelt® handelt es sich um einen Schmelzklebstoff auf Polyamidbasis. Ein solcher Klebstoff verhindert nicht nur das Eindringen von Feuchtigkeit in mit ihm abgedichtete Verbindungsstellen von Bauteilverbünden. Ein solcher Klebstoff gibt derartigen Verbindungen auch mechanische Festigkeit. Die Schmelzkleb­ stoffe dieser Art basieren z. B. auf Polyamid und weisen einen Schmelzbereich von 120 bis 220°C auf. Sie haften auf vielen Kunststoffen, wie Polyethylen, Po­ lyvinylchlorid sowie Polyamid und sind niedrigviskos. Es ist daher möglich, diese Schmelzklebstoffe schon bei einem Druck zwischen 5 und 10 bar in Vergußwerk­ zeugen zu verarbeiten.

Im Rahmen der Anwendung dieses Verfahrens in der Praxis ist ein gattungsge­ mäßes Verfahren zur Herstellung eines Bauteilverbundes bekannt geworden. Bei diesem gattungsgemäßen Verfahren werden mehrere nebeneinander angeordnete dünnadrige Elektrokabel in die eine Kavität aufweisende Vergußform eines Ver­ gußwerkzeuges eingelegt und in dieser Vergußform mit flüssigem thermoplastischem Klebstoff umspritzt, so daß sich nach Abkühlen des thermoplastischen Klebstoffes ein blockartiges Bauteil bildet, welches die Bauteilverbundelemente bildenden, dünnadrigen Elektrokabel zusammenhaltend umfaßt. Auf diese Weise werden Ka­ belbündelungen, Kabeldurchführungen oder Bauteilummantelungen hergestellt.

Nachteilig bei diesem Verfahren ist es, daß bei dünnadrigen Bauteilverbundele­ menten aus einem Kunststoff, der eine Erweichungs- oder Schmelztemperatur aufweist, die deutlich unterhalb der Einspritztemperatur des thermoplastischen Klebstoffes von bis zu ca. 220°C liegt, die Gefahr der Zerstörung der Kunststoffoberfläche besteht. Insbesondere tritt diese Gefahr bei hohlen, röhrchenförmigen Bauteilverbundelementen aus Kunststoff mit einer Erweichungs- oder Schmelztemperatur von deutlich unter 200°C, insbesondere unter 100°C, auf.

Ebenfalls bekannt ist ein Verfahren nach der Druckschrift JP 3-104615 (A), bei dem röhrchenförmige Bauelemente an zwei Stellen von je einem plattenförmigen Bauelement fixiert und gemeinsam in eine Kavität eingelegt werden. Bei dem sich anschließenden Spritzgußvorgang wird der von den beiden plattenförmigen Bauelementen ausgebildete Zwischenraum ausgefüllt, wodurch ein fester Bauteilverbund aus den röhrchenförmigen Bauelementen mit den beide plattenförmigen Bauelementen entsteht.

Weiterhin ist mit der Druckschrift JP 3-155913 (A) ein Verfahren bekannt, bei dem röhrchenförmige Bauelemente in Nuten eines als Halter ausgebildeten Spritzgußkern eingelegt werden. Nach dem Spritzgußvorgang bilden die röhrchenförmigen Bauelemente mit dem Halter das fertige Bauelement. Der Nachteil der beiden zuletzt genannten Verfahren ist die Notwendigkeit von Hilfsbauelementen, die vor dem Spritzgußvorgang zusätzlich mit den röhrchenförmigen Bauelementen zu deren Positionierung und Fixierung in die Kavität eingelegt werden müssen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Lösung zu schaffen, die die Verarbeitung dünnadriger, röhrchenförmiger Bauteilverbundelemente aus Kunststoff mit einer Erweichungs- oder Schmelztemperatur von deutlich unter 200°C in einem deren Umspritzen mit flüssigem thermoplastischem Klebstoff umfassenden Verfahren ermöglicht.

Bei einem Verfahren der eingangs bezeichneten Art wird die Aufgabe erfindungs­ gemäß dadurch gelöst, daß röhrchenförmige Bauteilverbundelemente mit geringfügigem Abstand zueinander derart in die Vergußform des Vergußwerkzeuges eingelegt werden, daß sich beide Enden außerhalb der Vergußform befinden, und daß kurz vor Beginn des Spritzvorganges an einem Ende der Bauteilver­ bundelemente Kühlluft in diese eingeblasen wird.

Hierdurch wird der den Schmelztemperaturen des thermoplastischen Klebstoffes von bis zu ca. 220°C ausgesetzten Stelle der Bauteilverbundelemente von innen Kühlluft zugeführt, so daß die Wandungen der röhrchenförmigen Bauteilverbundelemente im Bereich der Beaufschlagung mit flüssigem thermoplastischem Klebstoff gekühlt werden. Es ist damit möglich, röhrchenförmige Bauteilverbundelemente, wie beispielsweise Aderschutzhüllen oder Lichtwellenleiterschutzhüllen, die lediglich eine Temperatur von ca. 80 bis 90°C ohne Beschädigung überstehen, mit eine Temperatur von ca. 215°C aufweisendem thermoplastischem Klebstoff zu umspritzen, ohne daß die Schutzhüllen beschädigt werden.

Mit diesem Verfahren wird ein Bauteilverbund geschaffen, der es ermöglicht, meh­ rere röhrchenförmige, dünnadrige Bauteilverbundelemente durch das blockartige Bauteil zusammengefaßt gehalten gemeinsam als einen Bauteilverbund beispielsweise zur weiteren Verarbeitung in das Gehäuse eines weiteren Bauteiles einzulegen. Hierdurch entfällt das bisher notwendige, mühsame Einfädeln einzelner röhrchenförmiger Bauteilverbundelemente oder Schutzhüllen in ein derartiges Gehäuse.

Weiterhin ermöglicht dieses Verfahren die Verarbeitung derartiger Bauteilver­ bundelemente in insbesondere dem Kunststoffspritzgußverfahren gegenüber we­ niger Arbeitsschritten, da das plastifizierte, flüssige Material - hier der thermopla­ stische Klebstoff - direkt auf die Bauteilverbundelemente gespritzt werden kann.

In Weiterbildung sieht die Erfindung vor, daß die Bauteilverbundelemente in eine zwei beabstandet zueinander angeordnete Kavitäten aufweisende Vergußform eingelegt werden, durch Umspritzen zwei blockartige Bauteile gebildet und durch anschließendes Durchtrennen der Bauteilverbundelemente zwischen den beiden blockartigen Verbundelementen zwei Bauteilverbunde hergestellt werden.

Auf diese Weise lassen sich die Bauteilverbunde rationell herstellen. Obwohl zwei Bauteilverbunde hergestellt werden, ist nur ein endseitiger Anschluß für Kühlluft notwendig.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens besteht darin, daß die Bauteilver­ bundelemente zunächst mit ihrem einen Ende in einen Abstandshalter eingelegt werden, mit diesem dem Vergußwerkzeug zugeführt, mit Abstand zu dem Ab­ standshalter in die Vergußform eingelegt sowie dort festgeklemmt und am dem Abstandshalter gegenüberliegenden Ende in einer Kavität einer Kühlluft in die Bauteilverbundelemente einblasenden Kühlvorrichtung festgelegt werden.

Von Vorteil ist die Erfindung weiterhin für die Verarbeitung von Bauteilverbundele­ menten mit einem Durchmesser von 0,5 bis 6 mm, vorzugsweise 1 bis 2 mm, was die Erfindung ebenfalls vorsieht.

Zweckmäßig ist es hierbei für die Verarbeitung der Bauteilverbundelemente, daß diese in einer Ebene nebeneinander angeordnet werden.

Schließlich sieht die Erfindung vor, daß mit dem Verfahren Aderschutzhüllen, ins­ besondere Lichtwellenleiterschutzhüllen, zu einem Bauteilverbund verarbeitet wer­ den.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung beispielhaft näher erläutert. Diese zeigt in:

Fig. 1 schematisch ein Vergußwerkzeug zur Durchführung des erfindungsgemä­ ßen Verfahrens,

Fig. 2 einen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Bauteilver­ bund und in

Fig. 3 zwei nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Bauteilverbunde vor ihrer Trennung.

Das in Fig. 1 ganz allgemein und schematisch dargestellte und mit dem Bezugs­ zeichen 1 versehene Vergußwerkzeug weist u. a. auf einem Arbeitstisch 2 ange­ ordnet einen Abstandshalter 3, eine Vergußeinrichtung 4 und einen Kühlblock 5 auf. In der Vergußeinrichtung 4 ist eine Vergußform 6 ausgebildet, die zwei Kavi­ täten 7, 8 aufweist. Zu der Vergußeinrichtung 4 führt eine Leitung 9, die sich innerhalb der Vergußeinrichtung 4 in zwei zu jeweils einer der Kavitäten 7, 8 der Vergußform 6 führenden Leitungen 9a, 9b verzweigt. Durch die Leitungen 9, 9a, 9b wird der Vergußform 6 und den Kavitäten 7, 8 zum gegebenen Zeitpunkt nach Auslösung eines entsprechenden Pumpmechanismus schmelzflüssiger, ther­ moplastischer Schmelzklebstoff mit einer Temperatur von ca. 215°C unter einem Druck von 1 bis 5 bar zugeführt.

Der Kühlblock 5 ist mit einer Zuführleitung 10 verbunden, die sich im Inneren des Kühlblockes 5 bis zu einer Kavität 11 erstreckt. Durch die Leitung 10 wird dem Kühlblock 5 und damit der Kavität 11 im Rahmen des Verfahrens, kurz bevor den Kavitäten 7, 8 schmelzflüssiger Schmelzklebstoff zugeführt wird, Kühlluft zugeführt. In der Kavität 11 sind die Enden von dünnadrigen, röhrchenförmigen Bauteilverbundelementen 12 fixiert. Hierzu weist der Kühlblock 5 nicht dargestellte Klemmbacken auf, die pneumatisch gesteuert die Enden der Bauteilverbundelemente 12 festklemmen. Die Enden der Bauteilverbundelemente 12 sind dabei derartig in der Kavität 11 angeordnet, daß in diese durch die Leitung 10 zugeführte Kühlluft einströmen kann. Hierbei wird die Kühlluft mit einem gewissen Überdruck in die Enden der Bauteilverbundelemente 12 eingeblasen. Mit ihrem mittleren Abschnitt sind die Bauteilverbundelemente 12 mit einer nicht dargestellten Klemmbacke weiterhin im Bereich der Vergußeinrichtung 4 und im Bereich der Vergußform 6 festgelegt. Die weiteren Enden der Bauteilverbundelemente 12 sind in dem Abstandshalter 3 klemmend gehalten.

Bei den Bauteilverbundelementen 12 handelt es sich um röhrchenförmige Ader­ schutzhüllen, insbesondere Lichtwellenleiterschutzhüllen, mit einem Durchmesser von ca. 1 bis 2 mm. Sie weisen alle annähernd dieselbe Länge auf. Vorzugsweise sind sie in dieser Länge von einem auf einer Rolle angeordneten, längeren Strang abgetrennt worden.

Mit dem Vergußwerkzeug 1 werden bei dem nachstehend näher erläuterten Verfahren zwei in Fig. 2 insgesamt mit 13 bezeichnete Bauteilverbunde hergestellt, die jeweils aus sechs in einer Ebene nebeneinander angeordneten Schutzhüllen bzw. Bauteilverbundelementen 12 und einem diese zusammenhaltend umfassenden blockartigen Bauteil 14 aus thermoplastischem Schmelzklebstoff bestehen. Diese Bauteilverbunde 13 werden dadurch erhalten, daß der sich in dem Vergußwerkzeug 1 aufgrund der zwei Kavitäten 7, 8 in der Vergußform 6 zunächst bildende und in der Fig. 3 insgesamt mit 13' bezeichnete Bauteilverbund längs der in Fig. 3 gestrichelt gezeichneten Linie 15 durchtrennt wird. Die zunächst vorhandenen beiden blockartigen Verbundelemente oder Bauteile 14, 14' werden somit getrennt und stellen dann jeweils ein blockartiges Bauteil eines Bauteilverbundes 13 dar.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden zunächst die Schutzhüllen bzw. Bauteilverbundelemente 12 mit ihrem einen Ende in den Ab­ standshalter 3 eingelegt und dort festgeklemmt. Im Ausführungsbeispiel handelt es sich um sechs in einer Ebene nebeneinander angeordnete Schutzhüllen 12. Diese Zahl und auch die räumliche Anordnung der Schutzhüllen zueinander kann je nach Anwendungsfall aber auch anders ausgeführt sein. Der Abstandshalter 3 wird zusammen mit den eingelegten, festgeklemmten Schutzhüllen 12 auf das Vergußwerkzeug 1 gelegt. Hierbei werden die Schutzhüllen 12 ungefähr in der Mitte ihrer Längserstreckung in den Kavitäten 7, 8 der Vergußform 6 plaziert. Hierzu werden sie in nicht dargestellte Klemmplatten eingeführt, so daß sie nach Verschließen der Klemmplatten im Bereich der Vergußform 6 fixiert sind. Anschließend werden die verbleibenden Enden der Schutzhüllen 12 in die Kavität 11 des Kühlblocks 5 eingeführt und dort fixiert. Danach wird der Vergußvorgang gestartet. Dabei wird kurz bevor der Vergußeinrichtung 4 durch die Leitung 9 schmelzflüssiger thermoplastischer Schmelzklebstoff zugeführt wird, der Kühlblock 5 pneumatisch verriegelt und durch die Leitung 10 Kühlluft der Kavität 11 zugeführt. Die Luft durchströmt die Schutzhüllen 12 vom in der Kavität 11 befindlichen Ende her bis zum in dem Abstandshalter 3 befindlichen Ende, wo sie aus den Schutzhüllen 12 austritt. Die Kühlluft wird nun solange zugeführt, bis die durch den thermoplastischen Schmelzklebstoff gebildeten Verbundelemente bzw. blockartigen Bauteile 14, 14' eine Temperatur aufweisen, die nicht mehr zu einem Erweichen oder einer Beschädigung der Schutzhüllen 12 führt, d. h. nur noch eine Temperatur aufweisen, die ausreichend weit von der Erweichungs- oder Schmelztemperatur des die Schutzhüllen 12 bildenden Kunststoffes oder Kunststoffverbundes oder Kunststoffgemisches entfernt ist. In der Regel erfolgt die Abkühlung des schmelzflüssigen thermoplastischen Schmelzklebstoffes in der kalten Vergußform relativ schnell, so daß hier keine aufwendigen Messungen notwendig sind, sondern unmittelbar nach Abstellen des Zuflusses von schmelzflüssigem thermoplastischem Schmelzklebstoff zur Vergußform 6 auch die Kühlluftzufuhr abgestellt werden kann.

Anschließend wird das in der Fig. 3 schematisch dargestellte Vergußteil aus der Vergußeinrichtung 4 entfernt, wobei durch Entriegelung des Kühlblockes 5 auch die in der Kavität 11 festgelegten Enden der Schutzhüllen 12 freigegeben werden. Anschließend werden auch die im Abstandshalter 3 festgeklemmten Enden der Schutzhüllen 12 aus diesem entfernt und das Vergußteil 13' einer Schneidvorrich­ tung zugeführt, welches das Vergußteil 13' längs der in Fig. 3 gezeigten Linie 15 durchtrennt. Dadurch werden zwei Bauteilverbunde 13 der in Fig. 2 dargestellten Art erhalten.

Claims (6)

1. Verfahren zur Herstellung eines aus mehreren benachbart angeordneten, zylinderförmigen und dünnadrigen Bauteilverbundelementen (12) aus Kunststoff und einem diese zusammenhaltend umfassenden blockartigen Bauteil (14) bestehenden Bauteilverbundes (13) in einer Vergußform (6) eines Vergußwerkzeuges (1), bei welchem das blockartige Bauteil (14) durch Umspritzen der in die Vergußform (6) eingelegten Bauteilverbundelemente (12) mit flüssigem thermoplastischem Klebstoff und anschließendes Abkühlen gebildet und damit der Bauteilverbund (13) hergestellt wird, wobei röhrchenförmige Bauteilverbundelemente (12) mit geringfügigem Abstand zueinander derart in die Vergußform (6) des Vergußwerkzeuges (1) eingelegt werden, daß sich beide Enden außerhalb der Vergußform (6) befinden, und wobei kurz vor Beginn des Spritzvorgangs an einem Ende der Bauteilverbundelemente (12) Kühlluft in diese eingeblasen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauteilverbundelemente (12) in eine zwei beabstandet zueinander an­ geordnete Kavitäten (7, 8) aufweisende Vergußform (6) eingelegt werden, durch Umspritzen zwei blockartige Bauteile (14, 14') gebildet und durch an­ schließendes Durchtrennen der Bauteilverbundelemente (12) zwischen den beiden blockartigen Verbundelementen (14, 14') zwei Bauteilverbunde (13) hergestellt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauteilverbundelemente (12) zunächst mit ihrem einen Ende in einen Abstandshalter (3) eingelegt werden, mit diesem dem Vergußwerkzeug (1) zugeführt, mit Abstand zu dem Abstandshalter (3) in die Vergußform (6) eingelegt sowie dort festgeklemmt und am dem Abstandshalter gegenüberliegenden Ende in einer Kavität (11) einer Kühlluft in die Bauteilverbundelemente (12) einblasenden Kühlvorrichtung (5) festgelegt werden.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Bauteilverbundelemente (12) mit einem Durchmesser von 0,5 bis 6 mm, vorzugsweise 1 bis 2 mm, verarbeitet werden.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauteilverbundelemente (12) in einer Ebene nebeneinander angeord­ net werden.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Verfahren Aderschutzhüllen, insbesondere Lichtwellenleiter­ schutzhüllen zu einem Bauteilverbund (13) verarbeitet werden.