DE102010022997A1

DE102010022997A1 - Verfahren zur Herstellung einer Schweißverbindung zwischen einem textilen Flächengebilde und einem Kunststoffteil sowie ein durch dieses Verfahren bearbeitetes Kunststoffteil und eine Kabelbefestigungseinrichtung

Info

Publication number: DE102010022997A1
Application number: DE102010022997A
Authority: DE
Inventors: wird später genannt werden Erfinder
Original assignee: Tesa SE; Volkswagen AG
Current assignee: Tesa SE; Volkswagen AG
Priority date: 2010-06-08
Filing date: 2010-06-08
Publication date: 2011-12-08
Also published as: WO2011154238A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Schweißverbindung zwischen einem textilen Flächengebilde (10) und einem Kunststoffteil (20) mit zumindest bereichsweise vorhandenen thermoplastischen Eigenschaften, wobei das textile Flächengebilde (10) bereitgestellt wird, das Kunststoffteil (20) bereitgestellt wird, eine Seite des textilen Flächengebildes (10) mit einer Deckschicht (30) versehen wird, die zumindest ein Material umfasst, welches einen höheren Schmelzpunkt als zumindest Teile des textilen Flächengebildes und als der Kunststoff des Kunststoffteils (20) aufweist, das textile Flächengebilde (10) mit der der Deckschicht (30) gegenüberliegenden Seite an das Kunststoffteil (20) angelegt wird, ein derart starker Wärmeeintrag in die Deckschicht (30) und durch das textile Flächengebilde (10) in das Kunststoffteil (20) vorgenommen wird, dass sowohl das textile Flächengebilde (10) zumindest partiell als auch das Kunststoffteil (20) zumindest partiell aufgeschmolzen werden, so dass sich eine Schmelzlinse aus den beiden vermischten Schmelzen ergibt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Schweißverbindung zwischen einem textilen Flächengebilde und einem Kunststoffteil sowie ein Kunststoffteil, an dem erfindungsgemäß ein textiles Flächengebilde angeschweißt ist, und eine mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellte Kabelbefestigungseinrichtung sowie ein textiles Flächengebilde zur Herstellung einer Schweißverbindung mit einem Kunststoffteil mit zumindest bereichsweise vorhandenen thermoplastischen Eigenschaften.
Insbesondere in der Automobilindustrie besteht die Anforderung, dass Leitungen wie zum Beispiel Kabel oder Schläuche, gegebenenfalls auch in kompakter Form wie ein Kabelbaum, in Hohlräumen wie zum Beispiel den Türen eines PKW verlegt werden müssen, ohne dass die Gefahr besteht, dass die Leitungen während der Nutzung beschädigt oder von ihren Fixierungspunkten entfernt werden. Zudem besteht die Forderung, dass Schwingungen der Leitungen zu minimieren sind, um störende Nebengeräusche zu vermeiden.
Es sind hierzu unterschiedliche Befestigungsansätze bekannt.
Aus der DE 197 46 526 A1 ist es bekannt, einen Kabelbaum mittels einer Folie an einem Bauteil zu befestigen, und zwar derart, dass die Folie um den Kabelbaum umgeschlagen wird und somit einen überlappenden Bereich bildet, der mittels eines Befestigungsdornes an der betreffenden Kraftfahrzeugsektion befestigt wird.
Die EP 1 603 210 A2 offenbart ein ähnliches Befestigungsverfahren, wobei hier die umgeschlagene Folienbahn nicht mittels eines mechanischen Befestigungselementes an einem Bauteil befestigt wird, sondern mittels einer Schweißverbindung zwischen der schweißbaren Folie und einem schweißbaren Bauteil.
In den Offenlegungsschriften DE 10 2005 037 663 A1 und DE 10 2005 037 662 A1 ist ein Verfahren zur Befestigung eines Kabelbaums auf einem Untergrund beschrieben, wobei der Kabelbaum fast vollständig von einem Spinnvliesträger umwickelt ist, der auf einer Seite des Kabelbaums doppellagig angeordnet ist. Im Bereich der doppelt angeordneten Lagen des Spinnvliesträgers wird mittels einer Sonotrode unter Nutzung von Ultraschall eine thermische Verschweißung zwischen dem Spinnvlies und dem Untergrund hergestellt.
Das hierzu erforderliche Ultraschallschweißgerät besteht im Wesentlichen aus den Baugruppen:

• Generator
• Schwinggebilde (Sonotrode)
• Amboss

Erzeugt wird die Ultraschallfrequenz mit Hilfe des Generators. Dieser wandelt die Netzspannung in eine hochfrequente Hochspannung um. Die so erzeugte elektrische Energie wird zu einem Ultraschall-Wandler, dem so genannten Konverter, übertragen. Der Konverter arbeitet insbesondere nach dem piezoelektrischen Effekt, bei dem die Eigenschaft bestimmter Kristalle, die sich bei einem angelegten elektrischen Wechselfeld ausdehnen und zusammenziehen, genutzt wird. Hierdurch entstehen mechanische Schwingungen, die über ein Amplitudentransformationsstück auf einen Stempel, die so genannte Sonotrode oder Schweißhorn, übertragen werden. Die Amplitude der Schwingung kann durch das Amplitudentransformationsstück in ihrer Größe beeinflusst werden. Die Schwingungen werden unter Druck, insbesondere im Bereich von 2 bis 5 N/mm², auf das zwischen der Sonotrode und einem Amboss eingespanntes Werkstück übertragen, wobei durch Molekular- und Grenzflächenreibung die notwendige Wärme für den Schweißprozess erzeugt wird. Durch die örtliche Temperatur beginnt zumindest einer der Fügepartner oder dessen Oberfläche zu erweichen, und der Dämpfungskoeffizient steigt. Die Zunahme des Dämpfungsfaktors führt zu weiterer Wärmeerzeugung, was den Effekt einer sich selbst beschleunigenden Reaktion gewährleistet.
Nach dem Auskühlen ist die Schweißverbindung fest. Da die Sonotrode dauerhaft Ultraschallschwingungen ausgesetzt ist, sind die Anforderungen an das Material sehr hoch. Meistens wird daher carbidbeschichtetes Titan eingesetzt.
Nachteilig an den genannten Ausführungsformen ist, dass bei einer herzustellenden mechanischen Verbindung ein relativ hoher Fertigungsaufwand nötig ist. Bei Verschweißung mittels Ultraschall sind die Investitionskosten für eine Ultraschall-Schweißanlage relativ hoch und das Handling einer solchen Anlage, insbesondere in schwer zugänglichen Bereichen, ist relativ schwierig, wodurch sich die Fertigungszeit und damit die Fertigungskosten erhöhen. Das Verfahren ist allerdings durch sehr geringe Schweißzeiten und hohe Wirtschaftlichkeit gekennzeichnet, so dass je nach Anwendungsfall auch Ultraschallschweißen das geeignete Verfahren darstellt.
Ein weiteres Verfahren zur Befestigung einer Lasche zum Fixieren eines Kabelbaums an ein Kunststoffteil besteht im Kleben der Lasche auf das Kunststoffteil. Nachteilig an diesem Verfahren ist allerdings, dass dafür vorzuhaltende Klebstoffe nur eine begrenzte Lagerfähigkeit aufweisen und dass die Befestigung derartiger Laschen an schwer klebbaren Kunststoffen wie zum Beispiel Polypropylen und Polypropylen-Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk nicht oder nur mit nicht ausreichender Qualität herstellbar sind. Hinzu kommt, dass Klebestellen für gewöhnlich eine längere Reaktionszeitdauer zur Aushärtung benötigen und gegebenenfalls ein vorheriger Auftrag eines Haftvermittlers erforderlich ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie mittels des Verfahrens bearbeitbare Kunststoffteile oder Kabelbefestigungseinrichtungen zur Verfügung zu steilen, wobei das Verfahren zur Herstellung mit geringem gerätetechnischen Aufwand und relativ kurzer Fertigungszeit in einfacher Weise durchführbar sein soll.
Diese Aufgabe wird durch das im Anspruch 1 genannte Verfahren zur Herstellung einer Schweißverbindung zwischen einem textilen Flächengebilde und einem Kunststoffteil gelöst. Außerdem wird die Aufgabe durch die im Nebenanspruch 9 beanspruchte Kabelbefestigungseinrichtung und durch das in den Ansprüchen 10 und 11 beanspruchte Kunststoffteil gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung schließen sich in den Unteransprüchen an. Gegenstand der Erfindung ist des Weiteren die Verwendung einer erfindungsgemäß hergestellten Schweißverbindungsstelle sowie ein verwendetes textiles Schichtgebilde und ein Kraftfahrzeug, welches ein erfindungsgemäßes Kunststoffteil und/oder eine Kabelbefestigungseinrichtung umfasst.
Demgemäß betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Schweißverbindung zwischen einem textilen Flächengebilde und einem Kunststoffteil mit zumindest bereichsweise vorhandenen thermoplastischen Eigenschaften zur Verfügung gestellt, wobei zunächst das textile Flächengebilde und das Kunststoffteil bereitgestellt werden, an einer Seite des textilen Flächengebildes dieses mit einer Deckschicht versehen wird, die zumindest ein Material umfasst, welches einen höheren Schmelzpunkt als zumindest Teile des textilen Flächengebildes und als der Kunststoff des Kunststoffteils aufweist, das textile Flächengebilde mit der der Deckschicht gegenüberliegenden Seite an das Kunststoffteil angelegt wird und ein derart starker Wärmeeintrag in die Deckschicht und durch das textile Flächengebilde in das Kunststoffteil vorgenommen wird, dass sowohl das textile Flächengebilde zumindest partiell als auch das Kunststoffteil zumindest partiell aufgeschmolzen werden, so dass sich eine Schmelzlinse aus den beiden vermischten Schmelzen ergibt.
Der Wärmeeintrag in die Deckschicht wird vorzugsweise durch eine Wärmequelle realisiert, die in Kontakt oder in unmittelbare Nähe zur Deckschicht gebracht wird. Der Wärmetransport, ausgehend von der Wärmequelle, erfolgt in die Deckschicht, durch diese hindurch in das textile Flächengebilde und durch dieses hindurch in das Kunststoffteil, wobei vorzugsweise dessen Oberfläche aufgeschmolzen wird. Neben dem Wärmeeintrag durch Wärmeleitung kann der Wärmeintrag auch durch Ultraschallschweißen erfolgen. Grundsätzlich können nur thermoplastische Kunststoffe geschweißt werden. Wie bei allen anderen Schweißverfahren muss an der Schweißstelle das Material durch Zuführen von Wärme aufgeschmolzen werden. Beim Ultraschallschweißen wird sie durch eine hochfrequente mechanische Schwingung erzeugt. Das Hauptmerkmal dieses Verfahrens ist, dass die zum Schweißen notwendige Wärme zwischen den Bauteilen durch Molekular- und Grenzflächenreibung in den Bauteilen entsteht. Somit gehört das Ultraschallschweißen zur Gruppe des Reibschweißens.
Alternativ kann das Verschweißen auch beispielsweise durch das Verfahren des Hochfrequenzverschweißens erfolgen.
Die Aufschmelzung des textilen Flächengebildes und des Kunststoffteils erfolgt in Form einer Schweißlinse, in der sich die beiden bildenden Kunststoffschmelzen miteinander vermischen. Vorzugsweise schmilzt im Bereich des Wärmeeintrags das textile Flächengebilde vollständig auf. In einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens schmilzt das textile Flächengebilde nur partiell auf. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass nur ein Teil der Fasern des textilen Flächengebildes schmelzen, während der andere Teil der Fasern aufgrund eines entsprechend hohen Schmelzpunkts intakt bleibt. Die nichtaufgeschmolzenen Fasern des textilen Flächengebildes verbinden sich mit der Kunststoffschmelze, das heißt, dass die nichtaufgeschmolzenen Fasern des textilen Flächengebildes in die Kunststoffschmelze eingebettet werden. Dadurch, dass das textile Flächengebilde partiell aus einem Material besteht, welches bei Einbringung einer Wärmemenge, die zur Aufschmelzung des darunter angeordneten Kunststoffteils ausreicht, selbst nicht aufgeschmolzen wird, erfolgt lediglich eine Einbettung des textilen Flächengebildes in die Kunststoffteil-Schmelze. In einer anderen Ausführungsform kann das textile Flächengebilde so ausgebildet sein, dass das Flächengebilde in Bereichen vollständig aufschmilzt, während danebenliegende nur partiell oder überhaupt nicht schmelzen. Auch auf diese Weise ist es möglich, dass die in der Schweißlinse entstehende Kunststoffschmelze die nicht aufgeschmolzenen Fasern des textilen Flächengebildes umgeben, so dass diese in der Kunststoffschmelze eingebettet sind.
Nach Aushärtung der Kunststoffschmelze entsteht eine feste Kunststofflinse aus der Mischung der beiden Schmelzen, wobei darüber hinaus eine stoffschlüssige Verbindung zwischen den nichtaufgeschmolzenen Fasern des textilen Flächengebildes und dem Kunststoffteil durch ein Festhalten der Fasern des textilen Flächengebildes durch die erstarrte Schmelze bestehen kann.
Vorzugsweise umfasst die Deckschicht zumindest ein Material, welches einen höheren Schmelzpunkt als zumindest Teile des textilen Flächengebildes und als der Kunststoff des Kunststoffteils aufweist. Der unterschiedlich hohe Schmelzpunkt der verwendeten Materialien ist deswegen nötig, um zu verhindern, dass die Deckschicht bei Wärmeeinbringung wie zumindest Teile des textilen Flächengebildes und das Kunststoffteil aufgeschmolzen wird. Die Deckschicht ist bevorzugt eine Deckfolie, welche von dem textilen Flächengebilde abziehbar ist. Zu diesem Zweck kann die Deckschicht und/oder das textile Flächengebilde an einer Oberfläche eine Klebeschicht aufweisen, um ein Anhaften des jeweils anderen Bauteiles zu ermöglichen.
Als Materialien des Kunststoffteiles lassen sich bevorzugt Polypropylen oder Polypropylen-Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk einsetzen.
Das heißt, dass durch das erfindungsgemäße Verfahren ein thermisches Verschweißen stattfindet, wobei ein Anhaften des zumindest partiell geschmolzenen textilen Flächengebildes an der Wärmequelle durch die Deckschicht verhindert wird. Außerdem wird durch die Deckschicht eine thermische Überbeanspruchung des textilen Flächengebildes verhindert und die Gefahr verringert, dass beim Schweißvorgang erzeugte Gase an die Umgebungsluft gelangen können. Außerdem bewirkt eine aufgebrachte Deckschicht die Erhöhung des Flächenträgheitsmomentes im Bereich der Schweißverbindung und somit eine erhöhte Biegesteifigkeit des damit versehenen Kunststoffteils in diesem Bereich. Sodann kann die Deckschicht das vollständige Durchschmelzen des textilen Flächengebildes am Rand der Schweißlinse verhindern.
Die Deckschicht selbst kann als Schutz gegen abrasive Beanspruchungen oder klimatische Beanspruchungen genutzt werden. Die Stelle der Schweißverbindung, also die Schweißlinse, kann nach Entfernung der Deckschicht als Haftgrund für eine weitere Klebeverbindung genutzt werden.
Das textile Flächengebilde, welches erfindungsgemäß mit der Deckschicht zu versehen ist, kann zur Durchführung des Verfahrens zunächst mit oder ohne Deckschicht zur Verfügung gestellt werden. Falls es ohne Deckschicht zur Verfügung gestellt wird, lässt sich die Deckschicht, gegebenenfalls unter Verwendung einer Klebeschicht zwischen Deckschicht und textilem Flächengebilde, nachträglich auf dem textilen Flächengebilde anordnen. Es lässt sich in diesem Falle das textile Flächengebilde für Schweißungen mittels Ultraschall verwenden, oder bei Anbringung der zusätzlichen Deckschicht mittels einer Wärmequelle, wie zum Beispiel einem Lötkolben, mit einem Kunststoffteil thermisch oder auch mittels Ultraschall verschweißen.
Es wird außerdem ein Verfahren zur Herstellung einer Kabelbefestigung an einem Kunststoffteil mit zumindest bereichsweise vorhandenen thermoplastischen Eigenschaften zur Verfügung gestellt, wobei zur Befestigung des Kabels ein textiles Flächengebilde bereitgestellt wird, das Kunststoffteil bereitgestellt wird, eine Seite des textilen Flächengebildes abschnittsweise mit einer Deckschicht versehen wird, die zumindest ein Material umfasst, welches einen höheren Schmelzpunkt als zumindest Teile des textilen Flächengebildes und als der Kunststoff des Kunststoffteils aufweist, das textile Flächengebilde um das Kabel umgeschlagen wird, so dass es an einer Seite des Kabels doppellagig angeordnet ist und die Deckschicht im Bereich der überlappenden Lagen des textilen Flächengebildes angeordnet ist, die überlappenden Lagen des textilen Flächengebildes mit der der Deckschicht gegenüberliegenden Seite an das Kunststoffteil angelegt werden, ein derart starker Wärmeeintrag in die Deckschicht und durch die Lagen des textilen Flächengebildes in das Kunststoffteil vorgenommen wird, dass das textile Flächengebilde (10) zumindest partiell als auch das Kunststoffteil (20) zumindest partiell aufgeschmolzen werden, so dass sich eine Schmelzlinse aus den beiden vermischten Schmelzen ergibt.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich eine thermische Verschweißung zur Befestigung von Leitungen – wie zum Beispiel Kabel oder Kabelbäumen – mit nur geringem gerätetechnischen Aufwand wie zum Beispiel einem Lötkolben realisieren. Dadurch lassen sich Schweißungen unter ungünstigen räumlichen Bedingungen leichter manuell durchführen. Das erfindungsgemäße Verfahren bietet sich insbesondere für Reparaturzwecke oder in Kleinserienherstellungen an. Nach Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Verbindungsstelle sofort realisiert und es fallen nicht die im Stand der Technik nachteilig sich auswirkenden Aushärtezeiten von Klebstoffverbindungen an. Darüber hinaus sind auch Ultraschallschweißen oder induktive Verfahren in einigen Anwendungsfällen geeignet, die Schweißverbindung herzustellen.
Die Erfindung ist dabei nicht auf die Befestigung eines Kabels eingeengt, sondern es kann damit auch ein Kabelbaum oder ein Schlauch oder eine ähnliche Leitung befestigt werden.
Es ist bevorzugt vorgesehen, dass das textile Flächengebilde ein Vliesstoff ist. Insbesondere bietet sich die Verwendung eines Spinnvlieses an. Bei Verwendung eines Vliesstoffes wird es ermöglicht, dass ein Vliesstoff, der dafür vorgesehen ist, in herkömmlicher Weise mit einem Kunststoffteil mittels Ultraschall verschweißt zu werden, mit der Deckschicht oder Deckfolie ausgestattet wird, und somit für eine Schweißung auch mittels einer anderen Wärmequelle wie zum Beispiel einer widerstands- oder gaserwärmten Wärmequelle zur Verfügung zu stehen. Vorteilhafterweise weist das Vlies oder das textile Flächengebilde eine Klebstoffschicht auf, die ein Zusammenkleben gefalteter oder umgeschlagener Vliesstreifen ermöglicht und somit zu einer Vor-Fixierung der damit entstandenen Schlaufe auf einem Kabel oder Kabelbaum oder Ähnlichem führt. Der Klebstoffschicht können Fasern zugesetzt sein, die in einem thermischen Schweißverfahren nicht aufschmelzen, beispielsweise mineralische Fasern wie vorzugsweise Glaserfasern, Kohlenstofffasern und/oder Kunststofffasern, insbesondere aber Glasfasern. Die Fasern werden der Klebemasse vorteilhaft zu 2 bis 5 Gew.-% zugesetzt, bevorzugt 3 Gew.-%. Während des Schmelzverfahrens können die sich nicht verändernden Fasern ein unkontrolliertes Auslaufen der Klebemasse aus der Schweißzone reduzieren. Gleichzeitig verstärken die Fasern den stoffschlüssigen Verbund, der sich nach dem Schweißen einstellt.
Vorzugsweise ist das Spinnvlies ein Spinnvlies aus Polyester, insbesondere aus Polyester- und Co-Polyesterfasern, die weiter vorzugsweise mit Hilfe eines Kalanders flächig verfestigt und/oder geprägt sein können. Der Anteil an Polyesterfasern im Träger beträgt in einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung mehr als 70 Gew.-%, vorzugsweise mehr als 80 Gew.-%, und an Co-Polyesterfasern von weniger als 30 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 20 Gew.-%.
In einer alternativen Ausführung der Erfindung besteht das Spinnvlies aus Polypropylen, das ebenfalls mit Hilfe eines Kalanders thermisch verfestigt und geprägt werden kann.
Weiter vorzugsweise ist das Spinnvlies weiß, zumindest aber hell eingefärbt. Die schmelzenden Faseranteile im Spinnvlies vermischen sich derartig mit der Schmelze des möglichst anders farbigen Kunststoffteils, dass über die Färbung der Schweißlinse eine optische Bewertung über die Güte der Verschweißung erfolgen kann.
Dem Spinnvlies können metallische Teilchen wie Metallpulver beigemengt werden, um eine induktive Wärmeentwicklung in dem Spinnvlies während des Schweißvorganges zu ermöglichen.
Als Material der Deckschicht ist ein Kunststoff, vorzugsweise ein Polytetraflourethylen, vorgesehen.
Vorzugsweise ist die Deckschicht mit einer Klebeschicht versehen, die bei einer Kontaktierung der Deckschicht mit dem textilen Flächengebilde eine stoffschlüssige Verbindung herstellt. Eine solche Klebschicht dient der Erleichterung der Aufbringung und Fixierung der Deckschicht auf dem textilen Flächengebilde.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dann vorteilhaft ausgebildet, wenn beim Einbringen der Wärme in die Deckschicht und in das textile Flächengebilde mit dem Heizelement eine Druckkraft auf die Deckschicht aufgebracht wird. Dies dient insbesondere dazu, eine ausreichende Einbettung der nichtschmelzenden Fasern des textilen Flächengebildes in der Kunststoffschmelze zu realisieren.
Es ist vorgesehen, dass der Wärmeeintrag durch eine von einem Heizelement ausgehende Wärmestrahlung realisiert wird. Insbesondere kann ein solches Heizelement zum Beispiel ein mittels Widerstand erwärmtes Werkzeug wie zum Beispiel ein Lötkolben sein.
In weiterer Ausführung des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass vor Verschweißung des textilen Flächengebildes dieses mehrlagig bereitgestellt und danach mehrlagig verschweißt wird. Das heißt, dass im Bereich der Verschweißung das textile Flächengebilde mit mehr als zwei Lagen angeordnet sein kann, wobei der Wärmetransport von der Wärmequelle durch alle übereinanderliegenden Lagen des textilen Flächengebildes hindurch in das Kunststoffteil erfolgen kann. Diese Ausgestaltung bietet sich insbesondere dann an, wenn relativ dünne textile Flächengebilde verwendet werden sollen, aber eine ausreichende Tragfähigkeit durch die Verwendung mehrerer textiler Flächengebilde gewährleistet sein soll.
Erfindungsgemäß wird außerdem eine Kabelbefestigungseinrichtung zur Verfügung gestellt, welche an einem Kunststoffteil, das zumindest Bereiche mit thermoplastischen Eigenschaften aufweist, an einem dieser Bereiche angeschweißt ist, wobei das textile Flächengebilde derart umgeschlagen ist, dass es eine Schlaufe zur Aufnahme eines Kabels oder Kabelbaums bildet und gegenüber der Umschlagsseite doppellagig vorhanden ist, wobei eine Deckschicht im Bereich der überlappenden Lagen des textilen Flächengebildes auf diesem angeordnet ist und die Schweißverbindung zwischen dem textilen Flächengebilde und dem Kunststoffteil dadurch hergestellt ist, dass mittels eines Heizelements unter Ausübung einer Druckkraft auf die Deckschicht auf dem textilen Flächengebilde die Deckschicht sowie das textile Flächengebilde und das dahinter befindliche Kunststoffteil so weit erwärmt werden, dass das textile Flächengebilde zumindest partiell und der Kunststoff des Kunststoffteils zumindest teilweise aufgeschmolzen werden, so dass sich eine Schmelzlinse aus den beiden vermischten Schmelzen ergibt.
Das Kunststoffteil, an dem die Kabelbefestigungseinrichtung angeordnet wird, muss dabei nicht komplett aus einem Material bestehen, welches thermoplastische Eigenschaften aufweist, sondern lediglich Bereiche mit thermoplastischen Eigenschaften aufweisen, die eine dort zu erfolgende Schweißverbindung ermöglichen. Für die Kabelbefestigungseinrichtung ist es nicht erforderlich, dass das ganze verwendete textile Flächengebilde mit einer Deckschicht versehen ist, sondern lediglich der Bereich, der überlappend angeordnet ist, in dem also mehrere Lagen des textilen Flächengebildes übereinander liegen.
Ergänzend wird erfindungsgemäß ein Kunststoffteil mit zumindest bereichsweise vorhandenen thermoplastischen Eigenschaften zur Verfügung gestellt, welches wenigstens eine an der Kunststoffteiloberfläche angeschweißte erfindungsgemäße Kabelbefestigungseinrichtung umfasst. Das heißt, dass die Erfindung auch die Einheit von Kunststoffteil und Kabelbefestigungseinrichtung umfasst.
Des Weiteren wird ein Kunststoffteil zur Verfügung gestellt, welches zumindest in Bereichen thermoplastische Eigenschaften und in zumindest einigen dieser Bereiche angeschweißte textile Flächengebilde aufweist, wobei das textile Flächengebilde als Haftgrund für eine Klebeverbindung verwendet oder verwendbar ist und/oder als Schutz gegen Abrieb am Kunststoffteil verwendbar ist, und wobei die Schweißverbindung zwischen dem textilen Flächengebilde und dem Kunststoffteil dadurch hergestellt ist, dass mittels eines Heizelementes unter Ausübung einer Druckkraft auf eine Deckschicht auf dem textilen Flächengebilde die Deckschicht sowie das textile Flächengebilde und das in Kraftausübungsrichtung und dahinter befindliche Kunststoffteil soweit erwärmt werden, dass das textile Flächengebilde zumindest partiell und der Kunststoff des Kunststoffteils zumindest teilweise aufgeschmolzen werden, so dass sich eine Schmelzlinse aus den beiden vermischten Schmelzen ergibt. Durch die Deckschicht auf dem textilen Flächengebilde wird verhindert, dass Kunststoffschmelze vom Kunststoffteil aus dem textilen Flächengebilde heraustreten kann und die Wärmequelle kontaktieren kann. Es wird somit eine sehr glatte Oberfläche unter der Deckschicht erzeugt, die nach Entfernung der Deckschicht eine gute Basis für weitere Klebeverbindungen darstellt. Außerdem kann die dadurch erzeugte Oberfläche zur Einleitung von Auflagerkräften und somit zur Aufnahme von Reibungsbeanspruchungen dienen.
Ergänzend dazu ist ein Bestandteil der Erfindung außerdem die Verwendung der Schweißverbindungsstelle am erfindungsgemäßen Kunststoffteil als Haftgrund für wenigstens eine Klebeverbindung, wobei vor Realisierung der Klebeverbindung zwischen der Stelle der Schweißverbindung und einem anzuklebenden Element zumindest an der Stelle der Schweißverbindung die Deckschicht von dem textilen Flächengebilde entfernt wird. Das heißt, dass nach Entfernung der Deckschicht von der Stelle der Schweißverbindung auf das textile Flächengebilde ein Klebstoff aufgebracht werden kann, wobei dieser aufgrund der Materialmischung aus Kunststoff und textilen Fasern auf der Stelle der Schweißverbindung haftet und somit zur Befestigung eines weiteren Gegenstandes dienen kann.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung der Schweißverbindungsstelle des erfindungsgemäßen Kunststoffteils als Schutzelement gegen abrasiven Verschleiß oder thermische Beanspruchung. Das heißt, dass die Stelle der Schweißverbindung als Scheuerschutz bei Anlage und Relativbewegung des Kunststoffteils in Bezug zu weiteren Bauteilen dienen kann.
Außerdem umfasst die vorliegende Erfindung ein Schichtgebilde, insbesondere als Bestandteil eines erfindungsgemäßen Kunststoffteiles oder einer erfindungsgemäßen Kabelbefestigung, mit einer auf einer Seite eines textilen Flächengebildes angeordneten Deckschicht, wobei die Deckschicht einen höheren Schmelzpunkt als zumindest Teile des textilen Flächengebildes aufweisen sollte.
Die Verbindung zwischen textilem Flächengebilde und Deckschicht erfolgt mittels eines Klebers oder einer Klebschicht, die vor Anordnung der Deckschicht an dem textilen Flächengebilde an der Deckschicht selbst und/oder am textilen Flächengebilde angebracht wurde.
Schließlich umfasst die Erfindung auch ein textiles Flächengebilde zur Herstellung einer Schweißverbindung mit einem Kunststoffteil mit zumindest bereichsweise vorhandenen thermoplastischen Eigenschaften, wobei eine Seite des textilen Flächengebildes mit einer Deckschicht versehen wird, die zumindest ein Material umfasst, welches einen höheren Schmelzpunkt als zumindest Teile des textilen Flächengebildes und als der Kunststoff des Kunststoffteils aufweist.
Abschließend umfasst die vorliegende Erfindung ein Kraftfahrzeug, welches ein erfindungsgemäßes Kunststoffteil und/oder eine erfindungsgemäße Kabelbefestigungseinrichtung aufweist.
Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
1 einen erfindungsgemäßen Schichtaufbau;
2 bis 4 Verfahrensschritte zur Herstellung einer Kabelbefestigung,
5 ein Heizelement zur Realisierung der Wärmestrahlung,
6 bis 9 Verfahrensschritte zur Herstellung der thermischen Schweißverbindung und
10 Aufbringung eines zusätzlichen Klebstoffs auf dem Schichtgebilde.
In 1 ist ein Schichtgebilde gezeigt, welches, ausgehend von der obersten Schicht folgenden Aufbau aufweist. Als oberste Schicht ist eine Deckschicht 30 angeordnet, an der, wie dargestellt, eine erste Klebeschicht 40 angeordnet ist, welche an einem textilen Flächengebilde 10 anhaftet. Am textilen Flächengebilde 10 selbst befindet sich eine zweite Klebeschicht 50, welche eine adhäsive Verbindung mit einem Trennpapier 60 herstellt. Dieses Schichtgebilde ist die Basis zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Kabelbefestigung sowie die Basis zur Herstellung eines Haftgrundes für weitere Klebeverbindungen. Dabei ist der Schichtaufbau nur schematisch dargestellt, das heißt, dass die Dicke insbesondere der ersten Klebeschicht 40 und der zweiten Klebeschicht 50 nicht derart dick wie in der 1 dargestellt ausgeführt sein muss. Außerdem ist die Anordnung eines Trennpapiers 60 an der Unterseite des textilen Flächengebildes 10 beziehungsweise der daran anhaftenden zweiten Klebeschicht 50 nicht zwingend erforderlich. Generell kann auch der Schichtaufbau ohne die zweite Klebeschicht 50 zur Verfügung gestellt werden. Die Anordnung der ersten Klebeschicht 40 zwischen der Deckschicht 30 und dem textilen Flächengebilde 10 empfiehlt sich zur Fixierung der Deckschicht 30 auf dem textilen Flächengebilde 10.
In den 2 bis 4 ist dargestellt, wie mittels des in 1 dargestellten Schichtaufbaus eine Kabelbefestigung herstellbar ist. Es wird dazu das Trennpapier 60 von dem Schichtaufbau entfernt, wie insbesondere aus einem Vergleich der 3 mit 2 ersichtlich ist. Anschließend wird das textile Flächengebilde um ein Kabel 90 herumgeschlungen, wie aus den 3 und 4 ersichtlich ist. Die zweite Klebeschicht 50 erleichtert dabei die Fixierung des textilen Flächengebildes 10 am Kabel 90. Nachdem das textile Flächengebilde 10 um das Kabel 90 herumgeschlungen wurde, liegt es an. einer Seite des Kabels 90 doppellagig vor, wie in 4 dargestellt. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dabei nicht auf die Fixierung eines Kabels 90 beschränkt, sondern sie kann auch zur Fixierung beziehungsweise Befestigung eines Kabelbaums oder einer anderen Leitung wie zum Beispiel eines Schlauches dienen. In 4 ist dargestellt, dass die Deckschicht 30 mit einer dazugehörigen ersten Klebeschicht 40 nur auf einem Abschnitt des textilen Flächengebildes 10 angeordnet ist, nämlich in dem Bereich, in dem das textile Flächengebilde 10 überlappend angeordnet ist.
5 zeigt ein Heizelement 80, welches zur Einbringung der Wärmeenergie in die Deckschicht 30 sowie in das textile Flächengebilde 10 und das zu erwärmende Kunststoffteil 20 dient. Dieses Heizelement 80 kann zum Beispiel ein herkömmlicher Lötkolben sein.
In den 6 bis 9 ist gezeigt, mit welchen einzelnen Verfahrensschritten mittels des Heizelementes 80 eine thermische Verschweißung des textilen Flächengebildes 10 mit dem Kunststoffteil 20 durchgeführt wird. Wie in 6 gezeigt, wird das Heizelement 80 zunächst über der Deckschicht 30 positioniert. Anschließend wird wie in 7 dargestellt das Heizelement 80 auf die Deckschicht 30 abgesenkt und spätestens in dieser Position stark erhitzt. Wie in 8 dargestellt, drückt dabei das Heizelement 80 derart auf die Deckschicht 30, dass unter der Druckbelastung die Deckschicht 30 und die darunter befindlichen Lagen des textilen Flächengebildes 10 zusammengedrückt werden. Aufgrund des Wärmetransportes vom Heizelement 80 durch die Deckschicht 30 und die Klebeschichten 40, 50 sowie durch das textile Flächengebilde 10 in das Kunststoffteil 20 erwärmt sich dieses an seiner Oberfläche, so dass es auch an dieser Oberfläche aufgrund der durch das Heizelement 80 bewirkten Druckkraft zu einer Deformation kommen kann. An der erwärmten Stelle des Kunststoffteils 20 geht dieses in einen schmelzflüssigen Zustand über, ebenso wie die Fasern des textilen Flächenmaterials 10, so dass sich eine Schmelzlinse 71 aus den beiden vermischten Schmelzen ergibt.
Das Heizelement 80 wird wieder von der Deckschicht 30 entfernt, wobei es eine Mulde 13 hinterlässt.
In 10 ist gezeigt, wie diese Mulde 13 als Haftgrundstelle für weitere Klebungen dienen kann, nämlich indem Klebstoff 100 auf den Bereich der Mulde 13 aufgebracht wird.
Es lässt sich somit, wie in 9 dargestellt, in einfacher Weise eine Kabelbefestigung am Kunststoffteil 20 realisieren. Außerdem lässt sich die Schweißverbindungsstelle als Auflager zur Einleitung von Stütz- beziehungsweise Reibkräften nutzen.
Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich somit thermische Schweißverbindungen mittels eines einfachen Handwerkzeuges, wie zum Beispiel eines Lötkolbens auch an schwer zugänglichen Stellen realisieren. Um ein Anhaften geschmolzener Materialbestandteile am Heizelement 80 zu verhindern, wird erfindungsgemäß eine Deckschicht 30 zwischen dem Heizelement 80 und dem zu verschweißenden Material angeordnet. Das heißt, dass durch das erfindungsgemäße Verfahren in einfacher und flexibler Weise Schweißverbindungen ermöglicht werden, ohne dabei die in herkömmlicher Weise auftretenden Verschmutzungen beziehungsweise Verunreinigungen, die sich wirkungsgradsenkend auswirken, am Werkzeug bei der Durchführung des Verfahrens in Kauf genommen werden müssen.
Bezugszeichenliste

10: textiles Flächengewebe
11: Bereich der überlappenden Lagen
12: Schlaufe
13: Mulde
20: Kunststoffteil
30: Deckschicht
40: erste Klebeschicht
50: zweite Klebeschicht
60: Trennpapier
70: Bereich der Schmelze
71: Schweißlinse
80: Heizelement
90: Kabel
100: Klebstoff
110: zu verklebender Gegenstand

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19746526 A1 [0004]
EP 1603210 A2 [0005]
DE 102005037663 A1 [0006]
DE 102005037662 A1 [0006]

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Schweißverbindung zwischen einem textilen Flächengebilde (10) und einem Kunststoffteil (20) mit zumindest bereichsweise vorhandenen thermoplastischen Eigenschaften, wobei – das textile Flächengebilde (10) bereitgestellt wird, – das Kunststoffteil (20) bereitgestellt wird, – eine Seite des textilen Flächengebildes (10) mit einer Deckschicht (30) versehen wird, die zumindest ein Material umfasst, welches einen höheren Schmelzpunkt als zumindest Teile des textilen Flächengebildes und als der Kunststoff des Kunststoffteils (20) aufweist, – das textile Flächengebilde (10) mit der der Deckschicht (30) gegenüberliegenden Seite an das Kunststoffteil (20) angelegt wird, – ein derart starker Wärmeeintrag in die Deckschicht (30) und durch das textile Flächengebilde (10) in das Kunststoffteil (20) vorgenommen wird, dass sowohl das textile Flächengebilde (10) zumindest partiell als auch das Kunststoffteil (20) zumindest partiell aufgeschmolzen werden, so dass sich eine Schmelzlinse aus den beiden vermischten Schmelzen ergibt.
Verfahren zur Herstellung einer Kabelbefestigung an einem Kunststoffteil mit zumindest bereichsweise vorhandenen thermoplastischen Eigenschaften, wobei zur Befestigung des Kabels – ein textiles Flächengebilde (10) bereitgestellt wird, – das Kunststoffteil (20) bereitgestellt wird, – eine Seite des textilen Flächengebildes (10) abschnittsweise mit einer Deckschicht (30) versehen wird, die zumindest ein Material umfasst, welches einen höheren Schmelzpunkt als zumindest Teile des textilen Flächengebildes und als der Kunststoff des Kunststoffteils (20) aufweist, – das textile Flächengebilde (10) um das Kabel (90) umgeschlagen wird, so dass es an einer Seite des Kabels (90) doppellagig angeordnet ist und die Deckschicht (30) im Bereich der überlappenden Lagen (11) des textilen Flächengebildes (10) angeordnet ist, – die überlappenden Lagen des textilen Flächengebildes (10) mit der der Deckschicht (30) gegenüberliegenden Seite an das Kunststoffteil (20) angelegt werden, – ein derart starker Wärmeeintrag in die Deckschicht (30) und durch die Lagen des textilen Flächengebildes (10) in das Kunststoffteil (20) vorgenommen wird, dass sowohl das textile Flächengebilde (10) zumindest partiell als auch das Kunststoffteil (20) zumindest partiell aufgeschmolzen werden, so dass sich eine Schmelzlinse aus den beiden vermischten Schmelzen ergibt.
Verfahren zur Herstellung einer Schweißverbindung oder zur Herstellung einer Kabelbefestigung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das textile Flächengebilde (10) ein Vliesstoff ist.
Verfahren zur Herstellung einer Schweißverbindung oder zur Herstellung einer Kabelbefestigung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der Deckschicht (30) ein Kunststoff, vorzugsweise ein Polytetrafluorethylen ist.
Verfahren zur Herstellung einer Schweißverbindung oder zur Herstellung einer Kabelbefestigung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht (30) mit einer Klebeschicht versehen wird, die bei einer Kontaktierung der Deckschicht (30) mit dem textilen Flächengebilde (10) eine stoffschlüssige Verbindung herstellt.
Verfahren zur Herstellung einer Schweißverbindung oder zur Herstellung einer Kabelbefestigung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeeintrag durch eine von einem Heizelement (80) ausgehende Wärmestrahlung realisiert wird.
Verfahren zur Herstellung einer Schweißverbindung oder zur Herstellung einer Kabelbefestigung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass beim Einbringen der Wärme in die Deckschicht (30) und in das textile Flächengebilde (10) mit dem Heizelement (80) eine Druckkraft auf die Deckschicht (30) aufgebracht wird.
Verfahren zur Herstellung einer Schweißverbindung oder zur Herstellung einer Kabelbefestigung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor Verschweißung des textilen Flächengebildes (10) dieses mehrlagig bereitgestellt wird und danach mehrlagig verschweißt wird.
Kabelbefestigungseinrichtung, welche an einem Kunststoffteil, das zumindest Bereiche mit thermoplastischen Eigenschaften aufweist, an einem dieser Bereiche angeschweißt ist, wobei das textile Flächengebilde (10) derart umgeschlagen ist, dass es eine Schlaufe (12) zur Aufnahme eines Kabels (90) oder Kabelbaumes bildet und gegenüber der Umschlagsseite doppellagig vorhanden ist, wobei eine Deckschicht (30) im Bereich der überlappenden Lagen (11) des textilen Flächengebildes (10) auf diesem angeordnet ist und die Schweißverbindung zwischen dem textilen Flächengebilde (10) und dem Kunststoffteil (20) dadurch hergestellt ist, dass mittels eines Heizelementes (80) unter Ausübung einer Druckkraft auf die Deckschicht (30) auf dem textilen Flächengebilde (10) die Deckschicht (30) sowie das textile Flächengebilde (10) und das dahinter befindliche Kunststoffteil (20) so weit erwärmt werden, dass das textile Flächengebilde (10) zumindest partiell und der Kunststoff des Kunststoffteils (20) zumindest teilweise aufgeschmolzen werden, so dass sich eine Schmelzlinse aus den beiden vermischten Schmelzen ergibt.
Kunststoffteil mit zumindest bereichsweise thermoplastischen Eigenschaften, welches wenigstens eine an der Kunststoffteiloberfläche angeschweißte Kabelbefestigungseinrichtung nach Anspruch 9 umfasst.
Kunststoffteil, welches zumindest in Bereichen thermoplastische Eigenschaften und in zumindest einigen dieser Bereiche angeschweißte textile Flächengebilde aufweist, wobei das textile Flächengebilde (10) als Haftgrund für eine Klebeverbindung verwendet oder verwendbar ist und/oder als Schutz gegen Abrieb am Kunststoffteil (20) verwendbar ist, und wobei die Schweißverbindung zwischen dem textilen Flächengebilde (10) und dem Kunststoffteil (20) dadurch hergestellt ist, dass mittels eines Heizelementes (80) unter Ausübung einer Druckkraft auf eine Deckschicht (30) auf dem textilen Flächengebilde (10) die Deckschicht (30) sowie das textile Flächengebilde (10) und das in Kraftausübungsrichtung dahinter befindliche Kunststoffteil (20) so weit erwärmt werden, dass das textile Flächengebilde (10) zumindest partiell und der Kunststoff des Kunststoffteils (20) zumindest teilweise aufgeschmolzen werden, so dass sich eine Schmelzlinse aus den beiden vermischten Schmelzen ergibt.
Verwendung der Schweißverbindungsstelle am Kunststoffteil gemäß Anspruch 11 als Haftgrund für wenigstens eine Klebeverbindung, wobei vor Realisierung der Klebeverbindung zwischen der Stelle der Schweißverbindung und einem anzuklebenden Element zumindest an der Stelle der Schweißverbindung die Deckschicht (30) von dem textilen Flächengebilde (10) entfernt wird.
Verwendung der Schweißverbindungsstelle am Kunststoffteil gemäß Anspruch 11 als Schutzelement gegen abrasiven Verschleiß oder thermische Beanspruchung.
Schichtgebilde, insbesondere als Bestandteil eines Kunststoffteiles nach wenigstens einem der Ansprüche 10 und 11 und/oder einer Kabelbefestigung nach Anspruch 9, mit einer auf einer Seite eines textilen Flächengebildes (10) angeordneten Deckschicht (30), wobei die Deckschicht (30) einen höheren Schmelzpunkt als das textile Flächengebilde (10) aufweist.
Kraftfahrzeug, welches ein Kunststoffteil nach wenigstens einem der Ansprüche 10 oder 11 und/oder eine Kabelbefestigungseinrichtung nach Anspruch 9 umfasst.
Textiles Flächengebilde (10) zur Herstellung einer Schweißverbindung mit einem Kunststoffteil (20) mit zumindest bereichsweise vorhandenen thermoplastischen Eigenschaften, wobei eine Seite des textilen Flächengebildes (10) mit einer Deckschicht (30) versehen wird, die zumindest ein Material umfasst, welches einen höheren Schmelzpunkt als zumindest Teile des textilen Flächengebildes und als der Kunststoff des Kunststoffteils (20) aufweist.