DE102010064037A1

DE102010064037A1 - Verfahren zur Herstellung eines Funktionsteils und Funktionsteil

Info

Publication number: DE102010064037A1
Application number: DE201010064037
Authority: DE
Inventors: Jan Semet; Steffen Schott
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-12-23
Filing date: 2010-12-23
Publication date: 2012-06-28

Abstract

Es wird ein Funktionsteil 1 mit einem ersten Körper 3 aus einem ersten Kunststoffmaterial und einem zweiten Körper 5 aus einem zweiten Kunststoffmaterial, bei dem die beiden Körper miteinander verbunden sind, und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Funktionsteils vorgeschlagen, wobei der zweite Körper 5 durch zumindest teilweises Umspritzen des ersten Körpers 3 erzeugt wird, und wobei das zur Umspritzung verwendete zweite Material 5 ein mit einem Haftvermittler versetzter Stoff ist, so dass die beiden Körper stoffschlüssig (13) miteinander verbunden werden.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Herstellung eines Funktionsteils und einem Funktionsteil nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche.
Bei Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren muss aufgrund der in den nächsten Jahren anstehenden verschärften Abgasgesetzgebung unter anderem das NOx in erhöhtem Maß reduziert werden. Ein Verfahren, das hierbei zur Anwendung kommt, ist das Verfahren der selektiven katalytischen Reduktion (kurz: „SCR”-Verfahren), bei dem das Stickoxid unter Zuhilfenahme eines flüssigen Reduktionsmittels, beispielsweise einer wässrigen Harnstofflösung (AdBlue), zu Stickstoff und Wasser reduziert wird. Das flüssige Reduktionsmittel wird hierbei in einem Tank gelagert und mittels einer Pumpe über eine Leitung von einem Tank zu einer Dosierstelle befördert. Um die Beschädigung der Pumpe und des Dosierventils durch Schmutzpartikel zu verhindern, werden Filter eingesetzt.
Die EP1322402 beschreibt ein System zur Dosierung einer wässrigen Harnstofflösung, das den Handelsnamen „AdBlue” trägt, in den Abgastrakt eines Kraftfahrzeugs zur Reduktion von im Abgas der Brennkraftmaschine enthaltenen Stickoxiden. Hierbei wird das Reduktionsmittel, welches mittels einer Pumpe aus dem im Kraftfahrzeug befindlichen AdBlue-Tank angesaugt wird, durch ein zwischen dem Tank und der Pumpe befindliches als Filtersieb ausgeführtes Flüssigkeitsfilter gereinigt.
Die DE 10 2009 000 097 zeigt die Verwendung eines Fördermoduls mit einer Pumpe und mehreren Filtern zum Ansaugen eines flüssigen Reduktionsmittels aus einem Vorratstank. Unter anderem wird ein als Hutfilter ausgestalteter Filter eingesetzt, welcher einen ringförmigen Sockel aufweist, auf dem ein steifes Filtergewebe in Form eines Zylinders angeordnet ist.
Die DE 10 2005 026 992 offenbart ein in einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung verbautes Siebfilter, welches zylinderförmig ausgeführt ist.
Die DE6101585 beschreibt ein Filter für Flüssigkeiten, welches ein in einem Spritzgußverfahren hergestelltes zylinder- oder kegelförmiges, austrittsseitig durch eine Deckplatte verschlossenes Filterelement aufweist, dessen mit Abstand von einem rohrförmigen Gehäuse umgebener Mantel aus einem durchlässigen, durch Versteifungsrippen versteiften Gewebe besteht. Dabei wird eine aus. einem Austrittsstutzen und dem Filterelement bestehende Baueinheit mittels einer einzigen Form im Spritzgußverfahren hergestellt, wobei das Filterelement mit Montagerippen sowie dem Austrittsstutzen als ein gemeinsames Gußstück aus Polyamid ausgebildet wird, während die als Stützanordnung dienenden Versteifungsrippen mit dem Gewebe zusammengefügt sind, d. h. formschlüssig verbunden sind.
Aus der DE 10 2008 058 324 und aus der DE 10 2007 050 903 ist es bekannt, zwei Kunststoffbauteile, auch mehrschichtige Kunststoffbauteile, unter Verwendung eines Haftvermittlers bzw. Kompatibilisierungssystems, beispielsweise unter Verwendung maleinsäureanhydrid-modifizierter Polypropylene, miteinander insbesondere stoffschlüssig zu verbinden.
Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Funktionsteils bzw. das erfindungsgemäße Funktionsteil mit den kennzeichnenden Merkmalen der unabhängigen Ansprüche haben demgegenüber den Vorteil, dass im Rahmen einer Umspritzung bzw. Bespritzung in einfacher Weise eine stoffschlüssige Verbindung zwischen Umspritzungsmaterial und Material eines ersten Körpers, insbesondere eines Filterkörpers, hergestellt werden kann, wodurch ein robustes Funktionsteil, insbesondere ein bei dessen Einbau in ein Filtergehäuse leckagefreies Filterelement bereitgestellt werden kann – dies auch dann, wenn erster Körper und zweiter Körper aus unterschiedlichen Kunststoffarten bestehen, beispielsweise ein. Filtergewebe aus Polyamid und die eine Stütz- bzw. Abdichtanordnung bildende Umspritzung aus Polyethylen, welches erfindungsgemäß mit einem Haftvermittler versetzt ist.
Weitere Vorteile ergeben sich durch die in den abhängigen Ansprüchen genannten Merkmale.
Insbesondere ist es vorteilhaft, als Haftvermittler ein bereits bekanntes und beährtes Material einzusetzen, nämlich ein Maleinsäureanhydrid modifiziertes Polyethylen, beispielsweise „Bondyram 5108'”.
Es ist vorteilhaft, ein Mischungsverhältnis zwischen Kunststoff und Haftvermittler so zu wählen, dass der Anteil des Haftvermittlers an der Mischung in einem Bereich von zirka zwei Prozent bis zirka 50 Prozent liegt, wobei das Mischungsverhältnis in vorteilhafter Weise je nach Materialpaarung variieren kann. Das Mischungsverhältnis ist also variabel an die unterschiedlichsten Einsatzbedingungen bzw. Konstruktionen anpassbar.
Wird in vorteilhafter Weise bereits während des Umspritzens eine Temperatur so gewählt, dass diese oberhalb einer Aktivierungstemperatur des Haftvermittlers liegt, insbesondere dass die Temperatur oberhalb von 160 Grad Celsius liegt, so kann gleichzeitig mit dem Umspritzen bzw. Bespritzen die Ausbildung einer stoffschlüssigen Verbindung angeregt werden.
Weitere Vorteile ergeben sich durch die in den weiteren abhängigen Ansprüchen und in der Beschreibung genannten Merkmale.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen
1 ein Filterelement und
2 ein Detail eines Filterelements.
Ausführungsformen der Erfindung
1 zeigt ein Funktionsteil in Form eines Filterelements 1 in perspektivischer Ansicht. Das Filterelement weist einen ersten Körper in Form eines zylindrisch angeordneten Filtergewebes 3 aus einem ersten Kunststoffmaterial auf, welches durch einen zweiten Körper in Form einer Stützanordnung 5 aus einem zweiten Kunststoffmaterial in Zylinderform gehalten ist. Das zweite Kunststoffmaterial kann hierbei das gleiche Material sein wie das erste Kunststoffmaterial oder wahlweise ein anderes Kunststoffmaterial. Die Stützanordnung 5 dient zum flächigen Aufspannen bzw. zum Stabilisieren der Raumlage einer Filterfläche des ersten Körpers, welche für das zu filternde Fluid durchlässig ist und das Fluid in gewünschtem Reinheitsgrad von Verunreinigungen befreit. Die Stützanordnung 5 weist hierbei jeweils eine Randumfassung 7 am unteren und am oberen Kreisrand 11 bzw. 12 des Filtergewebes 3 auf. Die beiden Randumfassungen sind über zumindest auf der äußeren Oberfläche des Filtergewebes 3 geführte Stützstreben 9 miteinander verbunden. Das Filterelement ist in einem nicht näher dargestellten Filtergehäuse anordenbar, ähnlich wie zum Beispiel in der DE6101585 dargestellt. Die Randumfassung ist hierbei vorzugsweise derart eingerichtet, dass sie sich zum abdichtenden Anlegen des Filterelements an das nicht näher dargestellte Filtergehäuse eignet.
Das Filterelement zur Filterung einer wässrigen Harnstofflösung besteht aus einem Filtermaterial (Filtergewebe 3), welches aus Kunststoff, beispielsweise Polyamid, gefertigt ist. Dieses Filtermaterial wird zur Herstellung der Stützanordnung mit einem Kunststoff (einseitig) bespritzt beziehungsweise (beidseitig) umspritzt. Die Randumfassung geht hierbei vorzugsweise durch eine Umspritzung hervor, die Stützstreben können auch lediglich einseitig auf der äußeren Oberfläche des Filtergewebes 3 aufgetragen werden. Es wird vorzugsweise bei Umspritzungs- und Filtermaterial die gleiche Kunststoffart, beispielsweise Polyamid, verwendet, um eine gute Verbindung zwischen Umspritzungs- und Filtermaterial zu erzielen. Hierbei wird unter gleicher Kunststoffart auch eine solche Stoffkombination verstanden, bei der das Filtergewebe 3 aus Polyamid und die Stützanordnung 5 aus einem mit einem Haftvermittler versetzten Polyamid besteht. Mit anderen Worten, das zweite Kunststoffmaterial ist ein mit einem Haftvermittler versetzter Stoff, wobei der Stoff identisch sein kann mit dem ersten Kunststoffmaterial.
In einer alternativen Ausführungsform kann als zweites Kunststoffmaterial beziehungsweise als Stoff auch ein anderes als das erste Kunststoffmaterial verwendet werden. Der verwendete Haftvermittler sorgt auch in diesem Fall für ein stoffschlüssiges Um- beziehungsweise Bespritzen des ersten Körpers beziehungsweise des Filtergewebes 3.
2 zeigt ein Detail des Filterelements 1 in Querschnittsansicht 110. Dargestellt ist die untere Randumfassung 7, wie sie nach Umspritzung des Filtergewebes 3 den unteren Kreisrand 11 des zylindrisch geformten Filtergewebes sowohl im Innenbereich des Filters als auch auf der äußeren Oberfläche stoffschlüssig umgibt.
Der stoffschlüssige Verbindungsbereich 13 resultiert hierbei aus einem Haftvermittlerzusatz, der dem Kunststoffmaterial, das zur Umspritzung verwendet wird, vor dem Umspritzen zugesetzt worden ist. Als Haftvermittler wird ein maleinsäureanhydrid-modifizierter Kunststoff, beispielsweise ein maleinsäureanhydrid-modifiziertes Polyethylen oder Polypropylen, vorzugsweise ein maleinsäureanhydrid-modifiziertes Polyethylen, verwendet. Der Anteil des Haftvermittlers am zweiten Material liegt dabei in einem Bereich von zwei Prozent bis fünfzig Prozent. Beim Umspritzungsprozess sind, nach dem Erreichen einer Aktivierungstemperatur oberhalb von 160 Grad Celsius, die funktionalen Gruppen des Haftvermittlers in der Lage, eine stoffschlüssige Verbindung insbesondere auch zwischen verschiedenen Kunststoffen herzustellen.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht nur bei Filterelementen einsetzbar, sondern überall dort, wo Kunststoffgewebe, nicht-gewebtes Kunststoffmaterial oder Kunststoffschichtmaterialien stoffschlüssig miteinander umspritzt werden sollen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 1322402 [0003]
DE 102009000097 [0004]
DE 102005026992 [0005]
DE 6101585 [0006, 0018]
DE 102008058324 [0007]
DE 102007050903 [0007]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Funktionsteils (1) mit einem ersten Körper (3) aus einem ersten Kunststoffmaterial und einem zweiten Körper (5) aus einem zweiten Kunststoffmaterial, bei dem die beiden Körper miteinander verbunden werden, wobei der zweite Körper (5) durch zumindest teilweises Umspritzen beziehungsweise Bespritzen des ersten Körpers erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das zur Umspritzung beziehungsweise Bespritzung verwendete zweite Kunststoffmaterial ein mit einem Haftvermittler versetzter Stoff ist, so dass die beiden Körper stoffschlüssig (13) miteinander verbunden werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Haftvermittler ein maleinsäureanhydrid-modifizierter Kunststoff, beispielsweise ein maleinsäureanhydrid-modifiziertes Polyethylen oder Polypropylen, vorzugsweise ein maleinsäureanhydrid-modifiziertes Polyethylen, ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des Haftvermittlers am zweiten Material in einem Bereich von zwei Prozent bis fünfzig Prozent liegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Temperatur während des oder nach dem Umspritzen beziehungsweise Bespritzen so gewählt wird, dass diese oberhalb einer Aktivierungstemperatur des Haftvermittlers liegt, insbesondere dass die Temperatur oberhalb von 160 Grad Celsius liegt.
Verfahren nach Anspruch einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Funktionsteil ein Filterelement ist, dass der erste Körper ein für ein Fluid, insbesondere für eine Flüssigkeit, beispielsweise für eine wässrige Harnstofflösung, durchlässiger Körper zur Filtrierung des Fluids, beispielsweise ein Filtergewebe, und dass der zweite Körper eine Stützanordnung (5, 7, 9) zur Stützung des ersten Körpers (3) ist.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Körper mindestens eine durchströmbare Filterfläche aufweist und dass die Stützanordnung durch teilweises Umspritzen beziehungsweise Bespritzen der Filterfläche erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützanordnung (5) eine einen Rand (11, 12) des ersten Körpers (3) umfassende Randumfassung (7) aufweist, wobei die Randumfassung eingerichtet ist zum abdichtenden Anlegen des Filterelements an ein Filtergehäuse, und dass die Randumfassung (7) durch Umspritzen des Rands (11, 12) auf den ersten Körper (3) aufgebracht wird.
Funktionsteil (1) mit einem ersten Körper (3) aus einem ersten Kunststoffmaterial und einem zweiten Körper (5) aus einem zweiten Kunststoffmaterial, bei dem die beiden Körper miteinander verbunden sind, wobei der zweite Körper (5) durch zumindest teilweises Umspritzen beziehungsweise Bespritzen des ersten Körpers (3) erzeugt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das zur Umspritzung beziehungsweise Bespritzung verwendete zweite Kunststoffmaterial ein mit einem Haftvermittler versetzter Stoff ist, so dass die beiden Körper stoffschlüssig (13) miteinander verbunden sind.