DE102004007892A1

DE102004007892A1 - Klimaanlage, sowie Kunststoffteil, insbesondere für eine Klimaanlage oder einen Ladeluftkreislauf eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102004007892A1
Application number: DE200410007892
Authority: DE
Inventors: Martin Dipl.-Ing. Kaspar; Georg Dr.-Ing. Kämmler; Snjezana Dr. Boger
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG
Priority date: 2003-02-20
Filing date: 2004-02-17
Publication date: 2004-09-02

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kunststoffteil, insbesondere für eine Klimaanlage oder einen Ladeluftkreislauf eines Kraftfahrzeugs, bei dem das Kunststoffteil halogenisiert, insbesondere fluoriert, ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Klimaanlage, sowie ein Kunststoffteil, insbesondere ein in einer Klimaanlage oder einem Ladeluftkreislauf eines Kraftfahrzeugs verwendetes Kunststoffteil, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Für die Herstellung von luft- oder ladeluftführenden Bauteilen in der Automobilindustrie werden vorwiegend glasfaserverstärkte Polyamide und andere Kunststoffe, wie PA66-, PA46-, PPA-, PPS-Formmassen verwendet. Diese glasfaserverstärkten Kunststoff-Formmassen unterliegen in Folge der Betriebsbeanspruchung und dem Kontakt mit heißer Ladeluft einem oxidativen Alterungsprozess (Hydrolyse). Dieser Alterungsprozess führt zu einem Abbau der Polymermatrix und einer Reduzierung des Haftverbunds zwischen den Glasfasern und der Polymermatrix und damit zu einer Versprödung und Abnahme der Zugfestigkeit. Dieses Alterungsverhalten muss bei der konstruktiven Auslegung der Kunststoff-Bauteile konstruktiv und/oder durch Wahl eines teueren Werkstoffes berücksichtigt werden.
Entsprechende glasfaserverstärkte Kunststoffe werden für kühlmittelführende Bauteile in der Automobilindustrie verwendet. Auch diese unterliegen in Folge der Betriebsbeanspruchung und der Beaufschlagung mit heißem Kühlmittel einem entsprechenden Alterungsprozess, mit entsprechenden Auswirkungen. Außerdem führen eindiffundierendes Wasser und Glykol zu einer Veränderung der technologischen Eigenschaften. Zwar verbessern sich die Zähigkeitseigenschaften, jedoch nimmt die Biegefestigkeit und die Zugfestigkeit ab, so dass diese Eigenschaftsänderungen bei der Konstruktion berücksichtigt werden müssen.
Ferner werden für die Abdichtung verschiedener Bauteile in einem Kältemittelkreislauf Dichtelemente, in aller Regel O-Ringe, aus einem Elastomerwerkstoff, wie EPDM oder HNBR, verwendet. Diese Elastomere haben jedoch im Vergleich zu anderen Werkstoffen, bedingt durch den weitmaschig vernetzten Polymeraufbau, ein großes freies Volumen. Dies begünstigt die Diffusion von Stoffen, insbesondere von Kältemittel, durch den Werkstoff des Dichtelements, wodurch ein ständiger Kältemittelverlust erfolgt. Um diesen Kältemittelverlust auszugleichen, ist eine Bevorratung von Kältemittel in einem Ausgleichsbehälter erforderlich. Ferner ist eine Nachfüllung in bestimmten Zeitabständen erforderlich. Hierbei sind zwar Fluorpolymere als Dichtungswerkstoffe bekannt. Diese sind aber deutlich teurer.
Weiterhin weisen Bauteile von Klimaanlagen gelegentlich nachteilige Eigenschaften bezüglich der Bildung von Geruchsstoffen auf, die im Innenraum des Fahrzeuges einen nicht immer angenehmen Eindruck erwecken können.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Kunststoffteil für eine Klimaanlage oder einen Ladeluftkreislauf eines Kraftfahrzeugs mit verbesserten Eigenschaften zur Verfügung zu stellen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Kunststoffteil mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß ist ein Kunststoffteil, insbesondere für eine Klimaanlage oder einen Ladeluftkreislauf eines Kraftfahrzeugs, vorgesehen, welches halogeniert, d.h. mit einem Halogen, vorzugsweise mit Fluor oder auch mit Chlor, Brom, Jod etc., oberflächenbehandelt, ist.
Hierbei kann es sich um ein glasfaserverstärktes Kunststoffteil und/oder ein Kunststoffteil beispielsweise aus PA, PPA, PPS, EPDM oder HNBR oder einer Kombination hiervon handeln.
Bevorzugt ist das Kunststoffteil ein Bauteil eines Kühlkreislaufs, eines Luftladekreislaufs und/oder eines luftführenden Bereichs einer Klimaanlage. So kommen zum Beispiel ein Wasserkasten eines Kühlmittelkühlers, ein Heizkörper-Thermostat-Gehäuse, ein – Gehäuse einer Wasserpumpe oder ein Rohr oder Kanal oder gar ein Gehäuse einer Klimaanlage oder ein Teil davon in Frage. Ebenso kann das Kunststoffteil ein Dichtelement, insbesondere ein O-Ring sein, der beispielsweise in einem Kältemittel-Kreislauf einer Kraftfahrzeug-Heizungs-, -Belüftungs- und/oder -Klimaanlage (HVAC) verwendet wird. Bei diesen Anlagen (HVAC) sind in der Regel das Gehäuse, Luftverteil- und/oder Luftmischräume und/oder Luftführungskanäle im Fahrzeug aus Kunststoff gefertigt.
Die Bauteile können aus massivem Kunststoff und/oder aus Kunststoffschaum hergestellt werden. Vorzugsweise können in Klimaanlagen hart oder auch weich geschäumte Stoffe wie beispielsweise PU – Ester – Schaum, PU – Ether – Schaum und/oder PE – Schaum eingesetzt werden.
Es können aber auch weich geschäumte Werkstoffe auf EPDM – Basis oder Silikonbasis eingesetzt werden, die ebenfalls bei ungünstigen Betriebsbedingungen oder Umgebungsbedingungen zum Befall von Mikroorganismen neigen können.
Bevorzugt weist das halogenierte Kunststoffteil eine hydrophobe Oberfläche auf. Dadurch wird Wasser o.ä. abgewiesen und die Diffusion desselben durch das Kunststoffteil zumindest verringert, wodurch die Lebensdauer steigt.
Die Oberfläche des Kunststoffteils kann auch eine antimikrobiell und/oder antibakterielle Wirkung bzw. eine entsprechende Wirkung auf andere Organismen aufweisen, so dass die Bildung beziehungsweise Ansiedlung von (Mikro-)Organismen, beispielsweise im Lüftungssystem einer Klimaanlage verhindert oder zumindest minimiert wird.
Bevorzugt ist nur die Oberfläche halogeniert, was für die gewünschte Wirkung in aller Regel ausreicht, jedoch kann prinzipiell auch das gesamte Kunststoffteil halogeniert sein.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung weist das Kunststoffteil nach der Halogenierung eine mit Wasser säurebildende, besonders bevorzugt flusssäurebildende Oberfläche und/oder Volumen auf, so daß unter Umständen eine antimikrobielle Wirkung verstärkt wird. Säurebildend im Sinne der Erfindung bedeutet, daß bei Einwirkung oder Bildung von Wasser ein pH-Wert des Wassers kleiner als 7, bevorzugt kleiner als 5, besonders bevorzugt kleiner als 3 ist.
Die Halogenierung erfolgt nach Ausformung des Kunststoffteils auf an sich bekannte Weise. Besonders vorteilhaft kann die Halogenierung vor der Montage der Gesamtanlage, wie beispielsweise Klimaanlage, erfolgen, so daß die einzelnen Teile halogeniert werden.
Gemäß eines weiteren erfindungsgemäßen Gedankens kann die Gesamtanlage, wie beispielsweise Klimaanlage, auch nach der Montage mit anderen Komponenten halogeniert werden.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen, teilweise unter Bezugnahme auf die Zeichnung, im einzelnen erläutert. In der Zeichnung zeigen:
1 einen Querschnitt eines O-Ringes, und
2 einen Querschnitt eines O-Ringes gemäß einer Variante.
Ein erfindungsgemäßer O-Ring 1, wie er als Dichtelement zur Abdichtung zwischen zwei Bauteilen in einem Kältemittel-Kreislauf einer Kraftfahrzeug-Klimaanlage verwendet wird, besteht vorliegend aus dem Elastomer EPDM.
Dieses wurde nach erfolgter Formgebung einer Fluorierung unterworfen, wobei Fluor in die oberflächennahe Schichten eindiffundiert und eingebunden wird. Durch das eingebundene Fluor erfolgt eine Art Sperrschichtbildung, so dass die Diffusionsrate von Gasen deutlich verringert wird.
Gemäß einer in 2 dargestellten Variante erfolgt die Fluorierung so lange, bis sich das Fluor über die gesamte Querschnittsfläche verteilt hat.
Gemäß einem weiteren, nicht in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt eine Fluorierung eines Ladeluftkastens eines Ladeluftkreislaufs. Hierfür wird der fertig geformte Ladeluftkasten, welcher vorliegend aus glasfaserverstärktem PA66 besteht, einer fluorierenden Atmosphäre ausgesetzt. Die eingelagerten Fluoratome sind stark elektronegativ und bilden eine dichte Ladungswolke, die einen stark hydrophoben Charakter hat. Außerdem kann die Diffusionsgeschwindigkeit von Luftsauerstoff in oder durch den Ladeluftkasten deutlich reduziert werden. Somit kann durch die Fluorierung die Lebensdauer deutlich erhöht werden.
Als nächstes Ausführungsbeispiel, das ebenfalls nicht in der Figur dargestellt ist, dient ein Rohr eines Kühlkreislaufs. Hierbei handelt es sich um ein glasfaserverstärktes PPA-Rohr; welches nach erfolgter Formgebung fluoriert wurde. Durch die Sperrschichtwirkung der chemisch eingebauten Fluoratome wird ein Eindringen von Kühlmittel im wesentlichen vermieden und der Alterungsprozess deutlich verzögert, so dass auch in diesem Fall die Lebensdauer erhöht werden kann.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist ein Wärmeübertrager, der beispielsweise als Ladeluftkühler verwendbar ist. Der Wärmeübertrager weist Rohre auf, die beispielsweise von Ladeluft durchströmbar und von Kühlluft umströmbar sind. Ein durch die Rohre strömendes Fluid wird in einem Verteilkasten auf die Rohre verteilt und nach einem Durchströmen der Rohre in einem Sammelkasten gesammelt. Der Verteil- und der Sammelkasten weisen Wandungen auf, die teilweise aus Kunststoff bestehen. Diese Kunststoffbestandteile des Wärmeübertragers sind durch ein erfindungsgemäßes Halogenieren insbesondere vor Oxidation besser geschützt und unter Umständen hinsichtlich ihrer Lebensdauer verbessert.

Claims

Kunststoffteil, insbesondere für eine Klimaanlage oder einen Kühl- oder Ladeluftkreislauf eines Kraftfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffteil halogeniert ist.
Kunststoffteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffteil fluoriert ist.
Kunststoffteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffteil ein glasfaserverstärktes Kunststoffteil ist.
Kunststoffteil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffteil aus PA, PPA, PPS, EPDM oder HNBR besteht oder mindestens eines dieser Materialien enthält.
Kunststoffteil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffteil ein Bauteil eines Kühlkreislaufs, eines Luftladekreislaufs und/oder eines luftführenden Bereichs einer Klimaanlage ist.
Kunststoffteil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffteil ein Dichtelement, insbesondere ein O-Ring (1), ist.
Kunststoffteil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffteil aus einem Elastomerwerkstoff gefertigt ist.
Kunststoffteil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffteil eine hydrophobe Oberfläche aufweist.
Kunststoffteil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffteil eine Oberfläche mit antibakterieller Wirkung aufweist.
Kunststoffteil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nur die Oberfläche des Kunststoffteils halogeniert ist.
Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffteils nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das fertig ausgeformte Kunststoffteil halogeniert wird.
Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffteils nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffteil fluoriert wird.
Klimaanlage, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit zumindest einem Kunststoffteil, das nach einem der Ansprüche 1 bis 10 ausgebildet ist.
Kühlkreislauf oder Ladeluftkreislauf, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit zumindest einem Kunststoffteil, das nach einem der Ansprüche 1 bis 10 ausgebildet ist, wobei das Kunststoffteil insbesondere in einen Wärmeübertrager integriert und/oder Bestandteil eines Sammelbehälters ist.