DE10062997A1 - Rohrartiger Stutzen - Google Patents
Rohrartiger StutzenInfo
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Abstract
Ein rohrartiger Stutzen (1, 2) zum Anschließen an einer Öffnung (4) eines Behälters (3) aus überwiegend Polyethylen hat einen ersten Teil (1) aus überwiegend Polyamid und einen zweiten Teil (2) aus überwiegend Polyethylen. Die beiden Teile sind durch Umspritzen verbunden und am Rand der Öffnung (4) des Behälters (3) stoffschlüssig zu befestigen. Damit die Verbindung der beiden Teile (1, 2) auch einer Quellung des Kunststoffs wenigstens des zweiten Teils (2) über längere Zeit und bei höheren Temperaturen standhält und dicht bleibt, unabhängig davon, ob die Verbindung als Schmelzverbindung ausgeführt ist oder nicht, ist vorgesehen, daß der Kunststoff des zweiten Teils (2) in der Weise vernetzt ist, daß eine chemische Verbindung zwischen den Kunststoffen der beiden Teile (1, 2) durch Brückenbildung über die Grenzfläche zwischen den Teilen (1, 2) hinweg bewirkt ist.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen rohrartigen Stut
zen zum Anschließen an einer Öffnung eines Behälters
aus überwiegend thermoplastischem Kunststoff, insbeson
dere Polyethylen oder Polyester, mit einem rohrförmigen
ersten Teil, der überwiegend thermoplastischen, allen
falls schwach quellfähigen, vernetzbaren Kunststoff
aufweist, und mit einem ringförmigen zweiten Teil aus
überwiegend thermoplastischem, stärker quellfähigem,
vernetzbarem Kunststoff, der durch Umspritzen des einen
mit dem anderen der beiden Teile mit dem ersten Teil
verbunden und am Rand der Öffnung des Behälters stoff
schlüssig zu befestigen ist.
Bei einem bekannten Stutzen dieser Art (DE 42 39 909 C1)
kann eine dem Innenraum des Behälters zugekehrte
Fläche des mit dem Behälter verbundenen zweiten Teils
mit dem Inhalt des Behälters in Berührung kommen. Wenn
der Behälter einen Kraftstoff, wie Benzin oder Diesel
öl, insbesondere alkoholhaltigen Kraftstoff, enthält,
besteht die Gefahr, daß der ringförmige zweite Teil
quillt. So hat sich bei Anwendung des Stutzens an
Kraftstofftanks gezeigt, daß nicht nur der mit dem
Kraftstoff in Berührung kommende stärker quellfähige
zweite Teil, sondern auch der erste Teil, insbesondere
in dem zum äußeren Umfang hin frei liegenden Übergang
zwischen den beiden Teilen, zur Rißbildung neigt. Fer
ner besteht die Gefahr, daß sich eine Schmelzverbindung
zwischen den beiden Teilen nach längerer Standzeit und
bei höherer Temperatur löst, auch wenn sie unmittelbar
oder unter Zwischenschaltung eines Haftvermittlers oder
nach entsprechender Modifikation wenigstens des einen
der beiden keine Schmelzverbindung eingehenden Teile
miteinander verschmolzen sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen rohrar
tigen Stutzen der eingangs genannten Art anzugeben, bei
dem die Verbindung der beiden Teile auch einer Quellung
des Kunststoffs wenigstens des zweiten Teils über län
gere Zeit und bei höheren Temperaturen standhält und
dicht bleibt, unabhängig davon, ob die Verbindung als
Schmelzverbindung ausgeführt wird oder nicht.
Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß
der Kunststoff des zweiten Teils in der Weise vernetzt
ist, daß eine chemische Verbindung zwischen den Kunst
stoffen der beiden Teile durch Brückenbildung über die
Grenzfläche zwischen den Teilen hinweg bewirkt ist.
Diese Art der Verbindung hält nicht nur einer Quellung
selbst des stärker quellfähigen Kunststoffs des zweiten
Teils stand, ohne daß Risse auftreten, sondern ist auch
mechanisch hoch belastbar und sehr dicht. Zusätzlich zu
dieser Verbindung durch chemische Brückenbildung können
die beiden Teile durch das Umspritzen auch eine
Schmelzverbindung eingehen, wenn ihre Materialien insoweit
kompatibel oder modifiziert sind oder ein Haftver
mittler zwischen den beiden Teilen verwendet wird.
Vorzugsweise ist der Kunststoff des zweiten Teils durch
Bestrahlung vernetzt oder silanvernetzt oder peroxi
disch vernetzt. Diese Arten der Vernetzung ergeben eine
besonders feste chemische Verbindung der beiden Teile.
Auch der Kunststoff des ersten Teils kann vernetzt
sein. Dies erhöht zusätzlich die Festigkeit der Verbin
dung.
Hierbei kann auch der Kunststoff des ersten Teils durch
Bestrahlung vernetzt oder silanvernetzt oder peroxi
disch vernetzt sein.
Der durch Bestrahlung vernetzte Kunststoff kann ferner
einen als Vernetzungsverstärker wirkenden Zusatz auf
weisen. Die Vernetzungsverbindung wird dadurch noch
weiter verbessert.
Besonders feste Vernetzungsverbindungen ergeben sich,
wenn der erste Teil Polyamid (PA) und der zweite Teil
Polyethylen (PE), insbesondere hochdichtes Polyethylen
(HDPE), aufweist oder der erste Teil verstärktes HDPE
und der zweite Teil unverstärktes PE aufweist oder der
erste Teilverstärktes Polyester und der zweite Teil
unverstärktes Polyester aufweist.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzug
ten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeich
nung näher beschrieben. Darin zeigen:
Fig. 1 einen Axialschnitt eines erfindungsgemäßen
rohrartigen Stutzen, der auf dem Öffnungsrand
eines Behälters durch eine Schmelzverbindung
befestigt ist,
Fig. 2 den Schnitt II-II der Fig. 1,
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines Teils der
Fig. 1 und
Fig. 4 einen vergrößerten Ausschnitt der Fig. 1.
Der in den Fig. 1 bis 4 der Zeichnungen dargestellte
rohrartige Stutzen besteht aus einem rohrförmigen er
sten Teil 1, der überwiegend thermoplastischen Kunst
stoff, insbesondere Polyamid, aufweist, und einem ring
förmigen zweiten Teil 2, der überwiegend thermoplasti
schen Kunststoff, insbesondere Polyethylen, hier hoch
dichtes Polyethylen (HDPE), aufweist. Beide Teile 1 und
2 können mit Glas- und/oder Kohleteilchen oder derglei
chen verstärkt sein. Vorzugsweise ist Teil 1 verstärkt
und Teil 2 unverstärkt. Alternativ kann Teil 1 ver
stärktes HDPE und Teil 2 unverstärktes HDPE aufweisen.
Eine weitere Alternative besteht darin, daß der erste
Teil 1 verstärktes Polyester und der zweite Teil 2 un
verstärktes Polyester aufweist. Eine weitere Alternati
ve besteht darin, daß der Kunststoff mindestens eines
der beiden Teile 1, 2 aus der Gruppe Polyolefin, Polyo
lefinterpolymer, Polyolefincopolymer, thermoplastisches
Polyester, Fluorthermoplast, Polyetherketon, Polyuret
han, Polyacetal und Polysulfon ausgewählt ist. In allen
Fällen ist Teil 1 kaum und Teil 2 stärker durch Kraft
stoffe, wie Benzin, Dieselöl oder Kerosin oder eine al
koholhaltige Flüssigkeit, insbesondere Glycol, quellfä
hig.
Der Stutzen wird an der Außenseite eines nur teilweise
dargestellten Behälters 3 aus überwiegend thermoplasti
schem Kunststoff, insbesondere Polyethylen, hier eines
Kraftstofftanks eines Kraftfahrzeugs, um eine Öffnung 4
des Behälters 3 herum durch eine Schmelzverbindung be
festigt.
An dem freien, dem Behälter 3 abgekehrten Endabschnitt
des Teils 1 kann ein Schlauch befestigt werden, z. B.
durch eine Steckkupplung oder eine Schlauchschelle.
Statt geradlinig, wie dargestellt, kann der Endab
schnitt auch abgewinkelt sein.
Der Teil 2 ist ringförmig und hat einen ringförmigen
axialen Vorsprung 5 auf der dem Behälter 3 abgekehrten
Seite eines ringförmigen Abschnitts 6, der mit dem Be
hälter 3 verbunden ist. Der Vorsprung 5 hat einen klei
neren Durchmesser als der Abschnitt 6. Der ringförmige
Vorsprung 5 hat auf seinem radial äußeren Umfang in Um
fangsrichtung auseinanderliegende, sich axial erstrec
kende Rippen 7, deren dem freien Ende des ringförmigen
Vorsprungs 5 zugekehrte Vorderseite von diesem freien
Ende weg nach hinten ansteigt und deren Rückseite nach
hinten abfällt. Jede Rippe 7 hat einen sich von vorn
nach hinten zunächst erweiternden und dann verjüngenden
Querschnitt (siehe insbesondere Fig. 3). Die Übergänge
zwischen unterschiedlich großen Querschnitten der Rip
pen 7 sind stetig.
Der zweite Teil 2 hat in seiner axialen zentralen Boh
rung 8 eine Hinterschneidung 9, in die das Material des
in die Bohrung 8 ragenden ersten Teils 1 beim Ansprit
zen eingedrungen ist. Die Hinterschneidung 9 ist ko
nisch und wenigstens an ihrem den kleineren Durchmesser
aufweisenden Ende 10 zum freien Ende des Vorsprungs 5
hin abgerundet. Die Wandstärke des Vorsprungs 5 nimmt
von vorn nach hinten zu. Der Innendurchmesser des Vor
sprungs 5 ist über den größten Teil der axialen Vor
sprungslänge konstant. Die Stirnseite des Vorsprungs 5
hat eine umlaufende, sich zum freien Ende hin verjün
gende Rippe 11. Ferner weist der Vorsprung 5 eine sich
an die am freien Ende des Vorsprungs 5 ausgebildete
Rippe 11 anschließende, nach innen abfallende Schräge
12 auf.
Die Herstellung des Stutzens geschieht folgendermaßen.
Zunächst wird der Teil 2 in einem Formwerkzeug im
Spritzgußverfahren hergestellt. Dann wird der Teil 1
ebenfalls in einem den Teil 2 aufnehmenden Formwerkzeug
im Spritzgußverfahren hergestellt und dabei gleichzei
tig innen und außen um das Teil 1 herumgespritzt, so
daß im wesentlichen nur der Vorsprung 5 in dem thermo
plastischen Kunststoff des ersten Rohrteils 1 eingebet
tet und stoffschlüssig mit dem Teil 1 verbunden wird.
Bei dem Umspritzen des Teils 2 mit dem Teil 1 werden
gleichzeitig auch die Rippen 7 in dem geschmolzenen Ma
terial des Teils 1 eingebettet. Im ausgehärteten Zu
stand bilden dann die in das Material des Teils 1 ein
greifenden Vorsprünge 7 eine Verdrehsicherung gegen ei
ne unbeabsichtigte, relative Verdrehung der beiden Tei
le 1 und 2. Außerdem bewirken die Rippen 7 und die Hin
terschneidung 9, die strömungsgünstig und ohne Lunker
bildung durch die Schmelze des Materials des Teils 1
eng umströmt werden, eine Erhöhung der Belastbarkeit
der Verbindung der beiden Teile 1 und 2 durch axiale
Zugkräfte. Ferner wird beim Umspritzen des Teils 2 die
ser durch den Druck des in den Fig. 1 und 4 von oben
axial in das Formwerkzeug eingespritzten Materials des
Teils 1 aufgrund der Schräge 12 radial nach außen fest
gegen die Innenseite des Formwerkzeugs gedrückt, so daß
der Teil 2 durch die axiale Spritzdruckkomponente weni
ger leicht verformt wird.
Wenigstens einer der beiden Teile 1, 2 wird nach oder
bei dem Umspritzen in der Weise vernetzt, daß eine che
mische Verbindung zwischen den Kunststoffen der beiden
Teile 1, 2 durch Brückenbildung über die Grenzfläche
zwischen den Teilen 1, 2 hinweg erfolgt. Vorzugsweise
wird der zweite Teil 2 vernetzt. Bei der Vernetzung
kann es sich um eine Elektronenstrahlvernetzung, eine
Silanvernetzung, eine peroxidische Vernetzung, eine
Schwefelvernetzung oder eine Azo-Vernetzung handeln.
Außerdem kann der durch die Strahlung vernetzte Kunst
stoff einen als Vernetzungsverstärkung wirkenden Zusatz
aufweisen.
Die Vernetzung bewirkt eine noch festere Verbindung der
beiden Teile 1 und 2, auch wenn der Stutzen über länge
re Zeit und bei höherer Temperatur einem Behälterinhalt
ausgesetzt wird, der ohne die Vernetzung zu einer Riß
bildung aufgrund einer Quellung des Materials des Teils
2 insbesondere in dem Bereich führen würde, in dem der
ringförmige Abschnitt 6 an dem Teil 1 angrenzt. Die
Quellung würde zu einer Enthaftung der Teile 1 und 2 im
umspritzten Bereich und zu einer Spannungsrißbildung
führen. Die Vernetzung erhöht darüber hinaus die mecha
nische Festigkeit, die Chemikalien-, Quellungs-, Dimen
sions- und Temperaturbeständigkeit (Formstabilität).
Nachdem die beiden Teile 1 und 2 stoffschlüssig und
chemisch verbunden sind, wird der Teil 2 mit seiner dem
Behälter 3 zugekehrten Stirnfläche auf der Außenseite
des Behälters 3 in einem radialen Abstand vom Loch 4
angeschmolzen. Zur Herstellung der Schmelzverbindung
wird das Spiegelschweißverfahren angewandt. Dabei wird
eine Metallplatte zwischen der Stirnfläche des Teils 2
und der Außenseite des Behälters 3 in erhitztem Zustand
angeordnet, wobei die zu verbindenden Flächen geschmol
zen werden. Danach wird die erhitzte Platte entfernt.
Anschließend werden die Stirnfläche des Teils 2 und die
Außenseite des Behälters 3 im geschlossenen Zustand zu
sammengedrückt. Da der Ringabschnitt 6 innen und außen
frei liegt, kann der beim Anschmelzen des Teils 2 am
Behälter 3 entstehende Schweißwulst radial nach innen
und außen ausweichen. Statt des Spiegelschweißverfah
rens kann auch ein anderes Schweißverfahren angewandt
werden, z. B. das Reib- oder Ultraschallschweißverfah
ren.
Durch den Spalt zwischen dem in die Öffnung 4 ragenden
Ende des Teils 1 und der Öffnung 4 kann mithin zwar
Kraftstoff aus dem Behälter 3 an die freiliegende In
nenseite des Teils 2 gelangen. Wegen der innigen chemi
schen und zusätzlich durch das Anschmelzen bewirkten
Verbindung zwischen der Innenseite des Vorsprungs 5 und
dem Teil 1 kann der Kraftstoff jedoch nicht zwischen
die beiden Teile gelangen und die Verbindung enthaften.
Die Gefahr einer übermäßigen Quellung des Teils 2 durch
die Berührung mit Kraftstoff oder dergleichen, so daß
der Teil 2 einen Riß erhielte oder übermäßig verformt
würde, ist mithin weitgehend ausgeschlossen. Desglei
chen bleibt die Verbindung zwischen den Teilen, 1 und 2
auch bei hoher axialer Belastung sehr fest und dicht.
Sodann ist es auch möglich, das Teil 1 beim Umspritzen
des Teils 2 oder nachträglich zu vernetzen.
Claims (6)
1. Rohrartiger Stutzen (1, 2) zum Anschließen an einer
Öffnung (4) eines Behälters (3) aus überwiegend
thermoplastischem Kunststoff, insbesondere Polye
thylen oder Polyester, mit einem rohrförmigen er
sten Teil (1), der überwiegend thermoplastischen,
allenfalls schwach quellfähigen, vernetzbaren
Kunststoff aufweist, und mit einem ringförmigen
zweiten Teil (2) aus überwiegend thermoplastischem,
stärker quellfähigem, vernetzbarem Kunststoff, der
durch Umspritzen des einen mit dem anderen der bei
den Teile (1, 2) mit dem ersten Teil (1) verbunden
und am Rand der Öffnung (4) des Behälters (3)
stoffschlüssig zu befestigen ist, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Kunststoff des zweiten Teils (2)
in der Weise vernetzt ist, daß eine chemische Ver
bindung zwischen den Kunststoffen der beiden Teile
(1, 2) durch Brückenbildung über die Grenzfläche
zwischen den Teilen (1, 2) hinweg bewirkt ist.
2. Stutzen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Kunststoff des zweiten Teils (2) durch Be
strahlung vernetzt oder silanvernetzt oder peroxidisch
vernetzt ist oder schwefelvernetzt oder azo
vernetzt ist.
3. Stutzen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Kunststoff des ersten Teils (1)
vernetzt ist.
4. Stutzen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß der Kunststoff des ersten Teils (1) durch Be
strahlung vernetzt oder silanvernetzt oder peroxi
disch vernetzt oder schwefelvernetzt oder azo
vernetzt ist.
5. Stutzen nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß der durch Bestrahlung vernetzte
Kunststoff einen als Vernetzungsverstärker wirken
den Zusatz aufweist.
6. Stutzen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß der erste Teil (1) Polyamid
(PA) und der zweite Teil (2) Polyethylen (PE), ins
besondere hochdichtes Polyethylen (HDPE), aufweist
oder daß der erste Teil (1) verstärktes HDPE und
der zweite Teil (2) unverstärktes PE aufweist oder
daß der erste Teil (1) verstärktes Polyester und
der zweite Teil (2) unverstärktes Polyester auf
weist.
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DE10062997A1 true DE10062997A1 (de) | 2002-07-18 |
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ID=7667593
Family Applications (1)
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DE2000162997 Ceased DE10062997A1 (de) | 2000-12-16 | 2000-12-16 | Rohrartiger Stutzen |
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