DE1429016A1 - Verfahren zum Verbinden von thermoplastischen Kunststoffteilchen - Google Patents

Verfahren zum Verbinden von thermoplastischen Kunststoffteilchen

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Description

Abschrift der Beschreibung und Ansprüche P.A. 306 239-
Robert Bosch GmbH, Stuttgart 3.3.1969
Verfahren zum Verbinden von thermoplastischen
Kunststoffteilen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden von thermoplastischen Kunststoffteilen durch eine mindestens deren Oberflächenschichten mit umfassende spaltfreie Schmelzverbindung.
Bei den bisher bekannten Verfahren zum Verschmelzen von thermoplastischen Kunststoffteilen werden die zu verbindenden Kunststoff-Flächen vor dem Verschmelzen entweder mit Lösungsmitteln oder häufiger noch durch Zuführung von Wärme aufgewacht. Die erforderliche Schmelzwärme wird entweder durch Strahlung oder durch Wärmeleitung in die Schweißzone gebracht, wozu sich beispielsweise das Anblasen der Teile mit erhitztem Gas und das Anlegen heißer Metallteile an die Schweißzone bewährt haben. Metallische Wärmeträger habeaaber den Nachteil, daß sie, sofern sie nicht in der Schweißnaht eingebettet bleiben, von den zu verbindenden Teilen wieder abgezogen werden müssen und dabei häufig durch haftenbleibenden Kunststoff verschmutzen. Das macht aufwendige und zeitraubende Abhilfemaßnahmen erforderlich. Gasförmige Wärmeträger bergen die Gefahr in sich, daß die Kunststoffteile ungleichmäßig erwärmt oder sogar örtlich überhitzt und dadurch unbrauchbar bzw. unansehnlich werden. Das gleiche gilt bei der Wärmeübertragung durch Strahlung. Die unmittelbare Erwärmung durch Hochfrequenz dagegen erfordert kostspielige Geräte-und umfangreiche Arbeitsvorbereitungen. Außerdem besteht
909824/1008
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leuö Unterlagen w7 ^i AD8.2 Nr.
H29016
■Ρ 14 29 016.5 R. 7506 Zr/Hf
Hob ert Bo s ch GmbH, Stuttgart 3.3.1969
auch hier die Schwierigkeit, eine gleichmäßige Erwärmung insbesondere schwer zugänglicher Schweißzonen zu gewährleisten.
Um die geschilderten Nachteile und Schwierigkeiten beim Ver-. binden thermoplastischer Kunststoffe zu vermeiden, wird nach der Erfindung vorgeschlagen, daß eine mit dem Kunststoff der Teile verträgliche Flußmasse, die so beschaffen ist, daß sie den thermoplastischen Kunststoff fließbar machen und mit ihm verschmelzen kann, unter Druck gegen die zu verbindenden Kunst-, stoff-Flächen gespritzt wird. Als Flußmasse kann ein entweder durch Wärme oder durch chemische Lösungsmittel fließbar gemachter Kunststoff dienen, der die zu verbindenden Flächen durch seine Wärme bzw. durch seinen Überschuß an Lösungsmittel aufweicht und dann mit ihm verschmilzt. Dieses Verfahren erlaubt in besonders einfacher und rascher Weise auch schwer zugängliche oder vollkommen verdeckt liegende Verbindungsflächen fest und innig miteinander zu verbinden. Insbesondere ist es zweckmäßig, die Flußmasse durch eine öffnung in einen abgeschlossenen, die spätere Verbindungsnaht bildenden Einspritzraum hineinzupressen, der mindestens teilweise von den zu verbindenden Flächen der Kunststoffteile gebildet wird.
In der Zeichnung sind vier Anwendungsbeispiele des erfihdungsgemäßen Verfahrens dargestellt, wobei die Schmelzzone jeweils im Schnitt gezeichnet ist. Es zeigen:
Fig. 1 als erstes Anwendungsbeispiel eine Vorrichtung mit
darin eingesetztem Gehäuse samt Zellendeckel für -einen elektrischen Sammler,
Fig. 2 eine andere Ausführung des Sammlergehäuses und
Fig. 3
und 4- je ein Lichtfenster einer Kraftfahrzeug-Sdgialleuchte.
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P IM- 29 016.5 H. 7506 Zr/Hf
Robert Bo sch GmbH, Stuttgart 3.3.1969
Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vermag ein aus thermoplastischem Kunststoff bestehendes Gehäuse 1 eines elektrischen Sammlers, sowie einen mit dem Gehäuse zu verbindenden, ebenfalls aus thermoplastischem Kunststoff hergestellten Zellendeckel 2 aufzunehmen. Die Teile 1 und 2 sind so in die Vorrichtung eingespannt, daß sie in ihrer endgültigen Anordnung festliegen. Auf einer Grundplatte 5 aufgeschweißte Stützen 6 halten einen Tragrahmen 7i auf dessen oberer Stirnseite ein am oberen Rand des Gehäuses vorgesehener Flansch 3 aufliegt. Mit einer durch Schrauben 8 gegen den Tragrahmen hin festziehbaren Druckplatte 9 zum Einspannen der Teile 1 und 2 ist ein im Querschnitt winkelförmiger metallischer Rahmen 10 fest verbunden, der mit den Verbindungsflächen der eingespannten Teile einen allseitig geschlossenen Kanal 11 bildet und dadurch zur Führung der Flußmasse entlang der herzustellenden Verbindungsnaht dient. Die Druckplatte 9 und der Rahmen 10 haben gleichachsig zueinander angeordnete Bohrungen 12 und 13 zum Einspritzen der Flußmasse in den Kanal 11. Die Bohrung 13 ist nach oben hin zu einem Trichter aufgeweitet, der zur Aufnahme eines Spritzmundstückes 14- dient, das an einer nicht dargestellten Einrichtung zum Aufbereiten und Auspressen der Flußmasse sitzt. Die in den Kanal 11 eingespritzte Flußmasse wird unter Druck gegen die Randfläche des Deckels 2, die anschließende Flanschfläche des Gehäuses und den Rahmen 10 gepreßt. Die Flußmasse weicht dabei die von ihr beaufschlagten Oberflächenschichten der Kunststoffteile 1 und 2 auf und verschmilzt innig mit diesen Schichten. Sobald es die dann einsetzende Verfestigung der Schmelzverbindung zuläßt, wird die Druckplatte 9 mit dem Rahmen 10 abgenommen. Es entsteht somit eine gleichmäßige, von außen sichtbare Verbindungsnaht, die durch unterschiedliche Einfärbung der Flußmasse gegenüber den zu verbindenden Teilen zugleich als Zierleiste dienen kann.
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P 14- 29 016.3 R. 7506 Zr/Hf
Robert Bosch GmbH, Stuttgart 3-3.1969
Fig. 2 zeigt die Schmelzverbindung eines anderen Sammlergehäuses 21 mit seinem Zellendeckel 22, wobei ein Kanal 23 entlang der Verbindungsnaht ausschließlich durch die zu verbindenden Teile 21 und 22 gebildet wird. Einspritzkanäle 24- sind unmittelbar in einem der beiden Teile angeordnet; sie könnten jedoch ■ _, auch in der Trennfuge zwischen den .Teilen verlaufen. Zum Einspritzen wird ein über seine Schmelztemperatur hinaus erhitzter Kunststoffbrei verwendet, der nach dem Erstarren eine nach außen hin verdeckte Schweißnaht bildet und in dieser Weise auch die nicht dargestellten Zellentrennwände mit der Deckelinnenseite verbinden kann.
Zur Erhöhung der Festigkeit der Scheelζverbindung ist es vorteilhaft, den Einspritzkanal für die Flußmasse mit vorzugsweise senkrecht zur Verbindungszone der Kunststoffteile weisenden Abzweigungen zu versehen, die zur Verankerung der Verbindungsnaht in den Werkstoff der Verbindungsteile hineinstechen. Das erfin- · dungsg,emäße Verfahren erlaubt es auch, mit nur einer Verbindungsnaht mehrere Einzelteile miteinander zu verbinden. Darüber hinaus können zusätzliche Teile, wie z.B. metallische Zierleisten im gleichen Arbeitsgänge in der Schmelznaht befestigt werden, wenn sie vor dem Einspritzen in den Einspritzraum hineingelegt werden und so ausgebildet sind, daß sie sich nach dem Einspritzen in der erstarrenden Flußmasse der Verbindungsnaht fest verankern.
Die Fig. 3 zeigt ein aus durchsichtigem Methacrylharz bestehendes Lichtfenster 30 einer Kraftfahrzeug-Signalleuchte. Im Mittelfeld des Fensters ist eine Rückstrahlerplatte 31 aus ähnlichem Kunststoff zusammen mit einer metallischen Zierleiste 32 in einem Arbeitsgang durch eingespritzte Flußmasse aus flüssigem Methacrylharz mit dem Fenster verbunden. Für die Aufnahme der Flußmasse ist hier ein entlang der Verbindungsnaht laufender dreiteiliger Kanal vorgesehen mit einem allseitig geschlossenen Abschnitt 33 und zwei nach außen offenen Abschnitten 34- und 35,
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P 14 29 016.5 R. 7506 Zr/Hf
Robert Bosch GmbH, Stuttgart 3.3.1969
die beim Schweißen vorzugsweise durch eine Metallplatte abgedeckt werden müssen. Die einzelnen Kanalabschnitte sind durch Aussparungen 36 und 37 im Lichtfenster und in der Rückstrahlerplatte in bestimmten Abständen miteinander verbunden. Die Zierleiste 32 ist mit ihren schräggerichteten Flanken formschlüssig in der Verbindungsnaht verankert.
Der Flußmasse können zweckmäßig Zusatzstoffe beigemengt werden, die ihr besondere Werkstoffeigenschaften verleihen, wie Metallpulver, das die Verbindungsnaht elektrisch leitend macht oder Farbstoffe, die ihr, insbesondere bei entsprechender Formung des Einspritzkanals, zugleich das Aussehen eines Zierrandes verleihen.
Ein Ausführungsbeispiel hierfür zeigt das Lichtfenster 40 nach Fig. 4. Hier ist die beim Beispiel nach Fig. 3 vorgesehene metallische Zierleiste ersetzt durch eine mit einem Farbstoff versetzte Flußmasse 42.
909824/1008

Claims (8)

Robert Bosch (MbE1 Stuttgart 5.3.1969 Ansprüche
1. Verfahren zum Verbinden von thermoplastischen Kunststoffteilen durch eine mindestens deren Oberflächenschichten mit umfassende spaltfreie Schmelzverbindung, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit dem Kunststoff der Teile verträgliche Flußmasse, die so beschaffen ist, daß sie den thermoplastischen Kunststoff fließbar machen und mit ihm verschmelzen kann, unter Druck gegen die zu verbindenden Kunst stoff-!flächen gespritzt wird. ,
2. Verfahren nach Anspruch 1 zum V/armverbinden von thermoplastischen Kunststoffteilen, dadurch gekennzeichnet, daß die Flußmasse vor dem Einspritzen auf eine Temperatur erhitzt wird, die merklich höher ist als die Erweichungstemperatur der zu vereinigenden Kunststoffteile.
3. Verfahren nach Anspruch 1 zum Kaltverbinden von thermoplastischen Kunststoffteilen, dadurch gekennzeichnet, daß als Flußmasse ein mit einem Lösungsmittel verflüssigter Kunststoff verwendet wird, der das Lösungsmittel im Überschuß enthält.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Flußmasse durch eine öffnung in einen abgeschlossenen, die spätere Verbindungsnaht bildenden Einspritzraum hineingepreßt wird, der mindestens teilweise von den zu. verbindenden Flächen der Kunststoffteile gebildet wird. ~
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Flußmasse in den Einspritzraum durch Ausnehmungen an der Trennfuge der Kunststoffteile eingespritzt wird.
9098 24/1008 - 7 -
leuS Unterlagen
U29016
EoTdert Bosch GmbH, Stuttgart 3.3.1969
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5> dadurch gekennzeichnet,
daß die Flußmasse in einen kanalförmigen Einspritzraum hineingepreßt wird, der vorzugsweise senkrecht zur Verbindungszone der Kunststoffteile weisende Abzweigungen hat.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Einspritzen in den Einspritzraum zusätzlich Teile hineingelegt werden, die sich nach dem Einspritzen in der erstarrenden Elußmasse der Verbindungsnaht fest verankern.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Flußmasse Zusatzstoffe beigemengt werden, die ihr besondere Werkstoffeigenschaften verleihen.
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L e e r s e U e
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