DE102004007892A1

DE102004007892A1 - Plastics O-ring, as a seal in a vehicle air conditioning or cooling or air charging circuit, is of a halogenized or fluorinated material to withstand temperatures without splitting or aging

Info

Publication number: DE102004007892A1
Application number: DE200410007892
Authority: DE
Inventors: Martin Dipl.-Ing. Kaspar; Georg Dr.-Ing. Kämmler; Snjezana Dr. Boger
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG
Priority date: 2003-02-20
Filing date: 2004-02-17
Publication date: 2004-09-02

Abstract

The plastics O-ring (1), as a seal in a vehicle air conditioning or cooling or air charging circuit, uses a halogenized or fluorinated plastics material. It has a hydrophobic and anti-bacterial surface.

Description

Die Erfindung betrifft eine Klimaanlage, sowie ein Kunststoffteil, insbesondere ein in einer Klimaanlage oder einem Ladeluftkreislauf eines Kraftfahrzeugs verwendetes Kunststoffteil, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to an air conditioning system and a plastic part, in particular one in an air conditioner or a plastic part used for a charge air circuit of a motor vehicle, according to the generic term of claim 1.

Für die Herstellung von luft- oder ladeluftführenden Bauteilen in der Automobilindustrie werden vorwiegend glasfaserverstärkte Polyamide und andere Kunststoffe, wie PA66-, PA46-, PPA-, PPS-Formmassen verwendet. Diese glasfaserverstärkten Kunststoff-Formmassen unterliegen in Folge der Betriebsbeanspruchung und dem Kontakt mit heißer Ladeluft einem oxidativen Alterungsprozess (Hydrolyse). Dieser Alterungsprozess führt zu einem Abbau der Polymermatrix und einer Reduzierung des Haftverbunds zwischen den Glasfasern und der Polymermatrix und damit zu einer Versprödung und Abnahme der Zugfestigkeit. Dieses Alterungsverhalten muss bei der konstruktiven Auslegung der Kunststoff-Bauteile konstruktiv und/oder durch Wahl eines teueren Werkstoffes berücksichtigt werden.For the manufacture of air or charge air bearing components in the automotive industry are mainly glass fiber reinforced Polyamides and other plastics, such as PA66, PA46, PPA, PPS molding compounds used. These glass fiber reinforced Plastic molding compounds are subject to operating stress and the contact with hotter Charged air an oxidative aging process (hydrolysis). This aging process leads to a degradation of the polymer matrix and a reduction of the adhesive bond between the glass fibers and the polymer matrix and thus to a embrittlement and decrease in tensile strength. This aging behavior must be at the structural design of the plastic components constructive and / or by choosing an expensive material become.

Entsprechende glasfaserverstärkte Kunststoffe werden für kühlmittelführende Bauteile in der Automobilindustrie verwendet. Auch diese unterliegen in Folge der Betriebsbeanspruchung und der Beaufschlagung mit heißem Kühlmittel einem entsprechenden Alterungsprozess, mit entsprechenden Auswirkungen. Außerdem führen eindiffundierendes Wasser und Glykol zu einer Veränderung der technologischen Eigenschaften. Zwar verbessern sich die Zähigkeitseigenschaften, jedoch nimmt die Biegefestigkeit und die Zugfestigkeit ab, so dass diese Eigenschaftsänderungen bei der Konstruktion berücksichtigt werden müssen.Corresponding glass fiber reinforced plastics be for Coolant-carrying components used in the automotive industry. These too are subject to succession the operating stress and the application of hot coolant a corresponding aging process, with corresponding effects. In addition to lead diffusing water and glycol to a change the technological properties. Although the toughness properties improve, however, the flexural strength and the tensile strength decrease, so that these property changes considered in the design Need to become.

Ferner werden für die Abdichtung verschiedener Bauteile in einem Kältemittelkreislauf Dichtelemente, in aller Regel O-Ringe, aus einem Elastomerwerkstoff, wie EPDM oder HNBR, verwendet. Diese Elastomere haben jedoch im Vergleich zu anderen Werkstoffen, bedingt durch den weitmaschig vernetzten Polymeraufbau, ein großes freies Volumen. Dies begünstigt die Diffusion von Stoffen, insbesondere von Kältemittel, durch den Werkstoff des Dichtelements, wodurch ein ständiger Kältemittelverlust erfolgt. Um diesen Kältemittelverlust auszugleichen, ist eine Bevorratung von Kältemittel in einem Ausgleichsbehälter erforderlich. Ferner ist eine Nachfüllung in bestimmten Zeitabständen erforderlich. Hierbei sind zwar Fluorpolymere als Dichtungswerkstoffe bekannt. Diese sind aber deutlich teurer.Further, for the sealing of various Components in a refrigerant circuit Sealing elements, usually O-rings, made of an elastomer material, like EPDM or HNBR. However, these elastomers are in Compared to other materials, due to the wide-meshed crosslinked polymer construction, a large free volume. This favors the Diffusion of substances, in particular of refrigerant, by the material of the sealing element, whereby a constant loss of refrigerant takes place. Around this loss of refrigerant To compensate, it is necessary to store refrigerant in an expansion tank. There is also a refill at certain intervals required. Although fluoropolymers are known as sealing materials. These are much more expensive.

Weiterhin weisen Bauteile von Klimaanlagen gelegentlich nachteilige Eigenschaften bezüglich der Bildung von Geruchsstoffen auf, die im Innenraum des Fahrzeuges einen nicht immer angenehmen Eindruck erwecken können.Furthermore, components of air conditioners occasionally adverse properties regarding the formation of odors on the interior of the vehicle a not always pleasant impression.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Kunststoffteil für eine Klimaanlage oder einen Ladeluftkreislauf eines Kraftfahrzeugs mit verbesserten Eigenschaften zur Verfügung zu stellen.It is the object of the invention Plastic part for an air conditioner or a charge air circuit of a motor vehicle to provide with improved features.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Kunststoffteil mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.This task is solved by a plastic part with the features of claim 1. Advantageous Embodiments are the subject of the dependent claims.

Erfindungsgemäß ist ein Kunststoffteil, insbesondere für eine Klimaanlage oder einen Ladeluftkreislauf eines Kraftfahrzeugs, vorgesehen, welches halogeniert, d.h. mit einem Halogen, vorzugsweise mit Fluor oder auch mit Chlor, Brom, Jod etc., oberflächenbehandelt, ist.According to the invention, a plastic part, in particular for one Air conditioning system or a charge air circuit of a motor vehicle, provided, which halogenates, i. with a halogen, preferably with fluorine or also with chlorine, bromine, iodine, etc., surface-treated.

Hierbei kann es sich um ein glasfaserverstärktes Kunststoffteil und/oder ein Kunststoffteil beispielsweise aus PA, PPA, PPS, EPDM oder HNBR oder einer Kombination hiervon handeln.This may be a glass fiber reinforced plastic part and / or a plastic part, for example, PA, PPA, PPS, EPDM or HNBR or a combination thereof.

Bevorzugt ist das Kunststoffteil ein Bauteil eines Kühlkreislaufs, eines Luftladekreislaufs und/oder eines luftführenden Bereichs einer Klimaanlage. So kommen zum Beispiel ein Wasserkasten eines Kühlmittelkühlers, ein Heizkörper-Thermostat-Gehäuse, ein – Gehäuse einer Wasserpumpe oder ein Rohr oder Kanal oder gar ein Gehäuse einer Klimaanlage oder ein Teil davon in Frage. Ebenso kann das Kunststoffteil ein Dichtelement, insbesondere ein O-Ring sein, der beispielsweise in einem Kältemittel-Kreislauf einer Kraftfahrzeug-Heizungs-, -Belüftungs- und/oder -Klimaanlage (HVAC) verwendet wird. Bei diesen Anlagen (HVAC) sind in der Regel das Gehäuse, Luftverteil- und/oder Luftmischräume und/oder Luftführungskanäle im Fahrzeug aus Kunststoff gefertigt.The plastic part is preferred a component of a cooling circuit, an air-charging circuit and / or an air-conducting section of an air conditioning system. For example, a water box of a coolant radiator, a radiator thermostat housing, a housing of a Water pump or a pipe or channel or even a housing one Air conditioning or part of it in question. Likewise, the plastic part a sealing element, in particular an O-ring, for example in a refrigerant circuit a motor vehicle heating, ventilation and / or air conditioning system (HVAC) is used. In these systems (HVAC) are usually the housing, Luftverteil- and / or air mixing rooms and / or Air ducts in the vehicle made of plastic.

Die Bauteile können aus massivem Kunststoff und/oder aus Kunststoffschaum hergestellt werden. Vorzugsweise können in Klimaanlagen hart oder auch weich geschäumte Stoffe wie beispielsweise PU – Ester – Schaum, PU – Ether – Schaum und/oder PE – Schaum eingesetzt werden.The components can be made of solid plastic and / or be made of plastic foam. Preferably, in Air conditioning systems hard or soft foamed materials such as PU ester foam, PU ether foam and / or PE foam be used.

Es können aber auch weich geschäumte Werkstoffe auf EPDM – Basis oder Silikonbasis eingesetzt werden, die ebenfalls bei ungünstigen Betriebsbedingungen oder Umgebungsbedingungen zum Befall von Mikroorganismen neigen können.But it can also soft foamed materials on EPDM basis or silicone base are used, which are also unfavorable Operating conditions or environmental conditions for the infestation of microorganisms can tend.

Bevorzugt weist das halogenierte Kunststoffteil eine hydrophobe Oberfläche auf. Dadurch wird Wasser o.ä. abgewiesen und die Diffusion desselben durch das Kunststoffteil zumindest verringert, wodurch die Lebensdauer steigt.Preferably, the halogenated Plastic part on a hydrophobic surface. This will cause water etc. rejected and at least reduces the diffusion of the same through the plastic part, whereby the life increases.

Die Oberfläche des Kunststoffteils kann auch eine antimikrobiell und/oder antibakterielle Wirkung bzw. eine entsprechende Wirkung auf andere Organismen aufweisen, so dass die Bildung beziehungsweise Ansiedlung von (Mikro-)Organismen, beispielsweise im Lüftungssystem einer Klimaanlage verhindert oder zumindest minimiert wird.The surface of the plastic part can also an antimicrobial and / or antibacterial effect or a have corresponding effect on other organisms, so that the Formation or settlement of (micro) organisms, for example in the ventilation system Air conditioning is prevented or at least minimized.

Bevorzugt ist nur die Oberfläche halogeniert, was für die gewünschte Wirkung in aller Regel ausreicht, jedoch kann prinzipiell auch das gesamte Kunststoffteil halogeniert sein.Preferably, only the surface is halogenated, which for the desired Effect is sufficient in most cases, but in principle also the entire plastic part to be halogenated.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung weist das Kunststoffteil nach der Halogenierung eine mit Wasser säurebildende, besonders bevorzugt flusssäurebildende Oberfläche und/oder Volumen auf, so daß unter Umständen eine antimikrobielle Wirkung verstärkt wird. Säurebildend im Sinne der Erfindung bedeutet, daß bei Einwirkung oder Bildung von Wasser ein pH-Wert des Wassers kleiner als 7, bevorzugt kleiner als 5, besonders bevorzugt kleiner als 3 ist.According to a preferred embodiment of the invention, the plastic part according to the halogen nierung a water acid-forming, particularly preferably hydrofluoric acid-forming surface and / or volume, so that under certain circumstances, an antimicrobial effect is enhanced. Acid-forming in the context of the invention means that upon the action or formation of water, a pH of the water is less than 7, preferably less than 5, more preferably less than 3.

Die Halogenierung erfolgt nach Ausformung des Kunststoffteils auf an sich bekannte Weise. Besonders vorteilhaft kann die Halogenierung vor der Montage der Gesamtanlage, wie beispielsweise Klimaanlage, erfolgen, so daß die einzelnen Teile halogeniert werden.The halogenation takes place after formation of the Plastic part in a known manner. Especially advantageous can the halogenation before mounting the entire system, such as Air conditioning, done so that the individual parts are halogenated.

Gemäß eines weiteren erfindungsgemäßen Gedankens kann die Gesamtanlage, wie beispielsweise Klimaanlage, auch nach der Montage mit anderen Komponenten halogeniert werden.According to a further inventive concept can the whole facility, such as air conditioning, also after be halogenated during assembly with other components.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen, teilweise unter Bezugnahme auf die Zeichnung, im einzelnen erläutert. In der Zeichnung zeigen:In the following the invention is based on of exemplary embodiments, partially with reference to the drawing, explained in detail. In show the drawing:

1 einen Querschnitt eines O-Ringes, und 1 a cross section of an O-ring, and

2 einen Querschnitt eines O-Ringes gemäß einer Variante. 2 a cross section of an O-ring according to a variant.

Ein erfindungsgemäßer O-Ring 1, wie er als Dichtelement zur Abdichtung zwischen zwei Bauteilen in einem Kältemittel-Kreislauf einer Kraftfahrzeug-Klimaanlage verwendet wird, besteht vorliegend aus dem Elastomer EPDM.An inventive O-ring 1 , as it is used as a sealing element for sealing between two components in a refrigerant circuit of a motor vehicle air conditioning system, in this case consists of the elastomer EPDM.

Dieses wurde nach erfolgter Formgebung einer Fluorierung unterworfen, wobei Fluor in die oberflächennahe Schichten eindiffundiert und eingebunden wird. Durch das eingebundene Fluor erfolgt eine Art Sperrschichtbildung, so dass die Diffusionsrate von Gasen deutlich verringert wird.This was after the molding subjected to fluorination, with fluorine in the near-surface Layers are diffused and integrated. By the integrated Fluorine is a kind of barrier layer formation, so that the diffusion rate of Gases is significantly reduced.

Gemäß einer in 2 dargestellten Variante erfolgt die Fluorierung so lange, bis sich das Fluor über die gesamte Querschnittsfläche verteilt hat.According to a in 2 the fluorination is carried out until the fluorine has spread over the entire cross-sectional area.

Gemäß einem weiteren, nicht in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt eine Fluorierung eines Ladeluftkastens eines Ladeluftkreislaufs. Hierfür wird der fertig geformte Ladeluftkasten, welcher vorliegend aus glasfaserverstärktem PA66 besteht, einer fluorierenden Atmosphäre ausgesetzt. Die eingelagerten Fluoratome sind stark elektronegativ und bilden eine dichte Ladungswolke, die einen stark hydrophoben Charakter hat. Außerdem kann die Diffusionsgeschwindigkeit von Luftsauerstoff in oder durch den Ladeluftkasten deutlich reduziert werden. Somit kann durch die Fluorierung die Lebensdauer deutlich erhöht werden.According to another, not in the figure illustrated embodiment a fluorination of a charge air box of a charge air circulation takes place. Therefor is the finished molded charge air box, which in this case from fiberglass-reinforced PA66 is exposed to a fluorinating atmosphere. The stored Fluorine atoms are strongly electronegative and form a dense charge cloud, which has a strong hydrophobic character. In addition, the diffusion rate significantly reduced by atmospheric oxygen in or through the charge air box become. Thus, fluorination can significantly increase the lifespan elevated become.

Als nächstes Ausführungsbeispiel, das ebenfalls nicht in der Figur dargestellt ist, dient ein Rohr eines Kühlkreislaufs. Hierbei handelt es sich um ein glasfaserverstärktes PPA-Rohr; welches nach erfolgter Formgebung fluoriert wurde. Durch die Sperrschichtwirkung der chemisch eingebauten Fluoratome wird ein Eindringen von Kühlmittel im wesentlichen vermieden und der Alterungsprozess deutlich verzögert, so dass auch in diesem Fall die Lebensdauer erhöht werden kann.As the next embodiment, also is not shown in the figure, a pipe serves a cooling circuit. This is a glass fiber reinforced PPA pipe; which after was formed fluorination. Due to the barrier effect the chemically incorporated fluorine atoms will cause coolant ingress essentially avoided and the aging process significantly delayed, so that in this case the life can be increased.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist ein Wärmeübertrager, der beispielsweise als Ladeluftkühler verwendbar ist. Der Wärmeübertrager weist Rohre auf, die beispielsweise von Ladeluft durchströmbar und von Kühlluft umströmbar sind. Ein durch die Rohre strömendes Fluid wird in einem Verteilkasten auf die Rohre verteilt und nach einem Durchströmen der Rohre in einem Sammelkasten gesammelt. Der Verteil- und der Sammelkasten weisen Wandungen auf, die teilweise aus Kunststoff bestehen. Diese Kunststoffbestandteile des Wärmeübertragers sind durch ein erfindungsgemäßes Halogenieren insbesondere vor Oxidation besser geschützt und unter Umständen hinsichtlich ihrer Lebensdauer verbessert.Another embodiment is a heat exchanger, for example, as a charge air cooler is usable. The heat exchanger has pipes that can be traversed by, for example, charge air and of cooling air flow around are. A flowing through the pipes Fluid is distributed in a distribution box on the pipes and after a flow through the pipes collected in a collecting box. The distribution and the Collection boxes have walls that are partially made of plastic consist. These plastic components of the heat exchanger are in particular by a halogenation according to the invention better protected against oxidation and possibly improved in terms of their life.

Claims

Plastic part, in particular for an air conditioner or a cooling or charge air circulation of a motor vehicle, characterized in that the plastic part is halogenated.

Plastic part according to claim 1, characterized that the plastic part is fluorinated.

Plastic part according to claim 1 or 2, characterized that the plastic part is a glass fiber reinforced plastic part.

Plastic part according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the plastic part of PA, PPA, PPS, EPDM or HNBR or contains at least one of these materials.

Plastic part according to one of the preceding claims, characterized in that the plastic part is a component of a cooling circuit, an air-charging circuit and / or an air-conducting section of an air conditioning system is.

Plastic part according to one of the preceding claims, characterized in that the plastic part is a sealing element, in particular an O-ring ( 1 ) is.

Plastic part according to claim 7, characterized that the plastic part is made of an elastomer material.

Plastic part according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the plastic part has a hydrophobic surface.

Plastic part according to one of the preceding claims, characterized in that the Plastic part has a surface with antibacterial effect.

Plastic part according to one of the preceding claims, characterized in that only the surface of the plastic part is halogenated is.

Process for producing a plastic part according to one of the preceding claims, characterized that the finished molded plastic part is halogenated.

Process for producing a plastic part according to claim 11, characterized in that the plastic part is fluorinated.

Air conditioning, in particular for a motor vehicle, with at least a plastic part, which is designed according to one of claims 1 to 10.

Cooling circuit or charge air circuit, in particular for a motor vehicle, with at least a plastic part formed according to any one of claims 1 to 10, wherein the plastic part in particular integrated in a heat exchanger and / or component a collection container is.