DE102005033681A1

DE102005033681A1 - Plastisch geformter Körper, thermoplastisch verformbares Granulat, Hohlstruktur und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE102005033681A1
Application number: DE102005033681A
Authority: DE
Inventors: Lars Prof. Dr. Frormann; Susanne Mackensen-Eder
Original assignee: KUNSTSTOFF FROEHLICH GmbH; Kunststoff-Frohlich GmbH
Current assignee: FRORMANN, LARS, PROF. DR.-ING., 08451 CRIMMITS, DE
Priority date: 2005-07-19
Filing date: 2005-07-19
Publication date: 2007-02-08
Also published as: WO2007009444A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen plastisch, insbesondere thermoplastisch geformten Körper, der zumindest teilweise aus einem plastisch geformten Material (2) ausgebildet ist und Hohlräume in dem Material aufweist, wobei in den Hohlräumen ein Hilfsstoff (34), insbesondere ein Schmiermittel, eingelagert ist und wobei der Körper aus dem Material derart ausgebildet ist, dass der Hilfsstoff aus dem Hohlraum heraustreten und mit fortschreitender Zeit zu einer Materialoberfläche des Körpers gelangen kann. Bereitgestellt wird dafür insbesondere ein thermoplastisch verformbares Granulat (5) mit Hohlräumen, in denen ein Hilfsstoff eingelagert ist. Der Hilfsstoff ist dabei in einer Hohlstruktur (3) aufgenommen. Angegeben werden außerdem Verfahren zum Herstellen eines themoplastischen Granulats bzw. eines thermoplastisch geformten Körpers. DOLLAR A Herstellbar ist damit insbesondere ein Bauteil (11), z. B. KFZ-Türhaltearm, mit einem Basiskörper (1) aus einem stabilen ersten Material zum Ausbilden eines statischen und starren Bauteils und aus einem thermoplastischen Körper auf zumindest einem Teil des Basiskörpers, wobei der thermoplastische Körper aus einem thermoplastischen Material zum Ausbilden einer selbst-schmierenden Gleitfläche (4) gegenüber einem mit dem Bauteil beweglich kontaktierbaren weiteren Bauteil (12) ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen plastisch geformten Körper, insbesondere thermoplastisch geformten Körper mit den oberbegrifflichen Merkmalen des Patentanspruchs 1, auf ein insbesondere thermoplastisch verformbares Granulat mit den oberbegrifflichen Merkmalen des Patentanspruchs 8, auf eine Hohlstruktur, insbesondere Hohlfaser mit den oberbegrifflichen Merkmalen des Patentanspruchs 16 bzw. auf Verfahren zu deren Herstellung.
Allgemein bekannt sind geformte Körper, welche aus thermoplastischem Granulat mittels eines Spritzgussverfahrens in einer Spritzgießvorrichtung in einer gewünschten Form hergestellt werden. Bekannt ist auch die Herstellung eines elastischen, flächigen Körpers aus thermoplastischem Granulat mittels eines Extrusionsverfahrens.

Allgemein bekannt ist die Ausbildung von Hohlstrukturen aus thermoplastischem Material. Ein Hohlfaser-Modul ist beispielsweise aus DE 102 59 661 A1 bekannt. Hohlfasern sind außerdem bekannt aus Flemming, Ziegmann, Roth, Faserverbundbauweisen, Halbzeuge und Bauweisen, Springer Verlag, 1996.

In vielen technischen Bereichen werden Bauteile verwendet, welche einen stabilen und starren Aufbau haben müssen und im Betriebszustand zueinander in Reibkontakt stehen. Ein Beispiel für ein solches Bauteil ist ein Haltearm einer Kraftfahrzeugtür, der aus metallischen Material gefertigt ist.

Solche Bauteile als Reibungspartner werden üblicherweise von außen mit Schmier- bzw. Gleitmittel versehen, um deren Reibungskoeffizienten zu verringern und somit die Lebensdauer der reibenden Bauteile zu erhöhen. Dabei sind als Schmiermittel insbesondere flüssige Schmierstoffe, wie z.B. Schmieröl, Schmierfette, Fettschmierstoffe, wie z.B. Graphit, oder auch gasförmige Schmierstoffe bekannt. Schmiermittel werden zur Schmierung eingesetzt und dienen zur Verringerung von Reibung und Verschleiß sowie zur Kraftübertragung, Kühlung, Schwingungsdämpfung, Dichtwirkung und dem Korrosionsschutz.

An Schmier- bzw. Gleitmittel werden einzeln oder auch gesamtheitlich hohe Anforderungen gestellt. Nachteilhaft sind für Schmiermittel insbesondere thermische Einflüsse durch z.B. Wärmezufuhr bzw. Wärmeabfuhr, chemische Einflüsse durch z.B. Wechselwirkung mit anderen Stoffen und Schmier- bzw. Gleitmittelalterung.

Das Auftragen eines Schmiermittels erfolgt vor allem von außen in das Reibungspaar. Je nach Viskosität des Schmiermittels kommen unterschiedliche Auftragsvarianten in Betracht, insbesondere Aufsprühen, ein Direktauftrag mittels Pinsel oder ein Auftrag über Zuleitungen, z.B. über Filze oder einen Docht. Insbesondere beim Aufsprühen kann über die Ansteuerung eines Sprühkopfes das Schmiermittel gezielt und definiert zur gewünschten Zeit aufgebracht werden. Dabei unterliegen diese Möglichkeiten der Schmierung Restriktionen. Die Dosierung der eingesetzten Gleit- oder Schmiermittel erfolgt nicht definiert, weshalb die Reibkräfte undefiniert beeinflusst werden, wodurch ein erhöhter Verschleiß bei fehlerhafter Schmiermitteldosierung erfolgt. Des Weiteren ist bei einer solchen Schmierung immer ein erhöhter Wartungsaufwand durch Nachschmierung notwendig.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen plastisch geformten Körper, insbesondere einen thermoplastisch geformten Körper, für eine universellere Einsetzbarkeit weiter zu entwickeln. Außerdem sollen ein insbesondere thermoplastisch verformbares Granulat und Verfahren zu deren Herstellung sowie neue Bauteile unter Verwendung eines derart verbesserten Körpers vorgeschlagen werden.

Diese Aufgabe wird durch einen plastisch geformten Körper, insbesondere thermoplastisch geformten Körper mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch ein thermoplastisch verformbares Granulat mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8, durch eine Hohlstruktur, insbesondere Hohlfaser, mit den Merkmalen des Patentanspruchs 16, durch ein Bauteil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 17 bzw. durch Verfahren zur Herstellung eines solchen Granulats bzw. Körpers mit den Merkmalen der Patentansprüche 22 bzw. 23 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand von abhängigen Ansprüchen.

Bevorzugt wird demgemäß ein plastisch, insbesondere thermoplastisch geformter Körper, der zumindest teilweise aus einem plastisch geformten Material ausgebildet ist und Hohlräume in dem plastisch geformten Material aufweist. Vorteilhaft ist dabei, dass in den Hohlräumen ein Hilfsstoff, insbesondere ein Schmiermittel, eingelagert ist und der Körper aus dem Material derart ausgebildet ist, dass der Hilfsstoff aus dem Hohlraum heraustreten und mit fortschreitender Zeit zu einer Materialoberfläche des Körpers gelangen kann.

Bevorzugt wird insbesondere ein Körper, bei dem der Hilfsstoff sich in einer Hohlstruktur befindet, wobei die Hohlstruktur unter einem Winkel quer, insbesondere senkrecht zu einer Spritzrichtung des Materials des Körpers und/oder der Materialoberfläche im geformten Material verläuft.

Bevorzugt wird insbesondere ein Körper, bei dem das Material derart ausgebildet ist, dass der Hilfsstoff zur Materialoberfläche hindurch diffundieren kann.

Bevorzugt wird insbesondere ein Körper, bei dem das Material aus einem offenporigen Schaum und/oder aus einem permeablen oder aus einem semi-permeablen Kunststoff ausgebildet ist.

Bevorzugt wird insbesondere ein Körper, bei dem der Körper durch ein textiles Material, durch eine Beschichtung eines textilen Materials und/oder durch eine textile Faser ausgebildet ist.

Bevorzugt wird insbesondere ein Körper, bei dem der Körper ein eigenständiges Bauteil oder eine Schicht auf einem Bauteil ausbildet. Bevorzugt wird insbesondere ein solcher Körper, bei dem das Bauteil als ein starrer, geformter Körper oder als ein elastischer, insbesondere flächiger Körper ausgebildet ist.

Bevorzugt wird demgemäß außerdem ein thermoplastisch verformbares Granulat aus zumindest teilweise einem thermoplastisch verformbaren Material zum Aufschmelzen in einem formgebenden Verfahren bzw. in einer formgebenden Vorrichtung und Hohlräumen in dem Material, wobei in den Hohlräumen ein Hilfsstoff, insbesondere ein Schmiermittel, derart eingelagert ist, dass der Hilfsstoff in einer formgebenden Vorrichtung bzw. in dem formgebenden Verfahren in solchen Hohlräumen des Materials verbleibt.

Bevorzugt wird insbesondere ein Körper oder Granulat bei denen der Hilfsstoff in einer eigenständigen Hohlstruktur mit einer Wandung aufgenommen ist, und die Hohlstruktur mit dem Hilfsstoff in dem Hohlraum des Materials aufgenommen ist oder den Hohlraum des Materials ausbildet.

Bevorzugt wird insbesondere ein Körper oder Granulat bei denen die Wandung der Hohlstruktur aus einem Material ausgebildet ist, welches den Hilfsstoff mit der Zeit austreten lässt.

Bevorzugt wird insbesondere ein Körper oder Granulat bei denen die Wandung der Hohlstruktur aus einem Material besteht, welches aufgrund einer thermischen Reaktion eine Verbindung mit dem Material des Granulats bzw. des geformten Körpers eingegangen ist.

Bevorzugt wird insbesondere ein Körper oder Granulat bei denen der Hilfsstoff ein Gleit- oder Schmiermittel ist.

Bevorzugt wird insbesondere ein Körper oder Granulat bei denen der Hilfsstoff elektrisch leitfähig und/oder gegenüber einem anderen Material als dem Material des Körpers oder des Granulats chemisch reaktiv ist.

Bevorzugt wird insbesondere ein Körper oder Granulat bei denen das plastische Material ein thermoplastisches Material, insbesondere ein thermoplastischer Kunststoff ist.

Bevorzugt wird insbesondere ein Körper oder Granulat bei denen das plastische Material eine Papier-Polymer-Verbindung und/oder Papier mit einem thermoplastischen Binder ist.

Bevorzugt wird demgemäß eine Hohlstruktur, die vorzugsweise als Hohlfaser ausgebildet ist und die insbesondere zum Einbringen in einen solchen Körper bzw. zum Einbringen in ein solches thermoplastisches Granulatausgebildet ist, wobei die Hohlstruktur ausgebildet ist aus einer Wandung und zumindest einem Hohlraum, der von einem Material der Wandung teilweise oder vollständig umschlossen ist. Vorteilhaft wird diese Hohlstruktur dadurch, dass der zumindest eine Hohlraum mit einem Hilfsstoff, insbesondere einem Schmiermittel, gefüllt ist.

Bevorzugt wird insbesondere ein Bauteil mit einem Basiskörper aus einem stabilen ersten Material zum Ausbilden eines insbesondere statischen und starren Bauteils und einem thermoplastischen Körper auf zumindest einem Teil des Basiskörpers, wobei der thermoplastische Körper aus einem thermoplastischen Material zum Ausbilden einer selbstschmierenden Gleitfläche gegenüber einem mit dem Bauteil beweglich kontaktierbaren weiteren Bauteil ausgebildet ist.

Bevorzugt wird insbesondere ein Bauteil, bei dem der thermoplastische Körper aus einem solchen Körper mit integriertem Hilfsstoff ausgebildet ist zum kontinuierlichen Bereitstellen eines als Schmiermittel ausgebildeten Hilfsstoff an der Gleitfläche.

Bevorzugt wird insbesondere ein Bauteil, bei dem das Bauteil als ein Fahrzeugtür-Haltearm für ein Kraftfahrzeug ausgebildet ist.

Bevorzugt wird insbesondere ein Bauteil, bei dem der Basiskörper aus einem metallischen Material ausgebildet ist.

Bevorzugt wird insbesondere ein Bauteil, bei dem der Basiskörper aus einem thermoplastischen Material anstelle aus einem üblicherweise metallischen Material ausgebildet ist.

Bevorzugt wird insbesondere ein Verfahren zum Herstellen eines thermoplastischen Granulats, bei dem zumindest eine Hohlstruktur mit einem Hilfsstoff gefüllt wird, die Hohlstruktur mit dem Hilfsstoff in ein thermoplastisches Material eingebracht wird und aus dem Material das Granulat erzeugt wird. Eingesetzt wird ein solches Granulat in einem Verfahren zum Herstellen eines thermoplastisch geformten Körpers, bei dem das thermoplastische Granulat mittels eines thermoplastisch verformenden Verfahrens und/oder mittels einer thermoplastisch verformenden Vorrichtung so in eine flächige oder geformte Form gebracht wird, dass dabei der Hilfsstoff mit fortschreitender Zeit kontinuierlich an eine Oberfläche des Körpers gelangen kann.

Unter der Oberfläche des Körpers ist in weiterem Sinn auch eine innerhalb eines Bauteils aus mehreren miteinander verbundenen Körpern befindliche Schichtgrenze zu verstehen. Bevorzugt wird jedoch darunter eine Oberfläche verstanden, die zuglich eine Außenfläche des Körpers ausbildet.

Ermöglicht wird somit die Einlagerung von Schmier- oder Gleitmitteln in Hohlstrukturen und die Nutzung dieser als Füllstoff oder Verstärkungsmaterial in Kunststoffen, wobei die Schmierung des aus diesem Werkstoff bestehenden Bauteils über Transportvorgänge des Schmier- bzw. Gleitmittels aus den Hohlstrukturen an die Bauteiloberfläche erfolgt.

Die Einlagerung von Schmier- oder Gleitmitteln in Hohlstrukturen und Nutzung dieser als Füll- oder Verstärkungsstoff in Kunststoffen hat die Aufgabe, Bauteile aus Kunststoff, welche als Gleit- bzw. Reibungspartner genutzt werden, zu schmieren, wobei das Schmier- oder Gleitmittel in die Hohlstrukturen eingelagert ist und über Transportvorgänge an die Oberfläche gelangt.

Durch die zunehmend höheren Qualitätsansprüche im Maschinenbau und anderen Industriezweigen bezüglich Genauigkeit, Funktion und Langlebigkeit von Produkten, besteht die Notwendigkeit und Möglichkeit, neue Produkte mit erhöhter Funktionalität aber auch Verfahren und Technologien die deren Verarbeitung ermöglichen, zu entwickeln und dem Markt zur Verfügung zu stellen. Beispielsweise können Bauteile wie z.B. KFZ-Türhaltearme aus einerseits einem Basiskörper aus einem starren und stabilen Material, z.B. Metall oder gemäß eigenständig erfinderischer Ausgestaltung aus Kunststoff, und aus andererseits einer darauf oder darum befindlichen Schicht aus einem Schmiermittel enthaltenden thermoplastischen Material hergestellt werden.

Ermöglicht wird dabei die Schmier- bzw. Gleitmitteleinbringung in ein Reibungspaar aus zwei derartigen Bauteilen. Neben einem Transport des Schmiermittels aus seitlich offenen Hohlfasern wird auch der Transport durch Diffusion aus einer geschlossenen Hohlstruktur nach einer Kapselung des Hilfsstoffs in polymeren Matrices bzw. solchen Hohlstrukturen vorteilhaft ermöglicht.

Das Einbringen in Kunststoffe als Material eines Bauteils oder als Schicht auf einem Bauteil ermöglicht das Gleit- oder Schmiermittel in Reibpaaren gezielt und kontinuierlich über Transportvorgänge zwischen die Reibungspartner zu dosieren.

Die beschriebene Verfahrensweise stellt somit eine geeignete, einfache sowie wirtschaftliche Möglichkeit dar, Kunststoffe in Reibungspaaren gezielt und kontinuierlich über den gesamten Wirkzeitraum zu schmieren, wobei die eingebrachte Hohlstruktur gleichzeitig als Füll- oder auch Verstärkungsstoff genutzt werden kann. Hierzu wird in einem ersten Schritt das Gleit- oder Schmiermittel in die Hohlfasern bzw. -struktur eingebracht, wobei diese im Weiteren mit Kunststoff zur polymeren Endkontur verarbeitet wird, z.B. mittels Extrusion oder Spritzgussverfahren.

Gegenüber der bekannten Schmiermitteldosierung von außen bietet die Verwendung eines thermoplastischen Materials mit gefüllten Hohlstrukturen die Möglichkeit intrinsisch, d.h. von innen, dem Reibungspaar über Transportvorgänge im Kunststoff Gleit- bzw. Schmiermittel gezielt dosiert zuzuführen.

Parameter bei der Schmierung können gezielt vorgegeben werden, wobei sich eine Vielzahl von Vorteilen ergibt, wie eine gezielte Dosierung des Gleit- bzw. Schmiermittels bei einer zugleich kontinuierlichen Dosierung. Vorteilhaft ist eine gleichzeitige Füll- bzw. Verstärkungswirkung der eingesetzten Hohlstrukturen für den Körper aus dem thermoplastischen Material. Vorteilhafterweise kann frisches Gleit- bzw. Schmiermittel kontinuierlich nachgeführt werden. Dies kann erheblich reduziert werden, da ein Nachschmieren entfällt. Reißkräfte des thermoplastischen Körpers können durch die Auswahl geeigneter thermoplastischer Materialien und Hohlfaserstrukturen mit jeweils individuellen Reißkräften deren Materials definiert werden. Eine fehlerhafte Dosierung des Schmiermittels durch das Wartungspersonal ist ausgeschlossen. Durch die Kapselung bzw. Integrierung des Schmierstoffs in den Innenraum des thermoplastischen Körpers wird eine Schmierstoffalterung verhindert oder reduziert.

Vorteilhaft ist die Einlagerung von Schmier- oder Gleitmitteln in Hohlstrukturen und die Nutzung dieser als Füll- oder Verstärkungsstoff in Kunststoffen sowohl beim Einsatz aktiver Funktionsstoffe als auch inaktiver Funktionsstoffe in den Hohlstrukturen oder Hohlfasern. Zur Einlagerung von Hilfsstoffen, wie Schmier- oder Gleitmitteln, können als Hohlstrukturen sowohl offene als auch geschlossene, d.h. gekapselte Strukturen, verwendet werden.

Ermöglicht wird vorteilhaft eine Einlagerung von Hilfsstoffen in Hohlstrukturen welche nicht nur als Hohlfasern sondern mit beliebigen Geometrien, wie Hohlkugeln, Hohlwürfel, etc. aufgebaut sind. Die Hohlstrukturen können als eigenständige Hohlkörper aus verschiedenartigsten Werkstoffen aufgebaut sein, vorzugsweise spritzbaren, extrudierbaren oder verspinnbaren Materialien.

Die Hohlstrukturen sind hinsichtlich deren Größe theoretisch nicht beschränkt, wobei sie vorzugsweise Dimensionen von wenigen μm bis zu einigen cm aufweisen können. Hohlfasern haben besonders bevorzugt einen Innendurchmesser im Bereich von 3 μm oder mehr bei einem besonders bevorzugten Verhältnis von Länge zu Durchmesser der Hohlfaser von 10.000 oder weniger.

Die zur Einlagerung in den Hohlstrukturen eingesetzten Hilfsstoffe können prinzipiell in jeder beliebigen dosierbaren Form vorliegen, insbesondere als Paste, Pulver, Fluid, Feststoff oder Gas.

Zusätzlich oder alternativ zu Gleit- und Schmiermitteln können auch andere Stoffe mit anderen Funktionen als Hilfsstoffe eingelagert werden, d.h. z.B. metallische Teilchen zur Erzeugung leitfähiger Bereiche oder Stoffe als eigenschaftssteigernde Partikel.

Eigenständig vorteilhaft ist die Einlagerung von Hilfsstoffen in Hohlstrukturen und die Nutzung dieser gefüllten Strukturen nicht nur in Kunststoffen sondern auch in anderen Werkstoffen, wie z.B. Papier oder Keramik. Erzielbar sind somit neben Papierverbindungen mit integrierten Hilfsstoffen auch Papier-Polymer-Verbindungen oder mit thermoplastischem Binder erzeugte Papiere.

Ein Ausführungsbeispiel wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 schematisch eine Spritzgussvorrichtung zum Herstellen eines thermoplastisch geformten Bauteils,
2 einen Ausschnitt des Körpers in Schnittdarstellung und
3 ein Bauteil aus einem Basiskörper und einem thermoplastischen Körper mit integriertem Schmiermittel.
Wie aus 1 ersichtlich, besteht eine beispielhafte Spritzgussvorrichtung 6 aus einem Granulatbehälter 60 zum Aufnehmen eines thermoplastischen Granulats 5 in einem ersten Schritt S1 und aus einer eigentlichen Spritzgusseinrichtung 62 mit einer Heizquelle zum Erhitzen des Granulats und mit einer Schnecke zum Transportieren der derart erzeugten thermoplastischen Masse. Die thermoplastische Masse wird in einem zweiten Schritt S2 in eine Spritzgussform 63 gespritzt. Nach dem Abkühlen und Aushärten wird das derart geformte Gussteil als Bauteil 11 der Spritzgussform 63 entnommen. Neben dem Spritzgussverfahren sind auch andere thermoplastische Verfahren, insbesondere ein Extrusionsverfahren einsetzbar.
In dem Granulat 5 ist zumindest eine Hohlstruktur 3, insbesondere eine Hohlfaser eingelagert. Die Hohlstruktur 3 besteht vorzugsweise aus einer außenseitigen Wandung 33 und ist mit einem Hilfsstoff 34 gefüllt. Auch Fasern, insbesondere Naturfasern, mit integrierten Hohlräumen sind als Hohlstruktur 3 zur Aufnahme eines solchen Hilfsstoffs 34 geeignet.
Als Hilfsstoff sind neben Schmiermitteln auch andere Stoffe vorteilhaft einlagerbar. Beispielsweise kann durch metallische Stoffe ein Bauteil bzw. Körper 2 aus einem leitfähigen Werkstoff bereit gestellt werden, wobei in einem solchen und eigenständig vorteilhaften Fall ein Transport des Hilfsstoffs zur Oberfläche des Körpers 2 optional entfallen kann.
Wie dies neben 1 auch aus 2 ersichtlich ist, besteht ein bevorzugtes Bauteil 11 aus einem Basiskörper 1 und einem darauf aufgebrachten oder damit zusammen erzeugten Körper 2 aus einem thermoplastischen Material. Durch die Herstellung aus einem Granulat 5 mit integrierten Hohlstrukturen 3 befinden sich in dem Material 2 viele Hohlstrukturen 3 mit darin befindlichem Hilfsstoff 34.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Material des Körpers 2 für den Hilfsstoff 34 diffusiv, so dass der Hilfsstoff 34 mit fortschreitender Zeit aus der Hohlstruktur heraus und zu der Oberfläche des Materials 2 gelangt. Im Fall von seitlich offenen Hohlfasern als den Hohlstrukturen 3 kann der Hilfsstoff seitlich heraus kommen. Insbesondere im Fall einer geschlossenen Hohlstruktur ist deren Wandung 33 aus einem Material, welches eine Diffusion des Hilfsstoffs 34 ermöglicht. Durch entsprechende Dimensionierungen und Materialien und Stoffe sind Bauteile mit beliebigen gewünschten Eigenschaften erzielbar.
Üblicherweise sollen Fasern bei Spritzgussverfahren in dem Körper 2 in dessen Spritzrichtung 64 verlaufen, um Schlieren zu vermeiden, was prinzipiell auch für die vorliegenden Hohlfasern 30 gilt. Vorteilhaft kann jedoch auch sein, alle oder ein Teil der als Hohlfasern 31 ausgebildeten Hohlstrukturen unter einem Winkel quer, insbesondere senkrecht zur Spritzrichtung 64 anzuordnen, so dass Faserschlieren gebildet werden. Insbesondere im Fall von Hohlfasern 31 mit offenem seitlichen Ende kann dadurch der darin aufgenommene Hilfsstoff 34 mit der Zeit direkt auf die oder in Richtung 32 zur Oberfläche des Materials bzw. Körpers 2 austreten.
Im Fall eines Schmiermittels als der Hilfsstoff 34 kann so ein über die Lebensdauer des Bauteils 11 dauerhafter Schmiermittelfilm bzw. Gleitfilm 4 als eine Schicht auf einer Oberfläche des Bauteils 11 bereitgestellt werden.
Das Einbringen des Hilfsstoffs 34 in als Hohlfasern ausgebildete Hohlstrukturen 3 kann beispielsweise durch Einfüllen von einer offen Seite der Hohlfaser aus erfolgen. Optional kann dabei auch eine das Einfüllen unterstützende Kapillarwirkung ausgenutzt werden. Zähflüssige oder pastenförmige Hilfsstoffe 34 können teilweise durch vorheriges Erwärmen verflüssigt werden, um das Einfüllen zu Erleichtern.
Denkbar ist aber auch ein Untermischen unter ein zumindest teilweise verflüssigtes thermoplastisches Material, so dass bei dessen Verfestigung die Hilfsstoffanteile darin eingeschlossen werden. In einem solchen Fall kann sogar das vorherige Einbringen in eine eigenständige Hohlstruktur mit einer Wandung 33 entfallen.
Im Endzustand des fertigen Bauteils 11 bzw. Körpers 2 kann der Hilfsstoff je nach Beschaffenheit mit der Zeit durch Diffusion aus der Hohlstruktur heraus und durch das Material des Körpers 2 hindurch dringen. Unterstützt oder aktiv aktiviert werden kann das Herauskommen des Hilfsstoffs aus der Hohlstruktur beispielsweise durch eine Erwärmung des Körpers in einen Temperaturbereich unterhalb der Schmelztemperatur des thermoplastischen Materials.
Unterstützt oder aktiv aktiviert werden kann das Herauskommen des Hilfsstoffs aus der Hohlstruktur beispielsweise auch durch eine Bewegung, z.B. Verbiegung des Körpers 2 oder dessen Anregung mit Schall- oder Ultraschallwellen. Je nach Wahl der Parameter des Materials des Körpers 2 und des Materials des Hilfsstoffs 34 kann somit ein Heraustreten des Hilfsstoffs aus der Hohlstruktur 3 kontinuierlich und/oder nur bei einer gezielten derartigen Aktivierung erzielt werden.
3 zeigt das Bauteil 11, welches z.B. als ein KFZ-Tür-Haltearm (KFZ: Kraftfahrzeug) ausgebildet ist. bevorzugt ist das Bauteil 11 aus einem Basiskörper 1 ausgebildet, welcher aus einem starren und statischen ersten Material gefertigt ist. Üblich ist dafür die Verwendung eines geschmiedeten oder gestanzten Stahlteils. Auf dem Basiskörper 1 ist ein zweiter Körper 2 ausgebildet, wobei der Körper 2 aus einem zweiten, thermoplastischen Material 2 mit den integrierten Hohlstrukturen 3 mit dem Hilfsstoff 34 ausgebildet ist. Im Fall des Haltearms ist der Körper 2 vorzugsweise wenige Millimeter stark ausgebildet.
Durch den an die Oberfläche des Bauteils 11 dringenden Hilfsstoff 34 wird ein Film 4 ausgebildet. Im Fall eines Schmiermittels als dem Hilfsstoff 34 bildet sich ein Schmiermittelfilm 4 aus, welcher den Reibungskoeffizienten des Bauteils 11 gegenüber einem zweiten Bauteil 12 als einem Reibungspartner reduziert. Insbesondere können neben Schmiermitteln als dem Hilfsstoff 34 alternativ oder zusätzlich andere Hilfsstoffe mit anderen Eigenschaften, z.B. zur Härtung der Oberfläche, in die Hohlstrukturen 3 eingebracht werden.
Besonders bevorzugt wird anstelle des Basiskörpers 1 aus einem metallischen Material ein Basiskörper 1 aus einem thermoplastischen Material mit geeignet starren und stabilen Eigenschaften eingesetzt. Das Bauteil 11 wird dadurch aus einer Kunststoff-Kunststoff-Verbindung zweier entsprechend miteinander verbundener Kunststoffe ausgebildet. Optional können auch thermoplastische Materialien mit einem Gehalt an fremden Stoffen, z.B. metallischen Anteilen verwendet werden. Ein Kunststoff-Kunststoff-Bauteil ermöglicht eine einfachere Herstellung in im Wesentlichen nur einem Herstellungsschritt in einem einzigen Werkzeug anstelle erst einer Fertigung des Metall-Basiskörpers und dann dessen Umspritzung mit dem Körper 2 aus dem thermoplastischen Material in einem anderen Werkzeug.
Allein die Verwendung eines Kunststoff-Bauteils als tragendes und stabilisierendes Bauelement ist unabhängig von der Verwendung der Hohlstrukturen mit dem Hilfsstoff von eigenständig erfinderischer Ausgestaltung. Ein reines Kunststoff-Bauteil hat ein geringeres Gewicht als ein Bauteil mit metallischen Komponenten. Auch eine geringere Geräuschentwicklung ist bei Kunststoff-Bauteilen gegenüber Bauteilen aus Metall zu verzeichnen.

Claims

Plastisch, insbesondere thermoplastisch geformter Körper (2), – der zumindest teilweise aus einem plastisch geformten Material ausgebildet ist und – Hohlräume in dem plastisch geformten Material aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass – in den Hohlräumen ein Hilfsstoff (34), insbesondere ein Schmiermittel, eingelagert ist und – der Körper (2) aus dem Material derart ausgebildet ist, dass der Hilfsstoff (34) aus dem Hohlraum heraustreten und mit fortschreitender Zeit zu einer Materialoberfläche des Körpers (2) gelangen kann.
Körper nach Anspruch 1, wobei der Hilfsstoff (34) sich in einer Hohlstruktur (3) befindet, wobei die Hohlstruktur (3) unter einem Winkel quer, insbesondere senkrecht zu einer Spritzrichtung (64) des Materials des Körpers (2) und/oder der Materialoberfläche im geformten Material verläuft.
Körper nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Material derart ausgebildet ist, dass der Hilfsstoff (34) zur Materialoberfläche hindurch diffundieren kann.
Körper nach einem vorstehenden Anspruch, wobei das Material aus einem offenporigen Schaum und/oder aus einem permeablen oder aus einem semi-permeablen Kunststoff ausgebildet ist.
Körper nach einem vorstehenden Anspruch, wobei der Körper (2) durch ein textiles Material, durch eine Beschichtung eines textilen Materials und/oder durch eine textile Faser ausgebildet ist.
Körper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Körper (2) ein eigenständiges Bauteil oder eine Schicht auf einem Bauteil (11) ausbildet.
Körper nach Anspruch 6, bei dem das Bauteil (11) als ein starrer, geformter Körper oder als ein elastischer, insbesondere flächiger Körper ausgebildet ist.
Thermoplastisch verformbares Granulat (5) aus – zumindest teilweise einem thermoplastisch verformbaren Material zum Aufschmelzen in einem formgebenden Verfahren bzw. in einer formgebenden Vorrichtung (6) und – Hohlräumen in dem Material, dadurch gekennzeichnet, dass – in den Hohlräumen ein Hilfsstoff (34), insbesondere ein Schmiermittel, derart eingelagert ist, dass der Hilfsstoff (34) in einer formgebenden Vorrichtung (6) bzw. in dem formgebenden Verfahren in solchen Hohlräumen des Materials verbleibt.
Körper nach einem der Ansprüche 1 bis 7 oder Granulat nach Anspruch 8, wobei der Hilfsstoff (34) in einer eigenständigen Hohlstruktur (3) mit einer Wandung (33) aufgenommen ist, und die Hohlstruktur mit dem Hilfsstoff (34) in dem Hohlraum des Materials aufgenommen ist oder den Hohlraum des Materials ausbildet.
Körper oder Granulat nach Anspruch 9, wobei die Wandung (33) der Hohlstruktur (3) aus einem Material ausgebildet ist, welches den Hilfsstoff (34) mit der Zeit austreten lässt.
Körper oder Granulat nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Wandung (33) der Hohlstruktur (3) aus einem Material besteht, welches aufgrund einer thermischen Reaktion eine Verbindung mit dem Material des Granulats (5) bzw. des geformten Körpers (2) eingegangen ist.
Körper oder Granulat nach einem vorstehenden Anspruch, wobei der Hilfsstoff (34) ein Gleit- oder Schmiermittel ist.
Körper oder Granulat nach einem vorstehenden Anspruch, wobei der Hilfsstoff (34) elektrisch leitfähig und/oder gegenüber einem anderen Material als dem Material des Körpers (2) oder des Granulats (5) chemisch reaktiv ist.
Körper oder Granulat nach einem vorstehenden Anspruch, wobei das plastische Material (2) ein thermoplastisches Material, insbesondere ein thermoplastischer Kunststoff ist.
Körper oder Granulat nach einem vorstehenden Anspruch, wobei das plastische Material (2) eine Papier-Polymer-Verbindung und/oder Papier mit einem thermoplastischen Binder ist.
Hohlstruktur, insbesondere Hohlfaser (3), insbesondere Hohlstruktur nach einem der Ansprüche 9 bis 11, insbesondere Hohlstruktur zum Einbringen in einen Körper nach einem der Ansprüche 1 bis 7 oder 9 bis 15 oder zum Einbringen in ein thermoplastisches Granulat nach einem der Ansprüche 8 bis 15, aus – einer Wandung (33) und – zumindest einem Hohlraum, der von einem Material der Wandung teilweise oder vollständig umschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass – der zumindest eine Hohlraum mit einem Hilfsstoff (34), insbesondere einem Schmiermittel, gefüllt ist.
Bauteil mit – einem Basiskörper (1) aus einem stabilen ersten Material zum Ausbilden eines insbesondere statischen und starren Bauteils (11) und – einem thermoplastischen Körper (2) auf zumindest einem Teil des Basiskörpers (1), wobei der thermoplastische Körper (2) aus einem thermoplastischen Material zum Ausbilden einer selbst-schmierenden Gleitfläche (4) gegenüber einem mit dem Bauteil (11) beweglich kontaktierbaren weiteren Bauteil (12) ausgebildet ist.
Bauteil nach Anspruch 17, wobei der thermoplastische Körper (2) aus einem Körper nach einem der Ansprüche 1 bis 7 oder 9 bis 15 ausgebildet ist zum kontinuierlichen Bereitstellen eines als Schmiermittel ausgebildeten Hilfsstoff (34) an der Gleitfläche.
Bauteil nach Anspruch 17 oder 18, wobei das Bauteil (11) als ein Fahrzeugtür-Haltearm für ein Kraftfahrzeug ausgebildet ist.
Bauteil nach einem der Ansprüche 17 bis 19, wobei der Basiskörper (1) aus einem metallischen Material ausgebildet ist.
Bauteil nach einem der Ansprüche 17 bis 19, wobei der Basiskörper (1) aus einem thermoplastischen Material ausgebildet ist.
Verfahren zum Herstellen eines thermoplastischen Granulats, bei dem – zumindest eine Hohlstruktur mit einem Hilfsstoff (34) gefüllt wird, – die Hohlstruktur mit dem Hilfsstoff (34) in ein thermoplastisches Material eingebracht wird und – aus dem Material das Granulat (5) erzeugt wird.
Verfahren zum Herstellen eines thermoplastisch geformten Körpers (2), bei dem ein thermoplastisches Granulat nach Anspruch 20 mittels eines thermoplastisch verformenden Verfahrens und/oder mittels einer thermoplastisch verformenden Vorrichtung (6) in eine flächige oder geformte Form gebracht und derart ausgebildet wird, dass der Hilfsstoff (34) mit fortschreitender Zeit kontinuierlich an eine Oberfläche des Körpers (2) gelangen kann.