Beschreibung

Titel Gespritztes Kunststoffbauteil mit Einlegeteil

Die Erfindung betrifft ein gespritztes Kunststoffbauteil nach Oberbegriff des Anspruchs 1.

Stand der Technik

Gespritzte Kunststoffbauteile mit metallischen Einlegeteilen sind bekannt. Sie werden insbesondere in der Elektrotechnik und Elektronik verwendet, wo sie als Gehäuse oder Gehäuseteile in vielfältigsten Ausführungen vorkommen. In vielen Anwendungen besteht die Anforderung, dass die Kunststoffbauteile, insbesondere als Gehäusebauteile, Einlegeteile nach außen führen, also beispielsweise aus dem Inneren des Gehäuses heraus, wo die Einlegeteile zur Befestigung oder Kontaktierung dienen. Hierbei besteht im Regelfall die Anforderung, dass die Einlegeteile dicht umspritzt sein müssen, dass also zwischen dem Einlegeteil und dem Kunststoffbauteil kein Durchtritt von Gasen oder insbesondere Flüssigkeiten möglich ist. Das Schwindungsverhalten des Kunststoffes und die häufig komplizierte Geometrie der Kunststoffbauteile verhindert jedoch ein völlig dichtes Umsphtzen der Einlegeteile nach heutigem Stand der Technik, insbesondere, da die Einlegeteile und der Kunststoff unterschiedliche Temperaturkoeffizienten aufweisen. Auch in nachfolgenden Prozessschritten, beispielsweise der Anbringung weiterer Kunststoffbauteile etwa durch Laserdurchstrahlschweißen, muss sichergestellt werden, dass die Kunststoffbauteile keine Leckagepfade im Bereich des umspritzten Einlegeteils aufweisen.

Offenbarung der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es daher, gespritzte Kunststoffbauteile mit umspritzten Einlegeteilen bereitzustellen, die die genannten Nachteile nicht aufweisen.

Hierzu wird ein gespritztes Kunststoffbauteil mit mindestens einem metallischen, zumindest bereichsweise umspritzten Einlegeteil vorgeschlagen. Es ist vorgesehen, dass das Einlegeteil zumindest im umspritzten Bereich einen Vorumspritzling aufweist, dessen Schmelzpunkt kleiner oder gleich der Temperatur des Kunststoffes des Kunststoffbauteils beim Spritzen ist. Auf das Einlegeteil wird folglich in dem Bereich, der bei der Herstellung des Kunststoffbauteils umspritzt wird, ein Vorumspritzling aufgebracht, der aus einem Stoff besteht, dessen Schmelzpunkt so gewählt ist, dass es kleiner oder gleich der Temperatur ist, die der Kunststoff des Kunststoffbauteils beim Spritzen aufweist. Hierdurch schmilzt die Oberfläche des Vorumspritzlings, der auf dem Einlegeteil angebracht ist, während des Umspritzens mit dem Kunststoff an, wodurch sich eine deutlich bessere, innigere Verbindung zwischen dem Einlegeteil und dem Kunststoffbauteil im Bereich der sich jeweils zugewandten Oberflächen ergibt. Durch das Anschmelzen und Wiedererstarren und hierbei teilweise Ineinander-übergehen der Oberflächen des Kunststoffs und des Vorumspritzlings ist sichergestellt, dass eine vollständig dichte, keine Leckagepfade aufweisende Umschließung des Einlegeteils durch den Kunststoff erfolgt. Die durch unterschiedliches Schwindungsverhalten beziehungsweise thermisches Ausdehnungsverhalten während des Spritzvorgangs erzeugten, im Stand der Technik bekannten Probleme sind hierbei praktisch vernachlässigbar.

In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Vorumspritzling ein Kunststoffsphtzling ist. Durch die Wahl eines Kunststoffspritzlings als Vorumspritzling kann ein weitgehend gleichartiges thermisches Verhalten von Vorumspritzling und Kunststoff während des Spritzens des Kunststoffbauteils sichergestellt werden. Insbesondere kann durch die Wahl des Materials des Kunststoffspritzlings bestimmt werden, wie stark der Vorumspritzling während des Spritzens des Kunststoffbauteils anschmilzt, wie stark also die Verbindung zwischen Vorumspritzling und dem Kunststoff des Kunststoffbauteils im umspritzten Bereich sein soll. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Vorumspritzling ein Formteil ist. Durch die Ausgestaltung des Vorumspritzlings als Formteil, das eine zur besonderen Abdichtung je nach jeweiligem Anwendungszweck gewählte, besonders geeignete Formgebung aufweist, beispielsweise umlaufende Ringe oder Lippen, kann wiederum eine sehr innige Verbindung des Vorumspritzlings mit dem Kunststoff während des

Umspritzens des umspritzen Bereichs sichergestellt werden. Hierbei ist maßgeblich, dass die Formgebung die Fließeigenschaften des heißen Kunststoffes während des Sphtzens berücksichtigt, so dass eine möglichst vollständige Umschließung des Vorumsphtzling mit dem heißen Kunststoff ohne Weiteres sichergestellt ist.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist das Einlegeteil eine elektrische Leiter. Gerade in der Anwendung von Gehäusedurchdringungen, die der Kontaktierung von in einem Kunststoffgehäuse angeordneten elektrischen Schaltungen nach außen dienen, lassen sich diese Bauteile besonders vorteilhaft einsetzen, da es gerade hier auf eine besonders wirksame Abdichtung des Gehäuseinnenraums der Umwelt hin ankommt, aber auf einfache und kostengünstige Art und Weise die Kontaktierung der im Gehäuse befindlichen Schaltung nach außen gewährleistet sein muss. Dies kann hiermit realisiert werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der elektrische Leiter ein Steckkontakt. Das Einlegeteil ist demzufolge so ausgebildet, dass es ohne Weiteres zur Herstellung von Streckverbindungen dienen kann, es also beispielsweise die Form und Geometrie der im Stand der Technik gebräuchlichen und geläufigen Steckkontakte oder deren verschiedene Ausführungsformen, beispielsweise als Messerkontakte aufweist, zumindest in einem seiner Abschnitte, die aus dem Kunststoffbauteil heraustreten. Auf diese lassen sich ganz besonders einfach etwa Kontakt- beziehungsweise Steckerleisten herstellen, in dem die Steckkontakte als Einlegeteile eingespritzt werden.

In einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Kunststoffbauteil als Gehäusebauteil eines Gehäuses ausgebildet ist. Das Kunststoffbauteil wird demzufolge so hergestellt, dass es als Gehäusebauteil dienen kann, etwa als Gehäusehalbschale, und hierbei bereits als Einlegeteil die das Gehäusebauteil durchdringenden Komponenten enthält.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Kunststoff ein glasfaserverstärkter Kunststoff. Als Glasfaserverstärkter Kunststoff gelten hier auch Kunststoffe mit anderen Füllungen, wie zum Beispiel Glimmer, Talkum, oder Kohlefaser. Glasfaserverstärkte Kunststoffe werden im Gehäusebau und in

der Herstellung von Steckverbindungen sehr häufig verwendet, da sie außerordentlich günstige Eigenschaften für diese Verwendungszwecke aufweisen. Beispielsweise können hier Polypropylene mit einem Glasfaseranteil verwendet werden.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Kunststoff ein Polybutylenterephtalat. Auch dieser Kunststoff weist besonders vorteilhafte Eigenschaften für die genannten Verwendungen auf.

Weiter wird ein Verfahren zur Herstellung eines gespritzten Kunststoffbauteils mit mindestens einem darin, zumindest teilweise, eingebetteten, metallischen Einlegeteil vorgeschlagen, welches durch die Schritte gekennzeichnet ist:

- Aufbringen eines Vorumspritzlings auf mindestens einen Bereich des Einlegeteils;

Umspritzen des Bereich des Einlegeteils mit Kunststoff und dabei erfolgendes Schmelzen oder Anschmelzen des Vorumspritzlings.

In dieser Verfahrensausgestaltung wird die vorstehend näher beschriebene, innige Verbindung zwischen dem Kunststoff des Kunststoffbauteils mit dem metallischen Einlegeteil während des Spritzvorgangs über den Vorumspritzling sichergestellt. Das Aufbringen des Vorumspritzlings auf mindestens einen Bereich des Einlegeteils kann hierbei durch die im Stand der Technik bekannten, konventionellen Verfahren erfolgen, beispielsweise durch Aufschmelzen oder Aufstülpen, abhängig vom Material des Vorumspritzlings.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen oder aus Kombinationen derselben.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen

Figur 1 ein bespritztes Kunststoffbauteil mit einem metallischen Einlegeteil und

Figur 2 das metallische Einlegeteil mit einem Vorumspritzling.

Ausführungsform(en) der Erfindung

Figur 1 zeigt ein gespritztes Kunststoffbauteil 1 , nämlich ein Gehäusebauteil 2 eines Steckverbinders 3. In das Kunststoffbauteil 1 ist ein metallisches Einlegeteil 4 in einer Bodenwandung 5 und einer Seitenwandung 6 eingelassen, wobei das Einlegeteil 4 gekröpft, also zwei Mal um etwa 90° richtungsgewechselt gebogen ist und in einem Durchdringungsabschnitt 7 die Seitenwand 6 des Gehäusebauteils 2 nach außen hin durchtritt, wobei es in einen innerhalb eines Steckerüberfangs 8 gelegenen Freiraum 9, der zur Umwelt hin in Kontakt steht, tritt. Der Steckerüberfang 8 ist Teil des Gehäusebauteils 2. Der in den Freiraum 9 hineinragende Teil des Einlegeteils 4 ist als Kontaktstift 10 ausgebildet, wobei das Einlegeteil 4 insgesamt einen elektrischen Leiter 11 , nämlich insbesondere ein Steckkontakt 12 ist. Der elektrische Leiter 11 steht auf einer hier nicht näher dargestellten, nicht erfindungswesentlichen Art und Weise mit weiteren Verbindern 13 in einem Gehäuseinnenraum 14 eines durch das Gehäusebauteil 2, im Regelfall zusammen mit anderen Bauteilen gebildeten Gehäuses 15 in Verbindung. Wesentlich ist nun eine möglichst vollständige, leckagefreie

Abdichtung des Gehäuseinnenraums 14 zum Freiraum 9 beziehungsweise der das Gehäuse 15 umgebenden Umwelt im Bereich des Durchdringungsabschnitts 7. Der Durchdringungsabschnitt 7 setzt sich innerhalb der Seitenwandung 6 als von dem Material des Kunststoffbauteils 1 umspritzter Bereich 16 fort; dies ist der Bereich, in dem das Einlegeteil 4 während der Herstellung des Kunststoffbauteils 1 vollständig mit einem Kunststoff 17, aus dem das Kunststoffbauteil 1 gebildet wird, umspritzt wird. In dem umspritzten Bereich 16 wird das Einlegeteil 4 von einem Vorumspritzling 18 umschlossen. Der Vorumspritzling 18 ist hierbei als Kunststoffformteil 19 ausgebildet.

Figur 2 zeigt das Einlegeteil 4 aus Figur 1 , wobei zur Verdeutlichung das Kunststoffbauteil 1 weggelassen ist. Im umspritzten Bereich 16 ist der das Einlegeteil 4 umschließende Vorumspritzling 18, nämlich das Kunststoffformteil 19 aufgebracht. Dieses weist Dichtungslippen 20 auf, die über seine Umfangsaußenfläche 21 hinaustreten und die beim Umsphtzen mit Kunststoff

(bei der Herstellung des Kunststoffbauteils 1 ) von dem heißen Kunststoff umgeben werden. Insbesondere dann, wenn das Kunststoffformteil 19 aus demselben oder einem sehr ähnlichen Kunststoff gewählt ist wie der Kunststoff 17, aus dem das Kunststoffbauteil 1 hergestellt wird, ergibt sich eine besonders innige Verschmelzung des Kunststoffformteils in dem Moment, in dem der heiße Kunststoff 17 das Kunststoffformteil 19 umfließt.

Ferner wird durch eine Komprimierung des Vorumspritzlings 18 durch den unter Druck in die Spritzform eingebrachten Kunststoff, der zur Herstellung des Kunststoffbauteils 1 verwendet wird, ein besonders inniger Kontakt zwischen dem Vorumspritzling 18 und dem eingebrachten Kunststoff 17 erzielt. Im Bereich einer Vorumspritzlingsaußenfläche 22 ergibt sich eine Anschmelzungszone, die, besonders unter hohem Druck des eingebrachten Kunststoffs 17 während des Spritzens, zu einer sehr guten Materialverschweißung zwischen dem Material des Vorumspritzlings 18 und dem eingebrachten Kunststoff 17 des

Kunststoffbauteils 1 führt. Dadurch, dass der Vorumspritzling 18 nicht vollständig geschmolzen wird, ergibt sich kein durch die während des Spritzens erfolgende Wärmebeaufschlagung in einem Durchführungsbereich 23 des Vorumspritzlings auftretende, negative Instabilität. Unter Durchführungsbereich 23 wird der Bereich verstanden, in dem das Einlegeteil 4 den Vorumspritzling 18 durchdringt, also mit einer Oberfläche 24 an eine Innenwandung 25 des Vorumspritzlings 18 in unmittelbarer Berührlage steht. Das aus dem Stand der Technik bekannte, nachteilige thermische Verhalten des Kunststoffs 17 während des Spritzvorgangs beruht unter Anderem darauf, dass das Einlegeteil 4 kalt ist, und der Kunststoff 17 beim Erstarren nach dem Spritzen in den Bereichen, in denen er die Oberfläche 24 des Einlegeteils 4 berührt beziehungsweise umgreift, ein Schwindungsverhalten zeigt, das zu Leckagen führt. Dadurch, dass die Oberfläche 24 im Bereich des Vorumspritzlings 18 von dem heißen Kunststoff 17 während des Spritzens nicht berührt wird, tritt zumindest in diesem Bereich kein Schwindungsverhalten auf, das an dem Einlegeteil 4 aufgrund unterschiedlicher Wärmekoeffizienten des Einlegeteils 4 und des Kunststoffes 17 zu Leckagen führt.