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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schutzhülle mit den Merkmalen des Patentanspruches 1.
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Eine erfindungsgemäße Schutzhülle ist als besonders stabile Schutzhülle ausgestaltet und dient insbesondere zum Schutz von empfindlichem Gut, das, eingefügt in die Schutzhülle bzw. in dieser angeordnet, sicher umschlossen ist.
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In der Automobilindustrie ist der Leichtbau, insbesondere bei Elektrofahrzeugen, von besonderer Bedeutung, da das Gewicht eines Fahrzeuges einen direkten Einfluss auf den Verbrauch und die Reichweite des Fahrzeuges hat. Bei Elektrofahrzeugen ist allen voran die eingebaute Batterie oder der Batteriesatz bzw. der Akkumulator oder der Akkumulatorsatz wesentlich für die Reichweite des Fahrzeugs zuständig und damit von wesentlicher Bedeutung. Die Batterien bzw. Akkumulatoren sind in einem Gehäuse oder mehreren Gehäusen angeordnet, das bzw. die besonders bruchsicher und gegenüber Umwelteinflüssen und chemischen Stoffen resistent ausgebildet sein müssen. Zugleich ist es aber relevant, dass das Gehäuse für eine Batterie bzw. Akkumulator gegenüber Schlag-, Stoß-, Hitze- und Strahlungsbelastungen weitgehend resistent ist, dass ein Eindringen von Fremdkörpern in das Gehäuse weitgehend verhindert wird und zugleich aber das Gehäuse bzw. die Schutzhülle möglichst leicht, d. h. gewichtsparend, und einfach und günstig herstellbar ist.
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Um eine hohe mechanische Stabilität der Schutzhülle und die hohen Sicherheitsanforderungen bei Fahrzeugen zu erfüllen, werden heutzutage Lithium-Ionen-Zellen und Lithiumzellen mit metallischen Lithiumanoden verwendet. Diese sind in rein metallischen Hartschalenbatteriegehäusen angeordnet, die unter der Bezeichnung Hard-Case-Gehäuse bekannt sind. Die Gehäuse schützen das Zellinnere der Lithiumzellen. Solche Hartschalenbatteriegehäuse werden aus Aluminium durch Kalttiefziehverfahren hergestellt. Neben einem mechanischen Schutz schützen metallische Hartschalenbatteriegehäuse die Komponenten der darin eingehausten Zellen auch vor Feuchtigkeit, da das metallische Gehäuse feuchtigkeits- bzw. dampfsperrdicht ist und damit zugleich als Dampfsperre dient.
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Aus
DE 10 2012 205 810 A1 ist ein Hartschalenbatteriegehäuse für ein mindestens zwei Alkalimetallzellen umfassendes galvanisches Element bekannt. Das Hartschalenbatteriegehäuse besteht aus einem Gehäusegrundkörper mit einem Innenraum zur Aufnahme der Zellkomponenten der mindestens zwei Alkalimetallzellen. Es ist ein Gehäusedeckel vorgesehen, der zum Verschließen des Innenraums des Gehäusegrundkörpers dient. Der Gehäusegrundkörper ist im Wesentlichen aus Kunststoff ausgebildet, wobei in dem Gehäusegrundkörper ein Temperiermittelkanal ausgebildet ist.
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Aus
WO 2006/043760 A1 ist ein Akkumulator mit einer Elektrodenanordnung, die in einem Batteriegehäuse installiert ist, bekannt. Die äußere Oberfläche des Akkumulators ist mit einer Polyethylenterephthalat-Schicht versehen, so dass der Akkumulator eine Nageldurchstoßwiderstandskraft von mehr als 6,5 kgf besitzt.
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Aus
EP 1 988 118 Al ist ein karbonfaserverstärkter thermoplastischer Kunststoff bekannt, der zur Herstellung von Gehäusen für elektrische oder elektronische Komponenten, insbesondere kleinere Gehäuseumschlüsse, wie beispielsweise Chassis-, Computer- oder Displaygehäuse geeignet ist. Dieser Kunststoff besteht aus Polyamid. Die entsprechend eingesetzten Karbonfasern weisen jeweils nahezu die gleiche Länge auf.
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Aus
JP 2013-184318 A ist ein Laminatkörper bekannt, der vorgesehen ist, um vorzugsweise CPU-Ummantelungen oder Kondensatorgehäuse herzustellen. Der Laminatkörper ist mit Karbonfasern verstärkt und ermöglicht Elastizitätsmodule zwischen 2.500 und 40.000 MPa. Es sind Fasern unterschiedlicher Typen kombinierbar.
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Aus
DE 10 2012 000 772 A1 ist eine Sitzschale eines Fahrzeuges und ein Verfahren zur Herstellung derselben beschrieben. Die Sitzschale weist einen ersten Abschnitt aus einem zumindest teilweise aus Fasern verstärkten Kunststoff bestehenden ersten Material auf. Außerdem weist die Sitzschale einen zweiten Abschnitt aus einem auf faserverstärkten Kunststoff bestehenden zweiten Material auf. Der erste Abschnitt weist einen mit kurzen Fasern verstärkten Kunststoff auf und ist formstabiler als der zweite Abschnitt. Der zweite Abschnitt weist einen mit langen Faser verstärkten Kunststoff auf und bildet eine Schale aus Organoblech, die von einem durch den ersten Abschnitt gebildeten Rahmen umgeben ist.
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Aus
EP 2 966 117 Al ist ein Verbundmaterial zum Einsatz in Kunststoffspritzgiessverfahren beschrieben. Es kommt ein faserverstärktes thermoplastisches Harzverbundmaterial zum Einsatz, das eine erste Faser besitzt, die in einer Richtung ausgerichtet ist und ein thermoplastisches Hartz enthält. Es kommt eine zweite Schicht mit einer Kohlefaser zum Einsatz, die in einer Richtung ausgerichtet ist und ein zweites thermoplastisches Hartz enthält, wobei die Kohlenstofffasern einen höheren Elastitätsmodul als die ersten Fasern besitzt.
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Nachteilig beim benannten Stand der Technik ist, dass Gehäuse aus Kunststoff zur Aufnahme von Batterien, Akkumulatoren oder Lithiumzellen, um eine notwendige Stabilität aufzuweisen, entweder mit Metall verschalt sind oder aber aus erheblichen Mengen von Kunststoff hergestellt werden müssen, damit die notwendige Stabilität und der notwendige Schutz vor Schlag, Stoß, Strahlung, Hitze und die Eindringung von Fremdkörpern gewährleistet ist. Dies hat aber zur Folge, dass diese Gehäuse nicht auf einfache Art und Weise mit einem bekannten Herstellungsverfahren, wie dem des Kunststoffspritzgussverfahrens, einfach und kostengünstig hergestellt werden können und zugleich der notwendige Materialeinsatz gering gehalten werden kann. So sind bei solchen Gehäusen meist weitere Nacharbeiten notwendig oder aber die Dicke der Gehäusewandung muss groß gewählt werden, was aber das Gewicht des Gehäuses wiederum erhöht.
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Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Schutzhülle aufzuzeigen, welche die vorgenannten Probleme nicht besitzt, einfach mit bekannten Spritzgusswerkzeugen und - verfahren herzustellen ist und zugleich ein in der Schutzhülle anzuordnendes empfindliches Objekt vor äußeren Einwirkungen wie Schlag, Stoß, Hitze, Strahlung, Eindringen von Fremdkörpern schützt.
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Diese Aufgabe wird anhand der Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen, der weiteren Beschreibung und insbesondere anhand eines Ausführungsbeispiels anhand von Figuren dargestellt.
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schutzhülle aus thermoplastischem Kunststoff, wobei der thermoplastische Kunststoff mit Fasern versetzt ist. Die Fasern weisen unterschiedliche Dicken oder Durchmesser oder Längen auf, wobei die ersten Fasern länger als die zweiten Fasern sind. Das Mischungsverhältnis von Fasern zu thermoplastischem Kunststoff und/oder die Art der Fasern sind derart gewählt, dass die Schutzhülle ein Elastizitätsmodul von mindestens 36.000 MPa besitzt.
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Dadurch dass die Fasern unterschiedliche Dimensionierungen aufweisen, gehen diese bei der Herstellung eines Gegenstandes aus dem Kunststoff mit den beigemischten Fasern zusätzlich mechanische Verbindungen ein, indem sich die Fasern miteinander verhaken.
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Nach Patentanspruch 2 ist vorteilhaft, dass die Fasern Kohlenstofffasern, Metallfasern, Metallfadenabschnitte, Glasfasern oder Fasern aus Kunststoff mit aufgerauter Oberfläche sind. Durch die Wahl der Fasern ist zum Einen das Elastizitätsmodul beeinflussbar, zum Andern ist die Materialwahl und/oder die dadurch bedingte Oberflächenstruktur der Fasern von Bedeutung, und somit in welcher Weise sich die Fasern in die Molekülstruktur des Kunststoffes einbinden, wodurch die Materialeigenschaft eines mit dem Gemisch aus Kunststoff und beigemischten Fasern hergestellten Gegenstandes beeinflussbar ist.
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Nach Patentanspruch 3 ist vorteilhaft, dass der Kunststoff aus linearen und/oder zumindest teilweise aus aromatischen Polymeren, vorzugsweise Polyamid, besteht. Bedingt durch die linearen Polymere erfolgt eine direkte Einbindung der Fasern in die beim Abkühlen des Kunststoffes sich ausbildenden Molekülketten des Kunststoffes.
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In der Ausgestaltung der Erfindung sind die ersten Fasern nahezu endlos lang und in Form eines Gewebes, Gewirkes oder Geleges ausgestaltet und/oder angeordnet. Bei den kurzen Fasern hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, Fasern bis zu einer maximalen Länge von 5 mm zu verwenden.
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In der Ausgestaltung der Erfindung weist die Schutzhülle mindestens zwei sich zumindest teilweise überdeckende Kunststoffschichten aus thermoplastischem Kunststoff auf und die Fasern der ersten Kunststoffschicht sind gegenüber den Fasern der zweiten Kunststoffschicht länger.
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Es ist in einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Fasern aus unterschiedlichen Materialien bestehen und/oder mit einer unterschiedlichen Oberflächenstruktur, Oberflächenbeschichtung bzw. -textur ausgestattet sind. Durch die zumindest teilweise Überdeckung der Kunststoffschichten der Schutzhülle werden eine Stabilisierung und eine Erhöhung der mechanischen Belastbarkeit der Schutzhülle in bzw. an diesen Bereichen erreicht.
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In der Ausgestaltung der Erfindung bildet die erste Kunststoffschicht die Form der Schutzhülle aus und die zweite Kunststoffschicht ist an Bereichen der Schutzhülle angeordnet, die einer besonderen mechanischen Belastung ausgesetzt sind. Durch diese Anordnung wird Material zur Herstellung der Schutzhülle eingespart, da nur in Bereichen mit hoher mechanischer Belastung die zweite Kunststoffschicht angeordnet ist. Außerdem wird bei einer solchen Schutzhülle gegenüber einer Schutzhülle, die vollständig aus beiden Kunststoffschichten besteht, Gewicht eingespart.
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Nach Patentanspruch 4 ist in vorteilhafter Ausgestaltung vorgesehen, dass die zweite Kunststoffschicht in Form von Streben quer, längs oder diagonal an mindestens einer Seite der Schutzhülle angeordnet ist.
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Nach Patentanspruch 5 ist in vorteilhafter Ausgestaltung vorgesehen, dass die zweite Kunststoffschicht an den Kanten und/oder Ecken der Schutzhülle und/oder die Kanten oder Ecken der Schutzhülle überlappend oder diese umschließend angeordnet ist.
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Nach Patentanspruch 6 ist in vorteilhafter Ausgestaltung vorgesehen, dass die zweite Kunststoffschicht die erste Kunststoffschicht nahezu vollständig umschließt.
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Nach Patentanspruch 7 ist in vorteilhafter Ausgestaltung vorgesehen, dass die Schutzhülle ein Gehäuse zur Aufnahme von elektrochemischen Komponenten ist.
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Nach Patentanspruch 8 ist vorteilhaft, dass in einer Grenzfläche, die sich bei der Herstellung der Schutzhülle zwischen der ersten Kunststoffschicht und der zweiten Kunststoffschicht ausbildet, die Fasern der ersten und der zweiten Kunststoffschicht sich verzahnen bzw. verhaken und durch die Ausbildung der Grenzfläche eine Versteifung der Schutzhülle erfolgt. Dadurch, dass sich die Fasern in der Grenzfläche verhaken, bildet sich in der Grenzfläche eine besonders belastbare Struktur aus, welche die mechanischen Eigenschaften der Schutzhülle günstig im Sinne der Erfindung beeinflusst.
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Nach Patentanspruch 9 ist vorteilhaft, dass das sich Verzahnen bzw. Verhaken der Fasern durch die Auswahl der unterschiedlichen Längen und/oder Materialien der Fasern unterstützbar und/oder beeinflussbar ist. Durch die Auswahl unterschiedlicher Fasern erfolgt eine besonders stabile und mechanisch belastbare Verbindung der beiden Kunststoffschichten, da die kurzen Fasern in größerer Anzahl an der Grenzschicht in die andere Kunststoffschicht greifen, die langen Fasern der anderen Kunststoffschicht sich an und mit diesen kurzen Fasern verhaken und auch tiefer in die andere Kunststoffschicht eindringen.
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In der Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass zwischen der ersten Kunststoffschicht und der zweiten Kunststoffschicht eine Dampfsperrschicht angeordnet ist und die Dampfsperrschicht Durchbrechungen aufweist, durch welche sich zwischen der ersten und der zweiten Kunststoffschicht Grenzflächen ausbilden.
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Nach Patentanspruch 10 ist in vorteilhafter Ausgestaltung vorgesehen, dass die Schutzhülle aus einem Gehäusegrundkörper und einem Gehäusedeckel besteht, wobei Verbindungselemente zur Ausbildung einer Nut-Feder-Steckverbindung zum luftdichten Verschließen der Schutzhülle angeordnet sind, wobei die Verbindungselemente zumindest derart mit der Dampfsperre bedeckt sind, dass im geschlossenen Zustand der Schutzhülle die Dampfsperrschicht des Gehäusegrundkörpers und die Dampfsperrschicht des Gehäusedeckels an der Berührungsfläche umlaufend aneinander anliegen.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines konkreten Ausführungsbeispiels anhand der Figuren 1 bis 3 dargestellt.
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Die Beschreibung anhand des konkreten Ausführungsbeispiels stellt keine Limitierung der Erfindung auf dieses konkrete Ausführungsbeispiel dar.
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Es zeigen:
- 1 eine perspektivische Darstellung eines Gehäuses;
- 2a, 2b jeweils eine Seitenansicht eines Gehäuses;
- 2c einen Schnitt durch eine Wand eines Gehäuses und
- 3 einen weiteren Schnitt durch eine Wand eines Gehäuses.
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Das konkrete Ausführungsbeispiel gemäß der Figuren 1 bis 3 zeigt die Erfindung anhand einer Ausführung in Form einer quaderförmigen Schutzhülle. Die Schutzhülle kann aber jede andere erdenkliche Form haben, welche einen Innenhohlraum ausbildet und über einen Deckel den Zugang zum Innenhohlraum verschließt.
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Konkret stellt die Schutzhülle in den Figuren 1 bis 3 ein Gehäuse 1 zur Aufnahme von mindestens einer Akkumulatorzelle, einer Batteriezelle oder einer Lithium-Ionenzelle dar, die in einem Fahrzeug zur Versorgung mit elektrischer Energie anordenbar ist. Das Gehäuse 1 ist quaderförmig und besteht aus einem quaderförmigen Gehäusegrundkörper 8 und einem Gehäusedeckel 9, der den Gehäusegrundkörper 8 und den vom Gehäusegrundkörper 8 umschlossenen Innenraum verschließt.
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In den Figuren 1 bis 3 sind in den dargestellten Ausführungen, die ein Batterie- oder Akkumulatorgehäuse darstellen, die notwendigen elektrischen Anschlüsse für die elektrische Zu- und Ableitung von Energie nicht dargestellt. Im Weiteren können Kühlmediumzuführungsschächte und/oder Kühlmediumzuführungsleitungen vorgesehen sein, die in den Figuren ebenfalls nicht dargestellt sind.
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In den Figuren 2a und 2b sind verschiedene Ausführungsformen des Gehäuses 1 dargestellt. Das Gehäuse 1, insbesondere der Gehäusegrundkörper 8 sowie der Gehäusedeckel 9, bestehen aus Kunststoff, in welchem Fasern eingebunden bzw. angeordnet sind. Beim Kunststoff handelt es sich vorzugsweise um lineare und/oder teilweise aromatische Polyamide sowie deren Gemische. Kurzbezeichnungen sind z. B. PA, PAA, PPA. Polyamide sind Polymere mit sich regelmäßig wiederholenden Amidbindungen entlang der Hauptkette. Die Amidgruppe kann als Kondensationsprodukt einer Carbonsäure und eines Amins aufgefasst werden. Die dabei entstehende Bindung ist eine Amidbindung, die hydrolytisch wieder spaltbar ist.
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Polyamide werden wegen ihrer hervorragenden Festigkeit und Zähigkeit oft als Konstruktionswerkzeuge verwendet. Gute chemische Beständigkeit besteht gegenüber organischen Lösungsmitteln. Es besteht aber dennoch die Möglichkeit, dass Polyamide von Säuren oder oxidierenden Chemikalien angegriffen werden. Um die Eigenschaften der Polyamide, sprich des Kunststoffspolyamids, weiter in Richtung der gewünschten Gehäusestabilität zu beeinflussen, sind den Polyamiden Fasern und/oder weitere Bestandteile zugemischt.
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Bei den Fasern handelt es sich um Fasern mit gleicher und/oder unterschiedlicher Länge. Es können auch Fasern aus unterschiedlichem Material eingesetzt werden. So können z.B. Kohlenstofffasern, Metallfasern, Metallfadenabschnitte, Glasfasern oder Fasern aus Kunststoff mit aufgerauter Oberfläche zum Einsatz kommen. Die Fasern weisen unterschiedliche Längen und/oder Dicken auf, sind kurz oder lang, das bedeutet, es werden Fasern unterschiedlicher Länge und/oder unterschiedlichen Durchmessers oder Dicke verwendet.
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Durch die Wahl der Fasern, deren Abmessungen und/oder des Materials der Fasern lässt sich der Polyamidkunststoff, dem diese Fasern beigemischt werden, in seinen physikalischen wie auch in seinen chemikalischen Eigenschaften verändern. Die physikalischen Eigenschaften des Kunststoffes, insbesondere des Polyamidkunststoffes, lassen sich durch das Beimischen von vorgenannten Fasern beeinflussen und verändern. Es lassen sich auf diese Weise einfach die strukturellen Eigenschaften des Kunststoffes verändern und an geforderte Vorgaben anpassen.
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In der Kunststofftechnik ist ein wichtiges Kennzeichenmerkmal für die mechanische Eigenschaft eines Kunststoffes das so genannte Elastizitätsmodul oder auch kurz E-Modul, das auch als Youngscher Modul - benannt nach dem Physiker Thomas Young - bezeichnet wird. Das Elastizitätsmodul ist ein Materialkennwert aus der Werkstofftechnik, der den Zusammenhang zwischen Spannung und Dehnung bei der Verformung eines festen Körpers bei linear-elastischem Verhalten beschreibt. Der Wert des Elastizitätsmoduls ist umso größer, je mehr Widerstand ein Material seiner Verformung entgegensetzt. Ein Material mit hohem Elastizitätsmodul ist steif. Ein Material mit niedrigem Elastizitätsmodul ist nachgiebig. Das Elastizitätsmodul ist die Proportionalitätskonstante im Hookschen Gesetz. Bei kristallinen Materialien ist das Elastizitätsmodul grundsätzlich richtungsabhängig. Sobald ein Werkstoff eine kristallografische Textur hat, ist das Elastizitätsmodul anisotrop.
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Das Gehäuse 1 ist in der Weise gewählt, dass durch Beimischung von Fasern und/oder Zusatzstoffen zum Kunststoff das aus dem Kunststoff im Spritzgussverfahren hergestellte Gehäuse 1 ein Elastizitätsmodul bzw. E-Modul von mindestens 36.000 MPa aufweist. Dies wird dadurch erreicht, dass dem Kunststoff Fasern der vorgenannten Art mit einer vordefinierten Faserlänge und/oder Materialart beigemischt werden.
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Die Mischung des Kunststoffs und der Anteil der Fasern sind so gewählt, dass ein aus dieser Mischung gefertigtes Gehäuse 1 ein Elastizitätsmodul von mindestens 36.000 MPa besitzt.
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Der thermoplastische Kunststoff - vorzugsweise Polyamid - mit den beigemischten Fasern und Zusatzstoffen kann mittels eines bekannten herkömmlichen Spritzgussverfahrens ohne Einschränkung verarbeitet werden. Durch die entsprechende Auswahl der Mischung zwischen thermoplastischem Kunststoff, der Fasern, der Art der Fasern und/oder weiterer Zusatzstoffe ist das Elastizitätsmodul entsprechend einstellbar. Für Gehäuse und eine Schutzhülle hat sich ein Elastizitätsmodul von mindestens 36.000 MPa als vorteilhaft erwiesen.
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In 2a ist dargestellt, auf welche Weise das Gehäuse 1 noch weiter in seiner Stabilität und Festigkeit angepasst werden kann. Hierzu besteht das Gehäuse 1 aus zwei Schichten 4 und 5 von Kunststoffen, wobei beide Kunststoff-Schichten 4, 5 jeweils denselben Kunststofftyp aufweisen, jedoch unterschiedliche Faser/Fasertypen oder Faserarten beigemischt sind. In der Ausführung gemäß 2a ist die erste Kunststoffschicht 4 ein Polyamid mit beigemischten langen Fasern. Auf ein aus diesem Kunststoff hergestelltes Gehäuse 1, bestehend aus der ersten Kunststoffschicht 4, ist mittels eines bekannten 2-Komponentenspritzgussverfahrens in Teilbereichen, in 2a in Form von diagonal verlaufenden Streben dargestellt, eine zweite Kunststoffschicht 5 aufgebracht. In der zweiten Kunststoffschicht 5 sind Fasern vorhanden, die in ihrer Materialart und/oder in ihrer Ausformung von den Fasern in der ersten Kunststoffschicht 4 abweichen. Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, erfindungsgemäß in der zweiten Kunststoffschicht 5 gegenüber den Fasern der ersten Kunststoffschicht 4 Fasern mit kürzeren Längen zu verwenden. Nicht erfindungsgemäß ist, dass die Fasern in der ersten Kunststoffschicht 4 kürzer sind als die Fasern in der zweiten Kunststoffschicht 5.
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Beim Herstellungsprozess des Gehäuses 1 im 2K-Spritzgussverfahren mit der ersten und der zweiten Kunststoffschicht 4, 5 bildet sich zwischen der ersten und der zweiten Kunststoffschicht 4, 5 eine Grenzschicht aus. In dieser Grenzschicht verhaken sich quasi die langen und die kurzen Fasern und bewirken eine besondere Stabilisierung und Festigkeit des Gehäuses 1.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste Kunststoffschicht 4 als Einlegeteil ausgestaltet ist, das dann mittels der zweiten Kunststoffschicht 5 in einem Spritzgussverfahren verbunden wird. Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, das Einlegeteil aus Organoblech auszugestalten.
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Es ist eine jede Art von teilweiser flächenüberdeckender Überdeckung der ersten Kunststoffschicht 4 durch die zweite Kunststoffschicht 5 denkbar. So ist es auch denkbar, das Gehäuse 1 aus zwei sich vollständig überdeckenden Kunststoffschichten 4, 5 im 2K-Spritzgussverfahren herzustellen. So kann die erste Kunststoffschicht 4 den „Innenraum“ des Gehäuses 1 ausbilden und die zweite Kunststoffschicht 5 die Außenseite des Gehäuses 1. Es ist aber auch in einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die zweite Kunststoffschicht 5 die erste Kunststoffschicht 4 vollständig ummantelt.
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Durch eine geeignete Auswahl der Fasern und/oder Zusatzstoffe zum Kunststoff kann damit auch im Außenbereich und/oder Innenbereich des Gehäuses 1 die chemische und/oder physikalische Eigenschaft des Gehäuses 1 beeinflusst werden.
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In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die innere Kunststoffschicht 4 nicht auf extreme Verwindungssteifigkeit und Festigkeit ausgelegt ist, sondern auf chemische Beständigkeit gegenüber Säuren oder Flüssigkeiten.
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In der Ausgestaltung des Ausführungsbeispiels gemäß 2b ist vorgesehen, dass die zweite Kunststoffschicht 5 die erste Kunststoffschicht 4 an besonders belasteten Bereichen des Gehäuses 1 umschließt. Solche Bereiche sind beispielsweise die Kanten des Gehäuses 1, der Boden oder aber die Mittenbereiche der Seitenwände des Gehäuses 1. Es ist zu berücksichtigen, dass beim Einsatz von Batterien und/oder Akkumulatoren in Kraftfahrzeugen die Batterien und/oder Akkumulatoren chemische Flüssigkeiten aufweisen. Im Falle eines Aufpralls des Fahrzeuges wird durch die Flüssigkeit im Gehäuse ein erhöhter Innendruck erzeugt. Dieser muss vom Gehäuse 1 kompensiert werden, bzw. das Gehäuse 1 muss diesem standhalten, andernfalls bricht das Gehäuse 1 bzw. wird beschädigt. Diesem kann durch eine geeignete Anordnung der zweiten Kunststoffschicht 5 auf der ersten Kunststoffschicht 4 entgegengewirkt werden. An stark belasteten Stellen des Gehäuses 1 ist die Eigenschaft des Gehäuses 1 durch die Aufbringung der zweiten Kunststoffschicht 5 mit entsprechenden Eigenschaften vorteilhaft beeinflussbar und gestaltbar.
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In 2c ist ein Schnitt durch eine Gehäusewand des Gehäuses 1 dargestellt. Es ist der Bereich in einer Vergrößerung schematisch dargestellt, in welchem sich die erste Kunststoffschicht 4 und die zweite Kunststoffschicht 5 berühren.
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Im Kunststoff, der die erste Kunststoffschicht 4 ausbildet, sind Fasern 2, die als „lange“ Fasern ausgeführt sind, beigemischt. Im Kunststoff, der die zweite Kunststoffschicht 5 ausbildet, sind gegenüber dem Kunststoff der ersten Kunststoffschicht „kurze“ Fasern vorhanden. Während des 2K-Spritzgussprozesses bildet sich eine Grenzschicht 6 zwischen der ersten und der zweiten Kunststoffschicht 4, 5 aus. An dieser Grenzschicht 6 erfolgt nunmehr eine Verzahnung zwischen den „langen“ Fasern 2 der ersten Kunststoffschicht 4 und den „kurzen“ Fasern 3 der zweiten Kunststoffschicht 5. Zum Zeitpunkt, an dem die zweite Kunststoffschicht 5 auf die erste Kunststoffschicht 4 aufgebracht wird, ist die erste Kunststoffschicht 4 noch nicht bzw. nicht ausgehärtet und/oder wird durch den heißen und flüssigen Kunststoff, der die zweite Kunststoffschicht 5 ausbildet und auf die erste Kunststoffschicht 4 aufgebracht wird, angeschmolzen. Es erfolgt damit ein „Verkleben“ der Molekülketten der Kunststoffe der ersten und zweiten Kunststoffschicht 4, 5 und zusätzlich verhaken sich die Fasern 2 und 3 in der Grenzschicht 6.
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Erfindungsgemäß sind die „langen“ Fasern länger als 5 mm, die Länge muss aber nach oben hin nicht begrenzt werden; es können Fasern bis zu „unendlicher Länge“ eingesetzt werden. Erfindungsgemäß sind die ersten Fasern 2 als Gewebe, Gewirke oder Gelege anzuordnen oder auszugestalten. Bei den zweiten Fasern 3 werden erfindungsgemäß Fasern mit einer maximalen Länge von 5 mm verwendet.
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Durch die Ausbildung dieser Grenzschicht 6 erfolgt eine besonders feste und stabile Verbindung zwischen der ersten Kunststoffschicht 4 und der zweiten Kunststoffschicht 5.
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In 3 ist ein Ausschnitt des Gehäuses 1 im Bereich des Gehäusedeckels 9 und des Gehäusegrundkörpers 8 dargestellt. Der Gehäusegrundkörper 8 und der Gehäusedeckel 9 sind mit Verbindungselementen 10 zur Ausbildung einer Nut-Feder-Steckverbindung ausgebildet. Durch die Verbindungselemente 10 ist das Gehäuse 1 luftdicht verschließbar. Dabei umlaufen die Verbindungselemente 10 vorzugsweise die Innenraumöffnung des Gehäusegrundkörpers 8. Die Verbindungselemente 10 sind dabei zumindest teilweise derart mit einer Dampfsperrschicht 7 versehen, dass beim Ausbilden der Steckverbindung die Dampfschicht 7-2 des Gehäusedeckels 9 und die Dampfsperrschicht 7-1 des Gehäusegrundkörpers 8 aneinander anliegen und die Berührungsfläche umlaufend eine besonders gute Dichtwirkung erzielt.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Dampfsperrschicht 7, 7-1, 7-2 mit Aussparungen versehen ist, so dass diese zwischen der ersten Kunststoffschicht 4 und der zweiten Kunststoffschicht 5 im Spritzgussverfahren eingelegt und dort umspritzt werden kann und sich die beiden Kunststoffe der ersten und der zweiten Kunststoffschicht 4, 5 an den Aussparungen der Dampfsperrschicht 7, 7-1, 7-2 verbinden und die Grenzfläche 6 ausbilden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gehäuse
- 2
- Faser (lang)
- 3
- Faser (kurz)
- 4
- erste Kunststoffschicht
- 5
- zweite Kunststoffschicht
- 6
- Grenzfläche
- 7, 7-1, 7-2
- Dampfsperrschicht
- 8
- Gehäusegrundkörper
- 9
- Gehäusedeckel
- 10
- Verbindungselement
