WO2014114759A1 - Barrier composite for plastic components - Google Patents

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WO2014114759A1
WO2014114759A1 PCT/EP2014/051419 EP2014051419W WO2014114759A1 WO 2014114759 A1 WO2014114759 A1 WO 2014114759A1 EP 2014051419 W EP2014051419 W EP 2014051419W WO 2014114759 A1 WO2014114759 A1 WO 2014114759A1
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metal foil
thermoplastic
barrier
housing
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PCT/EP2014/051419
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Veronika Vogel
Jens Ackermann
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Robert Bosch Gmbh
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a barrier composite for reducing the
  • the inadequate barrier property of plastic can basically be improved in various ways.
  • the plastic can be modified, for example by increasing the crystallization, adding additives or by substitution with another type of plastic or the use of so-called plastic blends.
  • barrier layers can be applied by painting or coating processes or produced by introducing so-called monolayer or multilayer.
  • Barrier layers increase the barrier properties of plastic components clearly and keep it constant over a longer period than is possible by a modification of the plastic, but paint or coating processes are usually very labor-intensive and costly and require the fulfillment of numerous environmental regulations.
  • Another disadvantage of this usually ceramic-like coating is their low
  • a multi-layer barrier composite made of a polyethylene preformed aluminum preform is known for foodstuffs.
  • packaging for foodstuffs can be realized with a shelf life comparable to tin preserves.
  • this usually only required several months.
  • the present invention is a barrier composite for reducing the permeability of plastic components.
  • the barrier composite comprises a metal foil which has a coating made of a thermoplastic on both sides, wherein on at least one side of the coated metal foil a composite with a fiber composite layer comprising a thermoplastic matrix is formed.
  • a barrier composite may in particular be a composite structure with barrier properties, in particular with respect to moisture. Due to the above-described barrier composite, the permeability of
  • Barrier properties have so far only been made of metal.
  • the components can also have significantly increased mechanical properties, and therefore, in contrast to components that are applied by painting or coating processes
  • barrier layers are also subjected to strains.
  • the required barrier properties of a component can be ensured over its entire service life, even if the component is stretched or compressed in places.
  • the use of a prescribed barrier composite brings a significant weight advantage over the use of metal inlets.
  • the metal foil may have a thickness in the range of> 5 ⁇ m to ⁇ 30 ⁇ m.
  • the metal foil can continue to have a thickness in the
  • Range of> 10 ⁇ have up to ⁇ 20 ⁇ . Even a thickness of the metal foil of 5 ⁇ m can provide sufficient barrier properties.
  • the metal foil may have a thickness of 15 ⁇ m.
  • Metal foil may be formed of aluminum, stainless steel or copper.
  • the metal foil may be an aluminum foil.
  • Aluminum is a lightweight material, which allows the weight of an enclosure to be kept low.
  • aluminum is a comparably cheaper material.
  • the metal foil has a coating of a thermoplastic on both sides.
  • the coating of at least one side may serve a
  • a composite of the coated metal foil with a fiber composite layer can be an advantageous combination of
  • coated metal foil may in a further embodiment on both
  • Pages have a fiber composite layer.
  • the mechanical stability of the barrier composite can be further increased.
  • Fiber composite layer is formed, the coating of the other side of the metal foil can serve to connect to another thermoplastic resin layer, or alternatively to a plastic component to form.
  • the component such as an enclosure or a
  • a preform can be made from the coated metal foil. If overlapping film area in the manufacture of a preform, the
  • thermoplastic coating of the metal foil seal these overlapping areas.
  • the coating of the metal foil may have a thickness in the range of> 10 ⁇ m to ⁇ 30 ⁇ m.
  • the coating of the metal foil may further have a thickness in the range of> 15 ⁇ to ⁇ 20 ⁇ .
  • a thickness of 10 ⁇ m can already ensure a complete coating.
  • Coating the metal foil have a thickness of 15 ⁇ .
  • the fiber composite layer comprising a thermoplastic matrix may in particular be a so-called organic sheet.
  • an organic sheet may in particular be a fiber composite material formed from fibers and a thermoplastic matrix.
  • Organic sheet may include one or more layers of a fibrous material impregnated with a thermoplastic matrix.
  • the fibrous material may be in the form of a woven or laid fabric.
  • continuous fibers are suitable.
  • the fiber length can correspond to the component length.
  • Suitable fibers are, for example, glass fibers, carbon fibers and
  • the fibers can be the mechanical properties of the
  • the organic sheet may in particular comprise a glass fiber fabric.
  • Polyamide, polypropylene, thermoplastic polyurethane (TPU) and polyphenylene sulfide (PPS) are particularly suitable as a thermoplastic matrix.
  • Organic sheets are available as a flat semi-finished product.
  • the fiber material is impregnated with the thermoplastic and consolidated by application of pressure and heat.
  • An organic sheet is particularly useful as an impregnated and at least partially consolidated fabric semi-finished with a thermoplastic material as a matrix material and tissue embedded therein advantageous.
  • the fiber composite layer in particular an organic sheet, may have a thickness in the range of> 0.5 mm to ⁇ 2 mm, in particular in the range of> 1 mm to ⁇ 1, 5 mm.
  • a fiber composite layer, in particular organic sheet, of a thickness of 1 mm can provide a good mechanical strength of the barrier composite.
  • Fiber composite layer to be identical. If the coating of the barrier or metal foil and the matrix material of the fabric semi-finished product are formed from the same thermoplastic material, a particularly good adhesion of the composite formed therefrom can be provided.
  • thermoplastic material may be selected from the group consisting of polyamide, polypropylene, thermoplastic polyurethane (TPU) or polyphenylene sulfide (PPS). These show in particular a good temperature resistance and are therefore for the
  • Suitable thermoplastic materials are in particular polypropylene and polyamide.
  • Suitable polyamides are, in particular, the polyamides designated as PA 6 and PA 6.6 according to DIN EN ISO 1043-1. These are aliphatic polymers whose
  • the composite of coated metal foil and fiber composite layer may have a thermoplastic layer on one or both sides.
  • a one-sided thermoplastic polymer layer can be arranged, for example, on the environment-facing outer surface of the barrier composite. This can in particular the metallic barrier film in the interior of the barrier composite from damage by
  • thermoplastic layers of plastic can be used as plastics.
  • the thermoplastic layer may have a thickness in the range of> 0.5 mm to ⁇ 3 mm, in particular in the range of> 1 mm to ⁇ 2 mm. A thickness in this range can ensure reliable protection.
  • thermoplastic plastic layer can be produced for example by molding the composite of coated metal foil and fiber composite layer or by applying a film.
  • the at least one thermoplastic polymer layer can be formed from a thermoplastic plastic selected from polyamide, polypropylene, thermoplastic polyurethane (TPU) or polyphenylene sulfide (PPS), in particular from a polyamide or polypropylene.
  • a thermoplastic plastic selected from polyamide, polypropylene, thermoplastic polyurethane (TPU) or polyphenylene sulfide (PPS), in particular from a polyamide or polypropylene.
  • thermoplastic polymer layer may be formed from the same thermoplastic material from which the coating of the barrier or metal foil and the matrix material of the tissue half-body are formed. In this way, advantageously, a good connection of the entire barrier network can be provided.
  • thermoplastic polymer layer may comprise a reinforcing material.
  • the reinforcing material may be
  • the fibrous material may be in the form of a fabric or scrim, or in the form of short fibers. Suitable fibers are, for example, glass fibers. If the thermoplastic resin layer is applied by injection molding, the thermoplastic injection molding material may contain short fibers. If the thermoplastic polymer layer is applied in the form of a film, it may contain a fabric or scrim, in particular formed of glass fibers. The reinforcing fibers can further improve the mechanical stability of the barrier composite.
  • the subject matter of the present invention is furthermore a component, in particular an enclosure or a housing, formed from a barrier composite as described above.
  • such housing or housing can provide sufficient barrier properties in the enclosure of plastic components over their entire life.
  • a barrier composite comprising a thermoplastic can be used for housing components subjected to stresses during their service life, such as battery cells or battery modules, or components subject to internal pressure, such as pressure accumulators.
  • the subject matter of the present invention is furthermore a plastic component comprising a barrier composite as described above, in particular as a housing or housing.
  • a plastic component comprising a barrier composite as described above, in particular as a housing or housing.
  • a component can be, for example, a battery cell or a battery module, or a component subject to internal pressure, such as an accumulator.
  • the present invention furthermore relates to a method for producing a component, in particular an enclosure or a housing, formed from a barrier composite as described above, comprising the following method steps:
  • thermoplastic layer optionally applying a thermoplastic layer on one side or on both sides of the formed composite of coated metal foil and fiber composite layer.
  • a spatial shaped body, a preform from the coated metal foil in a step preceding the formation of a composite.
  • the method comprises joining a metallic barrier film, for example an aluminum foil, with one
  • Fiber composite material with a thermoplastic matrix in particular an organic sheet.
  • Organo sheets are especially impregnated and
  • thermoplastic material can be used advantageously as a matrix material and tissue embedded therein.
  • Suitable fabric fibers are, for example, glass fibers, carbon fibers and aramid fibers. Particularly suitable are glass fiber fabrics.
  • thermoplastic polyurethane TPU
  • PPS polyphenylene sulfide
  • thermoplastic resin may be selected from the group of polyamides, polypropylene, thermoplastic polyurethane (TPU) or Polyphenylene sulfide (PPS), in particular polypropylene and polyamides
  • PA 6 and PA 6.6 for example, PA 6 and PA 6.6.
  • coated metal foil and fiber composite layer can be applied according to step e) a thermoplastic resin coating.
  • a thermoplastic resin coating This can be done for example by one-sided or two-sided application of a film of a thermoplastic material.
  • Embodiment the application of a thermoplastic resin layer by molding the composite of coated metal foil and
  • Fiber composite layer made with a thermoplastic material.
  • An encapsulation can take place in an injection molding machine. This allows one
  • a metallic barrier film for example a coated aluminum foil
  • a fiber composite material with a thermoplastic matrix in particular an organic sheet
  • an enclosure or housing can be produced as a tool.
  • an injection molded part is finished from the tool, it does not need to be post-machined.
  • the manufacturing costs can be significantly reduced, in particular compared to machined housings or housings.
  • the coated surface As part of an injection molding process, it can be offered, the coated
  • Fiber composite layer to perform in a tool.
  • the subject of the present invention is also an enclosure or
  • the present invention furthermore relates to a use of a barrier composite as described above for housing plastic components, in particular battery cells or battery modules, or
  • pressurized components such as pressure accumulators.
  • Fig. 1 is a schematic view of a layer structure of an embodiment of a barrier composite according to the invention.
  • FIG. 1 schematically shows a cross-section of a layer arrangement of a barrier composite 10.
  • the barrier composite 10 comprises a metal foil 12, in particular an aluminum foil, having a thickness of, for example, 15 ⁇ m.
  • the metal foil 12 acts as a barrier film of the barrier composite 10.
  • the metal foil 12 has on both sides in each case a coating 14 of a thermoplastic material, in particular polypropylene or polyamide 6 or 6.6, in each case for example a thickness of 15 ⁇ m.
  • the coated metal foil 12 forms on one side a composite with a fiber composite layer 16 comprising a thermoplastic matrix.
  • the fiber composite layer 16 may be a so-called organic sheet, an impregnated and consolidated fabric semi-finished product, with a thermoplastic material as the matrix material.
  • the fabric semi-finished product may have a thickness of 1 mm.
  • the organic sheet may in particular comprise a glass fiber fabric with polypropylene or polyamide 6 or polyamide 6.6 as the matrix.
  • the fiber composite layer 16 or the organic sheet is arranged on the side of the metal foil 12, which is later oriented to the outside of the barrier composite 10.
  • Fiber composite layer 16 has a thermoplastic on both sides
  • the plastic layers 18 may be unreinforced or reinforced, for example, by glass short fibers.
  • the barrier composite 10 may have a wall thickness of 3 mm, wherein the plastic layers 18 may each have a thickness of about 0.9775 mm.
  • a component for example an enclosure or a housing, formed from a barrier composite 10
  • an injection molding process can be used in particular.
  • a metal foil 12 can this purpose a thin aluminum foil, for example, with a thickness of 15 ⁇ , which has a thin plastic coating on both sides, for example polypropylene or polyamide 6 or polyamide 6.6, each provided with a thickness of 15 ⁇ .
  • a preform can first be produced from the coated aluminum foil. The film or the preform can then be inserted into the cavity of an injection mold. On this then a fiber composite with thermoplastic matrix 16 can be arranged.
  • thermoplastic matrix impregnated and consolidated fabric sheet called an organic sheet may be used, for example, a glass fiber cloth with polypropylene or polyamide 6 or polyamide 6.6 as a matrix.
  • the matrix material is preferably compatible with the material of the encapsulation.
  • the tissue half can in an injection molding machine, for example after
  • Aluminum foil can serve on one side to form a connection to a thermoplastic layer or to a component, and on the other side to connect to the impregnated and consolidated thermoplastic matrix fabric semi-finished product. This is
  • thermoplastic coating material of the metal foil in the case of producing a
  • Matrix material of the tissue half of the same plastic are formed.
  • the composite of impregnated and consolidated fabric semi-finished product with thermoplastic matrix and coated metal foil can then be overmolded with the same type of plastic that is also used in the tissue half and in the coating of the metal foil.
  • the polypropylene or polyamide is 6 or polyamide 6.6.
  • a plastic layer on the other side, for example, the outside, are molded. This construction can ensure that the barrier film inside the composite is protected against damage both from the outside and from the inside.

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Abstract

The present invention relates to a barrier composite (10) for reducing the permeability of plastic components. The barrier composite comprises a metal foil (12), which has a coating on both sides made of a thermoplastic material (14), wherein a composite with a fibre composite layer (16) comprising a thermoplastic matrix is disposed on at least one side of the coated metal foil. The present invention further relates to a method for producing a component, in particular an encasement or a housing, made of such a barrier composite, and to the use thereof for encasing the plastic components.

Description

Beschreibung  description
Titel title
Barriereverbund für Kunststoffbauteile Die vorliegende Erfindung betrifft einen Barriereverbund zur Verringerung der Barrier composite for plastic components The present invention relates to a barrier composite for reducing the
Permeabilität von Kunststoffbauteilen, ein Verfahren zur Herstellung einer Einhausung ausgebildet aus einem derartigen Barriereverbund sowie eine Verwendung eines derartigen Barriereverbundes zur Einhausung von Permeability of plastic components, a method for producing a housing formed from such a barrier composite and a use of such a barrier composite for housing of
Kunststoffbauteilen. Plastic components.
Stand der Technik State of the art
Werden an ein Bauteil oder eine Verpackung erhöhte Anforderungen an die Barriereeigenschaften gestellt, so werden diese Bauteile in der Regel aus Metall hergestellt, da sich Kunststoffe aufgrund ihrer relativ hohen Permeabilität hierfür nicht eignen. If increased demands are placed on the barrier properties on a component or packaging, then these components are usually made of metal, since plastics are not suitable for this because of their relatively high permeability.
Die unzureichende Barriereeigenschaft von Kunststoff lässt sich grundsätzlich auf verschiedene Art verbessern. Zum einen kann der Kunststoff modifiziert werden, beispielsweise durch eine Erhöhung der Kristallisation, das Hinzugeben von Additiven oder durch Substitution durch einen anderen Kunststofftyp oder die Verwendung von so genannten Kunststoffblends. Durch eine solche The inadequate barrier property of plastic can basically be improved in various ways. On the one hand, the plastic can be modified, for example by increasing the crystallization, adding additives or by substitution with another type of plastic or the use of so-called plastic blends. By such
Veränderung des Materials lässt sich die Permeabilität des Kunststoffs jedoch lediglich geringfügig ändern. Changing the material, however, can only slightly change the permeability of the plastic.
Zum anderen können die Barriereeigenschaften von Kunststoffbauteilen durch den Einsatz von Sperrschichten erhöht werden. Solche Sperrschichten können durch Lackier- oder Beschichtungsprozesse aufgebracht oder durch Einbringen von so genannten Mono- oder Multilayer erzeugt werden. Derartige On the other hand, the barrier properties of plastic components can be increased by using barrier layers. Such barrier layers can be applied by painting or coating processes or produced by introducing so-called monolayer or multilayer. such
Sperrschichten erhöhen zwar die Barriereeigenschaften von Kunststoffbauteilen deutlich und halten diese auch über einen längeren Zeitraum konstant als es durch eine Modifikation des Kunststoffs möglich ist, jedoch sind Lackier- oder Beschichtungsprozesse in der Regel sehr arbeits- und kostenintensiv und verlangen das Erfüllen zahlreicher Umweltvorschriften. Ein weiterer Nachteil dieser in der Regel keramikähnlichen Beschichtung ist ihre geringe Barrier layers increase the barrier properties of plastic components clearly and keep it constant over a longer period than is possible by a modification of the plastic, but paint or coating processes are usually very labor-intensive and costly and require the fulfillment of numerous environmental regulations. Another disadvantage of this usually ceramic-like coating is their low
Bruchdehnung, die den Einsatz bei Bauteilen, eine Dehnung erfahren, ausschließt. Elongation at break, which precludes the use of components to elongate.
Aus dem Dokument DE 10 2010 024 383 A1 ist beispielsweise für Lebensmittel ein mehrschichtiger Barriereverbund aus einem mit Polyethylen umspritzten Aluminiumvorformling bekannt. Mit einem solchen Barriereverbund lassen sich Verpackungen für Lebensmittel mit einer mit Blechkonserven vergleichbaren Haltbarkeitszeit realisieren. Für Lebensmittelverpackungen werden hierfür in der Regel jedoch lediglich mehrere Monate gefordert. From document DE 10 2010 024 383 A1, for example, a multi-layer barrier composite made of a polyethylene preformed aluminum preform is known for foodstuffs. With such a barrier compound, packaging for foodstuffs can be realized with a shelf life comparable to tin preserves. For food packaging, however, this usually only required several months.
Für technische Bauteile wird dagegen eine Haltbarkeit von bis zu 15 bis 20 Jahren gefordert. Lösungen für Strukturbauteile mit verbesserten For technical components, however, a shelf life of up to 15 to 20 years is required. Solutions for structural components with improved
Barriereeigenschaften, die für einen längeren Zeitraum erhalten bleiben, sind bislang am Markt nicht verfügbar. Barrier properties that are retained for a longer period of time are not yet available on the market.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Barriereverbund zur Verringerung der Permeabilität von Kunststoffbauteilen. Erfindungsgemäß umfasst der Barriereverbund eine Metallfolie, die beidseitig eine Beschichtung ausgebildet aus einem thermoplastischen Kunststoff aufweist, wobei auf wenigstens einer Seite der beschichteten Metallfolie ein Verbund mit einer Faserverbundschicht umfassend eine thermoplastische Matrix ausgebildet ist. The present invention is a barrier composite for reducing the permeability of plastic components. According to the invention, the barrier composite comprises a metal foil which has a coating made of a thermoplastic on both sides, wherein on at least one side of the coated metal foil a composite with a fiber composite layer comprising a thermoplastic matrix is formed.
Ein Barriereverbund kann im Sinne der vorliegenden Erfindung insbesondere eine Verbundstruktur mit Barriereeigenschaften insbesondere gegenüber Feuchtigkeit sein. Durch den vorbeschriebenen Barriereverbund kann die Permeabilität vonFor the purposes of the present invention, a barrier composite may in particular be a composite structure with barrier properties, in particular with respect to moisture. Due to the above-described barrier composite, the permeability of
Kunststoffbauteilen soweit reduziert werden, dass Bauteile aus Kunststoff dargestellt werden können, die aufgrund hoher Anforderungen an die Plastic components are reduced so far that components made of plastic can be represented due to high demands on the
Barriereeigenschaften bisher nur aus Metall hergestellt werden. Neben den deutlich verbesserten Barriereeigenschaften können die Bauteile auch deutlich gesteigerte mechanische Eigenschaften aufweisen, und deshalb im Gegensatz zu Bauteilen, die durch Lackier- oder Beschichtungsprozesse aufgebrachteBarrier properties have so far only been made of metal. In addition to the significantly improved barrier properties, the components can also have significantly increased mechanical properties, and therefore, in contrast to components that are applied by painting or coating processes
Sperrschichten aufweisen, auch Dehnungen unterworfen werden. Insbesondere können die geforderten Barriereeigenschaften eines Bauteils über dessen gesamte Lebensdauer sichergestellt werden, auch wenn das Bauteil stellenweise gedehnt oder gestaucht wird. Darüber hinaus bringt der Einsatz eines vorbeschriebenen Barriereverbundes einen erheblichen Gewichtsvorteil gegenüber der Verwendung von Metalleinhausungen. Have barrier layers, are also subjected to strains. In particular, the required barrier properties of a component can be ensured over its entire service life, even if the component is stretched or compressed in places. In addition, the use of a prescribed barrier composite brings a significant weight advantage over the use of metal inlets.
Es ist insbesondere vorteilhaft, dass eine dünne Metallfolie als metallische Barrierefolie verwendet werden kann. Die Metallfolie kann eine Dicke im Bereich von > 5 μηη bis < 30 μηη aufweisen. Die Metallfolie kann weiter eine Dicke imIt is particularly advantageous that a thin metal foil can be used as the metallic barrier foil. The metal foil may have a thickness in the range of> 5 μm to <30 μm. The metal foil can continue to have a thickness in the
Bereich von > 10 μηη bis < 20 μηη aufweisen. Bereits eine Dicke der Metallfolie von 5 μηη kann ausreichende Barriereeigenschaften zur Verfügung stellen. Range of> 10 μηη have up to <20 μηη. Even a thickness of the metal foil of 5 μm can provide sufficient barrier properties.
Insbesondere kann die Metallfolie eine Dicke von 15 μηη aufweisen. Die In particular, the metal foil may have a thickness of 15 μm. The
Metallfolie kann ausgebildet sein aus Aluminium, Edelstahl oder Kupfer. Metal foil may be formed of aluminum, stainless steel or copper.
Insbesondere kann die Metallfolie eine Aluminiumfolie sein. Aluminium ist ein leichter Werkstoff, wodurch das Gewicht einer Einhausung gering gehalten werden kann. Zudem ist Aluminium ein vergleichbar günstiger Werkstoff. In particular, the metal foil may be an aluminum foil. Aluminum is a lightweight material, which allows the weight of an enclosure to be kept low. In addition, aluminum is a comparably cheaper material.
Die Metallfolie weist beidseitig eine Beschichtung aus einem thermoplastischen Kunststoff auf. Die Beschichtung wenigstens einer Seite kann dazu dienen, eineThe metal foil has a coating of a thermoplastic on both sides. The coating of at least one side may serve a
Verbindung zu wenigstens einer Faserverbundschicht umfassend eine thermoplastische Matrix auszubilden. Ein Verbund der beschichteten Metallfolie mit einer Faserverbundschicht kann eine vorteilhafte Kombination von To form a connection to at least one fiber composite layer comprising a thermoplastic matrix. A composite of the coated metal foil with a fiber composite layer can be an advantageous combination of
Barriereeigenschaften und mechanischer Stabilität zur Verfügung stellen. Die beschichtete Metallfolie kann in einer weiteren Ausführungsform auf beidenProvide barrier properties and mechanical stability. The coated metal foil may in a further embodiment on both
Seiten eine Faserverbundschicht aufweisen. Hierdurch kann die mechanische Stabilität des Barriereverbunds weiter erhöht werden. Für den Fall, dass nur auf einer Seite der beschichteten Metallfolie ein Verbund mit einer Pages have a fiber composite layer. As a result, the mechanical stability of the barrier composite can be further increased. In the event that only on one side of the coated metal foil a composite with a
Faserverbundschicht ausgebildet wird, kann die Beschichtung der anderer Seite der Metallfolie dazu dienen, eine Verbindung zu einer weiteren thermoplastischen Kunststoffschicht, oder alternativ zu einem Kunststoffbauteil, auszubilden. Fiber composite layer is formed, the coating of the other side of the metal foil can serve to connect to another thermoplastic resin layer, or alternatively to a plastic component to form.
Abhängig von der Form des Bauteils, wie einer Einhausung oder eines Depending on the shape of the component, such as an enclosure or a
Gehäuses, das aus dem Barriereverbund gefertigt werden soll, kann aus der beschichteten Metallfolie ein Vorformling hergestellt werden. Wenn bei der Herstellung eines Vorformlings Folienbereich überlappen, kann die Housing that is to be manufactured from the barrier composite, a preform can be made from the coated metal foil. If overlapping film area in the manufacture of a preform, the
thermoplastische Beschichtung der Metallfolie diese überlappenden Bereiche versiegeln. thermoplastic coating of the metal foil seal these overlapping areas.
Es ist insbesondere vorteilhaft, dass beidseitig nur eine dünne Beschichtung der Metallfolie mit einem thermoplastischen Kunststoff verwendet werden kann. Die Beschichtung der Metallfolie kann eine Dicke im Bereich von > 10 μηη bis < 30 μηη aufweisen. Die Beschichtung der Metallfolie kann weiter eine Dicke im Bereich von > 15 μηη bis < 20 μηη aufweisen. Eine Dicke von 10 μηη kann bereits eine lückenlose Beschichtung sicher stellen. Insbesondere kann die It is particularly advantageous that only a thin coating of the metal foil with a thermoplastic material can be used on both sides. The coating of the metal foil may have a thickness in the range of> 10 μm to <30 μm. The coating of the metal foil may further have a thickness in the range of> 15 μηη to <20 μηη. A thickness of 10 μm can already ensure a complete coating. In particular, the
Beschichtung der Metallfolie eine Dicke von 15 μηη aufweisen. Coating the metal foil have a thickness of 15 μηη.
Die Faserverbundschicht umfassend eine thermoplastische Matrix kann insbesondere ein so genanntes Organoblech sein. Ein Organoblech kann im Sinne der vorliegenden Erfindung insbesondere ein Faserverbundwerkstoff ausgebildet aus Fasern und einer thermoplastischen Matrix sein. Ein The fiber composite layer comprising a thermoplastic matrix may in particular be a so-called organic sheet. In the context of the present invention, an organic sheet may in particular be a fiber composite material formed from fibers and a thermoplastic matrix. One
Organoblech kann eine oder mehrere Lagen eines Fasermaterials enthalten, die mit einer thermoplastischen Matrix getränkt sind. Das Fasermaterial kann in Form eines Gewebes oder Geleges vorliegen. Geeignet sind insbesondere Endlosfasern. Hierbei kann die Faserlänge der Bauteillänge entsprechen. Organic sheet may include one or more layers of a fibrous material impregnated with a thermoplastic matrix. The fibrous material may be in the form of a woven or laid fabric. In particular, continuous fibers are suitable. Here, the fiber length can correspond to the component length.
Geeignete Fasern sind beispielsweise Glasfasern, Kohlenstofffasern und Suitable fibers are, for example, glass fibers, carbon fibers and
Aramidfasern. Die Fasern können die mechanischen Eigenschaften des Aramid fibers. The fibers can be the mechanical properties of the
Verbundes wie Festigkeit und Steifigkeit verbessern. Das Organoblech kann insbesondere ein Glasfasergewebe umfassen. Als thermoplastische Matrix sind insbesondere Polyamid, Polypropylen, thermoplastisches Polyurethan (TPU) und Polyphenylensulfid (PPS) geeignet. Improve bonding such as strength and rigidity. The organic sheet may in particular comprise a glass fiber fabric. Polyamide, polypropylene, thermoplastic polyurethane (TPU) and polyphenylene sulfide (PPS) are particularly suitable as a thermoplastic matrix.
Organobleche sind als flächiges Halbzeug erhältlich. Bei der Herstellung derartiger Organobleche wird das Fasermaterial mit dem thermoplastischen Kunststoff imprägniert und durch Aufbringung von Druck und Wärme konsolidiert. Ein Organoblech ist insbesondere als imprägniertes und wenigstens teilweise konsolidiertes Gewebe-Halbzeug mit einem thermoplastischen Kunststoff als Matrix-Werkstoff und darin eingebettetem Gewebe vorteilhaft verwendbar. Die Faserverbundschicht, insbesondere ein Organoblech, kann eine Dicke im Bereich von > 0,5 mm bis < 2 mm aufweisen, insbesondere im Bereich von > 1 mm bis < 1 ,5 mm. Eine Faserverbundschicht, insbesondere Organoblech, einer Dicke von 1 mm kann eine gute mechanische Festigkeit des Barriereverbunds zur Verfügung stellen. Im Rahmen einer Ausgestaltung kann der thermoplastische Kunststoff derOrganic sheets are available as a flat semi-finished product. In the production of such organic sheets, the fiber material is impregnated with the thermoplastic and consolidated by application of pressure and heat. An organic sheet is particularly useful as an impregnated and at least partially consolidated fabric semi-finished with a thermoplastic material as a matrix material and tissue embedded therein advantageous. The fiber composite layer, in particular an organic sheet, may have a thickness in the range of> 0.5 mm to <2 mm, in particular in the range of> 1 mm to <1, 5 mm. A fiber composite layer, in particular organic sheet, of a thickness of 1 mm can provide a good mechanical strength of the barrier composite. In the context of one embodiment, the thermoplastic material of the
Beschichtung der Metallfolie und der thermoplastischen Matrix der Coating of the metal foil and the thermoplastic matrix of the
Faserverbundschicht identisch sein. Wenn die Beschichtung der Barriere- bzw. Metallfolie und der Matrix-Werkstoff des Gewebehalbzeugs aus dem gleichen thermoplastischen Kunststoff ausgebildet sind, kann eine besonders gute Haftung des hieraus ausgebildeten Verbundes bereit gestellt werden. Fiber composite layer to be identical. If the coating of the barrier or metal foil and the matrix material of the fabric semi-finished product are formed from the same thermoplastic material, a particularly good adhesion of the composite formed therefrom can be provided.
Im Rahmen einer Ausgestaltung kann der thermoplastische Kunststoff ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus Polyamid, Polypropylen, thermoplastisches Polyurethan (TPU) oder Polyphenylensulfid (PPS). Diese zeigen insbesondere eine gute Temperaturbeständigkeit und sind daher für denIn one embodiment, the thermoplastic material may be selected from the group consisting of polyamide, polypropylene, thermoplastic polyurethane (TPU) or polyphenylene sulfide (PPS). These show in particular a good temperature resistance and are therefore for the
Einsatz bei Bauteilen im Automobilbereich geeignet. Demgegenüber zeigt beispielsweise Polyethylen eine zu geringe Temperaturbeständigkeit. Geeignete thermoplastische Kunststoff sind insbesondere Polypropylen und Polyamid. Geeignete Polyamide sind insbesondere die nach DIN EN ISO 1043-1 als PA 6 und PA 6.6 bezeichneten Polyamide. Diese sind aliphatische Polymere, derenUse with components in the automotive sector suitable. In contrast, for example, polyethylene shows too low a temperature resistance. Suitable thermoplastic materials are in particular polypropylene and polyamide. Suitable polyamides are, in particular, the polyamides designated as PA 6 and PA 6.6 according to DIN EN ISO 1043-1. These are aliphatic polymers whose
Monomere sich von aliphatischen Grundkörpern ableiten. PA 6 bezeichnet ein Polycaprolactam ausgebildet aus ε-Caprolactam und PA 6.6 ein Polymer ausgebildet aus Hexamethylendiamin und Adipinsäure. Im Rahmen einer Ausgestaltung kann der Verbund aus beschichteter Metallfolie und Faserverbundschicht einseitig oder beidseitig eine thermoplastische Kunststoffschicht aufweisen. Eine einseitige thermoplastische Kunststoffschicht kann beispielsweise auf der der Umwelt zugewandten Außenfläche des Barriereverbundes angeordnet sein. Diese kann insbesondere die metallische Barrierefolie im Inneren des Barriereverbundes vor Beschädigung durchMonomers derived from aliphatic bodies. PA 6 denotes a polycaprolactam formed from ε-caprolactam and PA 6.6 a polymer formed from hexamethylenediamine and adipic acid. Within the scope of an embodiment, the composite of coated metal foil and fiber composite layer may have a thermoplastic layer on one or both sides. A one-sided thermoplastic polymer layer can be arranged, for example, on the environment-facing outer surface of the barrier composite. This can in particular the metallic barrier film in the interior of the barrier composite from damage by
Außeneinflüsse schützen. Auch freiliegende Fasern eines Gewebehalbzeugs können durch eine thermoplastische Kunststoffschicht bedeckt werden. Protect external influences. Also exposed fibers of a tissue half can be covered by a thermoplastic layer of plastic.
Beidseitig angeordnete thermoplastische Kunststoffschichten können die Both sides arranged thermoplastic layers of plastic can
Barrierefolie auch vor Beschädigung auf der einem Bauteil zugewandten Barrier film also facing damage on the one component facing
Innenfläche des Barriereverbundes schützen, beispielsweise davor, dass sich Partikel von einer Batterie in die Metallfolie drücken. Die thermoplastische Kunststoffschicht kann eine Dicke im Bereich von > 0,5 mm bis < 3 mm, insbesondere im Bereich von > 1 mm bis < 2 mm, aufweisen. Eine Dicke in diesem Bereich kann einen zuverlässigen Schutz gewährleisten. Protect the inner surface of the barrier composite, for example, before that particles from a battery press into the metal foil. The thermoplastic layer may have a thickness in the range of> 0.5 mm to <3 mm, in particular in the range of> 1 mm to <2 mm. A thickness in this range can ensure reliable protection.
Eine thermoplastische Kunststoffschicht kann beispielsweise durch Umspritzen des Verbundes aus beschichteter Metallfolie und Faserverbundschicht hergestellt werden oder durch Aufbringen einer Folie. A thermoplastic plastic layer can be produced for example by molding the composite of coated metal foil and fiber composite layer or by applying a film.
Die wenigstens eine thermoplastische Kunststoffschicht kann aus einem thermoplastischen Kunststoff ausgewählt aus Polyamid, Polypropylen, thermoplastisches Polyurethan (TPU) oder Polyphenylensulfid (PPS), insbesondere aus einem Polyamid oder Polypropylen ausgebildet sein. The at least one thermoplastic polymer layer can be formed from a thermoplastic plastic selected from polyamide, polypropylene, thermoplastic polyurethane (TPU) or polyphenylene sulfide (PPS), in particular from a polyamide or polypropylene.
Insbesondere kann die thermoplastische Kunststoffschicht aus dem gleichen thermoplastischen Kunststoff ausgebildet sein, aus dem die Beschichtung der Barriere- bzw. Metallfolie und der Matrix-Werkstoff des Gewebehalbzeugs ausgebildet sind. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise eine gute Anbindung des gesamten Barriereverbundes bereit gestellt werden. In particular, the thermoplastic polymer layer may be formed from the same thermoplastic material from which the coating of the barrier or metal foil and the matrix material of the tissue half-body are formed. In this way, advantageously, a good connection of the entire barrier network can be provided.
Im Rahmen einer Ausgestaltung kann die thermoplastische Kunststoffschicht ein Verstärkungsmaterial umfassen. Das Verstärkungsmaterial kann ein Within the scope of an embodiment, the thermoplastic polymer layer may comprise a reinforcing material. The reinforcing material may be
Fasermaterial sein. Das Fasermaterial kann in Form eines Gewebes oder Geleges vorliegen, oder in Form von Kurzfasern. Geeignete Fasern sind beispielsweise Glasfasern. Wird die thermoplastische Kunststoffschicht mittels Spritzgießverfahren aufgebracht, kann das thermoplastische Spritzgussmaterial Kurzfasern enthalten. Wird die thermoplastische Kunststoffschicht in Form einer Folie aufgebracht, kann diese ein Gewebes oder Gelege insbesondere ausgebildet aus Glasfasern enthalten. Die Verstärkungsfasern können die mechanische Stabilität des Barriereverbundes weiter erbessern. Be fiber material. The fibrous material may be in the form of a fabric or scrim, or in the form of short fibers. Suitable fibers are, for example, glass fibers. If the thermoplastic resin layer is applied by injection molding, the thermoplastic injection molding material may contain short fibers. If the thermoplastic polymer layer is applied in the form of a film, it may contain a fabric or scrim, in particular formed of glass fibers. The reinforcing fibers can further improve the mechanical stability of the barrier composite.
Hinsichtlich weiterer technischer Merkmale und Vorteile des erfindungsgemäßen Barriereverbundes wird hiermit explizit auf die Erläuterungen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, der erfindungsgemäßen Verwendung, den Figuren sowie der Figurenbeschreibung verwiesen. With regard to further technical features and advantages of the barrier composite according to the invention, explicit reference is hereby made to the explanations with the inventive method, the inventive use, the figures and the description of the figures referenced.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ferner ein Bauteil, insbesondere eine Einhausung oder ein Gehäuse, ausgebildet aus einem wie vorstehend beschriebenen Barriereverbund. The subject matter of the present invention is furthermore a component, in particular an enclosure or a housing, formed from a barrier composite as described above.
In vorteilhafter Weise können derartige Einhausung oder Gehäuse bei der Einhausung von Kunststoffbauteilen über deren gesamte Lebensdauer ausreichende Barriereeigenschaften zur Verfügung stellen. Insbesondere kann ein Barriereverbund umfassend einen Thermoplasten zur Einhausung von Bauteilen, die im Laufe ihrer Lebensdauer Verspannungen ausgesetzt sind, wie Batteriezellen oder Batteriemodule, oder von innendruckbeaufschlagten Bauteilen wie Druckspeichern, verwendet werden. Advantageously, such housing or housing can provide sufficient barrier properties in the enclosure of plastic components over their entire life. In particular, a barrier composite comprising a thermoplastic can be used for housing components subjected to stresses during their service life, such as battery cells or battery modules, or components subject to internal pressure, such as pressure accumulators.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ferner ein Kunststoffbauteil, umfassend einen wie vorstehend beschriebenen Barriereverbund, insbesondere als Einhausung oder Gehäuse. Ein solches Bauteil kann beispielsweise eine Batteriezelle oder ein Batteriemodul, oder ein innendruckbeaufschlagtes Bauteil wie ein Druckspeicher sein. The subject matter of the present invention is furthermore a plastic component comprising a barrier composite as described above, in particular as a housing or housing. Such a component can be, for example, a battery cell or a battery module, or a component subject to internal pressure, such as an accumulator.
Hinsichtlich weiterer technischer Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Einhausung oder Bauteile wird hiermit explizit auf die Erläuterungen im With regard to further technical features and advantages of the housing or components according to the invention is hereby explicitly made to the explanations in
Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Barriereverbund, dem Connection with the barrier composite according to the invention, the
erfindungsgemäßen Verfahren, der erfindungsgemäßen Verwendung, den Figuren sowie der Figurenbeschreibung verwiesen. inventive method, the use according to the invention, the figures and the description of the figures referenced.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils, insbesondere einer Einhausung oder eines Gehäuses, ausgebildet aus einem wie vorstehend beschriebenen Barriereverbund, umfassend die folgenden Verfahrensschritte: The present invention furthermore relates to a method for producing a component, in particular an enclosure or a housing, formed from a barrier composite as described above, comprising the following method steps:
a) Bereitstellen einer Metallfolie, die beidseitig eine Beschichtung mit einem thermoplastischen Kunststoff aufweist;  a) providing a metal foil having on both sides a coating with a thermoplastic material;
b) optional Ausbilden eines räumlichen Formkörpers aus der beschichteten Metallfolie; c) Anordnen eines Faserverbundwerkstoffes mit thermoplastischer Matrix auf der beschichteten Metallfolie; b) optionally forming a shaped body of the coated metal foil; c) placing a thermoplastic matrix fiber composite on the coated metal foil;
d) Umformen der beschichteten Metallfolie und des  d) forming the coated metal foil and the
Faserverbundwerkstoffes zu einem Verbund; und  Fiber composite material to a composite; and
e) optional Aufbringen einer thermoplastischen Kunststoffschicht einseitig oder beidseitig auf den ausgebildeten Verbund aus beschichteter Metallfolie und Faserverbundschicht.  e) optionally applying a thermoplastic layer on one side or on both sides of the formed composite of coated metal foil and fiber composite layer.
Je nach der Form des zu fertigenden Bauteils wie einer Einhausung oder eines Gehäuses, bietet es sich an, in einem der Ausbildung eines Verbundes vorhergehenden Schritt einen räumlichen Formkörper, einen Vorformling, aus der beschichteten Metallfolie auszubilden. Depending on the shape of the component to be produced, such as an enclosure or a housing, it is advisable to form a spatial shaped body, a preform, from the coated metal foil in a step preceding the formation of a composite.
In vorteilhafter Weise umfasst das Verfahren ein Verbinden einer metallischen Barrierefolie, beispielsweise einer Aluminiumfolie, mit einem Advantageously, the method comprises joining a metallic barrier film, for example an aluminum foil, with one
Faserverbundwerkstoffes mit thermoplastischer Matrix, insbesondere einem Organoblech. Organobleche sind insbesondere als imprägniertes und Fiber composite material with a thermoplastic matrix, in particular an organic sheet. Organo sheets are especially impregnated and
wenigstens teilweise konsolidiertes Gewebe-Halbzeug mit einem At least partially consolidated tissue semi-finished with a
thermoplastischen Kunststoff als Matrix-Werkstoff und darin eingebettetem Gewebe vorteilhaft verwendbar. Geeignete Gewebefasern sind beispielsweise Glasfasern, Kohlenstofffasern und Aramidfasern. Insbesondere geeignet sind Glasfasergewebe. thermoplastic material can be used advantageously as a matrix material and tissue embedded therein. Suitable fabric fibers are, for example, glass fibers, carbon fibers and aramid fibers. Particularly suitable are glass fiber fabrics.
Als thermoplastische Matrix sind insbesondere Polyamid, Polypropylen, thermoplastisches Polyurethan (TPU) und Polyphenylensulfid (PPS) geeignet. Insbesondere können der thermoplastische Kunststoff der Beschichtung der Metallfolie und der thermoplastischen Matrix identisch sein. Wenn die Polyamide, polypropylene, thermoplastic polyurethane (TPU) and polyphenylene sulfide (PPS) are particularly suitable as a thermoplastic matrix. In particular, the thermoplastic of the coating of the metal foil and the thermoplastic matrix may be identical. If the
Beschichtung der Barriere- bzw. Metallfolie und der Matrix-Werkstoff des Coating of the barrier or metal foil and the matrix material of the
Gewebehalbzeugs aus dem gleichen thermoplastischen Kunststoff ausgebildet sind, kann eine besonders gute Anbindung des Verbundes ausgebildet werden. Weiter kann eine in Schritt e) aufgebrachte thermoplastische Kunststoffschicht aus dem gleichen thermoplastischen Kunststoff ausgebildet sein. Hierdurch kann eine besonders gute Anbindung der einzelnen Schichten des Verbundes ausgebildet werden. Das thermoplastische Harz kann ausgewählt sein aus der Gruppe Polyamide, Polypropylen, thermoplastisches Polyurethan (TPU) oder Polyphenylensulfid (PPS), insbesondere Polypropylen und Polyamide Tissue blanks are formed from the same thermoplastic material, a particularly good connection of the composite can be formed. Furthermore, a thermoplastic layer applied in step e) may be formed from the same thermoplastic material. In this way, a particularly good connection of the individual layers of the composite can be formed. The thermoplastic resin may be selected from the group of polyamides, polypropylene, thermoplastic polyurethane (TPU) or Polyphenylene sulfide (PPS), in particular polypropylene and polyamides
beispielsweise PA 6 und PA 6.6. for example, PA 6 and PA 6.6.
Auf einen gemäß den Schritten a) bis d) ausgebildeten Verbund aus On a formed according to steps a) to d) composite
beschichteter Metallfolie und Faserverbundschicht kann gemäß Schritt e) eine thermoplastische Kunststoffbeschichtung aufgebracht werden. Dies kann beispielsweise durch einseitiges oder beidseitiges Aufbringen einer Folie aus einem thermoplastischen Kunststoff erfolgen. In einer alternativen coated metal foil and fiber composite layer can be applied according to step e) a thermoplastic resin coating. This can be done for example by one-sided or two-sided application of a film of a thermoplastic material. In an alternative
Ausführungsform kann das Aufbringen einer thermoplastischen Kunststoffschicht durch Umspritzen des Verbundes aus beschichteter Metallfolie und Embodiment, the application of a thermoplastic resin layer by molding the composite of coated metal foil and
Faserverbundschicht mit einem thermoplastischen Kunststoff erfolgen. Ein Umspritzen kann in einer Spritzgussmaschine erfolgen. Dies erlaubt ein  Fiber composite layer made with a thermoplastic material. An encapsulation can take place in an injection molding machine. This allows one
Verbinden einer metallischen Barrierefolie, beispielsweise einer beschichteten Aluminiumfolie, mit einem Faserverbundwerkstoffes mit thermoplastischer Matrix, insbesondere einem Organoblech, und ein Verbinden dieses Verbundes mit einem weiteren thermoplastischen Kunststoff in einer Spritzgussmaschine. Connecting a metallic barrier film, for example a coated aluminum foil, with a fiber composite material with a thermoplastic matrix, in particular an organic sheet, and connecting this composite with a further thermoplastic material in an injection molding machine.
Ein Spritzgussverfahren liefert unter anderem den Vorteil, dass eine Einhausung oder Gehäuse werkzeugfallend hergestellt werden kann. Wenn ein Spritzgussteil fertig aus dem Werkzeug erhalten wird, muss dieses insbesondere nicht spanend nachbearbeitet werden. Dadurch können die Herstellungskosten insbesondere im Vergleich zu spanend bearbeiteten Einhausungen oder Gehäusen deutlich reduziert werden. Im Rahmen eines Spritzgießverfahrens kann es sich anbieten, die beschichteteOne of the advantages of an injection molding process is that an enclosure or housing can be produced as a tool. When an injection molded part is finished from the tool, it does not need to be post-machined. As a result, the manufacturing costs can be significantly reduced, in particular compared to machined housings or housings. As part of an injection molding process, it can be offered, the coated
Metallfolie oder den räumlichen Formkörper in der Kavität eines Metal foil or the spatial shaped body in the cavity of a
Spritzgießwerkzeuges anzuordnen. Dies erlaubt, das Umformen und das To arrange injection mold. This allows the forming and the
Umspritzen des Verbundes aus beschichteter Metallfolie und Injection of the composite of coated metal foil and
Faserverbundschicht in einem Werkzeug auszuführen. Fiber composite layer to perform in a tool.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ferner eine Einhausung oder The subject of the present invention is also an enclosure or
Gehäuse für ein Kunststoffbauteil hergestellt gemäß dem vorbeschriebenen Verfahren. Hinsichtlich weiterer technischer Merkmale und Vorteile des erfindungsgemäßenHousing for a plastic component prepared according to the method described above. With regard to further technical features and advantages of the invention
Verfahrens wird hiermit explizit auf die Erläuterungen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Barriereverbund, der erfindungsgemäßen Verwendung, den Figuren sowie der Figurenbeschreibung verwiesen. The procedure is hereby explicitly linked to the explanations the barrier composite according to the invention, the use according to the invention, the figures and the description of the figures referenced.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ferner eine Verwendung eines vorbeschriebenen Barriereverbundes zur Einhausung von Kunststoffbauteilen, insbesondere von Batteriezellen oder Batteriemodulen oder The present invention furthermore relates to a use of a barrier composite as described above for housing plastic components, in particular battery cells or battery modules, or
innendruckbeaufschlagten Bauteilen wie Druckspeichern. pressurized components such as pressure accumulators.
Hinsichtlich weiterer technischer Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Verwendung wird hiermit explizit auf die Erläuterungen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Barriereverbund, dem erfindungsgemäßen Verfahren, den Figuren sowie der Figurenbeschreibung verwiesen. With regard to further technical features and advantages of the use according to the invention, reference is hereby explicitly made to the explanations in connection with the barrier composite according to the invention, the method according to the invention, the figures and the description of the figures.
Beispiele und Zeichnungen Examples and drawings
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Gegenstände werden durch die Zeichnungen veranschaulicht und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Dabei ist zu beachten, dass die Beispiele und Zeichnungen nur beschreibenden Charakter haben und nicht dazu gedacht sind, die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken. Es zeigen Further advantages and advantageous embodiments of the subject invention are illustrated by the drawings and explained in the following description. It should be noted that the examples and drawings are only descriptive and are not intended to limit the invention in any way. Show it
Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Schichtaufbaus einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Barriereverbundes. Fig. 1 is a schematic view of a layer structure of an embodiment of a barrier composite according to the invention.
Die Figur 1 zeigt schematisch einen Querschnitt einer Schichtanordnung eines Barriereverbundes 10. Der Barriereverbund 10 umfasst eine Metallfolie 12, insbesondere eine Aluminiumfolie, einer Dicke von beispielsweise 15 μηη. Die Metallfolie 12 fungiert als Barrierefolie des Barriereverbundes 10. Die Metallfolie 12 weist beidseitig jeweils eine Beschichtung 14 aus einem thermoplastischen Kunststoff auf, insbesondere Polypropylen oder Polyamid 6 oder 6.6, jeweils beispielsweise einer Dicke von 15 μηη. Die beschichtete Metallfolie 12 bildet auf einer Seite einen Verbund mit einer Faserverbundschicht 16 umfassend eine thermoplastische Matrix aus. Die Faserverbundschicht 16 kann ein so genanntes Organoblech, ein imprägniertes und konsolidiertes Gewebe-Halbzeug, mit einem thermoplastischen Kunststoff als Matrix-Werkstoff sein. Das Gewebe-Halbzeug kann eine Dicke von 1 mm aufweisen. Das Organoblech kann insbesondere ein Glasfasergewebe mit Polypropylen oder Polyamid 6 oder Polyamid 6.6 als Matrix aufweisen. Die Faserverbundschicht 16 bzw. das Organoblech ist auf der Seite der Metallfolie 12 angeordnet, die später zur Außenseite des Barriereverbundes 10 orientiert ist. Der Verbund aus beschichteter Metallfolie 12 und FIG. 1 schematically shows a cross-section of a layer arrangement of a barrier composite 10. The barrier composite 10 comprises a metal foil 12, in particular an aluminum foil, having a thickness of, for example, 15 μm. The metal foil 12 acts as a barrier film of the barrier composite 10. The metal foil 12 has on both sides in each case a coating 14 of a thermoplastic material, in particular polypropylene or polyamide 6 or 6.6, in each case for example a thickness of 15 μm. The coated metal foil 12 forms on one side a composite with a fiber composite layer 16 comprising a thermoplastic matrix. The fiber composite layer 16 may be a so-called organic sheet, an impregnated and consolidated fabric semi-finished product, with a thermoplastic material as the matrix material. The fabric semi-finished product may have a thickness of 1 mm. The organic sheet may in particular comprise a glass fiber fabric with polypropylene or polyamide 6 or polyamide 6.6 as the matrix. The fiber composite layer 16 or the organic sheet is arranged on the side of the metal foil 12, which is later oriented to the outside of the barrier composite 10. The composite of coated metal foil 12 and
Faserverbundschicht 16 weist auf beiden Seiten eine thermoplastische  Fiber composite layer 16 has a thermoplastic on both sides
Kunststoffschicht 18 auf. Die Kunststoffschichten 18 können unverstärkt sein oder beispielsweise durch Glaskurzfasern verstärkt. Der Barriereverbund 10 kann eine Wandstärke von 3 mm aufweisen, wobei die die Kunststoffschichten 18 jeweils eine Dicke von ca. 0,9775 mm aufweisen können. Plastic layer 18 on. The plastic layers 18 may be unreinforced or reinforced, for example, by glass short fibers. The barrier composite 10 may have a wall thickness of 3 mm, wherein the plastic layers 18 may each have a thickness of about 0.9775 mm.
Zur Herstellung eines Bauteils, beispielsweise einer Einhausung oder eines Gehäuses, ausgebildet aus einem Barriereverbund 10 kann insbesondere ein Spritzgießverfahren verwendet werden. Als Metallfolie 12 kann hierzu eine dünne Aluminiumfolie, beispielsweise mit einer Dicke von 15 μηη, die beidseitig eine dünne Kunststoff-Beschichtung aufweist, beispielsweise Polypropylen oder Polyamid 6 oder Polyamid 6.6, mit jeweils einer Dicke von 15 μηη bereit gestellt werden. Je nach Form des zu fertigenden Bauteils kann zunächst ein Vorformling aus der beschichteten Aluminiumfolie hergestellt werden. Die Folie bzw. der Vorformling kann dann in die Kavität eines Spritzgießwerkzeuges eingelegt werden. Auf diese kann dann ein Faserverbund mit thermoplastischer Matrix 16 angeordnet werden. Insbesondere kann ein Organoblech genanntes imprägniertes und konsolidiertes Gewebehalbzeug mit thermoplastischer Matrix verwendet werden, beispielsweise ein Glasfasergewebe mit Polypropylen oder Polyamid 6 oder Polyamid 6.6 als Matrix. Das Matrixmaterial ist bevorzugt kompatibel zum Material der Umspritzung. Das Gewebehalbzeug kann in einer Spritzgießmaschine, beispielsweise nachFor the production of a component, for example an enclosure or a housing, formed from a barrier composite 10, an injection molding process can be used in particular. As a metal foil 12 can this purpose a thin aluminum foil, for example, with a thickness of 15 μηη, which has a thin plastic coating on both sides, for example polypropylene or polyamide 6 or polyamide 6.6, each provided with a thickness of 15 μηη. Depending on the shape of the component to be manufactured, a preform can first be produced from the coated aluminum foil. The film or the preform can then be inserted into the cavity of an injection mold. On this then a fiber composite with thermoplastic matrix 16 can be arranged. In particular, a thermoplastic matrix impregnated and consolidated fabric sheet called an organic sheet may be used, for example, a glass fiber cloth with polypropylene or polyamide 6 or polyamide 6.6 as a matrix. The matrix material is preferably compatible with the material of the encapsulation. The tissue half can in an injection molding machine, for example after
Erwärmen, umgeformt werden. Während des Umformvorgangs kann eine Verbindung zu einer bereits in der Kavität des Werkzeuges fixierten Metallfolie bzw. zu einem bereits in der Kavität des Werkzeuges fixierten Vorformling hergestellt werden. Der thermoplastische Beschichtungswerkstoff der Heating, reshaping. During the forming process, a connection can be made to a metal foil already fixed in the cavity of the tool or to a preform already fixed in the cavity of the tool. The thermoplastic coating material of
Aluminiumfolie kann auf einer Seite dazu dienen, eine Verbindung zu einer thermoplastischen Kunststoffschicht oder zu einem Bauteil auszubilden, und auf der anderen Seite eine Verbindung zu dem imprägnierten und konsolidierten Gewebehalbzeug mit thermoplastischer Matrix herzustellen. Diese ist Aluminum foil can serve on one side to form a connection to a thermoplastic layer or to a component, and on the other side to connect to the impregnated and consolidated thermoplastic matrix fabric semi-finished product. This is
vorzugsweise zu einer späteren Außenseite des Barriereverbundes bzw. eines damit hergestellten Bauteils orientiert. Weiterhin kann der thermoplastische Beschichtungswerkstoff der Metallfolie im Falle der Herstellung eines preferably oriented to a later outer side of the barrier composite or a component produced therewith. Furthermore, the thermoplastic coating material of the metal foil in the case of producing a
Vorfomlings, bei dem Folienbereiche überlappen, dazu dienen, diese  Vorfomlings, in which foil areas overlap, serve this purpose
überlappenden Bereiche zu versiegeln. Für eine gute Anbindung ist es bevorzugt, dass der Beschichtungswerkstoff der Metallfolie und der to seal overlapping areas. For a good connection, it is preferred that the coating material of the metal foil and the
Matrixwerkstoff des Gewebehalbzeuges aus dem gleichen Kunststoff ausgebildet sind. Matrix material of the tissue half of the same plastic are formed.
Der Verbund aus imprägniertem und konsolidiertem Gewebehalbzeug mit thermoplastischer Matrix und beschichteter Metallfolie kann anschließend mit dem gleichen Kunststofftyp umspritzt werden, der ebenfalls im Gewebehalbzeug und bei der Beschichtung der Metallfolie Verwendung findet. Vorzugsweise ist das Polypropylen oder Polyamid 6 oder Polyamid 6.6. Hierzu kann zunächst eine Kunststoffschicht auf einer Seite, beispielsweise der Innenseite, und The composite of impregnated and consolidated fabric semi-finished product with thermoplastic matrix and coated metal foil can then be overmolded with the same type of plastic that is also used in the tissue half and in the coating of the metal foil. Preferably, the polypropylene or polyamide is 6 or polyamide 6.6. For this purpose, first a plastic layer on one side, for example, the inside, and
anschließend eine Kunststoffschicht auf der anderen Seite, beispielsweise der Außenseite, angespritzt werden. Dieser Aufbau kann gewährleisten, dass die Barrierefolie im Inneren des Verbundes vor Beschädigungen sowohl von außen als auch von innen geschützt ist. then a plastic layer on the other side, for example, the outside, are molded. This construction can ensure that the barrier film inside the composite is protected against damage both from the outside and from the inside.
Dies ermöglicht die Herstellung von Kunststoffbauteilen für Anwendungen, bei denen über einen langen Zeitraum eine geringe Permeabilität bei gleichzeitiger Dehnung der Bauteile gefordert ist. Beispiele hierfür sind Einhausungen oder Gehäuse für Batteriezellen, die hohe Anforderungen an die This allows the production of plastic components for applications in which a low permeability and simultaneous elongation of the components is required over a long period of time. Examples of this are enclosures or housings for battery cells, which place high demands on the
Barriereeigenschaften der Einhausung über einen Zeitraum von mehreren Jahren bei gleichzeitiger Verspannung der Zellen erfordern, oder Require barrier properties of the enclosure over a period of several years with concomitant tension of the cells, or
innendruckbeaufschlagte Bauteile, wie Druckspeicher. internal pressurized components, such as pressure accumulator.

Claims

Ansprüche  claims
Barriereverbund zur Verringerung der Permeabilität von Kunststoffbauteilen, umfassend eine Metallfolie (12), die beidseitig eine Beschichtung (14) ausgebildet aus einem thermoplastischen Kunststoff aufweist, wobei auf wenigstens einer Seite der beschichteten Metallfolie (12) ein Verbund mit einer Faserverbundschicht (16) umfassend eine thermoplastische Matrix ausgebildet ist. A barrier composite for reducing the permeability of plastic components, comprising a metal foil (12) having on both sides a coating (14) formed of a thermoplastic material, wherein on at least one side of the coated metal foil (12) a composite with a fiber composite layer (16) comprising a thermoplastic matrix is formed.
Barriereverbund nach Anspruch 1 , wobei der thermoplastische Kunststoff der Beschichtung (14) der Metallfolie (12) und der thermoplastischen Matrix der Faserverbundschicht (16) identisch sind. The barrier composite according to claim 1, wherein the thermoplastic of the coating (14) of the metal foil (12) and the thermoplastic matrix of the fiber composite layer (16) are identical.
Barriereverbund nach Anspruch 1 oder 2, wobei der thermoplastische Kunststoff ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Polyamid, Polypropylen, thermoplastisches Polyurethan oder Polyphenylensulfid. Barrier compound according to claim 1 or 2, wherein the thermoplastic material is selected from the group consisting of polyamide, polypropylene, thermoplastic polyurethane or polyphenylene sulfide.
Barriereverbund nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Verbund aus beschichteter Metallfolie (12) und Faserverbundschicht (16) einseitig oder beidseitig eine thermoplastische Kunststoffschicht (18) aufweist. Barrier compound according to one of claims 1 to 3, wherein the composite of coated metal foil (12) and fiber composite layer (16) on one or both sides of a thermoplastic resin layer (18).
Barriereverbund nach Anspruch 4, wobei die thermoplastische A barrier composite according to claim 4, wherein the thermoplastic
Kunststoffschicht (18) ein Verstärkungsmaterial umfasst.  Plastic layer (18) comprises a reinforcing material.
Bauteil, insbesondere Einhausung oder Gehäuse, ausgebildet aus einem Barriereverbund (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5. Component, in particular housing or housing, formed from a barrier composite (10) according to one of claims 1 to 5.
Kunststoffbauteil, umfassend einen Barriereverbund (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, insbesondere als Einhausung oder Gehäuse. Plastic component, comprising a barrier composite (10) according to one of claims 1 to 5, in particular as a housing or housing.
8. Verfahren zur Herstellung eines Bauteils, insbesondere einer Einhausung oder eines Gehäuses, ausgebildet aus einem Barriereverbund (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 umfassend die folgenden Verfahrensschritte: a) Bereitstellen einer Metallfolie (12), die beidseitig eine Beschichtung (14) mit einem thermoplastischen Kunststoff aufweist; 8. A method for producing a component, in particular an enclosure or a housing, formed from a barrier composite (10) according to one of claims 1 to 5, comprising the following method steps: a) providing a metal foil (12) having a coating (14) on both sides comprising a thermoplastic material;
b) optional Ausbilden eines räumlichen Formkörpers aus der beschichteten Metallfolie (12);  b) optionally forming a shaped body of the coated metal foil (12);
c) Anordnen eines Faserverbundwerkstoffes mit einer thermoplastischen Matrix (16) auf der beschichteten Metallfolie (12);  c) arranging a fiber composite material with a thermoplastic matrix (16) on the coated metal foil (12);
d) Umformen der beschichteten Metallfolie (12) und des  d) forming the coated metal foil (12) and the
Faserverbundwerkstoffes (16) zu einem Verbund; und  Fiber composite material (16) to a composite; and
e) optional Aufbringen einer thermoplastischen Kunststoffschicht (18) einseitig oder beidseitig auf dem ausgebildeten Verbund aus beschichteter Metallfolie und Faserverbundschicht.  e) optionally applying a thermoplastic resin layer (18) on one side or both sides on the formed composite of coated metal foil and fiber composite layer.
9. Einhausung oder Gehäuse für ein Kunststoffbauteil, hergestellt gemäß einem Verfahren nach Anspruch 8. 9. housing or housing for a plastic component, produced according to a method according to claim 8.
10. Verwendung eines Barriereverbundes (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 zur Einhausung von Kunststoffbauteilen, insbesondere von Batteriezellen oder Batteriemodulen oder innendruckbeaufschlagten Bauteilen wie Druckspeichern. 10. Use of a barrier composite (10) according to any one of claims 1 to 5 for the enclosure of plastic components, in particular of battery cells or battery modules or internal pressure-loaded components such as pressure accumulators.
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