DE19513914A1 - Verfahren zum Versiegeln eines elektrischen Verbinders - Google Patents
Verfahren zum Versiegeln eines elektrischen VerbindersInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Versiegeln
eines elektrischen Verbinders insbesondere für die Verwen
dung in Kraftfahrzeugen, sowie auf einen nach diesem Verfah
ren fertiggestellten Verbinder.
Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren,
welches die folgenden Schritte umfaßt:
- - Das Einführen jeweils eines Endes einer Anzahl von elek trischen Leitern in eine kastenförmige Fassung und
- - das Versiegeln der zwischen den Leitern und den Wänden der Fassung vorhandenen Zwischenräume mit einem Harz.
Die Versiegelung dient dem Zweck, die Wasserdichtigkeit des
Verbinders über den gesamten Bereich der in seinem Gebrauch
auftretenden Temperaturen zu gewährleisten, sowie auch dazu,
den Verbinder gegenüber allen in einem Kraftfahrzeug verwen
deten Flüssigkeiten wie Treibstoffen, Schmierölen, Kühl
flüssigkeiten, Bremsflüssigkeiten und dergl. abzudichten
bzw. resistent zu machen.
Nach dem Stand der Technik verwendet man für die Versiege
lung thermoplastische Polyamidharze, welche in erwärmtem Zu
stand in die genannten Zwischenräume injiziert werden und
anschließend durch Abkühlung erstarren.
Derartige Harze haben den Nachteil, daß sie bereits bei
Temperaturen von weniger als 150°C erweichen oder schmelzen,
so daß sie eine heutzutage von Fahrzeugbauern geforderte
Wärmebeständigkeit nicht gewährleisten können.
Im Hinblick auf die Beseitigung des vorstehend genannten
Nachteils besteht ein Ziel der Erfindung darin, ein Verfah
ren der eingangs genannten Art anzugeben, wobei gemäß der
Erfindung vorgesehen ist, für die Versiegelung ein vernetz
bares Zweikomponentenharz zu verwenden.
Derartige Harze sind auch gegenüber Temperaturen in der
Größenordnung von 150°C ausreichend beständig und erfüllen
damit die an die Wärmebeständigkeit gestellten Forderungen,
wobei sie gleichzeitig eine gute Beständigkeit gegenüber
allen im Kraftfahrzeugwesen gebräuchlichen Flüssigkeiten
aufweisen.
Die gemäß der Erfindung verwendeten Harze gehören vorzugs
weise zur Gruppe der Amino-Epoxide, und mit besonderem Vor
teil zur Gruppe der Polyurethane.
Zu den besonderen Eigenschaften derartiger Harze gehört, daß
sie unter Vernetzung schnell polymerisieren (maximal inner
halb weniger Minuten bei Temperaturen zwischen Zimmertempe
ratur und 40°C), und daß sie gegenüber den für die kasten
förmige Fassung verwendeten Werkstoffen, z. B. Polyamid-
oder Polyesterkunststoffen, ein gutes Haftvermögen aufweisen.
Darüber hinaus haben derartige Harze eine niedrige Visko
sität (vorzugsweise zwischen 1000 und 30 000 mPa/s bei
23°C), welche ihr Einfließen auch in die engsten Zwischen
räume in der Fassung ermöglicht, und sehr gute elektrische
Isolierungseigenschaften (z. B. einen spezifischen Widerstand
von mehr als 10¹² ohm/cm).
Die Polyurethanharze erhält man aus der Mischung einer
ersten Komponente auf Polyolbasis mit einer zweiten Kompo
nente auf Isocyanatbasis. Die beiden Komponenten können
außerdem eine weihe von Zusätzen enthalten, wie bei der
Erzeugung von Kunststoffen für die Erzielung erwünschter
Eigenschaften allgemein gebräuchlich sind.
Die erste Komponente enthält beispielsweise Polyole wie
Polyäther, Polyester und hydroxylgruppenhaltige Gummi, der
Verstärkung dienende anorganische Zuschlagstoffe wie beschich
tete oder unbeschichtete Calciumcarbonate, Silicium oder
Siliciumoxid und Silikate von Ca, Mg und Al, Tonerde und
Tonerdehydrat, nicht-reaktive Weichmacher wie Phthalate,
Adipate, Sulfonester, teilweise oder vollständig hydrierte
Polyphenyle und Naphtha-, Paraffin- oder aromatische Öle,
Polymerisationsbeschleuniger wie tertiäre Amine, polycyclische
Amine, organische Salze von Metallen, z. B. von Sn, Bi, Hg, Zn,
Se, Tl und Pt, Feuchtigkeitsabsorptionszusätze wie Zeolithe,
Haftverstärkungszusätze wie Silane, Wärmestabilisatoren und
Antioxidantien wie substituierte Phenole oder Thiodipro
pionsäureester.
Die zweite Komponente enthält beispielsweise monomere oder
teilpolymerisierte Isocyanate verschiedener Art (speziell
aus den Gruppen TDI und MDI), sowie Weichmacher und anorga
nische Zusätze analog den in bezug auf die erste Komponente
Genannten.
Die Amino-Epoxidharze erhält man aus der Mischung einer
ersten Komponente auf Epoxidbasis mit einer zweiten Kompo
nente auf Amin- oder Polyaminamidbasis.
Die erste Komponente enthält beispielsweise Epoxidharze aus
der Reaktion von Epichlorhydrin mit Bisphenol A oder F, Ge
mische daraus oder versetzt mit adaptierten Gummis, Poly
meren oder Monomeren und mit einem Equivalentgewicht zwi
schen 170 und 300, reaktive Epoxidverdünner wie Glycidyl
äther, sowie nicht reaktive Weichmacher und anorganische
Füllstoffe der gleichen Art wie vorstehend in bezug auf
Polyurethanharze angegeben.
Die zweite Komponente enthält beispielsweise aliphatische
und cycloaliphatische Amine und deren mit Epoxiden, Amiden
und Polyaminamiden dotierte Gemische, Beschleuniger wie
tertiäre aliphatische Amine, sowie anorganische Füllstoffe
und nicht reaktive Weichmacher analog den in bezug auf
Polyurethanharze Angegebenen.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens wird die in Form eines Kastens aus Kunststoff
gefertigte Fassung vor dem Einführen der Leiter und dem an
schließenden Versiegeln mit dem Harz einer oberflächen
aktivierenden Behandlung unterworfen, beispielsweise unter
Verwendung eines Gasplasmas oder eines Koronaeffekts.
Die Behandlung mit ionisierten Gasen (Plasma) ermöglicht die
Beseitigung von gegebenenfalls an den Wänden der Fassung
anhaftenden Verunreinigungen, welche sonst die Haftung der
zum Versiegeln verwendeten Harzen an den Wänden beeinträch
tigen und damit die Dichtigkeit des Verbinders in Frage
stellen könnten. Insbesondere kann es sich bei solchen Ver
unreinigungen um Reste von Trennmitteln, z. B. Wachsen oder
Silikon handeln, welche zuvor zum Ablösen der Fassung von
der für ihre Fertigung benutzten Form verwendet wurden.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist ein unter Anwendung des
vorstehend beschriebenen Verfahrens gefertigter Verbinder.
Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand
der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine teilweise im Schnitt dargestellte Schrägansicht
eines unter Anwendung eines Verfahrens in einer Aus
führungsform der Erfindung gefertigten Verbinders,
und
Fig. 2a bis 2i schematisierte Darstellungen der einzelnen
Schritte des vorliegenden Verfahrens.
Ein in Fig. 1 insgesamt mit 10 bezeichneter elektrischer
Verbinder hat eine kastenförmige Fassung 12 mit einer Um
fangswand 14 und einem gitterförmigen Boden 16, in welchen
einzelne Enden 18 einer Anzahl elektrischer Leiter 20 im
wesentlichen lotrecht eingesteckt sind. Im mittleren Bereich
der Fassung 12 erhebt sich eine der Befestigung des Verbin
ders dienende Buchse 21.
Die zwischen den Leitern 20 und den Wänden 14, 16 der aus
Kunststoff, z. B. Polyamid- oder Polyesterkunststoff geform
ten Fassung 12 vorhandenen Hohlräume sind mit einem ver
netzten Zweikomponentenharz 22 abdichtend ausgefüllt.
Im folgenden sei das Verfahren für die Fertigung des Verbin
ders anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben.
Die in Fig. 2a in schematisierter Form dargestellte Fassung
12 wird in einer insgesamt mit 24 bezeichneten Vorrichtung
einer Plasmabehandlung unterworfen (Fig. 2b). Diese Behand
lung dient dazu, die Oberfläche der Fassung 12 zu aktivieren
und gegebenenfalls an deren Wandungen anhaftende Verunrei
nigungen zu entfernen, da diese sonst die Haftung des später
einzutragenden Harzes beeinträchtigen könnten.
Die für die Plasmabehandlung verwendete Vorrichtung 24 ist
von herkömmlicher Art und ermöglicht bei einer Behandlungs
dauer von einigen Minuten die Erzielung von Oberflächen
spannungen von mehr als 56 dyne/cm im Material der Fassung
12, und einen Kontaktwinkel von höchstens etwa 17°. Diese
Werte ermöglichen die Erzielung einer optimalen Haftung des
Harzes 22 an den Wänden der Fassung 12.
Nach Beendigung dieser Behandlung werden die Enden der
Leiter 20 in den gitterförmigen Boden 16 der Fassung 12
eingesteckt (Fig. 2c).
Anschließend (Fig. 2d) wird die kastenförmige Fassung 12 in
einen Behälter 26 gesenkt, dessen Boden von einer Schicht
aus geschmolzenem Wachs, einem anderen Material mit niedri
gem Schmelzpunkt oder aus einer Flüssigkeit von hoher Vis
kosität bedeckt ist. Die Fassung 12 wird auf die Schicht 28
aus geschmolzenem Wachs od. dergl. aufgesetzt, worauf dieses
zum Erstarren gebracht wird, um die Öffnungen des gitter
förmigen Bodens 16 zu verschließen (Fig. 2e).
Anschließend werden die Hohlräume zwischen den Wänden 14, 16
der Fassung 12 und den Leitern 20 mit dem der Versie
gelung dienenden Harz 22 ausgegossen, wobei dessen Entwei
chen durch die Öffnungen des gitterförmigen Bodens 16 durch
die Wachsschicht 28 verhindert wird (Fig. 2f).
Dieser Verfahrensschritt wird mittels einer an sich bekann
ten und in Fig. 2f insgesamt mit 30 bezeichneten Vorrichtung
zum Mischen und Dosieren von Zweikomponentenharzen ausge
führt. Die Vorrichtung 30 hat vorzugsweise eine größere An
zahl von Austrittskanälen 32, um beim Gießen des Harzes 22
eine möglichst gleichmäßige Verteilung desselben im Inneren
der Fassung 12 zu gewährleisten.
In einem ersten Beispiel für die Zusammensetzung des Harzes
22 werden 100 Gewichtsteile einer ersten Komponente mit 20
bis 40, vorzugsweise 30 Gewichtsteilen, einer zweiten Kompo
nente gemischt.
Dabei hat die erste Komponente die folgende Zusammensetzung:
| - Poly BD 45 HT (funktionales flüssiges Butadienpolymer mit Hydroxyl-Endgruppen, hergestellt von Atochem) | |
| 30-50 Teile (vorzugsweise 40 Teile) | |
| - Verdünnungsmittel PU (Alkoholäther, hergestellt von Bayer) | 0-10 Teile (vorzugsweise 5 Teile) |
| - Äthylsandiol (Polyol) | 0-10 Teile (vorzugsweise 5 Teile) |
| - DABCO 33LV (Katalysator aus einem Gemisch aus Triäthylendiamin und Dipropylenglycol, hergestellt von Air Products) | 0-1 Teil (vorzugsweise 0,1 Teil) |
| - OMYA BSH (anorganischer Füllstoff, hauptsächlich auf der Basis von Calciumcarbonat, hergestellt von OMYA) | 30-60 Teile (vorzugsweise 55,9 Teile) |
| - SYLOSIV A4 (molekulares Feuchtigkeitsabsorptionsmaterial, hergestellt von GRACE) | 0-10 Teile (vorzugsweise 4 Teile) |
| - IRGANOX 1010 + IRGANOX P5800 (Thermostabilisatoren und Antioxidantien, hergestellt von CIBA) | 0-2 Teile (vorzugsweise 0,6 Teile) |
Die zweite Komponente ist dagegen kein Gemisch, sie besteht
aus einem Polyisocyanat-Prepolymer auf der Basis von
Diphenylmethandiisocyanat (z. B. Desmodur VL, hergestellt
von Bayer).
In einem weiteren Beispiel für die Zusammensetzung des
Harzes 22 werden 100 Gewichtsteile einer ersten Komponente
mit 20 bis 40, vorzugsweise 30 Gewichtsteilen einer zweiten
Komponente gemischt.
Dabei hat die erste Komponente die folgende Zusammensetzung:
| - Voranol CP 4711 (Triol mit einem Molekulargewicht von 4700, hergestellt von DOW) | |
| 15-20 Teile (vorzugsweise 18 Teile) | |
| - Voranol CP 455 (Triol mit einem Molekulargewicht von 450, hergestellt von DOW) | 10-15 Teile (vorzugsweise 12 Teile) |
| - Rizinusöl (Naturprodukt mit maximal 0,5% Säure) | 5-10 Teile (vorzugsweise 6 Teile) |
| - Sylosiv A4 (molekulares Zeolith, hergestellt von GRACE) | 0-10 Teile (vorzugsweise 4 Teile) |
| - Tonerde-Hydrat SH150 (Al₂O₃·3H₂O, hergestellt von PECHINEY) | 40-60 Teile (vorzugsweise 50 Teile) |
| - Palatinol N (Diisononylphthalat, hergestellt von BASF) | 0-10 Teile (vorzugsweise 9,8 Teile) |
| - Desmorapid PP (Beschleuniger, tertiäres Amin von BAYER) | 0-0,5 Teile (vorzugsweise 0,2 Teile) |
Die zweite Komponente besteht aus Polyisocyanat-Prepolymer
auf der Basis von Diphenylmethandiisocyanat, z. B. Suprasec
DNR, hergestellt von ICI. Dieses Prepolymer hat auch ent
flammungshemmende bzw. selbstlöschende Eigenschaften.
Das aus der Mischung der ersten mit der zweiten Komponente
erhaltene Harz 22 hat die folgenden Eigenschaften:
| Viskosität bei 23°C (Brookfield RVT) | |
| 1000-15 000 mPa·s (vorzugsweise 12 000 mPa·s) | |
| Erstarrungszeit von 100 g bei 23°C | 5 min |
| Spezifischer Widerstand | 10¹⁵ ohm·cm |
| Härte (Shore A) bei 23°C | 70-80 |
Das in die Fassung 12 eingegossene Harz 22 läßt man über
eine Zeitspanne von 1 bis 3 Minuten bei Umgebungstemperatur
vernetzen und erstarren (Fig. 2g).
Der damit fertiggestellte und noch immer auf der den Boden
des Behälters 26 bedeckenden Wachsschicht 28 sitzende Ver
binder 10 wird anschließend in einen auf einer Temperatur
zwischen etwa 100°C und 120°C gehaltenen Tunnelofen 34
eingetragen (Fig. 2h), um die Wachsschicht 28 zum Schmelzen
zu bringen und den Verbinder 10 davon zu lösen.
Damit ist der Verbinder 10 fertig für die Verbringung an
den Verwendungsort, während der Behälter 26 mit der darin
verbliebenen Wachsschicht 28 in einem weiteren Arbeitsablauf
für die Fertigung eines nächsten Verbinders 10 wiederver
wendbar ist.
Sämtliche aus der Beschreibung, den Ansprüchen und der
Zeichnung hervorgehende Merkmale und Vorteile der Erfindung,
einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumlicher An
ordnungen und Verfahrensschritte, können sowohl für sich
als auch in beliebiger Kombination erfindungswesentlich
sein.
Claims (7)
1. Verfahren zum Versiegeln eines elektrischen Verbinders,
bei welchem man eine Anzahl von elektrischen Leitern jeweils
mit einem Ende in eine kastenförmige Fassung einsteckt und
die zwischen den Leitern und den Wandungen der Fassung vor
handenen Zwischenräume mit einem Harz versiegelt,
dadurch gekennzeichnet, daß für das Versiegeln ein vernetz
bares Zweikomponentenharz verwendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das Harz ein Amin-Epoxidharz, vorzugsweise ein Polyurethan
harz ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die kastenförmige Fassung aus Kunststoff ist
und vor dem Versiegeln mit dem Harz einer oberflächenakti
vierenden Behandlung unterworfen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die oberflächenaktivierende Behandlung darin besteht, daß
man die Fassung einem Gasplasma oder der Einwirkung eines
Koronaeffekts aussetzt.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß die kastenförmige Fassung eine
Umfangswand und einen gitterförmigen Boden aufweist, und daß
die Enden der elektrischen Leiter im wesentlichen lotrecht
zu diesem in den Boden der Fassung eingesteckt werden.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
die kastenförmige Fassung vor dem Versiegeln in einen Behäl
ter eingesetzt wird, dessen Boden von einer Schicht aus
geschmolzenem Wachs, einem einen niedrigen Schmelzpunkt auf
weisenden Material oder einer Flüssigkeit von hoher Viskosi
tät bedeckt ist, daß die Schicht zum Erstarren gebracht wird,
und daß die Schicht nach dem Versiegeln der zwischen den
Enden der Leiter und der Umfangswand der Fassung vorhandenen
Zwischenräume mit dem Harz zum Schmelzen gebracht wird, so
daß sie sich von der Fassung lösen läßt.
7. Elektrischer Verbinder, dadurch gekennzeichnet, daß er
unter Anwendung eines Verfahrens nach wenigstens einem der
vorstehenden Ansprüche hergestellt und versiegelt ist.
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|---|---|---|---|
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