DE29520505U1 - Durch Anspritzen von Kunststoff an Metall gebildete Flächenverbindung - Google Patents

Description

Durch Anspritzen von Kunststoff an Metall gebildete Flächenverbindung

Die Erfindung bezieht sich auf eine durch Anspritzen von Kunststoff an Metall gebildete Flächenverbindung zwischen zwei Bauteilen, insbesondere an thermisch belasteten Bauteilen, wie zum Beispiel Dacheindeckungsplatten mit Dachdurchführungsrohren.

Das Anwendungsfeld solcher Materialpaarungen ist weit, da man durch solche Kombinationen jeweils funktionsoptimierte Bereiche erlangt. Bei Dacheindeckungsplatten nutzt man zum Beispiel die Stabilität des Metalls zur Bildung der Dacheindeckungsplatte; ein vorteilhafter Nebeneffekt dabei ist, daß man hierdurch eine gute Anpassung an das umgebende Feld der Dachhaut gewinnt, bspw. wenn diese aus Kupfer oder Zink gebildet ist. Für die Dachdurchführung hingegen sind kunststoff-spezifische Eigenschaften, wie Dichtigkeit, Elastizität usw., erreichbar. Diesbezüglich sei auf die FR-A-2 135 680 verwiesen. Dort wird ein balgartiger Manschettenkörper aus Kunststoff mit einem ein Durchgangsloch umschreibenden Randbereich der Dacheindeckungsplatte verbunden. Der Nutzen ist hier die gute Ausrichtungsbeweglichkeit für das Rohr.

Durch die GB-PS 1 310 089 existiert der Vorschlag, das getrennt hergestellte Kunststoffbauteil (ein konischer Stutzen für eine abgedichtete Dachdurchführung eines Rohres), genauer dessen unteren inneren Rand mit der Außenfläche des zur Dachoberseite abgewinkelten Randbereichs der aus einem Metallbauteil gebildeten Dacheindeckungsplatte zu verkleben (Fig. 4).

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Durch die GB-PS 121 128 besteht an einer solchen Dacheindeckungsplatte mit Loch zur Dachdurchführung eines Rohres der Vorschlag, den zur Dachoberseite abgewinkelten Randbereich des Loches endseitig auswärts gerichtet abzuwinkein. Dieser Randzone wird eine aus weich-geschmeidigem Metall bestehende, ebenfalls nach oben sich konisch verjüngende Manschette angeformt.

Schließlich bringt das DE-GM 92 00 759 den Vorschlag, den das Durchtrittsloch für ein Dachdurchführungsrohr freilassenden Randbereich einer bspw. aus Blei bestehen den Dacheindeckungsplatte quer zur Plattenebene zu perforieren. Die Löcher erbringen die Verankerung des angespritzten, domförmigen Kunststoffbauteils begünstigende Querbrücken zur randumfassenden, praktisch gabelförmigen Anspritzzone in Form eines Kragens.

Trotz der geschilderten im Grunde nützlichen Materialpaarungen entstehen an den Verbindungszonen Probleme, die vornehmlich auf das Langzeitverhalten der Metalle zurückzuführen sind, wie Oxydation, Verhalten bei thermischen Belastungen etc. Nicht selten ergibt sich dadurch eine Durchlässigkeit. Im Falle von Dachabdekkungen ist ein solcher Nachteil meist gravierend. Immerhin ist zu berücksichtigen, daß Temperaturspannen von -20° C bis +70° C auftreten. Dringt Wasser in die Verbindungszone ein, ergibt sich bei Eisbildung eine nicht zu unterschätzende Spaltungskraft.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine die Materialpaarungen besser tolerierende Flächenverbindung anzugeben.

Gelöst ist diese Aufgabe durch die in den Ansprüchen angegebene Erfindung.

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Zufolge solcher Ausgestaltung ist eine äußerst belastbare Flächenverbindung erzielt, welche den grundsätzlichen Vorteil der genannten Materialpaarungen wesentlich verbessert. Die gefundene Lösung ist sogar von universaler Bedeutung und überall dort einsetzbar, wo materialspezifisches Verhalten im Verbund bewältigt werden muß. Im Vordergrund steht dabei vor allem die Vermeidung des Eindringens von die Korrosion oder dergleichen begünstigender Feuchte, die, wie angedeutet, auch oft den Anlaß zu erhöhter mechanischer Beanspruchung bildet, wie bspw. bei Eisbildung, Schrumpfung/Dehnung. Hierzu wird an einer durch Anspritzen von Kunststoff an Metall gebildeten Flächenverbindung zwischen zwei Bauteilen, insbesondere an thermisch belasteten Bauteilen, wie z. B. Dacheindeckungsplatten mit Dachdurchführungsrohren, vorgeschlagen, daß mindestens eine Seitenflanke des kunststoffumspritzten Metallbauteiles im Umspritzungsbereich mit einer dauerelastischen Deckschicht ausgestattet ist zur Aufrechterhaltung eines Abstandes zwischen Kunststoff und Metall. Auf diese Weise ist der kritische Zwischenraum mit einem Drittmaterial überbrückt. Die dauerelastische Deckschicht toleriert selbst größere Ausdehnungen bzw. Schrumpfungen. Neben dem Vorteil einer entsprechenden Langzeitabdichtung ist vor allen Dingen der einer erheblich vergrößerten Lebenslänge des Produkts, respektive einer Anordnung, erreicht. Da der Umspritzungsbereich in der Regel schuhartig ausfällt, tritt dieser Bereich querschnittsmäßig gleichsam als Halteklammer auf mit dem Effekt, daß unter Abkühlen die elastische Deckschicht leicht komprimiert wird, also unter eine Art Vorspannung gerät. Das wirkt sich grundsätzlich vorteilhaft auf eine praktisch optimierte Dichtigkeit aus. Weiter wird vorgeschlagen, daß das Metallbauteil im Umspritzungsbereich eine dem Kunst-

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stoff zur Formschlußverankerung dienende Profilierung besitzt, deren Verankerungseingriff größer ist als die Deckschicht. Hierdurch findet die Verankerung im wesentlichen an Metall statt, wenngleich die dauerelastische Deckschicht dabei als ergänzender Sperrfaktor durchaus mit einbezogen sein könnte. Die Verbindung zwischen Kunststoff und Metall ist andererseits nicht bzw. nicht mehr wesentlich auf eine Haftwirkung zwischen den beiden Materialien angewiesen. Es genügt die der elastischen Deckschicht innewohnende Haftkraft zur Positionierung (eingeschlossen die Möglichkeit einer Repositionierung) am Metallbauteil. Liegt eine entsprechende Eigenschaft nicht vor, wird eine Klebeschicht angewandt. Als günstig hat sich der Einsatz eines Streifens aus dauerelastischem, beidseitig klebenden Sicrall erwiesen. Die entsprechende Beschichtung läßt sich verfahrensvortexlhaft durch Aufspritzen zuordnen. Im Hinblick auf die Formschlußverankerung liegt noch eine vorteilhafte Ausgestaltung dadurch vor, daß die Profilierung durch eine Querlochung eines in Richtung der Dachoberseite abgewinkelten Randbereichs der Dacheindeckungsplatte gebildet ist. Die vom Deckschicht-Material membranartig überspannte Querlochung erlaubt unter dem Einfluß der Betriebswärme sowie entsprechenden Materialbedingungen ein Durchschlagen der entsprechenden Deckschicht-Partie, so daß metallteildurchgreifende Materialbrücken die beiden Schenkel des Umspritzungsbereichs miteinander verbinden. Alternativ oder auch zusätzlich kann auch eine endseitige Abwinklung des Randbereichs die Wirkung der erläuterten Verankerung noch erhöhen.

Die Erfindung ist nachstehend anhand zeichnerischer Darstellungen näher erläutert. Es zeigt:

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Fig. 1 ein die erfindungsgemäße Flächenverbindung wiedergebendes allgemeines Beispiel im Querschnitt,

Fig. 2 die erfindungsgemäße Flächenverbindung an einem Dachentlüfter als speziellem Ausführungsbeispiel, wobei eine Dacheindeckungsplatte aus Metall und ein spritztechnisch zugeordneter Dom aus Kunststoff miteinander verbunden sind,

Fig. 3 die Dacheindeckungsplatte mit angespritztem Dom in Einzeldarstellung, und zwar in Seitenansicht,

Fig. 4 die Dacheindeckungsplatte in Draufsicht, noch ohne Dom,

Fig. 5 den Schnitt gemäß Linie V-V in Fig. 4,

Fig. 6 die mit dem Dom versehene Dacheindeckungsplatte im Schnitt wiedergegeben, wobei als Schnittführung wiederum die gemäß Linie V-V gewählt ist,

Fig. 7 einen vergrößerten Schnitt des in Fig. 6 mit A bezeichneten ümspritzungsbereich,

Fig. 8 den Schnitt gemäß Linie VIII-VIII in Fig. 6 und Fig. 9 den Schnitt gemäß Linie IX-IX in Fig. 6.

Sowohl gemäß dem dargestellten allgemeinen als auch dem veranschaulichten speziellen Ausführungsbeispiel wird durch Anspritzen von Kunststoff an Metall eine Flächenverbindung F zwischen zwei Bauteilen erreicht. Das

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Metallbauteil ist mit M bezeichnet, das Kunststoff-Bauteil trägt das Bezugszeichen K.

Das Metallbauteil M tritt aus dem angespritzten bzw. besser gesagt durch Umspritzen angeformten Kunststoffbauteil K frei vor. Die zum freistehenden Abschnitt des Metallbauteiles M führende Durchtrittsstelle 1 ist aus den eingangs geschilderten Gründen kritisch; insbesondere fehlt es vergleichbaren Lösungen an einem genügend festen Verbund und damit zusammenhängend alsbald auch an Dichtigkeit.

Zur Behebung dieses Nachteils ist nun mindestens eine Seitenflanke a des kunststoffumspritzten Metallbauteiles M im Umspritzungsbereich mit einer Deckschicht 2 ausgestattet. Die ist so ausgerüstet, daß sie die Eigenschaft einer Dauerelastizität besitzt.

Bezüglich der genannten Deckschicht 2 hat sich das auf dem Markt erhältliche Produkt mit dem Handelsnamen "Sicrall" als günstig erwiesen. Es läßt sich in Form eines Streifens zuordnen. Ebenso könnte die Schicht aus einer Art Spritzpistole im Bereich der zu schaffenden Flächenverbindung F aufgebracht werden.

Die dauerelastische Deckschicht 2 hält unter Nutzung einer ihr innewohnenden Haftkraft abrutschsicher fest. Es erfolgt dann das Umspritzen unter An- und Ausformen des Kunststoffbauteils K.

Wie insbesondere Fig. 1 entnehmbar, führt die zwischengeschaltete dauerelastische Deckschicht 2 zur Aufrechterhaltung eines Abstandes &khgr; zwischen Kunststoff und Metall, konkret also zwischen der einen Seitenflanke a

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und der durch Aufspritzen geschaffenen korrespondierenden Gegenseitenflanke b des Kunststoffbauteils K.

Aufgrund einer im wesentlichen gleichmäßigen Dicke der dauerelastischen Deckschicht 2 ergibt sich eine gleichmäßige Wirkung im Fugenbereich der Materialpaarung. Eine solche dauerelastische Deckschicht 2 kann durch den Schrumpfungsprozeß des Kunststoffes unter eine gewisse Vorspannung treten. Hieraus erwächst ein nicht unwesentlicher Vorteil bezüglich einer mitwirkenden Selbstfesselung einer solchen als Dichtungselement fungierenden Deckschicht 2, welche auf die in der Praxis auftretenden, meist erheblichen Temperaturwechsel besser reagiert, also zum einen das elastische Nachgeben nicht verhindert und zum anderen einen recht großen Vorrat an Rückstellkraft bereithält. Eine etwa auftretende Kapillarwirkung ist so durch eine echte Dichtung unterbunden. Es liegt gleich ab der Durchtrittsstelle 1 eine wirksame Wasser/Feuchte-Sperre vor.

Reicht die Haftwirkung zur Aufrechterhaltung der Haftung im Vorbereitungsstadium zur Umspritzung nicht aus -zum Beispiel wenn andere dauerelastische Deckschichten 2 zum Einsatz kommen als Sicrall-, so kann die Deckschicht 2 zumindest auf der der zu bildenden Flächenverbindung F zugewandten Seite eine Klebeschicht 3 aufweisen. Hierüber läßt sich dann eine solche Schicht 2 exakt positionieren und zur Durchführung des Umspritzens betriebssicher halten.

Eine den Verbund zwischen Metallbauteil M und Kunststoffbauteil K begünstigende Maßnahme besteht weiter in einer Profilierung im Umspritzungsbereich des Metallbauteils M. Das erbringt eine Formschlußverankerung durch die allgemeine Erstreckungsrichtung des umspritzten Ab-

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Schnitts querende Flanken c. Gemeint ist die Längere, bezeichnet mit y. In Richtung des Pfeiles y (Fig. 1) gehende übliche Belastungen lassen den umspritzten Abschnitt nicht aus der im Umspritzungsbereich gebildeten Aufnahmetasche T des Kunststoffbauteiles K gleiten.

Wie Fig. 1 entnehmbar, ist der Verankerungseingriff des Metallbauteils M in das Kunststoffbauteil K in Querrichtung zur Richtung des Pfeiles y größer als die in der Querrichtung gemessene Dicke der dauerelastischen Deckschicht 2 in fertigem Zustand des Produkts bzw. der Anordnung.

Die Profilierung besteht gemäß Fig. 1 aus einer endseitigen Äbwinklung 4 des Metallbauteils M. Die Äbwinklung 4 ist rechtwinklig. So liegt eine Art Ankerstruktur vor. Die dauerelastische Deckschicht 2 endet, wie die Klebeschicht 3, innenseitig des so geschaffenen, kurzen Winkelschenkels, und zwar stumpf gegen die Flanke &sgr; desselben tretend.

Beim speziellen Ausführungsbeispiel, ab Fig. 2, ist der in Formschlußverankerung gehaltene, umspritzte Abschnitt ein durch Aufwärts-Abkantung erzielter, lochumschreibender Randbereich 5 einer metallenen Dacheindekkungsplatte 6 als Metallbauteil M. Es kann sich um Kupfer- oder Zinkblech handeln. Ebenso ist Aluminium denkbar.

Der zur Dachoberseite hin abgewinkelte Randbereich 5 kann die im Zusammenhang mit dem allgemeinen Ausführungsbeispiel erwähnte Äbwinklung 4 aufweisen und/oder in der Weise auf die Erlangung einer die Formschlußverankerung bringenden Profilierung so weitergestaltet sein, daß die Profilierung über eine Querlochung des

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Randbereichs 5 erzielt wird. Die entsprechenden Querlöcher sind mit 7 bezeichnet. Sie liegen randnah und sind umlaufend vorgesehen. Der Umsprxtzungsbereich formt hier einen Kragen 8 als unteren Rand eines Domes 9 einer Dachdurchführung D.

Wie Fig. 9 entnehmbar, sind die hier die Formschlußverankerung erbringenden Mittel in der Aufnahmetasche T gleich gut wirksam, indem nämlich die Löcher 7 durchsetzende Brücken 10 nun die in Bezug auf das erste Ausführungsbeispiel erläuterten, eine mögliche Trennrichtung y querende Flanken c erbringen. Der durch Umspritzung erzeugte Kragen 10 bildet praktisch Gabelzinken 11 aus, von denen der außenliegende Gabelzinken 11 mit seinem freien Ende stumpf gegen eine plateaubildende Erhöhung 12 der Dacheindeckungsplatte 6 tritt. Der durch die Erhöhung 12 erzielte hohle Unterflurbereich 13 der randbereichsnahen Partie der Dacheindeckungsplatte 6 ist anfangs ebenfalls mitumspritzt. Hierzu setzt sich der innere Gabelzinken 11 des Kragens 8 entsprechend auswärts gerichtet in eine Abwinklung 14 fort. Das wirkt gegenüber Trennkräften ebenfalls sperrend. Die Abwinklung 14 schließt unterseitig ebenengleich mit der allgemeinen ebenflächigen Unterseite 6' der Dacheindekkungsplatte 6 ab. Besagte Abwinklung 14 fungiert so als unterseitiges Abstützfüllstück des ganzen Randbereichs 5.

Die Deckschicht 2 ist unter Überlagerung des Stirnendes des äußeren Gabelzinkens 11 verlängert bis zu der dort horizontal ausgerichteten Durchtrittsstelle 1.

Die Abwinklung 14 schließt, in vertikaler Richtung gesehen, ebenengleich mit der Außenseite des äußeren Gabelzinkens 11 ab.

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Der Randbereich 5 ist entlang der längeren Erstreckung eines zentral liegenden Loches L der Dacheindeckungsplatte 6 höhergezogen. Das Loch L ist als Langloch realisiert. Die längere Achse des Langloches L erstreckt sich in Neigungsrichtung eines Daches.

Im Bereich der höhergezogenen Partien bildet die Dacheindeckungsplatte 6 je eine Lagertasche 15 aus, und zwar innenseitig des Domes 9. Erreicht ist das durch konturentsprechendes Weglassen eines Abschnitts der inneren Gabelzinken 11. Die Lagerlaschen 15 dienen zur Aufnahme je eines Scharnierzapfens 16 eines Lüftungsrohres 17 des Dachentlüfters D. Dadurch, daß der aufwärts abgekantete Randbereich 5 im Bereich der Lagertaschen 15 zur Innenseite hin freiliegt, bildet er mit diesem freiliegenden Bereich metallische Gleitflächen zum besseren Einführen der an diametral einander gegenüberliegenden Seiten des Lüftungsrohres 17 sitzenden Scharnierzapfen 16 aus. Es liegt vor allem eine gebrauchsstabile Lagerung vor zufolge metallischer Teilauskleidung der gesagten Lagertaschen 15.

Wie Fig. 6 entnehmbar, endet der entsprechend taschenbildende Freischnitt kurz unterhalb des oberen Endes der hochgezogenen Zone des Randbereichs 5. Nach unten hin sind die Lagertaschen 15 ganz durchgezogen. Auf diese Weise verbleibt eine die äußeren Gabelzinken 11 beiderseits des Eingangs der Lagertaschen 15 verbindende Materialbrücke bestehen, welche von der zu Fig. 9 beschriebenen Abwinklung 14 gebildet ist. Die Materialbrücke trägt das gleiche Bezugszeichen (14).

Weitere Details des Dachentlüfters D bestehen aus einer die kuppeiförmige Oberseite des Domes 9 übergreifenden Kappe 18. Über letztere stützt sich das Lüftungsrohr

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17 mittel- oder unmittelbar ab. Die Oberseite des Domes 9 und die Innenseite der Kappe 18 sind so aufeinander abgestimmt, daß die Dacheindeckungsplatte 6 samt Dom 9 neigungsverstellbar sind in Relation zum lotrecht auszurichtenden Lüftungsrohr 17.

Die entsprechende Wölbungslinie der Oberseite läuft, in der Neigungsrichtung der Dacheindeckungsplatte 6 gesehen, um einen Radiuspunkt P. Der Radiuspunkt P ist innerhalb des Domes 9 relativ weit beabstandet zu 6' nach oben gelegt. Um bei der dargestellten Basis einen genügenden Verstellbereich für die Kappe 18 zu bekommen, geht der an den Bereich des Radius' &zgr; (vergl. Fig. 6) anschließende Bereich der Oberseite des Domes 9 in eine Art Unterschneidung über, aufweisend den Radius &zgr;' {vergl. Fig. 6).

Im Bereich der Lagertaschen 15 ist die Erhöhung des Randbereichs 5 etwa trapezförmiger Gestalt.

Im lagertaschenfreien Bereich kann auch noch auf der Innenseite als der anderen Seitenflanke des Randbereichs 5 wie auch stirnrandubergreifend desselben eine dauerelastische Deckschicht 2 angeordnet sein. Letzte- * re tritt so allseitig mit dem Kunststoff in Verbindung.

Weitere die spezielle Ausbildung der Lagertaschen 15, der Feststellbarkeit der Kappe 18 etc. erbringende Maßnahmen gehen aus der WO 94/05876 hervor. Deren Offenbarungsinhalt wird in die vorliegende Anmeldung vollinhaltlich miteinbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in die Ansprüche vorliegender Anmeldung mitaufzunehmen.

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Claims (4)

ANSPRUCHE

1. Durch Anspritzen von Kunststoff an Metall gebildete Flächenverbindung (F) zwischen zwei Bauteilen (M_f K), insbesondere an thermisch belasteten Bauteilen, wie zum Beispiel Dacheindeckungsplatten (6) mit Dachdurchführungsrohren (Lüftungsrohr 17), dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Seitenflanke (a) des kunststoffumspritzten Metallbauteiles (M) im Umspritzungsbereich mit einer dauerelastischen Deckschicht (2) ausgestattet ist zur Aufrechterhaltung eines Abstandes (x) zwischen Kunststoff und Metall.

2. Flächenverbindung nach Anspruch 1 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallbauteil (M) im umspritzungsbereich eine dem Kunststoff zur Formschlußverankerung dienende Profilierung besitzt, deren Verankerungseingriff größer ist als die Deckschicht (2).

3. Flächenverbindung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilierung durch eine Querlochung (Querlöcher 7) eines in Richtung der Dachoberseite abgewinkelten Randbereichs (5) der Dacheindeckungsplatte (6) gebildet ist.

4. Flächenverbindung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, gekennzeichnet durch eine endseitige Abwinklung (4) des Randbereichs (5) .

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