DE10232599B4 - Kunststoffspritzverfahren zur Herstellung eines Kunststoffträgers - Google Patents
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Abstract
Kunststoffspritzverfahren zur Herstellung eines Kunststoffträgers, wobei vor dem Spritzvorgang in die Spritzform des Kunststoffträgers ein Einlegeteil eingesetzt wird, wobei in dem Einlegeteil Aussparungen (3) ausgebildet werden, und wobei während der Herstellung des Kunststoffträgers das Material des Kunststoffträgers durch die Aussparungen (3) des Einlegeteils hindurch gespritzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß an den Rändern der Aussparungen (3) und an den Kanten des Einlegeteils eine Mikrostruktur eingebracht wird, in die das Material des Kunststoffträgers beim Spritzvorgang und beim Aushärten und/oder Ausgasen durch Schrumpfen hinein gepreßt wird.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Kunststoffspritzverfahren zur Herstellung eines Kunststoffträgers gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
- Zur Herstellung von Kunststoffteilen in einem Kunststoffspritzverfahren werden häufig Einlegeteile, wie beispielsweise ein Kühlkörper, mit in die Spritzform des Kunststoffteils gegeben. Während dem Kunststoffspritzvorgang umschließt das Material des Kunststoffteils diese Einlegeteil ganz oder teilweise, wodurch eine dauerhafte Verbindung zwischen dem Kunststoffteil und dem Einlegeteil entsteht. Ein auf dieses Weise mit einem Kühlkörper verbundenes Gehäuse ist beispielsweise in der Druckschrift
DE 100 14 457 A1 beschrieben. - Der Nachteil derartiger Verbindungen liegt darin, daß durch mechanische Spannungen, beispielsweise beim Abkühlen und Aushärten des Kunststoffmaterials, feine Risse zwischen dem Gehäuse und dem Kühlkörper entstehen, welche die Verwendung eines so hergestellten Gehäuse bei der Anforderung von Dichtigkeit gegenüber Gasen oder Flüssigkeiten unmöglich macht.
- Die
DE 197 19 436 C2 offenbart ein Kunststoff-Spritzgußgehäuse zum Einbau elektronischer Bauelemente, mit elektrisch leitenden, durch eine Wand des Spritzgußgehäuses durchgeführten Steckkontakten, die in einem von Kunststoff des Spritzgußgehäuses teilweise umspritzten Kunststoffkörper aufgenommen sind, wobei das Spritzgußgehäuse im Bereich des Kunststoffkörpers durchgehend diesen zumindest auf einer Seite vollständig abdeckend ausgebildet ist, wobei die Steckkontakte durch das Spritzgußgehäuse hindurchragen, und daß das Spritzgußgehäuse die Steckkontakte hermetisch dicht umschließt. - Die
DE 198 42 725 A1 offenbart eine formschlüssige Einbettung eines Metallteiles in einem Kunststoffteil, wobei das Metallteil mindestens eine Aussparung mit mindestens einer Hinterschneidung dieses Metallteiles aufweist, diese Aussparung mit dem Material des Kunststoffteiles gefüllt ist und wobei diese Füllung ein Teil des Kunststoffteiles ist. - Die
DE 196 30 811 C1 offenbart ein Verfahren zum Herstellen einer Laufrolle, bei dem eine in einer Form befindliche Nabe der Laufrolle mit einem die Lauffläche aufweisenden Mantel umgeben wird, wobei das den Mantel bildende Material durch wenigstens eine an der Innenumfangsfläche der Nabe vorgesehene Durchgangsdurchbrechung in die Form eingebracht wird. - Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Kunststoffspritzverfahren zur Herstellung eines Kunststoffträgers gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 anzugeben, das eine dauerhaft dichte Verbindung zwischen dem Kunststoffträger und dem Einlegeteil ergibt.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst, nach dem in dem Einlegeteil Aussparungen ausgebildet werden. Diese Aussparungen sind so in dem Einlegeteil angeordnet, daß während der Herstellung des Kunststoffträgers das Material des Kunststoffträgers durch die Aussparungen des Einlegeteils hindurch gespritzt wird.
- Dabei können an den Rändern der Aussparungen und an den Kanten des Einlegeteils Mikrostrukturen eingebracht werden, in die sich das Material des Kunststoffträgers während und nach dem Spritzvorgang hineinzwängt. Nach dem Spritzvorgang wird das Hineinzwängen in die Mikrostruktur durch das Zusammenziehen des Kunststoffgehäuses bewirkt, das aufgrund der Abkühlung und aufgrund von Ausgasungsprozessen des Materials des Kunststoffgehäuses erfolgt. Die Mikrostruktur kann vorteilhaft in der Form feiner Nuten ausgebildet werden.
- In einer Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, daß von einem Segment des Einlegeteils ein Teil der Wandung des Kunststoffträgers gebildet wird, wodurch das Wärmeabstrahlverhalten des Einlegeteils und auch die mechanische Stabilität des Kunststoffgehäuses verbessert wird.
- Dabei kann der Kunststoffträger beispielsweise als Kunststoffgehäuse und das Einlegeteil beispielsweise als Kühlkörper ausgebildet werden.
- In einer letzten Weiterbildung ist vorgesehen, daß die Verbindungsstellen des Einlegeteils und des Kunststoffträgers zur weiteren Erhöhung der Dichtigkeit nach der Herstellung mit einem auf Silikon basierenden Gel beschichtet werden.
- Das beschriebene Kunststoffspritzverfahren zur Herstellung eines Kunststoffträgers, bei dem das Material des Kunststoffträgers durch die Aussparungen des Einlegeteils hindurch gespritzt wird, gewährleistet eine hochfeste Verbindung zwischen dem Einlegeteil und dem Kunststoffträger, die durch das Schrumpfen des Materials des Kunststoffträgers für Gase wie für Flüssigkeiten dicht ist.
- Im folgenden ist das erfindungsgemäße Kunststoffspritzverfahren zur Herstellung eines Kunststoffträgers anhand von einem Ausführungsbeispiel im Zusammenhang mit sechs Figuren dargestellt und erläutert.
- Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung eines Aussparungen aufweisenden Kühlkörpers, -
2 eine schematische Darstellung des Kunststoffgehäuses mit dem eingespritzten Kuhlkörper, -
3 Schnittbild durch einen Teil des Kunststoffgehäuses mit dem eingespritzten Kühlkörper, -
3.1 Schnittbild durch einen Teil des Kunststoffgehäuses mit dem eingespritzten Kühlkörper, dessen Kanten eine Mikrostruktur aufweisen, -
4 Schnittbild durch einen Teil des Kunststoffgehäuses mit dem eingespritzten Kühlkörper, der einen Teil der Außenseite des Kunststoffgehäuses bildet, -
4.1 Schnittbild durch einen Teil des Kunststoffgehäuses mit dem eingespritzten Kühlkörper, bei dem die Ränder der Aussparungen eine Mikrostruktur aufweisen. - Die Elektronik eines Ventils Zur Abgasrückführung kann direkt bei dem das Ventil betätigenden Aktor im Motorraum eines Kraftfahrzeuges angeordnet werden. Dazu wird die Elektronik in einem Kunststoffgehäuse eingebaut, aus dem die von Leistungsbauelementen der Elektronik erzeugte Wärme mittels eines Kühlkörpers abgeführt wird. Der Kühlkörper wird als Einlegeteil in die Spritzform des Kunststoffgehäuses eingelegt und in das Kunststoffgehäuse eingegossen. Dabei besteht die Anforderung, daß das Kunststoffgehäuse zuverlässig gegen Spritzwasser und Wasserdampf abgedichtet ist. Dabei soll das Kunststoffgehäuse so dicht sein, daß die IP – Schutzklasse IP 5K9K erfüllt wird.
-
1 zeigt einen Kühlkörper1 , der als Einlegeteil in die Spritzform des Kunststoffgehäuses eingesetzt wird. Der Kühlkörper1 ist mit den Aussparungen3 hergestellt worden, durch welche beim Kunststoffspritzvorgang das Material des Kunststoffgehäuses hindurch fließt. - Zudem weist der Kühlkörper zwei Segmente
4 auf, die nach der Herstellung des Kunststoffgehauses Außenflächen des Kunststoffgehäuses bilden, und die eine gute Ableitung der von der Elektronik erzeugten Wärme bewirken. -
2 zeigt das mit dem Kühlkörper1 fertig vergossene Kunststoffgehäuse2 , wobei in der Figur zur verbesserten Darstellung das vordere Eckstück des Kunststoffgehäuses2 herausgeschnitten ist. Beim Kunststoffspritzvorgang ist das Material des Kunststoffgehäuses2 durch die Aussparungen3 des Kühlkörpers1 hindurch geflossen, wodurch sich der Kühlkörper1 unlösbar mit dem Kunststoffgehäuse2 verbunden hat. An dem Kunststoffgehäuse2 ist eine Steckanschluß5 ausgebildet, über welchen die in das Kunststoffgehäuse2 einzusetzende Elektronik mit Versorgungsleitungen und Steuergeräten verbunden wird. - Um die Dichtigkeit des Kunststoffgehäuses
2 weiter zu verbessern können die Ränder der Aussparungen3 und die Kanten des Kühlkörpers 1 mit einer Mikrostruktur versehen werden. Dabei wird ausgenutzt, daß sich das Kunststoffgehäuse2 nach der Beendigung des Kunststoffspritzvorgangs durch den Abkühlungsprozeß und durch Ausgasen des Materials des Kunststoffgehäuses zusammen zieht. Dabei sind als Mikrostruktur in Schrumpfrichtung des Kunststoffes an den Rändern der Aussparungen3 und an Kanten des Kühlkörpers1 feine Nuten ausgebildet, in die sich der Kunststoff mit hohem Druck hinein zwingt und so eine besonders dichte Verbindung zwischen dem Kunststoffgehäuse2 und dem Kühlkörper1 bildet. -
3 zeigt ein Schnittbild durch einen Teil des Kunststoffgehäuses2 mit dem eingespritzten Kühlkörper1 . Das Material des Kunststoffgehäuses2 ist während dem Kunststoffspritzvorgang durch die Aussparungen3 des Kühlkörpers1 hindurch geflossen. -
3.1 zeigt den gleichen Ausschnitt des Kunststoffgehäuses2 wie die3 , wobei in die äußere Kante des Kühlkörpers 1 eine Mikrostruktur eingearbeitet wurde. Durch den Schrumpfprozeß des Kunststoffes (Pfeilrichtung) nach dem Spritzvorgang wird das Material des Kunststoffgehäuses2 mit hohem Druck in die als feine Nut6 ausgebildete Mikrostruktur hinein gepreßt. -
4 zeigt ein Schnittbild durch einen Teil des Kunststoffgehäuses2 mit dem eingespritzten Kühlkörper1 , wobei das Segment4 des Kühlkörpers1 einen Teil der Wandung des Kunststoffgehäuses2 bildet. Durch das Herausführen des Segmentes4 des Kühlkörpers1 aus dem Material des Kunststoffgehäuse2 ist das Abführen der Wärme aus dem Kunststoffgehäuse2 deutlich verbessert. Dabei ist die Verbindung zwischen dem Material des Kunststoffgehäuses2 und dem Segment4 durch das Schrumpfen des Kunststoffgehäuses2 besonders kritisch. Entsteht an dieser Verbindungsstelle ein Spalt kann Wasser oder Wasserdampf in das Kunststoffgehäuse2 eindringen und eine darin angeordnete Elektronik schädigen. -
4.1 zeigt den gleichen Ausschnitt des Kunststoffgehäuses2 wie die4 , wobei an den Rändern der Aussparungen3 als Mikrostruktur feine Nuten ausgebildet sind. An den feinen Nuten entsteht eine besonders dichte Verbindung zwischen dem Kühlkörper1 und dem Material des Kunststoffgehäuses2 , durch welche die Dichtigkeit des Kunststoffgehäuses erhalten bleibt, selbst wenn Wasser oder Wasserdampf in einen Spalt zwischen dem Segment4 des Kühlkörpers1 und dem Kunststoffgehäuse2 eindringt. - Zur weiteren Verbesserung des Schutzes vor dem Eindringen von Wasser oder Wasserdampf können die Verbindungsstellen zwischen dem Kunststoffgehäuse
2 und dem Kühlkörper1 nach dem Kunststoffspritzvorgang mit einem auf Silikon basierenden Gel beschichtet werden. - Durch das erfindungsgemäße Kunststoffspritzverfahren zur Herstellung des Kunststoffgehäuse
2 wird eine besonders Dichte Verbindung zwischen dem Kunststoffgehäuse2 dem Kühlkörper1 geschaffen.
Claims (6)
- Kunststoffspritzverfahren zur Herstellung eines Kunststoffträgers, wobei vor dem Spritzvorgang in die Spritzform des Kunststoffträgers ein Einlegeteil eingesetzt wird, wobei in dem Einlegeteil Aussparungen (
3 ) ausgebildet werden, und wobei während der Herstellung des Kunststoffträgers das Material des Kunststoffträgers durch die Aussparungen (3 ) des Einlegeteils hindurch gespritzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß an den Rändern der Aussparungen (3 ) und an den Kanten des Einlegeteils eine Mikrostruktur eingebracht wird, in die das Material des Kunststoffträgers beim Spritzvorgang und beim Aushärten und/oder Ausgasen durch Schrumpfen hinein gepreßt wird. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrostruktur in der Form feiner Nuten (
6 ) ausgebildet wird. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlegeteil so ausgebildet wird, daß von einem Segment (
4 ) des Einlegeteils ein Teil der Wandung des Kunststoffträgers gebildet wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoffträger als Kunststoffgehäuse (
2 ) ausgebildet wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlegeteil als Kühlkörper (
1 ) ausgebildet wird. - Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsstellen des Einlegeteils und des Kunststoffträgers nach der Herstellung mit einem auf Silikon basierenden Gel beschichtet werden.
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