DE2819017A1 - Verfahren zum einspritzen eines metallischen koerpers, insbesondere eines hohlkoerpers, in einen kunststoffkoerper - Google Patents
Verfahren zum einspritzen eines metallischen koerpers, insbesondere eines hohlkoerpers, in einen kunststoffkoerperInfo
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Description
VDO 6 FRANKFURT/MAIN 90
ADOLF SCHINDLING AG GRÄFSTRASSE 103
Verfahren zum Einspritzen eines metallischen Körpers, insbesondere eines Hohlkörpers, in einen Kunststoffkörper
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einspritzen eines metallischen Körpers, insbesondere eines Hohlkörpers, in
einen Kunststoffkörper, durch den der metallische Körper hindurchreicht.
Es tritt insbesondere in der Kraftfahrzeugtechnik das Problem auf, einen Körper aus einem ersten Material, insbesondere
einem Metall, durch einen Körper aus einem zweiten Material, insbesondere einem Kunststoff, so hindurchzuführen, dass die
eine Seite des Körpers aus. dem zweiten Material trotz der ,Durchführung des Körpers aus dem ersten Material von der
zweiten Seite des Körpers aus dem zweiten Material gasdicht getrennt ist. Beispielsweise geht es darum, durch einen
Flansch aus einem Kunststoff ein metallisches Rohr hindurchzuführen, wobei die Rohrdurchführung gasdicht sein soll. Dieses
Problem kann bei Kraftstoffleitungen und Kraftstoffpumpen auftreten, die unmittelbar an einen Kraftstofftank angeflanscht
werden. Dabei dürfen keine Benzindämpfe aus dem Kraftstofftank insbesondere in den Fahrgastraum eines Personenwagens
austreten.
Es sind deswegen Versuche in verschiedener Richtung unternommen worden, um eine gasdichte Verbindung zwischen einem
metallischen Hohlkörper und einem um diesen eingespritzten Kunststoffkörper herzustellen. Dies hat man bisher durch
die bleibende Gestaltung des metallischen Körpers versucht. Ein solcher Versuch besteht darin, dass um den metallischen
Hohlkörper im Bereich des durch das Einspritzen herzustellenden Kunststoffkörpers Bunde angebracht sind, die mit dem
Kunststoff umspritzt werden. Ein anderer Versuch besteht darin, die Oberfläche des zu umspritzenden metallischen
Körpers zu rändeln. Schliesslich hat man nach einem anderen
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Versuch es unternommen, den metallischen Körper wellenartig
bleibend zu verformen, bevor er mit dem Kunststoff umspritzt wird. Diese Gestaltung der metallischen Hohlkörper
konnte aber eine sichere gasdichte Verbindung zu dem umgebenden Kunststoffkörper nicht herbeiführen. Vielmehr
war durch das Undefinierte Schrumpfen des eingespritzten Kunststoffmaterials nicht gewährleistet, dass die eingelegten
metallischen Teile gasdicht umhüllt werden. Es wurde nur eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem metallischen
Körper und dem Kunststoffkörper erreicht.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Einspritzen eines metallischen Körpers
in einen Kunststoffkörper der eingangs genannten Gattung zu schaffen, nach dem unter Vermeidung der Nachteile der
bekannten Verfahren eine sichere gasdichte Verbindung zwischen dem metallischen Körper und dem Kunststoffkörper erzielt
wird. Dabei soll kein aufwendiger Vorgang zur besonderen Formgestaltung des einzuspritzenden metallischen Körpers
erforderlich sein.
Diese Aufgabe wird in einer ersten Variante des Verfahrens der eingangs genannten Gattung erfindungsgemäss dadurch gelöst,
dass zur Herstellung einer gasdichten Verbindung zwischen dem metallischen Körper und dem Kunststoffkörper die
Verformbarkeit des metallischen Körpers im Bereich des durch das Einspritzen herzustellenden Kunststoffkörpers und der
Spritzdruck beim Einspritzen so aufeinander abgestimmt sind, dass der metallische Körper beim Einspritzen elastisch verformt
wird und mit dem verfestigten Kunststoffkörper eine kraftschlüssige Verbindung bildet.
Der Einspritzprozess wird also so geführt, dass der Spritzdruck ausreicht, den eingelegten metallischen Körper, vorzugsweise
einen Hohlkörper im elastischen Bereich seiner Verformungskennlinie zu verformen. Daher hat der metalli-
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sehe Körper stets das Bestreben, sich wieder in seine
ursprüngliche Form auszudehnen, wobei er gegen die verfestigte Spritzmasse aus Kunststoff drückt, die im verfestigten
Zustand nur geringe Ausweichmöglichkeiten hat. Infolge dieser kraftschlüssigen Verbindung wird mit Sicherheit
ein gasdichter Abschluss zwischen beiden Seiten des Kunststoffkörpers trotz Durchführung des metallischen
Körpers erreicht.
Wichtig ist dabei, dass zwei Parameter, nämlich der Spritzdruck, mit dem der Kunststoff eingespritzt wird, und die
elastische Verformbarkeit des metallischen Körpers, die von der Formgebung dieses metallischen Körpers, insbesondere von
seinem Querschnitt, von seiner Wandstärke und von den Materialeigenschaften des metallischen Körpers, insbesondere der
Werte für Dehnung, materialspezifische Spannung und Schrumpfung, abhängt, aufeinander abgestimmt werden.
Das Verfahren eignet sich besonders zum Einspritzen von Hohlkörpern, da hier eine ausreichende elastische Verformung
bei noch verhältnismässig geringen Einspritzdrücken erreicht wird. Der Hohlkörper kann dabei grundsätzlich beliebigen
Querschnitt aufweisen, insbesondere kann er einen runden oder rechteckigen Querschnitt aufweisen. Gleichwohl ist es
möglich, bei hohen Einspritzdrücken auch mit Vollkörpern zu arbeiten, insbesondere, wenn ein verhältnismässig elastisches
Metall oder anderes Metall zur Herstellung des einzuspritzenden Körpers verwendet wurde.
Eine zweite Variante des erfindungsgemässen Verfahrens der
eingangs genannten Gattung zeichnet sich durch die Merkmale aus, dass auf dem einzuspritzenden metallischen Körper vor
dem Einspritzen im Bereich des durch das Einspritzen herzustellenden Kunststoffkörpers eine gummielastische Schicht
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aufgebracht ist und dass die Verformbarkeit der gummielastischen
Schicht und der Spritzdruck beim Einspritzen so aufeinander abgestimmt sind, dass beim Einspritzen die
gummielastische Schicht elastisch verformt wird und eine kraftschlüssige Verbindung sowohl zwischen dem metallischen
Körper und der gummielastischen Schicht als auch zwischen der gummielastischen Schicht und dem Kunststoffkörper gebildet
wird.
Da hier das Material der gummielastischen Schicht besonders
gut auf das Verfahren unabhängig von den Eigenschaften des metallischen Körpers und des zum Einspritzen verwendeten
Kunststoffs abgestimmt werden kann, lässt sich hier eine gasdichte Verbindung auch bei verhältnismässig geringen
Spritzdrücken erzielen. Die Auswahl des Metalls, aus dem ■ der metallische Körper besteht und des Kunststoffs, der zum
Einspritzen verwendet wird, ist insofern auch unkritisch.
Eine dritte besonders vorteilhafte Variante des eingangs genannten Verfahrens besteht darin, dass auf dem einzuspritzenden
metallischen Körper vor dem Einspritzen im Bereich des durch das Einspritzen herzustellenden Kunststoffkörpers
eine gummielastische Schicht unter Bildung einer adhäsiven Verbindung aufgebracht ist und dass die
Verformbarkeit der gummielastischen Schicht und der Spritzdruck
beim Einspritzen so aufeinander abgestimmt sind, dass die gummielastische Schicht beim Einspritzen elastisch verformt
wird und dass eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der gummielastischen Schicht und dem verfestigten Kunststoffkörper
gebildet wird.
Unter der Herstellung einer adhäsiven Verbindung wird hier verstanden, dass Abschälsicherheit zwischen der gummelastischen
Schicht und dem metallischen Körper, auf den die gummielastische Schicht aufgebracht ist, erzielt wird. Es
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wird also zwischen der gummielastischen Schicht und dem
metallischen Körper bereits durch das Aufbringen der gummielastischen Schicht eine gasdichte Verbindung hergestellt,
so dass beim Einspritzen des Kunststoffs nur noch für die gasdichte Verbindung zwischen der gummielastischen Schicht
und dem verfestigten Kunststoffkörper gesorgt werden muss. Deswegen kann bei dem letztgenannten Verfahren in vorteilhafter
Weise mit besonders geringem Spritzdruck gearbeitet werden.
Je nach dem Anwendungsfall können die voranstehend genannten Verfahren vorteilhaft mit einem thermoplastischen Kunststoff
oder aber einem duroplastischen Kunststoff zum Einspritzen des metallischen Körpers, ausgeübt werden.
Anhand einer Zeichnung mit drei Figuren wird im folgenden das Verfahren erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 ein in einen Kunststoffkörper nach der Erfindung
eingespritztes Rohr in einem Längsschnitt,
Fig. 2 eine Kraft-Dehnungs-Kennlinie des zur Herstellung des Rohrs verwendeten Materials und
Fig. 3 in einem Längsschnitt ein nach einer Variante des erfindungsgemässen Verfahrens eingespritztes Rohr.
In Fig. 1 ist mit 1 ein Stahlrohr bezeichnet, das in einen Kunststoffkörper 2 eingespritzt ist. Das Kunststoffrohr
hatte vor dem Einspritzen eine hohlzylindrische Form.
Die Kennlinie der Dehnung des Rohrs Sigma in Beziehung zu der die Dehnung verursachenden Kraft N ist in Fig. 2 aufgetragen.
Zur Herstellung einer Verbindung zwischen dem
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Stahlrohr 1 und dem ihn umgebenden Kunststoffkörper wird nun der Kunststoff, der den Kunststoffkörper bildet, unter
einem so grossen Druck eingespritzt, dass sich das Stahlrohr nach innen verformt, wie in Fig. 1 übertrieben dargestellt.
Nach Verfestigen des Kunststoffs zu dem Kunststoffkörper
2 drückt die Wandung des Stahlrohrs, die in dem geradlinigen Hooke-schen Bereich 3 der Kennlinie in
Fig. 2 verformt ist, von innen gegen den Kunststoffkörper, so dass eine gasdichte Durchführung des Stahlrohrs durch
den Kunststoffkörper erreicht ist.
Die in Fig. 3 dargestellte Durchführung nach einer Variante des Verfahrens unterscheidet sich von der in Fig. 1 gezeigten
Durchführung dadurch, dass hier auf dem Stahlrohr 1 eine gummielastische Schicht 4 aufgebracht ist, bevor das
Stahlrohr mit der gummielastischen Schicht in Kunststoff
eingespritzt wird, der den Kunststoffkörper 2 bildet. Der
Einspritzdruck ist hier so gross gewählt, dass die gummielastische Schicht aussen elastisch verformt wird, wobei
nach Verfestigen des Kunststoffs eine gasdichte Durchführung zwischen der gummielastischen Schicht 4 und dem Kunststoffkörper
2 erreicht wird. Zwischen der gummielastischen Schicht 4 und dem Stahlrohr 1 kann deswegen kein Gas an der einen
Seite des Kunststoffkörpers 2 zu der anderen Seite hindurchtreten, da die gummielastische Schicht unter Bildung einer
adhäsiven Verbindung auf dem Stahlrohr aufgebracht ist.
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Claims (5)
1. Verfahren zum Einspritzen eines metallischen Körpers, insbesondere eines Hohlkörpers, in einen Kunststoffkörper,
durch den der metallische Körper hindurchreicht, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung
einer gasdichten Verbindung zwischen dem metallischen Körper (1) und dem Kunststoffkörper (2) die Verformbarkeit
des metallischen Körpers (1) im Bereich des durch das Einspritzen herzustellenden Kunststoffkörpers
(2) und der Spritzdruck beim Einspritzen so aufeinander abgestimmt .sind, dass der metallische Körper
beim Einspritzen elastisch verformt wird und mit dem verfestigten Kunststoffkörper eine kraftschlüssige
Verbindung bildet.
2. Verfahren zum Einspritzen eines metallischen Körpers, insbesondere eines Hohlkörpers, in einen Kunststoffkörper,
durch den der metallische Körper hindurchreicht, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem einzuspritzenden
metallischen Körper vor dem Einspritzen im Bereich des durch das Einspritzen herzustellenden Kunststoffkörpers
eine gummielastische Schicht aufgebracht ist und dass die Verformbarkeit der gummielastischen Schicht und
der Spritzdruck beim Einspritzen so aufeinander abgestimmt sind, dass beim Einspritzen die gummielastische
Schicht elastisch verformt wird und eine kraftschlüssige Verbindung sowohl zwischen dem metallischen Körper und
der gummielastischen Schicht als auch zwischen der gummielastischen Schicht und dem verfestigten Kunststoffkörper
gebildet wird.
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J 8 ,-017
-z-
3. Verfahren zum Einspritzen eines metallischen Körpers, insbesondere eines Hohlkörpers, in einen Kunststoffkörper,
durch den der metallische Körper hindurchreicht, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem einzuspritzenden
metallischen Körper (1) vor dem Einspritzen im Bereich des durch das Einspritzen herzustellenden
Kunststoffkörpers (2) eine gummielastische Schicht (4) unter Bildung einer adhäsiven Verbindung aufgebracht
ist und dass die Verformbarkeit der gummielastischen Schicht (4) und der Spritzdruck beim Einspritzen so
aufeinander abgestimmt sind, dass die gummielastische Schicht beim Einspritzen elastisch verformt wird und
dass eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der gummielastischen Schicht (4) und dem verfestigten
Kunststoff körper (2)' gebildet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zum Einspritzen ein thermoplastischer
Kunststoff verwendet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zum Einspritzen ein duroplastischer
Kunststoff verwendet wird.
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