-
GEBIET DER ERFINDUNG
-
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Dichtungsfilm und insbesondere einen duroplastischen Dichtungsfilm.
-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
Ein thermoplastisches Material, beispielsweise Schmelzkleber, wird häufig zum Abdichten eines Hohlraums eines Gehäuses gegen das Eindringen von Schmutz, Wasser und anderen Umweltelementen verwendet. Das thermoplastische Material wird in den Hohlraum eingebracht, über ca. 200°C erhitzt, um zu schmelzen, zu fließen und den Hohlraum zu füllen, und abgekühlt, um im Hohlraum zu erstarren.
-
Die zum anfänglichen Schmelzen von thermoplastischen Materialien erforderliche Erwärmung liegt häufig um oder über der Schmelztemperatur des Gehäuses, in dem das thermoplastische Material angeordnet ist. Folglich muss die Erwärmung des thermoplastischen Materials sorgfältig lokalisiert werden, um eine Erweichung und Verformung des Gehäuses zu verhindern. Außerdem kann das thermoplastische Material, sobald es sich im Hohlraum verfestigt hat, erweicht werden, wenn es auf über 100 °C erhitzt wird. In vielen Anwendungsbereichen des Gehäuses herrschen jedoch Umgebungstemperaturen von bis zu 125 °C, die zu einer Erweichung des Thermoplasts und zum Verlust der Abdichtung im Hohlraum führen können.
-
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
-
Ein duroplastischer Dichtungsfilm umfasst ein Epoxidharz und ein Härtungsmittel. Das Härtungsmittel ist in das Epoxidharz integriert und bleibt in einem geformten Zustand des duroplastischen Dichtungsfilms physikalisch vom Epoxidharz getrennt.
-
Figurenliste
-
Die Erfindung wird nun beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben, wobei gilt:
- 1 ist eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines Härtungsmittels-Films gemäß einer Ausführungsform;
- 2 ist ein schematisches Diagramm eines Verfahrens zur Herstellung eines duroplastischen Dichtungsfilms gemäß einer Ausführungsform;
- 3A ist eine schematische Schnittdarstellung eines duroplastischen Dichtungsfilms gemäß einer Ausführungsform;
- 3B ist eine schematische Schnittdarstellung eines duroplastischen Dichtungsfilms gemäß einer anderen Ausführungsform;
- 3C ist eine schematische Schnittdarstellung eines duroplastischen Dichtungsfilms gemäß einer anderen Ausführungsform;
- 4 ist ein schematisches Diagramm eines Verfahrens zur Herstellung eines duroplastischen Dichtungsfilms gemäß einer anderen Ausführungsform; und
- 5 ist ein schematisches Diagramm eines Verfahrens zum Abdichten eines Gehäuses mit einem duroplastischen Dichtungsfilm.
-
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORM(EN)
-
Beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen detailliert beschrieben, wobei sich gleiche Bezugsziffern auf gleiche Elemente beziehen. Die vorliegende Offenbarung kann jedoch in vielen verschiedenen Formen ausgeführt werden und sollte nicht so verstanden werden, dass sie auf die hier dargelegten Ausführungsformen beschränkt ist; vielmehr werden diese Ausführungsformen bereitgestellt, damit die vorliegende Offenbarung dem Fachmann das Konzept der Offenbarung vermittelt. Darüber hinaus werden in der folgenden ausführlichen Beschreibung zu Erklärungszwecken zahlreiche spezifische Details dargelegt, um ein umfassendes Verständnis der offenbarten Ausführungsformen bereitzustellen. Es ist jedoch offensichtlich, dass eine oder mehrere Ausführungsformen auch ohne diese spezifischen Details realisiert werden können.
-
Ein duroplastischer Dichtungsfilm 100, der gemäß verschiedenen Ausführungsformen hergestellt wurde, ist in den 1-4 dargestellt. Der duroplastische Dichtungsfilm 100 umfasst ein Epoxidharz 110 und ein Härtungsmittel 120, das mit dem Epoxidharz 110 in einem geformten Zustand F des duroplastischen Dichtungsfilms 100 integriert ist, wie in den 2-4 gezeigt. Eine erste Ausführungsform des duroplastischen Dichtungsfilms 100, die in den 1-3 dargestellt ist, wird nun ausführlicher beschrieben.
-
Der duroplastische Dichtungsfilm 100 gemäß der ersten Ausführungsform, wie in den 1 und 2 dargestellt, umfasst das Härtungsmittel 120 in Form eines Härtungsfilms 130.
-
Das Härtungsmittel-Film 130 umfasst ein polymeres Bindemittel 132, ein Härtungsmittel-Material 134 und einen Katalysator 136.
-
Das polymere Bindemittel 132 kann in verschiedenen Ausführungsformen Polyethylenoxid (PEO), Polyethylenglykol (PEG), Polypropylenglykol (PPG), Ethylenvinylacetat (EVA), Polyacrylnitril (PAN), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polyoxymethylen (POM) oder jedes andere polymere Bindemittel umfassen, das in der Lage ist, die anderen Materialien des Härtungsmittel-Films 130 zu binden, wie hier beschrieben. Das polymere Bindemittel 132 macht in einer Ausführungsform mehr als oder gleich 5 Gew.% und weniger als oder gleich 95 Gew.-% der Materialzusammensetzung des Härtungsmittel-Films 130 aus. In einer anderen Ausführungsform beträgt das polymere Bindemittel 132 mehr als oder gleich 10 Gew.-% und weniger als oder gleich 80 Gew.-% der Materialzusammensetzung des Härtungsmittel-Films 130.
-
Das Härtungsmittel-Material 134 kann in verschiedenen Ausführungsformen eine Vielzahl verschiedener Arten von Aminen umfassen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Polyamin, aliphatisches Amin, cycloaliphatisches Amin und aromatisches Amin. In anderen Ausführungsformen kann das Härtungsmittel-Material 134 Polyamid, Polymercaptan, Dicyandiamid, Imidazole oder jede andere Art von Härtungsmittel umfassen, das in der Lage ist, die Materialien des Härtungsfilms 130, wie hier beschrieben, zu härten oder zu verfestigen. In einer Ausführungsform beträgt das Härtungsmittel-Material 134 mehr als oder gleich 5 Gew.-% und weniger als oder gleich 95 Gew.-% der Materialzusammensetzung des Härtungsmittel-Films 130. In einer anderen Ausführungsform beträgt das Härtungsmittel-Material 134 mehr als oder gleich 20 Gew.-% und weniger als oder gleich 80 Gew.-% der Materialzusammensetzung des Härtungsmittel-Films 130.
-
Der Katalysator 136 kann in verschiedenen Ausführungsformen Amin-, quaternäre Ammonium- oder Phosphoniumsalze, Metallsalze, Triphenylphosphin, Imidazol oder jede andere Art von Katalysator umfassen, der bei der Bildung des hier beschriebenen Härtungsmittels Film 130 verwendet werden kann. In einer Ausführungsform beträgt der Katalysator 136 mehr als oder gleich 0,01 Gew.-% und weniger als oder gleich 10 Gew.-% der Materialzusammensetzung des Härtungsmittels Film 130. In einer anderen Ausführungsform beträgt der Katalysator 136 mehr als oder gleich 0,1 Gew.-% und weniger als oder gleich 1 Gew.-% der Materialzusammensetzung des Härtungsmittels Film 130.
-
Ein Verfahren zur Herstellung des Härtungsmittel-Films 130 ist in 1 schematisch dargestellt.
-
In einem Mischschritt 610 des Verfahrens zur Bildung des Härtungsmittel-Films 130 werden das polymere Bindemittel 132, das Härtungsmittel-Material 134 und der Katalysator 136 in einem in 1 gezeigten Mischbehälter 400 in den in den verschiedenen Ausführungsformen oben beschriebenen relativen Mengen angeordnet. Bei dem Mischbehälter 400 kann es sich um ein beliebiges Gefäß beliebiger Größe handeln, das in der Lage ist, das polymere Bindemittel 132, das Härtungsmittel-Material 134 und den Katalysator 136 wie hier beschrieben aufzunehmen und zu mischen.
-
In der in 1 gezeigten Ausführungsform werden das polymere Bindemittel 132, das Härtungsmittel-Material 134 und der Katalysator 136 in den Mischbehälter 400 gegeben und in dem Mischbehälter 400 auf eine Temperatur erhitzt, die über dem Schmelz- oder Erweichungspunkt des polymeren Bindemittels 132 liegt. In einer Ausführungsform wird der Mischbehälter 400 auf eine Temperatur in einem Bereich von mehr als oder gleich ungefähr 50°C bis weniger als oder gleich ungefähr 150°C erhitzt. Das polymere Bindemittel 132, das Härtungsmittel-Material 134 und der Katalysator 136 werden mit einer Rührvorrichtung 410 des Mischbehälters 400 zu einem Härtungsmittelgemisch 138 vermischt. Das Härtungsmittelgemisch 138 befindet sich in dieser Ausführungsform im Mischbehälter 400 in einem flüssigen Zustand L.
-
Nach der Herstellung des Härtungsmittelgemischs 138 wird das Härtungsmittelgemisch 138 in einem Gießschritt 620 vom flüssigen Zustand L in einen festen Filmzustand S gegossen, um den in 1 dargestellten Härtungsmittel-Film 130 zu bilden. Der Gießschritt 620 kann nach jedem bekannten Filmgießverfahren für Harzmaterialien durchgeführt werden, beispielsweise indem man das Härtungsmittelgemisch 138 im flüssigen Zustand L in eine Form gießt und das Härtungsmittelgemisch 138 in der Form vom flüssigen Zustand L in den festen Filmzustand S übergehen lässt. In der in 1 dargestellten Ausführungsform wird das Härtungsmittelgemisch 138 nach dem Gießen abgekühlt, um den festen Filmzustand S zu bilden.
-
In einer Ausführungsform erfordert der Gießschritt 620 keine Wärmezufuhr, um in den festen Filmzustand S überzugehen, in dem sich das Härtungsmittel 130 befindet. Das Härtungsmittel-Film 130 verbleibt bei Raumtemperatur im festen Filmzustand S. Wie in der vorliegenden Beschreibung verwendet, soll der Begriff Raumtemperatur einen Bereich von mehr als oder gleich 20°C und weniger als oder gleich 25°C umfassen.
-
In einer anderen Ausführungsform kann anstelle des Erhitzens des Mischbehälters 400, wie oben in Bezug auf die in 1 gezeigte Ausführungsform beschrieben, ein in 4 gezeigtes Lösungsmittel 146 zu dem polymeren Bindemittel 132, dem Härtungsmittel-Material 134 und dem Katalysator 136 gegeben und im Mischbehälter 400 bei Raumtemperatur gemischt werden, um das Härtungsmittelgemisch 138 zu bilden. In dieser Ausführungsform wird das Härtungsmittelgemisch 138 nach dem Gießschritt 620 getrocknet und nicht in den festen Filmzustand S abgekühlt, um den Härtungsmittel-Film 130 zu bilden.
-
Die Herstellung des duroplastischen Dichtungsfilms 100 mit dem Härtungsmittel-Film 130 und dem Epoxidharz 110 ist in 2 dargestellt. In der in den 1-3 gezeigten Ausführungsform ist das Epoxidharz 110 als Epoxidfilm 112 ausgebildet. Der Epoxidfilm 112 kann aus jeder Art von Epoxidharz gebildet werden, das sich in einen Film gießen lässt und bei Raumtemperatur in einem festen Zustand ist.
-
Wie in 2 dargestellt, weist das Härtungsmittel 130 eine Härtungsmittel-Filmdicke 130t und der Epoxidfilm 112 eine Epoxidfilmdicke 112t in einer Dickenrichtung T senkrecht zu einer Längsrichtung G der Filme 112, 130 auf. In einer Ausführungsform werden die Dicke des Härtungsmittel-Films 130t und die Dicke des Epoxidharz-Films 112t so gesteuert, dass sich ein Verhältnis eines Äquivalentgewichts des Epoxidharz-Films 112 zu einem Äquivalentgewicht des Härtungsmittel-Films 130 von größer als oder gleich 0,9 und kleiner als oder gleich 1,1 ergibt.
-
Um den duroplastischen Dichtungsfilm 100 zu bilden, wird das Härtungsmittel 130 im festen Filmzustand S zunächst mit dem Epoxidfilm 112 in einem in 2 gezeigten Stapelschritt 630 gestapelt oder geschichtet. Wie in 2 gezeigt, führt das Stapeln oder Auflegen des Härtungsmittel-Films 130 auf den Epoxidharz-Film 112 zu einer mikroskopischen Trennung zwischen den Filmen 112, 130 mit einem Spalt 150 in der Dickenrichtung T. Der Spalt 150 hängt von der Rauheit jedes der Filme 112, 130 ab und liegt in einer Ausführungsform in einem Bereich von größer oder gleich 1 µm und kleiner oder gleich 5 mm. Die Filme 112, 130 verbleiben während des Stapelungsschritts 630 in einem festen Zustand bei Raumtemperatur.
-
In einem Kompressionsschritt 640 werden das Härtungsmittel 130 und der Epoxidharz-Film 112, die im festen Filmzustand S übereinander gestapelt oder geschichtet sind, zusammengepresst, um den duroplastischen Dichtungsfilm 100 im geformten Zustand F zu erzeugen, wie in 2 gezeigt. Der Kompressionsschritt 640 kann mit jeder Art von Kompressionsvorrichtung durchgeführt werden, die in der Lage ist, das Härtungsmittel 130 und den Epoxidfilm 112 wie hierin beschrieben miteinander zu komprimieren.
-
In einer Ausführungsform ist die Kompression im Kompressionsschritt 640 eine Kaltkompression, die bei einer Temperatur von weniger als 40°C oder bei Raumtemperatur stattfindet. Bei der Kaltkompression, wie in der in 2 gezeigten Ausführungsform, fließt jeder Film 112, 130 infolge der Kompression plastisch, um den Spalt 150 zu minimieren; in der gezeigten Ausführungsform bleibt der Spalt 150 zwischen den Filmen 112, 130 bestehen.
-
In einer anderen Ausführungsform ist die Kompression im Kompressionsschritt 640 eine Wärmekompression, bei der der Film 112, 130 miteinander komprimiert werden, während die Filme 112, 130 auf eine Wärmekompressionstemperatur erhitzt werden. Die Wärmekomprimierungstemperatur liegt unterhalb einer Einschalttemperatur, bei der das Härtungsmittel 130 und der Epoxidharz-Film 112 schmelzen und aushärten würden (siehe unten), und ist höher als die Erweichungstemperatur des polymeren Bindemittels 132. In einer Ausführungsform beträgt die Wärmekompressionstemperatur weniger als 100°C und in einer Ausführungsform etwa 40°C.
-
Im geformten Zustand F des in 2 gezeigten duroplastischen Dichtungsfilms 100 ist das Härtungsmittel 130 entweder durch Kaltkompression oder durch Wärmekompression im Kompressionsschritt 640 an dem Epoxidfilm 112 befestigt und mit diesem integriert. Der hier verwendete Begriff „integriert“ soll bedeuten, dass das Härtungsmittel 130 durch die Kompression mit dem Epoxidharzfilm 112 verbunden ist und dass die Filme 112, 130 nicht leicht voneinander getrennt werden können; die Filme 112, 130 bleiben bei normaler Handhabung des duroplastischen Dichtungsfilms 100 aneinander befestigt.
-
Trotz der Integration der Filme 112, 130 bleiben die Filme 112, 130 im geformten Zustand F physisch voneinander getrennt. Der Begriff „physisch getrennt“ soll bedeuten, dass die Materialien der jeweiligen Filme 112, 130 weitgehend unvermischt bleiben und identifizierbar voneinander getrennt sind. Im Falle der Kaltverdichtung im Verdichtungsschritt 640, wie in 2 dargestellt, verbleibt der Spalt 150 zwischen den integrierten Filmen 112, 130 auf mikroskopischer Ebene, wie oben beschrieben, um die Filme 112, 130 physisch voneinander getrennt zu halten. Im Falle der Wärmekompression kann der Spalt 150 beseitigt werden, und die Filme 112, 130 können sich an einer Grenzfläche zwischen den Filmen 112, 130 leicht miteinander verbinden. Die Verbindung an der Grenzfläche der Filme 112, 130 im geformten Zustand F infolge der Wärmekompression ist so gering, dass die Filme 112, 130 physisch voneinander getrennt bleiben und keine Härtung oder Aushärtung des duroplastischen Dichtungsfilms 100 eintritt, die weiter unten ausführlicher beschrieben wird.
-
Wie in den 2 und 3A-3C gezeigt, kann der duroplastische Dichtungsfilm 100 im geformten Zustand F in einer Reihe verschiedener Ausführungsformen mit einer Reihe verschiedener Anordnungen des Härtungsfilms 130 und des Epoxidfilms 112 erzeugt werden. Wie in der Ausführungsform von 2 gezeigt, kann eine Schicht des Härtungsmittel-Films 130 auf einer Schicht des Epoxidharz-Films 112 in der Dickenrichtung T angeordnet werden, um den duroplastischen Dichtungsfilm 100 im geformten Zustand F zu bilden. Wie in 3C gezeigt, kann die eine Schicht des Epoxidharz-Films 112 alternativ auf der einen Schicht des Härtungsmittel-Films 130 im Stapelschritt 630 angeordnet und im Kompressionsschritt 640 komprimiert werden, um den duroplastischen Dichtungsfilm 100 im geformten Zustand F zu bilden. In anderen Ausführungsformen, wie in den 3A und 3B gezeigt, kann auch eine Vielzahl von Härtungsmittel-Filmen 130 oder Epoxidfilmen 112 verwendet werden, um den duroplastischen Dichtungsfilm 100 im geformten Zustand F zu erzeugen; 3A zeigt einen Härtungsmittel-Film 130, der zwischen zwei Epoxidfilmen 112 in der Dickenrichtung T gestapelt und komprimiert ist, während 3B einen Epoxidfilm 112 zeigt, der zwischen zwei Härtungsmittel-Filmen 130 in der Dickenrichtung T gestapelt und komprimiert ist. In anderen Ausführungsformen kann der duroplastische Dichtungsfilm 100 im geformten Zustand F aus einer beliebigen Anzahl von Härtungsmittel-Filmen 130 und einer beliebigen Anzahl von Epoxidharz-Filmen 112 in beliebiger abwechselnder Anordnung hergestellt werden, vorausgesetzt, die Filme 112, 130 sind so gestapelt und komprimiert, dass sie miteinander integriert und physisch voneinander getrennt sind.
-
Der duroplastische Dichtungsfilm 100 gemäß einer zweiten Ausführungsform ist in 4 dargestellt. Gleiche Referenzen beziehen sich auf gleiche Elemente, und vor allem die Unterschiede zu den in den 1-3 gezeigten Ausführungsformen werden hier im Detail beschrieben.
-
Der duroplastische Dichtungsfilm 100 gemäß der zweiten Ausführungsform, wie in 4 gezeigt, umfasst das Epoxidharz 110, das polymere Bindemittel 132, den Katalysator 136, ein mikroverkapseltes Härtungsmittel 140 und ein Lösungsmittel 146.
-
Das mikroverkapselte Härtungsmittel 140, wie in 4 dargestellt, umfasst eine Vielzahl von Schalen 142, die jeweils das Härtungsmittel-Material 134 enthalten. Aus Gründen der Übersichtlichkeit der Zeichnung sind in 4 nur einige der Schalen 142 und des Härtungsmittel-Materials 134 etikettiert, doch gelten die Bezugszeichen und die entsprechende Beschreibung gleichermaßen für jedes der in 4 dargestellten gleichartigen Elemente. Die Schale 142 kann aus jeder Art von polymerem Material bestehen, das bei der Mikroverkapselung verwendet wird und durch Hitze oder Kraft gebrochen werden kann, um das darin enthaltene Härtungsmittel-Material 134 freizusetzen. Das Härtungsmittel-Material 134 ist dasselbe wie das Härtungsmittel-Material 134 in der Ausführungsform der 1-3. In verschiedenen Ausführungsformen kann jede der Schalen 142 des mikroverkapselten Härtungsmittels 140 einen Durchmesser von weniger als 1 µm bis weniger als oder gleich 100 µm aufweisen. Bei dem Lösungsmittel 146 kann es sich um jede Art von Material handeln, das, wenn es aktiviert wird, beispielsweise durch Wärme, dazu beiträgt, das Material der Schalen 142 aufzulösen oder anderweitig zu brechen.
-
Ein Verfahren zur Herstellung des duroplastischen Dichtungsfilms 100 gemäß der zweiten Ausführungsform ist in 4 schematisch dargestellt.
-
In einem Mischschritt 610 des Verfahrens zur Bildung des duroplastischen Dichtungsfilms 100 werden das Epoxidharz 110, das polymere Bindemittel 132, der Katalysator 136, das mikroverkapselte Härtungsmittel 140 und das Lösungsmittel 146 in den in 4 gezeigten Mischbehälter 400 gegeben. In der in 4 gezeigten Ausführungsform ist das Epoxidharz 110 ein flüssiges Epoxidharz 114, das mit den anderen Elementen mischbar ist. Das flüssige Epoxidharz 114, das polymere Bindemittel 132, der Katalysator 136, das mikroverkapselte Härtungsmittel 140 und das Lösungsmittel 146 werden mit der Rührvorrichtung 410 des Mischbehälters 400 zu einem Härtungsmittelgemisch 160 vermischt. Das duroplastische Gemisch 160 befindet sich im Mischbehälter 400 in einem flüssigen Zustand L.
-
Im Anschluss an die Herstellung der Duroplastmischung 160 wird die Duroplastmischung 160 im Gießschritt 620 aus dem flüssigen Zustand L in den festen Filmzustand S gegossen, wie dies in Bezug auf die Ausführungsform in 1 oben beschrieben wurde. In der in 4 dargestellten Ausführungsform entspricht der feste Filmzustand S der Duroplastmischung 160 dem Formzustand F des duroplastischen Dichtungsfilms 100.
-
Wie in der Ausführungsform von 4 gezeigt, weist der duroplastische Dichtungsfilm 100 im Formzustand F das mikroverkapselte Härtungsmittel 140 eingebettet in ein Filmmaterial 162 auf. Das Filmmaterial 162 wird aus einem verfestigten Gemisch aus dem flüssigen Epoxidharz 114, dem polymeren Bindemittel 132, dem Katalysator 136 und dem Lösungsmittel 146 gebildet. Die Vielzahl von Schalen 142 des mikroverkapselten Härtungsmittels 140, die jeweils das Härtungsmittel-Material 134 enthalten, sind über das Filmmaterial 162 verteilt und dadurch mit dem Epoxidharz 110 des Filmmaterials 162 verbunden und voneinander getrennt. In der in 4 gezeigten Ausführungsform stellen die Schalen 142 eine Barriere bereit, die das Härtungsmittel-Material 134 im geformten Zustand F physisch vom Epoxidharz 110 getrennt hält. Die Duroplastmischung 160, die den duroplastischen Dichtungsfilm 100 bildet, bleibt bei Raumtemperatur im festen Filmzustand S.
-
Ein Verbinder 10, der den duroplastischen Dichtungsfilm 100 umfasst, und ein Verfahren oder Prozess 700 zum Abdichten eines Gehäuses 200 des Verbinders 10 mit dem duroplastischen Dichtungsfilm 100 sind in 5 dargestellt.
-
Der Verbinder 10, wie in 5 dargestellt, umfasst das Gehäuse 200, das einen Hohlraum 210 und eine Vielzahl von Pins 300 aufweist, die in dem Hohlraum 210 angeordnet sind. In einer Ausführungsform ist das Gehäuse 200 aus einem isolierenden Material gebildet und die Pins 300 sind aus einem elektrisch leitenden Material gebildet. Der Verbinder 10 weist in der gezeigten Ausführungsform zwei Pins 300 auf, aber der Verbinder 10 könnte in anderen Ausführungsformen einen Pin 300 oder drei oder mehr Pins 300 aufweisen. Der Verbinder 10 ist in 5 schematisch dargestellt und ist lediglich beispielhaft; die folgende Beschreibung gilt für jeden Verbinder 10 mit jeder Art von Gehäuse 200, das einen Hohlraum 210 aufweist, der den duroplastischen Dichtungsfilm 100 zum Abdichten aufnehmen könnte.
-
In einem in 5 gezeigten Formgebungsschritt 710 wird der duroplastische Dichtungsfilm 100 im geformten Zustand F gemäß einer der in den 1-4 gezeigten und oben ausführlich beschriebenen Ausführungsformen geformt.
-
In einem auf den Formgebungsschritt 710 folgenden Schneideschritt 720, wie in 5 gezeigt, wird der duroplastische Dichtungsfilm 100 geschnitten, während er im geformten Zustand F verbleibt. Der duroplastische Dichtungsfilm 100 wird so geschnitten, dass er eine Form aufweist, die einer Form des Hohlraums 210 des Gehäuses 200 entspricht. In der gezeigten Ausführungsform wird der duroplastische Dichtungsfilm 100 in eine Kreis- oder Scheibenform geschnitten; in anderen Ausführungsformen kann der duroplastische Dichtungsfilm 100 in jede Form geschnitten werden, die erforderlich ist, um der Form des Hohlraums 210 zu entsprechen. In einer Ausführungsform kann der Schneideschritt 720 manuell von einer Bedienperson durchgeführt werden. In anderen Ausführungsformen kann der Schneideschritt 720 von einer Schneidvorrichtung durchgeführt werden, die beispielsweise von einem Computer gesteuert wird, um den duroplastischen Dichtungsfilm 100 zu stanzen.
-
Der geschnittene duroplastische Dichtungsfilm 100 wird in einem Einführungsschritt 730 in den Hohlraum 210 eingeführt, und die Pins 300 werden in einem Positionierungsschritt 740 in dem Hohlraum 210 positioniert. Wie in 5 gezeigt, können der Einführungsschritt 730 und der Positionierungsschritt 740 in verschiedenen Ausführungsformen in unterschiedlicher Reihenfolge erfolgen. Der duroplastische Dichtungsfilm 100 bleibt während des gesamten Einführungsschritts 730 und des Positionierungsschritts 740 im geformten Zustand F.
-
In einer ersten Ausführungsform 722, die in 5 dargestellt ist, erfolgt der Einführungsschritt 730 vor dem Positionierungsschritt 740; der duroplastische Dichtungsfilm 100 wird im Einführungsschritt 730 in den Hohlraum 210 eingeführt und die Pins 300 werden dann durch den duroplastischen Dichtungsfilm 100 in den Hohlraum 210 eingeführt oder genäht. Die Pins 300 durchdringen und erstrecken sich durch den duroplastischen Dichtungsfilm 100 beim Einsetzen in den Hohlraum 210.
-
In einer zweiten Ausführungsform 724, die in 5 dargestellt ist, erfolgt der Positionierungsschritt 740 vor dem Einführungsschritt 730; die Pins 300 werden im Positionierungsschritt 740 in den Hohlraum 210 eingeführt und der duroplastische Dichtungsfilm 100 wird dann über die Pins 300 in den Hohlraum 210 gedrückt. Das Andrücken des duroplastischen Dichtungsfilms 100 über die Pins 300 führt dazu, dass die Pins 300 den duroplastischen Dichtungsfilm 100 durchdringen und sich durch ihn hindurch erstrecken.
-
Der in dem Hohlraum 210 angeordnete duroplastische Dichtungsfilm 100 wird in einem in 5 gezeigten Heizschritt 750 erwärmt. Der Heizschritt 750 wird mit einer Heizvorrichtung 500 durchgeführt. In der gezeigten Ausführungsform ist die Heizvorrichtung 500 eine handgehaltene Wärmequelle, die ein Bediener aktivieren und verwenden kann, um Wärme auf den duroplastischen Dichtungsfilm 100 in dem Hohlraum 210 zu richten. In einer anderen Ausführungsform kann die Heizvorrichtung 500 ein Ofen sein, und der duroplastische Dichtungsfilm 100, der sich in dem Hohlraum 210 befindet, wird auf die für den Ofen eingestellte Temperatur erhitzt. Im Heizschritt 750 wird der duroplastische Dichtungsfilm 100 im Hohlraum 210 vom Formzustand F in einen Schmelzzustand M und schließlich in einen ausgehärteten Zustand C erwärmt.
-
In der in den 1-3 gezeigten Ausführungsform beginnen das als Epoxidfilm 112 ausgebildete Epoxidharz 110 und das als Härtungsmittel-Film 130 ausgebildete Härtungsmittel 120 zu schmelzen, wenn die Temperatur des duroplastischen Dichtungsfilms 100 während des Erhitzungsschritts 750 von der Raumtemperatur aus ansteigt, und wechseln vom festen Filmzustand S in einen Schmelzzustand M. Die Filme 112, 130 sind im Schmelzzustand M nicht mehr physikalisch getrennt und vermischen sich miteinander. In einer Ausführungsform gehen die Filme 112, 130 in den Schmelzzustand M über und vermischen sich bei einer Schmelztemperatur von etwa 100°C oder weniger, oder in einer anderen Ausführungsform von etwa 150°C oder weniger.
-
Wenn die Filme 112, 130 in der Ausführungsform der 1-3 im Heizschritt 750 den Schmelzzustand M erreichen, vermischt sich das Härtungsmittel-Material 134 mit dem Epoxidharz 110. Da das Gemisch aus dem Härtungsmittel-Material 134 und dem Epoxidharz 110 duroplastische Eigenschaften aufweist, beginnt das Gemisch aus dem Härtungsmittel-Material 134 und dem Epoxidharz 110, wenn die Temperatur des duroplastischen Dichtungsfilms 100 im Heizschritt 750 weiter ansteigt oder über 100°C gehalten wird, in einen ausgehärteten Zustand C auszuhärten. In einer Ausführungsform erreicht der ausgehärtete duroplastische Dichtungsfilm 100 den Aushärtungszustand C, wenn das Härtungsmittel-Material 134 und das Epoxidharz 110 sich vermischt haben und nicht mehr physikalisch getrennt sind, wenn die Temperatur des duroplastischen Dichtungsfilms 100 für eine gewisse Zeit über 100 °C gehalten wird. In einigen Ausführungsformen benötigt der duroplastische Dichtungsfilm 100 zusätzlich eine Nachheizzeit, um den Aushärtungszustand C zu erreichen.
-
In dem duroplastischen Dichtungsfilm 100 gemäß der Ausführungsform von 4 beginnen die Schalen 142 des mikroverkapselten Härtungsmittels 140, wenn die Temperatur des duroplastischen Dichtungsfilms 100 während des Erhitzungsschritts 750 von der Raumtemperatur ansteigt, sich aufzulösen oder zu zerbrechen und das enthaltene Härtungsmittel-Material 134 in das Filmmaterial 162 freizusetzen, das das Epoxidharz 110 enthält; auch ist das Härtungsmittel-Material 134 bei der Ausführungsform von 4 im Schmelzzustand M nicht mehr physisch vom Epoxidharz 110 getrennt. In einer Ausführungsform beginnen sich die Schalen 142 bei etwa 80 °C aufzulösen oder zu zersetzen. Sobald das Härtungsmittel-Material 134 freigesetzt ist und sich mit dem Epoxidharz 110 im Filmmaterial 162 vermischt hat, funktioniert der duroplastische Dichtungsfilm 100 genauso wie die oben beschriebene Ausführungsform der 1-3, um den ausgehärteten Zustand C zu erreichen.
-
Der Verbinder 10 mit dem duroplastischen Dichtungsfilm 100 im ausgehärteten Zustand C ist in 5 nach dem Erwärmungsschritt 750 dargestellt. Der duroplastische Dichtungsfilm 100 befindet sich im ausgehärteten Zustand C in einer festen Phase und dichtet die Pins 300 und den Hohlraum 210 des Gehäuses 200 ab. Aufgrund der duroplastischen Eigenschaften des Härtungsmittel-Materials 134 und des Epoxidharzes 110, die sich zur Bildung des ausgehärteten Zustands C vermischen, behält der duroplastische Dichtungsfilm 100 seine strukturelle Integrität und die feste Phase des ausgehärteten Zustands C bis zu einer Betriebstemperatur von etwa 150°C oder in einer anderen Ausführungsform bis zu einer Betriebstemperatur von weniger als oder gleich 200°C bei, wodurch Probleme mit Erweichung oder Schmelzen unter den meisten Anwendungsbedingungen des Verbinders 10 vermieden werden und die Abdichtung des Hohlraums 210 erhalten bleibt. Der duroplastische Dichtungsfilm 100 ist auch im ausgehärteten Zustand C hydrophob, kann aber nach Erreichen des ausgehärteten Zustands C nicht zum erneuten Formen erwärmt werden. Der duroplastische Dichtungsfilm 100 gemäß den hierin beschriebenen Ausführungsformen ermöglicht eine robustere Abdichtung des Hohlraums 210 des Gehäuses 200, während er auch eine Erwärmungstemperatur von nur etwa 100°C oder weniger als 125°C benötigt, um den Schmelzzustand M und den ausgehärteten Zustand C zu erreichen, wodurch ein Erweichen und eine Verformung des Gehäuses 200 während der Bildung der Abdichtung im Hohlraum 210 vermieden wird.
