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Title:
BARRIER COMPOSITE FOR PLASTIC COMPONENTS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2014/114759
Kind Code:
A1
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.

Inventors:
VOGEL VERONIKA (DE)
ACKERMANN JENS (DE)
Application Number:
PCT/EP2014/051419
Publication Date:
July 31, 2014
Filing Date:
January 24, 2014
Export Citation:
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Assignee:
BOSCH GMBH ROBERT (DE)
International Classes:
B29C70/08; B32B15/08; F17C1/04; H01M2/02
Domestic Patent References:
WO1991014556A11991-10-03
Foreign References:
DE20015425U12001-02-15
EP2570258A12013-03-20
GB849121A1960-09-21
DE102010024383A12011-12-15
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Claims:
Ansprüche

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.

Barriereverbund nach Anspruch 1 , wobei der thermoplastische Kunststoff der Beschichtung (14) der Metallfolie (12) und der thermoplastischen Matrix der Faserverbundschicht (16) identisch sind.

Barriereverbund nach Anspruch 1 oder 2, wobei der thermoplastische Kunststoff ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Polyamid, Polypropylen, thermoplastisches Polyurethan oder Polyphenylensulfid.

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.

Barriereverbund nach Anspruch 4, wobei die thermoplastische

Kunststoffschicht (18) ein Verstärkungsmaterial umfasst.

Bauteil, insbesondere Einhausung oder Gehäuse, ausgebildet aus einem Barriereverbund (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5.

Kunststoffbauteil, umfassend einen Barriereverbund (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, insbesondere als Einhausung oder Gehäuse.

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;

b) optional Ausbilden eines räumlichen Formkörpers aus der beschichteten Metallfolie (12);

c) Anordnen eines Faserverbundwerkstoffes mit einer thermoplastischen Matrix (16) auf der beschichteten Metallfolie (12);

d) Umformen der beschichteten Metallfolie (12) und des

Faserverbundwerkstoffes (16) zu einem Verbund; und

e) optional Aufbringen einer thermoplastischen Kunststoffschicht (18) einseitig oder beidseitig auf dem ausgebildeten Verbund aus beschichteter Metallfolie und Faserverbundschicht.

9. Einhausung oder Gehäuse für ein Kunststoffbauteil, hergestellt gemäß einem Verfahren nach Anspruch 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.

Description:
Beschreibung

Titel

Barriereverbund für Kunststoffbauteile Die vorliegende Erfindung betrifft einen Barriereverbund zur Verringerung der

Permeabilität von Kunststoffbauteilen, ein Verfahren zur Herstellung einer Einhausung ausgebildet aus einem derartigen Barriereverbund sowie eine Verwendung eines derartigen Barriereverbundes zur Einhausung von

Kunststoffbauteilen.

Stand der Technik

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.

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

Veränderung des Materials lässt sich die Permeabilität des Kunststoffs jedoch lediglich geringfügig ändern.

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

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

Bruchdehnung, die den Einsatz bei Bauteilen, eine Dehnung erfahren, ausschließt.

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.

Für technische Bauteile wird dagegen eine Haltbarkeit von bis zu 15 bis 20 Jahren gefordert. Lösungen für Strukturbauteile mit verbesserten

Barriereeigenschaften, die für einen längeren Zeitraum erhalten bleiben, sind bislang am Markt nicht verfügbar.

Offenbarung der Erfindung

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.

Ein Barriereverbund kann im Sinne der vorliegenden Erfindung insbesondere eine Verbundstruktur mit Barriereeigenschaften insbesondere gegenüber Feuchtigkeit sein. Durch den vorbeschriebenen Barriereverbund kann die Permeabilität von

Kunststoffbauteilen soweit reduziert werden, dass Bauteile aus Kunststoff dargestellt werden können, die aufgrund hoher Anforderungen an die

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 aufgebrachte

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.

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 im

Bereich von > 10 μηη bis < 20 μηη aufweisen. Bereits eine Dicke der Metallfolie von 5 μηη kann ausreichende Barriereeigenschaften zur Verfügung stellen.

Insbesondere kann die Metallfolie eine Dicke von 15 μηη aufweisen. Die

Metallfolie kann ausgebildet sein aus Aluminium, Edelstahl oder Kupfer.

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.

Die Metallfolie weist beidseitig eine Beschichtung aus einem thermoplastischen Kunststoff auf. Die Beschichtung wenigstens einer Seite kann dazu dienen, eine

Verbindung zu wenigstens einer Faserverbundschicht umfassend eine thermoplastische Matrix auszubilden. Ein Verbund der beschichteten Metallfolie mit einer Faserverbundschicht kann eine vorteilhafte Kombination von

Barriereeigenschaften und mechanischer Stabilität zur Verfügung stellen. Die beschichtete Metallfolie kann in einer weiteren Ausführungsform auf beiden

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

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.

Abhängig von der Form des Bauteils, wie einer Einhausung oder eines

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

thermoplastische Beschichtung der Metallfolie diese überlappenden Bereiche versiegeln.

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

Beschichtung der Metallfolie eine Dicke von 15 μηη aufweisen.

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

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.

Geeignete Fasern sind beispielsweise Glasfasern, Kohlenstofffasern und

Aramidfasern. Die Fasern können die mechanischen Eigenschaften des

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.

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 der

Beschichtung der Metallfolie und der thermoplastischen Matrix der

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.

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 den

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, deren

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 durch

Außeneinflüsse schützen. Auch freiliegende Fasern eines Gewebehalbzeugs können durch eine thermoplastische Kunststoffschicht bedeckt werden.

Beidseitig angeordnete thermoplastische Kunststoffschichten können die

Barrierefolie auch vor Beschädigung auf der einem Bauteil zugewandten

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.

Eine thermoplastische Kunststoffschicht kann beispielsweise durch Umspritzen des Verbundes aus beschichteter Metallfolie und Faserverbundschicht hergestellt werden oder durch Aufbringen einer Folie.

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.

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.

Im Rahmen einer Ausgestaltung kann die thermoplastische Kunststoffschicht ein Verstärkungsmaterial umfassen. Das Verstärkungsmaterial kann ein

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.

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.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ferner ein Bauteil, insbesondere eine Einhausung oder ein Gehäuse, ausgebildet aus einem wie vorstehend beschriebenen Barriereverbund.

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.

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.

Hinsichtlich weiterer technischer Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Einhausung oder Bauteile wird hiermit explizit auf die Erläuterungen im

Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Barriereverbund, dem

erfindungsgemäßen Verfahren, der erfindungsgemäßen Verwendung, den Figuren sowie der Figurenbeschreibung verwiesen.

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:

a) Bereitstellen einer Metallfolie, die beidseitig eine Beschichtung mit einem thermoplastischen Kunststoff aufweist;

b) optional Ausbilden eines räumlichen Formkörpers aus der beschichteten Metallfolie; c) Anordnen eines Faserverbundwerkstoffes mit thermoplastischer Matrix auf der beschichteten Metallfolie;

d) Umformen der beschichteten Metallfolie und des

Faserverbundwerkstoffes zu einem Verbund; und

e) optional Aufbringen einer thermoplastischen Kunststoffschicht einseitig oder beidseitig auf den ausgebildeten Verbund aus beschichteter Metallfolie und Faserverbundschicht.

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.

In vorteilhafter Weise umfasst das Verfahren ein Verbinden einer metallischen Barrierefolie, beispielsweise einer Aluminiumfolie, mit einem

Faserverbundwerkstoffes mit thermoplastischer Matrix, insbesondere einem Organoblech. Organobleche sind insbesondere als imprägniertes und

wenigstens teilweise konsolidiertes Gewebe-Halbzeug mit einem

thermoplastischen Kunststoff als Matrix-Werkstoff und darin eingebettetem Gewebe vorteilhaft verwendbar. Geeignete Gewebefasern sind beispielsweise Glasfasern, Kohlenstofffasern und Aramidfasern. Insbesondere geeignet sind Glasfasergewebe.

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

Beschichtung der Barriere- bzw. Metallfolie und der Matrix-Werkstoff des

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

beispielsweise PA 6 und PA 6.6.

Auf einen gemäß den Schritten a) bis d) ausgebildeten Verbund aus

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

Ausführungsform kann das Aufbringen einer thermoplastischen Kunststoffschicht durch Umspritzen des Verbundes aus beschichteter Metallfolie und

Faserverbundschicht mit einem thermoplastischen Kunststoff erfolgen. Ein Umspritzen kann in einer Spritzgussmaschine erfolgen. Dies erlaubt ein

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.

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 beschichtete

Metallfolie oder den räumlichen Formkörper in der Kavität eines

Spritzgießwerkzeuges anzuordnen. Dies erlaubt, das Umformen und das

Umspritzen des Verbundes aus beschichteter Metallfolie und

Faserverbundschicht in einem Werkzeug auszuführen.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ferner eine Einhausung oder

Gehäuse für ein Kunststoffbauteil hergestellt gemäß dem vorbeschriebenen Verfahren. Hinsichtlich weiterer technischer Merkmale und Vorteile des erfindungsgemäßen

Verfahrens wird hiermit explizit auf die Erläuterungen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Barriereverbund, der erfindungsgemäßen Verwendung, den Figuren sowie der Figurenbeschreibung verwiesen.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ferner eine Verwendung eines vorbeschriebenen Barriereverbundes zur Einhausung von Kunststoffbauteilen, insbesondere von Batteriezellen oder Batteriemodulen oder

innendruckbeaufschlagten Bauteilen wie Druckspeichern.

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.

Beispiele und Zeichnungen

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

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Schichtaufbaus einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Barriereverbundes.

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

Faserverbundschicht 16 weist auf beiden Seiten eine thermoplastische

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.

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 nach

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

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

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

Vorfomlings, bei dem Folienbereiche überlappen, dazu dienen, diese

überlappenden Bereiche zu versiegeln. Für eine gute Anbindung ist es bevorzugt, dass der Beschichtungswerkstoff der Metallfolie und der

Matrixwerkstoff des Gewebehalbzeuges aus dem gleichen Kunststoff ausgebildet sind.

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

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.

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

Barriereeigenschaften der Einhausung über einen Zeitraum von mehreren Jahren bei gleichzeitiger Verspannung der Zellen erfordern, oder

innendruckbeaufschlagte Bauteile, wie Druckspeicher.