具有管状区段的构件的制作方法

专利名称：具有管状区段的构件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有管状区段的构件，特别是一种流体管道-构件，其中，该构件具有至少两种具有不同刚度和/或蠕变强度的材料，所述材料包括热塑性合成材料，其中，具有较大刚度和/或蠕变强度的材料被嵌入在另一种材料中。
背景技术：
从DE 42 39 909已知，其将管接头形式的流体管道-构件分成两个零件，管接头上连接有一根柔性的流体管道，所述两个零件具有热塑性合成材料，其中一个零件具有比另一个零件更低的蠕变趋势并被注塑在该另一个零件的周围。此外，所述一个零件具有加强合成材料，而另一个零件具有一种非加强合成材料。特别地，上述非加强合成材料具有高密度聚乙烯(HDPE)，而上述加强合成材料具有聚酰胺(PA)。假如该加强物由玻璃纤维组成，则在两个零件的邻接面上在合成材料之间不存在焊接连接，其中玻璃纤维位于邻接面上。在此该连接可能变得不紧密或者可能变松。另外，所述一个零件的全部合成材料包含一种加强物，即使该加强物仅需要存在于受到例如来自于夹紧环的压力载荷的区域。

发明内容
本发明的主要目的是提供一种上述类型流体管道-构件，其中合成材料的连接更牢固更紧密，如果需要加强材料，则更少的材料就够了。
根据本发明，该目的如下实现，所述管状区段具有一个连续地与构件的纵向中心轴线同轴地环绕的并由相同材料构成的环形面，该材料以相对于外部材料的一个预定数量比被注塑在所述环形面上，或者该环形面的40％至100％由注塑材料组成，并且在该环形面的圆周方向上以均匀的间距分布。
与一种近似点状的注塑位置相比较，一种连续环绕的注塑的环形面具有的优点是，所述注塑材料被均匀地分布在该管状区段的整个圆周区域内而且注塑宽度均匀，在前端部、内端部上无波纹。除了在前端部有一些细微的波纹之外，假如所获得的效果基本上相同，根据本发明的另一种方案实现，所述环形面的40％至100％是由注塑材料组成的并且在该环形面的圆周方向上以均匀的间距分布。尽管这将导致在注塑材料的内端部形成细微的波纹，然而在注塑期间形成的浇注件中和在环形面中需要更少的内部材料，这特别有利的是，所述内部材料例如聚酰胺是一种比所述外部材料例如聚乙烯更加昂贵的材料。此外，相对于碳氢化合物例如汽车燃料、油或者含酒精的冷却水的渗透扩散作用而言，当采用该方案时，通过合适地选择两种材料的数量比将使得管状区段的总刚度、蠕变强度和/或不渗透性能够局部不同或者如此调整，使得两种材料的不需要的性能最小化。例如，假如应当利用一个夹紧环来将一根柔性流体管道，例如一根软管用于该流体管道-构件上，那么仅仅有必要增强通过所述环施加压力的部位，该部位通过将一种具有较高承载能力的合成材料或者一种加强合成材料注塑到外部材料(合成材料)的仍然保持塑性的芯的相应区域来加强。原则上，通过使该环形面定位在不同位置就可以使得所述流体管道-构件的性能局部不同。例如，假如仅需要该流体管道-构件的某一部分是不渗透碳氢化合物的，可以将一种尽可能不渗透的合成材料注塑到外部合成材料的该部分。
为此可以的是，该环形面被覆盖了一种合成材料，该合成材料被后注塑到该环形面上的内部的合成材料上，其中，被后注塑的材料与外部合成材料相同。
为此优选的是，相对于外部材料，被嵌入的材料的数量比在10％至90％的范围内。
所述被嵌入的材料可以选自由下述材料组成的组聚酰胺(PA)，加强的聚酰胺，聚乙烯(PE)，加强的聚乙烯，聚丙烯(PP)，加强的聚丙烯，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)，聚萘二酸丁醇酯(PBN)，聚萘二酸乙二醇酯(PEN)，聚氧化甲烯树脂(POM)，聚苯硫醚(PPS)以及氟素热塑性材料。
另外，所述外部材料可以选自由下述材料组成的组聚烯烃，热塑性弹性体，非加强的聚酰胺，热塑性聚酯，以及热塑性聚酯弹性体。


下面结合优选实施例的任意附图详细说明本发明和其改进方案。
图中图1是根据本发明的构件的一个第一实施例的轴向剖面图，其中构件被焊接在一个机动车油箱的开口边缘上；图2是一个浇注件的俯视图，该浇注件是在将一种合成材料注塑到构件的外部合成材料的塑料芯内期间通过采用一个相应的铸模而得到的，其中该外部合成材料已经被先注塑；图3是图2所示浇注件的侧视图；图4是一个浇注件的另一实例的侧视图，其是在将一种合成材料注塑到图1所示构件的外部合成材料的塑料芯内期间通过采用另一种模具而得到的；图5是根据图4的浇注件的俯视图；图6是根据图4和图5的浇注件的一种变型的侧视图；图7是图6所示浇注件的俯视图；图8是本发明的另一实施例的轴向剖面图，其中表示图6和图7的浇注件；图9是本发明一个第三实施例的轴向剖面图；图10是一种浇注件的俯视图，该浇注件是通过采用一种相应的浇注模具获得的，然而，其直径比图2和图3所示浇注件的直径稍微小些；图11是根据图10的浇注件的侧视图；图12是本发明的一个第四实施例的轴向剖面图；图13是本发明的一个第五实施例的轴向剖面图；图14是本发明的一个第六实施例的轴向剖面图；图15是本发明的一个第七实施例的轴向剖面图。
具体实施例方式
图1示出的根据本发明的构件的实施例是一种管接头形式的流体管道-构件，其具有一个包括一个凸缘2的管状区段1。该管接头用于将一根软管形式的流体管道连接到另一个构件上，在图示的实施例中，该另一个构件是汽车的油箱3。图中，仅仅示出具有一个开口4的该油箱3的一部分壁。该管接头的下端部区段5具有缝隙地延伸穿过所述开口。
油箱3基本上具有高密度聚乙烯(HDPE)。相应地，该管接头的外部也具有一种材料6，该材料由相同的热塑性合成材料组成，在这里是聚乙烯(PE)，该合成材料与油箱3的HDPE形成了一种熔融连接。从而，采用摩擦焊接方法或者对接焊管接头的凸缘2被焊接到油箱3上。
如图1所示，所述软管越过一个定位肋8被推到管接头的上端部区段7上，并借助于一个可夹紧的环、例如一个蜗杆螺纹环被夹紧在定位肋8的后面。由于外部材料6包含PE，它自身不会具有足够的蠕变强度。因而，在环的夹紧压力的作用下，外部材料6可大大地变形，使软管与管接头之间的连接变得不紧密，而燃料例如汽油或者柴油泄漏到环境中。为了防止此类现象，一种第二热塑性材料9注塑到端部区段7中，其中，该第二材料9具有更高的蠕变强度。在本实施例中，该第二材料9包含聚酰胺(PA)，它也可以被附加地加强，例如，通过玻璃纤维加强。聚酰胺具有的附加优点是，相对于碳氢化合物例如汽油或油而言，它具有高的扩散阻挡能力。
在材料6被注塑到模具的型腔(Kavitt)中之后且还没有完全硬化的时候，材料9在端部区段7的自由端被注塑到材料6中。由于硬化是在模具的型腔的较冷外壁上开始的，材料6的内部首先保持塑性。然后当从端部区段7的上端部注塑时，已熔融材料9渗透到该塑性的“芯”中，从而材料6获得一个更硬的芯部并变得明显比芯部更薄。根据对两种材料6和9的数量比或者体积比的选择，就能够确定端部区段7的总蠕变强度、它的相对于碳氢化合物的扩散阻挡能力以及材料9渗透到材料6中的深度。这样，在本实施例中，假如在一个更长的区段上不希望或需要扩散阻挡能力，将材料9仅注塑到该短的端部区段7上就足够了，该端部区段承受了来自环的负载。因而，可实现和局部限定地调整管接头或者其它流体管道-构件的所需部位的总性能，以致于用很少的昂贵材料9例如聚酰胺就足够了。假如可能包含在材料9中的玻璃纤维只是局部地位于材料9的表面上，则就没有玻璃纤维被汽油或者油洗掉的危险，因为材料9几乎完全被材料6包围着。
用于材料9的浇注模具被成形，使在注塑材料9和打开浇注模具之后，由材料9形成一个大致呈伞状的浇注件10，图2和图3分别为它的俯视图和侧视图，该浇注件在硬化后具有约为盘状的圆盘11的圆周并在管接头或端部区段7的上端部上成形。然后，该浇注件10被从管接头上切下来，从而之后在上端部，此处在外部材料6的内侧面上保留一个由材料9制成的连续环绕的环形面12；在该环形面12上可以看到，材料9在该环形面12上注塑到材料6上。
在该浇注件11的实施例中，注塑材料9的内(前)端部具有均匀的圆周形状，即内端部在圆周方向上不是波状的，而是基本上直线地限定的，如图1中的虚线所示。
作为根据图2和图3所示浇注件10的一种替代方案，形成一种如图4和5所示的浇注件13。在该浇注件13中，盘状圆盘14的圆周上设有矩形齿15，它们均匀分布在圆盘14的圆周上，而且齿间距16在圆周方向上与矩形齿15的宽度相同。
所述齿15与浇注模具上的卸料口一致，通过卸料口材料9注入材料6的塑性芯中。相应的，当切掉圆盘14之后仍然保留在管接头的上部边缘上的环形面12，由更小的环形面区段组成，它们由材料6和9交替地组成，而且它们的宽度分别与圆盘14上的齿15和齿间距16的宽度对应，如图8所示。取代如图1中的虚线所示的直的边界线，在此情形下形成的是一种有细微波纹的边界线21，如图8中的点状波纹线所示。与图2和图3的浇注件10相比，由于存在齿间距16，可以只需用更少量的用于浇注件13的材料9。在该环形面12中也包含更少的材料9。
优选地，所述环形面12的40％至100％是由同一种注塑材料9形成的，其包含有聚酰胺，其中，这部分被在图8所示的管接头上端部的环形面12的圆周方向上按照均匀的间距分布。
图6和图7所示是图1-5的浇注件的另外一种变型，其显示出，浇注件17尽管同样包括一个锯齿状的圆盘18，该圆盘的齿19和齿间距20在径向外端部上具有与图4和图5所示浇注件14的齿15和齿间距16相同的宽度，然而，其齿间距20在径向上更深。此时，如图8中点状线所示的相同波纹线作为内部材料9的边界线21，如图4和5所示的浇注件13一样。以同样的方式，在将浇注件17从图8所示的管接头上切下来之后，材料6和9的相同环形面区段保留在端部区段7的自由端，正如图4和5所示的浇注件13的变型一样。然而，由于在齿19之间存在更深的齿间距20，浇注件17就需要比浇注件13更少量的更昂贵的材料9(聚酰胺)。因由昂贵的主要为聚酰胺的材料9的相应的浇注件所导致的浪费就更低了。
另外，通过改变齿15或19的宽度与齿之间的齿间距16或20的宽度的比例，就能够确定从浇注模具压出材料9的活塞的每个行程的流速，进而确定材料9渗透到材料6的仍然保持塑性的芯内的轴向渗透深度。
所述渗透深度还由材料6和9的数量或体积的比例确定材料9相对于材料6的数量越大，则渗透深度越大，反之亦然。此外，在模具的型腔内可获得足够的偏移空间，用于接收外部材料6的被材料9挤掉的量。齿15或19的数量以及它们的宽度一方面决定由材料9构成的环形面区段相对于总环形面12而言的宽度，从而还决定端部区段7上的材料6和9的体积比以及材料9在材料6中的轴向渗透深度，以致于昂贵材料9的数量按照需要采用，例如，用以在软管夹紧在端部区段7上期间，增加克服由可夹紧的环施加的压力的总蠕变强度。端部区段7的其它总特性，例如对碳氢化合物的扩散阻挡能力或不渗透性还可以通过选择材料6和9的体积比或数量比来确定。
而且，根据上述对体积比或数量比的选择，并且根据对环形面12的位置以及浇注模具和浇注件的结构的选择，可以局部地预先确定管接头的总特性。
这样，在同样如图9所示由管接头构成的构件的实施例中，一种含有合成材料的材料22仅在末端的环形面12之上在下端部区段5内在该管接头的下端部注塑，就是说借助于一种浇注模具实现注塑，其中，形成如图10和11所示的浇注件，除了图10和11所示浇注件10上的圆盘11的直径小于图2和3所示浇注件10的圆盘直径之外，该浇注件类似于图2和图3所示的浇注件，其中图10和图11所示浇注件10上的圆盘11的直径对应于端部区段5的内部直径。然而，材料22的合成材料是一种弹性体，以便在端部区段7与5之间获得所需的更高的相对弹性的弯曲性能。假如要被导入管状区段1的流体不包含碳氢化合物，就没有必要将一种具有更高扩散阻挡能力的材料9注塑到该端部区段7中。同样，假如仅仅是一根由合成材料制成的流体管道被推到该端部区段7上，则端部区段7不需比材料6具有更高的蠕变强度，其中该流体管道自身紧固在端部区段7上。
取代在末端连续环绕的环形面12，还可以在管接头的下端部设置一个如图8所示的环形面12，其中注塑材料即材料22，被以均匀的间距分布在末端的环形面上，其中注塑材料22同样占据整个环形面12的至少40％，该环形面12由两种材料6和22组成。
在图12的实施例中，采用了与在图1和8所示实施例中已经采用的相同材料9，即具有玻璃纤维加强物的聚酰胺，该材料已经被注塑到区段1，即注塑到两个端部区段5和7并且还注塑到凸缘2。此时，环形面12位于端部区段5之内；为了形成端部区段5又采用了一个注塑模具，结果形成了如图10和11所示的浇注件10。材料9延伸到两个端部区段5和7以及凸缘2中，以致于一方面两个端部区段5和7以及凸缘2尽可能不渗透碳氢化合物，另一方面来形成端部区段7，该端部区段7在受到最大的压力载荷的部分上具有尽可能大的蠕变强度。
图13所示的实施例基本上与图12所示的实施例一致，除了由用玻璃纤维加强的聚酰胺形成的材料9更远地被注塑到端部区段5和6以及凸缘2之外。
图14所示的实施例与图12所示实施例的不同仅在于，一种合成材料构成的第三材料23在端部区段5和7之间的过渡区域内被注塑到环形面12上的材料9中。材料23包含有与材料6即聚乙烯(PE)相同的合成材料。聚乙烯将用玻璃纤维加强的材料9在它的整个表面上覆盖。结果是含碳氢化合物的流体、例如汽油或者油不能将材料9的玻璃纤维从环形面12中洗出，其中上述流体流过该管接头。另一种方案中，材料23也可以是一种弹性体，此时位于端部区段之间的过渡区域应当具有尽可能高的弯曲性能。同时，一部分更昂贵的材料9中的聚酰胺就不用了。
图15所示的实施例与图14所示实施例的不同仅在于，所述材料23在端部区段7内延伸并在凸缘2稍远地延伸，从而，当采用一种弹性体作为所述材料23时，增大端部区段7的弯曲性能，而且甚至节省更多的包含于材料9中的昂贵聚酰胺。
取代上述材料PE以及用玻璃纤维加强的PA，所述内部或者被嵌入材料可以从下面的组中选择PE，PP，加强的PP，PBT，PET，EVOH，PBN，PEN，POM，PPS，以及氟素热塑性材料。所述外部材料6可以替代地选自下面的组聚烯烃，热塑性弹性体，非加强的PA，热塑性聚酯，以及热塑性聚酯弹性体。
权利要求
1.一种具有管状区段(1)构件，特别是一种流体管道-构件，其包括至少两种具有不同刚度和/或蠕变强度的材料，其中，所述材料包含热塑性合成材料(6，9，22，23)，而且具有更大刚度和/或蠕变强度的材料(9)被嵌入在所述另一种材料(6)中，其特征在于，所述管状区段(1)包括一个连续地、与构件的纵向中心轴线同轴地环绕的环形面(12)，其中，所述环形面(12)由相同材料(9，22，23)构成，该材料以与相对于所述外部材料(6)的预定数量比被注塑在该环形面上，或者该环形面(12)的40％至100％由该注塑材料构成并且在该环形面(12)的圆周方向上以均匀的间距分布。
2.根据权利要求1所述的构件，其特征在于所述环形面(12)被合成材料(23)覆盖，该合成材料在所述内部合成材料(9)中在该环形面(12)上被后注塑，其中，所述后注塑的合成材料(23)与外部合成材料(6)相同。
3.根据权利要求1或2所述的构件，其特征在于相对于所述外部材料(6)，所述嵌入材料(9；22；23)的数量比在10％至90％的范围内。
4.根据前述权利要求1至3之一所述的构件，其特征在于所述嵌入材料(9；22；23)选自由下述材料组成的组聚酰胺(PA)，加强的聚酰胺，聚乙烯(PE)，加强的聚乙烯，聚丙烯(PP)，加强的聚丙烯，聚对苯二甲酸乙二酯(PET)，乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)，聚萘二酸丁醇酯(PBN)，聚萘二酸乙二醇酯(PEN)，聚氧化甲烯树脂(POM)，聚苯硫醚(PPS)以及氟素热塑性材料。
5.根据前述权利要求1至4之一所述的构件，其特征在于所述外部材料选自由下述材料组成的组聚烯烃，热塑性弹性体，非加强的聚酰胺，热塑性聚酯以及热塑性聚酯弹性体。
全文摘要
具有一个管状区段(1)的构件，尤其是一种流体管道－构件，包括至少两种具有不同刚度和/或蠕变强度的材料(6，9)，所述材料(6，9)包括热塑性合成材料(6，9，22，23)，而且具有更大刚度和/或蠕变强度的材料(9)嵌入在另一种材料(6)中。所述管状区段具有一个连续地、与构件的纵向中心轴同轴环绕的并由一种材料(9)制成的环形面(12)，该材料已经以相对于外部材料(6)的一个预定数量比被注塑在该环形面上，或者该环形面的40％至100％由所述注塑材料(9)组成并且在该环形面的圆周方向上以均匀的间距分布。以这种方式牢固紧密地连接两种合成材料并在内部材料(9)中如果需要加强材料，少量加强材料就够了。
文档编号F16L33/00GK1749630SQ200510103648
公开日2006年3月22日 申请日期2005年9月5日 优先权日2004年9月4日
发明者J·克尔特斯茨 申请人:拉斯慕森有限公司