Title:
Selbsthaftender Kunststoff zur lsolation von Metalloberflächen
Kind Code:
A1


Abstract:

Verfahren zur Beschichtung einer Metalloberfläche mit einem Kunststoff und Komponente mit einer mit einem Kunststoff beschichteten Metalloberfläche, wobei das Verfahren aufweist: Bereitstellen einer Komponente mit einer Metalloberfläche; Bereitstellen eines Kunststoffs mit wenigstens einer funktionellen Gruppe aus einer Säureverbindung und/oder Silanverbindung, wodurch ein selbsthaftender Kunststoff hergestellt wird; Spritzgießen oder Extrudieren des selbsthaftenden Kunststoffs auf die Komponente, sodass dieser direkt auf die Metalloberfläche beaufschlagt wird und so die Metalloberfläche wenigstens teilweise beschichtet.




Inventors:
Specht, Klaus, Dr. (84144, Geisenhausen, DE)
Reißenweber, Dirk (96237, Ebersdorf, DE)
Sommavilla, Harald (Sankt Peter am Hart, AT)
Heigl, Christian (94559, Niederwinkling, DE)
Steer, Peter (80686, München, DE)
Application Number:
DE102014004430A
Publication Date:
10/01/2015
Filing Date:
03/27/2014
Assignee:
ALANOD GmbH & Co. KG, 58256 (DE)
Lisa Dräxlmaier GmbH, 84137 (DE)
Domestic Patent References:
DE112010004666T5N/A2013-01-31
DE112008001402T5N/A2010-06-24
DE102008052619A1N/A2010-04-22
DE112005003235T5N/A2007-10-31
DE4440394A1N/A1995-05-18



Foreign References:
EP07218311996-07-17
EP10242442010-01-27
WO2004050351A12004-06-17
Claims:
1. Verfahren zur Beschichtung einer Metalloberfläche mit einem Kunststoff, wobei das Verfahren aufweist:
Bereitstellen einer Komponente (10, 20) mit einer Metalloberfläche;
Bereitstellen eines Kunststoffs mit wenigstens einer funktionellen Gruppe aus einer Säureverbindung und/oder Silanverbindung, wodurch ein selbsthaftender Kunststoff (30) hergestellt wird;
Spritzgießen oder Extrudieren des selbsthaftenden Kunststoffs (30) auf die Komponente (10, 20), sodass dieser direkt auf die Metalloberfläche beaufschlagt wird und so die Metalloberfläche wenigstens teilweise beschichtet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zu beschichtende Komponente ein erstes und ein davon verschiedenes zweites Metall, die miteinander verbunden sind, aufweist, wobei die Beschichtung den Verbindungsbereich (50) der beiden Metalle einschließt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zu beschichtende Komponente ein erstes und ein davon verschiedenes zweites Metall, die voneinander getrennt sind, aufweist, wobei eine Verbindung der beiden Komponenten (10, 20) mit dem selbsthaftenden Kunststoff (30) erzeugt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Metall Aluminium oder eine Aluminiumlegierung und das zweite Metall Kupfer oder eine Kupferlegierung sind.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zu beschichtende Komponente (10, 20) einen Flachleiter und/oder eine oder mehrere Kontaktfahnen aufweist.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponente (10, 20) einen Spalt (S), eine Schnittkante oder eine Öffnung (40) aufweist, der bzw. die beim Spritzguss oder Extrudieren mit dem selbsthaftenden Kunststoff (30) gefüllt wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beaufschlagung des selbsthaftenden Kunststoffs (30) auf die auf eine Temperatur von 120 bis 220°C vorgewärmte Metalloberfläche erfolgt.

8. Komponente (10, 20) mit einer mit einem Kunststoff (30) beschichteten Metalloberfläche, wobei der Kunststoff (30) wenigstens eine funktionelle Gruppe aus einer Säureverbindung und/oder Silanverbindung aufweist.

9. Komponente (10, 20) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die beschichtete Metalloberfläche ein erstes und ein davon verschiedenes zweites Metall, die miteinander verbunden sind, aufweist, wobei die Beschichtung den Verbindungsbereich (50) der beiden Metalle einschließt.

10. Komponente (10, 20) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die beschichtete Metalloberfläche ein erstes und ein davon verschiedenes zweites Metall, die voneinander getrennt sind, aufweist, wobei eine Verbindung der beiden Metalloberflächen aus dem selbsthaftenden Kunststoff (30) besteht.

11. Komponente (10, 20) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Metall Aluminium oder eine Aluminiumlegierung und das zweite Metall Kupfer oder eine Kupferlegierung sind.

12. Komponente (10, 20) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die beschichtete Komponente (10, 20) einen Flachleiter und/oder eine oder mehrere Kontaktfahnen aufweist.

13. Komponente (10, 20) nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass diese einen Spalt (S), eine Schnittkante oder eine Öffnung (50) aufweist, der bzw. die mit dem Kunststoff (30) gefüllt ist.

14. Verfahren oder Komponente (10, 20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der selbsthaftende Kunststoff (30) zumindest einen der folgenden Stoffe aufweist:
• Polypropylen-Copolymer oder Polyethylen-Copolymer,
• thermoplastisches Elastomer,
• Polyvinylchlorid (PVC),
• Styrolpolymerisate oder Blends mit Styrolpolymeren,
• ein Polyamid (PA) oder ein Polyamid-Blend,
• Silikon.

15. Verfahren oder Komponente (10, 20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Säureverbindung des Kunststoffs (30) ein Maleinsäure-Anhydrid umfasst.

16. Verfahren oder Komponente (10, 20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Metalloberfläche zumindest teilweise verzinnt, vernickelt, versilbert, vergoldet oder verchromt ausgeführt ist.

Description:
Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beschichtung einer Metalloberfläche mit einem Kunststoff und eine Komponente mit einer mit einem Kunststoff beschichteten Metalloberfläche.

Hintergrund der Erfindung

Bei der Beschichtung oder Ummantelung von Metallprofilen mit einem Kunststoff ist zur stofflichen Verbindung der beiden Materialien ein Haftvermittler üblich, wie es beispielsweise in der EP 1 024 244 B2 beschrieben ist. Insbesondere bei Fahrzeuganwendungen resultieren aus dieser Vorgehensweise Nachteile, die im Folgenden dargelegt werden sollen:
Im Rahmen der zunehmenden Gewichtsreduzierung finden beim Fahrzeugbau Aluminiumkomponenten Verwendung, auch bei Bestandteilen der Stromversorgung. Für die Übergangsstellen zu den Verbrauchern werden in der Regel Kupferkomponenten verwendet. Aufgrund der unterschiedlichen Potentiale in der elektrochemischen Spannungsreihe findet eine Korrosion zwischen Kupfer und Aluminium bei Anwesenheit von Feuchtigkeit und Sauerstoff statt. Um die Korrosion zu unterbinden, muss der Übergangsbereich zwischen den Materialien hermetisch abgedichtet sein. Insbesondere soll die Funktionalität des Übergangsbereichs über die Fahrzeuglebensdauer garantiert werden. Aufgrund der niedrigen Materialkosten, der geringen Verarbeitungstemperatur und der geringen Prozesszeit bieten sich zur Isolation, d. h. zur Ummantelung der stromführenden Metallkomponenten, Polypropylen bzw. allgemein Polyolefine sowie Copolymere oder Blends aus dieser Kunststoffgruppe an.

Bei der oben angesprochenen Materialverbindung zwischen unterschiedlichen Metallen (etwa Kupfer und Aluminium), sind herstellungsbedingt oft Freiräume, Spalte oder andere Öffnungen vorhanden, in die Luft eindringen und Wasserablagerungen erfolgen können. Ferner kann durch Kapillarwirkungseffekte eine Feuchtigkeitsanreicherung stattfinden. Diese führt zur elektrochemischen Korrosion der Metalle.

Aus diesem Grund ist eine optimale Haftung zwischen Metallkomponente und aufgebrachtem Kunststoff wünschenswert. Hierfür wurde im Stand der Technik ein Haftvermittler oder Primer auf die zu beschichtende oder zu ummantelnde Metalloberfläche aufgebracht, etwa per Sprüh- oder Walzauftrag, Lackierung, Bedruckung usw. Dadurch haftet zwar der Kunststoff gut an den Abschnitten des Metalls, an denen ein Kleberauftrag erfolgt ist, allerdings ist eine Spaltgängigkeit, d. h. das Vermögen des Kunststoffs Spalte, kapillare Freiräume oder nicht haftvermittelte Bereiche zu füllen und darin mit dem Metall eine feste Verbindung einzugehen, stark reduziert. Eine Anhaftung des Kunststoffs im Spalt und damit ein abgedichteter, ausgefüllter Freiraum kann so nur sehr schwer erzielt werden. Insbesondere kann durch diese nicht anhaftende Kunststoffmasse wiederum ein Kapillarraum geschaffen werden, in den Feuchtigkeit eindringen kann (Delaminationseffekt). Liegt dieser Bereich im Taupunkt eines Bauteils oder eines Fahrzeugs wird nach längerer Zeit Feuchtigkeit abgelagert, was nach Jahren zu Feldausfällen führen kann.

Beschreibung der Erfindung

Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Beschichtung einer Metalloberfläche mit einem Kunststoff sowie eine Komponente mit einer mit einem Kunststoff beschichteten Metalloberfläche bereitzustellen, womit sich die Lebensdauer der beschichteten Komponente erhöhen lässt, insbesondere wenn diese einen Verbindungsbereich aus verschiedenen Metallen, Spalte, Schnittkanten und/oder andere Öffnungen aufweist.

Die Aufgabe wird mit einem Verfahren gemäß Anspruch 1 und mit einer Komponente gemäß Anspruch 8 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen folgen aus den Unteransprüchen, der folgenden allgemeinen Beschreibung der Erfindung sowie der Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen.

Wenn im Folgenden von einer Beschichtung oder Ummantelung einer Metalloberfläche die Rede ist, dann bedeutet dies nicht, dass die gesamte Metalloberfläche oder die gesamte die Metalloberfläche tragende Komponente – etwa ein Flachleiter, eine Kontaktfahne oder ein Kontaktstecker – vollständig beschichtet oder ummantelt sein müssen. Es kommt vielmehr darauf an, dass der Kunststoff wenigstens teilweise direkt auf die Metalloberfläche aufgebracht wird, d. h. ohne Zwischenschicht aus einem Haftvermittler (auch als „Primer” oder einfach „Kleber” bezeichnet). Die Metalloberfläche und der Kunststoff gehen insofern wenigstens partiell direkt eine stoffschlüssige Verbindung ein. Erzielt wird dies dadurch, dass der Kunststoff mit wenigstens einer funktionellen Gruppe aus einer Säureverbindung und/oder Silanverbindung versehen wird, wodurch ein selbsthaftender Kunststoff hergestellt wird.

Es kann somit auf einen Auftrag eines Haftvermittlers auf die Metalloberfläche verzichtet werden, was nicht nur den Beschichtungsprozess, also konkret den Spritzgießprozess oder Extrusionsprozess, vereinfacht, sondern zudem eine Reihe von weiteren vorteilhaften Wirkungen nach sich zieht: Anstelle einer Primerung der Metalloberfläche mit Maskierung, eines zusätzlichen, kostenintensiven Materials, einer Vorwärmung, dem eigentlichen Beschichtungsprozess und der Prozess-Infrastruktur (beispielsweise mit Ablüftungsanlage usw.) kann in einem Prozess (Spritzguss, Extrusion) eine Isolation und Abdichtung der Metalloberfläche erzielt werden. Daraus folgt eine Zeitersparnis und Kostenersparnis aufgrund des geringeren Prozessaufwands. Darüber hinaus lassen sich Freiräume, Spalte, Öffnungen und dergleichen ohne Kavitätenbildung und mit ausgezeichneter Haltbarkeit herstellen, da diese einfach im Spritzgussverfahren oder in der Extrusion ausgefüllt werden. Ein Ablösen des Kunststoffs findet aufgrund der selbsthaftenden Eigenschaften nicht statt.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist die zu beschichtende Komponente ein erstes und ein davon verschiedenes zweites Metall auf, die miteinander verbunden sind. Die beiden Metallkomponenten können beispielsweise als walzplattiertes Bimetall oder als überlappend aufeinander verschweißte Metallplättchen ausgeführt sein. Im Automobilbereich kommen hier insbesondere Kupfer bzw. Kupferlegierungen und Aluminium bzw. Aluminiumlegierungen zum Einsatz. Die Beschichtung oder Ummantelung mit dem selbsthaftenden Kunststoff schließt den Verbindungsbereich der beiden Metalle ein. „Einschließen” ist hier selbstverständlich nicht als rundum, hermetisch abgeschlossene Einfassung zu verstehen, sondern so, dass der Übergangsbereich oder Kontaktbereich der beiden Metallkomponenten mit dem selbsthaftenden Kunststoff beschichtet ist. Durch den Spritzguss oder die Extrusion wird nun sichergestellt, dass der selbsthaftende Kunststoff vollständig in Ecken, Kanten, Flächen, Hohlräume, Spalte, Öffnungen, die im Verbindungsbereich der beiden Metalle vorliegen können, eindringt, diese ausfüllt und abdichtet, isoliert und verbindet. Damit wird sichergestellt, dass keine Luft und keine Feuchtigkeit an die sensiblen Bereiche der Metallübergänge heran tritt, sodass eine Korrosion vermieden oder zumindest auf ein Minimum reduziert wird.

In einer Ausführungsform weist die zu beschichtende Komponente ein erstes und ein davon verschiedenes zweites Metall auf, die voneinander getrennt sind. Eine Verbindung der beiden Komponenten wird dabei mit dem selbsthaftenden Kunststoff erzeugt.

Das oben dargelegte Verfahren findet insbesondere bei der Ummantelung von Flachleitern mit seitlichen Abgängen Anwendung. Der Flachleiter kann dann aus dem ersten Metall, z. B. aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, und die seitlichen Abgänge können aus dem zweiten Metall, z. B. aus Kupfer oder einer Kupferlegierung, bestehen. Hier können all die seitlichen Abgänge, die etwa durch Kontaktfahnen realisiert werden, auf einfache und doch äußerst zuverlässige Weise abgedichtet und isoliert werden. Selbstverständlich ist die Anwendung des hier dargestellten Konzepts weitergehend, wobei Kontaktstecker, mehrschichtige Flachleiter, sogenannte B+Leitungen und andere stromführende Metallkomponenten genannt seien. Insbesondere eine Verbindung aus Metallen mit unterschiedlichen elektrochemischen Spannungspotentialen kann so effektiv gegen Korrosion geschützt werden.

Eine Verbesserung der Oberflächenanhaftung des selbsthaftenden Kunststoffes auf der Metalloberfläche kann durch eine Anodisierung (z. B. 'Flash-Anodisierung') zumindest eines Teils der Metalloberfläche erreicht werden.

Weiterhin kann zumindest ein Teil der Metalloberfläche vollständig oder teilweise verzinnt, vernickelt, versilbert, vergoldet oder verchromt ausgeführt sein.

Vorzugsweise finden als selbsthaftende Kunststoffe Polypropylen- oder Polyethylen-Copolymere mit eingebauten funktionellen Gruppen aus Säureverbindungen oder Silanverbindungen Anwendung. Als geeignete Säureverbindung hat sich hier Maleinsäure-Anhydrid herausgestellt. Auch der Einsatz eines thermoplastischen Elastomers, von Polyvinylchlorid (PVC), von Styrolpolymerisaten oder Blends mit Styrolpolymeren, eines Polyamids (PA) oder eines Polyamid-Blends sowie Silikon ist möglich.

Durch Anwendung eines üblichen Prozessdrucks beim Spritzguss (incl. Nachdruck) oder der Extrusion, wird eine ausgezeichnete Haftfähigkeit erzielt. Bevorzugt liegt die Schmelzetemperatur des Kunststoffs beim Spritzguss oder der Extrusion im üblichen Bereich. Durch eine Polymermodifikation der Molmasse bzw. Molekülkettenlänge oder durch Additive kann die Viskosität, d. h. die Spaltgängigkeit des selbsthaftenden Kunststoffs noch gesteigert werden. Eine Vorwärmung der mit der Kunststoffmasse zu verbindenden Metalle zwischen 120°C bis 220°C ist für eine optimale, chemische Verbindung im Spritzgießprozess oder der Extrusion bevorzugt.

Die vorliegende Erfindung ist ganz besonders zur Beschichtung bzw. Ummantelung von stromführenden Komponenten im Automobilbau geeignet. Denn gerade im Automobilbau, bei der herrschenden Konkurrenz, kommt es auf ausgesprochen effiziente Herstellungsverfahren an, bei dennoch ausgezeichneter Qualität und Haltbarkeit. Die hier dargestellte Beschichtungstechnik ist im Hinblick auf diese Ziele geeignet, da sich eine Erhöhung der Lebensdauer der beschichteten Komponenten bei vereinfachter Herstellung erzielen lässt. Nichtsdestotrotz ist die Erfindung auch in anderen Bereichen umsetzbar und nützlich. Beispielhaft seien genannt: der Transportbereich allgemein, d. h. zusätzlich zum Automobilbereich, Luftfahrt, Raumfahrt, Schifffahrt, Schienenverkehr; Maschinenbau, Möbelbau, Elektrik- und Elektronikbereich, insbesondere Unterhaltungselektronik, Medizintechnik, Gebäudetechnik, der Hochbau- bzw. Trockenbaubereich und der Tief- und Straßenbaubereich. Darüber hinaus sind weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen ersichtlich. Die dort beschriebenen Merkmale können alleinstehend oder in Kombination mit einem oder mehreren der oben erwähnten Merkmale umgesetzt werden, insofern sich die Merkmale nicht widersprechen. Die folgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen erfolgt dabei unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die 1a bis 1h zeigen Querschnitte länglicher ummantelter Profile.

Die 2a und 2b zeigen Querschnitte durch je einen Verbindungsbereich zweier unterschiedlicher Metalle, die einmal unter Verwendung eines Schweißverfahrens (2a) und einmal unter Verwendung von Walzplattieren (2b) verbunden sind.

Die 3a bis 3d zeigen lokal umspritzte oder mittels Extrusion ummantelte Verbindungsbereiche zweier Metallkomponenten.

4a bis 4d zeigen Abwandlungen der Querschnitte der 3a bis 3d, wobei die Metallkomponenten bereits teilweise ummantelt sind.

Die 5a und 5b zeigen Querschnitte eines lokal umspritzten Flachmetalls und eines angeschweißten Litzenleiters.

Die 6 zeigt exemplarisch eine lokal umspritzte oder mittels Extrusion ummantelte Komponente, angebracht an einem isolierten Flachleiter, wobei die Kontaktseite mit einer Metallisierung beschichtet ist.

Die 7 zeigt schematisch und exemplarisch einen Herstellungsweg mit einem Extrusionswerkzeug und anderen Stationen.

Wege zur Ausführung der Erfindung

Die 1a bis 1h zeigen Querschnitte durch verschiedene beispielshafte Profile mit kontinuierlichen und/oder diskontinuierlichen Abgängen. Hier und in allen weiteren Figuren bezeichnet das Bezugszeichen 10 einen Profilhauptkörper, der in den 1a bis 1h senkrecht zur Papierebene länglich ausgebildet ist. Die Profilhauptkörper sind stromleitende Komponenten, etwa aus Aluminium. Abgänge, die an dem Profilhauptkörper 10 vorgesehen sind, sind allgemein mit dem Bezugszeichen 20 bezeichnet. Die Angänge 20 bestehen aus demselben oder aus einem anderen Material als der Profilhauptkörper 10. Verschiedene Abgänge 20 können zudem aus unterschiedlichen Materialien vorgesehen sein. Die Abgänge 20 sind gewöhnlich seitlich am Profilhauptkörper 10 vorgesehen, sie können an mehreren Seiten des Profilhauptkörpers 10, kontinuierlich oder diskontinuierlich vorgesehen sein.

Die hier dargestellten Profilhauptkörper 10 sind besonders zur Verwendung als einlagiger oder mehrlagiger Flachleiter zur Verbauung im Automobilbau geeignet. Der Profilhauptkörper 10 und die seitlichen Abgänge 20, die zusammen in allgemeiner Bezeichnung etwa eine „Komponente” bilden, sind somit bevorzugt stromführend. Die Profile in den 1a bis 1h zeigen allerdings, dass andere Ausführungsvarianten möglich sind; die hier dargestellten Querschnitte verdeutlichen beispielhaft die Anwendungsbreite der ummantelten Profile über viele Industriezweige. In der 1d ist beispielsweise ein ummanteltes Profil dargestellt, das nicht nur zwei als Flachleiter ausgebildete Hauptkörper 10 mit zugehörigen seitlichen Abgängen 20, sondern darüber hinaus ein weiteres einextrudiertes bzw. ummanteltes Material 100, das etwa ein Lichtleiter oder Litzenleiter sein kann, aufweist. Ganz allgemein können der Profilhauptkörper 10 und die seitlichen Abgänge 20 stromführend, lichtleitend, fluidführend, mechanisch stabilisierend, zur Befestigung oder zu einem anderen Zweck vorgesehen sein. Im Falle der elektrischen Leitung sind der Profilhauptkörper 10 und/oder die seitlichen Abgänge 20 vorzugsweise insgesamt aus Metall, insbesondere aus Aluminium oder Kupfer, hergestellt. Der Profilhauptkörper 10 und/oder die seitlichen Abgänge 20 können Glasfasern aufweisen und/oder aus einem transparenten Kunststoff, wie beispielsweise Polycarbonat oder PMMA, bestehen, sofern sie eine Metalloberfläche aufweisen. Die seitlichen Abgänge 20 können auch aus mehreren miteinander verbundenen Metallen, insbesondere aus Aluminium und Kupfer, aufgebaut sein. Grundsätzlich können hierbei der Profilhauptkörper 10 und/oder der seitliche Abgang 20 aus leitfähigen oder nicht leitfähigen Materialien oder Bestandteilen bestehen.

Die oben angesprochene Befestigungsfunktion als mögliche Ausführungsform der Abgänge ist in der 1f veranschaulicht, in der an dem Profilhauptkörper 10 ein partiell ummanteltes Befestigungselement 20, das etwa ein Metallclip sein kann, vorgesehen ist. Ein solches Befestigungselement 20 mit Bezug auf einen rohrförmigen Profilhauptkörper 10 ist in der 1h dargestellt.

Aus der 1g geht ein Profil hervor, bei dem ein aus dem Profilhauptkörper 10 herausgestanzter, teilummantelter Abgang (Ausklinkung) vorgesehen ist. Es kann sich hierbei um eine Kontaktfahne zur elektrischen Kontaktierung oder auch um ein Befestigungselement handeln.

In allen Figuren bezeichnet das Bezugszeichen 30 eine Kunststoffkomponente (oder „Kunststoff”), die als Ummantelung mit dem Profilhauptkörper 10 stoffschlüssig in Verbindung steht. Die Kunststoffkomponente 30 ummantelt den Profilhauptkörper 10 teilweise oder vollständig, ohne allerdings die Abgänge 20 vollständig zu ummanteln, wobei die 1g eine Ausnahme hierzu darstellt. Es sei an dieser Stelle erwähnt, dass die Kunststoffkomponente 30 die seitlichen Abgänge 20 zwar nicht vollständig ummanteln muss, aber wenigstens im Bereich der Übergänge zwischen den seitlichen Abgängen 20 und den Profilen 10 vorhanden ist. Die stoffschlüssige Verbindung der Kunststoffkomponente 30 mit dem Profilhauptkörper 10 wird wenigstens teilweise dadurch erzielt, dass die Kunststoffkomponente 30 ein selbsthaftender Kunststoff ist. Der selbsthaftende Kunststoff weist neben einer Basiskunststoffkomponente – etwa Polypropylen, Polyethylen oder allgemein Polyolefin – und eine oder mehrere eingebaute funktionelle Gruppen aus Säureverbindungen und/oder Silanverbindungen auf.

In der 1g ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem neben der stoffschlüssigen Ummantelung mit der Kunststoffkomponente 30 noch eine weitere Kunststoffkomponente 31 am Hauptkörper oder auch an der Kunststoffkomponente 30 angebracht und/oder damit stoffschlüssig verbunden ist. Diese kann beispielsweise als Dichtungslippe ausgebildet sein.

Die 2a und 2b zeigen je einen Verbindungsbereich zweier unterschiedlicher Metallelemente, wobei hier eine Anschlussfahne 20, etwa aus Kupfer, mit einem Profilhauptkörper 10, etwa aus Aluminium, im Verbindungsbereich 50 miteinander verbunden sind. In der 2a wurden die beiden Teile 10 und 20 miteinander verschweißt. In der 2b erfolgte die Verbindung mittels Walzplattieren. In beiden Fällen können Spalte oder allgemein Freiräume S verbleiben, die durch das Spritzgießen oder Extrudieren der selbsthaftenden Kunststoffkomponente 30 wasser- und luftdicht ausgefüllt werden. Im Falle der früher üblichen Verwendung eines Haftvermittlers zur Erzielung der Verbindung zwischen der Kunststoffkomponente 30 und dem Profilhauptkörper 10 bzw. den Abgängen 20 fand in den Spaltbereichen S oft genug keine ausreichende stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Metall und dem Kunststoff statt, sodass diese Stellen anfällig für Korrosion waren.

In den 3a bis 3d sind lokal umspritzte oder ummantelte Profile oder Elemente mit Abgängen 20 gezeigt. Im Verbindungsbereich 50 der beiden Metallteile wurde die selbsthaftende Kunststoffkomponente 30 aufextrudiert oder gespritzt. Die 3a und 3b entsprechen den 2a und 2b, wobei die Beschichtung bzw. Ummantelung im Verbindungsbereich 50 gezeigt ist. Weitere Profile sind in den 3c und 3d gezeigt. Aus der 3c geht hervor, dass Öffnungen 40, die als Bereiche der „Verkrallung” dienen, mit dem selbsthaftenden Kunststoff 30 gefüllt sein können. Eine solche Verkrallung wird effektiv durch den hier verwendeten selbsthaftenden Kunststoff 30 ermöglicht. Eine andere Geometrie geht aus der 3d hervor.

Die Profile der 4a bis 4d entsprechen den Profilen der 3a bis 3d, wobei Fälle gezeigt sind, in denen der Profilhauptkörper 10 bereits eine vorhandene Ummantelung 31 und/oder die Abgänge 20 bereits eine Kunststoffummantelung 32 aufweisen. Der selbsthaftende Kunststoff 30 und die hier zuvor aufgebrachten Kunststoffummantelungen 31 und 32 überlappen teilweise und gehen eine enge und sichere Verbindung ein, wodurch ein noch höherer Schutz der ummantelten Komponente, insbesondere des Verbindungsbereichs 50 zwischen den beiden Metallteilen 10 und 20 hergestellt wird.

Die 5a und 5b zeigen weitere Ausführungsformen, in denen an den Profilhauptkörper 10 oder den Abgang 20 ein Litzenleiter 60 angeschweißt ist. Der angeschweißte Litzenleiter 60 ist ebenfalls zumindest teilweise mit einer Kunststoffkomponente 33 ummantelt. Die Litzen des Litzenleiters 60 sind mit dem Bezugszeichen 61 bezeichnet. Aufgrund der unmittelbaren stoffschlüssigen Verbindung des selbsthaftenden Kunststoffs 30 ist eine vollständige Abdichtung sogar im Verbindungsbereich 50 mit einem Litzenleiter möglich, was bisher unter Zuhilfenahme eines Haftvermittlers ausgesprochen schwierig war.

Die 6 zeigt exemplarisch eine an einem Flachleiter 11 angebrachte Komponente mit einem Profilhauptkörper 10 und einem Abgang 20, wobei der Kontaktbereich des Abgangs 20 mit einer Metallisierung 70 beschichtet ist. Bei der Metallisierung 70 kann es sich um eine zumindest teilweise Verzinnung, Vernickelung, Versilberung, Vergoldung oder Verchromung handeln. Der Flachleiter 11 ist bereits mit einer Kunststoffummantelung 31 als Isolationsmaterial beschichtet. Die selbsthaftende Kunststoffkomponente 30 beschichtet bzw. behaftet überlappend die Kunststoffummantelung 31 des Flachleiters 11, den Flachleiter 11, den Profilhauptkörper 10, den Abgang 20 sowie die metallisierte Oberfläche 70 des Abgangs 20. Die selbsthaftende Kunststoffkomponente 30 isoliert somit einen weiteren Kunststoff, drei unterschiedlichen Metalloberflächen und eine metallisierte Oberfläche nach außen ab und verhindert somit ein Eindringen von z. B. Feuchtigkeit an die kritischen Übergangsbereiche 50.

Die 7 zeigt schematisch einen Extrusionsprozess mit Extrusionswerkzeug und weiteren Stationen. Das Extrusionswerkzeug ist mit dem Bezugszeichen 200 und der Extruder mit 201 bezeichnet. Vor der Extrusion im Extrusionswerkzeug 200, das einen Extruder 201 aufweist, findet eine Vorwärmung der zu ummantelnden Komponente, d. h. etwa des Profilhauptkörpers 10 mit Abgängen 20, auf eine Temperatur vorzugsweise zwischen 150°C bis 220°C statt. Zur Beaufschlagung eines Polypropylens auf Aluminium hat sich eine Vorwärmung von 180°C als geeignet erwiesen. Diese Vorwärmung geschieht an der Station 210. Durch das Vorwärmen der zu ummantelnden Komponente wird die stoffschlüssige Verbindung mit dem selbsthaftenden Kunststoff 30 deutlich verbessert oder in manchen Fällen, in Abhängigkeit der verwendeten Materialien, sogar erst ermöglicht. An der als „Coil” 220 bezeichneten Station findet die Bereitstellung der zu ummantelnden Komponente statt, die hier als ein Aluminiumband zur Herstellung eines Flachleiters als Profilhauptkörper 10 vorgesehen ist. Dies ist selbstverständlich ausgesprochen beispielhaft, und ob nun ein Aluminiumband von einer Rolle abgewickelt wird und anschließend der Heizvorrichtung 210 und dann dem Extrusionswerkzeug 200 zugeführt wird, oder ob die zu ummantelnde Komponente auf andere Weise zugeführt wird, ist hier nicht entscheidend. Nach der Extrusion (oder alternativ dem Spritzguss) findet gegebenenfalls eine Kalibrierung in einer Kalibriervorrichtung 230, wodurch das Produkt auf das spätere Produktmaß gebracht wird, gefolgt von einer Abkühlung im Wasserbad 240 bei etwa 10°C statt, und schließlich wird die ummantelte Komponente in einer Zuschnittvorrichtung 250 mittels eines Messers oder einer Säge 251 zugeschnitten und an der Station 260 verpackt. Bei dem hier dargestellten Prozess kommt etwa eine Transport- oder Bandgeschwindigkeit von etwa 4 bis 5 m pro Minute in Betracht.

Die folgenden Kunststoffe zum Beispiel sind für die beschriebenen Ausführungsformen geeignet:

  • – Selbsthaftende Polyolefine, besonders selbsthaftendes Polypropylen und Polyethylen; Ethylen/Ethylacrylat-Copolymere;
  • – Maleinsäureanhydrid gepfropftes EPM oder EPDM (Ethylen/Propylen/Dien-Copolymere); Ethylen/Buten-Copolymer;
  • – Thermoplastische Elastomere (TPE), d. h. Blends wie z. B. TPE-V Thermoplast/Elastomerblends vernetzt (PTV) oder TPE-O Thermoplast/Elastomerblends unvernetzt (TPO) bzw. Copolymere wie z. B. TPE-U thermoplastische Polyurethane (TPU), TPE-E thermoplastische Copolyester (TPC), TPE-A Polyether-Blockamide (TPA) oder TPE-S Styrol-Blockcopolymere (TPS); die polar bzw. Metall-anhaftend sind; eine Oberflächenaktivierung über Plasmabehandlung kann von Vorteil sein;
  • – Polyvinylchlorid (PVC) als ein polares Polymermaterial; so können beispielsweise Drähte, Profile usw. mit PVC im Extrusionsprozess ummantelt werden;
  • – Styrolpolymerisate, wie etwa Polystyrol (PS), deren Homopolymere und Copolymere, Acrylnitril/Butadien/Styrolpfropfpolymere (ABS), Styrol/Acrylnitrilcopolymere (SAN), Styrol/Butadien/Styrol-Blockpolymere (SBS) können ebenfalls mit einem Haftvermittler, wie z. B. MAH (Maleinsäure Anhydrid) gepfropft werden;
  • – Polyamide (PA) und deren Copolymerisate oder Blends (Mischungen);
  • – Silikone, insbesondere LSR-Varianten (Liquid Silicone Resins).

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

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Zitierte Patentliteratur

  • EP 1024244 B2 [0002]