DE102008017922A1

DE102008017922A1 - Laserschweissverbindung von Kunststoffrohren mit anderen Kunststoffteilen

Info

Publication number: DE102008017922A1
Application number: DE102008017922A
Authority: DE
Inventors: Thomas Übele; Ralph Kettl; Werner Kägi
Original assignee: EMS Patent AG
Current assignee: EMS Chemie AG
Priority date: 2007-06-27
Filing date: 2008-04-08
Publication date: 2009-01-02
Anticipated expiration: 2028-04-09
Also published as: KR101469999B1; JP2009018576A; DE102008017922B4; JP4836993B2; KR20080114613A; CN101332672A; CN103878974A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Laserschweißverfahren zum Erstellen einer Verbindung (1) eines Kunststoffrohrs (2) mit einem anderen Kunststoffteil (3), bei dem ein Ende (4) des Kunststoffrohrs (2) mit einem rohrförmigen Ende (5) des anderen Kunststoffteils (3) überlappend zusammengesteckt wird, wobei das Kunststoffrohrende (4) und das Kunststoffteilende (5) im Bereich der Verbindung (1) ein Innenmaß (6) bzw. ein Außenmaß (7) aufweisen, und wobei das größte Außenmaß (7) des im Bereich der Verbindung (1) innen liegenden Endes (4, 5) größer ist als das kleinste Innenmaß (6) des in diesem Bereich außen liegenden Endes (5, 4), wodurch sich zwischen den beiden Enden (4, 5) ein Anpressdruck bildet, der den gegenseitigen Wärmekontakt während dem Laserschweißen verbessert. Das erfindungsgemäße Laserschweißverfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die zusammengesteckten Enden (4) des Kunststoffrohrs (2) und des anderen Kunststoffteils (3) vorwiegend aus Polyamiden bestehen und ohne Verwendung eines Dorns festgehalten werden, währenddem ein zum Schweißen verwendeter Laserstrahl um die feststehende Rohrverbindung herumgelenkt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Laserschweissverfahren zum Erstellen einer Verbindung eines Kunststoffrohrs mit einem anderen Kunststoffteil, bei dem ein Ende des Kunststoffrohrs mit einem rohrförmigen Ende des anderen Kunststoffteils überlappend zusammengesteckt wird, wobei das Kunststoffrohrende und das Kunststoffteilende im Bereich der Verbindung ein Innenmass bzw. ein Aussenmass aufweisen, und wobei das grösste Aussenmass des im Bereich der Verbindung innen liegenden Endes grösser ist als das kleinste Innenmass des in diesem Bereich aussen liegenden Endes, wodurch sich zwischen den beiden Enden ein Anpressdruck bildet, der den gegenseitigen Wärmekontakt während dem Laserschweissen verbessert.
Verbindungen zwischen Kunststoffrohren und anderen Kunststoffteilen sind beispielsweise in der Automobilindustrie bekannt. Dort sind es insbesondere Kraftstoffleitungen, deren Anschlüsse bzw. deren Kupplungen mit den zum Leiten der Kraftstoffe verwendeten Kunststoffrohren dichtend und sicher verbunden werden müssen. Durch den steigenden Ethanolanteil im Kraftstoff kommt es oft zu einer deutlichen Quellung in den Kraftstoffleitungen, die dadurch weicher werden, so dass traditionelle Verbindungsstellen mit Schlaucholiven, wie diese z. B. aus DE 38 43 995 C2 bekannt sind, oder mit Tannzapfenprofilen den gestiegenen Druck- und Dichtigkeitsanforderungen nicht mehr Stand halten. Schlimmstenfalls kommt es zum Lösen einer Verbindung zwischen Leitungsrohr und Konnektor (z. B. in Form eines Schnellkupplungsstücks), so dass diese gegeneinander verdreht werden können, oder dass sich das Rohr gar vom Konnektor loslöst. Eine ähnliche Beobachtung wie bei Treibstoffleitungen musste auch bei Ölkühlleitungen ge macht werden, da auch dort die traditionellen Verbindungen (Tannzapfenprofile) wegen den erhöhten Temperaturen und Drücken oft versagen.
Zunehmend werden heute solche Verbindungen mittels Rotationsreibschweissen (vgl. EP 0 635 670 B1 ) oder mittels Kleben (vgl. DE 103 36 494 A1 ) hergestellt. Allerdings ist bekannt, dass sich beim Rotationsreibschweissen verfahrensbedingt entstehende Abriebpartikel im Innern der Leitung ansammeln und diese verunreinigen können. Auch mittels Kleben können störende Partikel oder gar Verengungen in der Rohrleitung auftreten.
Das Verbinden eines Kunststoffrohrs mit einem anderen Kunststoffteil mittels eines Laserschweissverfahrens ist aus EP 1 403 030 A1 bekannt. Die Aussenschicht des Kunststoffrohrs und des anderen Kunststoffteils wird beispielsweise mittels Zugabe von Russ, Kalziumsilikat oder Eisenoxid für Laserlicht undurchlässig, d. h. absorbierend, eingestellt. Ein Ende des Kunststoffrohrs wird mit einem rohrförmigen Ende des anderen Kunststoffteils überlappend zusammengefügt. Darüber wird ein aus einem für Laserlicht durchlässigen (d. h. lasertransparenten) Kunststoff hergestelltes Zwischenstück so positioniert, dass es sowohl einen Teil des Kunststoffrohrs als auch einen Teil des rohrförmigen Endes des anderen Kunststoffteils abdeckt und mit diesen beiden abgedeckten Teilen in gutem Wärmekontakt steht. Jeder abgedeckte Teil wird mittels Laserbestrahlung aufgeheizt und so mit dem in diesem Bereich aufschmelzenden Zwischenstück mit zumindest einer umlaufenden Schweissnaht verbunden. Das andere Kunststoffteil kann dabei ein Rohr, ein Schnellverschluss („Quick Connector"), ein Abzweig, ein Ventil oder ein Deckel für das Rohr sein.
Allgemein bekannt ist das Laser-Kunststoffschweissen aus dem Artikel „Laser-Kunststoffschweissen in allen Farben" von Böhm, Seiffert und Renner, der 2004 in der Nummer 23 des Schweizer Industriemagazins „Technischen Rundschau" (Swiss Professional Media AG, Wabern, Schweiz) veröffentlicht wurde. Dort wird insbesondere erwähnt, dass die Freiheit bei der Farbgebung der zu verschweissenden Bauteile bisher limitiert war, und dass die Absorption der Laserstrahlung in den meisten Fällen durch die eingebetteten Additive wie Pigmente bzw. Farbstoffe und nicht durch die Polymermatrix bestimmt wird. Da diese Absorber in der Regel ebenfalls eine ausgeprägte Eigenfarbe im sichtbaren Bereich aufweisen (im Fall von Russ z. B. ein Tiefschwarz) musste bisher ein Kompromiss zwischen dem technischen Design und den Farbwünschen geschlossen werden. Das ideale absorbierende Laseradditiv für die Anwendung bei transparenten Kunststoffen zeigt eine starke Absorption bei den gängigen Laserwellenlängen im nahen Infrarot(NIR)-Bereich, keine Absorption im sichtbaren Licht (d. h. keine Eigenfarbe, wobei aber gegebenenfalls eine für das Auge sichtbare Farbe nicht stört) und keine optische Streuung. Es beeinflusst die mechanischen Eigenschaften der Polymermatrix nicht, ist nicht toxisch und lässt sich auch bei hohen Spritzgusstemperaturen verarbeiten. Dies ist der Grund, warum Additive beim Laserschweissen von grösstem Interesse sind. Andererseits sind Farbstoffe bekannt (vgl. den erwähnten Artikel aus der "Technischen Rundschau"), die umgekehrt zwar den Laserstrahl passieren lassen, aber im sichtbaren Bereich einen Farbeindruck hervorrufen, d. h. lasertransparente Farbentwicklungen. Solche lasertransparenten Farbstoffe werden beim Laserdurchstrahlschweissen im oben liegenden Fügepartner eingesetzt, wenn für die Endanwendung eine Eigenfarbe des Kunststoffteils gewünscht wird.
Die deutsche Offenlegungsschrift DE 103 04 071 offenbart das Herstellen eines Verbundes von wenigstens zwei Rohren, welche radial auf Passung ineinander geschoben und Laserpunktverschweisst sind. Derartige Verbindungen lassen jedoch ein sicheres Durchführen von Flüssigkeiten oder Fluiden in den verbundenen Rohren nicht zu, weil durch das Punktschweissen keine dichten Verbindungen erzielt werden.
Die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2005 010 193 offenbart ein kostengünstiges Verfahren und eine Vorrichtung zum Verbinden von Rohren aus Kunststoff, bei welchem eine nicht-kohärente Lichtquelle (also kein Laser) eingesetzt wird.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 2 261 388 ist ein gattungsgemässes Verfahren zum Anschweissen eines Endstückes aus Kunststoff (Polyethylenkopf, pigmentiert, mit niedriger Dichte) an einem Kunststoffkörper (Polyethylenrohr, durchsichtig, mit hoher Dichte) bekannt. Das Endstück wird durch einen inneren Dorn gestützt und während dem Schweissen mit einer Drehzahl von 1500 U/min gedreht. Damit sich die miteinander zu verschweissenden Teile an der Grenzfläche möglichst innig berühren, so dass zum Verschmelzen der beiden Teile möglichst wenig Material geschmolzen zu werden braucht, wird vorzugsweise ein Presssitz zwischen den zu verschweissenden Teilen hergestellt. Alternativ kann eine Rippe auf dem Mantel zum Herstellen einer Druckberührung zwischen Kopf und Tubenkörper ausgebildet sein. In jedem Fall werden Tubenkörper und Kopf auf einem rotierenden Dorn montiert und so angeordnet, dass sich der zu schweissende Bereich in der Nähe des Brennpunktes einer Linse befindet, die von einem Laserstrahl durchstrahlt wird. Die Oberfläche dieses Dorns ist zweckmässigerweise poliert, damit eine maximale Reflexion des Laserstrahls erzielt wird. Dieses Verfahren kann für das Anschweissen von geraden Rohren oder Tubenkörpern an einen Kopf oder Kunststoffteil gute Dienste leisten, es hat aber den Nachteil, dass der Dorn nach dem Verschweissen entfernt werden muss, was insbesondere bei nicht-geraden Rohren Probleme verursachen oder gar unmöglich sein kann.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein alternatives Verfahren vorzuschlagen, bei welchem die Vorteile des Laserschweissverfahrens genutzt und die Nachteile der aus dem Stand der Technik bekannten Verbindungen vermieden werden können.
Diese Aufgabe wird mit dem erfindungsgemässen Laserschweissverfahren gemäss den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 erfüllt. Dieses Laserschweissverfahren dient zum Erstellen einer Verbindung eines Kunststoffrohrs mit einem anderen Kunststoffteil, bei dem ein Ende des Kunststoffrohrs mit einem rohrförmigen Ende des anderen Kunststoffteils überlappend zusammengesteckt wird, wobei das Kunststoffrohrende und das Kunststoffteilende im Bereich der Verbindung ein Innenmass bzw. ein Aussenmass aufweisen, und wobei das grösste Aussenmass des im Bereich der Verbindung innen liegenden Endes grösser ist als das kleinste Innenmass des in diesem Bereich aussen liegenden Endes, wodurch sich zwischen den beiden Enden ein Anpressdruck bildet, der den gegenseitigen Wärmekontakt während dem Laserschweissen verbessert. Das erfindungsgemässe Laserschweissverfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die zusammengesteckten Enden des Kunststoffrohrs und des anderen Kunststoffteils vorwiegend aus Polyamiden bestehen und ohne Verwendung eines Dorns festgehalten werden, währenddem ein zum Schweissen verwendeter Laserstrahl um die feststehende Rohrverbindung herum gelenkt wird.
Besonders bevorzugt wird bei diesem Laserschweissverfahren, dass das Kunststoffteilende eine Innenoberfläche oder eine Aussenoberfläche aufweist, welche zumindest eine das Innenmass verringernde oder das Aussenmass vergrössernde Reliefstruktur umfasst, wodurch sich beim Zusammenstecken der beiden Enden ein vergrösserter Anpressdruck bildet, der den gegenseitigen Wärmekontakt während dem Laserschweissen weiter verbessert.
Weitere bevorzugte und erfindungsgemässe Merkmale ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Vorteile des erfindungsgemässen Verfahrens umfassen:

– Durch die Verwendung einer lasertransparenten Leitung und eines absorbierenden Konnektors (Standardprodukt schwarz) können die Dichtigkeit und die Konnektor Auszugskräfte deutlich verbessert werden. Ebenso ist eine extreme Verbesserung nach Kraftstofflagerung feststellbar.
– Im Gegensatz zu dem aus dem Stand der Technik bekannten Laserschweissen (vgl. EP 1 403 030 A1 ) ist keine zusätzliche Hülse, d. h. kein zusätzliches Zwischenstück notwendig.
– Durch den Einsatz von Reliefstrukturen am Konnektor wird der Wärmekontakt zwischen den beiden zu verschweissenden Komponenten intensiviert und damit die Schweissnaht bzw. die Schweisspunkte verbessert.

Die vorliegende Erfindung soll nun an Hand von ausgewählten, beispielhaften Ausführungsformen, die den Umfang der Erfindung nicht einschränken sollen, erläutert werden. Dabei zeigt:
1 einen axialen Teilschnitt durch einen Schlauchanschlussstutzen mit aufgestecktem Kunststoffrohr, gemäss einer ersten Ausführungsform;
2 einen axialen Teilschnitt durch einen Schlauchanschlussstutzen mit aufgestecktem Kunststoffrohr, gemäss einer zweiten Ausführungsform;
3 einen axialen Teilschnitt durch einen Schlauchanschlussstutzen mit aufgestecktem Kunststoffrohr, gemäss einer dritten Ausführungsform;
4 einen axialen Teilschnitt durch einen Schlauchanschlussstutzen mit aufgestecktem Kunststoffrohr, gemäss einer vierten Ausführungsform;
5 einen axialen Teilschnitt durch einen Schlauchanschlussstutzen mit aufgestecktem Kunststoffrohr, gemäss einer fünften Ausführungsform;
6 einen axialen Teilschnitt durch einen Schlauchanschlussstutzen mit aufgestecktem Kunststoffrohr, gemäss einer sechsten Ausführungsform;
7 einen axialen Teilschnitt durch einen Schlauchanschlussstutzen mit aufgestecktem Kunststoffrohr, gemäss einer siebenten Ausführungsform;
8 einen axialen Teilschnitt durch einen Schlauchanschlussstutzen mit aufgestecktem Kunststoffrohr, gemäss einer achten Ausführungsform;
9 einen axialen Teilschnitt durch einen Schlauchanschlussstutzen mit aufgestecktem Kunststoffrohr, gemäss einer neunten Ausführungsform;
10 einen axialen Teilschnitt durch einen Schlauchanschlussstutzen mit eingestecktem Kunststoffrohr, gemäss einer zehnten Ausführungsform;
11 einen axialen Teilschnitt durch einen Schlauchanschlussstutzen mit eingestecktem Kunststoffrohr, gemäss einer elften Ausführungsform;
12 einen axialen Teilschnitt durch einen Schlauchanschlussstutzen mit eingestecktem Kunststoffrohr, gemäss einer zwölften Ausführungsform.
1 zeigt eine mit dem erfindungsgemässen Laserschweissverfahren erstellte Verbindung 1 eines Kunststoffrohrs 2 mit einem anderen Kunststoffteil 3. Das Kunststoffrohr 2 kann ein Monorohr oder ein Mehrschichtrohr sein. Dabei wird ein Ende 4 des Kunststoffrohrs 2 mit einem rohrförmigen Ende 5 des anderen Kunststoffteils 3 überlappend zusammengesteckt. Das Kunststoffrohrende 4 und das Kunststoffteilende 5 weisen im Bereich der Verbindung 1 ein Innenmass 6 bzw. ein Aussenmass 7 auf. Das grösste Aussenmass 7 des im Bereich der Verbindung 1 innen liegenden Endes 5 ist grösser als das kleinste Innenmass 6 des in diesem Bereich aussen liegenden Endes 4. Bevorzugt übertrifft das grösste Aussenmass 7 dieses Schlauchanschlussstutzens das kleinste Innenmass 6 des Kunststoffrohrendes 4 mindestens um 0.05 mm (z. B. bei einer typischen Automobil-Kraftstoffleitung aus Kunststoff mit 6 mm Innendurchmesser und 8 mm Aussendurchmesser), oder allgemein ausgedrückt mindestens um 1%. Durch dieses Übermass des grössten Aussenmasses 7 bildet sich zwischen den beiden Enden 4,5 ein Anpressdruck, der den gegenseitigen Wärmekontakt während dem Laserschweissen verbessert. Noch bevorzugter ist ein Übermass von mindestens 5%, besonders bevorzugt eines von mindestens 10%.
In den in den 1 und 3 gezeigten Laserschweissverbindungen wurde das Kunststoffrohrende 4 über das Kunststoffteilende 5 gesteckt. Das innen liegende Kunststoffteilende 5 weist zumindest eine für Laserlicht weitgehend undurchlässig eingestellte Aussenoberfläche 8 auf und das Kunststoffrohrende 4 ist zumindest im Bereich der vorgesehenen Verbindung 1 für Laserlicht weitgehend transpa rent. Das Kunststoffrohrende 4 wird mit Laserlicht (gezackter Pfeil) durchstrahlt, bis sich die bestrahlte Aussenoberfläche 8 des Kunststoffteilendes 5 und die darauf gepresste Innenoberfläche 9 des Kunststoffrohrendes 4 erwärmt und aufschmilzt, so dass an der bestrahlten Stelle zumindest eine hier im wesentlichen entlang des Umfanges der beiden zusammengesteckten Enden 4,5 umlaufende Schmelzverbindung 10 zwischen dem Kunststoffrohr 2 und dem anderen Kunststoffteil 3 gebildet wird. Tatsächlich wurden in der ersten und dritten Ausführungsform der erfindungsgemässen Laserschweissverbindung (vgl. 1 und 3) nur ein einzige umlaufende und damit dichtende Schweissnaht gebildet. Im Unterschied dazu weist die erfindungsgemässe Laserschweissverbindung gemäss der zweiten Ausführungsform (vgl. 2) eine doppelte umlaufende Schweissnaht auf. Wahlweise könnte eine dieser beiden Schweissnähte als eine Kette von mehreren, zu einander beabstandeten Schweisspunkten (nicht gezeigt) ausgebildet sein.
Falls gar keine vollständig umlaufende Schweissnaht erzeugt wird, und die Schweisspunkte nur zur mechanischen Verankerung dienen, verwendet man bevorzugt zusätzlich zu den punktförmigen Schmelzverbindungen eine Gummidichtung, z. B. in der Form eines O-Rings. Für eine solche Dichtung würde man im Überlappungsbereich des Kunststoffrohrendes 4 und des Kunststoffteilendes 5 eine Stelle geometrisch geeignet gestalten.
An der Stelle von oder zusätzlich zu punktförmigen Schweissverbindungen können generell auch mehrere kurze, nicht-umlaufende Schweissnähte ausgebildet werden. Speziell bevorzugt sind dabei drei kurze Schweissnähte, die vorzugsweise gleichmässig auf dem Umfang des Kunststoffrohrendes 4 bzw. Kunststoffteilendes 5 verteilt sind und im wesentlichen dem Umfang eines dieser Enden 4,5 folgen.
Die 2 zeigt eine mit dem erfindungsgemässen Laserschweissverfahren hergestellt Verbindung 1, bei welcher das Kunststoffrohrende 4 über das Kunststoffteilende 5 gesteckt wurde. Das hier dargestellte Kunststoffrohrende 4 umfasst zumindest im Bereich der vorgesehenen Verbindung 1 eine für Laserlicht weitgehend undurchlässig eingestellte, innere Schicht 11 (z. B. mit Russ schwarz eingefärbt bzw. antistatisch ausgerüstet). Die Dicke dieser Schicht 11 ist vorzugsweise dem verwendeten Laserlicht so angepasst (d. h. noch so dünn), dass sie sich beim Bestrahlen zusammen mit der nicht bestrahlten Aussenoberfläche 8 des Kunststoffteilendes 5 erwärmt und aufschmilzt, so dass an der bestrahlten Stelle zumindest eine Schmelzverbindung 10 zwischen dem Kunststoffrohr 2 und dem anderen Kunststoffteil 3 gebildet wird. Bevorzugt ist die innere Schicht 11 eine ESD-Schicht (ESD = electrostatically discharged), welche über die ganze Verbindung 1 elektrisch leitend mit dem anderen Kunststoffteil 3, welches hier ebenfalls elektrisch leitend ausgebildet ist, verbunden wird. Die elektrische Leitfähigkeit der ESD-Schicht wird mittels an sich bekannten Additiven, wie z. B. Leitruss, Carbonfibrillen, Graphitfibrillen (Kohlenstoffnanoröhrchen), Stahlfasern, etc. eingestellt.
Die dritte Ausführungsform (vgl. 3) unterscheidet sich von den beiden ersten insbesondere durch das Ausbilden eines Haltehakens 17 in Form einer umlaufenden Rippe. Dieser Haltehaken 17 eignet sich zum sicheren Halten des Kunststoffrohrendes 4 gegenüber dem vorzugsweise am Kunststoffteilende 5 ausgebildeten Anschlag 18, bis die Schweissverbindung 10 hergestellt ist. Zudem wird mit dem Haltehaken 17 die Abzugskraft der fertigen Verbindung erhöht. Gegebenenfalls kann auf das Ausbilden eines Anschlags 18 verzichtet werden (nicht gezeigt).
Die 4 zeigt wie die vorangehenden einen axialen Teilschnitt durch einen Schlauchanschlussstutzen mit aufgestecktem Kunststoffrohr. Diese vierte Ausführungsform der erfindungsgemässen Laserschweissverbindung unterscheidet sich von den vorhergehenden dadurch, dass das Kunststoffteilende 5 eine Aussenoberfläche 8 aufweist, welche zumindest eine das Aussenmass 7 vergrössernde Reliefstruktur 14 umfasst (hier in Form einer umlaufenden Auswölbung gezeigt), wodurch sich beim Zusammenstecken der beiden Enden 4,5 ein vergrösserter Anpressdruck bildet, der den gegenseitigen Wärmekontakt während dem Laserschweissen weiter verbessert.
Insbesondere dank der Reliefstruktur 14 übertrifft das grösste Aussenmass 7 das kleinste Innenmass 6 des Kunststoffrohrendes 4 in vorteilhafter Weise um ca. 1 mm bis ca. 4 mm (bei einer typischen Automobil-Kraftstoffleitung aus Kunststoff mit 6 mm Innendurchmesser und 8 mm Aussendurchmesser), oder allgemein ge sagt um 15% bis 70%. Durch dieses Übermass des grössten Aussenmasses 7 bildet sich zwischen den beiden Enden 4, 5 ein Anpressdruck, der den gegenseitigen Wärmekontakt während dem Laserschweissen noch weiter verbessert. Vorzugsweise wird zumindest eine umlaufende Schmelzverbindung 10 auf der Reliefstruktur 14 des anderen Kunststoffteils 3 angeordnet.
In bevorzugten Teststücken (vgl. den unten dargestellten Test für die Dichtigkeit der Verbindung 1 und die Konnektor-Auszugskräfte) übertrifft das grösste Aussenmass 7 dieses Schlauchanschlussstutzens das kleinste Innenmass 6 des Kunststoffrohrendes 4 um 2.5 mm oder ca. 41%. Der beispielhafte effektive Innendurchmesser des Kunststoffrohrendes 4 und der beispielhafte effektive Aussendurchmesser des Kunststoffteilendes 5 beträgt jeweils 6 mm. Durch die Reliefstruktur 14 an der Aussenoberfläche 8 des Kunststoffteilendes 5 vergrössert sich der grösste Aussendurchmesser 7 in diesem Beispiel auf 8.5 mm bzw. um ca. 41%. Kunststoffrohre und Kunststoffteile mit abweichenden Dimensionen (grösseren oder kleineren Durchmessern) erreichen mit entsprechenden Über- bzw. Untermassen dieselben Effekte.
Die 5 zeigt wie die vorangehenden einen axialen Teilschnitt durch einen Schlauchanschlussstutzen mit aufgestecktem Kunststoffrohr. Im Unterschied zur vierten Ausführungsform der erfindungsgemässen Laserschweissverbindung wurde hier auf das Ausbilden eines Haltehakens 17 verzichtet und es wurden zwei umlaufende Schweissverbindungen 10 in Form von dichtenden Schweissnähten erzeugt.
Die 6 zeigt wie die vorangehenden einen axialen Teilschnitt durch einen Schlauchanschlussstutzen mit aufgestecktem Kunststoffrohr. Im Unterschied zur vierten Ausführungsform der erfindungsgemässen Laserschweissverbindung wurde hier auf das Ausbilden eines Haltehakens 17 nicht verzichtet und die Reliefstruktur 14 in zwei Teile getrennt. Tatsächlich wurden im Zusammenhang mit den beiden Reliefstrukturen 14 und dem verbreiterten Haltehaken 17 drei umlaufende Schweissverbindungen 10 in Form von dichtenden Schweissnähten erzeugt.
Die 7 zeigt wie die vorangehenden einen axialen Teilschnitt durch einen Schlauchanschlussstutzen mit aufgestecktem Kunststoffrohr. Im Unterschied zur sechsten Ausführungsform der erfindungsgemässen Laserschweissverbindung wurde hier auf das Ausbilden eines Haltehakens 17 verzichtet, die Reliefstruktur 14 in drei Teile getrennt und im Zusammenhang mit den drei Reliefstrukturen 14 drei umlaufende Schweissverbindungen 10 in Form von dichtenden Schweissnähten erzeugt. Liegen diese drei Schweissnähte nahe genug beieinander, so kann ein Verschmelzen der drei Schweissnähte miteinander eintreten, so dass auf diese Weise eine speziell breite Schweissnaht erzeugt wird.
Die 8 zeigt wie die vorangehenden einen axialen Teilschnitt durch einen Schlauchanschlussstutzen mit aufgestecktem Kunststoffrohr. Allerdings ist hier in der achten Ausführungsform das Kunststoffrohr 2 mehrschichtig aufgebaut und umfasst eine innere Schicht 11, welche für Laserlicht nicht transparent ist. Beim Kunststoffrohrende 4 werden in einem ersten Bereich 15 der vorgesehenen Verbindung 1 erfindungsgemäss alle für Laserlicht nicht transparenten Schichten entfernt, so dass nur die für Laserlicht weitgehend transparente Aussenschicht und unter Umständen die Zwischenschicht des Kunststoffrohrs 2 am Kunststoffteilende 5 aufliegt und beim Laserschweissen mit jenem eine Schmelzverbindung 10 eingeht. Bevorzugt ist diese innere Schicht 11 eine ESD-Schicht, welche in einem zweiten Bereich 16 der vorgesehenen Verbindung 1 elektrisch mit dem anderen Kunststoffteil 3 im innigen Kontakt ist. Das Ausbilden eines Haltehakens 17 im zweiten Bereich 16 am Kunststoffteilende 5 verbessert zusätzlich den elektrischen Kontakt der ESD-Schicht zum elektrisch leitenden Schlauchanschlussstutzen. Eine Ausführung gemäss 8 bietet sich dann an, wenn die laserabsorbierende Innenschicht so dick ist bzw. eine so hohe Konzentration an laserabsorbierenden Additiven enthält, dass der grössere Teil der Laserenergie bereits in dieser Innenschicht in Wärme umgewandelt würde statt an der Kontaktstelle zum anderen Kunststoffteil 3.
Die 9 zeigt wie die vorangehenden einen axialen Teilschnitt durch einen Schlauchanschlussstutzen mit aufgestecktem Kunststoffrohr. Allerdings ist hier in der neunten Ausführungsform das Kunststoffrohr als Wellrohr 19 ausgebildet.
Das grösste Aussenmass 7 des im Bereich der Verbindung 1 innen liegenden Endes 5 ist grösser als das kleinste Innenmass 6 des in diesem Bereich aussen liegenden Endes 4 des Wellrohrs 19. Bevorzugt übertrifft auch hier das grösste Aussenmass 7 dieses Schlauchanschlussstutzens das kleinste Innenmass 6 des Kunststoffrohrendes 4 mindestens um die bereits oben angegebenen Prozentwerte. Durch dieses Übermass des grössten Aussenmasses 7 bildet sich zwischen den beiden Enden 4,5 ein Anpressdruck, der den gegenseitigen Wärmekontakt während dem Laserschweissen verbessert. Falls das Wellrohr 19 zum Leiten von Fluiden (d. h. Flüssigkeiten, Dämpfen oder Gasen, z. B. Frischluft) dient, sind die beiden Schweissverbindungen 10 (zumindest aber eine davon) vorzugsweise als umlaufende Schweissnähte ausgebildet. Falls das Wellrohr 19 hingegen nur als Schutzrohr wie z. B. für elektrische Leitungen dienen soll, ist eine dichtende Verbindung zwischen dem Kunststoffrohrende 4 und dem Kunststoffteilende 5 nicht notwendig; in diesem Fall genügt eine sichere Fixierung des Wellrohrs 19 (welche bevorzugt in den Wellentälern vollzogen wird) mittels einer Reihe von zumindest im wesentlichen dem Umfang des Wellrohrs folgenden Schweisspunkten und/oder kurzen, untereinander nicht zusammenhängenden Schweissnähten. Auch hier verbessert das Anbringen eines Reliefs 14 auf der Aussenoberfläche 8 des Kunststoffteilendes 5 den Wärmekontakt zum Wellrohr 19 während dem Erstellen der Schweissverbindungen 10.
Im Gegensatz zu den bisher gezeigten Figuren zeigen die 10 bis 12 einen axialen Teilschnitt durch einen Schlauchanschlussstutzen, bei dem das Kunststoffrohrende 4 in das Kunststoffteilende 5 hinein gesteckt wird. In der zehnten Ausführungsform der mit dem erfindungsgemässen Laserschweissverfahren hergestellt Verbindung 1, bei dem das Kunststoffrohrende 4 in das Kunststoffteilende 5 hinein gesteckt wird, weist das innen liegende Kunststoffrohrende 4 zumindest eine für Laserlicht weitgehend undurchlässig eingestellte Aussenoberfläche 12 auf. Dagegen ist das Kunststoffteilende 5 zumindest im Bereich der vorgesehenen Verbindung 1 für Laserlicht weitgehend transparent. Beim Erstellen der Schmelzverbindung 10 wird das Kunststoffteilende 5 mit Laserlicht (gezackter Pfeil) durchstrahlt, bis sich die bestrahlte Aussenoberfläche 12 des Kunststoffrohrendes 4 und die darauf gepresste Innenoberfläche 13 des Kunststoffteilendes 5 erwärmen und aufschmelzen, so dass an der bestrahlten Stelle eine Schmelzverbindung 10 zwischen dem Kunststoffrohr 2 und dem anderen Kunststoffteil 3 gebildet wird.
In einer elften, alternativen Ausführungsform (vgl. 11) umfasst das Kunststoffteilende 5 am Ende zusätzlich einen inneren Haltehaken (umlaufende Rippe) 17.
In einer in der 12 dargestellten, zwölften Ausführungsform (die vom Prinzip her einer Umkehrung der vierten Ausführungsform entspricht), weist das Kunststoffteilende 5 eine Innenoberfläche 13 auf, welche zumindest eine das Innenmass 6 verringernde Reliefstruktur 14 umfasst, wodurch sich beim Zusammenstecken der beiden Enden 4,5 ein vergrösserter Anpressdruck bildet, der den gegenseitigen Wärmekontakt während dem Laserschweissen weiter verbessert. Wie schon in der vierten Ausführungsform der erfindungsgemässen Laserschweissverbindung wurde hier auf das Ausbilden eines (diesmal inneren) Haltehakens 17 nicht verzichtet.
Was das Über- bzw. Untermass der sich überlappenden Durchmesser der beiden zu verbindenden Teile betrifft, gelten auch bei der Variante mit dem hineingesteckten Rohr dieselben bevorzugten Prozentwerte wie bei den Ausführungsformen mit dem aufgesteckten Rohr.
In allen Figuren sind Kunststoffrohrende 4 und Kunststoffteilende 5 abgebildet, welche einen rotationssymmetrischen Querschnitt aufweisen. Dadurch ist das kleinste Innenmass 6 ein Innendurchmesser und das grösste Aussenmass 7 ein Aussendurchmesser. Es wird jedoch ausdrücklich angemerkt, dass ein Rohr nicht in jedem Fall einen kreisrunden Querschnitt zu haben braucht. So sind ovale, elliptische, dreieckige, viereckige, sechseckige, achteckige, beliebig vieleckige und auch gekrümmte, von der Kreisform abweichende Rohrquerschnitte denkbar und auch aus dem Stand der Technik bekannt. Zudem kann in Sonderfällen das Kunststoffteil 3 auch neben der oder schräg zur Achse des Kunststoffrohrs 2 befestigt werden. Als Beispiel für nicht-kreisrunde Leitungen eines besonderen Hohlprofils, bei welchem die Konnektoren zum Teil nicht in der Linie der Achsen angebracht werden, wird auf die EP 1 705 050 A1 verwiesen.
In den Figuren sind gleiche Teile mit den jeweils gleichen Bezugszeichen versehen, auch wenn nicht in jedem Fall alle Teile ausführlich beschrieben sind. Beliebige, einem Fachmann nahe liegende Kombinationen der gezeigten bzw. beschriebenen Ausführungsformen gehören zum Umfang der vorliegenden Erfindung.
Besondere Rezepturen für laserdurchstrahlschweissbare, thermoplastische Formmassen sind aus dem europäischen Patent EP 1 240 243 B1 bekannt. Hier werden anstelle eines einzelnen lasertransparenten Farbstoffs mindestens zwei lasertransparente Farbstoffe in der Polymermatrix eingesetzt, bevorzugt in den Komplementärfarben, was gemäss Farbenlehre einen fürs Auge grauen bzw. dunklen Farbeindruck ergibt. Somit kann eine (laserabsorbierende) Russeinfärbung durch eine Kombination von zwei lasertransparenten Farbstoffen ersetzt werden, wenn beim Fertigartikel nach wie vor ein dunkler bzw. Richtung schwarz gehender Farbeindruck erwünscht ist. Solche Formmassen können unter anderem beim hier dargestellten Laserschweissverfahren eingesetzt werden.
Als Kunststoff bzw. Polymere werden für die vorliegende Erfindung bevorzugt vorwiegend Polyamide eingesetzt, d. h. Homopolyamide, Copolyamide, sowie deren Elends und Mischungen, wie sie dem Fachmann bekannt sind. Diese Polyamide können mit lasertransparenten Farbstoffen eingefärbt sein, so dass sich die damit hergestellten Kunststoffrohre optisch von den bekannten Kunststoffrohren nicht oder nur geringfügig unterscheiden. Weitere Additive, wie Stabilisatoren (z. B. Hitze-, Hydrolyse- und UV-Stabilisatoren), Verstärkungsmittel (z. B. Glasfasern) und Füllstoffe sind dem Fachmann bekannt und können je nach Erfordernis der Polymermasse beigemischt werden. Die Polyamide können in Mehrschichtverbunden zusammen mit Schichten aus anderen Polymeren verwendet werden, z. B. mit Barriereschichten in Kraftstoffleitungen.
Versuchsbeispiele:

Die Dichtigkeit der Verbindung 1 und die Konnektor-Auszugskräfte wurden getestet, indem das Verhalten eines Standard-Tannenbaumprofils mit drei Rippen bzw. Reliefstrukturen 14 (Fälle A, B und C; vgl. 7) mit dem Verhalten eines Schlauchanschlussstutzens mit einer speziell bevorzugten Reliefstruktur (Fall D, vgl. 5) unter dem Einfluss eines stark quellend wirkenden Mediums verglichen wurde. Diese vier Fälle lassen wie folgt sich an Hand der Reliefstruktur und der Montagebedingungen unterscheiden. Tabelle 1:

Fall	Reliefstruktur Konnektor	Montagebedingungen Rohr
A	Tannenbaumprofil (Standard 1)	aufgesteckt
B	Tannenbaumprofil (Standard 2)	aufgesteckt
C	Tannenbaumprofil (Standard 1)	aufgesteckt und lasergeschweisst
D	Speziell bevorzugte Reliefstruktur	aufgesteckt und lasergeschweisst

Im Fall C wurde die Laserverschweissung auf allen drei Rippen ausgeführt (vgl. 7). Die Fälle C und D sind erfindungsgemässe Ausführungsformen. Für die Teststücke wurde ein einschichtiges, lasertransparentes Stück eines Kunststoffrohrs aus dem Polyamid PA 12 und ein anderer, das Laserlicht absorbierender, schwarzer Kunststoffteil (Konnektor) aus dem Polyamid PA 12 mit 30% Glasfaserverstärkung und Russfüllung gewählt.
Nach dem Zusammenstecken je eines Konnektors und eines Kunststoffrohrstücks sowie dem Laserdurchstrahlschweissen in den Fällen C und D wurden die so erhaltenen, rohrförmigen Teststücke mit einem E50-Mix-Kraftstoff gefüllt, beidseitig mit je einem Stopfen verschlossen und während 500 Stunden bei einer Temperatur von 100°C und unter dem sich dabei in den Teststücken entwickelnden Dampfdruck statisch gelagert. Diese Kraftstoffmischung setzte sich zusammen aus E50 (50% Ethanol), 5% Wasser, 1% Methanol und 44% bleifreiem Normalbenzin (alle Angaben in Vol.-%). Mit dieser durch den hohen Ethanolanteil stark quellend auf das Polyamid wirkenden Kraftstoffmischung konnte die Qualität der Verbindung unter extremen Bedingungen überprüft werden.
Nach der Kraftstofflagerung wurden die Teststücke auf die Konnektor-Auszugskraft (benötigte Kraft, um das Kunststoffrohrstück vom Schlauchanschlussstutzen abzuziehen) gemäss der SAE-Norm J 2260 geprüft. Dabei muss die minimal tolerierbare Auszugskraft gemäss den SAE-Normen J 2044 und J 2045 grösser sein als 300 N. Die Dichtigkeit wurde durch Einblasen von Luft in das unter Wasser gehaltene Teststück und durch optisches Feststellen von austretenden Luftblasen geprüft. Der verwendete Druck zum Einblasen der Luft betrug 2 bar (Überdruck).

Alle Teststücke wurden zudem mit entsprechenden Probestücken (Original) verglichen, welche nicht in Treibstoff gelagert worden waren. Ausserdem wurde die Festigkeit der Konnektor-Verbindung von Hand geprüft. Folgende Resultate wurden erzielt. Tabelle 2:

Fall	Original			Nach Lagerung im Treibstoff
Fall	Kraft [N]	Dichtigkeit	Festigkeit	Kraft [N]	Dichtigkeit	Festigkeit
A	738	dicht	fest	220	dicht	lose, beweglich
B	750	dicht	fest	270	dicht	lose, beweglich
C	780	dicht	fest	509	dicht	fest
D	714	dicht	fest	614	dicht	fest

Als Ergebnis dieser Tests kann festgehalten werden, dass alle Originalverbindungen ohne Langzeit-Exposition zum Kraftstoff den Erfordernissen genügen. Allerdings sind – vor allem nach Langzeitexposition der Teststücke gegenüber Treibstoffen mit hohem Ethanolgehalt – die zum Lösen einer konventionellen Verbindung notwendigen Abzugskräfte stark abgefallen. Die Laserschweissverbindungen hingegen stellen immer eine sichere Verbindung bereit, und die zum Lösen erforderlichen Abzugskräfte liegen auch nach Langzeitexposition der Teststücke gegenüber Treibstoffen in einem Bereich deutlich über dem geforderten Grenzwert. Zum Lösen konventioneller Verbindungen (Fälle A und B) genügen hingegen bereits geringere Abzugskräfte als die als Toleranzgrenze festgesetzten 300 N, so dass diese konventionellen Konnektor-Verbindungen für den Einsatz bei Kraftstoffen mit hohem Ethanolgehalt als unsicher betrachtet werden müssen.
Zudem sitzen die mit Laserschweissverbindungen befestigten Kunststoffrohre unbeweglich, d. h. verdrehsicher auf den Konnektoren bzw. Schlauchanschlussstutzen. Tatsächlich wurde beim versuchten Abziehen der verschweissten Leitungen von den Schlauchanschlussstutzen der Bruch des Kunststoffrohrs oder gar des Anschlussstutzens beobachtet. Zum Erreichen der Verdrehsicherheit würde an sich eine Befestigung der konventionellen Steckverbindung mit einigen Laserschweisspunkten ausreichen. Selbstverständlich müssen aber zum Lösen einer Steckverbindung, die mit einer Schweissnaht befestigt ist, höhere Abzugskräfte aufgewendet werden, so dass diese Verbindung vorzuziehen ist.
Weil das Quellen der Teststücke durch das Ethanol besonders ausgeprägt ist, stellt dieser Test wie schon oben gesagt eine Extrembelastung für die geprüften Verbindungen dar. Die Resultate können auch auf Leitungen für andere quellende Fluide, wie z. B. Biodiesel, Öle, Glykole, oder bei nicht quellenden Fluiden zur Erzielung einer höheren Belastbarkeit übertragen werden. Die erfindungsgemässen Laserschweissverbindungen können selbstverständlich auch bei herkömmlichen Anwendungen eingesetzt werden und haben dann den Vorteil einer grösseren Sicherheitsreserve und der verbesserten Dichtigkeit.
Als Kunststoff für das Kunststoffrohr 2 und das Kunststoffteil 3 werden vorwiegend Polyamide eingesetzt, wobei unter dem Oberbegriff „Polyamide" Homopolyamide, Copolyamide, sowie deren Elends und Mischungen verstanden werden. Bevorzugt ist die Gruppe, die aliphatische, cycloaliphatische und teilaromatische (letztere z. B. in der Form von Polyphthalamiden) Polyamide umfasst, wie diese (wie auch deren je nach der gewählten Polyamidart verwendeten Monomere) an sich jedem Fachmann bekannt sind. Für die zusammengesteckten Enden 4 des Kunststoffrohrs 2 und des anderen Kunststoffteils 3 speziell bevorzugt sind Polyamide, die ausgewählt sind aus einer Gruppe, die aus den aliphatischen Polyamiden PA 6, PA 610, PA 612, PA 11 und PA 12 sowie aus Polyphthalamiden besteht.
Mit derartigen Polyamiden hergestellte Kunststoffrohre 2 und Kunststoffteile 3 eignen sich besonders gut für die Herstellung von Kraftstoffleitungen für Motorfahrzeuge, wie Autos, Motorräder, Schiffe und Flugzeuge. Das erfindungsgemässe Laserschweissverfahren ist besonders geeignet für das Verbinden von Kunststoffrohren 2 und Kunststoffteilen 3 von Kraftstoffleitungen für Motorfahrzeuge, weil diese Kunststoffrohre 2 und Kunststoffteile 3 sehr oft eine komplexe Geometrie aufweisen (insbesondere sind die Rohre oft nicht geradlinig geformt) und während dem Laserschweissen nicht bewegt oder gedreht werden können. Es ist somit von grossem Vorteil, wenn erfindungsgemäss der Laserstrahl und nicht die zu verschweissenden Teile bewegt werden.
Eine Möglichkeit besteht darin, die Laserquelle selbst um die Rohrverbindung herum zu bewegen. Vorzugsweise werden zum Bewegen bzw. Umlenken des zum Schweissen verwendeten Laserstrahls um die feststehende, aus den zusammengesteckten Enden 4 des Kunststoffrohrs 2 und des anderen Kunststoffteils 3 bestehende Rohrverbindung herum, jedoch optische Bauelemente (Linsen, Prismen und/oder Spiegel), insbesondere ein Kegelspiegel verwendet. Damit wird nur der Laserstrahl gegenüber der zu verschweissenden Rohrverbindung bewegt und nicht die Laserquelle selbst.
Von besonderem Vorteil ist, dass das erfindungsgemässe Laserschweissverfahren zum Erstellen einer Verbindung 1 eines Kunststoffrohrs 2 mit einem anderen Kunststoffteil 3 ohne Verwendung eines Dorns ausgeführt wird. Somit entfällt die Entfernung des Dorns nach dem Beenden des Schweissens. Insbesondere beim Verbinden von Kunststoffrohren 2 und Kunststoffteilen 3 von Kraftstoffleitungen für Motorfahrzeuge wäre es in den meisten Fällen sogar unmöglich, den Stützdorn ohne Zerstörung des Rohrs zu entfernen. Dies deshalb, weil derartige Kraftstoffleitungen für Motorfahrzeuge, je nach den vorgesehenen Platz- oder Einbauverhältnissen im Motorenraum und beim Kraftstofftank, oft eine beispielsweise durch Thermoformen erzeugte, für den Einbau in den Fahrzeugen angepasste, zwei- oder dreidimensional gebogene, komplexe Geometrie aufweisen.

1: Verbindung
2: Kunststoffrohr
3: Kunststoffteil
4: Ende des Kunststoffrohrs, Kunststoffrohrende
5: Ende des anderen Kunststoffteils, Kunststoffteilende
6: Innenmass
7: Aussenmass
8: Aussenoberfläche von 5
9: Innenoberfläche von 4
10: Schmelzverbindung
11: innere Schicht
12: Aussenoberfläche von 4
13: Innenoberfläche von 5
14: Reliefstruktur
15: erster Bereich von 1
16: zweiter Bereich von 1
17: Haltehaken
18: Anschlag
19: Wellrohr

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 3843995 C2 [0002]
- EP 0635670 B1 [0003]
- DE 10336494 A1 [0003]
- EP 1403030 A1 [0004, 0013]
- DE 10304071 A [0006]
- DE 102005010193 A [0007]
- DE 2261388 A [0008]
- EP 1705050 A1 [0046]
- EP 1240243 B1 [0048]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- Artikel „Laser-Kunststoffschweissen in allen Farben" von Böhm, Seiffert und Renner, der 2004 in der Nummer 23 des Schweizer Industriemagazins „Technischen Rundschau” (Swiss Professional Media AG, Wabern, Schweiz) [0005]

Claims

Laserschweissverfahren zum Erstellen einer Verbindung (1) eines Kunststoffrohrs (2) mit einem anderen Kunststoffteil (3), bei dem ein Ende (4) des Kunststoffrohrs (2) mit einem rohrförmigen Ende (5) des anderen Kunststoffteils (3) überlappend zusammengesteckt wird, wobei das Kunststoffrohrende (4) und das Kunststoffteilende (5) im Bereich der Verbindung (1) ein Innenmass (6) bzw. ein Aussenmass (7) aufweisen, und wobei das grösste Aussenmass (7) des im Bereich der Verbindung (1) innen liegenden Endes (4, 5) grösser ist als das kleinste Innenmass (6) des in diesem Bereich aussen liegenden Endes (5, 4), wodurch sich zwischen den beiden Enden (4, 5) ein Anpressdruck bildet, der den gegenseitigen Wärmekontakt während dem Laserschweissen verbessert, dadurch gekennzeichnet, dass die zusammengesteckten Enden (4) des Kunststoffrohrs (2) und des anderen Kunststoffteils (3) vorwiegend aus Polyamiden bestehen und ohne Verwendung eines Dorns festgehalten werden, währenddem ein zum Schweissen verwendeter Laserstrahl um die feststehende Rohrverbindung herum gelenkt wird.
Laserschweissverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserstrahl mittels optischer Bauelemente um die feststehende Rohrverbindung herum gelenkt wird.
Laserschweissverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffrohrende (4) und das Kunststoffteilende (5) einen rotationssymmetrischen Querschnitt aufweisen, wobei das kleinste Innenmass (6) ein Innendurchmesser und das grösste Aussenmass (7) ein Aussendurchmesser ist.
Laserschweissverfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffrohrende (4) über das Kunststoffteilende (5) gesteckt wird.
Laserschweissverfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das innen liegende Kunststoffteilende (5) zumindest eine für Laserlicht weitgehend undurchlässig eingestellte Aussenoberfläche (8) aufweist und das Kunststoffrohrende (4) zumindest im Bereich der vorgesehenen Verbindung (1) für Laserlicht weitgehend transparent ist, wobei das Kunststoffrohrende (4) mit Laserlicht durchstrahlt wird, bis sich die bestrahlte Aussenoberfläche (8) des Kunststoffteilendes (5) und die darauf gepresste Innenoberfläche (9) des Kunststoffrohrendes (4) erwärmen und aufschmelzen, so dass an der bestrahlten Stelle eine Schmelzverbindung (10) zwischen dem Kunststoffrohr (2) und dem anderen Kunststoffteil (3) gebildet wird.
Laserschweissverfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffrohrende (4) zumindest im Bereich der vorgesehenen Verbindung (1) eine für Laserlicht weitgehend undurchlässig eingestellte, innere Schicht (11) umfasst, deren Dicke dem verwendeten Laserlicht so angepasst ist, dass sie sich beim Bestrahlen zusammen mit der nicht bestrahlten Aussenoberfläche (8) des Kunststoffteilendes (5) erwärmt und aufschmilzt, so dass an der bestrahlten Stelle eine Schmelzverbindung (10) zwischen dem Kunststoffrohr (2) und dem anderen Kunststoffteil (3) gebildet wird.
Laserschweissverfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, wobei das Kunststoffrohr (2) mehrschichtig aufgebaut ist und eine innere Schicht (11) umfasst, welche für Laserlicht nicht transparent ist, dadurch gekennzeichnet, dass beim Kunststoffrohrende (4) in einem ersten Bereich (15) der vorgesehenen Verbindung (1) alle für Laserlicht nicht transparenten Schichten entfernt werden, so dass nur die für Laserlicht weitgehend transparente Schicht des Kunststoffrohrs (2) am Kunststoffteilende (5) aufliegt und beim Laserschweissen mit jenem eine Schmelzverbindung (10) eingeht.
Laserschweissverfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Schicht (11) eine ESD-Schicht ist, welche über die ganze Verbindung (1) oder in einem zweiten Bereich (16) der vorgesehenen Verbindung (1) elektrisch leitend mit dem anderen Kunststoffteil (3) verbunden wird.
Laserschweissverfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffrohrende (4) in das Kunststoffteilende (5) gesteckt wird.
Laserschweissverfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das innen liegende Kunststoffrohrende (4) zumindest eine für Laserlicht weitgehend undurchlässig eingestellte Aussenoberfläche (12) aufweist und das Kunststoffteilende (5) zumindest im Bereich der vorgesehenen Verbindung (1) für Laserlicht weitgehend transparent ist, wobei das Kunststoffteilende (5) mit Laserlicht durchstrahlt wird, bis sich die bestrahlte Aussenoberfläche (12) des Kunststoffrohrendes (4) und die darauf gepresste Innenoberfläche (13) des Kunststoffteilendes (5) erwärmen und aufschmelzen, so dass an der bestrahlten Stelle eine Schmelzverbindung (10) zwischen dem Kunststoffrohr (2) und dem anderen Kunststoffteil (3) gebildet wird.
Laserschweissverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffteilende (5) eine Innenoberfläche (13) oder eine Aussenoberfläche (8) aufweist, welche zumindest eine das Innenmass (6) verringernde oder das Aussenmass (7) vergrössernde Reliefstruktur (14) umfasst, wodurch sich beim Zusammenstecken der beiden Enden (4, 5) ein vergrösserter Anpressdruck bildet, der den gegenseitigen Wärmekontakt während dem Laserschweissen weiter verbessert.
Laserschweissverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere punktförmige Schmelzverbindungen (10) und/oder nicht-umlaufende Schweissnähte im Wesentlichen entlang des Umfanges der beiden zusammengesteckten Enden (4, 5) hergestellt werden.
Laserschweissverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine im Wesentlichen entlang des Umfanges der beiden zusammengesteckten Enden (4, 5) umlaufende Schmelzverbindung (10) zwischen dem Kunststoffrohr (2) und dem anderen Kunststoffteil (3) hergestellt wird.
Laserschweissverfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere punktförmige Schmelzverbindungen (10) und/oder nicht-umlaufende Schweissnähte oder zumindest eine umlaufende Schmelzverbindung (10) auf der Reliefstruktur (14) des anderen Kunststoffteils (3) angeordnet wird.
Laserschweissverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das grösste Aussenmass (7) das kleinste Innenmass (6) mindestens um 1% übertrifft, bevorzugt um 5%, besonders bevorzugt um 10% übertrifft.
Laserschweissverfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass das grösste Aussenmass (7) das kleinste Innenmass (6) um 15% bis 70% übertrifft, bevorzugt um etwa 41% übertrifft.
Laserschweissverfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass im Überlappungsbereich des Kunststoffrohrendes (4) und des Kunststoffteilendes (5) zusätzlich zu den punktförmigen Schmelzverbindungen und/oder nicht-umlaufenden Schweissnähten eine Gummidichtung, bevorzugt in Form eines O-Rings, verwendet wird.
Laserschweissverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Polyamide für die zusammengesteckten Enden (4) des Kunststoffrohrs (2) und des anderen Kunststoffteils (3) ausgewählt sind aus einer Gruppe, die aus aliphatischen, cycloaliphatischen und teilaromatischen Polyamiden besteht.
Laserschweissverfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Polyamide für die zusammengesteckten Enden (4) des Kunststoffrohrs (2) und des anderen Kunststoffteils (3) ausgewählt sind aus einer Gruppe, die aus den aliphatischen Polyamiden PA 6, PA 610, PA 612, PA 11 und PA 12 sowie aus Polyphthalamiden besteht.
Verwendung des Laserschweissverfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Verbinden von Kunststoffrohren (2) und Kunststoffteilen (3) von Kraftstoffleitungen für Motorfahrzeuge.