EP1599326A1

EP1599326A1 - Verbundbauteil mit teilbeweglichen elementen und verfahren zu dessen herstellung

Info

Publication number: EP1599326A1
Application number: EP04704582A
Authority: EP
Inventors: Christoph Lange
Original assignee: Krauss Maffei Kunststofftechnik GmbH
Current assignee: KraussMaffei Technologies GmbH
Priority date: 2003-02-28
Filing date: 2004-01-23
Publication date: 2005-11-30
Also published as: WO2004076156A1; DE10308727B3

Abstract

Beschrieben wird ein Verbundbauteil mit einer Komponente aus einem harten, vorzugsweise thermoplastischen, Kunststoff und wenigstens einem Element, das an dieser Komponente angebracht und dieser gegenüber teilweise beweglich ist. Das erfindungsgemässe Verbundbauteil zeichnet sich dadurch aus, dass das Element aus einem elastischen Kunststoff besteht, beispielsweise aus einem thermoplastischen Elastomer oder einem vernetzenden Elastomer, und im Kontaktbereich mit der ersten Komponente nur teilweise mit dieser ersten Komponente verbunden ist. Die Herstellung erfolgt in erfindungsgemässer Weise dadurch, dass die harte Komponente in denjenigen Bereichen, an denen das Element aus elastischem Kunststoff mit der harten Komponente befestigt werden soll, mit einem Plasmastrahl beaufschlagt wird, und dass anschliessend der elastische Kunststoff an die harte Komponente angespritzt wird. Eine Verbindung zwischen der harten und der elastischen Komponente wird nur in dem mit dem Plasmastrahl behandelten Bereich erzeugt.

Description

Verbundbauteil mit teilbeweglichen Elementen und Verfahren zu dessen

Herstellung

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verbundbauteil mit teilbeweglichen Elementen gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung gemäß dem Oberbegriff des nebengeordneten Patentanspruchs 6.

In vielen Bereichen der Technik sind Verbundteile im Einsatz, die aus einem ersten Bauteil und einem mit diesem verbundenen teilbeweglichen Bauteil bestehen. Aus der EP 0 728 605 B1 ist beispielsweise eine Entlüftungsklappe für Personenkraftwagen bekannt, um einen automatischen Transport von Luft aus dem Innenraum des Personenkraftwagens nach außen zu erlauben, wenn im Innern ein bestimmter Druck überschritten ist, beispielsweise wenn über die Belüftungsklappen frische Luft von außen in das Fahrzeuginnere eingelassen wird. Diese Entlüftungsklappe weist einen Grundkörper und diesem gegenüber bewegliche Klappen aus jeweils einem festen thermoplastischen Kunststoff auf. Damit die Klappen gegenüber dem Grundkörper beweglich sind, ist im Verbindungsbereich zwischen einer Klappe und dem Grundkörper eine Leiste aus einem thermoplastischen Elastomer vorgesehen, die entlang der Drehachse einen verdünnten Bereich aufweist, der als Gelenk wirkt. Auf der der Drehachse gegenüberliegenden Seite ist an der Klappe eine weitere Leiste aus einem thermoplastischen Elastomer vorgesehen, die im geschlossen Zustand auf dem Grundkörper aufliegt. Auch im Bereich der Medizin gibt es Verbundteile mit teilbeweglichen Element, z.B. eine Durchflussmembran, bei der auf einem Rohrteil in ähnlicher Weise wie zuvor eine Membran über ein Scharnier aus einer elastischen Kunststoffkomponente beweglich befestigt sein kann.

Nachteilig an den bisher bekannten Verbundteilen ist, dass zunächst zwei Hartkomponenten und eine Weichkomponente mit einem als Gelenk wirkenden Bereich separat hergestellt und dann in aufwändiger Weise miteinander montiert werden müssen. Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verbundbauteil mit einem teilbeweglichen Element anzugeben, das im Vergleich zum Stand der Technik einfacher im Aufbau und in der Herstellung ist. Des weiteren liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Verbundbauteils anzugeben.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt hinsichtlich des Verbundbauteils mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und hinsichtlich des Herstellungsverfahren mit den Merkmalen des nebengeordneten Patentanspruchs 6. Vorteilhafte Weiterentwicklungen und Ausgestaltungen finden sich in den Unteransprüchen.

Nachfolgend soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig.1 schematische Darstellung eines geöffneten Drehwerkzeugs in der ersten

Ausführungsform der Erfindung, Fig.2 Querschnitt durch das Drehwerkzeug entlang der Linie A-A, Fig.3 perspektivische Darstellung eines fertigen Verbundbauteils in der ersten Ausführungsform der Erfindung,

Fig.4 schematische Darstellung eines geöffneten Drehwerkzeugs in der zweiten

Ausführungsform der Erfindung, Fig.5 perspektivische Darstellung eines fertigen Verbundbauteils in der zweiten Ausführungsform der Erfindung, Fig.6 Plasmadüse

Gemäß den Figuren 1 und 2 weist ein Spritzgießwerkzeug 8 als feststehende Formhälfte ein Drehwerkzeug 1 mit zwei gleichen Formnestern 6 und 7 zur Herstellung von Rohrelementen 2 auf. Zum Anspritzen der Membran 3 dient eine hier nicht dargestellte bewegliche Formhälfte, die im Bereich des Formnestes 6 das Negativ des Rohrelements 2 und im Bereich des Formnestes 7 das Negativ der anzuspritzenden Membran 3 enthält. Nachdem im ersten Spritzschritt im Formnest 6 das Rohrelement 2 aus einem thermoplastischen Kunststoff hergestellt worden ist, wird das Spritzgießwerkzeug 8 geöffnet und eine Plasmadüse 4 mittels eines geeigneten Handlingssystem 10 in das geöffnete Spritzgießwerkzeug eingefahren. Die Plasmadüse 4 wird im Bereich 2a über das Rohrelement 2 bewegt, so dass in diesem Bereich das thermoplastische Rohrelement 2 mit einem Plasmastrahl beaufschlagt wird. Anschließend wird die Plasmadüse 4 aus dem Spritzgießwerkzeug herausgefahren, das Spritzgießwerkzeug geschlossen und die Membran 3 aus einem elastischen Kunststoff an das thermoplastische Rohrelement angespritzt.

Da zuvor der Bereich 2a des Rohrelements mit einem Plasmastrahl behandelt worden ist, wird genau in diesem Bereich eine Haftung zwischen dem thermoplastischen Rohrelement und dem elastischen Kunststoff erzielt. In dem nicht behandelten Bereich 2b erfolgt hingegen keine Verbindung des elastischen Kunststoffes mit dem Rohrelement. Das Ergebnis ist ein Verbundbauteil 9, wie es in Fig.3 dargestellt ist. Im Bereich 2a ist die Membran 3 fest mit dem Rohrelement 2 verbunden. Ansonsten kann die elastische Membran 3 auf dem Rohrelement 2 lose aufliegen und sich nach oben wegbewegen, beispielsweise wenn eine Flüssigkeit durch das Rohrelement strömt. Diese Hin- und Herbewegung ist mit einem Doppelpfeil angedeutet. Ein solches Verbundbauteil 9 kann in vielen Bereichen der Technik als Durchflussmembran eingesetzt werden, welche ein Medium (Gase, Flüssigkeiten) nur in eine Richtung hindurchlässt und in der anderen Richtung als Sperre wirkt.

In einer zweiten Ausführungsform erfolgt die Beaufschlagung des Rohrelements 2 mit dem Plasmastrahl unter zusätzlicher Verwendung einer Blende oder Maske 5, die den Plasmastrahl nur an Öffnungen 5a, 5b und 5c hindurchlässt. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass das Rohrelement 2 nur in den Bereichen 2a, 2b und 2c mit dem Plasmastrahl beaufschlagt und behandelt wird. Infolgedessen wird nur in diesen , genannten Bereichen eine Verbindung zwischen dem thermoplastischen Rohrelement 2 und der Membrane 3 hergestellt. Wie in Figur 5 angedeutet, kann die Membrane 3 somit in den Bereichen zwischen den Abschnitten 2a, 2b und 2c von dem Rohrelement 2 nach oben abgehoben werden, beispielsweise wenn eine Flüssigkeit durch das Rohrelement strömt (von unten nach oben in Figur 5). In der umgekehrte Richtung wird die Membran 3 auf den Rand des Rohrelements 2 gedrückt und dichtet dieses gegen einen Durchfluss ab. Die Erfindung ist vorliegend anhand eines thermoplastischen Rohrelements mit einer daran angebrachten Membran aus einem elastischen Kunststoff beschrieben worden. Es versteht sich von selbst, dass auch andere Verbundbauteile auf die erfindungsgemäße Art und Weise hergestellt werden können. Es muss lediglich darauf geachtet werden, dass in denjenigen Bereichen, in denen die elastische Komponente mit dem festen Kunststoff verbunden werden soll, eine Plasmabehandlung erfolgt und in den übrigen Bereichen nicht. Es soll nämlich nur in den Verbindungsbereichen eine haftungsaktivierende bzw. -erhöhende Wirkung hervorgerufen werden, die ausreicht, in diesen Bereichen eine Verbindung zwischen der harten und der elastischen Komponente zu erzeugen.

Als geeignete Kunststoffe für die feste Komponente kommen thermoplastische Kunststoffe wie beispielsweise PP, PC, PBT, PA, ABS und ähnliche in Betracht. Als elastische Kunststoffe können thermoplastische Elastomere wie TPE, TPU, TPO und andere oder vernetzende Elastomere wie LSR, NBR, CR und andere verwendet werden. Die Auswahl der Kunststoffe richtet sich nach dem jeweiligen Anwendungsgebiet und liegt im Rahmen fachmännischen Könnens. Bei der Auswahl ist jedoch darauf zu achten, dass zwischen der festen und die elastischen Komponente im „NormalfaH" des Anspritzens, also ohne Plasmabehandlung, keine Haftung erzielt wird.

Wie der Figur 6 zu entnehmen ist, weist eine geeignete Plasmadüse 4 ein Edelstahlgehäuse 11 mit einem Düsenkopf 12 und einer Isolationsschicht 13 auf der Innenwand des Gehäuses 11 auf. In den Deckel der Plasmadüse 4 mündet eine Gasleitung 14, die an eine hier nicht dargestellte Gasversorgungsstation angeschlossen ist. Eine Lochblende 15 teilt das Innere des Gehäuses 11 in einen Gaszuführraum 16 und einen Gasentladungsraum 17. An der Lochblende 15 ist eine erste Elektrode 18 angebracht, die über eine Leitung 19 an eine hier nicht dargestellte Hochspannungsquelle angeschlossen ist. Der Düsenkopf 12 des Edelstahlgehäuses 11 wirkt als zweite Elektrode, die geerdet ist. Im eingeschalteten Zustand wird zwischen der Elektrode 18 und dem Düsenkopf 12 ein Plasma 20 gezündet, das aus der Düse austritt und als Plasmagasstrom 21 auf die Oberfläche des Formteils 22 trifft. Mit diesem Plasmagasstrom 21 ist eine gleichmäßige und vergleichsweise schonende Behandlung der Vorspritzlinge 2 möglich. Bezugszeichenliste

Drehwerkzeug Rohrelement Verbindungsbereiche

Membrane

Plasmadüse

Blende

Erstes Formnest

Zweites Formnest

Spritzgießwerkzeug

Verbundbauteil

Handhabungsgerät

Edelstahlgehäuse

Düsenkopf

Isolationsschicht

Gasleitung

Lochblende

Gaszuführraum

Gasentladungsraum

Elektrode

Leitung

Plasma

Plasmagasstrom

Formteil

Claims

Patentansprüche

1. Verbundbauteil mit einer Komponente aus einem harten Kunststoff und wenigstens einem Element, das an dieser Komponente angebracht und dieser gegenüber teilweise beweglich ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Element aus einem elastischen Kunststoff besteht und im Kontaktbereich mit der ersten Komponente nur teilweise mit dieser ersten Komponente verbunden ist.

2. Verbundbauteil gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Element aus einem thermoplastischen Elastomer besteht.

3. Verbundbauteil gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Element aus einem vernetzenden Elastomer besteht.

4. Verbundbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als erste Komponente ein thermoplastisches Rohrstück (2) vorgesehen ist und dass das Element (3) über ein Kreissegment (2a), vorzugsweise kleiner oder gleich 180°, an einem der Rohrenden befestigt ist.

5. Verbundbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als erste Komponente ein thermoplastisches Rohrstück (2) vorgesehen ist und dass das Element an mehreren voneinander beabstandeten Kreisabschnitten (2a, 2b, 2c) auf einem der Rohrenden befestigt ist.

6. Verfahren zur Herstellung eines Verbundteils, das eine Komponente aus einem harten, vorzugsweise thermoplastischen Kunststoff und wenigstens ein dieser Komponente gegenüber teilweise bewegliches Element aus einem elastischen Kunststoff aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die harte Komponente in denjenigen Bereichen, an denen das Element aus elastischem Kunststoff mit der harten Komponente befestigt werden soll, mit einem Plasmastrahl beaufschlagt wird, und dass anschließend der elastische Kunststoff an die harte Komponente angespritzt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Begrenzung und Festlegung der vom Plasmastrahl zu beaufschlagenden Bereiche eine Blende oder Maske zwischen dem Plasmastrahl und der harten Komponente vorgesehen wird, insbesondere in unmittelbarer Nähe oder auf der harten Komponente.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Spritzgießwerkzeug in einem ersten Schritt zunächst die harte Komponente hergestellt wird, dass in einem zweiten Schritt die harte Komponente in dem für die Verbindung mit der elastischen Komponente vorgesehenen Bereich mit dem Plasmastrahl beaufschlagt wird und dass ein einem dritten Schritt die elastische Komponente an die Komponente angespritzt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass als harte Komponente ein thermoplastischer Kunststoff verwendet wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass als harte Komponente ein duroplastischer Kunststoff verwendet wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass als elastische Komponente ein thermoplastisches Elastomer verwendet wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass als elastische Komponente ein vernetzendes Elastomer verwendet wird.