DE19507065A1 - Separat und/oder simultan aktivierbare mechanische Verbindungen von Bauteilen eines Erzeugnisses - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf separat und/oder simultan ak­ tivierbare mechanische Verbindungen von Bauteilen eines Er­ zeugnisses.

Zur Vereinfachung der Demontage von Erzeugnissen sind bereits Verbindungstechniken vorgeschlagen worden, für die ein simul­ tanes Lösen mehrerer Verbindungsstellen charakteristisch ist. Die für die Zustandsänderung der Verbindungsstellen solcher Verbindungstechniken notwendige mechanische Energie soll mit­ tels Wandlerelementen aus anderen, ungerichteten physikali­ schen Größen, z. B. Druck und Temperatur gewonnen werden.

So ist aus aus Gehrmann, Franz: "Konstruktion und werterhal­ tendes Recycling niederwertiger technischer Gebrauchsgüter, dargestellt am Beispiel Haushaltkleinmaschinen" - VDI-Fort­ schrittsberichte, Reihe 15: Umwelttechnik Nr. 40, Düsseldorf: VDI-Verlag GmbH, 1986 bereits der Vorschlag bekannt, zum Lö­ sen von Schnappverbindungen gasgefüllte, elastische Blasen zu verwenden, die sich unter der Wirkung äußerer Druckverände­ rungen verformen. Hierzu sind allerdings erhebliche Druckdif­ ferenzen erforderlich, die sich bei den in der Praxis notwen­ digen Bedingungen nur schwer realisieren lassen.

Weiterhin wird ebenda vorgeschlagen, sogenannte Dehnelemente mit organischen Stoffen im Inneren, namentlich Stearin oder Paraffin, zu bauen. Diese Stoffe haben zwar einen gewisse Volumenzunahme bei Temperaturerhöhung, jedoch sind hierzu be­ achtliche Temperaturanstiege erforderlich, um einen auswert­ baren Effekt zu erzielen, was einen Einsatz für lösbare Ver­ bindungen erschwert und energetisch aufwendig ist. Die Ver­ wendung dieser brennbaren und schlecht entfernbaren Stoffe ist für viele Erzeugnisse zudem problematisch.

Den besprochenen Wandlerelementen liegen physikalische Effek­ te zugrunde, die unter technisch sinnvollen Bedingungen nur ein geringes Arbeitsvermögen pro Volumen zulassen. Ferner be­ stehen solche simultan lösbaren Verbindungselemente aus zahl­ reichen Teilen verschiedener Werkstoffe, weshalb ein stoffli­ ches Recycling erschwert wird.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, mechanische Verbindungen von Bauteilen eines Erzeugnisses zu schaffen, die separat und/oder simultan ohne bzw. ohne nennenswerte Energiezufuhr aktivierbar sind, wobei mit möglichst geringem Aufwand Anwendungsfelder sowohl für die zerstörungsfreie Zer­ legung eines Gerätes in Baugruppen oder Bauteile als auch für eine teilweise zerstörende Demontage solcher Erzeugnisse er­ schlossen werden sollen, die zum Altstoffrecycling vorgesehen sind.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die kennzeich­ nenden Merkmale des Ansprüche 1 und 2 gelöst, während in den Ansprüchen 3 bis 22 besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung angegeben sind.

Danach eignen sich als Quell- und lösliche Substanzen insbe­ sondere Celluloseprodukte, Polymerprodukte und Produkte mit Polyvinylalkoholanteil. Als Quell- bzw. Lösungsmittel eignen sich in Abstimmung mit den verwendeten Quell- bzw. löslichen Substanzen Wasser und Wasserdampf, Alkohole und deren Dämpfe sowie Äthene und deren Dämpfe. Zur Beschleunigung der Prozes­ se kann Übertemperatur und/oder Überdruck eingesetzt werden. Die Quell- und löslichen Substanzen können je nach Stoffaus­ wahl wiederverwendbar sein. Der Einbauort eines Quellelements ist dort, wo infolge Volumenvergrößerung bzw. Druckaufbau Haltekräfte von Verbindungen überwunden werden können. Der Einbau eines löslichen Elements erfolgt dort, wo infolge Spannungsabbau bzw. Veränderung der Konsistenz des Elementes Verbindungen aufgetrennt werden können.

Anhand von Ausführungsbeispielen soll die Erfindung näher er­ läutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen

Fig. 1a das Prinzip eines Quellelements in Verbindung mit einem Sperrer,

Fig. 1b das Prinzip eines löslichen Elements in Verbindung mit einem Sperrer,

Fig. 2a das Prinzip eines Quellelements in Verbindung mit einem Schnapper,

Fig. 2b das Prinzip eines löslichen Elements in Verbindung mit einem Schnapper,

Fig. 3a das Prinzip eines Wirkelements in Verbindung mit ei­ nem Spanner,

Fig. 3b das Prinzip eines löslichen Elements in Verbindung mit einem Spanner,

Fig. 4 das Prinzip eines Quellelements in Verbindung mit ei­ ner Klebstelle,

Fig. 5 das Prinzip eines löslichen Elements in Verbindung mit einer Klebstelle,

Fig. 6 das Prinzip eines löslichen Elements in Verbindung mit einer Soll-Lösestelle,

Fig. 7 das Prinzip eines Quellelements in Verbindung mit ei­ ner Kittstelle,

Fig. 8 das Prinzip eines löslichen Elements in Verbindung mit einem löslichen Formschlußelement.

Anhand der Fig. 1 und 2 soll zunächst die prinzipielle Wir­ kungsweise der Erfindung anhand einer Sperrverbindung erläu­ tert werden. Ein Quellelement 1 aus einer Quellsubstanz, bei­ spielsweise auf Basis eines Celluloseproduktes, ist als Scheibe um einen Sperrer 3 gelegt, der sich in einem Bauteil 4 gegen eine Druckfeder 6 abstützt. Das Bauteil 4 ist Teil eines zerlegbaren Erzeugnisses oder einer Baugruppe des Er­ zeugnisses. Im montierten Zustand des Erzeugnisses greift der Sperrer 3 nach Art einer Snap-in-Verbindung in einen Aus­ schnitt 5a eines Sperrstücks 5 ein, der mit einem anderen, ebenfalls nicht näher dargestellten Bauteil oder einer ande­ ren Baugruppe des Erzeugnisses verbunden ist.

Bei Bedarf ist die Verbindung von Hand lösbar, indem das Sperrstück 5 90° um seine Längsachse gedreht wird. Der Aus­ schnitt 5a im Sperrstück 5 wirkt dabei als Excenter und schiebt den Sperrer 3 entgegen der Federkraft der Feder 6 so weit zurück, daß das Sperrstück 5 freigegeben wird. Das zu lösende Bauteil kann nun abgezogen werden.

Um nun mehrere Verbindungen dieser Art simultan zu lösen, wird das Quellelement 1 mit einem adäquaten Quellmittel, bei­ spielsweise Wasser oder Wasserdampf kontaktiert. Dies kann im einfachsten Falle dadurch erfolgen, daß das gesamte Erzeugnis oder die Teile des Erzeugnisses, die zu losen sind, in Wasser getaucht werden. In dem Bauteil 4, das das Quellelement 1 aufnimmt, sind Öffnungen 4a vorhanden, durch die das Wasser eindringen und das Quellelement 1 umspülen kann. Unter be­ achtlicher Volumenzunahme lagert sich Wasser in die makromo­ lekularen Strukturen der Quellsubstanz ein. Die Quellsubstanz überwindet beim Aufquellen erhebliche Widerstände. Im Bei­ spiel ist es für das Quellelement 1 ein leichtes, sein Volu­ men über einen Anschlag 3a am Sperrer 3 entgegen der Kraft der Feder 6 zu vergrößern. Der Sperrer 3 wird aus dem Aus­ schnitt 5a zurückgezogen und gibt das Sperrstück 5 frei. Die­ ser Vorgang findet in allen wasserkontaktierten Verbindungen gleichzeitig statt. Das Erzeugnis zerfällt in seine einzelnen Bauteile oder Baugruppen. Die einzelnen Verbindungsstellen brauchen dabei weder in ihrer Anzahl noch ihrer Position be­ kannt sein. Die Verbindungen können deshalb mechanisch ge­ schützt und optisch verdeckt angeordnet sein und sich genau dort befinden, wo sie benötigt werden, also auch im unzugäng­ lichen Innern des Erzeugnisses.

Im Beispiel nach Fig. 1b greift ebenfalls in einem Bauteil 4 ein federbelasteter Sperrer 3 in einen Ausschnitt 5a eines Sperrstücks 5 ein, wobei aber diesmal der Sperrer 3 sich mit seinem Anschlag 3a gegen ein lösliches Element 2 - aus bei­ spielsweise einer wasserlöslichen Substanz - abstützt, das sich in dem mit Öffnungen 4a versehenen Bauteil 4 befindet. Das Sperrstück 5 ist nach Art eines Bajonettverschlusses wie­ derum einzeln lösbar. Wird jedoch das Erzeugnis oder Teile davon in ein Lösungsmittel getaucht, beispielsweise in ein Wasserbad, oder mit Lösungsdämpfen, beispielsweise Wasser­ dampf, behandelt, löst sich das wasserlösliche Element 2 auf. Der Sperrer 3 wird mittels der Feder 6 aus dem Ausschnitt 5a im Sperrstück 5 gedrückt, die Verbindung ist gelöst.

In den Fig. 2a, 2b sind Schnappverbindungen schematisch dargestellt, bestehend aus einem Sperrstück 5 mit einem Aus­ schnitt 5a, in den ein Schnapper 7 eingreift. Der Schnappha­ ken 7 kann vorteilhafterweise gleich an ein Gehäusebauteil 4 angeformt sein, das andere, nicht näher dargestellte zu ver­ bindende Bauteil ist mit dem Sperrstück 5 verbunden.

Nach Fig. 2a befindet sich ein Quellelement 1 zwischen dem Bauteil 4 und dem angeformten Schnapper 7. Wird die Quellsub­ stanz des Quellelements 1 mit einem Quellmittel benetzt, so vergrößert sich aufgrund der Quellwirkung das Volumen des Quellelements 1 und der Schnapper 7 wird aus dem Eingriff in den Ausschnitt 5a im Sperrstück 5 gehebelt. Die Verbindung löst sich.

Nach Fig. 2b ist ein lösliches Element 2 in eine Tasche im Schnapper 7 eingelagert. Der Schnapper 7 steht unter Eigen­ spannung und löst sich aus dem Ausschnitt 5a im Sperrstück 5, sobald das lösliche Element 2 sich unter Einfluß eines Lö­ sungsmittels aufgelöst hat. Als lösliche Substanz kann bei­ spielsweise ein Stoff mit Polyvinylalkoholanteil eingesetzt werden und als Lösemedium Wasser- und Wasserdämpfe.

In den Fig. 3a, 3b ist eine Spannverbindung schematisch dargestellt. Um eine Achse 9 liegen selbstfedernde Spannbacken 8, die Teil eines Bauteils 4 sein können. Wie in Fig. 3a dargestellt ist, befindet sich zwischen den Spannbacken 8 ein Wirkelement, das die Spannbacken 8 öffnet und die Achse 9 freigibt, sofern auf eine Quellsubstanz eingewirkt wird und die Spannbacken schließen läßt, sofern auf eine lösliche Sub­ stanz eingewirkt wird. Wie dieses Beispiel zeigt, lassen sich also nicht nur Verbindungen erfindungsgemäß trennen, sondern auch schließen.

Nach dem Ausführungsbeispiel in Fig. 3b stützt sich eine selbstfedernde Spannbacke 8 gegen ein lösliches Element 2 an einem Bauteil 4 ab. Sobald das lösliche Element 2 in Lösung gegangen ist, kann es der Federkraft des Spannbackens 8 kei­ nen Widerstand mehr entgegensetzen. Die Spannbacke 8 öffnet sich und gibt die Achse 9 frei. Als lösliche Substanz kann beispielsweise ein Polymerprodukt verwendet werden und als Lösungsmittel Äthen oder Äthendämpfe.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 ist ein Topfzylinder 10 auf ein Bauteil 4 geklebt. Das U-förmige Bau­ teil 10 nimmt zumindest partiell ein Quellelement 1 auf, bei­ spielsweise ein Holzprodukt. Dringt durch die Öffnungen 10a ein Quellmittel, also z. B. Heißdampf ein, quillt das Holzpro­ dukt auf und trennt die Klebeverbindungen 1. Das Holzprodukt ist nach einem Trockenprozeß ohne jeden Nachteil wiederver­ wendbar.

In Fig. 5 ist ein Beispiel veranschaulicht, bei dem zwei durch eine lösliche Substanz 2 mit Klebeeigenschaften miteinander verklebte Bauteile 4, 10 durch Lösen dieser lös­ lichen Substanz 2 mittels eines geeigneten Lösungsmittels ge­ trennt werden können.

Fig. 6 zeigt eine Ausführung mit einer Soll-Lösestelle 13 zwischen zwei Bauteilen 4, 10. Wird die Soll-Lösestelle 13 mit einem geeigneten Lösungsmittel an- oder aufgelöst, fallen die Bauteile 4, 10 auseinander.

Mittels Kittmasse 15 als lösliche Substanz ist nach Fig. 7 ein Bauteil 4 mit einer Schraube 14 verbunden. Die Verbindung wird entweder separat durch Herausdrehen der Schraube oder simultan unter Einwirkung eines geeigneten Lösungsmittels, das die feste Konsistenz der Kittmasse aufhebt, gelöst.

Ein letztes Beispiel nach Fig. 8 verdeutlicht eine Verbindung zweier Teile 4, 10 über ein Formschlußelement, beispielsweise einen Stift 16. Der Stift 16 soll wiederum aus einer lösli­ chen Substanz bestehen und gibt nach seinem Auf- oder Anlösen die Teile 4, 10 frei.

Die angeführten Beispiele stehen für eine Vielzahl anderer mechanischen Verbindungen, die erfindungsgemäß simultan akti­ viert werden können. Zu bevorzugen sind solche Quell- und löslichen Elemente, die umweltfreundlich herzustellen und zu losen sind und einen Recyclingprozeß nicht behindern.

Bezugszeichenliste

1 Quellelement
2 lösliches Element
3 Sperrer
3a Anschlag am Sperrer 3
4 Bauteil
4a Öffnungen im Bauteil 4
5 Sperrstück
5a Ausschnitt im Sperrstück
6 Feder
7 Schnapper
8 Spannbacken
9 Achse
10 Topfzylinder
10a Öffnungen im Topfzylinder
11 Klebeverbindung
13 Sollbruchstelle
14 Schraube
15 Kittmasse
16 Stift

Claims (22)

1. Separat und/oder simultan aktivierbare mechanische Verbin­ dungen von Bauteilen eines Erzeugnisses, dadurch gekennzeich­ net, daß Quellelemente (1) bei Einwirkung eines Quellmittels auf die Quellsubstanz die Verbindungen auftrennen bzw. si­ chern.

2. Separat und/oder simultan aktivierbare mechanische Verbin­ dungen von Bauteilen eines Erzeugnisses, dadurch gekennzeich­ net, daß lösliche Elemente (2) bei Einwirkung eines Lösungs­ mittels auf die lösliche Substanz die Verbindungen auftrennen bzw. sichern.

3. Separat und/oder simultan aktivierbare mechanische Verbin­ dungen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Quellsubstanz bzw. lösliche Substanz Cellulose- oder Holzprodukte dienen.

4. Separat und/oder simultan aktivierbare mechanische Verbin­ dungen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Quellsubstanz bzw. lösliche Substanz Polymerprodukte die­ nen.

5. Separat und/oder simultan aktivierbare mechanische Verbin­ dungen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als lösliche Substanz Stoffe mit Polyvinylalkoholanteil die­ nen.

6. Separat und/oder simultan aktivierbare mechanische Verbin­ dungen nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Quellmittel bzw. Lösungsmittel Wasser oder Wasserdampf die­ nen.

7. Separat und/oder simultan aktivierbare mechanische Verbin­ dungen nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Quellmittel bzw. Lösungsmittel Alkohole oder deren Dämpfe dienen.

8. Separat und/oder simultan aktivierbare mechanische Verbin­ dungen nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Quellmittel bzw. Lösungsmittel Äthene oder deren Dämpfe die­ nen.

9. Separat und/oder simultan aktivierbare mechanische Verbin­ dungen nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösen bzw. Schließen der Verbindungen unter Übertemperatur und/oder Überdruck erfolgt.

10. Separat und/oder simultan aktivierbare mechanische Ver­ bindungen nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Quellsubstanzen bzw. löslichen Substanzen wiederverwend­ bar sind.

11. Separat und/oder simultan aktivierbare mechanische Ver­ bindungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Quellelement (1) gegen einen federbelasteten Sperrer (3) ar­ beitet.

12. Separat und/oder simultan aktivierbare mechanische Ver­ bindungen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sperrer (3) federnd gegen das lösliche Element (2) arbeitet.

13. Separat und/oder simultan aktivierbare mechanische Ver­ bindungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch Einwirkung eines oder mehrerer Quellelemente (1) auf einen oder mehrere federbelastete oder eigenelastische Schnapper (7) diese(r) aufgebogen werden/wird.

14. Separat und/oder simultan aktivierbare mechanische Ver­ bindungen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Lösen eines löslichen Elementes (2) die freiwerdenden Fe­ derkräfte der/des Schnapper(s) (7) diese(n) aufbiegen.

15. Separat und/oder simultan aktivierbare mechanische Ver­ bindungen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungen durch Lösen der/des Schnapper(s) (7) aufgetrennt werden/wird.

16. Separat und/oder simultan aktivierbare mechanische Ver­ bindungen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungen durch Aufheben der Spann- bzw. Klemmkräfte mit­ tels mehrerer oder eines Quellelemente(s) (1) aufgetrennt werden.

17. Separat und/oder simultan aktivierbare mechanische Ver­ bindungen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungen durch Lösen der die Spannkräfte verursachenden löslichen Elemente (2) aufgetrennt werden.

18. Separat und/oder simultan aktivierbare mechanische Ver­ bindungen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß minde­ stens zwei durch Klebstoff (11) miteinander verbundene Bau­ teile (4, 10) mittels mehrerer oder eines Quellelemente(s) (1) voneinander getrennt werden.

19. Separat und/oder simultan aktivierbare mechanische Ver­ bindungen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß minde­ sten zwei durch ein lösliches Element mit Klebeeigenschaften (2) miteinander verbundene Bauteile (4, 10) durch Anlösen des löslichen Elements (2) voneinander getrennt werden.

20. Separat und/oder simultan aktivierbare mechanische Ver­ bindungen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungen durch Lösen von Soll-Lösestellen (13) aufge­ trennt werden.

21. Separat und/oder simultan aktivierbare mechanische Ver­ bindungen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch Lösen einer Kittstelle (15) zwischen mindestens zwei Bautei­ len (4) bzw. einer Einbettung eines Bauteiles (14) in einem anderen Bauteil (4) die Verbindungen aufgetrennt werden.

22. Separat und/oder simultan aktivierbare mechanische Ver­ bindungen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zweier Bauteile (4, 10) durch Lösen eines Form­ schlußelementes (16) aufgetrennt wird.