WO2002055280A1 - Kunststoffteil und verfahren zur herstellung eines kunststoffteiles - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kunststoffteil und ein Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffteils. In dem Kunststoffteil sind Anteile an Phasenwechselmaterial enthalten. Die Erfindung stellt darauf ab, dass das Phasenwechselmaterial des im Kunststoffspritzverfahren hergestellten Bauteils in Kapillarräumen von Trägermaterialteilen aufgenommen ist, welche Trägermaterialteile in einer Vielzahl verteilt in dem Kunststoffteil angeornet sind. Hierbei wird das Kunststoffteil durch Einspritzen von verflüssigtem Kunststoff-Ausgangsmaterial in einem Formhohlraum hergestellt unter Verwendung eines üblichen Kunststoff-Ausgangsmaterials, und werden dem Kunststoff-Ausgangsmaterial vor Einspritzung in den Formhohlraum Trägermaterialteile mit Kapillarräumen beigemengt. In den Kapillarräumen ist das Phasenwechsel-material aufgenommen.

Description

00001 Kunststoffteil und Verfahren zur Herstellung eines

00002 Kunststoff eiles 00003

00004 Die Erfindung betrifft ein Kunststoffteil mit darin

00005 enthaltenen Anteilen an Phasenwechselmaterial. 00006

00007 Darüber hinaus berifft die Erfindung auch ein Verfahren

00008 zur Herstellung eines Kunststoffteils mit darin enthal-

00009 tenen Anteilen an Phasenwechselmaterial. 00010

00011 Derartige Kunststoffteile, die formbar sind, sind be-

00012 reits bekannt. Es wird etwa auf die EP 747431 A2 ver-

00013 wiesen. 00014

00015 Darüber hinaus ist zum Stand der Technik auf die DE 199

00016 29 861, die US 4,908,166 und die DE 199 02 990 AI zu

00017 verweisen. Die DE 199 29 861 beschreibt schwammartige

00018 oder flussigkeitsaufnehmende mineralische Trägermateria-

00019 lien mit einem organischen oder anorganischen Schmelz-

00020 Speichermaterial, welche Trägermaterialien von organi-

00021 sehen oder anorganischen Materialien umhüllt sind,

00022 wobei das Schmelzspeichermaterial bzw. ein Phasenwech-

00023 selmaterial dauerhaft eingeschlossen ist. Das Umhül-

00024 lungsmaterial kann auch ein Kunststoff sein. 00025

00026 Die US-PS 4,808,166 beschreibt ein querverbundenes

00027 Polyolefin mit darin absorbiertem Phasenwechselmateri-

00028 al. Der so erhaltene Kunststoff mit darin enthaltenem

00029 Phasenwechselmaterial kann dann in bestimmte Formen

00030 gebracht werden. Die DE 199 02 990 AI schließlich be-

00031 schreibt ein Verfahren zum Spritzgussherstellen von

00032 Formteilen, bei welchen in dem verspritzten Kunststoff-

00033 material Füll- und Verstärkungsstoffe enthalten sind. 00034 00035 Die genannten Kunststoffteile, die Phasenwechselmateri-

00036 al enthalten, besitzen nicht die in üblicher Weise für

00037 Kunststoffteile, etwa aus Polypropylen oder Polyethylen

00038 typischen Eigenschaften, wenn diese KunstStoffteile im

00039 Kunststoffspritzverfahren hergestellt sind. Insbesonde-

00040 re nicht hinsichtlich Härte, aber auch nicht hinsieht-

00041 lieh Festigkeit und Beständigkeit. 00042

00043 Es besteht daher zunächst ein Bedürfnis, ein Kunststoff-

00044 teil anzugeben, das bei einfacher Herstellbarkeit und

00045 mit Anteilen an Phasenwechselmaterial die an übliche

00046 Kunststoffteile insbesondere hinsichtlich Härte aber

00047 auch möglichst hinsichtlich Festigkeit und Beständig-

00048 keit gestellten Anforderungen erfüllt. Darüber hinaus

00049 besteht ein Bedürfnis, ein entsprechendes Herstellungs-

00050 verfahren anzugeben. 00051

00052 Hierzu schlägt die Erfindung zunächst vor, dass das

00053 Phasenwechselmaterial des im Kunststoffspritzverfahren

00054 hergestellten Bauteils in Kapillarräumen von Trägermate-

00055 rialteilen aufgenommen ist, welche Trägermaterialteile

00056 in einer Vielzahl verteilt, vorzugsweise homogen ver-

00057 teilt, in dem Kunststoffteil angeordnet sind. Erfin-

00058 dungsgemäß wird der Weg beschritten, in den dann als

00059 Kunststoffmatrix dienenden üblichen Kunststoff eines

00060 Kunststoffspritzteils, also etwa Polypropylen, Polyethy-

00061 len oder dgl., verteilt kleine Trägermaterialteile

00062 einzubinden, die ihrerseits in Kapillarräumen aufgenom-

00063 menes Phasenwechselmaterial enthalten. Überraschend hat

00064 sich gezeigt, dass diese Trägermaterialteile auch die

00065 im Zuge des Kunststoffspritzverfahrens hohen Temperatu-

00066 ren durchsetzen können, ohne dass das Phasenwechselmate-

00067 rial zu wesentlichen Anteilen aus den Kapillarräumen

00068 austritt und sich in sonstiger Weise dann etwa in der

00069 Kunststoffmatrix verteilt. Auch wird die Ausdehnung des 00070 Phasenwechselmaterials bei einer Erwärmung des Kunst-

00071 stoffteils problemlos aufgenommen. Das Phasenwechselma-

00072 terial nutzt für die Ausdehnung die durch das Phasen-

00073 wechselmaterial vor der Erwärmung noch nicht ausgefüll-

00074 ten Teile der Kapillarräume . 00075

00076 Alternativ oder ergänzend zu dem vorbeschriebenen Kunst-

00077 stoffteil ist es auch möglich, dass das Phasenwechselma-

00078 terial des im Kunststoffspritzverfahren hergestellten

00079 Bauteils in einer Umhüllungsmatrix angeordnet ist. Die

00080 Umhüllungsmatrix ist so gewählt, dass sie im Zuge des

00081 Extrusionsprozesses nicht vollständig aufgeschmolzen

00082 wird. Bei dem so hergestellten Teil sind also noch

00083 Bestandteile erkennbar, die Phasenwechselmaterial mit

00084 einer Umhüllungsmatrix aufweisen, die nicht oder nur

00085 teilweise im Zuge des Kunststoffspritzverfahrens ge-

00086 schmolzen ist. Die Umhüllungsmatrix ist vorzugsweise

00087 auch eine Kunststoffmatrix. Die Umhüllungsmatrix ist

00088 bei dem gefertigten Teil unmittelbar in die umgebende

00089 Kunststoffspritz-Matrix eingebunden. 00090

00091 In weiterer Einzelheit ist bevorzugt, dass die Viskosi-

00092 tat des Kunststoffmaterials der Umhüllungs-Kunststoffma-

00093 trix im geschmolzenen Zustand so hoch ist, dass das

00094 Kunststoffmaterial nicht in Kapillarräume des Bindemate-

00095 rials des Phasenwechselmaterials eintritt. Die Viskosi-

00096 t t des Kunststoff-Umhüllungsmaterials sollte hierzu

2

00097 größer als 40mm /sec. sein. Bevorzugt sollte die Visko-

00098 sität des Kunststoffumhüllungsmaterials zwischen 40 und

2

00099 400mm /sec. ausgesucht sein. Hierbei ist die Viskosität

00100 betroffen, die das Kunststoffmaterial im Zuge des Durch-

00101 führens des Kunststoffspritzprozesses als niedrigste

00102 einnimmt. Die genannte Viskosität ist insbesondere dann

00103 von Bedeutung, wenn unverkleidete Trägermaterialteile

00104 in den Prozess eingegeben werden, welche Kapilarräume 00105 aufweisen, in denen das Phasenwechselmaterial aufgenom-

00106 men ist. Das hergestellte Kunststoffteil, ein Kunst-

00107 stoff-Formteil, kann bis zu 80% bezogen auf sein Volu-

00108 men an das Phasenwechselmaterial enthaltenden Trägerma-

00109 terialteilen aufweisen. Soweit Phasenwechselmaterial in

00110 einer Umhüllungsmatrix angeordnet ist, gilt die gleiche

00111 Obergrenze bezogen auf das Volumen des Kunststoffteils,

00112 wobei hier die Umhüllungsmatrix mit in das Volumen der

00113 eingeschlossenen Teile einzubeziehen ist. 00114

00115 Bezüglich der Kapilarräume aufweisenden Trägermaterial-

00116 teile ist die angegebene Viskositätsuntergrenze des

00117 umhüllenden Kunststoffs vorteilhaft, da die Kapillarräu-

00118 me dann als Ausdehnungsräume gegeben bleiben, wenn das

00119 so hergestellte Kunststoffteil in üblicher Weise mit

00120 Wärme beaufschlagt wird. Das Phasenwechselmaterial

00121 behält also seine Ausdehnungsräume und kann sich in den

00122 Kapillaren erweitern und zurückziehen. 00123

00124 In diesem Zusammenhang ist besonders bevorzugt, dass

00125 die Trägermaterialteile und insbesondere ihre Kapillari-

00126 tat dahingehend ausgewählt sind, dass, abhängig vom

00127 Verfahren, die im Zuge des Spritzvorganges auftretenden

00128 Temperaturen nicht dazu führen, dass das Phasenwechsel-

00129 material aus den Trägermaterialteilen bzw. dessen Kapil-

00130 larräume austritt. Jedenfalls nicht in einem wesentli-

00131 chen Ausmaß. 00132

00133 Es ist auch bevorzugt, dass ein Trägermaterialteil ca.

00134 bis zu 80 % an Volumen an Phasenwechselmaterial auf-

00135 weist. 00136

00137 Die Trägermaterialteile sind bevorzugt sehr klein ausge-

00138 wählt. Eine größte Abmessung von 1 mm oder weniger ist

00139 bevorzugt. Weiter bevorzugt ist, dass die Abmessung 00140 eines Trägermaterialteils im Bereich von 0,1 bis 0,6 mm

00141 liegt . Andererseits können sie auch eine Größe bis hin

00142 zu 1 cm und sogar darüber haben. Letztlich ist dies

00143 auch wieder abhängig von dem zur Anwendung kommenden

00144 Verfahren. 00145

00146 Neben Paraffin, was weiter unten noch im Einzelnen

00147 erläutert ist, kann das Phasenwechselmaterial insbeson-

00148 dere auch ein Salz oder etwa eine höher siedende Flüs-

00149 sigkeit wie etwa Alkohol sein. Letzteres Phasenwechsel-

00150 material ist insbesondere für Kälteanwendungen geeignet. 00151

00152 Hinsichtlich der Trägermaterialteile kann es sich zu-

00153 nächst um einen Mineralstoff mit einer offenen kapilla-

00154 ren Porenstruktur handeln. Der Mineralstoff besitzt

00155 eine saugfähige FestStoffStruktur, vorzugsweise aus

00156 einem Gipswerkstoff, einem Tonwerkstoff, Kalksandstein,

00157 Kieselerde oder aus beliebigen Kombinationen dieser

00158 Materialien. Bezüglich Kieselsäure kann sowohl hydropho-

00159 be wie auch hydrophile oder auch pyrogene Kieselsäure

00160 zur Anwendung kommen. Die Trägermaterialteilchen können

00161 in einem Durchmesserbereich von 0,001 mm bis hin zu

00162 3 mm zur Anwendung kommen. Jedenfalls soll im Zuge des

00163 Spritzvorganges keine Zerstörung der Trägermaterialteil-

00164 chen stattfinden. Die kleineren Durchmesser sind eher

00165 für das nachstehend noch im Einzelnen angesprochene

00166 "Kaltverfahren" vorgesehen. Bevorzugte Ausgangsprodukte

00167 für die Trägermaterialteilchen sind entsprechend auch

00168 unbehandelte Gipsplatten, Gipsgranulate, Kieselerdegra-

00169 nulate, Diatomeenerde usw. Diese Materialien erfüllen

00170 erhöhte statische Anforderungen und auch Brandschutzan-

00171 forderungen. Darüber hinaus können auch Faserstrukturen

00172 enthalten sein. Diese können verteilt in den Trägermate-

00173 rialteilen und/oder in der Kunststoffmatrix angeordnet

00174 sein. Exemplarisch wird hinsichtlich Fasern in diesem 00175 Zusammenhang auf organische Materialien wie Kunststoff,

00176 Cellulose, Holz, Keramik, Mineralwolle, Kunststofffa-

00177 sern, Baum- oder Schafwolle verwiesen. Faserelemente

00178 aus Kunststoff weisen vorzugsweise Basismaterialien wie

00179 Polyester, Polyamid, Polyurethan, Polyalkylnitrül oder

00180 Polyolefine auf. Bevorzugt beträgt der Massenanteil von

00181 Latent ärmespeichermaterial bezogen auf ein Trägermate-

00182 rialteil zwischen 5 und 50 %, weiter vorzugsweise zwi-

00183 sehen 40 und 50 % der Masse des Trägermaterialteils.

00184 Weiter bevorzugt ist die Beladung der Trägermaterialtei-

00185 le mit Latentwärmespeichermaterial so vorgesehen, dass

00186 in dem Trägermaterialteil ein Restluftvolumen ver-

00187 bleibt, das temperaturabhängige Volumenänderungen des

00188 Latentwärmespeichermaterials aufnimmt. Diese liegen

00189 etwa im Bereich von 10 % des Raumvolumens, welches das

00190 Latentwärmespeichermaterial einnimmt. Das Restvolumen

00191 kann aber auch höher sein, wenn es nicht ausreichen

00192 sollte die Überhitzung, die im Zuge des Durchsetzens

00193 der Kunststoffspritzmaschine auf die Trägermaterialtei-

00194 le einwirkt, auszugleichen. Unter Ausgleich wird hier

00195 verstanden, dass es nicht oder praktisch nicht zu einem

00196 Austreten von Latentwärmespeichermaterial, in dem er-

00197 hitzten Zustand, aus den Trägermaterialteilen kommt. 00198

00199 Hinsichtlich des Paraffins können grundsätzlich alle

00200 bekannten Paraffinarten zum Einsatz kommen. So insbeson-

00201 dere Makroparaffine, Intermediat-Paraffine und mikrokri-

00202 stalline Wachse. Diese können auch, soweit nicht, wie

00203 weiter oben beschrieben, gerade eine trockene Einstel-

00204 lung gewünscht ist, bewusst flüssige Komponenten (nied-

00205 rigschmelzende n- und Iso-Alkane sowie Naphthene) auf-

00206 weisen. Es kann auch eine spezielle Schnittlegung ausge-

00207 sucht werden, die so gewählt ist, dass sie vergleichs-

00208 weise eng- ist. Eine enge Schnittlegung bedeutet, dass 00209 nur Kettenlängen weniger Zahlen umfasst sind. Beispiels-

00210 weise C14 bis C16 oder C20 bis C23. 00211

00212 Da bekanntlich, jedenfalls im großtechnischen Maßstab,

00213 wenn keine ganz besonderen Vorkehrungen getroffen wer-

00214 den, sich die Schnittlegung immer im Sinne einer Häufig-

00215 keitsverteilung ergibt, bedeutet die vorstehend erläu-

00216 terte Maßnahme, dass jedenfalls der weitaus größte

00217 Anteil einer gegebenen Menge Wärmespeichermediums aus

00218 den wenige Zahlen umfassenden Kettenlängen gebildet

00219 ist. Im Einzelnen wird die Schnittlegung nach der er-

00220 wünschten Schmelztemperatur vorgenommen. Darüber hinaus

00221 hat es sich als noch besonders vorteilhaft erwiesen,

00222 die geradzahligen, normalen C-Ketten (n-Alkane) zu

00223 bevorzugen. Diese weisen in der benannten Isolierung

00224 ein überraschend hohes Wärmespeichervermögen bei Phasen-

00225 wechsel auf. Alternativ oder zusätzlich zu den durch

00226 Vakuumdestillation erzielten Paraffinen können auch

00227 synthetische Paraffine, im Fischer-Tropsch-Verfahren

00228 gewonnene Paraffine, zum Einsatz kommen. Diese sogenann-

00229 ten FT-Paraffine bestehen vornehmlich nur aus Normal-

00230 Paraffinen. Mehr als 90 % sind gewöhnlich n-Alkane. Der

00231 Rest sind Iso-Alkane. Die Kettenlänge liegt bei C30 bis

00232 etwa C100, bei einer Gradation (auch Erstarrungspunkt,

00233 EP) von ca. 40° C bis ca. 105° C. Zu den FT-Paraffinen

00234 allgemein wird auch beispielsweise auf die Literatur-

00235 stelle A. Kühnle in Fette, Seifen, Anstrichmittel

00236 1982, Seiten 256 bis 162 verwiesen. 00237

00238 Hinsichtlich der Copolymere, die bei dem hier beschrie-

00239 benen Latentwärmespeichermaterial zum Einsatz kommen,

00240 kann es sich um im Einzelnen unterschiedliche Polymere

00241 handeln. Etwa Diblock- , Triblock-, Radialblock- und

00242 Multiblock-Copolymere. Besonders bevorzugt ist der

00243 Einsatz eines als Kraton, insbesondere als "Kraton G" 00244 bekannten Copolymers. Es handelt sich um thermoplast-

00245 isches Gummi. Das Diblock-Copolymer kann in weiterer

00246 Einzelheit aus Styren und/oder Ethylen und/oder Propy-

00247 len bestehen. Diese Polymere ergeben ein kreuzvernetz-

00248 tes, steifes Gel. Man kann die so erhaltene Masse auch

00249 als gelatineartig bezeichnen. Das Latentwärmespei-

00250 chermaterial nimmt insgesamt diese Erscheinungsform an.

00251 Dies ist dadurch erreicht, dass die Block-Copolymere

00252 ein dreidimensionales Netzwerk ausbilden, durch physika-

00253 lische Querverbindungen. Die Querverbindungen treten

00254 bei diesen Block-Copolymeren auf durch Ausbildung von

00255 submikroskopisch kleinen Partikeln eines Partikelblok-

00256 kes, der auch als Domäne angesprochen werden kann. Die

00257 Kreuzverbindung dieser unlösbaren Domäne kann durch

00258 Faktoren erreicht werden, welche die Kreuzverbindungs-

00259 dichte des Netzwerkes beeinflussen, einschließlich der

00260 Länge von unlösbaren Blockdomänen, der Länge von lösba-

00261 ren Blockdomänen und der Anzahl von kreuzverbundenen

00262 Orten. 00263

00264 Die Copolymere können in unterschiedlichen Anteilen in

00265 dem Latentwärmespeichermaterial enthalten sein. Übli-

00266 cherweise sind sie in einem Anteil von 5 bis 20 %, aber

00267 auch zu unter 5 % und über 20 %, es seien etwa 25 % als

00268 ausgewählter Anteil zusätzlich genannt, in dem Latent-

00269 wärmespeichermaterial enthalten. Hierdurch kann auch

00270 die Temperatur eingestellt werden, bei welcher das

00271 Latentwärmespeichermaterial die Plastizitätsgrenze

00272 erreicht. Je höher der Anteil an Copolymeren ist, desto

00273 höher ist auch die Temperatur, bei welcher das Latent-

00274 wärmespeichermaterial plastisch verformbar wird. Es ist

00275 erwünscht, dass die Plastizitätsgrenze im Temperaturar-

00276 beitsbereich eines Latentwärmespeichermaterials nicht

00277 erreicht wird. Bei etwa 20 % Anteilen solcher Copo-

00278 lymere in dem Latentwärmespeichermaterial ergibt sich 00279 eine Plastizitätsgrenze etwa im Bereich von 140 bis

00280 150° C. 00281

00282 Bezüglich des Trägermaterialteils kann es sich auch um

00283 ein mit niedriggrädigem Paraffin getränktes Trägermate-

00284 rialteil handeln, das von hochgradigem Paraffin, insbe-

00285 sondere FT-Paraffin, umgeben ist. Dies bei relativ

00286 geringer Schmelztemperatur des Spritz-Kunststoffes. So

00287 kann unter Umständen erreicht werden, dass das FT-Paraf-

00288 fin eine Umhüllung bildet, die nicht oder nicht voll-

00289 ständig im Zuge des Spritzverfahrens aufschmilzt. 00290

00291 Bezüglich des Kunststoff-Ausgangsmaterials bzw. der

00292 Kunststoffmatrix kann es sich insbesondere auch um

00293 Silikon oder Kunstharze handeln, die mit einem Härter

00294 versetzt sind. Hierbei wird das Kunststoff-Spritzverfah-

00295 ren, vorzugsweise bei relativ niedrigen Temperaturen

00296 bis hin zu Umngebungstemperaturen, so durchgeführt,

00297 dass das gespritzte Teil zunächst noch nicht ausgehär-

00298 tet ist, sondern erst in der Spritzform - chemisch -

00299 aushärtet. Ein solches verfahren kann auch bei relativ

00300 niedrigen Drücken, etwa im Bereich von 0,01 bar bis

00301 50/80 bar durchgeführt werden. Während dagegen das im

00302 Rahmen vorliegender Beschreibung ansonsten angesproche-

00303 ne übliche Kunststoff-Spritzverfahren hier mit Drücken

00304 im Bereich von 50-300 bar durchgeführt wird. Die Druck-

00305 obergrenze ergibt sich dadurch, dass der Kunststoff

00306 nicht in die Kapillarräume der Trägermaterialteilchen

00307 (jedenfalls nicht wesentlich) eingedrückt werden darf.

00308 Dies gibt auch eine gewisse Grenze für die Temperatur,

00309 die tolerierbar ist. Insgesamt, zusammen mit dem be-

00310 schriebenen "Kaltverfahren" ergibt sich eine Temperatur-

00311 spanne von 20-200°C, wobei bei dem "Kaltverfahren" ,

00312 d.h. mit chemisch aushärtendem Silikon oder Kunstharz, 00313 die Temperatur im Bereich von 20-100°C liegt und bei

00314 dem üblichen Kunststoffspritzverfahren im Bereich von

00315 100-200°C. 00316

00317 Wenn auch die Aushärtung bei dem beschriebenen "Kaltver-

00318 fahren" im Wesentlichen in der Spritzform stattfindet,

00319 kann auch eine gewisse Vorvernetzung bereits im Extru-

00320 der stattfinden. 00321

00322 Hinsichtlich des weiteren Gegenstandes der Erfindung,

00323 des Verfahrens zur Herstellung eines Kunststoffteils

00324 mit darin enthaltenden Anteil an Phasenwechselmaterial,

00325 besteht ein Bedürfnis, ein einfaches Verfahren anzuge-

00326 ben, das zu Kunststoffteilen führt, welche die üblichen

00327 Anforderungen an Härte, möglichst aber auch an Festig-

00328 keit oder Beständigkeit erfüllt. 00329

00330 Diese Aufgabe ist verfahrensmäßig dadurch gelöst, dass

00331 das Teil im Kunststoffspritzverfahren durch Einspritzen

00332 von verflüssigtem Kunststoff-Ausgangsmaterial in einen

00333 Formhohlraum hergestellt wird, unter Verwendung eines

00334 üblichen Kunststoff-Ausgangsmaterials, und dass dem

00335 Kunststoff-Ausgangsmaterial vor Einspritzen in den

00336 Formhohlraum Trägermaterialteile mit in deren Kapillar-

00337 räumen aufgenommenem Phasenwechselmaterial beigemengt

00338 werden. 00339

00340 Es kann also eine übliche Kunststoffspritzmaschine mit

00341 einem Extruder verwendet werden. Grundsätzlich ist aber

00342 auch die Verwendung einer Kolbenpress-Kunststoffspritz-

00343 maschine möglich. Eine solche KunststoffSpritzmaschine

00344 wird bekanntlich als Kunststoff-Ausgangsmaterial mit

00345 Kunststoffgranulat beschickt. Das Granulat durchsetzt

00346 den Extruder und wird dort in einen plastischen bis 00347 flüssigen Zustand, unter gleichzeitigem Erhitzen, über-

00348 führt . 00349

00350 Die Trägermaterialteile können nun zum einen in den

00351 üblicherweise am Einlass eines Extruders vorgesehenen

00352 Massetrichter eingebracht werden, sie können aber auch

00353 über einen gesonderten Einlass, werkzeugseitig bezüg-

00354 lieh des Massetrichters, in den Extruder eingebracht

00355 werden oder auch erst kurz vor dem Formhohlraum. In

00356 beiden letzteren Fällen ist die Einbringung dann, wegen

00357 des erhöhten Druckes, in der Regel über eine Schleusen-

00358 kammer erforderlich. 00359

00360 Eine maximale Temperatur, welche der Kunststoff im Zuge

00361 des Spritzverfahrens annimmt und ein maximaler Druck,

00362 welchem der Kunststoff im Zuge des Spritzverfahrens

00363 ausgesetzt ist, sind so gewählt, dass eine Verdampfung

00364 des eingesetzten Phasenwechselmaterials von weniger als

00365 15 Volumenprozent stattfindet. Vorzugsweise sind die

00366 genannten Parameter so gewählt, dass weniger als 10

00367 Volumenprozent und insbesondere so, dass weniger als 5

00368 Volumenprozent verdampfen. 00369

00370 Hinsichtlich des Kunststoff-Ausgangsmaterials, des

00371 Phasenwechselmaterials und auch sonstiger Aspekte der

00372 eingesetzten und verwendeten Materialien wird auf die

00373 vorstehenden Ausführungen verwiesen. 00374

00375 Nachstehend ist die Erfindung des Weiteren anhand der

00376 beigefügten Zeichnung erläutert, auf welcher zeigt: 00377

00378 Fig. 1 eine schematische Seitenansicht

00379 einer Extruder-Kunststoffspritzma-

00380 schine; und 00381 00382 Fig. 2 einen Querschnitt durch ein im

00383 Kunststoffspritzverfahren hergestell-

00384 tes Teller-Teil mit Anteilen an

00385 Phasenwechselmaterial. 00386

00387 Dargestellt und beschrieben ist zunächst mit Bezug zu

00388 Fig. 1, eine Kunststoffspritzmaschine 1 mit einem Extru-

00389 der 2, der über einen Massetrichter 12 befüllt wird.

00390 Stromabwärts des Extruders 2 ist eine Spritzform 3 mit

00391 einem Oberwerkzeug 4 und einem Unterwerkzeug 5 vorgese-

00392 hen. Das Unterwerkzeug 5 ist in der Kunststoffspritzma-

00393 schine entlang Schienen 6 zur Öffnung verfahrbar. Hier-

00394 zu kann bspw. ein Öffnungs-Kniegelenk 7 vorgesehen

00395 sein. 00396

00397 Der Extruder 2 besitzt Heizelemente 8, welche das Kunst-

00398 stoff-Ausgangsmaterial 9, das in Form eines Granulats

00399 in den Massetrichter 12 eingegeben wird, auf einen

00400 plastischen bis fluiden Zustand erhitzen. 00401

00402 In dem Massetrichter 12, was lediglich schematisch

00403 dargestellt ist, werden weiterhin Trägermaterialteile

00404 11 eingebracht, welche in Kapillarhohlräumen angelager-

00405 tes Phasenwechselmaterial aufweisen. Alternativ können

00406 die Trägermaterialteile auch über einen schematisch

00407 angedeuteten zweiten Trichter 12' eingebracht werden,

00408 der nahe einem formseitigen Ende des Extruders 2 ange-

00409 ordnet ist. Hierbei ist dann noch eine Schleusenkammer

00410 oder vergleichbare Einrichtung zur Überwindung des in

00411 dem Extruder herrschenden Druckes erforderlich. 00412

00413 Ein mit einer Kunststoffspritzmaschine gemäß Fig. 1

00414 typischerweise hergestelltes Spritzteil kann ein Körper

00415 sein, wie_. er schematisch in Fig.2 im Querschnitt darge-

00416 stellt ist. 00417 Weiterhin ist in dieser Querschnittsdarstellung schema-

00418 tisch angedeutet, dass eine Vielzahl von Trägermaterial-

00419 teilen 11 verteilt in der Matrix des verspritzten Kunst-

00420 stoff-Ausgangsmaterials 9 angeordnet sind. Bei einigen

00421 derartig hergestellten Teilen lässt sich, bezüglich der

00422 Querschnittsflächen, eine Rand-Anhäufung beobachten.

00423 Auch lässt bei einigen Teilen, die mit den beschriebe-

00424 nen Kapillarräumen aufweisenden Trägermaterialteilen

00425 hergestellt sind, eine gegenüber aus vollständig aus

00426 entsprechendem Kunststoff hergestellten Teilen erhöhte

00427 Sprödigkeit feststellen. Im Bruchbild zeigt sich auf

00428 einer Bruchfläche eine an der Größe der eingesetzten

00429 körnigen Trägermaterialteile orientierte körnig struktu-

00430 rierte Fläche. 00431

00432 Alle offenbarten Merkmale sind (für sich) erfindungswe-

00433 sentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wir hiermit

00434 auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten

00435 Prioritätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) voll-

00436 inhaltlich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale

00437 dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung

00438 mit aufzunehmen.

Claims

00439 Ansprüche 00440

00441 1. Kunststoffteil mit darin enthaltenen Anteilen an

00442 Phasenwechselmaterial, dadurch gekennzeichnet, dass das

00443 Phasenwechselmaterial des im Kunststoffspritzverfahren

00444 hergestellten Bauteils in Kapillarräumen von Trägermate-

00445 rialteilen aufgenommen ist, welche Trägermaterialteile

00446 in einer Vielzahl verteilt in dem Kunststoffteil ange-

00447 ordnet sind. 00448

00449 2. Kunststoffteil nach den Merkmalen des Oberbegriffes

00450 des Anspruchs 1 oder insbesondere danach, dadurch ge-

00451 kennzeichnet, dass das Phasenwechselmaterial des im

00452 Kunststoffspritzverfahren hergestellten Bauteils in

00453 einer Umhüllungsmatrix angeordnet ist, die im Zuge des

00454 Extrusionsprozesses nicht vollständig aufgeschmolzen

00455 ist. 00456

00457 3. Kunststoffteil nach einem oder mehreren der vorherge-

00458 henden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch

00459 gekennzeichnet, dass das Trägermaterialteil von einer

00460 Runststoffmatrix, die im Zuge des Extrusionsprozesses

00461 nicht vollständig aufgeschmolzen ist, umhüllt ist. 00462

00463 4. Kunststoffteil nach einem oder mehreren der vorherge-

00464 henden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch

00465 gekennzeichnet, dass die Viskosität der Umhüllungs-

00466 Kunststoffmatrix im geschmolzenen Zustand so hoch ist,

00467 dass das Kunststoffmaterial nicht in Kapillarräume des

00468 Bindematerials des Phasenwechselmaterials eintritt. 00469

00470 5. Kunststoffteil nach einem oder mehreren der vorherge-

00471 henden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch

00472 gekennzeichnet, dass die Viskosität des Kunststoff-Um-

2

00473 hüllungsmaterials größer als 40mm /sec. ist.

00474 6. Kunststoffteil nach einem oder mehreren der vorherge-

00475 henden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch

00476 gekennzeichnet, dass die Viskosität des Kunststoff-Um-

2

00477 hüllungsmaterials zwischen 40 und 400mm /sec. ist.

00478

00479 7. Kunststoffteil nach einem oder mehreren der vorherge-

00480 henden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch

00481 gekennzeichnet, dass der Kunststoff hinsichtlich seiner

00482 Viskosität im geschmolzenen Zustand so gewählt ist,

00483 dass ein Eindringen in die Kapillarräume der Trägermate-

00484 rialteile nicht stattfindet. 00485

00486 8. Kunststoffteil nach einem oder mehreren der vorherge-

00487 henden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch

00488 gekennzeichnet, dass eine kinematische Viskosität des

00489 Kunststoffmaterials größer als 40mm /sec. ist. 00490

00491 9. Kunststoffteil nach einem oder mehreren der vorherge-

00492 henden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch

00493 gekennzeichnet, dass die kinematische Viskosität des

2

00494 Kunststoffmaterials im Bereich von 40-400mm /sec. ist.

00495

00496 10. Kunststoffteil nach einem oder mehreren der vorher-

00497 gehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch

00498 gekennzeichnet, dass das Kunststoffteil einen Volumenan-

00499 teil von bis zu 80 % an das Phasenwechselmaterial ent-

00500 haltenden Trägermaterialteilen aufweist. 00501

00502 11. Kunststoffteil nach einem oder mehreren der vorher-

00503 gehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch

00504 gekennzeichnet, dass ein Trägermaterialteil ca. 15 %

00505 oder mehr bezogen auf das Volumen des Trägermaterials

00506 an Phasenwechselmaterial aufweist. 00507

00508 12. Kunststoffteil nach einem oder mehreren der vorher00509 gehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch 00510 gekennzeichnet, dass ein Tragermaterialteil eine größte 00511 Abmessung von 2 cm oder weniger aufweist. 00512 00513 13. Kunststoffteil nach einem oder mehreren der vorher00514 gehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch 00515 gekennzeichnet, dass ein Tr germaterialteil eine größte 00516 Abmessung von 1 mm oder weniger aufweist. 00517 00518 14. Kunststoffteil nach einem oder mehreren der vorher00519 gehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch 00520 gekennzeichnet, dass ein Tragermaterialteil eine größte 00521 Abmessung von 0,1 bis 0,6 mm aufweist. 00522 00523 15. Kunststoffteil nach einem oder mehreren der vorher00524 gehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch 00525 gekennzeichnet, dass das Phasenwechselmaterial Paraffin 00526 ist oder Paraffin-basiert ist . 00527 00528 16. Kunststoffteil nach einem oder mehreren der vorher00529 gehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch 00530 gekennzeichnet, dass das Tragermaterialteil mit FT-Par00531 affin-getränkt ist . 00532 00533 17. Kunststoffteil nach einem oder mehreren der vorher00534 gehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch 00535 gekennzeichnet, dass ein mit niedriggrädigem Paraffin 00536 getränktes Tragermaterialteil von hochgradigem Paraf00537 fin, insbesondere FT-Paraffin, umgeben ist. 00538 00539 18. Kunststoffteil nach einem oder mehreren der vorher00540 gehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch 00541 gekennzeichnet, dass das Phasenwechselmaterial ein Salz 00542 ist.

00543 19. Kunststoffteil nach einem oder mehreren der vorher-

00544 gehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch

00545 gekennzeichnet, dass das Phasenwechselmaterial eine

00546 höher siedende Flüssigkeit wie Alkohol ist. 00547

00548 20. Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffteils mit

00549 darin enthaltenen Anteilen an Phasenwechselmaterial, da-

00550 durch gekennzeichnet, dass das Kunststoffteil im Kunst-

00551 stoffspritzverfahren durch Einspritzen von verflüssig-

00552 te Kunststoff-Ausgangsmaterial in einen Formhohlraum

00553 hergestellt wird, unter Verwendung eines üblichen Kunst-

00554 stoff-Ausgangsmaterials, und dass dem Kunststoff-Aus-

00555 gangsmaterial vor Einspritzung in den Formhohlraum

00556 Trägermaterialteile mit Kapillarräumen beigemengt wer-

00557 den, wobei in den Kapillarräumen Phasenwechselmaterial

00558 aufgenommen ist.. 00559

00560 21. Verfahren nach Anspruch 20 oder insbesondere da-

00561 nach, wobei das Verfahren in einer Kunststoffspritzma-

00562 schine mit einem Extruder durchgeführt wird, dadurch

00563 gekennzeichnet, dass die Beimengung vor Durchsetzen des

00564 Extruders durchgeführt wird. 00565

00566 22. Verfahren nach Anspruch 20 oder 21 oder insbesonde-

00567 re danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Beimengung

00568 beim Durchsetzen des Extruders durchgeführt wird. 00569

00570 23. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 22 oder

00571 insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die

00572 Beimengung nach dem Durchsetzen des Extruders durchge-

00573 führt wird. 00574

00575 24. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 23 oder

00576 insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass das

00577 Kunststoffmaterial und das Phasenwechselmaterial an 00578 unterschiedlichen Stellen in den Extruder eingebracht

00579 werden. 00580

00581 25. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 24 oder

00582 insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die

00583 Trägermaterialteile in eine Kunststoffspritzform einge-

00584 legt werden und dass eine Umspritzung der Kapillarmate-

00585 rialteile im üblichen Kunststoffspritzverfahren durchge-

00586 führt wird. 00587

00588 26. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 25 oder

00589 insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass in

00590 die Spritzform vor Durchführung des Kunststoffspritzver-

00591 fahrens zusätzlich ein Verfestigungsmaterial eingelegt

00592 wird. 00593

00594 27. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 26 oder

00595 insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass das

00596 Verfestigungsmaterial aus Fasern besteht. 00597

00598 28. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 27 oder

00599 insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass das

00600 Verfestigungsmaterial ein Textil- oder Fasergewebe ist. 00601

00602 29. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 28 oder

00603 insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass ein

00604 Tragermaterialteil eine Faserplatte oder ein Faserplat-

00605 tenteilstück ist. 00606

00607 30. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 29 oder

00608 insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass ein

00609 Kunststoff verwendet wird, dessen Viskosität so hoch

00610 ist, dass der Kunststoff nicht in Kapillarräume der

00611 Trägermaterialteile eindringt. 00612

00613 31. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 30 oder

00614 insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass eine

00615 maximale Temperatur, welche der Kunststoff im Zuge des

00616 Spritzverfahrens annimmt, und ein maximaler Druck,

00617 welchem der Kunststoff im Zuge des Spritzverfahrens

00618 ausgesetzt ist, so gewählt sind, dass eine Verdanpfung

00619 des eingesetzten Phasenwechselmaterials von weniger als

00620 15 Volumenprozent stattfindet. 00621

00622 32. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 31 oder

00623 insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass der

00624 Druck und/oder die Temperatur so gewählt sind, dass

00625 eine Verdampfung von weniger als 10 Volumenprozent

00626 stattfindet. 00627

00628 33. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 32 oder

00629 insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass der

00630 Druck und/oder die Temperatur so gewählt sind, dass

00631 eine Verdampfung von weniger als 5 Volumenprozent statt-

00632 findet.