Dichtes Umspritzen von Einlegeteilen und deren Prüfung

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Novotechnik Messwertaufnehmer OHG

N & H Technology GmbH

Einfluss von Umspritzmaterial und Haftvermittler

Es wurde gezeigt, dass der Füllstoffanteil und die –art des Umspritzmaterials einen großen Einfluss auf die Dichtigkeit des Hybridbauteils haben. Glaskugelgefüllte Werkstoffe zeigten geringere Leckagen als glasfasergefüllte Materialien. Dies ist aller Wahrscheinlichkeit nach auf eine näherungsweise isotrope Schwindung derartiger Materialien zurückzuführen. Glasfasergefüllte Werkstoffe schwinden anisotrop und führen zu größeren Spalten und daher zu größeren Leckagen. Grundlegend konnte ermittelt werden, dass höhere Füllstoffgehalte tendenziell zu höheren Leckagen führen.

Kann der Anwender die Art der Umspritzmasse nicht ändern, kann er beispielspielsweise Haftvermittler einsetzen. Haftvermittler die auf ein metallisches Einlegeteil appliziert werden, bedeuten jedoch einen zusätzlichen Arbeitsschritt, welcher mit zusätzlichen Kosten verbunden ist. Dies muss im Vorfeld in die Kalkulation eingebracht werden. In den Untersuchungen wurden verschiedene Haftvermittler eingesetzt und deren Einfluss auf die Mediendichtigkeit der Hybridbauteile untersucht. Die Materialkombinationen wurden dabei unterschiedlichen Bauteilstressungen ausgesetzt, welche den späteren Einsatz simulieren.

Es wurden Haftvermittlersysteme ermittelt, welche eine Steigerung der Dichtigkeit des Verbundes gegenüber der unbeschichteten Referenz hervorrufen können. Allen Haftvermittlern gemeinsam ist die Erkenntnis, dass sie auf das Gesamtsystem und deren Anforderungen abgestimmt sein müssen. In die Versuchsreihen wurden im Markt befindliche Systeme getestet. Die Auswahl wurde anhand des chemischen Aufbaus, der thermischen und mechanischen Eigenschaften durchgeführt. Hierbei konnten Haftvermittler ermittelt werden, die die Dichtigkeit der Hybridbauteile um den Faktor 7 steigern konnten.

Nachträgliches Abdichten mit Vergussmassen

In einem weiteren Versuchsaufbau wurde die Möglichkeit eines nachträglichen Abdichtens undichter Hybridbauteile eruiert. Hierbei wurden duroplastische Vergussmassen auf Basis von Polyurethan, Epoxid, Silikon und Methacrylat eingesetzt die auf bewusst gewählte, undichte Umspritzungen appliziert wurden. Die Dichtigkeit der nachbehandelten Verbünde wurde analog zu den anderen Untersuchungen über den Verlauf der drei Bauteilstressungen erfasst und bewertet. Hierbei zeigte sich, dass der Verguss zu höheren Dichtigkeiten des Verbundes führen kann. Problematisch sind für die Vergussmassen schockartige klimatische Prüfbedingungen, da diese bei tiefen Temperaturen verspröden. Innerhalb der Tests konnten allerdings Materialkombinationen ermittelt werden, die den Anforderungen standhielten.Erzielbare Dichtigkeiten beim Umspritzen von Rundleitern

Neben der Umspritzung metallischer Einleger werden dem Kunststoff-Institut vermehrt Fragestellungen im Bereich der Kabel- und Rundleiterumspritzung gestellt. Hierbei ist das Umspritzen von Rundleitern mit thermoplastischen Kunststoffen weit verbreitet und Stand der Technik. Anwendungsbeispiele finden sich im Automotivbereich, weiße Ware und der Photovoltaik. Aktuell werden die Anforderungen an diese Systeme weiter vorangetrieben, sodass vermehrt mediendichte Verbünde durch das Umspritzen gefordert werden. Eben diese Verbünde stellen die Verarbeiter vor einer hohen Herausforderung, da oftmals chemische unähnliche Materialien vom Rundleiter und dem Umspritzmaterial miteinander kombiniert werden müssen. Liegen bei einer entsprechenden Anwendung, chemisch unähnlich Materialien vor, können sich diese auch durch den Umspritzprozess nicht miteinander verbinden, sodass ein Spalt entstehen kann. Eben in diesen Spalt können Flüssigkeiten eindringen, wodurch die Bauteile als nicht mediendicht beurteilt werden.

Innerhalb der Versuchsreihen wurden dreizehn Rundleiter aus den Bereichen Photovoltaik, Automotiv, Medizin und Industrie getestet. Die Tests zeigten, dass sich nicht alle Rundleiter während des Umspritzprozesses gleich verhielten. Im Bereich der Photovoltaik kam es bei einem Rundleiter zu Buthylsteratausschwitzungen, die eine Verbundhaftung zum Umspritzmaterial verhinderten. Ferner wurden Nachschwindungseffekte aufgezeigt, die zu einer Spaltbildung in der Grenzstelle führten. Um eben diese Materialkombinationen dennoch mit einer Mediendichtigkeit ausstatten zu können, wurden Haftvermittler eingesetzt. Hierbei wurde zwischen Haftvermittlerfolien und Hotmelts unterschieden, die vor dem finalen Umspritzprozess auf den Rundleiter appliziert wurden. Letztere können mit Vergussmaschinen aufgetragen werden die in die Spritzgießkette eingebunden werden können. Die Ergebnisse zeigen, dass durch den Einsatz von Haftvermittler eine absolute Mediendichtigkeit erzielt werden kann.

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