DE4242214A1 - Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffteiles und so hergestelltes Kunststoffteil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft zunächst ein Verfahren zur Her­ stellung eines zumindest teilweise thermoplastischen Kunststoffteiles mit einem in Form einer Wicklung ange­ ordneten Heizdraht, insbesondere einer Schweißmuffe zur Schweißverbindung von Enden von Kunststoffrohren.

Darüber hinaus betrifft die Erfindung auch ein danach hergestelltes Kunststoffteil, insbesondere eine Schweiß­ muffe zur Schweißverbindung von Enden von Kunststoffroh­ ren.

Aus der EP-A2 086 359 ist die Herstellung eines derarti­ gen Kunststoffteiles bekannt. Gemäß dem bekannten Verfah­ ren wird längst einer Verlegungslinie des Heizdrahtes das Kunststoffteil oberflächlich eingeschnitten und aufgespreizt. In den aufgespreizten Einschnitt wird der Heizdraht eingelegt und die aufgespreizten Schnittkanten gegen den Heizdraht, ihn überlappend, angedrückt. Dar­ über hinaus ist es bereits aus der EP-A2 396 273 bekannt­ geworden, einen mit einer Isolierschicht umhüllten Heiz­ draht auf einen zylindrischen Kern auf zuwickeln, diesen Kern mit dem aufgewickelten Heizdraht sodann mit einem im Extrusionsverfahren hergestellten Rohrabschnitt beabstandet zu umgeben und den Zwischenraum mit thermo­ plastischem Material auszuspritzen.

Insbesondere bezüglich des letztgenannten Vorschlages besteht das Bedürfnis, auch blanke Heizdrähte vorsehen zu können. Darüber hinaus besteht allgemein das Bedürf­ nis, ein weiteres, möglichst vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung eines solchen Kunststoffteiles bzw. insbeson­ dere einer Schweißmuffe anzugeben.

Diese Aufgabe ist verfahrensmäßig beim Gegenstand des Anspruches 1 gelöst. Hierbei ist darauf abgestellt, daß der Heizdraht zunächst in eine Maske, welche den Wick­ lungsgang vorgibt, eingelegt wird, und sodann der Heiz­ draht und die Maske durch Hinterspritzen zu dem Kunst­ stoffteil bzw. in ein Kunststoffteil integriert werden. Dadurch, daß zunächst eine Maske vorliegt, welche den Windungsgang des Heizdrahtes vorgibt, ist es möglich, wenn auch nicht unbedingt zwingend, auch einen blanken Heizdraht in die Maske einzulegen. Die Maske, die insbe­ sondere bevorzugt wendelförmig ausgebildet ist, gibt den Wicklungsgang und eine Beabstandung zwischen den Wicklun­ gen vor und erbringt gleichzeitig die Isolierung zwi­ schen den einzelnen Wicklungen des Heizdrahtes. Der Heizdraht und die wendelförmige Maske kann sodann insge­ samt unter gleichzeitiger Ausbildung der wesentlichen Wandung des Kunststoffteiles hinterspritzt werden. Dar­ über hinaus ist es aber auch, insoweit vergleichbar dem Stand der Technik, möglich, einen Rohrabschnitt mit Abstand zu dem in die Maske eingelegten Heizdraht anzu­ ordnen und lediglich den Zwischenraum mit Kunststoff insbesondere thermoplastischem Kunststoff, auszusprit­ zen. In Ausgestaltung des Verfahrens wird vorgeschlagen, daß die Maske, (lediglich) eine beiderseitige seitliche Abstützung des Heizdrahtes erbringt. Grundsätzlich kann die Maske auch so ausgebildet sein, daß sie eine vorzugs­ weise dünne geschlossene Schicht zum Inneren des Kunst­ stoffteiles, insbesondere der Schweißmuffe, darstellt. Bevorzugt ist es aber, daß die Maske als ledigliche Wendel nur zwischen den einzelnen Windungen des Heizdrah­ tes ausgebildet ist. Im einzelnen wird bevorzugt in solcher Weise vorgegangen, daß zunächst auf einem Kern die Maske bzw. die Wendel gespritzt wird und der Heiz­ draht sodann in die auf dem Kern befindliche Maske einge­ legt bzw. eingewickelt wird. Der Kern erbringt die Ab­ stützung des Heizdrahtes nach radial innen. Gleichzeitig stellt er die (spätere) Innenfläche der Schweißmuffe bzw. des Kunststoffteiles dar. Durch die entsprechende Ausgestaltung des Kernes ist sichergestellt, daß der Heizdraht später nicht über die Innenfläche des Kunst­ stoffteiles vorsteht. Sollte dies in gewissem Maße er­ wünscht sein, ist es natürlich auch möglich, in dem Kern eine gewisse Rillenausbildung vorzugeben. Weiterhin wird bevorzugt so vorgegangen, daß derselbe Kern mit der darauf befindlichen Maske und dem darauf befindlichen, in die Maske eingelegten Heizdraht als Kern beim darauf­ folgenden Spritzen des Gesamt-Kunststoffteiles dient Des weiteren empfiehlt es sich, den Kern zweigeteilt auszubilden. Bevorzugt wird die Teilung mittig vorgenom­ men. Gleichzeitig kann hierdurch erreicht werden, daß das Kunststoffteil bzw. die Schweißmuffe bis zu einer Trennebene des Kernes konisch verlaufen. Dies erleich­ tert später ein Arbeiten mit dem Kunststoffteil. Rohren­ den, die durch Schweißung miteinander zu verbinden sind, können einfacher in die Schweißmuffe bzw. das Kunststoff­ teil eingeführt werden. Die Teilung bzw. die mittige Teilung des Kernes ermöglicht es auch, randseitig an dem Kern jeweils eine Schulter vorzusehen, welche eine Ab­ stützung der Maske bzw. der Wendel erbringt. Bevorzugt ist nämlich die Wendel derart in ihren Maßen vorgesehen, daß das Einlegen des Heizdrahtes zu einer gewissen Kom­ primierung der Wendel führt, wodurch sich ein Vorspann­ druck auf die Windungen des Heizdrahtes ergibt.

Gegenstandsmäßig ist die Aufgabe, ein neues Kunststoff­ teil mit einer Heizwendel, insbesondere eine Schweißmuf­ fe, anzugeben, zunächst im wesentlichen durch den An­ spruch 6 gelöst. Gegenstandsmäßig ist auf einen Rohrab­ schnitt oder eine Schweißmuffe, insbesondere eine Schweiß­ muffe, abgestellt, die zumindest teilweise aus einem thermoplastischen Kunststoff besteht, mit einem einer Innenfläche der Schweißmuffe zugeordneten, als elektri­ sche Widerstandsheizung dienenden Heizdraht, wodurch mittels der Schweißmuffe Enden von Kunststoffrohren miteinander verschweißbar sind. Bevorzugt ist hierbei vorgesehen, daß der blanke Heizdraht in einer Quer­ schnittsfläche etwa über die Hälfte seines, einer Muffen­ wandung zugewandten Umfanges unmittelbar durch Hinter­ spritzen mit der Muffenwandung verbunden ist. Die Halte­ rung des blanken Heizdrahtes in der Muffenwandung ist durch Hinterspritzen und Klemmen (zwischen den Windungen der Maske) erzielt. In Ausgestaltung ist vorgesehen, daß der freiliegende Bereich der Querschnittsfläche des Heizdrahtes (radial nach innen) zumindest teilweise von Kunststoffwandbereichen überragt ist. Diese Ausgestal­ tung ist auch von Bedeutung, wenn der Heizdraht nicht als blanker Heizdraht in dem Kunststoffteil vorgesehen ist. Geometrisch ergibt sich ein zur Innenfläche des Kunststoffteiles freiliegender sphärischer Umfangsab­ schnitt des Heizdrahtes bzw. einer Ummantelung des Heiz­ drahtes, wobei zwischen einzelnen Wicklungen des Heiz­ drahtes ein Kunststoffwandbereich freiragend vorsteht. Ein solcher Kunststoffwandbereich weist im wesentlichen senkrecht verlaufende Flanken auf. In weiterer Ausgestal­ tung ist auch vorgesehen, daß der Heizdraht nicht über eine Innenfläche der Schweißmuffe vorsteht. Die Innenflä­ che der Schweißmuffe wird im günstigsten Fall durch eine dem Inneren des Kunststoffteiles zugewandte Außenfläche der zwischen den Windungen des Heizdrahtes angeordneten Kunststoffwandbereiche und eine linienförmige, wendelar­ tig verlaufenden jeweils bezüglich des Inneren des Kunst­ stoffteiles höchsten Erhebung des Heizdrahtes gebildet Darüber hinaus ist es aber natürlich auch möglich, daß der Heizdraht teilweise über die Kunststoffwandungen, bzw. eine Innenfläche derselben, vorsteht, oder die Innenflächen der genannten Kunststoffwandungen den Heiz­ draht insgesamt überragen. In weiterer Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Kunststoffwandungen, welche im Be­ reich der freiliegenden Querschnittsfläche des Heizdrah­ tes vorstehen, durch Hinterspritzen mit einer Muffenwan­ dung verbunden sind. Besonders bevorzugt ist auch, daß das rohrartige Kunststoffteil bzw. die Schweißmuffe zu beiden Rohrenden hin sich konisch erweiternd ausgebildet ist. Hierbei können nur Endbereiche des Kunststofftei­ les, welche den Rohrenden zugeordnet sind, sich konisch erweiternd ausgebildet sein, derzeit bevorzugt ist aber, daß das Kunststoffteil durchgehend, ausgehend von einer bevorzugt mittigen Trennebene, zu beiden Seiten hin sich konisch erweiternd ausgebildet ist.

Der grundsätzliche Gedanke der Erfindung ist nicht auf ein rohrförmiges Bauteil oder eine Schweißmuffe be­ schränkt. Es ist auch möglich, eine Schweißscheibe oder insgesamt einen Sattel, wie er beispielsweise aus der EP-B1 185 658 bekannt ist, nach diesem Verfahren herzu­ stellen. Hierbei wird zunächst eine Maske entsprechend der Geometrie der Schweißscheibe gespritzt, der Heiz­ draht dann eingelegt und schließlich durch Hintersprit­ zen der Gesamtsattel hergestellt.

Nachstehend ist die Erfindung des weiteren anhand der beigefügten Zeichnung, die jedoch lediglich ein Ausfüh­ rungsbeispiel darstellt, erläutert. Hierbei zeigt:

Fig. 1 ein Kunststoffteil bzw. eine Schweißmuffe im Querschnitt;

Fig. 2 eine schematische Ansicht einer Spritzform, im Querschnitt für eine Herstellung der Maske, mit einer Maske im Spritzzustand;

Fig. 3 das Aufwickeln des Heizdrahtes in eine auf einem Kern befindliche Maske;

Fig. 4 eine schematische Ansicht, im Querschnitt einer Spritzform zur Herstellung des Kunst­ stoffteiles, aufbauend auf einem in eine Maske eingelegten Heizdraht gemäß Fig. 3, mit dem Kunststoffteil im Spritzzustand;

Fig. 5 einen Querschnitt durch eine Schweißmuffe gemäß Fig. 1 entlang der Linie V-V:

Fig. 6 eine ausschnittsweise Vergrößerung des Gegen­ standes gemäß Fig. 1.

Dargestellt und beschrieben ist zunächst, mit Bezug zu Fig. 1, eine Schweißmuffe 1, die aus thermoplastischem Kunststoff besteht. Die Schweißmuffe 1 weist eine Innen­ fläche 2 auf, die teilweise gebildet bzw. berührt wird durch eine nach innen freiliegende, durch einen blanken Heizdraht 3 gebildete Heizwendel. Der Heizdraht 3 ist in einer Querschnittsfläche, wie sich insbesondere aus Fig. 6 ergibt, teilweise, nämlich etwa zur Hälfte, in einem Bereich 5, unmittelbar durch Hinterspritzen mit der Muffenwandung 4 verbunden. Auf einem bezüglich der Quer­ schnittsfläche gegenüberliegenden Bereich 6 ist der Heizdraht 3 dagegen freiliegend zum Inneren 7 der Schweißmuffe 1 angeordnet. Der freiliegende Bereich 6 des Heizdrahtes 3 ist teilweise von Kunststoffwandberei­ chen 8 überragt, die gleichzeitig windungsmäßig benach­ barte Bereiche des Heizdrahtes 3 isolierend trennen. Die Kunststoffwandbereiche 8 weisen in dem Bereich, in wel­ chem sie den Heizdraht 3 freistehend überragen, im we­ sentlichen senkrecht verlaufende Flanken 9, 10 auf. Eine Innenfläche 2 der Schweißmuffe 1 wird sowohl von dem Inneren 7 der Schweißmuffe 1 zugewandten Außenflächen 12 der Kunststoffwandbereiche 8, wie von einer diesbezüg­ lich jeweils höchsten, linienförmigen Erhebung 13 des Heizdrahtes 3 gebildet. Zwischen dem Heizdraht 3, in seinem freiliegenden Bereich 6, und den Kunststoffwandbe­ reichen 8 sind entsprechend Zwickel 14, 15 ausgebildet.

Radial äußere Bereiche der Kunststoffwandbereiche 8 sind bei 16 durch Hinterspritzen mit der Muffenwandung 4 verbunden.

In an sich bekannter Weise, was auch im einzelnen nicht dargestellt ist, kann der Heizdraht 3 mit unterschied­ lich enger Wicklung angeordnet sein, insbesondere mittig kann der Heizdraht 3 in der Schweißmuffe 1 mit großem Abstand zu weiteren Windungen angeordnet sein, da dieser Bereich bei einem Schweißvorgang nicht (oder im wesentli­ chen nicht) aufgeschmolzen werden soll.

Wie insbesondere Fig. 1 zu entnehmen ist, ist die Schweißmuffe 1, ausgehend von einer mittleren Ebene E zu Endbereichen 17, 18 hin sich konisch erweiternd ausgebil­ det. Der Konuswinkel Gamma kann beispielsweise 0,50 bis 40, vorzugsweise 20 betragen.

Eine Schweißmuffe 1, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, wird, mit Bezug zunächst zu Fig. 2, derart hergestellt, daß ein mittig geteilter Kern 19 (Trennebene T) in eine erste Kunststoffspritzform 20 eingelegt wird, mittels welcher auf dem Kern 19 eine wendelförmig verlaufende Maske 21 aus thermoplastischem Kunststoff gespritzt wird. Der Kern 19 besitzt an seinen beiden, später die Rohraußenseiten bildenden Endbereichen 22, 22′ Schultern 23, 24, gegen welche sich jeweils ein Endabschnitt der Maske bzw. Wendel 21 abstützen kann.

In die gemäß Fig. 2 gespritzte Wendel wird sodann der Heizdraht 3, wie in Fig. 3 dargestellt, nachdem die Spritzform geöffnet ist, eingewickelt. Sodann wird der­ selbe Kern 19 mit der darauf befindlichen Maske und dem eingelegten Heizdraht 3 in eine weitere Kunststoffspritz­ form 25 eingelegt, in welcher die Wandung 4 der Schweiß­ muffe gespritzt wird, wodurch zugleich die Maske 21 und der Heizdraht 3 durch Hinterspritzen insgesamt in die Schweißmuffe 1 integriert werden.

Aus Fig. 5 ist der wendelförmige Verlauf des Heizdrahtes 3 in einer Querschnittsebene bei einer nach diesem Ver­ fahren hergestellten Schweißmuffe 1 ersichtlich.

Die in der vorstehenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzelnen als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung von Bedeutung sein. Alle offenbarten Merkmale sind erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Priori­ tätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhalt­ lich mit einbezogen.

Claims (12)

1. Verfahren zur Herstellung eines zumindest teilweise aus thermoplastischem Kunststoff bestehenden Kunststoff­ teiles mit einem in Form einer Wicklung angeordneten Heizdraht, insbesondere einer Schweißmuffe zur Schweiß­ verbindung von Enden von Kunststoffrohren, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Heizdraht zunächst in eine Maske welche einen Wicklungsgang vorgibt, eingelegt wird, und sodann der Heizdraht und die Maske durch Hinterspritzen zu dem bzw. in einem Kunststoffteil integriert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß die Maske (lediglich) eine beidseitige seitliche Abstützung des Heizdrahtes er­ bringt.

3. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeich­ net, daß zunächst auf einem Kern die Maske gespritzt wird und der Heizdraht sodann in die auf dem Kern befind­ liche Maske eingelegt wird.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeich­ net, daß derselbe Kern mit der darauf befindlichen Maske und dem Heizdraht als weiterer Kern beim darauffolgenden Spritzen des Gesamt-Kunststoffteiles dient.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeich­ net, daß die Maske auf einem vorzugsweise mittig geteil­ ten Kern gespritzt wird.

6. Rohrabschnitt oder Schweißmuffe, zumindest teilweise bestehend aus thermoplastischem Kunststoff, mit einem einer Innenfläche der Schweißmuffe zugeordneten, als elektrische Widerstandsheizung dienenden Heizdraht, wodurch mittels der Schweißmuffe Enden von Kunststoffroh­ ren miteinander verschweißbar sind, vorzugsweise herge­ stellt nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der blanke Heizdraht (3) in einer Querschnittsfläche etwa über die Hälfte seines, einer Muffenwandung (4) zugewandten Umfanges (Bereich 5) unmittelbar durch Hinterspritzen mit der Muffenwandung (4) verbunden ist.

7. Rohrabschnitt nach Anspruch 6 oder insbesondere da­ nach, dadurch gekennzeichnet, daß der freiliegende Be­ reich (6) der Querschnittsfläche des Heizdrahtes (3) zumindest teilweise von Kunststoffwandbereichen (8) überragt ist.

8. Rohrabschnitt nach einem der Ansprüche 6 oder 7 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffwandbereiche (8) im wesentlichen senkrecht verlaufende Flanken (9, 10) aufweisen.

9. Rohrabschnitt nach einem oder mehreren der vorherge­ henden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Heizdraht (3) nicht über eine Innenfläche (2) des Rohrabschnittes vorsteht.

10. Rohrabschnitt nach einem oder mehreren der vorherge­ henden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Heizdraht (3) blank ist.

11. Rohrabschnitt nach einem oder mehreren der vorherge­ henden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Kunststoffwandbereiche (8), welche im Bereich der freiliegenden Querschnittsfläche (6) des Heizdrahtes (3) vorstehen, durch Hinterspritzen mit der Muffenwandung (4) verbunden sind.

12. Rohrabschnitt nach einem oder mehreren der vorherge­ henden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine sich zu beiden Rohrenden (17, 18) hin öffnende Konizität ausgebildet ist.