DE10018310B4 - Kraftstoffbehälter aus Kunststoff und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

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Abstract

Kraftstoffbehälter aus Kunststoff, bestehend aus zwei miteinander verbundenen Hälften, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Hälften (6a, 6b) aus einer einstückigen im Blasverfahren hergestellten Kunststoffhülle (1) hervorgehen, die entlang einer vorgesehenen Linie zunächst aufgetrennt und anschließend wieder zu einem einstückigen Behälter zusamengefügt ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffbehälter aus Kunststoff und ein Verfahren zu dessen Herstellung.
  • Die in Kraftfahrzeugen benutzten Kraftstoffbehälter aus Kunststoff werden derzeit im Blasverfahren hergestellt. Dieses Verfahren ist kostengünstig und es lassen sich Werkstoffe verwenden, die Eigenschaften mit sich bringen, die für Kraftstoffbehälter notwendig sind (hohe Schlagzähigkeit, geringe Permeabilität). Jedoch bereitet die Montage von im Kraftstoffbehälter erforderlichen Einbauteilen bei im Blasverfahren hergestellten Kraftstoffbehältern Schwierigkeiten, weil diese Einbauteile durch eine Montageöffnung eingeführt werden müssen.
  • Zur Lösung dieses Problems schlägt die WO 98/01315 vor, den Kraftstoffbehälter durch Zusammenschweißen einer die obere Abschlußwand aufweisenden, oberen Kunststoffschale und einer den Boden bildenden, unteren Kunststoffschale zu erzeugen, wobei die beiden Kunststoffschalen im Spritzgußverfahren hergestellt werden. Nachteilig an diesen bekannten Kraftstoffbehältern ist jedoch, daß die beim Spritzgießen üblicherweise verwendeten Werkstoffe den Anforderungen an die Schlagzähigkeit nicht genügen. Des weiteren können Gase und Dämpfe durch Behälterwände aus bekannten Spritzgußmaterialien entweichen. Hinzu kommt, daß die Werkzeuge für Spritzgußformen aufgrund der hohen bei diesem Verfahren auftretenden Drücke sehr stabil gefertigt werden müssen und daher sehr teuer sind.
    •
  • Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Kraftstoffbehälter aus Kunststoff und ein Verfahren zu dessen Herstellung zu schaffen, die kostengünstig sind. Dabei sollen insbesondere das Verfahren einfach durchzuführen und der erfindungsgemäße Behälter den Anforderungen an die Schlagzähigkeit und die Permeabilität von Gasen und Dämpfen genügen.
  • Diese Aufgabe wird durch einen Kraftstoffbehälter aus Kunststoff mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Danach besteht der Kraftstoffbehälter aus zwei Hälften, die im Blasverfahren zunächst einstückig hergestellt werden. Die beiden Hälften werden in einem Arbeitsschritt und in einem Werkzeug erzeugt und zwar indem im Blasverfahren eine einen Hohlraum bildende Kunststoffhülle hergestellt wird, die anschließend an dafür vorgesehenen Stellen, beispielsweise entlang ihres Umfangs, aufgetrennt wird. Nach dem Auftrennen können die erforderlichen Ausnehmungen vorgenommen und/oder Einbauteile, wie elektrische Anschlüsse, Einfüllöffnung, Filter etc., ohne großen Aufwand in die Hälften eingebaut und danach die Hälften wieder miteinander verbunden werden.
  • Der Vorteil des erfindungsgemäßen Kraftstoffbehälters liegt darin, daß die beiden Hälften in einem Arbeitsschritt und einem Werkzeug hergestellt werden, was sich sowohl auf die Produktionskosten als auch auf die Produktionszeit positiv, nämlich senkend, auswirkt. Zudem können die Einbauteile auf einfache Weise in den Kraftstoffbehälter eingebaut werden, da die beiden Hälften – insbesondere auch deren nach dem Zusammenbau dem Innenraum zugewandten Seiten – von allen Seiten zugänglich sind und der Einbau nicht nur durch eine begrenzte Öffnung erfolgen muß. Zudem können im Blasverfahren Kunststoffe verarbeitet werden, die den Anforderungen sowohl an die Schlagfestigkeit als auch an die Sperreigenschaften gegenüber Gasen und Dämpfen genügen. Das ist insbesondere in Verbindung mit Beschichtungsverfahren, wie zum Beispiel Fluorierung, oder mit mehrschichtigen Kunststoffen möglich, die beispielsweise im Koextrusions- Blasverfahren zu einer einen Hohlraum bildenden Hülle geformt werden können. Durch die Verwendung mehrerer Lagen von Kunststoffen können die positiven Eigenschaften verschiedener Kunststoffe kombiniert werden. Die Behälterwand kann dadurch mit Eigenschaften versehen werden, die entweder mit einem Rohstoff allein nicht erreicht werden können oder die bei alleiniger Verwendung eines an sich geeigneten Kunststoffes zu hohe Materialkosten verursachen würden.
  • Die gewünschte Eigenschaftskombination von Schlagfestigkeit und Sperreigenschaften gegenüber Gasen und Dämpfen kann man dadurch erreichen, daß man ein Trägermaterial wählt, welches eine hohe Schlagzähigkeit aufweist, beispielsweise ein Polyethylen mit hoher Dichte (High Density Poly-Ethylen – HDPE). Zwischen dieses Trägermaterial kann man nun eine Sperrschicht beispielsweise aus Polyamid einbringen. Auf diese Weise kann man die Sperreigenschaften der Behälterwand erhöhen, ohne auf die Schlagzähigkeit des Trägermaterials verzichten zu müssen. Da die Sperrschicht häufig aus einem gegenüber dem Trägermaterial artfremden Material besteht, wird zwischen Trägermaterial und Sperrschicht eine Haftvermittlerschicht angeordnet, so daß eine derart aufgebaute Behälterwand beispielsweise wie folgt aussieht: Trägermaterial – Haftvermittler – Sperrschicht – Haftvermittler – Trägermaterial. Das Koextrusions-Blasverfahren an sich ist bekannt, so daß hier auf weitere diesbezügliche Ausführungen verzichtet wird.
  • Obige Aufgabe wird auch durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst. Danach zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren durch folgende Schritte aus: zunächst wird im Blasverfahren eine Tankhülle hergestellt. Danach wird die Hülle entlang einer dafür vorgesehenen Linie, beispielsweise entlang ihres Umfangs, aufgetrennt. In die nun vorliegenden, getrennten Hüllenhälften können auf einfache Weise Einbauteile integriert werden, weil sämtliche Bereiche der Hälften frei zugänglich sind. Anschließend werden die beiden Hälften aufeinandergelegt und zwar so, daß sie einen Hohlraum umschließen, und wieder miteinander verbunden.
  • In einer bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens weist die im Blasverfahren hergestellte Hülle entlang ihres Umfangs eine U-förmige Ausstülpung auf. Zum Trennen der beiden Hüllenhälften wird nun zumindest ein Teil der Ausstülpung abgetrennt und zwar senkrecht zu der Erstreckung der Ausstülpung. Auf diese Weise entstehen an dem äußeren Rand der beiden Hüllenhäften jeweils nach außen gerichtete Flansche, über die die Hälften nach dem Integrieren von Einbauteilen miteinander verbunden werden. Das Verbinden kann beispielsweise durch Schweißen oder Kleben erfolgen. Es ist aber auch denkbar, die Ausstülpung nicht entlang des Umfangs verlaufen zu lassen, sondern entlang einer anderen Linie auf der Hülle. Es ist ebenfalls denkbar, die Ausstülpung in einer anderen geeigneten Form vorzusehen, die es ermöglicht, die beiden Hüllenhälften nach dem zumindest teilweisen Abtrennen der Ausstülpung und Integrieren von Einbauteilen, entlang der Trennlinie auf einfache Weise miteinander zu verbinden.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
    •
  • Anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung:
  • 1: einen Schnitt durch eine im Blasverfahren hergestellte Hülle mit einer U-förmigen Ausstülpung und
  • 2: einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Tankhülle.
  • Der erfindungsgemäße Kraftstoffbehälter besteht aus zwei Hälften, die aus einer einzigen im Blasverfahren hergestellten Hülle hervorgehen. Eine solche Hülle 1 ist in 1 dargestellt. Sie besteht vorzugsweise aus mehrschichtigem Kunst stoff, bei dem mindestens eine Schicht aus HDPE besteht und mindestens eine weitere Schicht als Sperrschicht ausgebildet ist. Auf diese Weise wird man den Anforderungen an die Schlagzähigkeit von Kraftstoffbehältern, insbesondere wenn sie im Kraftfahrzeugbereich eingesetzt werden, gerecht und kann das Austreten von Gasen und Dämpfen durch die Behälterwand weitestgehend vermeiden. Die Hülle 1 kann aber auch nur eine Schicht HDPE mit einer permeationshämmenden Beschichtung, die beispielsweise durch Fluorierung erzielt wird, aufweisen.
  • Wie in 1 dargestellt, weist die Hülle 1 zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Kraftstoffbehälters entlang ihres Umfangs eine Ausstülpung 2 auf, die einen U-förmigen Querschnitt hat, dessen offene Seite 3 in Richtung der Hülleninnenseite und dessen geschlossene Seite 4 in Richtung der -außenseite weist. Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Kraftstoffbehälters wird die U-förmige Ausstülpung 2 nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zumindest teilweise abgetrennt und zwar, wie in 1 dargestellt, entlang der Linie 5. Der abgetrennte Teil umfaßt mindestens den gekrümmten Teil der geschlossenen Seite 4, so daß die nicht abgetrennten, an den Hälften 6a und 6b verbleibenden Teile im wesentlichen gerade verlaufen. Dadurch, daß sich die Ausstülpung 2 entlang des Umfangs der Hülle 1 erstreckt, entstehen durch das Abtrennen zumindest eines Teils der Ausstülpung 2 zwei Hüllenhälften 6a und 6b. Diese beiden Hälften 6a und 6b sind durch die spezielle Form der Ausstülpung nach dem Abtrennen zumindest eines Teils der Ausstülpung jeweils entlang ihrer abschließenden Kante mit einem nach außen gerichteten Flansch 7a bzw. 7b ausgestattet.
  • In die Hälften 6a und 6b können nun auf einfache Weise erforderliche Ausnehmungen vorgenommen und zusätzliche Einbauteile an- bzw. eingebaut werden, da sämtliche Bereiche der Hüllen gut zugänglich sind. Die Einbauteile können beispielsweise mit den Behälterhälften 6a und 6b verschweißt werden. Nach Einbringen der Einbauteile werden die Hälften 6a und 6b wieder aufeinander gelegt und zwar so, daß zwischen ihnen ein Hohlraum 8 zur Auf nahme von Kraftstoff entsteht (vgl. 2). Weil die nicht abgetrennten Teile der Ausstülpung 2 – die die Flansche 7a und 7b bilden – im wesentlichen gerade verlaufen, können die beiden Hälften 6a und 6b so aufeinander gelegt werden, daß die Flansche 7a bzw. 7b aufeinander zu liegen kommen. In der Schnittdarstellung gemäß 2 verlaufen die Flansche 7a und 7b parallel. Die durch die Flansche 7a und 7b zwischen den Hälften 6a und 6b nach dem Aufeinanderlegen gebildete Berührungsfläche eignet sich gut zum dichten Verbinden, beispielsweise Verschweißen, der Hälften 6a und 6b.

Claims (16)

  1. Kraftstoffbehälter aus Kunststoff, bestehend aus zwei miteinander verbundenen Hälften, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Hälften (6a, 6b) aus einer einstückigen im Blasverfahren hergestellten Kunststoffhülle (1) hervorgehen, die entlang einer vorgesehenen Linie zunächst aufgetrennt und anschließend wieder zu einem einstückigen Behälter zusamengefügt ist.
  2. Kraftstoffbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Hälften (6a, 6b) aus einschichtigem Kunststoff bestehen.
  3. Kraftstoffbehälter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Hälften (6a, 6b) eine permeationshämmende Beschichtung aufweisen.
  4. Kraftstoffbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Hälften (6a, 6b) aus mehrschichtigem Kunststoff bestehen.
  5. Kraftstoffbehälter nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Lage des mehrschichtigen Kunststoffs aus HDPE besteht.
  6. Kraftstoffbehälter nach einem der Ansprüche 1, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Lage des mehrschichtigen Kunststoffs aus einer Sperrschicht besteht.
  7. Kraftstoffbehälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Hälften (6a, 6b) miteinander verschweißt sind.
  8. Kraftstoffbehälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoffbehälter Einbauteile aufweist, die vor dem Verbinden der beiden Hälften (6a, 6b) in und/oder an diese gebaut wurden.
  9. Verfahren zur Herstellung eines Kraftstoffbehälters aus Kunststoff nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem – zunächst im Blasverfahren eine Hülle (1) hergestellt, – die Hülle entlang einer vorgesehenen Linie aufgetrennt wird, – an den entstandenen Hüllenhälften (6a, 6b) Einbauten vorgenommen werden, – anschließend die Hüllenhälften (6a, 6b) aufeinandergelegt und – miteinander verbunden werden.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle (1) im Extrusions-Blasverfahren hergestellt wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle (1) entlang der vorgesehenen Trennlinie eine Ausstülpung (2) aufweist.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausstülpung (2) entlang des Umfangs der Hülle (1) verläuft.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausstülpung (2) U-förmig ist.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle (1) dadurch aufgetrennt wird, daß die Ausstülpung (2) zumindest teilweise abgetrennt wird.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbauteile mit den Hälften (6a, 6b) verschweißt werden.
  16. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Hälften (6a, 6b) miteinander verschweißt werden.
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