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Title:
PLASTIC-COMPOSITE COMPONENT AND A DEVICE COMPRISING A PLASTIC-COMPOSITE COMPONENT OF THIS KIND
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/046977
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a hollow plastic-composite component for use as a self-sealing housing or self-sealing strap in conjunction with one or two metal components to be enclosed in the composite component. The component consists of a shell formed by a wall, wherein two seals are provided on the inner side of the shell. The seals are arranged at a distance from one another and run in the circumferential direction. Endless fibres are embedded in the plastic, which fibres for the most part run substantially transverse to the longitudinal axis in the circumferential direction of the shell. This makes it possible to produce a plastic-composite component with a very small coefficient of thermal expansion.

Inventors:
GSCHWEND, Oliver (Kunststoffwerk AG Buchs, Rheinaustrasse 7, 9470 Buchs, 9470, CH)
RUDOLPH, Martin (Kunststoffwerk AG Buchs, Rheinaustrasse 7, 9470 Buchs, 9470, CH)
Application Number:
CH2018/050024
Publication Date:
March 14, 2019
Filing Date:
September 11, 2018
Export Citation:
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Assignee:
KUNSTSTOFFWERK AG BUCHS (Rheinaustrasse 7, 9470 Buchs, 9470, CH)
International Classes:
F16L47/24; B29C45/00; B29C70/16; B29C70/44; B29C70/48; A61M39/10; B29L23/00
Foreign References:
US7108295B12006-09-19
EP1400741A12004-03-24
US6450547B12002-09-17
DE69721032T22003-10-16
US7108295B12006-09-19
EP1400141A12004-03-24
DE19902456A12000-08-10
Other References:
BURKLE E ET AL: "VERBUNDBAUTEILE MIT MEHRPROZESSANLAGEN WIRTSCHAFTLICH HERSTELLEN", KUNSTSTOFFE, CARL HANSER VERLAG, MUNCHEN, DE, vol. 81, no. 3, 1 March 1991 (1991-03-01), pages 192 - 198, XP000287480, ISSN: 0023-5563
Attorney, Agent or Firm:
RIEDERER HASLER & PARTNER PATENTANWÄLTE AG et al. (Elestastrasse 8, 7310 Bad Ragaz, 7310, CH)
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Claims:
Hohles, insbesondere kreiszylindrisches Kunststoff-Composite-Bauteil (11) zur Verwendung als vorzugsweise selbstdichtendes Gehäuse oder vorzugsweise selbstdichtende Bride in Verbindung mit einem oder zwei vom Composite- Bauteil zu umschliessenden Metall-Bauteilen (41), umfassend

einen durch eine Wand (15) gebildeten Mantel (13),

in Längsrichtung des Bauteils gesehen zwei im Abstand voneinander an der Innenseite (21) des Mantels (15) vorgesehenen und in Umfangsrichtung verlaufenden Dichtungen (23,25), und

im Kunststoff eingebetteten Endlosfasern (19), die mehrheitlich im Wesentlichen quer zur Längsachse (22) in Umfangsrichtung des Mantels (13) verlaufend im Kunststoff angeordnet sind,

dadurch gekennzeichnet,

dass die im Kunststoff eingebetteten Endlosfasern (19) eine äussere Schicht der Wand (15) bilden, an die eine weitere Kunststoffschicht angespritzt ist.

Kunststoff-Composite-Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht mit den Endlosfasern entweder als Fasergewebe oder Fasergelege eingesetzt ist.

Kunststoff-Composite-Bauteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch

gekennzeichnet, dass die Schicht mit den Endlosfasern als gewickeltes

Halbzeug eingesetzt ist.

Kunststoff-Composite-Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mehr als 60%, vorzugsweise mehr 75% und besonders bevorzugt mehr als 90% der Endlosfasern in Umfangsrichtung des Bauteils verlaufen.

Kunststoff-Composite-Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung des Kunststoff-Composite-Bauteils das Fasergelege oder Fasergewebe als Halbzeug in einer Kunststoffmatrix eingebettet eingesetzt ist, an die eine weitere Kunststoffschicht in einer Spritzgiessvorrichtung angespritzt wird. Kunststoff-Composite-Bauteil nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der gewichtsmässige Faseranteil in der eingesetzten Kunststoffmatrix zwischen 30% und 90%, vorzugsweise zwischen 40% und 80% und besonders bevorzugt zwischen 50% und 70% beträgt.

Kunststoff-Composite-Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Fasern Glas-, Aramid oder Kohlestofffasern, wobei Kohlestofffasern bevorzugt sind, eingesetzt sind.

Kunststoff-Composite-Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffmatrix mit dem darin eingebetteten

Fasergelege oder Fasergewebe eine Stärke zwischen 0.1 und 1.5 mm, vorzugsweise zwischen 0.2 und 1.2 mm und besonders bevorzugt zwischen 0.4 und 1.0 mm aufweist.

Kunststoff-Composite-Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungen (23,25) aus einem elastomeren Material an der Innenseite (21) des Bauteils angespritzt und vorzugsweise in einer Rille an der Innenseite (21) der Wand (15) aufgenommen sind.

Kunststoff-Composite-Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kunststoff aus der Gruppe entweder der

Polycarbonate, Polyamide, Polyphenylensulfide (PPS), Polysulfone,

Polyethylene, Polybutylenterephthalate, Polyetheretherketone, Polyamid 6 oder Polyamid 66 eingesetzt ist.

Vorrichtung mit einem Kunststoff-Composite-Bauteil gemäss einem der Ansprüche 1 bis 9 und einem oder zwei Innenteilen (41) aus Metall, wobei das Kunststoff-Composite-Bauteil auf das oder die Innenteile (41) aufsetzbar ist und dadurch entweder ein zwischen den beiden Innenteilen vorhandener Spalt oder ein zwischen dem Innenteil und dem Aussenteil vorhandener Zwischenraum (43) durch die voneinander beabstandeten Dichtungen (23,25) des Kunststoff- Composite-Bauteils abgedichtet ist, und das Innenteil (41) oder der

Zwischenraum (43) der Durchleitung eines Wärmetransfermediums dient. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ein aus einen Innenteil (41) und dem Kunststoff-Composite-Bauteil (11) gebildetes Bauteil, insbesondere Maschinenteil, ist, wobei zwischen dem Innenteil (41) und dem Kunststoff-Composite-Bauteil (11) ein mindestens fluiddichter Zwischenraum (43) für die Durchleitung eines

Wärmetransfermediums gebildet ist.

Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenraum durch zwei Öffnungen zugänglich ist und durch einen Steg resp. Wand unterbrochen ist derart, dass ein durch die eine Öffnung in den Zwischenraum geleitetes Wärmetransfermedium bis zur zweiten Öffnngen möglichst den ganzen Zwischenraum durchströmen kann.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoff-Composite-Bauteil und das Innenteil (41) so ausgelegt sind, dass das Kunststoff-Composite-Bauteil einen kleineren thermischen

Ausdehnungskoeffizienten aufweist als das vom Kunststoff-Composite-Bauteil umschlossene Metall-Bauteil (41).

Description:
KUNSTSTOFF-COMPOSITE-BAUTEIL UND EIN SOLCHES KUNSTSTOFF-COMPOSITE-BAUTEIL

UMFASSENDE VORRICHTUNG

Die Erfindung betrifft ein hohles Kunststoff-Composite-Bauteil zur Verwendung als vorzugsweise selbstdichtendes Gehäuse oder selbstdichtende Bride oder Kupplung gemäss Oberbegriff von Anspruch 1, sowie eine Vorrichtung mit einem Composite- Bauteil gemäss Oberbegriff von Anspruch 11.

Stand der Technik

Der heutige Wettbewerbsdruck zwingt die Firmen, bestehende Herstellungsverfahren und Produkte nach Einsparmöglichkeiten zu untersuchen. Wo immer möglich, werden zeit- und arbeitsintensive Arbeitsschritte bei der Herstellung von komplexen

Metallbauteilen dadurch umgangen, dass Produkte vereinfacht werden, um diese dann automatisiert fertigen zu können. Auch gibt es eine Tendenz, teurere Metallbauteile durch günstigere Kunststoffeile zu ersetzen. Ein Problem dabei ist jedoch, dass die günstigeren Kunststoffteile sehr oft die Anforderungen bezüglich Stabilität nicht zu erfüllen vermögen. Aus diesem Grunde müssen die Kunststoffteile in der Regel grössere Wandstärken aufweisen als die entsprechenden Metallbauteile.

US 7,108,295 offenbart eine Verbundkupplung zur Verwendung beim Zusammenbau einer eingeschränkten Verbindung zwischen Rohren grossen Durchmessers, d.h. Durchmessern grösser als ca. 40 cm, mit äußeren komplementären Einspannnuten, die von den Rohrenden axial beabstandet sind. Die Verbundkupplung hat erste und zweite Rückhaltenuten im Inneren der Kupplung, die jeweils axial von dem

Rohrenden beabstandet sind. Diese sind von aussen durch Löcher zugänglich, durch die ein Haltekeil eingeführt werden kann. Mittig im Innern der Kupplung ist ein interner Anschlag vorgesehen, an dem die zu verbindenden Rohre mit ihren Enden anliegen. Zwischen dem internen Anschlag und den Rückhaltenuten sind Nuten für die Aufnahme jeweils eines O-Rings vorgesehen. Die zylindrische Verbundkupplung weist eine Mehrzahl von konzentrisch angeordneten Schichten aus gewickelten Filamenten in einer duroplastischen Kunststoffmatrix auf.

EP-A-1 400 41 betrifft eine Kupplung zum zugfesten Zusammenfügen zweier Rohre aus Kunststoffmaterial. Die Rohre sind an ihren gegenüberliegenden Enden mit

Flanschen versehen, und eine Hülse ist um jedes Rohr herum angeordnet. Die beiden Hülsen und die zwischen den Hülsen vorhandenen Flansche sind von einer weiteren äußeren Hülse umgeben. Im Außenumfang jeder ein Rohr umgebenden Hülse ist eine Nut gebildet, die gegenüber einer im Innenumfang der äußeren Hülse gebildeten Nut positioniert ist, wobei in jedem Paar einander gegenüberliegender Nuten ein

Verriegelungselement vorhanden ist. Dieses verhindert, dass sich die Hülsen in Längsrichtung der Rohre zueinander bewegen. Die Kupplung ist weiter dadurch gekennzeichnet, dass die Flansche aneinander stoßen und jede Hülse locker um jedes Rohr herum angebracht werden kann und mit einem Ende gegen den Flansch des Rohres stößt. In der Nähe der Nuten sind Löcher vorhanden, über die

Verriegelungsmittel in Form von Schnüren oder Bändern aus Kunststoffmaterial in die Nuten eingeführt werden können. Die Schnüre oder Bänder verhindern, dass sich die Hülsen in Längsrichtung der Rohre gegenüber der äußeren Hülse bewegen. Für die Hülsen wird ein glasfaserverstärkter Kunststoff verwendet.

Im Innenumfang der Hülse sind weitere kreisrunde Nuten gebildet, in denen O- Ringen vorgesehen sind. Die O-Ringe bilden im zusammengebauten Zustand der Kupplung eine Dichtung zwischen dem Innenumfang der äusseren Hülse und dem Außenumfang der Flansche. Da die Dichtungsringe an den Außenseiten der

Kunststoffflansche angreifen, haben die Zugkräfte, die in axialer Richtung auf die Rohre ausgeübt werden können, keinen nachteiligen Einfluss auf die Dichtung. Es ist nicht ange eben, ob der Kunststoff mit Fasern verstärkt ist oder nicht.

Die DE 19902456 offenbart ein Verfahren und eine Anlage zur Herstellung von geschleuderten Glasfaserrohren mit mehreren Schichten aus geschnittenen Glasfasern. Geschnittene Glasfasern haben üblicherweise eine Länge zwischen 0,5 und 3mm.

Aufgabe der Erfindung

Es ist deshalb ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Bauteil zur Verfügung zu stellen, das Metallbauteile zu ersetzen vermag. Ein weiteres Ziel ist es, ein Bauteil zur Verfügung zu stellen, mit dem eine gute Dichtwirkung erzielt werden kann. Noch ein Ziel ist, ein Bauteil bereitzustellen, das als Gehäuse oder Bride verwendet werden kann und bevorzugt bei erhöhter Temperatur eingesetzt wird. Noch ein Ziel ist es, eine

Beschreibung Erfindungsgemäss werden die vorerwähnten Ziele durch die Merkmale von Anspruch 1 realisiert. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen definiert.

Die Erfindung betrifft ein hohles, insbesondere kreiszylindrisches Kunststoff- Composite-Bauteil zur Verwendung als vorzugsweise selbstdichtendes Gehäuse oder vorzugsweise selbstdichtende Bride oder Kupplung in Verbindung mit einem oder zwei vom Composite-Bauteil zu umschliessenden Bauteilen, insbesondere Metall- Bateilen. Das Kunststoff-Composite-Bauteil besitzt einen durch eine Wand gebildeten Mantel, an dessen Innenseite zwei Dichtungen in Längsrichtung des Bauteils gesehen im Abstand voneinander und vorzugsweise am Rand vorgesehen sind. Diese

Dichtungen verlaufen mindestens abschnittsweise und vorzugsweise rundherum in Umfangsrichtung des Bauteils. Ausserdem sind im Kunststoff Endlosfasern eingebettet, die mehrheitlich im Wesentlichen quer zur Längsachse in

Umfangsrichtung des Mantels verlaufend im Kunststoff angeordnet sind. Die in Umfangsrichtung verlaufenden Endlosfasern sollen dabei eine Faserlänge aufweisen, die mindestens ungefähr dem einfachen und vorzugsweise dem vielfachen, d.h. mehr als zehnfachen Umfang des Bauteils entspricht. Dies hat den Vorteil, dass das

Kunststoff-Composite-Bauteil sich bei Erwärmung nur unwesentlich ausdehnt. Wird das vom Composite-Bauteil umschlossene Bauteil, insbesondere Metall-Bauteil, materialmässig so ausgewählt, dass es sich bei einem Temperaturanstieg stärker ausdehnt als das Composite-Bauteil, dann kommt es bei einer Erwärmung zu einem sich selbst verstärkenden Dichtungseffekt. Ein solches Kunststoff-Composite-Bauteil kann deshalb bestens schwerere Metallbauteile ersetzen, die ohne separate Dichtungen nicht auskommen.

Aus einer anderen Sichtweise ist das Kunststoff-Composite-Bauteil ein Rohr oder ein Ring mit einer Wand, die mindestens zwei Schichten oder Lagen aufweist, nämlich eine erste Schicht mit einem Fasergelege oder Fasergewebe, wobei zwischen zwei Enden des Fasergeleges oder Fasergewebes eine Stossverbindung definiert ist, und eine zweite Schicht, die mit der ersten Schicht vollflächig verbunden ist. Dabei kann die Stossverbindung zwischen zwei Kanten von verschiedenen Fasergelegen oder Fasergeweben im Falle eines nicht-runden Bauteils oder zwischen den Enden des gleichen Fasergeleges oder Fasergewebes im Falle eines runden Bauteils gebildet sein. Das Fasergelege oder Fasergewebe ist dabei als vorgefertigtes Halbzeug eingesetzt. Unter einem vorgefertigten Halbzeug soll im Rahmen der Erfindung verstanden werden, dass die Fasergelege oder Fasergewebe so zugeschnitten und/ oder geformt sind, dass zwei Kanten aneinanderstossen oder sehr nah beieinander liegen, d.h. durch einen Spalt von maximal 1mm, vorzugsweise weniger als 0,5mm oder besonders bevorzugt noch weniger voneinander getrennt sind.

Erfindungsgemass ist das Kunststoff-Composite-Bauteil weiter dadurch

charakterisiert, dass die im Kunststoff eingebetteten Endlosfasern eine äussere Schicht der Wand bilden, an die eine weitere Kunststoffschicht in einer Spritzgiessvorrichtung angespritzt ist. Dabei ist die äussere Schicht mit den Endlosfaser maximal halb so dick, und vorzugsweise maximal ein Drittel und besonders bevorzugt ein Viertel so dick wie die gesamte Stärke der Wand.

Vorteilhaft liegen die Endlosfasern als Fasergewebe oder Fasergelege vor, wobei die Fasern mehrheitlich unidirektional im Wesentlichen in Umfangsrichtung ausgerichtet sind. Dies hat den Vorteil, dass das Kunststoff-Composite-Bauteil sehr formstabil ist und sich mit der Temperatur nur unwesentlich und auf jeden Fall weniger stark als Metall ausdehnt.

Grundsätzlich denkbar ist jedoch auch, dass das Halbzeug ein auf einem

Trägermaterial angeordnetes Fasergelege oder Fasergewebe ist. Alternativ kann das eingesetzte Fasergelege auch durch eine Anzahl Schussfäden zusammengehalten sein derart, dass es sich zuschneiden und Händeln lässt.

Herstellungstechnisch wird das entsprechend zugeschnittene Faser-Halbzeug in eine Spritzgiessform eingelegt und dann umspritzt. Im Falle von in einer Kunststoffmatrix eingebetteten Faser Halbzeugen wird die zweite Schicht in einer

Spritzgiessvorrichtung an die erste Schicht mit dem Halbzeug angespritzt.

Bevorzugt bilden das Fasergewebe oder Fasergelege eine äussere Lage der Wand. Herstellungstechnisch wird dazu vorzugsweise ein Halbzeug bestehend aus einem in einer Kunststoffmatrix eingebetteten Fasergewebe oder ein Fasergelege eingesetzt, das bereits die Gestalt des endgültigen Produkts hat. Dieses Halbzeug wird in eine Spritzgiessform eingelegt, sodass sich die einander gegenüberliegenden Ende auf Stoss berühren oder nur ein kleiner Spalt zwischen den Enden vorhanden ist, und dann eine weitere Kunststoff schicht vorzugsweise einseitig angespritzt. Denkbar ist jedoch auch, das Halbzeug mit Kunststoff beidseitig zu umspritzen.

Um die thermische Ausdehnung des Kunststoff-Composite-Bauteils auf ein Minimum zu beschränken, verlaufen vorzugsweise mehr als 60%, vorzugsweise mehr 75% und besonders bevorzugt mehr als 90% der Endlosfasern des Geleges oder des Gewebes in Umfangsrichtung des Bauteils. In einer bevorzugten Ausführungsform verlaufen im Wesentlichen alle Filamente in Umlaufrichtung, d.h. dass das Halbzeug vorzugsweise gewickelt ist. Damit können Kunststoff-Composite-Bauteile hergestellt werden, die einen kleineren thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweisen als ein vom

Kunststoff-Composite-Bauteil zu umschliessendes Metall-Bauteil.

Vorteilhaft ist zur Herstellung des Kunststoff-Composite-Bauteils das Fasergelege oder Fasergewebe vorzugsweise als Halbzeug in einer Kunststoffmatrix eingebettet eingesetzt. Solchen eingebetteten Fasergelege oder -gewebe sind als sogenannte Fasertapes auf dem Markt erhältlich. Diese sind weniger als 1 mm dick und können beliebig zugeschnitten werden. An das in eine Spritzgiessform eingelegte Fasertape kann dann eine weitere Kunststoffschicht in einer Spritzgiessvorrichtung einseitig angespritzt werden, wobei die Kunststoffmatrix des Fasertapes und der

anzuspritzende Kunststoff miteinander kompatibel sein müssen und bevorzugt zur gleichen Kunststoffgruppe gehören.

Zweckmässigerweise beträgt der gewichtsmässige Faseranteil in der eingesetzten Kunststoff matrix zwischen 30% und 90%, vorzugsweise zwischen 40% und 80% und besonders bevorzugt zwischen 50% und 70%.

Vorteilhaft weist die Kunststoffmatrix mit dem darin eingebetteten Fasergelege oder Fasergewebe eine Stärke zwischen 0.1 und 1.5 mm, vorzugsweise zwischen 0.2 und 1.2 mm und besonders bevorzugt zwischen 0.4 und 1.0 mm auf. Vorzugsweise ist die Stärke der restlichen Wand ungefähr mindestens gleich gross, vorzugsweise mindest doppelt und besonders bevorzugt mindestens dreifach so gross wie die

Kunststoffmatrix mit dem darin eingebetteten Fasergelege oder Fasergewebe. Vorzugsweise sind als Endlosfasern Glas-, Aramid oder Kohlestofffasern eingesetzt, wobei Kohlestofffasern bevorzugt sind. Insbesondere Kohlestofffasern weisen einen sehr kleinen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aus, was selbige für den Einsatz im Kunststoff-Composite-Bauteil prädestiniert. Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform sind die Dichtungen an der Innenseite des Bauteils angespritzt. Dies hat den Vorteil, dass diese unlösbar mit dem Kunststoff- Composite-Bauteil verbunden sind und nicht verrutschen können. Vorteilhaft sind die Dichtungen in einer Rille an der Innenwandung des Bauteils aufgenommen. Dadurch lässt sich eine gute Verbindung zwischen Innenwand und Dichtung erreichen. Zweckmässigerweise sind die Dichtungen aus einem Elastomeren hergestellt. Als Elastomere können Copolyamide,z.B. PEBAX, thermoplastische Copolyester,

Elastomere auf Urethan- oder Styrolbasis eingesetzt sein.

Vorteilhaft ist als Kunststoff ein solcher aus der Gruppe der Polycarbonate, Polyamide, Polyphenylensulfide (PPS), Polysulfone, Polyethylene, Polybutylenterephthalaet oder Polyefheretherketone eingesetzt, wobei Polyamid 6 oder Polyamid 66 bevorzugt ist.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch eine Vorrichtung resp. ein Bauteil mit einem oben beschriebenen Kunststoff-Composite-Bauteil und einem oder zwei Innenteilen aus Metall, wobei das Kunststoff-Composite-Bauteil auf das oder die Innenteile aufsetzbar ist und dadurch entweder ein zwischen den beiden Innenteilen vorhandener Spalt oder ein zwischen dem Innenteil und dem Aussenteil vorhandener Zwischenraum, insbesondere Ringraum, durch die voneinander beabstandeten Dichtungen des Kunststoff-Composite-Bauteils abgedichtet ist, und das Innenteil oder der Zwischenraum der Durchleitung eines Wärmetransfermediums dient. Diese Vorrichtung kann ein Teil einer Maschine oder einer anderen Vorrichtung sein, mit dem die Maschine oder Vorrichtung gekühlt wird.

Vorteilhaft ist die Vorrichtung ein aus dem einen Innenteil und dem Kunststoff- Composite-Bauteil gebildetes Bauteil, insbesondere Maschinenteil, wobei das Innenteil und das Kunststoff-Composite-Bauteil einen Zwischenraum, insbesondere einen Ringraum, für die Durchleitung eines Wärmetransfermediums definieren. Dadurch ist zwischen dem Innenteil und dem Kunststoff-Composite-Bauteil ein fluiddichter Zwischenraum für die Durchleitung eines Wärmetransfermediums gebildet ist.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Zwischenraum durch zwei Öffnungen zugänglich und durch einen Steg resp. Wand unterbrochen derart, dass ein durch die eine Öffnung in den Zwischenraum geleitetes Wärmetransfermedium bis zur zweiten Öffnngen möglichst den ganzen Zwischenraum durchströmen kann.

Vorzugsweise ist der Zwischenraum durch zwei Öffnungen und durch einen Steg resp. Wand unterbrochen derart, dass ein durch die eine Öffnung in den

Zwischenraum geleitetes Wärmetransfermedium bis zur zweiten Öffnngen möglichst den ganzen Zwischenraum durchströmen kann.

Vorteilhaft ist das Kunststoff-Composite-Bauteil so ausgelegt, dass es einen kleineren thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist als das vom Kunststoff-Composite- Bauteil umschlossene Metall-Bauteil. Dadurch kann ein sich selbstverstärkender Dichteffekt bewirkt werden, wenn sich die beiden Komponenten mit unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten ausdehnen.

Ein Verfahren zum Herstellen eines mindestens zweischichtigen Kunststoff- Composite-Bauteil, insbesondere Rohr oder Ring in Composite-Bauweise, mit folgenden Verfahrensschritten,

dadurch gekennzeichnet,

a Bereitstellen eines Fasergeleges- oder Fasergewebes,

b Ausschneiden eines Faser-Halbzeugs aus dem Fasergelege- oder Fasergewebe derart, dass zwei einanander gegenüberliegende Enden aneinanderstossen, wenn das Faser-Halbzeug in eine Spritzgiessform eingelegt wird,

c Einlegen des Faserhalbzeugs in eine Spritzgiessform derart, dass die einander gegenüberliegenden Enden des ausgeschnittenen Fasergelege- oder Fasergewebe aneinander stossen, und

d Umspritzen des Faserhalbzeugs mit einem aushärtbaren Kunststoff.

Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass auf gewickelte Halbzeuge verzichtet werden kann, die in der Herstellung aufwändig sind. Grundsätzlich kann anstelle der Verfahrensschritte a und b das Faser-Halbzeug auch aus einem grösseren Organoblech ausgeschnitten und dann thermisch entsprechend der zu verwendenden Spritzgiessform vorgeformt werden. An das in eine

Spritzgiessform eingelegte Organoblech kann dann eine weitere Kunststoffschicht in einer Spritzgiessvorrichtung angespritzt werden, wobei die Kunststoffmatrix des Fasertapes und der anzuspritzende Kunststoff miteinander kompatibel sein müssen und bevorzugt zur gleichen Kunststoffgruppe gehören.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die

nachfolgenden Figuren näher im Detail beschrieben. Es zeigt:

Figur 1: Eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemässen Kunststoff -

Composite-Bauteils in Gestalt eines Rings;

Figur 2: Das Bauteil von Fig. 1 zusammen mit einem vom Bauteil umfassten

Metallrohr im Querschnitt;

Figur 3: Einen Längsschnitt durch die Anordnung von Fig. 2 entlang der Linie A-A; Figur 4: Ein Detailvergrösserung der Fig. 3.,

Figur 5: Eine Seitenansicht des Bauteils von Fig. 1; und

Figur 6 Einen Schnitt durch die Ringwand in stark vergrössertem Massstab.

Die Figuren 1, 5 und 6 zeigen ein erfindungsgemässes Kunststoff-Composite-Bauteil 11 in Gestalt eines kreiszylindrischen Mantels 13, der als Gehäuse einsetzbar ist. Der Mantel 13 ist durch eine Wand 15 gebildet, in welcher in Umfangsrichtung (Pfeil 17) verlaufende Endlosfasern 19 eingebettet sind. An der Innenseite 21 des Composite- Bauteils 11 sind in Längsrichtung 22 des Bauteils gesehen im Abstand voneinander zwei Dichtungen 23, 25 vorgesehen, welche aus der Manteloberfläche herausragen. Vorliegend sind die Dichtungen 23,25 an den gegenüberliegenden Rändern des zylindrischen Bauteils vorgesehen. Die Dichtungen 23, 25 bestehen vorzugsweise aus einem Elastomeren und sind folglich elastisch deformierbar. Im Mantel 13 sind zwei Öffnungen 27,29 vorgesehen, von denen die eine als Einlass und die andere als Auslass für ein Wärmetransfermedium dient. An die Öffnungen 27,29 sind Stutzen 31,33 angeformt, an welche in den Figuren nicht gezeigte Schläuche anschliessbar sind.

Zwischen den beiden Öffnungen 27,29 ist an der Innenseite 21 des Mantels 13 ein radial nach innen ragender Steg 35 vorgesehen. Der Steg 35 erstreckt sich zwischen den einander gegenüberliegenden Rändern 37,39 des Mantels 13 und dient dazu, in Verbindung mit einem Innenteil, z.B. einem Rohr oder Innengehäuse 41, einen zwischen dem Mantel 13 und dem Innengehäuse 41 vorhandenen Rmgraum 43 zu unterteilen (Figuren 2 bis 4). Damit wird ein durch die Öffnung 27 einströmendes, gasförmies oder flüssiges Wärmetransfermedium gezwungen, im Wesentlichen den gesamten Ringraum 43 bis zur Auslassöffnung 29 zu durchströmen. Selbstverständlich könnte der Steg 35 anstatt an der Innenseite 21 des Mantels 13 auch am Innengeäuse 41 vorgesehen sein. In Fig. 4 ist ein Schnitt durch das auf das Innengehäuse 41 aufgesetzte Kunststoff-

Composite-Bauteil 11 näher im Detail gezeigt. Es ist erkennbar, dass das Innengehäuse 41 auf der einen Seite einen radial nach aussen abstehenden Ringsteg 45 aufweist, auf den ein Randabschnitt 47 des Kunststoff-Composite-Bauteils 11 auf esetzt ist. An der gegenüberliegenden Seite besitzt das Kunststoff-Composite-Bauteil 11 einen zweiten Randabschnitt 49, der durch einen nach innen ragenden L-förmigen Flansch 51 gebildet ist. An der Innenseite der Randabschnitte 47,49 sind die Dichtungen 23, 25 vorgesehen, die den Ringraum 43 nach aussen abdichten.

In Figur 6 ist der Aufbau der Wand 15 näher im Detail gezeigt. Es ist erkennbar, dass die Endlosfasern 19 eine einzelne äussere Lage bilden, die maximal 30%, vorzugsweise maximal 20% und besonders bevorzugt maximal 15% der Gesamtwandstärke ausmacht. An den gegenüberliegenden Enden des auf beiden Seiten offenen Bauteils sind die Dichtungen 23,25 angespritzt.

Von Bedeutung für die Erfindung ist, dass die thermische Ausdehnung des Kunststoff- Composite-Bauteils 11 kleiner als diejenige des Innengehäuses 41 ist. Dies hat den Vorteil, dass bei der Erwärmung der beiden Teile die Dichtwirkung noch verstärkt wird.

Das Kunststoff-Composite-Bauteil 11 wird wie folgt hergestellt: Zuerst wird vorzugsweise eine Endlosfaser auf einen Grundkörper, der die Gestalt des

herzustellenden Kunststoff-Composite-Bauteils aufweist, aufgewickelt und dann die Form mit einem flüssigen Kunststoff fixiert. Die Fixierung der Form kann durch Eintauchen des Grundkörpers mit der aufgewickelten Endlosfaser in einen flüssigen Kunststoff, Besprühen oder Umspritzen erfolgen. Denkbar ist auch, die Endlosfaser zuerst mit Kunststoff zu beschichten und dann die fertige Form noch einer

Temperaturbehandlung zu unterziehen, in der der Kunststoff nochmals

aufgeschmolzen wird. Danach wird das so erzeugte Halbzeug in eine Spritzgiessform eingebracht und mit einer Kunststoffschicht umspritzt oder vorzugsweise eine

Kunststoffschicht einseitig angespritzt. Alternativ kann auch ein auf dem Markt erhältliches Fasertape eingesetzt werden, das ein in einer Kunststoffmatrix

eingebettetes Fasergelege oder Fasergewebe aufweist. Das Fasertape wird so zugeschnitten, dass dessen Länge dem Umfang und dessen Breite der Breite des Bauteils entspricht. Dieses Fasertape wird in eine Spritzgiessform eingelegt und dann ein kompatibler Kunststoff angespritzt.

Die Erfindung betrifft ein hohles Kunststoff-Composite-Bauteil zur Verwendung als selbstdichtendes Gehäuse oder selbstdichtende Bride in Verbindung mit einem oder zwei vom Composite-Bauteil zu umschliessenden Metall-Bauteilen. Das Bauteil besteht aus einem durch eine Wand gebildeten Mantel, wobei an der Innenseite des Mantels zwei Dichtungen vorgesehen sind. Die Dichtungen sind in Längsrichtung des Bauteils gesehen im Abstand voneinander angeordnet und verlaufen in Umfangsrichtung. Im Kunststoff sind Endlosfasern eingebettet, die mehrheitlich im Wesentlichen quer zur Längsachse in Umfangsrichtung des Mantels verlaufen. Das Kunststoff-Composite- Bauteil zeichnet sich durch einen sehr kleinen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aus.

Legende

11 Kunststoff-Composite-Bauteil

13 Mantels

15 Wand

17 Pfeil

19 Endlosfasern

21 Innenseite

23, 25 Dichtungen

27,29 Öffnungen

31,33 Stutzen

35 Steg

37, 39 Ränder

41 Innengehäuse

43 Ringraum

47,49 Randabschnitte des Kunststoff-Composite-Bauteils

51 L-förmiger Flansch