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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Kunststoffbauteiles, wobei ein Kunststoffmaterial auf eine vorbestimmte Verarbeitungstemperatur erhitzt wird und aus dem erhitzten Kunststoffmaterial zumindest ein Teil des herzustellenden Kunststoffbauteiles geformt wird. Die Erfindung betrifft zudem ein auf diese Weise hergestelltes Kunststoffbauteil.
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Um Kunststoffbauteile herzustellen sind aus dem Stand der Technik eine Reihe unterschiedlicher Verfahren, beispielsweise Spritzgieß- oder Extrusionsverfahren oder 3D-Druck- oder Lackierverfahren bekannt. In allen diesen bekannten Verfahren wird ein Kunststoffmaterial auf eine vorbestimmte Verarbeitungstemperatur erhitzt, so dass es verarbeitet werden kann. Dabei kann es aufgeschmolzen oder zumindest soweit erweicht werden, dass es beispielsweise durch einen Extruder gepresst oder auf andere Weise verformt werden kann.
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Bei den bekannten Verfahren können unterschiedliche Kunststoffmaterialien mit verschiedenen Zusätzen verarbeitet werden. Insbesondere bei der Herstellung elektrisch leitfähiger Bauteile sind den Verfahren jedoch Grenzen gesetzt, da der eigentliche Kunststoff, der verarbeitet wird, in der Regel elektrisch nicht leitfähig ist. Es ist daher aus dem Stand der Technik bekannt, Metallpartikel oder Ruß in den Kunststoff einzubringen, um so die elektrische Leitfähigkeit zu erhöhen. Wichtig ist jedoch, dass die leitfähigen Partikel, die dem Kunststoffmaterial beigefügt werden, ein perkoliertes Netzwerk ausbilden können. So ist beispielsweise selbst bei einer Metallkonzentration von 85 Gew.-% Bronzepulver in einem Kunststoff, beispielsweise PA11 (Rilsan) ein Widerstand von 104 Ω/cm gemessen worden, so dass das Material als elektrisch isolierend gewertet werden muss.
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Insbesondere bei der Verwendung von Metallen oder Metalllegierungen, die einen geringen Schmelzpunkt aufweisen, ergibt sich zudem das Problem, dass die Metallpartikel beim Aufheizen des Kunststoffmaterials auf die Verarbeitungstemperatur schmelzen und im Material große Tropfen und aus Metall bestehende Abscheidungen bilden, die im schlechtesten Fall an einer Werkzeugwand anhaften.
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Insbesondere elektrisch leitfähige Kunststoffbauteile sind daher schwierig oder durch die Verwendung von kostenintensiven Zusatzstoffen, wie beispielsweise Kohlenstoffnanoröhrchen, teuer herzustellen.
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Dennoch ist der Bedarf für Kunststoffbauteile, die vollständig oder zum Teil elektrisch leitfähig sind, insbesondere auf dem Markt der elektrotechnischen Bauteile enorm.
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Elektrotechnische Bauteile werden heute in einer großen Vielfalt in unterschiedlichsten Anwendungsfällen verwendet. Ein elektrotechnisches Bauteil kann beispielsweise ein Kabel sein, das über eine oder mehrere elektrisch leitfähigen Seelen, beispielsweise aus Kupfer verfügt, die von einer Isolierung umgeben werden. Diese Isolierung kann aus einer einzigen Kunststoffummantelung oder beispielsweise für Überlandkabel oder unterseeisch verlegte Kabel komplizierter und aufwendiger gestaltet sein. Elektrotechnische Bauteile können jedoch auch Schalter, Steckverbindungen oder sonstige Verbindungselemente sein, mit denen beispielsweise elektrische Kabel in einer bestimmten Weise miteinander verbunden werden können. Zudem werden unter elektrotechnischen Bauteilen auch bewegliche, beispielsweise rotierende Systeme verstanden, die beispielsweise in Form eines Elektromotors vorliegen können.
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Insbesondere elektrotechnische Bauteile, die Wettereinflüssen und sonstigen Umwelteinflüssen ausgesetzt sind, müssen vor Korrosion beispielsweise durch Wasser oder sonstige Oxidanten geschützt werden. Verbindungen von elektrischen Leitungen beispielsweise in Mittel- und Hochspannungsbereich, die im Erdreich oder oberirdisch verlegt werden, werden beispielsweise mittels Muffen miteinander verbunden. Die so hergestellte Verbindung wird anschließend beispielsweise mit einem Epoxidharz vergossen, um eine Korrosion zu verhindern oder zumindest einzudämmen. Dabei besteht jedoch das Problem, dass die Verbindungsteile zumeist aus einem Metall bestehen und bereits bei der Verlegung und der anschließenden Abdichtung mit Wasserdampf und anderen Oxidanten verunreinigt und in Kontakt gekommen sind. Dies bedeutet, dass die luftdicht abgekapselten Systeme, die durch das Epoxidharz isoliert werden, von innen heraus korrodieren und nach einiger Zeit nicht mehr voll funktionsfähig sind. Gleiches gilt für Verbindungen, die oberirdisch verlegt wurden oder beispielsweise im Mittel- und Hochspannungsbereich in Transformatorenstationen verwendet werden. Auch diese Schaltverbindungen unterliegen dem ständigen Einfluss der Luftoxidation und der Wasserdampfoxidation.
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Bei Steckverbindungen und Schaltern, die einen Metall-auf-Metall-Kontakt beinhalten, und die gegen die Korrosion mit einer Isolationsschicht aus nicht leitendem Kunststoff umgeben werden, tritt zusätzlich das Problem auf, dass diese Bauteile mechanisch hoch belastet sind. Gleiches gilt selbstverständlich für Kabel allgemein und insbesondere für rotierende Systeme, wie sie beispielsweise in Elektromotoren vorkommen.
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Derartige elektrotechnische Bauteile müssen aufgrund der unterschiedlichen Anteile in mehreren Verfahrensschritten hergestellt werden, bei denen die unterschiedlichen Materialien, also insbesondere ein Metall für den leitfähigen Anteil und ein Kunststoff für den isolierenden Anteil, getrennt hergestellt und verarbeitet werden müssen.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 vorzuschlagen, das einfach und kostengünstig durchführbar ist und durch das Kunststoffbauteile auch mit hoher elektrischer Leitfähigkeit herstellbar sind.
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Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe durch ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, das sich dadurch auszeichnet, dass dem Kunststoffmaterial Schichtsilikatpartikel und Metallpartikel mit einem Schmelzpunkt unterhalb der Verarbeitungstemperatur beigegeben werden.
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Während das Kunststoffmaterial auf die vorbestimmte Verarbeitungstemperatur erhitzt wird, schmelzen die Metallpartikel, da sich ihr Schmelzpunkt unterhalb der Verarbeitungstemperatur befindet. Das geschmolzene Metall haftet dabei auf der Oberfläche der Schichtsilikatpartikel an, so dass diese zumindest teilweise mit Metall beschichtet werden. Dies kann insbesondere durch die Grenzflächenspannung auf der Oberfläche der Silikate passieren.
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Die Schichtsilikatpartikel sind vorteilhafterweise mikroskalig besonders bevorzugt jedoch sogar nanoskalig. Mikroskalige Partikel sind im Sinne der vorliegenden Erfindung solche Partikel, die sich in der Richtung ihrer größten Ausdehnung über einige wenige bis mehrere hundert Mikrometer erstrecken. Nanoskalige Partikel erstrecken sich in dieser Richtung über einige wenige bis mehrere hundert Nanometer. Dabei liegen im Sinne der vorliegenden Erfindung jeweils vorteilhafterweise wenigstens 50 % bevorzugt wenigstens 75 %, besonders bevorzugt wenigstens 90 % der beigemischten Schichtsilikatpartikel in der genannten Größenordnung. Je kleiner die Schichtsilikatpartikel ausgebildet sind, desto größer ist ihre gesamte Oberfläche im Vergleich zu ihrem Volumen. Daher ist es von Vorteil, möglichst kleine Schichtsilikatpartikel zu verwenden.
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Um eine ausreichende elektrische Leitfähigkeit zu erreichen, ist es von Vorteil, wenn die mit dem Metall versehenen Schichtsilikatpartikel ein perkoliertes Netzwerk ausbilden können. Daher ist es von Vorteil, plättchen- oder stäbchenförmige Silikatpartikel zu verwenden. Vorzugsweise verfügen die Schichtsilikatpartikel in einer Richtung über eine Ausdehnung, die wenigstens 50 mal, bevorzugt wenigstens 75 mal, besonders bevorzugt wenigstens 100 mal so groß ist, wie eine Ausdehnung in einer anderen Richtung. So ist beispielswiese von Vorteil, wenn die Silikatpartikel eine größere Breite oder Länge als Dicke aufweisen und das Verhältnis zwischen der Länge oder Breite einerseits und der Dicke andererseits größer ist als 50, bevorzugt größer als 75, besonders bevorzugt größer als 100 ist. Dies gilt unabhängig von der tatsächlichen Ausdehnung der Silikatpartikel.
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Als Schichtsilikat wird vorteilhafterweise ein Illit und/oder ein Montmorrilonit verwendet und/oder die Metallpartikel bestehen zumindest teilweise, vorteilhafterweise jedoch vollständig, aus einer Legierung, insbesondere aus einer Zinn-Kupfer-Legierung, einer Zinn-Bismut-Legierung und/oder einer Zinn-Blei-Legierung.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens werden dem Kunststoffmaterial weniger als 0,25 Gramm der Metallpartikel pro Quadratmeter der Schichtsilikatpartikel zugeführt. Die Gewichtskonzentration der Metallpartikel am Gesamtgewicht des Kunststoffmaterials inklusive aller Zusatzstoffe und -partikel beträgt vorteilhafterweise weniger als 20 Gew.-%. Beide Kriterien sorgen dafür, die Menge der verwendeten kostenintensiven Metallpartikel möglichst klein und damit das Verfahren und die damit hergestellten Kunststoffbauteile kostengünstig zu erhalten.
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Vorzugsweise handelt es sich bei dem Kunststoffmaterial um ein Polymerblend mit kokontinuierlichen Phasen, von denen lediglich ein Blendpartner die Schichtsilikatpartikel und die Metallpartikel aufweist.
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Vorzugsweise verfügt das herzustellende Kunststoffbauteil über wenigstens einen elektrisch leitfähigen Anteil und wenigstens einen elektrisch isolierenden Anteil, wobei nur für den wenigstens einen elektrisch leitfähigen Anteil das Kunststoffmaterial mit den Schichtsilikatpartikeln und den Metallpartikeln verwendet wird und wobei der elektrisch leitfähige Anteil und der elektrisch isolierende Anteil einstückig ausgebildet sind.
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Bei den Herstellungsverfahren handelt es sich vorteilhafterweise um ein Spritzgieß- oder Extrusionsverfahren oder ein 3D-Druckverfahren oder ein Lackierverfahren.
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Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe zudem durch ein Kunststoffbauteil, das nach einem der hier beschriebenen Verfahren hergestellt wird.
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Vorzugsweise handelt es sich bei dem Bauteil um ein elektrotechnisches Bauteil mit wenigstens einem elektrisch leitfähigen Anteil und wenigstens einem elektrisch isolierenden Anteil. Vorzugsweise besteht der wenigstens eine elektrisch leitfähige Anteil aus einem ersten Kunststoff, der die Schichtsilikatpartikel und die Metallpartikel enthält, und der wenigstens eine elektrisch isolierende Anteil aus einem zweiten Kunststoff. Besonders vorteilhafterweise sind der elektrisch leitfähige Anteil und der elektrisch isolierende Anteil einstückig ausgebildet.
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Vorzugsweise wird bei dem Verfahren das gesamte Kunststoffbauteil aus dem erhitzten Kunststoffmaterial geformt.
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Durch die Verwendung eines ersten Kunststoffes, dem die Schichtsilikatpartikel und die Metallpartikel zugegeben sind, als elektrisch leitfähigen Anteil ist es möglich, beide Anteile, also den elektrisch leitfähigen Anteil und den elektrisch isolierenden Anteil, durch das gleiche Verfahren herzustellen. Dieses ist vorteilhafterweise ein Spritzgieß- oder Extrusionsverfahren oder ein 3D-Druckverfahren. Insbesondere bei geringen Stückzahlen oder individueller Konfektionierung kann zumindest auf die der elektrisch nicht leitende Anteil in Form einer Lackschicht auf den elektrisch leitenden Anteil aufgebracht werden. Bei einem Spritzgieß- oder Extrusionsverfahren können sogenannte Mehrkomponenten-Verfahren, beispielsweise ein Zweikomponenten-Verfahren, ein Dreikomponenten-Verfahren oder ein Vierkomponenten-Verfahren verwendet werden. Dabei werden die Materialien für die unterschiedlichen Anteile des elektrotechnischen Bauteiles in einem einzigen oder mehreren direkt aufeinander folgenden Arbeitsschritten, vorzugsweise in der gleichen Maschine oder Vorrichtung verarbeitet. So kann beispielsweise in einem Spritzgussverfahren zunächst ein elektrisch leitfähiger Anteil beispielsweise eines Kabels hergestellt werden, der in einem direkt folgenden Arbeitsschritt vorzugsweise in der gleichen Verarbeitungsmaschine und dem gleichen Werkzeug mit dem wenigstens einen elektrisch isolierenden Anteil ummantelt wird. Dadurch kommt es zu einer innigen Verbindung zwischen den beiden Materialien, so dass die beiden Anteile einstückig ausgebildet sind.
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Alternativ oder zusätzlich dazu ist es möglich, die Herstellungsmaschine, also beispielsweise die Spritzgussmaschine oder den 3D-Drucker, mit den verschiedenen Materialien für die unterschiedlichen Anteile zu versorgen und so die wenigstens zwei unterschiedlichen Anteile in einem einzigen Arbeitsschritt herzustellen. So kann beispielsweise bei einem 3D-Druckverfahren, bei dem das elektrotechnische Bauteil vorzugsweise aus einer Vielzahl von Druckpunkten aufgebaut wird, für jeden einzelnen der Druckpunkte entschieden werden, ob ein elektrisch leitfähiges Material für den wenigstens einen elektrisch leitfähigen Anteil oder ein elektrisch isolierendes Material für den wenigstens einen elektrisch isolierenden Anteil verwendet werden soll. Auf diese Weise können auch komplizierte Strukturen in verschiedenen Anteilen hergestellt werden. Insbesondere im 3D-Druckverfahren ist es beispielsweise möglich, den elektrisch leitfähigen Anteil in Form einer Spule mit mehreren, gegeneinander elektrisch isolierten Windungen herzustellen um den elektrisch isolierenden Anteil als umgebende Matrix vorzusehen. Auf diese Weise entsteht eine elektrisch leitfähige Spule, die vorzugsweise bis auf elektrische Kontaktierungsstellen vollständig vom elektrisch nicht leitenden Material umgeben ist. Diese elektrische Spule ist vollständig gegen Korrosion und andere Umwelteinflüsse geschützt, da sie bereits beim Herstellungsverfahren mit dem elektrisch isolierenden Material umgeben wurde.
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Vorteilhafterweise ist der erste Kunststoff und der zweite Kunststoff identisch. Die Materialien für den elektrisch leitfähigen Anteil und den elektrisch isolierenden Anteil unterscheiden sich folglich lediglich darin, dass für den elektrisch leitfähigen Anteil Schichtsilikatpartikel und Metallpartikel und gegebenenfalls weitere Zusätze dem Kunststoff beigegeben wurden. Natürlich können auch dem Kunststoff für den elektrisch isolierenden Anteil Zusätze beigemischt werden, um chemische und/oder physikalische Eigenschaften des elektrisch isolierenden Anteils zu beeinflussen.
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Die Metallpartikel können aus unterschiedlichen Legierungen bestehen, vorzugsweise aus Zinn-Kupfer-Legierungen, Zinn-Bismut-Legierungen und/oder Zinn-Blei-Legierungen. Mögliche Kunststoffe sind beispielsweise Polyamid6, Polyamid12 oder Polyethylen, Polypropylen, Polylactid, ABS oder thermoplastische Elastomere. Natürlich sind auch andere Kunststoffe einsetzbar.
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Vorzugsweise werden kokontinuierliche Kunststoffblends verwendet, bei denen lediglich ein Blendpartner mit Schichtsilikatpartikeln und Metallpartikeln versehen wird. Dadurch kann sie Konzentration aus niedrig schmelzenden Metallpartikeln und Schichtsilikatpartikeln gering gehalten und dennoch ein perkoliertes Netzwerk ausgebildet werden.
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Durch die Art, Größe und Konzentration der beigefügten Schichtsilikatpartikel und die Konzentration der niedrig schmelzenden Metallpartikel kann die Leitfähigkeit des elektrisch leitfähigen Anteils individuell an die gewünschten Anforderungen angepasst werden. Besonders vorteilhaft beträgt das Verhältnis aus Masse der verwendeten Metallpartikel zur Oberfläche der Schichtsilikatpartikel weniger als 0,25 Gramm pro Quadratmeter.
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Während der Verarbeitung des mit den Schichtsilikatpartikeln und den Metallpartikeln versetzten Kunststoffmaterials schmilzt das Metall und wird aufgrund der Polarität und der Differenz in der Oberflächenspannung zu thermoplastischen Komponente auf die Oberfläche der Schichtsilikate aufgebracht.
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Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn das elektrotechnische Bauteil mehrere elektrisch leitfähige Anteile aufweist, die durch den wenigstens einen elektrisch isolierenden Anteil elektrisch voneinander isoliert sind. Auf diese Weise können beispielsweise mehrpolige Stecker und Steckverbindungen hergestellt werden, wie sie beispielsweise in der Datenverarbeitung, beispielsweise für Monitorkabel, verwendet werden. Aber auch andere Stecker, Kabel oder Steckverbindungen können auf diese Weise hergestellt werden. Auch Bauteile für komplexere elektrotechnische Bauteile, wie beispielsweise Elektromotoren, sind auf diese Weise einfach herstellbar. So ist es beispielsweise möglich, beispielsweise im 3D-Druckverfahren einen Stator für einen Elektromotor herzustellen, der beispielsweise über drei in den isolierenden Anteil eingebettete Spulen in Form von elektrisch leitfähig gemachtem Kunststoff enthält. Ein derartiger Stator verfügt beispielsweise über drei elektrisch leitfähige Anteile, von denen jeder eine Spule darstellt, die separat kontaktierbar sind. Sie alle sind in einem einzigen elektrisch isolierenden Anteil eingebettet, so dass einerseits die Positionierung der elektrisch leitfähigen Anteile relativ zueinander exakt feststellbar und herstellbar ist, ohne dass die einzelnen elektrisch leitfähigen Anteile relativ zueinander verschoben werden können, und andererseits eine Korrosion durch Umwelteinflüsse sicher ausgeschlossen wird.
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Vorzugsweise verfügt das Bauteil über eine äußere Ummantelung aus einem Ummantelungsmaterial. Dieses kann beispielsweise eine abriebfeste Schicht gegebenenfalls aus einem weiteren Kunststoff sein, um mechanischen Belastungen und anderen Umwelteinflüssen standhalten zu können. Auch diese Ummantelung kann aus mehreren unterschiedlichen Materialien bestehen, die gegebenenfalls unterschiedliche Anforderungen erfüllen und aus unterschiedlichen Komponenten bestehen.
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Das Ummantelungsmaterial ist vorteilhafterweise wenigstens ein dritter Kunststoff. Auf diese Weise ist es möglich und vorteilhaft, auch die äußere Ummantelung einstückig mit dem wenigstens einen elektrisch leitfähigen Anteil und dem wenigstens einen elektrisch isolierenden Anteil auszubilden. Auf diese Weise lässt sich vorteilhafterweise das gesamte elektrotechnische Bauteil in einem einzigen Arbeitsschritt und Herstellungsverfahren herstellen. Der dritte Kunststoff kann identisch zu dem zweiten Kunststoff und/oder zu dem ersten Kunststoff ausgebildet sein und sich gegebenenfalls nur durch beigemischte Zusätze und Additive von diesen unterscheiden.
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Über unterschiedliche Zusatzstoffe, die dem jeweiligen zu verarbeitenden Kunststoff beigemischt werden, lassen sich unterschiedliche Eigenschaften des Kunststoffes erreichen. So können beispielsweise Hohlkugeln, vorzugsweise aus Glas, beigemischt werden, um die wärmeisolierenden Eigenschaften des Kunststoffes zu erhöhen. Durch die Zugabe von Fasern und Filamenten, die beispielsweise natürliche oder künstliche Fasern, beispielsweise Glasfasern oder Kohlefasern sein können, lässt sich die mechanische Stabilität und mechanische Belastbarkeit erhöhen. Durch chemische Zusätze kann die Reaktivität mit bestimmten Substanzen erhöht oder herabgesetzt werden. So ist es beispielsweise vorstellbar, für ein auf dem Meeresboden verlegtes Kabel die äußere Ummantelung aus mehreren Schichten aufzubauen, von denen beispielsweise eine mit einer erhöhten Wärmekapazität und einer herabgesetzten Wärmeleitfähigkeit ausgebildet ist, um den im Innern des Kabels vorhandenen wenigstens einen elektrisch leitfähigen Anteil thermisch von der Umgebung möglichst gut zu entkoppeln. Eine weitere Schicht der äußeren Ummantelung kann durch chemische Zusätze gegen die Einflüsse des salzigen Seewassers resistenter gemacht werden. Vorzugsweise verfügt eine weitere Schicht der äußeren Ummantelung über einen faserverstärkten Kunststoff, um die mechanischen Eigenschaften des so hergestellten elektrotechnischen Bauteils, das in Form eines Unterseekabels vorliegt, zu verbessern.
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Natürlich lassen sich die verschiedenen Zusätze auch bei anderen elektrotechnischen Bauteilen vorteilhafterweise einsetzen.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung des elektrotechnischen Bauteils ist der wenigstens eine elektrisch leitfähige Anteil über wenigstens einen Kontaktbereich von außen elektrisch kontaktierbar. Auf diese Weise kann beispielsweise ein elektrischer Strom oder ein elektrisches Signal in den elektrisch leitfähigen Anteil eingespeist und vorzugsweise auch aus ihm abgeleitet werden. Handelt es sich bei dem elektrotechnischen Bauteil beispielsweise um einen Schalter oder einen Stecker, der mit einem Kabel verbunden werden soll, ist der Kontaktbereich vorzugsweise in Form einer Einstecköffnung ausgebildet, in die das zu verbindende Kabel eingeführt werden kann. Über Schnappverbindungen oder Rastverbindungen kann eine mechanische Kopplung des eingeführten Kabels in den wenigstens einen Kontaktbereich gesichert werden. Für den elektrischen Kontakt zwischen dem Kabel und dem elektrotechnischen Bauteil ist dafür kein Metall-auf-Metall-Kontakt mehr nötig, da es ausreichend ist, wenn die gegebenenfalls aus Metall bestehende Seele des Kabels mit dem elektrisch leitfähigen Anteil des elektrotechnischen Bauteils in Kontakt kommt. Korrosion oder Oxidation der aus dem Stand der Technik notwendigen beiden metallischen Bauteile, die die Verbindung herstellen, kann so nicht mehr auftreten und führt nicht mehr zu Funktionsstörungen.
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Vorzugsweise ist der wenigstens eine elektrische Anteil mit Ausnahme des wenigstens einen Kontaktbereiches vollständig von dem wenigstens einen elektrisch isolierenden Anteil umgeben.
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Mit dem hier beschriebenen elektrotechnischen Bauteil und dem erfindungsgemäßen Verfahren zu dessen Herstellung lassen sich folglich elektrotechnische Bauteile realisieren, die ohne eine aufwendige zusätzliche Isolation in einem weiteren Verfahrensschritt auskommen. Die hauptsächlichen Komponenten wie beispielsweise Steckverbindungen von Muffen, Schrauben oder ähnliche Elemente können nun aus dem leitfähigen oder elektrisch nicht leitfähigen Kunststoff hergestellt werden. Sämtliche Schalt- und Steckverbindungen bestehen folglich aus einem homogenen Material, nämlich gegebenenfalls verschiedenen oder identischen Kunststoffen mit unterschiedlichen Zusatzstoffen, welche nicht durch Korrosion beeinträchtigt oder zerstört werden können. Das elektrotechnische Bauteil ist somit nahezu wartungsfrei und kann somit in vielen industriellen Bereichen beispielsweise für Kabelverbindungen im Automobilbau, Flugzeugbau, Schiffbau oder ähnlichen Bereichen angewendet werden.
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Zudem sind Stecker oder Schalter auf diese Weise besonders kostengünstig herstellbar, da eine aufwendige Ummantelung von metallischen elektrisch leitenden Bauteilen nicht mehr notwendig ist. Vielmehr geschieht die Ummantelung des elektrisch leitfähigen Anteils mit dem elektrisch isolierenden Anteils in einem Arbeitsgang beispielsweise in einem Mehrkomponentenverfahren in einer Spritzgussmaschine. Dadurch werden aufwendige und damit kostenintensive Arbeitsschritte überflüssig und zudem die Isolierung deutlich verbessert.
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Gleiches gilt für die Herstellung von Kabeln als elektrotechnische Bauteile. Als elektrisch isolierender Anteil, der insbesondere an der Außenseite des herzustellenden Kabels anzuordnen ist, eignen sich Elastomere oder biegesteife Kunststoffe. Auch hier könnte das gesamte Kabel in einem einzigen Arbeitsgang hergestellt werden. Insbesondere im Bereich der oberirdischen Verlegung oder beim Verlegen im Erdreich oder unter Wasser lassen sich auf diese Weise Kabel herstellen, die beispielsweise mit Muffen oder Steckverbindern einstückig verbunden werden können.
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Unter einem elektrotechnischen Bauteil wird auch die Kombination mehrerer herkömmlicher Bauteile verstanden. So kann beispielsweise ein Kabel mit einem Stecker einstückig ausgebildet werden, so dass auch hier keine metallischen Kontaktbereiche oder nachträglich zu isolierende elektrisch leitfähige Bauteile vorhanden sind.
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Wie bereits dargelegt, können zudem rotierende und nicht rotierende Systeme mit mehreren elektrisch leitfähigen Anteilen, die in vordefinierten Bereichen des elektrotechnischen Bauteils vorliegen, hergestellt werden. Die Vorteile bestehen in diesem Fall unter anderem darin, dass vollverkapselte und unlösbare Verbindungen zwischen dem elektrisch leitfähigen Anteil und dem elektrisch isolierenden Anteil vorhanden sind, da diese einstückig ausgebildet sind. Gleichzeitig kann eine vorteilhafterweise abriebfeste oder gegen sonstige Einschlüsse schützende äußere Ummantelung hergestellt werden, die mit den beiden vorgenannten Anteilen ebenfalls einstückig ausgebildet sein kann.
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Ein weiterer Vorteil des beschriebenen elektrotechnischen Bauteiles liegt darin, dass es beispielsweise durch ein Schockwellenverfahren leicht zerstörbar und die unterschiedlichen Kunststoffe trennbar sind. Diese können auf diese Weise dem Recycling und der Wiederverwertung zugeführt werden, so dass bis zu 100% der verwendeten Materialien wiederverwendet werden können. Dies gilt sowohl für die verwendeten Kunststoffe als auch für einen Großteil der verwendeten Zusätze, beispielsweise der verwendeten Metallpartikel oder gegebenenfalls vorhandener Fasern wie beispielsweise Glasfasern oder Kohlefasern. Auch diese können mit einem Schockwellenverfahren getrennt und die verwendeten Granulate, Pulver oder Mehle wiederhergestellt werden. Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise in der
DE 10 2009 060 560 beschrieben. Auf diese Weise lassen sich die Kunststoffe recyceln und wiederverwenden, wodurch die Umwelt und Ressourcen geschont und die Herstellungskosten weiter reduziert werden können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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