DE102010008263B4 - Pressure vessel and method for producing a pressure vessel - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Druckbehälters und einen derartigen Druckbehälter (1), umfassend einen, einen Hohlraum (2) bildenden und druckdicht verschließbaren Kunststoffbehälter (3) und ein Verfahren zu dessen Herstellung. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoffbehälter (3) als Spritzgießteil mit zumindest einer an seinem Innen- und/oder Außenumfang (4, 11) angeordneten Verstärkungslage (5, 5a, 5b) ausgebildet ist.The invention relates to a method for producing a pressure container and to such a pressure container (1), comprising a plastic container (3) that forms a cavity (2) and can be closed in a pressure-tight manner, and a method for its production. The invention is characterized in that the plastic container (3) is designed as an injection molded part with at least one reinforcement layer (5, 5a, 5b) arranged on its inner and / or outer circumference (4, 11).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Druckbehälters mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method for producing a pressure vessel having the features of the preamble of claim 1.

Die Erfindung betrifft ferner einen derartigen Druckbehälter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 7.The invention further relates to such a pressure vessel according to the preamble of claim 7.

Unter einem Druckbehälter im Sinne der Erfindung wird ein Behälter verstanden, welcher durch einen Hohlraum umgebende und unter vordefinierten Betriebsbedingungen zumindest temporär einer Druckdifferenz, meist einem erhöhten Innendruck ausgesetzte Wandungen charakterisiert ist. Der dabei im vom Hohlraum beschreibbaren Innenraum anliegende Druck ist größer oder kleiner, als der Umgebungsdruck. Druckbehälter dienen der Aufnahme von Medien in Form von Gasen, fluiden Medien oder festen Stoffen oder Gemischen aus diesen und sind hinsichtlich ihrerer Funktionen vielseitig einsetzbar. Dabei kann das im Druckbehälter aufgenommene Medium bereits unter Druck in diesen eingebracht oder aber der Druck erst nachträglich bei Bedarf temporär auf dieses ausgeübt werden. Die Druckbehälter können als Lagerbehälter, Druckspeicher, Wärmespeicher, Filtergehäuse, Ventilgehäuse, Pumpengehäuse, Zählergehäuse, verfahrenstechnische Behälter fungieren.In the context of the invention, a pressure vessel is understood to mean a vessel which is characterized by walls surrounding a cavity and, under predefined operating conditions, at least temporarily exposed to a pressure difference, usually an increased internal pressure. The pressure applied in the cavity which can be written on by the cavity is greater or smaller than the ambient pressure. Pressure vessels are used to hold media in the form of gases, fluid media or solids or mixtures thereof and are versatile in terms of their functions. In this case, the medium taken up in the pressure vessel can already be introduced under pressure into this or else the pressure can only be exerted subsequently on demand temporarily. The pressure vessels can act as storage containers, pressure accumulators, heat accumulators, filter housings, valve housings, pump housings, meter housings, procedural containers.

In vielen Einsatzbereichen werden heutzutage verstärkt Bauteile aus Metall durch Bauteile aus Kunststoff ersetzt. Dies gilt insbesondere im Bereich der Sanitär- und Heizungstechnik, sowie dem Automobilbau. Dabei werden insbesondere Druck führende Bauteile als Spritzgussbauteile ausgeführt. Die Auswahl des jeweiligen Werkstoffes/Materials erfolgt anhand der gestellten Anforderungen. Häufig verwendete thermoplastische Kunststoffe sind dabei Polyethylen, Polypropylen, Polyacetal, Polyphenylether, Polysulfon, Polyamid, Polyphthalamid, Polyethersulfon mit und ohne Verstärkungsmaterialien. Da die in den Druck führenden Bauteilen geführten oder befindlichen Medien einen starken Einfluss auf das Alterungsverhalten der Materialien aufweisen und die Medien oft auch durch höhere Temperaturen und Druckdifferenzschwankungen charakterisiert sind, bedarf es bei längerem Gebrauch hochwertiger und durch eine erhöhte Festigkeit und Verschleißbeständigkeit charakterisierter Materialien, weshalb häufig hochwertige Polymere verwendet werden.In many applications nowadays metal components are increasingly being replaced by plastic components. This is especially true in the field of sanitary and heating technology, as well as the automotive industry. In particular, pressure-carrying components are designed as injection-molded components. The selection of the respective material / material is made on the basis of the requirements. Frequently used thermoplastics are polyethylene, polypropylene, polyacetal, polyphenyl ether, polysulfone, polyamide, polyphthalamide, polyethersulfone with and without reinforcing materials. Since the media carried or located in the pressure-bearing components have a strong influence on the aging behavior of the materials and the media are often characterized by higher temperatures and pressure difference fluctuations, it is necessary to use high-quality and characterized by increased strength and wear resistance for prolonged use materials, which is why often high quality polymers are used.

Ein wesentlicher Hauptnachteil aller verwendeten Kunststoffe im Vergleich zu metallischen Werkstoffen besteht jedoch im verhältnismäßig geringen Elastizitätsmodul und der höheren Kriechneigung unter dauerhafter Belastung, das heißt konstanter Druckbelastung. Der geringere Elastiztätsmodul verursacht vor allem eine Deformation der Bauteile unter Druckbelastung. Dies ist insbesondere an Verbindungs- oder Dichtungsstellen oder zwischen beweglichen Komponenten sehr negativ, da es hier aufgrund der Deformation zur Leckagen kommen kann. Um diesem Problem entgegenzuwirken, werden oft faserverstärkte Kunststoffe, in der Regel mit Glasfaserverstärkung, beispielsweise PA66 mit 30% Glasfasern in der Heizungstechnik eingesetzt. Die Verwendung von Glasfasern stellt dabei die gängigste und auch eine kostengünstige Lösung zur Erhöhung des Elastizitätsmoduls in thermoplastischen Kunststoffen dar. Problematisch bei dieser Lösung gestaltet sich allerdings, dass die Verstärkung, das heißt die Elastizitätsmodulerhöhung überwiegend in Faserrichtung erfolgt und somit der Elastizitätsmodul richtungsabhängig vom Füllverhalten des Bauteiles im Spritzgussprozess ist. Ein weiteres wesentliches Problem stellen die Bindenähte dar. Da Druckbehälter in der Regel Anschlussbereiche benötigen, muss zwangsläufig die Kunststoffschmelze beim Füllen um den Werkzeugkern, welcher nachher die Öffnung des Bauteils darstellt, herumfließen. Somit entsteht zwangsläufig um diesen Anschluss des Druckbehälters herum eine ungünstige Faserorientierung und eine Bindenaht. Diese stellt eine erhebliche Schwachstelle des Anschlussbereiches dar, da Anschlussbereiche besonders durch äußere Einflüsse belastet sind wie beispielsweise Anschlusskräfte, Montagekräfte etc.A major major disadvantage of all plastics used in comparison to metallic materials, however, is the relatively low modulus of elasticity and the higher creep under permanent load, that is, constant pressure load. The lower modulus of elasticity causes above all a deformation of the components under pressure load. This is very negative in particular at connecting or sealing points or between moving components, since leaks may occur here due to the deformation. To counteract this problem, often fiber-reinforced plastics, usually with glass fiber reinforcement, for example PA66 with 30% glass fibers used in heating technology. The problem with this solution, however, is that the reinforcement, ie the increase in modulus of elasticity, takes place predominantly in the fiber direction and thus the modulus of elasticity depends on the direction of filling of the polymer Components in the injection molding process is. Another important problem is the weld lines. Since pressure vessels generally require connection areas, the plastic melt inevitably has to flow around the tool core during filling, which subsequently forms the opening of the component. Thus inevitably arises around this connection of the pressure vessel around an unfavorable fiber orientation and a weld line. This represents a significant weak point of the connection area, since connection areas are particularly burdened by external influences such as connection forces, assembly forces, etc.

Werden Druckbehälter zylindrisch ausgeführt, muss im Spritzgussverfahren oftmals der Zylinder längs entlang der Zylinderachse gefüllt werden, damit dieser aus verstärktem Kunststoff nicht unrund wird und keine ungünstigen Bindenaht entsteht. Dies führt zu einer Faserorientierung quer zur eigentlichen Belastungsrichtung der Zylinderwand. Die sich dabei noch ergebende Verstärkung und Festigkeit in der Hauptbelastungsrichtung gestaltet sich allerdings sehr ungünstig und ist oft unzureichend.If pressure vessels are cylindrical, the cylinder often has to be filled longitudinally along the cylinder axis in the injection molding process so that it does not become out of round in reinforced plastic and no unfavorable weld line is formed. This leads to a fiber orientation transverse to the actual loading direction of the cylinder wall. However, the resulting gain and strength in the main load direction is very unfavorable and is often insufficient.

Andererseits führt eine hohe Faserverstärkung zu einer Erhöhung der Sprödigkeit des Materials und einer drastischen Herabsetzung der Druckdehnung. Ein sprödes und plötzliches Versagungsverhalten ist bei druckbeaufschlagten Bauteilen, welche Flüssigkeiten beinhalten, wie zum Beispiel in der Sanitärtechnik, allerdings unerwünscht, da ein Austausch vor dem Versagen eines Bauteils, bei dem die ganze Wohnung unter Wasser stehen kann, nicht mehr möglich ist. Bei langsamem duktilem Versagen tropft es zunächst und der Schaden kann noch vor dem Totalversagen behoben werden.On the other hand, a high fiber reinforcement leads to an increase in the brittleness of the material and a drastic reduction in the compressive strain. However, a brittle and sudden failure behavior is undesirable for pressurized components that incorporate fluids, such as sanitary technology, because replacement is no longer possible prior to the failure of a component that may flood the entire dwelling. With slow ductile failure it drips first and the damage can be repaired even before the total failure.

Die Druckschrift US 2005/0173430 A1 beschreibt einen Druckbehälter, gebildet aus einem Körper, welcher durch verpressen von thermoplastischen Kunststofflagen mit Faserverstärkung hergestellt wird und separaten spritzgegossenen Endkappen, welche durch Reibschweißen mit dem gepressten Körper verbunden werden. The publication US 2005/0173430 A1 describes a pressure vessel formed from a body made by crimping thermoplastic fiber reinforced plastic layers and separate injection molded end caps which are friction welded to the pressed body.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen kostengünstigen Druckbehälter zu schaffen und den Berstdruck sowie die Deformation unter Druckbeaufschlagung zu verbessern sowie die hierfür verwendeten Materialien ideal zu nutzen und möglichst einfach und kostengünstig herzustellen.The invention is therefore based on the object to provide a cost-effective pressure vessel and to improve the bursting pressure and the deformation under pressurization and to use the materials used for this purpose ideally and to produce as simple and inexpensive.

Die erfindungsgemäße Lösung ist durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 7 charakterisiert. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.The solution according to the invention is characterized by the features of claims 1 and 7. Advantageous embodiments are described in the subclaims.

Ein erfindungsgemäßer Druckbehälter, umfassend einen, einen Hohlraum bildenden und druckdicht verschließbaren Kunststoffbehälter, ist dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoffbehälter als Spritzgussteil mit zumindest einer an seinem Innen- und/oder Außenumfang angeordneten Lage, insbesondere Folie ausgebildet ist.A pressure vessel according to the invention comprising a plastic container which forms a cavity and can be closed in a pressure-tight manner is characterized in that the plastic container is designed as an injection molded part with at least one layer, in particular film, arranged on its inner and / or outer circumference.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch das Hinterspritzen oder zumindest teilweises Umspritzen einer Lage, insbesondere Folie gelöst, um die mit Druck beaufschlagbare Wandung zu verstärken und die Deformation des Behälters minimal zu halten. Die Ausführung als Verbundbauteil erlaubt die Abstützung und Aufnahme größerer Druckkräfte gegenüber reinen Kunststoffbehältern. Durch die gezielte Anordnung der zumindest einen Folie oder auch mehrerer Folien können ferner einzelne Bereiche des Druckbehälters gezielt verstärkt werden.According to the invention, the object is achieved by the injection molding or at least partially encapsulating a layer, in particular film, in order to reinforce the pressure-loadable wall and to minimize the deformation of the container. The design as a composite component allows the support and absorption of greater pressure forces compared to pure plastic containers. Due to the targeted arrangement of the at least one film or even more films, individual regions of the pressure vessel can furthermore be purposefully reinforced.

Unter einer Lage werden dünne flächige Gebilde verstanden, die durch eine erheblich größere Erstreckung in Längen- und Breitenrichtung als in Höhenrichtung charakterisiert sind. Diese werden vorzugsweise von Folien gebildet, welche in unterschiedlichsten Ausführungen vorliegen können. Diese sind vorzugsweise in Form von Walzwerksfertigprodukten oder gezogenen flächigen Gebilden ausgeführt.A layer is understood as meaning thin, flat structures which are characterized by a significantly greater extent in the length and width direction than in the vertical direction. These are preferably formed by films, which may be present in various designs. These are preferably designed in the form of finished rolling products or drawn sheet-like structures.

Diese Lage können jedoch auch zumindest ein Gewebe, Gelege, Gitter- oder andere Netzstruktur oder einen Prepreg, das heißt ein mit thermoplastischem Kunststoff vorimprägniertes Fasergewebe, insbesondere Glasfasergewebe, umfassen. Die Wahl der Ausbildung der Lage, insbesondere Struktur erlaubt ferner die gezielte Einflussnahme auf die Erhöhung der Festigkeit und die Verstärkungsrichtung in unterschiedlichen Belastungsrichtungen.However, this layer can also comprise at least one woven fabric, scrim, grid or other network structure or a prepreg, that is to say a fiber fabric preimpregnated with thermoplastic, in particular glass fiber fabric. The choice of the training of the situation, in particular structure also allows the targeted influence on the increase in strength and the direction of reinforcement in different directions of loading.

Bezüglich der verwendeten Materialien und ihres Aufbaus ist die einzelne Lage, insbesondere Folie als eine der nachfolgend genannten Ausführungen oder eine Kombination aus diesen ausgebildet:

  • – Metallfolie, insbesondere Aluminiumfolie oder Edelstahlfolie
  • – Kunststofffolie, insbesondere Kunststofffolie mit mindestens einer Schicht des gleichen thermoplastischen Kunststoffs, wie der hinterspritzte Kunststoff
  • – Gewebe aus Metall oder Glasfasern oder Kohlefasern
  • – Gelege aus Metall oder Glasfasern oder Kohlefasern
  • – Gitter- und/oder Netzstruktur aus Kunststoff oder Metall
  • – Prepreg, insbesondere mit thermoplastischem Kunststoff vorimprägniertes Fasergewebe, insbesondere Glasfasergewebe,
With regard to the materials used and their construction, the individual layer, in particular foil, is designed as one of the following embodiments or a combination thereof:
  • - Metal foil, in particular aluminum foil or stainless steel foil
  • - Plastic film, in particular plastic film with at least one layer of the same thermoplastic material, as the back-injected plastic
  • - Fabric of metal or glass fibers or carbon fibers
  • - Clutches of metal or glass fibers or carbon fibers
  • - Grid and / or network structure made of plastic or metal
  • Prepreg, in particular fiber fabric preimpregnated with thermoplastic, in particular glass fiber fabric,

Die Ausbildung erfolgt dabei ein- oder mehrschichtig, wobei die einzelnen oben genannten möglichen Schichtstrukturen wiederum beschichtet oder durch anderweitige Oberflächen oder Zusätze funktionalisiert sein können. In vorteilhafter Weise können auch magnetische oder funktionalisierte Folien zum Einsatz gelangen.The training is carried out in one or more layers, wherein the individual above-mentioned possible layer structures in turn can be coated or functionalized by other surfaces or additives. Advantageously, magnetic or functionalized films can also be used.

In besonders vorteilhafter Ausführung werden Metallfolien, insbesondere Aluminiumfolien oder Edelstahlfolien verwendet. Diese sind durch eine geringere Kriechneigung und höheren E-Moduls der Kunststoff des Kunststoffbehälters charakterisiert, so dass die Festigkeit einer derartigen Verbindung sehr stabil ist. Diese weisen ferner eine gute Formanpassbarkeit auf. Die Metallfolie mit einer Dicke im Bereich von 50 μm bis 1000 μm, bevorzugt 100 μm bis 400 μm, besonders bevorzugt 100 μm bis 200 μm läst sich unerwartet gut handhaben, stanzen, in ein Formwerkzeug, insbesondere ein Spitzgusswerkzeug, einlegen und mittel Spritzdruck verformen. Am fertigen Bauteil sind unerwartet keine scharfen Kanten oder kantige Enden der Folie ausgebildet. Dies auch nicht in Bereichen von Folienüberlappungen. Der realisierbare Spitzdruck im Spritzgusswerkzeug beim Spritzgussprozess von 100–2500 bar, bevorzugt 500–2000 bar, besonders bevorzugt 800–1500 bar reicht aus um die Metallfolie zu verformen.In a particularly advantageous embodiment, metal foils, in particular aluminum foils or stainless steel foils are used. These are characterized by a lower creep and higher modulus of elasticity of the plastic of the plastic container, so that the strength of such a compound is very stable. These also have good conformability. The metal foil with a thickness in the range of 50 .mu.m to 1000 .mu.m, preferably 100 .mu.m to 400 .mu.m, particularly preferably 100 .mu.m to 200 .mu.m, can be unexpectedly well handled, punched, inserted into a mold, in particular an injection-molded tool, and deformed by injection pressure. On the finished component unexpectedly no sharp edges or edged ends of the film are formed. This also not in areas of overlaps. The realizable point pressure in the Injection molding during the injection molding process of 100-2500 bar, preferably 500-2000 bar, more preferably 800-1500 bar is sufficient to deform the metal foil.

Die Verwendung einer elektrisch leitfähigen Metallfolie kann zusätzlich der Temperierung des im Druckbehälter befindlichen Mediums dienen. Auch eignen sich Metallfolien hervorragend für die Ausbildung und Übernahme weiterer Funktionen, wie der Ausbildung von Schraubenaufnahmen für Blech- oder Schneidschrauben. Diese Schraubenaufnahme kann dann aufgrund der Kunststoff-Metall-Verbindung wesentlich höhere Kräfte übertragen als herkömmliche Verbindungen einer Schraube in Kunststoff. Auf das Einlegen von mechanisch bearbeiteten und damit aufwendigen Metalleinlegern mit Gewinde kann verzichtet werden.The use of an electrically conductive metal foil may additionally serve for the temperature control of the medium in the pressure vessel. Also, metal foils are ideal for the training and acquisition of other functions, such as the formation of screw holes for sheet metal or tapping screws. This screw receptacle can then transmit much higher forces than conventional compounds of a screw in plastic due to the plastic-metal compound. On the insertion of mechanically machined and therefore expensive metal inserts with thread can be dispensed with.

Eine Kunststofffolie kann eine Einschicht oder Mehrschichtfolie sein. Vorzugsweise ist die Kunststofffolie dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Seite der Folie aus dem gleichen thermoplastischen Polymer besteht, wie der hinterspritzte Kunststoff und/oder ist versteckt. Eine verstreckte Kunststofffolie hat im Vergleich zum gleichen spritzgegossenen unverstärkten Kunststoff einen höheren E-Modul und eine höhere Festigkeit. Des weiteren kann eine Kunststofffolie bei Rissen im spritzgegossenen Kunststoff dichtend wirken und ein plötzliches Versagen verhindern, da eine unverstärkte Kunststofffolie eine sehr hohe Reissdehnung aufweist. Des weiteren besteht bei einer verstärkten Kunststofffolie die Möglichkeit den in Abhängigkeit des Verstärkungsstoffes und Herstellungsprozesses unterschiedlichen E-Modul der Kunststofffolie positive zu nutzen.A plastic film may be a monolayer or multilayer film. Preferably, the plastic film is characterized in that at least one side of the film consists of the same thermoplastic polymer as the back-injected plastic and / or is hidden. A stretched plastic film has a higher modulus of elasticity and higher strength compared to the same injection molded unreinforced plastic. Furthermore, a plastic film may have a sealing effect on cracks in the injection-molded plastic and prevent a sudden failure, since an unreinforced plastic film has a very high elongation at break. Furthermore, with a reinforced plastic film, it is possible to make positive use of the plastic film's modulus of elasticity depending on the reinforcing material and the production process.

Die Ausbildung als Gewebe, Gelege oder Gitter- oder Netzstrukturen erlaubt die gezielte Einstellung von Vorzugsrichtungen einzelner Eigenschaften der den Kunststoffbehälter verstärkenden Lage.The training as a fabric, scrim or grid or network structures allows the targeted setting of preferred directions of individual properties of the plastic container reinforcing layer.

In besonders vorteilhafter Ausführung weist die Lage, insbesondere Folie eine Dicke im Bereich von 10 μm bis 1000 μm, bevorzugt 50 μm bis 600 μm, besonders bevorzugt 100 μm bis 200 μm auf.In a particularly advantageous embodiment, the layer, in particular film has a thickness in the range of 10 .mu.m to 1000 .mu.m, preferably 50 .mu.m to 600 .mu.m, more preferably 100 .mu.m to 200 .mu.m.

Das zur Ausbildung der Lage, insbesondere Folie am Außen- und/oder Innenumfang verwendete Halbzeug ist in diesem Dickenbereich flexibel, einfach handhabbar und leicht verformbar und und erlauben dadurch eine optimale Anpassung ihrer Form an die des Kunststoffbehälters vor und/oder während der Verfahrens des Hinterspritzens und gegebenenfalls gezielt gewünschte weitere Verformungen. Durch die Wahl des geeigneten Materials der Folien und deren Dicke kann der Verstärkungseffekt der Wandung des Druckbehälters örtlich gezielt beeinflusst und eingestellt werden.The semifinished product used to form the layer, in particular film on the outer and / or inner circumference, is flexible, easy to handle and easily deformable in this thickness range and thereby permits optimum adaptation of its shape to that of the plastic container before and / or during the process of back injection and optionally selectively desired further deformations. By choosing the suitable material of the films and their thickness of the reinforcing effect of the wall of the pressure vessel can be selectively influenced locally and adjusted.

Derartige Lagen, insbesondere Folien als Halbzeug sind wickelfähig, können leicht auf- und abgerollt werden, zusätzlich bearbeitet, insbesondere beschichtet werden. Da diese ferner leicht in den ebenen Zustand verbringbar sind, können diese leicht zugeschnitten oder gestanzt werden.Such layers, in particular films as semi-finished are windable, can be easily rolled up and down, additionally processed, in particular coated. Further, since these are easily brought into the flat state, they can be easily cut or punched.

Der Druckbehälter ist durch zumindest eine, vorzugsweise eine Mehrzahl von Lagen, insbesondere Folien charakterisiert. Diese können hinsichtlich ihrer Lage gezielt angeordnet und somit an Schwachstellen positioniert werden. Die Verbindung untereinander kann stoffschlüssig und/oder formschlüssig und/oder kraftschlüssig erfolgen.The pressure vessel is characterized by at least one, preferably a plurality of layers, in particular films. These can be selectively arranged with regard to their position and thus positioned at weak points. The connection with each other can take place cohesively and / or positively and / or non-positively.

Die Anordnung der Lage, insbesondere Folie kann am Innenumfang, Außenumfang oder an beiden erfolgen.The arrangement of the layer, in particular film can be done on the inner circumference, outer circumference or both.

Die Lage, insbesondere Folie liegt im Fertigungsendzustand des Druckbehälters im verformten Zustand vor. Diese kann auf unterschiedliche Art und Weise fixiert werden. In einer ersten besonders vorteilhaften Ausführung ist der Kunststoffbehälter an seinem Innen- und/oder Außenumfang mit der zumindest einen Lage, insbesondere Folie stoffschlüssig unter Ausbildung einer Grenzschicht im Fügebereich verbunden. Der Stoffschluss ist derart ausgebildet, dass die Grenzschicht eine Dicke im Bereich von 5 μm bis 100 μm, vorzugsweise 10 μm bis 50 μm, besonders bevorzugt 10 μm bis 25 μm aufweist. Diese Grenzschichtdicken gewährleisten neben einer hohen Festigkeit auch die Dichtheit der Verbindung. Die Grenzschicht dient ferner zum Abbau, bzw. Reduktion von Spannungen, bzw. Spannungsspitzen im Verbund zwischen der Lage, insbesondere Folie mit vergleichsweise hohem E-Modul und geringem Wärmeausdehungskoeffizienten bei den Verstärkungslagen, welche die Werkstoffe Metall, Glasfasern oder Kohlefasern beinhalten und dem Abbau, bzw. Reduktion von Spannungen, bzw. Spannungsspitzen am spritzgegossenen Kunststoffbehälter. Den Abbau, bzw. Reduktion von Spannungen, bzw. Spannungsspitzen am spritzgegossenen Kunststoffbehälter bei Belastung, beispielsweise schneller, wechselnder Druckbelastung im Kunststoffbehälter ist eine weitere Aufgabe der Grenzschicht.The layer, in particular foil, is in the deformed state in the final production state of the pressure vessel. This can be fixed in different ways. In a first particularly advantageous embodiment of the plastic container is connected at its inner and / or outer periphery with the at least one layer, in particular film cohesively to form a boundary layer in the joining region. The material bond is formed such that the boundary layer has a thickness in the range of 5 .mu.m to 100 .mu.m, preferably 10 .mu.m to 50 .mu.m, particularly preferably 10 .mu.m to 25 .mu.m. These boundary layer thicknesses ensure not only a high strength but also the tightness of the connection. The boundary layer also serves to reduce or reduce stress, or stress peaks in the bond between the layer, in particular film with a comparatively high modulus of elasticity and low coefficient of thermal expansion in the reinforcing layers, which include the materials metal, glass fibers or carbon fibers and the degradation, or reduction of stresses, or voltage peaks on the injection-molded plastic container. The reduction or reduction of stresses or stress peaks on the injection-molded plastic container under load, for example, faster, changing pressure load in the plastic container is another task of the boundary layer.

In einer vorteilhaften Ausführung wird dabei die Grenzschicht aus zumindest einem, thermoplastischen oder einem thermoplastisch Teilvernetzenden oder einem vernetzenden Haftsystem gebildet. Haftsystem: Vorteile: • thermoplastisch gut zu aktivieren im Spritzgussprozess, wieder aufschmelzbar, duktil • thermoplastisch Teilvernetzend gut zu aktivieren im Spritzgussprozess, geringe Kriechneigung, duktil • vernetzend gut zu aktivieren im Spritzgussprozess, hochfest, sehr geringe Kriechneigung auch bei hohen Temperaturen In an advantageous embodiment, the boundary layer is formed from at least one thermoplastic or one thermoplastic partially crosslinking or one crosslinking adhesive system. Adhesive system: Advantages: • thermoplastic good to activate in the injection molding process, reflowable, ductile • thermoplastic partially crosslinking good to activate in the injection molding process, low creep, ductile • networking good to activate in the injection molding process, high strength, very low creep even at high temperatures

Aufgrund des Stoffschlusses sind die unterschiedlichen Bestandteile – Kunststoffbehälter und Lage, insbesondere Folie hinsichtlich ihrer Position zueinander fest definiert, so dass in Einbaulage die Bereiche erhöhter Festigkeit und Vorzugsrichtung ebenfalls fest vorgegeben sind. Der Stoffschluss über die gesamte Fläche ermöglicht ferner eine druck- und flüssigkeitsdichte Ausführung der Verbindung zwischen Kunststoffbehälter und Lage, sowie eine gute Verteilung der aus einer Belastung hervorgerufenen Kräfte vom Kunststoffbehälter in die Fläche der Lage, insbesondere Folie.Due to the material connection, the different components - plastic container and layer, in particular film with respect to their position firmly defined, so that in the installed position, the areas of increased strength and preferred direction are also fixed. The material connection over the entire surface further enables a pressure and liquid-tight design of the connection between the plastic container and the layer, as well as a good distribution of the forces caused by a load from the plastic container into the surface of the layer, in particular film.

In einer weiteren Ausbildung kann der Kunststoffbehälter zusätzlich oder alternativ an seinem Innen- und/oder Außenumfang mit der zumindest einen Lage, insbesondere Folie formschlüssig verbunden sein. Die zusätzlich zur stoffschlüssigen Verbindung ausgeführte formschlüssige Verbindung bietet den Vorteil einer Entlastung des Stoffschlusses. Der Formschluss kann gezielt ausgebildet und ausgerichtet werden und erlaubt die gezielte Krafteinleitung und gegebenenfalls Umlenkung.In a further embodiment of the plastic container may additionally or alternatively be positively connected at its inner and / or outer periphery with the at least one layer, in particular film. The in addition to the cohesive connection executed positive connection offers the advantage of relieving the material bond. The positive connection can be specifically designed and aligned and allows the targeted introduction of force and optionally deflection.

Der Kunststoffbehälter besteht in vorteilhafter Weise aus zumindest einem der nachfolgend genannten Materialen: einem Polymer oder einer Kombination von Polymeren, insbesondere Kunststoff: Vorteile: • Polycarbonat + Acrylnitril-Butadien-Styrol (PC/ABS) kostengünstig, zäh, transparent • Polyamide (PA) Polyphthalamid (PPA) chemikalienbeständig, hohe Wärmeformbeständigkeit, zäh, gutes Reib- und Verschließverhalten vergleichsweise kostengünstig • Polycarbonat (PC) transparent und zäh, kostengünstig • Polyethylen (PE) Polypropylen (PP) chemikalienbeständig, kostengünstig, geringe Wasseraufnahme • Polyacetal (POM) unverstärkt vergleichsweise höher E-Modul, gutes Reib- und Verschließverhalten, kostengünstig • Polysulfon (PSU) Polyethersulfon (PES oder PESU) Beständig gegen chloriertes Wasser hohe Glasübergangstemperatur transparent • Polyphenylensulfid (PPS) gute Chemikalienbeständigkeit, hoher E-Modul, Hydrolysestabil, hoher Glasübergangstemperatur • Polyethersulfon (PPSU) gute Chemikalienbeständigkeit geringe Wasseraufnahme, hohe Glasübergangstemperatur, sehr gutes Zeitstandinnendruckverhalten, transparent, Spannungsrissbeständig • Polyphenylenether (PPE oder PPO) Hydrolysestabil, geringe Wasseraufnahme, vergleichsweise kostengünstig The plastic container advantageously consists of at least one of the following materials: a polymer or a combination of polymers, in particular Plastic: Advantages: Polycarbonate + acrylonitrile butadiene styrene (PC / ABS) inexpensive, tough, transparent • Polyamides (PA) Polyphthalamide (PPA) resistant to chemicals, high heat resistance, tough, good friction and sealing behavior comparatively inexpensive • polycarbonate (PC) transparent and tough, inexpensive • Polyethylene (PE) Polypropylene (PP) chemical resistant, inexpensive, low water absorption • polyacetal (POM) unreinforced comparatively higher modulus of elasticity, good friction and sealing behavior, cost-effective Polysulfone (PSU) Polyethersulfone (PES or PESU) Resistant to chlorinated water high glass transition temperature transparent Polyphenylene sulfide (PPS) good chemical resistance, high modulus of elasticity, resistant to hydrolysis, high glass transition temperature Polyethersulfone (PPSU) good chemical resistance low water absorption, high glass transition temperature, very good creep internal pressure behavior, transparent, stress crack resistant Polyphenylene ether (PPE or PPO) Hydrolysis stable, low water absorption, relatively inexpensive

In einer vorteilhaften Ausführung ist der Kunststoffbehälter aus einem transparenten oder semitransparenten spritzgegossenen Kunststoff ausgebildet. Dies bietet die Möglichkeit einer visuellen Zustandserfassung für das im Innenraum des Druckbehälters befindliche Medium. In diesem Fall muss eine Lage, insbesondere die Folie ebenfalls transparent oder semitransparent sein oder eine nicht transparente oder nicht semitransparente Lage, insbesondere die Folie entsprechende Ausnehmungen aufweisen. Die Ausnehmungen können im Ebenen Zustand der Folie leicht und kostengünstig, beispielsweise durch stanzen, einzubringen werden.In an advantageous embodiment, the plastic container is formed from a transparent or semi-transparent injection-molded plastic. This offers the possibility of a visual condition detection for the medium located in the interior of the pressure vessel. In this case, a layer, in particular the film, must also be transparent or semitransparent or non-transparent or not Semitransparent position, in particular the film corresponding recesses. The recesses can be easily and inexpensively, for example, by punching, bring in the plane state of the film.

Eine vorteilhafte Ausführung besteht ferner darin, die Endbereiche einer Lage, insbesondere Folie derart zueinander anzuordnen und auszubilden, dass diese sich überlappen und formschlüssig und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Dadurch wird die Festigkeit einer derartigen Verstärkung nocheinmal erhöht.An advantageous embodiment further consists of arranging and forming the end regions of a layer, in particular foil, in such a way that they overlap one another and are connected to one another in a form-fitting and / or materially bonded manner. As a result, the strength of such a gain is increased again.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Druckbehälters, insbesondere Druckbehälters gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, ist durch die folgenden Merkmale gekennzeichnet:

  • – Bereitstellung zumindest einer Lage, insbesondere Folie;
  • – Bereitstellung eines Formgebungswerkzeuges zur Ausbildung des Kunststoffgehäuses;
  • – Hinter- oder Umspritzen/Vergießen der zumindest einen Lage, insbesondere Folie unter Druck im Formgebungswerkzeug durch Gießen, insbesondere Spritzgießen.
The inventive method for producing a pressure vessel, in particular pressure vessel according to one of claims 1 to 9, characterized by the following features:
  • - providing at least one layer, in particular film;
  • - Providing a shaping tool for forming the plastic housing;
  • - Back- or encapsulation / potting the at least one layer, in particular film under pressure in the forming tool by casting, in particular injection molding.

Erfindungsgemäß wird somit das Problem einer unerwünschten Deformation des Außenumfanges des Behälters aufgrund von Druck, durch Hinter- oder Umspritzen einer Lage, insbesondere Folie unter Ausbildung des Kunststoffbehälters gelöst. Ein wesentliches Kennzeichen der Lage, insbesondere Folie besteht darin, dass diese wickelfähig ist und einfach aufgerollt und abgerollt, einfach beschichtet und im ebenen Zustand in die gewünschte, der Abwicklung entsprechenende Form gebracht werden kann, das heißt zugeschnitten beziehungsweise gestanzt.According to the invention thus the problem of undesirable deformation of the outer periphery of the container due to pressure, by rear or overmolding a layer, in particular film to form the plastic container is achieved. An essential feature of the situation, in particular film is that this is windable and simply rolled up and unrolled, simply coated and can be brought in the flat state in the desired, the development corresponding shape, that is tailored or stamped.

Als Vorteil des Verfahrens ist zu nennen, das sich die Lage, insbesondere Folie im Spritzgussprozess an die äussere und/oder die innere Kontur des Formwerkzeugs, welche beispielsweise eine kreisförmige zylindrische Kontur bildet, anpasst, d. h. beispielsweise dem Durchmesser der kreisförmigen zylindrischen Kontur unter Änderung des überlappenden Bereiches der Lage, insbesondere Folie, anpasst. Somit sind Passungs- und Masstoleranzprobleme vermieden, welche bei einer Montage entststehen, wenn die Formgebung der Verstärkungslage, insbesondere Folie und die Formgebung des spritzgegossenen Kunststoffbehälters in zwei Verfahrensschritten geschieht. Die Montage einer Folie in beanspruchtem dünnen Dickenbereich ist aufgrund der hohen Flexibilität der Folie kaum möglich.An advantage of the method is to mention that the position, in particular film in the injection molding process to the outer and / or the inner contour of the mold, which forms, for example, a circular cylindrical contour, adapts, d. H. for example, the diameter of the circular cylindrical contour with changing the overlapping region of the layer, in particular film adapts. Thus, fit and Masstoleranzprobleme are avoided, which arise in an assembly when the shaping of the reinforcing layer, in particular film and the shape of the injection-molded plastic container is done in two process steps. The mounting of a film in claimed thin thickness range is hardly possible due to the high flexibility of the film.

Bei dem Formwerkzeug für den Kunststoffbehälter handelt es sich um ein Gusswerkzeug, insbesondere Spritzgusswerkzeug. Dabei kann grundsätzlich zwischen der Formgebung der Lage, insbesondere Folie erst und nur innerhalb des Spritzgusswerkzeuges und einer Vorformgebung außerhalb und anschließenden weiteren Formgebung innerhalb des Spritzgusswerkzeuges unterschieden werden.The molding tool for the plastic container is a casting tool, in particular injection molding tool. In principle, it is possible to differentiate between the shaping of the layer, in particular the film first and only within the injection molding tool and a preforming outside and subsequent further shaping within the injection molding tool.

Erfindungsgemäß wird gemäß einer ersten Ausführung eine zunächst ebene Folie mit deutlich höherem E-Modul, höherer Festigkeit und/oder geringerer Kriechneigung als hochverstärkte thermoplastische Kunststoffe in einem Formwerkzeug für den Kunststoffbehälter, insbesondere Spritzgusswerkzeug eingelegt und umspritzt beziehungsweise unter Ausbildung der Kunststoffhülse hinterspritzt. Bei diesem Spritzgussprozess wird die Metallfolie und/oder das Verstärkungselement derart positioniert und/oder durch den Spritzdruck der Kunststoffmasse in der gewünschten Weise verformt.According to the invention, according to a first embodiment, an initially flat film with a significantly higher modulus of elasticity, higher strength and / or lower creep is placed as highly reinforced thermoplastic in a molding tool for the plastic container, in particular injection molding tool and injected behind or back-molded to form the plastic sleeve. In this injection molding process, the metal foil and / or the reinforcing element is positioned and / or deformed by the injection pressure of the plastic mass in the desired manner.

In einer besonders vorteilhaften Ausführung sind jeweils die Seiten der Lage, insbesondere Folie, die mit der Kunststoffhülse verbunden sind, mit einem Haftvermittler beschichtet, der an der zum Fügen vorgesehenen Fügefläche angebracht, aufgebracht wird und unter den Bedingungen des Spritzgussverfahrens einen Stoffschluss zwischen dem sich ausbildenden Kunststoffteil und der Lage erzeugt. Durch die geeignete Wahl des Haftvermittlers, insbesondere Art und Menge und die Größe der überstrichenen Fläche kann die Festigkeit des erzeugbaren Stoffschlusses zwischen Lage und Kunststoffbehälter beeinflusst und eingestellt werden.In a particularly advantageous embodiment, in each case the sides of the layer, in particular film, which are connected to the plastic sleeve, coated with an adhesion promoter, which is attached to the joining surface provided for joining, applied and under the conditions of the injection molding process a material connection between the forming Plastic part and the situation generated. Due to the suitable choice of the adhesion promoter, in particular the nature and quantity and the size of the swept surface, the strength of the producible material bond between the layer and the plastic container can be influenced and adjusted.

In dieser besonders vorteilhaften Ausführung erfolgt die Formgebung der zumindest einen Lage, insbesondere Folie zumindest teilweise durch den Druck während des Spritzgussverfahrens, insbesondere Spritzdruck, vorzugsweise vollständig. Dies bietet die Möglichkeit einer einfachen und schnellen Fertigung in nur einem Arbeitsschritt und vermeidet aufwendige Zusatzverfahren sowie das Erfordernis entsprechender Halteeinrichtugen am Formwerkzeug.In this particularly advantageous embodiment, the shaping of the at least one layer, in particular foil at least partially by the pressure during the injection molding process, in particular injection pressure, preferably completely. This offers the possibility of a simple and quick production in only one step and avoids complex additional procedures and the requirement of appropriate Halteeinrichtugen on the mold.

In einer vorteilhaften Untervariante wird dabei ein Teil der Umformung der Lage, insbesondere Folie durch Relativbewegungen des oder von Teilen des Formwerkgebungszeuges erzeugt. In diesem Fall kann beispielsweise das Schließen des Formwerkzeuges bereits eine Verformung an der Lage, insbesondere Folie bewirken. Ferner können Verformungen während des Gießverfahrens auch durch Relativbewegung des Formgebungswerkzeuges entstehen. Dies können bewegliche Werkzeuge oder auch Werkzeugkomponenten während der Schließbewegung des Werkzeuges sein. Durch bewegliche Werkzeugkomponenten können auch Bewegungen während des Füllvorgangs mit der Kunststoffschmelze erzeugt werden.In an advantageous sub-variant, part of the deformation of the layer, in particular the film, is produced by relative movements of or parts of the forming tool. In this case, for example, the closing of the mold already cause a deformation of the layer, in particular foil. Furthermore, deformations during the casting process by relative movement of the Forming tool arise. These can be moving tools or even tool components during the closing movement of the tool. By moving tool components and movements during the filling process can be generated with the plastic melt.

Die Verwendung ebener Lagen, insbesondere Folien als Halbzeug ist besonders einfach beim Transport und in der Handhabung. Diese kann einfach aufgerollt, abgerollt, beschichtet und in der Breite und Länge zugeschnitten werden. Sind ferner Durchbrüche, Löcher oder andere Ausnehmungen notwendig, können diese einfach im ebenen Zustand gestanzt werden.The use of even layers, in particular films as a semi-finished product is particularly easy during transport and handling. It can simply be rolled up, unrolled, coated and cut in width and length. Are further breakthroughs, holes or other recesses necessary, they can be easily punched in a flat state.

In einer zweiten Ausführung besteht auch die Möglichkeit, die zumindest eine Lage, insbesondere Folie vor der Positionierung im Formgebungswerkzeug bereits vorzuformen, beispielsweise zu Rollen. In diesem Fall kann die Einbringung ins Formwerkgebungswerkzeug für den Kunststoffbehälter vereinfacht werden und es besteht die Möglichkeit zusätzliche Funktionselemente auszuformen, die außerhalb des umspritzten Bereiches liegen.In a second embodiment, it is also possible to pre-form the at least one layer, in particular foil, prior to positioning in the forming tool, for example into rolls. In this case, the introduction into the molding tool for the plastic container can be simplified and it is possible to form additional functional elements that lie outside the overmolded area.

In einer vorteilhaften Weiterbildung wird die zumindest eine Lage, insbesondere Folie derart positioniert, dass mindestens eine entstehende Bindenaht am entsteheneden Kunststoffbehälter überdeckt wird, wodurch die Festigkeit erhöht wird.In an advantageous development, the at least one layer, in particular foil, is positioned in such a way that at least one resulting weld line is covered on the resulting plastic container, whereby the strength is increased.

Zur möglichst genauen Lagefixierung kann die zumindest eine Lage im Formgebungswerkzeug positioniert und mittels Halteeinrichtungen fixiert werden.For the most accurate position fixing, the at least one layer can be positioned in the forming tool and fixed by means of holding devices.

In einer weiteren Weiterentwicklung kann vorgesehen werden, dass der Formgebungsprozess für den Kunststoffbehälter derart ausgeführt wird, dass mehrere einzelne Lagen, insbesondere Folien eingesetzt werden und diese vor oder während des Formgebungsprozesses derart umgeformt werden, dass mindestens zwei Lagen, insbesondere Folien miteinander verbunden werden. Diese Verbindung dient ebenfalls der Erhöhung der Festigkeit.In a further development, it may be provided that the shaping process for the plastic container is carried out in such a way that several individual layers, in particular films, are used and these are formed before or during the shaping process in such a way that at least two layers, in particular films, are joined together. This compound also serves to increase the strength.

Zur Entlastung des Stoffschlusses kann in einer vorteilhaften Ausführung die zumindest eine Lage, insbesondere Folie Ausnehmungen aufweisen, die während des Vergießens formschlüssige Verbindungen mit dem entstehenden Kunststoffbehälter ausbilden. Dieser Formschluss kann gezielt ausgebildet und ausgerichtet werden und erlaubt die gezielte Krafteinleitung und gegebenenfalls Umlenkung.In order to relieve the material bond, in an advantageous embodiment, the at least one layer, in particular film, can have recesses which form positive-locking connections with the resulting plastic container during potting. This form-fitting can be specifically designed and aligned and allows the targeted application of force and, if necessary, deflection.

In vorteilhafter Weiterentwicklung kann die zumindest eine Lage Ausnehmungen aufweisen, die während des Vergießens formschlüssige Verbindungen mit dem entstehenden Kunststoffbehälter und/oder unterschiedlichen Endbereichen der selben Lage oder mit zumindest einer weiteren, d. h. anderen Lage ausbilden. Der Formschluss wird dabei in einem einzigen Verfahrensschritt zeitgleich mit der Herstellung des Kunststoffbehälters erzeugt.In an advantageous further development, the at least one layer can have recesses which, during casting, form positive connections with the resulting plastic container and / or different end regions of the same layer or with at least one further, d. H. train another situation. The positive connection is generated in a single process step at the same time as the production of the plastic container.

Eine weitere vorteilhafte Ausführung ist dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Lage unter Ausbildung eines von Kunststoff freien Überstandes hinterspritzt wird und der Überstand derart ausgebildet und angeordnet ist, dass dieser geeignet ist, eine weitere Funktion zu übernehmen, insbesondere mit einem weiteren Bauteil verbunden zu werden. Dabei kann der Überstand kraft-, form- oder stoffschlüssig mit dem weiteren Bauteil unter Übernahme weiterer Funktionen, wie beispielsweise die Gewährleistung einer Abdichtung verbunden werden. Bei diesem weiteren Bauteil kann es sich um den Deckel zum Verschließen des Hohlraumes handeln. Die Verbindung erfolgt dann vorzugsweise druck- und flüssigkeitsdicht und im einfachsten Fall durch Stoffschluss unter Ausnutzung des Lagenmaterials und/oder zusätzlicher Haftvermittler.A further advantageous embodiment is characterized in that at least one layer is back-injected to form a plastic-free projection and the supernatant is designed and arranged such that it is suitable to take on a further function, in particular to be connected to a further component. In this case, the supernatant force, form or cohesively with the other component by taking over other functions, such as ensuring a seal are connected. In this further component may be the lid for closing the cavity. The connection is then preferably pressure and liquid-tight and in the simplest case by material bond taking advantage of the layer material and / or additional adhesion promoter.

Zur zeitgleichen Ausformung von Anschlüssen am Druckbehälter weist die zumindest eine Lage im noch nicht hinterspritzten Zustand vorzugsweise zumindest eine Ausnehmung auf, welche derart im Formgebungswerkzeug positioniert wird, dass in der Ausnehmung im Formgebungswerkzeug ein Anschluss an den Kunststoffbehälter bei Herstellung des Kunststoffbehälters ausgeformt, insbesondere ausgegossen wird.For the simultaneous shaping of connections on the pressure vessel, the at least one layer in the not yet back-injected state preferably at least one recess which is positioned in the forming tool that formed in the recess in the forming tool a connection to the plastic container in the production of the plastic container, in particular is poured out ,

Die erfindungsgemäße Lösung ist nicht auf eine bestimmte Behälterform beschränkt. In vorteilhafter Ausführung ist der Druckbehälter jedoch zylindrisch ausgebildet. Denkbar sind auch Varianten mit vieleckigem Querschnitt, wobei die Übergänge an den Eckbereichen vorzugsweise abgerundet sind, um die Spannung der einzelnen Lage so gering wie möglich zu halten.The solution according to the invention is not limited to a specific container shape. In an advantageous embodiment, however, the pressure vessel is cylindrical. Also conceivable are variants with polygonal cross-section, wherein the transitions at the corner regions are preferably rounded in order to keep the tension of the individual layer as small as possible.

Die erfindungsgemäße Lösung wird nachfolgend anhand von Figuren erläutert. Darin ist im Einzelnen Folgendes dargestellt:The solution according to the invention is explained below with reference to figures. It details the following:

1a bis 1c zeigen beispielhaft verschiedene Ausführungen eines erfindungsgemäß ausgeführten verschließbaren Druckbehälters im unverschlossenen Zustand; 1a to 1c show, by way of example, different embodiments of a sealable pressure vessel designed according to the invention in the unclosed state;

2a verdeutlicht die Ausbildung einer Überlappung der Endbereiche einer Lage im vorgeformten Zustand; 2a illustrates the formation of an overlap of the end portions of a layer in the preformed state;

2b verdeutlicht die Ausbildung einer Überlappung der Endbereiche einer Lage im Fertigungsendzustand des Druckbehälters; 2 B illustrates the formation of an overlap of the end portions of a layer in the final production state of the pressure vessel;

3a verdeutlicht die Anordnung der Endbereiche einer Lage im Zustand des Einlegens in das Formgebungswerkzeug; 3a illustrates the arrangement of the end portions of a layer in the state of insertion into the forming tool;

3b verdeutlicht die Ausbildung eines Formschlusses zwischen den Endbereichen im Fertigungsendzustand des Druckbehälters; 3b illustrates the formation of a positive connection between the end regions in the final production state of the pressure vessel;

4 zeigt anhand eines Ausschnittes aus einer Schnittdarstellung durch die Wandung des Druckbehälters einen Formschluss zwischen Kunststoffbehälter und Lage; 4 shows on the basis of a section of a sectional view through the wall of the pressure vessel a positive connection between plastic container and layer;

5 zeigt eine Ausführung eines verschließbaren Druckbehälters mit einem Anschluss im unverschlossenen Zustand; 5 shows an embodiment of a closable pressure vessel with a port in the unlocked state;

6 verdeutlicht anhand eines Signalflußbildes den Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens; 6 illustrates the sequence of a method according to the invention on the basis of a signal flow diagram;

7a und 7b verdeutlichen Ausführungen des Druckbehälters mit Überstand der Lage gegenüber dem Kunststoffbehälter zur Ausbildung von Verbindungen mit Anschlussbauteilen, insbesondere einem Deckel. 7a and 7b illustrate embodiments of the pressure vessel with projection of the situation relative to the plastic container for forming connections with connection components, in particular a cover.

Die 1a bis 1c verdeutlichen beispielhaft den Grundaufbau und die Grundfunktion besonders vorteilhafter erfindungsgemäß ausgeführter Druckbehälter 1 in verschiedenen Ausführungen. Der einzelne Druckbehälter 1 umfasst einen, einen Hohlraum 2 ausbildende Kunststoffbehälter 3, welcher als Spritzgießteil ausgebildet ist und über zumindest einen Teilbereich am Innen- und/oder Außenumfang mit zumindest einer Lage 5 verbunden ist. Die einzelne Lage 5 kann ein- oder mehrschichtig ausgeführt sein. Diese wird in einer vorteilhaften Ausführung von zumindest einer Folie in Form einer Metallfolie 21 gebildet, welche mit dem Kunststoffbehälter 3 unter Ausbildung der Baueinheit Druckbehälter 1 verbunden ist. Die Verbindung erfolgt in einer besonders vorteilhaften Ausführung druck- und flüssigkeitsdicht durch Stoffschluss unter Ausbildung einer Grenzschicht 6 im Fügebereich 7 von Metallfolie 21 und Kunststoffbehälter 3. Der Druckbehälter 1 ist vorzugsweise zylindrisch bezüglich einer Längsachse L ausgebildet und weist zumindest eine verschließbare Öffnung 23 auf. Denkbar sind jedoch auch andere Geometrien, wobei der einzelne Druckbehälter 1 auch durch Querschnittsänderungen in Längs- und Querrichtung charakterisiert sein kann. Bezüglich der möglichen Ausbildungen der mit Druck beaufschlagbaren Hohlräume bestehen ebenfalls keine Restriktionen. Vorzugsweise werden jedoch Geometrien gewählt, an welche die Lagen optimal frei von scharfkantigen Richtungsänderungen hinsichtlich ihrer Form anpassbar sind.The 1a to 1c exemplify the basic structure and the basic function of particularly advantageous inventively executed pressure vessel 1 in different versions. The single pressure vessel 1 includes one, a cavity 2 forming plastic container 3 , which is formed as an injection molded part and over at least a portion of the inner and / or outer periphery with at least one layer 5 connected is. The single location 5 can be carried out in one or more layers. This is in an advantageous embodiment of at least one film in the form of a metal foil 21 formed, which with the plastic container 3 under construction of the unit pressure vessel 1 connected is. The connection is made in a particularly advantageous embodiment pressure and liquid-tight by material bond to form a boundary layer 6 in the joining area 7 of metal foil 21 and plastic containers 3 , The pressure vessel 1 is preferably cylindrical with respect to a longitudinal axis L and has at least one closable opening 23 on. Conceivable, however, are other geometries, the individual pressure vessel 1 can also be characterized by cross-sectional changes in the longitudinal and transverse directions. With regard to the possible configurations of pressurizable cavities are also no restrictions. Preferably, however, geometries are selected to which the layers are optimally adaptable freely of sharp-edged direction changes in terms of their shape.

Die 1a verdeutlicht in schematisiert vereinfachter Darstellung eine erste Ausführung eines erfindungsgemäß ausgebildeten Druckbehälters 1 in idealisierter Ausbildung des Hohlraumes in Form eines zylindrischen Hohlraumes 2. Bei der ersten Ausführung ist zumindest ein Teilbereich, vorzugsweise der gesamte Innenumfang 4 des Hohlraumes 2 mit zumindest einer Metallfolie 21 verbunden. Die Metallfolie 21 bildet in dieser Ausführung aufgrund der Anordnung im Hohlraum 2 im Kunststoffbehälter 3 einen Einsatz 8 aus einem metallischen Werkstoff, welcher ein oder mehrteilig ausgebildet sein kann und der stoffschlüssig mit dem Kunststoffbehälter 3 verbunden ist. Die stoffschlüssige Verbindung erfolgt vorzugsweise über die gesamte zum Kunststoffbehälter 3 gerichtete Fläche 22 der Metallfolie 21. Dazu ist zwischen der den Einsatz 8 bildenden Metallfolie 5 und dem Kunststoffbehälter 3 ein Haftmittel 9 vorgesehen, welches unter den Prozessbedingungen des Spritzgießens bei Ausbildung des Kunststoffbehälters 3 durch Um- beziehungsweise Hinterspritzen um die Metallfolie 5 den Stoffschluss unter Ausbildung einer Grenzschicht 6 bewirkt. Der Fügebereich 7 erstreckt sich vorzugsweise über die gesamte von der Metallfolie 21 zum Kunststoffbehälter 3 gerichtete Fläche. Die in den Hohlraum 2 weisende Fläche 24 der Metallfolie 21 bildet die Oberfläche 10 der den Hohlraum 2 umgrenzenden Wandung, welche mit zusätzlichen Oberflächenstrukturen zum Zwecke der Erfüllung zusätzlicher Funktionen ausgestattet sein kann.The 1a illustrates in schematic simplified representation of a first embodiment of an inventive pressure vessel 1 in idealized formation of the cavity in the form of a cylindrical cavity 2 , In the first embodiment is at least a partial area, preferably the entire inner circumference 4 of the cavity 2 with at least one metal foil 21 connected. The metal foil 21 forms in this embodiment due to the arrangement in the cavity 2 in the plastic container 3 an insert 8th from a metallic material, which may be formed in one or more parts and the material fit with the plastic container 3 connected is. The cohesive connection is preferably carried out over the entire plastic container 3 directed surface 22 the metal foil 21 , This is between the use 8th forming metal foil 5 and the plastic container 3 an adhesive 9 provided, which under the process conditions of injection molding in training of the plastic container 3 by Um- or injection molding around the metal foil 5 the material bond with the formation of a boundary layer 6 causes. The joining area 7 preferably extends over the entire of the metal foil 21 to the plastic container 3 directed surface. The in the cavity 2 facing surface 24 the metal foil 21 forms the surface 10 the cavity 2 surrounding wall, which may be provided with additional surface structures for the purpose of performing additional functions.

Die Verfahrensparameter im Spritzguss sind für die jeweiligen thermoplastischen Kunststoffe unterschiedlich, entsprechend der üblichen Parameter, gemäß Herstellerangaben zu wählen. Für Polyamid PA66 mit Glasfaserverstärkung ist beispielsweise eine Werkzeugtemperatur von 80 bis 120°C und eine Schmelzetemperatur von 280 bis 330°C zu wählen. Der Spritzdruck liegt im Verfahren in einem Bereich von 100 bis 2500 bar, bevorzugt 500 bis 2000 bar, besonders bevorzugt 900 bis 1500 bar. Der Nachdruck ist mit 60 bis 70% des genannten Spitzdrucks zu wählen. Zur Ausformung einer Metallfolie ist der Nachdruck bevorzugt gleich groß, wie der Spritzdruck. Besonders bevorzugt ist der Nachdruck 100 bis 150% des Spritzdrucks. The process parameters in injection molding are different for the respective thermoplastics, according to the usual parameters to choose according to the manufacturer. For polyamide PA66 with glass fiber reinforcement, for example, a mold temperature of 80 to 120 ° C and a melt temperature of 280 to 330 ° C is to be selected. The injection pressure is in the process in a range of 100 to 2500 bar, preferably 500 to 2000 bar, more preferably 900 to 1500 bar. The emphasis is to be selected with 60 to 70% of said peak pressure. For forming a metal foil, the emphasis is preferably the same size as the injection pressure. Particularly preferably, the holding pressure is 100 to 150% of the injection pressure.

Gegenüber der Ausführung in 1a verdeutlicht die 1b eine zweite Ausführung mit zumindest einer von einer Metallfolie 21 gebildeten Lage 5 im Bereich des Außenumfanges 11 des Kunststoffbehälters 3. Diese ist hier derart ausgebildet und angeordnet, dass diese den Außenumfang 11 des Kunststoffbehälters 3 zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig überdeckt. Auch hier erfolgt die Verbindung vorzugsweise durch Stoffschluss über an der zum Kunststoffbehälter 3 gerichteten Fläche 22 der Metallfolie 21 aufgetragenes Haftmittel 9, welches derart gewählt ist, dass dieses zumindest während des Hinterspritzens der Metallfolie 21 aktiviert wird.Opposite the execution in 1a clarifies the 1b a second embodiment with at least one of a metal foil 21 educated situation 5 in the area of the outer circumference 11 of the plastic container 3 , This is here designed and arranged such that it has the outer circumference 11 of the plastic container 3 at least partially, preferably completely covered. Again, the connection is preferably made by material connection on to the plastic container 3 directed surface 22 the metal foil 21 applied adhesive 9 , which is chosen such that this at least during the back-injection of the metal foil 21 is activated.

Die 1c zeigt eine Kombination der Varianten gemäß der 1a und 1b mit Anordnung jeweils zumindest einer Lage 5a in Form einer Metallfolie 21a im Bereich des Innenumfanges 4 und 5b in Form der Metallfolie 21b im Bereich des Außenumfanges 11 des Kunststoffbehälters 3.The 1c shows a combination of the variants according to the 1a and 1b with each arrangement of at least one layer 5a in the form of a metal foil 21a in the area of the inner circumference 4 and 5b in the form of the metal foil 21b in the area of the outer circumference 11 of the plastic container 3 ,

Vorzugsweise wird bei den in den 1a bis 1c dargestellten Ausführungen eine Lage 5 einteilig unter vollständiger Umschließung des Innen- oder Außenumfanges des Kunststoffbehälters 3 durch Führen der Metallfolie 21 in Umfangsrichtung um die Längsachse L gebildet. Dabei werden die in Umfangsrichtung zueinander weisenden Endbereiche 13.1, 13.2 entweder auf Stoß 25, wie im Detail X in 1a beispielhaft dargestellt oder aber in besonders vorteilhafter Ausführung unter Ausbildung einer Überdeckung, wie in 1b beispielhaft wiedergegeben, angeordnet. Diese Überlappung ist mit 12 bezeichnet. Dazu ist die Metallfolie 21 hinsichtlich ihrer Grundfläche derart zu wählen, dass diese geeignet ist, die Überlappung 12 auszubilden.Preferably, in the in the 1a to 1c illustrated embodiments a location 5 in one piece with complete enclosure of the inner or outer periphery of the plastic container 3 by guiding the metal foil 21 formed in the circumferential direction about the longitudinal axis L. In this case, the circumferentially facing each other end areas 13.1 . 13.2 either on push 25 how in detail X in 1a illustrated by way of example or in a particularly advantageous embodiment to form a cover, as in 1b exemplified, arranged. This overlap is with 12 designated. This is the metal foil 21 in terms of their base area to choose such that it is suitable, the overlap 12 train.

Die 2a und 2b verdeutlichen dabei beispielhaft eine Ausführung einer Überlappung 12. Die 2a verdeutlicht die Metallfolie 21 in der vorgeformten Ausführung vor dem Hinterspritzen. Die später zum Kunststoffbehälter 3 gerichtete Fläche 22 bildet den Innenumfang der vorgeformten Kontur, welche in dieser Form in ein Formgebungswerkzeug für die Ausbildung des Kunststoffbehälters 1 eingelegt werden kann, wobei die Fläche 24 vom Formgebungswerkzeug derart zu stützen ist, dass die Metallfolie 21 nach dem Hinterspritzen in der annähernd zylindrischen Form verbleibt. Dazu ist die Metallfolie 21 im dargestellten Fall aufgerollt, sodass sich die Endbereiche 13.1 und 13.2 teilweise überlappen, das heißt teilweise übereinanderliegen. Der Überlappungsbereich 12 liegt dabei bevorzugt im Bereich von 1° bis 360° bezogen auf den Winkel des Zylinderkreis des Druckbehälters. Es ist auch eine doppelte oder mehrfache Wicklung denkbar.The 2a and 2 B illustrate exemplified an execution of an overlap 12 , The 2a illustrates the metal foil 21 in the preformed version before the back injection. The later to the plastic container 3 directed surface 22 forms the inner circumference of the preformed contour, which in this form in a shaping tool for the formation of the plastic container 1 can be inserted, the area 24 from the forming tool is to support such that the metal foil 21 remains after the back injection in the approximately cylindrical shape. This is the metal foil 21 rolled up in the illustrated case, so that the end portions 13.1 and 13.2 partially overlap, that is partially superimposed. The overlap area 12 is preferably in the range of 1 ° to 360 ° relative to the angle of the cylinder circle of the pressure vessel. It is also a double or multiple winding conceivable.

Demgegenüber verdeutlicht die 2b die Ausbildung des Überlappungsbereiches 12 am Endprodukt Druckbehälter 1 nach dem Hinterspritzen. Die Ausführung in der 2b entspricht dabei einer Ausführung gemäß der 1b mit Anordnung der Metallfolie 5 am Außenumfang 11 der Kunststoffaufnahme. Erkennbar ist dabei, dass an den Endbereichen 13.1 und 13.2 aufgrund des Spritzgießverfahrens ebenfalls eine Verformung stattgefunden hat, um die zylindrische Kontur des Außenumfanges des Druckbehälters 1 beizubehalten, welche durch die Fläche 24 der Metallfolie 21 beschreibbar ist. Im dargestellten Fall ist dazu der äußere Endbereich 13.2, welcher den anderen Endbereich 13.1 in 2a am Außenumfang der derart vorgeformten Metallfolie 21 überdeckt, in Umfangsrichtung bündig hinsichtlich seiner Oberfläche an die Oberfläche des anderen Endbereiches 13.1 anschließend ausgeführt und der Endbereich 13.1 liegt an der, den Innenumfang der geformten Metallfolie 21 charakterisierenden Fläche 22 an.In contrast, illustrates the 2 B the formation of the overlap area 12 on the final product pressure vessel 1 after the back injection. The execution in the 2 B corresponds to an embodiment according to the 1b with arrangement of the metal foil 5 on the outer circumference 11 the plastic receptacle. It is recognizable that at the end areas 13.1 and 13.2 due to the injection molding also a deformation has taken place to the cylindrical contour of the outer periphery of the pressure vessel 1 to maintain, which by the surface 24 the metal foil 21 is writable. In the case shown, this is the outer end region 13.2 which is the other end area 13.1 in 2a on the outer circumference of the thus preformed metal foil 21 Covered, circumferentially flush with respect to its surface to the surface of the other end portion 13.1 then executed and the end area 13.1 is located at, the inner circumference of the formed metal foil 21 characterizing area 22 at.

In einer besonders vorteilhaften Weiterentwicklung in 3a und 3b ist es vorgesehen, die Prozessparameter bei der Herstellung des Kunststoffgehäuses 3, insbesondere den Spritzdruck gleichzeitig zu nutzen, um die Endbereiche 13.1, 13.2 der einzelnen Metallfolie 21 miteinander formschlüssig zu verbinden. 3a verdeutlicht in einem Ausschnitt aus einer Schnittansicht die Abstützung der in Umfangsrichtung zueinander weisenden Endbereiche 13.1, 13.2 der Metallfolie 21 am Formgebungswerkzeug 14. Dazu weist die Metallfolie 21 Ausnehmungen 15 auf, die verschiedenartig ausgebildet sein können. Diese Ausnehmungen 15 sind in einem Abstand an einem Endbereich, hier dem Endbereich 13.2, angeordnet. Bei diesem Endbereich handelt es sich um den Endbereich, der an der vom durch Spritzgießen hergestellten Kunststoffbehälter 3 abgewandten Seite der Metallfolie 21 zum Anliegen gelangt, indem dieser den Endbereich 13.1 überdeckt. Dabei wird der Endbereich 13.1 durch den auf der, zum Kunststoff gerichteten Seite der Metallfolie 21, welche von de Fläche 22 beschrieben wird, wirkenden Druck aufgrund der Spritzgießmasse in die Ausnehmung 15 hineingedrückt. Zu diesem Zweck ist während der Formgebung ein Formgebungswerkzeug vorgesehen, das derart ausgeführt und angeordnet ist, dass die Metallfolie 21 in ihrer Position stabilisiert und abgestützt wird, wobei im Bereich der Ausnehmungen 15 am Formgebungswerkzeug Ausnehmungen 16 vorgesehen sind, die die Negativform für den gewünschten Formschluss zwischen den Endbereichen 13.1, 13.2 der Metallfolie 21 bilden. Diese Ausführung erlaubt eine stabile und dichte Endbereichsausführung, welche in 3b nach Herausnahme aus dem Formgebungswerkzeug 14 dargestellt ist. Der Formschluss 17 wird durch Eindringen des Endbereiches 13.1 in die Ausnehmung 15 des Endbereiches 13.2 erzeugt. Die hier gezeigte Variante zeigt einen sehr guten Formschluss im Bereich der Folie untereinander und zum spritzgegossenen Kunststoffbehälter. Eine Vergleichbare Variante ist auch mit lediglich einer Ausnehmung (16) im Formgebungswerkzeug im Bereich der positionierten Überlappung der Folien ohne Ausnehmung an einer der Folie möglich.In a particularly advantageous further development in 3a and 3b it is envisaged the process parameters in the manufacture of the plastic housing 3 in particular to use the injection pressure at the same time to the end areas 13.1 . 13.2 the single metal foil 21 to connect form-fitting with each other. 3a illustrates in a section of a sectional view, the support of circumferentially facing each other end regions 13.1 . 13.2 the metal foil 21 on the forming tool 14 , This is indicated by the metal foil 21 recesses 15 on, which can be designed in various ways. These recesses 15 are at a distance at an end area, here the end area 13.2 arranged. This end portion is the end portion attached to the plastic container produced by injection molding 3 opposite side of the metal foil 21 reaches the concern by this the end area 13.1 covered. This is the end area 13.1 through the plastic film on the side of the metal foil 21 which of the area 22 is described, acting pressure due to the injection molding in the recess 15 pushed. For this purpose, a shaping tool is provided during the molding, which is designed and arranged such that the metal foil 21 stabilized and supported in their position, wherein in the region of the recesses 15 on the forming tool recesses 16 are provided, which are the negative mold for the desired positive connection between the end regions 13.1 . 13.2 the metal foil 21 form. This design allows a stable and sealed Endbereichsausführung, which in 3b after removal from the forming tool 14 is shown. The form fit 17 is due to penetration of the end area 13.1 into the recess 15 of the end area 13.2 generated. The variant shown here shows a very good fit in the area of the film with each other and the injection-molded plastic container. A comparable variant is also with only one recess ( 16 ) in the forming tool in the region of the positioned overlap of the films without recess on one of the film possible.

Es versteht sich, dass bei den in den 2a, 2b und 3a, 3b dargestellten Ausführungen die Verstärkung auch durch eine Vielzahl einzelner, beliebig angeordneter Lagen gebildet werden kann. Diese können vorzugsweise in Umfangsrichtung und/oder Längsrichtung unter Ausbildung von Überlappungen 12, die von Endbereichen unterschiedlicher Lagen gebildet werden. Die Anzahl der Verbindungsstellen erhöht sich dadurch in Abhängigkeit von deren Anordnung in Umfangsrichtung und/oder Längsrichtung des Druckbehälters 1 und deren Anzahl beträchtlich.It is understood that in the in the 2a . 2 B and 3a . 3b illustrated embodiments, the gain can also be formed by a plurality of individual, arbitrarily arranged layers. These may preferably in the circumferential direction and / or longitudinal direction to form overlaps 12 , which are formed by end regions of different layers. The number of joints increases as a function of their arrangement in the circumferential direction and / or longitudinal direction of the pressure vessel 1 and their number considerably.

In einer vorteilhaften Weiterentwicklung ist es vorgesehen, dass die einzelne Lage 5, insbesondere in vorteilhafter Weise die einzelne Metallfolie 21 entweder nur durch Formschluss oder aber einen kombinierten Form- und Stoffschluss mit dem Kunststoffbehälter 3 verbunden ist. Dazu weist die Metallfolie 21 Ausnehmungen 18 auf, die als Durchbrüche oder aber Blindausnehmungen ausgeführt sein können und in die die Spritzgießmasse beim Hintergießen der Metallfolie 21 unter Ausbildung von Formschlusselementen 19 eindrückt. Die 4 verdeutlicht dabei einen Ausschnitt aus der Wandung des Fertigproduktes des Druckbehälters 1 mit einem derartigen Formschlusselement 19 an der Kunststoffaufnahme und dem Eingriff in die als Durchbrüche ausgestalteten Ausnehmungen 18 an der Metallfolie 21 in Schnittansicht.In an advantageous further development, it is provided that the individual layer 5 , Particularly advantageously, the single metal foil 21 either only by positive engagement or a combined form and material connection with the plastic container 3 connected is. This is indicated by the metal foil 21 recesses 18 on, which can be designed as breakthroughs or blind recesses and in the injection molding compound in the back casting of the metal foil 21 under formation of positive locking elements 19 presses. The 4 illustrates a section of the wall of the finished product of the pressure vessel 1 with such a positive connection element 19 at the plastic receptacle and the engagement in the recesses designed as openings 18 on the metal foil 21 in sectional view.

Die 5 verdeutlicht eine weitere Entwicklung der erfindungsgemäßen Ausführung eines Druckbehälters 1, bei welchem zumindest ein Anschluss 20 vorgesehen ist. Dazu wird die Metallfolie 21, welche hier in der besonders vorteilhaften Ausführung gemäß 1b am Außenumfang 11 des Kunststoffbehälters 3 angeordnet ist mit Ausnehmungen 18 in Form von Durchbrüchen versehen und die Metallfolie 21 wird im Formgebungswerkzeug derart positioniert, dass der Anschlussbereich 20 an den zylindrischen Körper, welcher nun durch die Metallfolie 21 gestützt wird, im Kunststoff ausgeformt werden kann. Der in der Figur dargestellte Anschluss 20 zur Verbindung mit dem Hohlraum 2 eines Druckbehälters 1 mit einer Verstärkungslage ist nur durch Urformen bei Ausbildung des Kunststoffbehälters 3 selbst herstellbar, da es keine Möglichkeit der nachträglichen Montage einer Verstärkungslage und kein Möglichkeit des nachträglichen Anschließens gibt. Der Anschluss 20 kann dabei verschiedenartig ausgeführt sein und in verschiedenen Richtungen ausgerichtet werden. Insbesondere ist der Anschluss 20 in Form eines Rohres in Form einer Elypse am Innenbereich ausgebildet, was die Spannungen im Anschluss 20 zum Drückbehälter 1 reduziert.The 5 illustrates a further development of the inventive design of a pressure vessel 1 in which at least one connection 20 is provided. This is the metal foil 21 , which here in the particularly advantageous embodiment according to 1b on the outer circumference 11 of the plastic container 3 is arranged with recesses 18 provided in the form of breakthroughs and the metal foil 21 is positioned in the forming tool such that the connection area 20 to the cylindrical body, which now through the metal foil 21 is supported, can be formed in plastic. The connection shown in the figure 20 for connection to the cavity 2 a pressure vessel 1 with a reinforcing layer is only by prototyping in training of the plastic container 3 self-producible, since there is no possibility of retrofitting a reinforcing layer and no possibility of subsequent connection. The connection 20 can be designed differently and aligned in different directions. In particular, the connection 20 formed in the form of a pipe in the form of a Elypse on the inside, what the voltages in the terminal 20 to the pressure container 1 reduced.

Die 6 verdeutlicht beispielhaft anhand eines Signalflussbildes die Verfahrensschritte zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Druckbehältnisses 1. Dabei erfolgt in einem ersten Verfahrensschritt VA die Bereitstellung zumindest einer Lage 5, insbesondere Metallfolie 21 für vordefinierte Dicken im Bereich von 50 bis 1000 μm, bevorzugt 100 bis 400 μm, besonders bevorzugt 100 bis 200 μm. Im Verfahrensschritt VB erfolgt die Bereitstellung eines Formgebungswerkzeuges 14 zur Ausbildung des Kunststoffbehälters 21, während im Verfahrensschritt VC die Formgebung der Metallfolie 21 sowie die Ausbildung und Ausformung des Kunststoffbehälters 3 erfolgt. Dies entspricht dem Verfahrensschritt VD. Vorzugsweise wird die Lage 5, insbesondere Metallfolie 21 bereits vorgeformt, das heißt zu einem zylindrischen Element aufgerollt, sodass hier bereits die Metallfolie 21 im vorgeformten Zustand in das Formgebungswerkzeug 14 eingelegt wird und derart positioniert, dass dieses nach Hinterspritzen am Außenumfang oder Innenumfang des jeweiligen Kunststoffbehälters 3 angeordnet ist. Die Formgebung erfolgt dann als Vorformgebung und nicht unter dem Einfluss der Spritzgießmasse.The 6 illustrates by way of example with reference to a signal flow diagram, the method steps for producing a pressure vessel according to the invention 1 , In this case, the provision of at least one layer takes place in a first method step VA 5 , in particular metal foil 21 for predefined thicknesses in the range from 50 to 1000 μm, preferably 100 to 400 μm, particularly preferably 100 to 200 μm. In method step VB, the provision of a shaping tool takes place 14 for the formation of the plastic container 21 while in the process step VC the shaping of the metal foil 21 as well as the design and shape of the plastic container 3 he follows. This corresponds to method step VD. Preferably, the location 5 , in particular metal foil 21 already preformed, that is rolled up into a cylindrical element, so that here already the metal foil 21 in the preformed state in the forming tool 14 is inserted and positioned so that this after injection molding on the outer circumference or inner circumference of the respective plastic container 3 is arranged. The shaping then takes place as preforming and not under the influence of the injection molding compound.

In einer besonders vorteilhaften Ausführung erfolgt dabei die Formgebung weitestgehend während des genannten Verfahrens.In a particularly advantageous embodiment, the shaping takes place as far as possible during the said process.

Die 7a und 7b verdeutlichen beispielhaft eine weitere vorteilhafte Ausführung mit einem Hinterspritzen zumindest einer Lage 5, insbesondere Metallfolie 21 unter Beibehaltung eines Überstandes 26 in einem Ausschnitt aus einem Axialschnitt nach Herstellung des Kunststoffbehälters 3 im Formgebungswerkzeug. Die Verbindung der Metallfolie 21 mit dem Kunststoffbehälter 3 erfolgt analog wie in den vorgenannten Figuren beschrieben. Der Überstand 26 kann ebenfalls mit Haftvermittler 9 beschichtet sein, jedoch nicht zwingend. Dieser Überstand 26 kann entsprechend der Ausbildung der einzelnen Lagen zur Verbindung mit anderen Baurteilen, insbesondere einem Deckel 27 zum Verschließen der Öffnung 23 genutzt werden. Die Verbindung 28 zwischen Überstand 26 und Deckel 27 kann dabei kraftschlüssig, formschlüssig und/oder stoffschlüssig erfolgen. Vorzugsweise erfolgt die Verbindung durch Stoffschluss aufgrund des Erhitzens der Lage im Überstandsbereich nach vorherigem Auftrag von Haftvermittler, bzw. Haftmittels. Die Stoffschlüssige Verbindung stellt eine mediendichte Verbindung her. Der Überstand kann auch andere Funktionen übernehmen. Beispielsweise kann eine metallische Lasche ausgeformt werden, welche zur formschlüssigen Verbindung an ein weiteres Bauteil dient.The 7a and 7b exemplify a further advantageous embodiment with a back injection at least one layer 5 , in particular metal foil 21 while maintaining a supernatant 26 in a section of an axial section after production of the plastic container 3 in the forming tool. The connection of the metal foil 21 with the plastic container 3 takes place analogously as in the described above figures. The supernatant 26 can also use adhesion promoter 9 be coated, but not mandatory. This supernatant 26 can according to the formation of the individual layers for connection to other Baurteilen, in particular a cover 27 to close the opening 23 be used. The connection 28 between supernatant 26 and lid 27 can be done non-positively, positively and / or cohesively. Preferably, the connection is made by material adhesion due to the heating of the layer in the supernatant region after prior application of adhesion promoter or adhesive. The cohesive connection establishes a media-tight connection. The supernatant can also take on other functions. For example, a metallic tab can be formed, which serves for the positive connection to another component.

Die nachfolgenden Sätze stellen weitere Aspekte der Erfindung dar und sind Teil der Beschreibung und keine Ansprüche.The following sentences constitute further aspects of the invention and are part of the description and not claims.

Sätze:Sentences:

  • 1. Verfahren zur Herstellung eines Druckbehälters (1), umfassend einen, einen Hohlraum (2) bildenden und druckdicht verschließbaren Kunststoffbehälter (3), gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:1. Method for producing a pressure vessel ( 1 ), comprising one, a cavity ( 2 ) forming and pressure-tight closable plastic container ( 3 ) characterized by the following features:
  • – Bereitstellung zumindest einer Lage (5, 5a, 5b), insbesondere einer Folie;- providing at least one location ( 5 . 5a . 5b ), in particular a film;
  • – Bereitstellung eines Formgebungswerkzeuges (14) zur Ausbildung des Kunststoffbehälters (3);- provision of a shaping tool ( 14 ) for forming the plastic container ( 3 );
  • – Hinter- oder Umspritzen/Vergießen der zumindest einen Lage (5, 5a, 5b), insbesondere Folie unter Druck im Formgebungswerkzeug (14) durch Gießen, insbesondere Spritzgießen.Behind or overmolding / casting of the at least one layer ( 5 . 5a . 5b ), in particular film under pressure in the forming tool ( 14 ) by casting, in particular injection molding.
  • 2. Verfahren nach Satz 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Lage (5, 5a, 5b) vor oder während des Spritzgießprozesses durch bewegliche Elemente im Formgebungswerkzeug (14), insbesondere Spritzgießwerkzeug umgeformt wird.2. Method according to sentence 1, characterized in that the at least one layer ( 5 . 5a . 5b ) before or during the injection molding process by moving elements in the forming tool ( 14 ), in particular injection molding tool is formed.
  • 3. Verfahren nach einem der Sätze 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelne Lage (5, 5a, 5b) derart positioniert wird, dass mindestens eine entstehende Bindenaht am Kunststoffbehälter (3) überdeckt wird.3. Method according to one of the sentences 1 to 2, characterized in that the individual layer ( 5 . 5a . 5b ) is positioned such that at least one resulting weld line on the plastic container ( 3 ) is covered.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Druckbehälterpressure vessel
22
Hohlraumcavity
33
KunststoffbehälterPlastic containers
44
Innenumfanginner circumference
5, 5a, 5b5, 5a, 5b
Lagelocation
66
Grenzschichtinterface
77
Fügebereichjoining area
88th
Einsatzcommitment
99
Haftmitteladhesives
1010
Oberflächesurface
1111
Außenumfangouter periphery
1212
Überlappungoverlap
13.1, 13.213.1, 13.2
Endbereichend
1414
Formgebungswerkzeugshaping tool
1515
Ausnehmungrecess
1616
Ausnehmungrecess
1717
Formschlussform-fit
1818
Ausnehmungrecess
1919
FormschlusselementForm-fitting element
2020
Anschlussconnection
21, 21a, 21b21, 21a, 21b
Metallfoliemetal foil
2222
Flächearea
2323
Öffnungopening
2424
Flächearea
2525
Stoßshock
2626
ÜberstandGot over
2727
Deckelcover
2828
Verbindungconnection
VA–VDVA-VD
Verfahrensschrittesteps
LL
Längsachselongitudinal axis

Claims (13)

Verfahren zur Herstellung eines Druckbehälters (1), umfassend einen, einen Hohlraum (2) bildenden und druckdicht verschließbaren Kunststoffbehälter (3), wobei der Kunststoffbehälter (3) als Spritzgießteil mit einer an seinem Innen- und/oder Außenumfang (4, 11) angeordneten Verstärkungslage (5, 5a, 5b) und ggf. weiterer Verstärkungslagen (5, 5a, 5b) ausgebildet ist, wobei die Verstärkungslagen (5, 5a, 5b) aus Material mit vergleichsweise hohem E-Modul, welche die Werkstoffe Metall, in Form einer Metallfolie, oder Glasfasern oder Kohlefasern beinhalten, gebildet sind, und wobei die eine Verstärkungslage am Innen- und/oder Außenumfang (4, 11) des Kunststoffbehälter (3) und ggf. weitere Verstärkungslagen (5, 5a, 5b) eingesetzt werden und diese Verstärkungslage (5, 5a, 5b) oder die Verstärkungslagen derart zueinander angeordnet und ausgebildet sind, dass sich ihre Enden überlappen, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: – Bereitstellung zumindest einer Verstärkungslage (5, 5a, 5b); – Bereitstellung eines Formgebungswerkzeuges (14) zur Ausbildung des Kunststoffbehälters (3); – Hinterspritzen der zumindest einen Verstärkungslage (5, 5a, 5b), unter Druck im Formgebungswerkzeug (14) durch Spritzgießen – Umformen und Verbinden des Endes der Verstärkungslage (5, 5a, 5b) im Bereich der Überlappung mittels durch die den Kunststoffbehälter bildende Spritzgießmasse aufgebrachten Spritzdruck während des Spritzgießverfahrens – Entnahme des Druckbehälters aus dem Formgebungswerkzeug.Method for producing a pressure vessel ( 1 ), comprising one, a cavity ( 2 ) forming and pressure-tight closable plastic container ( 3 ), wherein the plastic container ( 3 ) as an injection molded part with a on its inner and / or outer periphery ( 4 . 11 ) arranged reinforcing layer ( 5 . 5a . 5b ) and possibly further reinforcing layers ( 5 . 5a . 5b ), wherein the reinforcing layers ( 5 . 5a . 5b ) of comparatively high modulus material comprising the materials metal, in the form of a metal foil, or glass fibers or carbon fibers, and wherein the one reinforcing layer on the inner and / or outer periphery ( 4 . 11 ) of the plastic container ( 3 ) and possibly further reinforcing layers ( 5 . 5a . 5b ) and this reinforcing layer ( 5 . 5a . 5b ) or the reinforcing layers are arranged and configured with respect to one another such that their ends overlap, characterized by the following features: provision of at least one reinforcing layer (FIG. 5 . 5a . 5b ); - provision of a shaping tool ( 14 ) for forming the plastic container ( 3 ); - Injection of the at least one reinforcing layer ( 5 . 5a . 5b ), under pressure in the forming tool ( 14 ) by injection molding - forming and joining the end of the reinforcing layer ( 5 . 5a . 5b ) in the region of the overlap by means of injection pressure applied by the injection molding compound forming the plastic container during the injection molding process - removal of the pressure container from the forming tool. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine einzelne Verstärkungslage (5, 5a, 5b) zumindest von einem der nachfolgenden Komponenten oder einer Kombination aus diesen gebildet wird: – Folie, vorzugsweise Metallfolie (21, 21a, 21b), insbesondere Aluminiumfolie oder Edelstahlfolie – Kunststofffolie, insbesondere Kunststofffolie mit mindestens einer Schicht des gleichen thermoplastischen Kunststoffs, wie der hinterspritzte Kunststoff – Gewebe aus Metallfasern und/oder Glasfasern und/oder Kohlefasern – Gelege aus Metallfasern und/oder Glasfasern und/oder Kohlefasern – Gitter- und/oder Netzstruktur aus einem Kunststoff und/oder Metall – Prepreg, insbesondere mit thermoplastischem Kunststoff vorimprägniertes Fasergewebe, insbesondere Glasfasergewebe.A method according to claim 1, characterized in that the at least one single reinforcing layer ( 5 . 5a . 5b ) is formed from at least one of the following components or a combination thereof: film, preferably metal foil ( 21 . 21a . 21b ), in particular aluminum foil or stainless steel foil - plastic foil, in particular plastic foil with at least one layer of the same thermoplastic plastic, as the back-injected plastic - fabric of metal fibers and / or glass fibers and / or carbon fibers - scrim of metal fibers and / or glass fibers and / or carbon fibers - grid - and / or network structure of a plastic and / or metal - prepreg, in particular thermoplastic material preimpregnated fiber fabric, in particular glass fiber fabric. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Verstärkungslage (5, 5a, 5b) an der vorgesehenen Fügefläche (7) mit einem Haftvermittler (9) beschichtet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one reinforcing layer ( 5 . 5a . 5b ) at the intended joining surface ( 7 ) with a bonding agent ( 9 ) is coated. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Verstärkungslage (5, 5a, 5b) Ausnehmungen (15, 18) aufweist, die während des Vergießens formschlüssige Verbindungen mit dem entstehenden Kunststoffbehälter (3) und/oder unterschiedlichen Endbereichen (13.1, 13.2) einer oder mehrerer Verstärkungslagen (5, 5a, 5b) ausbilden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one reinforcing layer ( 5 . 5a . 5b ) Recesses ( 15 . 18 ), which during the casting form-fitting connections with the resulting plastic container ( 3 ) and / or different end regions ( 13.1 . 13.2 ) one or more reinforcement layers ( 5 . 5a . 5b ) train. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Verstärkungslage (5, 5a, 5b) unter Ausbildung zumindest eines von Kunststoff freien Überstandes (26) hinterspritzt wird und der Überstand (26) derart ausgebildet und angeordnet ist, dass dieser geeignet ist, mit einem weiteren Bauteil (27) verbunden zu werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that at least one reinforcing layer ( 5 . 5a . 5b ) forming at least one plastic-free supernatant ( 26 ) and the supernatant ( 26 ) is designed and arranged such that it is suitable with a further component ( 27 ) to be connected. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Verstärkungslage (5, 5a, 5b) Ausnehmungen (18) aufweist, welche derart im Formgebungswerkzeug (14) positioniert werden, dass in der Ausnehmung im Formgebungswerkzeug ein Anschluss (20) an den Kunststoffbehälter (3) bei Herstellung dieses ausgeformt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that at least one reinforcing layer ( 5 . 5a . 5b ) Recesses ( 18 ), which in the shaping tool ( 14 ), that in the recess in the forming tool a connection ( 20 ) to the plastic container ( 3 ) is formed during production of this. Druckbehälter (1), insbesondere Druckspeicher, Wärmespeicher, Filtergehäuse, Ventilgehäuse, Pumpengehäuse, Zählergehäuse, verfahrenstechnische Behälter (Seite 1), umfassend einen, einen Hohlraum (2) bildenden und druckdicht verschließbaren Kunststoffbehälter (3), wobei der Kunststoffbehälter (3) als Spritzgießteil mit zumindest einer an seinem Innen- und/oder Außenumfang (4, 11) angeordneten Verstärkungslage (5, 5a, 5b) und ggf. weitere Verstärkungslagen, wobei die Verstärkungslagen (5, 5a, 5b) aus Material mit vergleichsweise hohem E-Modul, welche die Werkstoffe Metall, in Form einer Metallfolie, oder Glasfasern oder Kohlefasern beinhalten, gebildet sind, und wobei die Verstärkungslage oder die Verstärkungslagen derart zueinander angeordnet und ausgebildet sind, dass sich ihre Enden überlappen und im Bereich der Überlappung mittels durch die den Kunststoffbehälter bildende Spritzgießmasse aufgebrachten Spritzdruck während des Spritzgießverfahrens umgeformt ist und die Enden im Bereich dieser umgeformten Überlappung, welche während des Spritzgießverfahrens miteinander verbunden wurden, miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckbehälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellt ist.Pressure vessel ( 1 ), in particular pressure accumulator, heat accumulator, filter housing, valve housing, pump housing, meter housing, process container (page 1), comprising a, a cavity ( 2 ) forming and pressure-tight closable plastic container ( 3 ), wherein the plastic container ( 3 ) as an injection molded part with at least one on its inner and / or outer periphery ( 4 . 11 ) arranged reinforcing layer ( 5 . 5a . 5b ) and possibly further reinforcing layers, the reinforcing layers ( 5 . 5a . 5b ) are formed of relatively high modulus material comprising the materials of metal, in the form of a metal foil, or glass fibers or carbon fibers, and wherein the reinforcing layer or reinforcing layers are arranged and formed with each other so that their ends overlap and in the Area of overlap formed by means of the plastic container forming injection molding applied injection pressure during the injection molding and the ends in the region of this formed overlap, which were interconnected during the injection molding, are interconnected, characterized in that the pressure vessel produced according to one of the preceding claims is. Druckbehälter (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelne Verstärkungslage (5, 5a, 5b) zumindest von einem der nachfolgenden Komponenten oder einer Kombination aus diesen gebildet wird: – Folie, vorzugsweise Metallfolie (21, 21a, 21b), insbesondere Aluminiumfolie oder Edelstahlfolie – Kunststofffolie, insbesondere Kunststofffolie mit mindestens einer Schicht des gleichen thermoplastischen Kunststoffs, wie der hinterspritzte Kunststoff – Gewebe aus Metallfasern und/oder Glasfasern und/oder Kohlefasern – Gelege aus Metallfasern und/oder Glasfasern und/oder Kohlefasern – Gitter- und/oder Netzstruktur aus einem Kunststoff und/oder Metall – Prepreg, insbesondere mit thermoplastischem Kunststoff vorimprägniertes Fasergewebe, insbesondere Glasfasergewebe.Pressure vessel ( 1 ) according to claim 7, characterized in that the single reinforcing layer ( 5 . 5a . 5b ) is formed from at least one of the following components or a combination thereof: film, preferably metal foil ( 21 . 21a . 21b ), in particular aluminum foil or stainless steel foil - plastic foil, in particular plastic foil with at least one layer of the same thermoplastic plastic, as the back-injected plastic - fabric of metal fibers and / or glass fibers and / or carbon fibers - scrim of metal fibers and / or glass fibers and / or carbon fibers - grid - and / or network structure of a plastic and / or metal - prepreg, in particular thermoplastic material preimpregnated fiber fabric, in particular glass fiber fabric. Druckbehälter (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelne Verstärkungslage (5, 5a, 5b) eine Dicke im Bereich von 50 μm bis 1000 μm, bevorzugt 100 μm bis 400 μm, besonders bevorzugt 100 μm bis 200 μm aufweist.Pressure vessel ( 1 ) according to one of claims 7 to 8, characterized in that the single reinforcing layer ( 5 . 5a . 5b ) has a thickness in the range from 50 μm to 1000 μm, preferably 100 μm to 400 μm, particularly preferably 100 μm to 200 μm. Druckbehälter (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass dieser als Verbundbauteil ausgeführt ist, wobei der Kunststoffbehälter (3) an seinem Innen- und/oder Außenumfang (4, 11) mit der zumindest einen Verstärkungslage (5, 5a, 5b), insbesondere Folie (5, 5a, 5b, 5.15.n), stoffschlüssig unter Ausbildung einer Grenzschicht (6) im Fügebereich (7) verbunden ist.Pressure vessel ( 1 ) according to one of claims 7 to 9, characterized in that this is designed as a composite component, wherein the plastic container ( 3 ) on its inner and / or outer periphery ( 4 . 11 ) with the at least one reinforcing layer ( 5 . 5a . 5b ), in particular film ( 5 . 5a . 5b . 5.1 - 5.n ), cohesively with formation of a boundary layer ( 6 ) in the joining area ( 7 ) connected is. Druckbehälter (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Grenzschicht (6) umfasst: – ein thermoplastisches und/oder thermoplastisch teilvernetztendes und/oder vernetzendes Haftsystem einer Dicke im Bereich von 5 μm bis 100 μm, vorzugsweise 10 μm bis 50 μm, besonders bevorzugt 10 μm bis 25 μm aufweist.Pressure vessel ( 1 ) according to claim 10, characterized in that the boundary layer ( 6 ) comprises: - a thermoplastic and / or thermoplastic partially crosslinking and / or crosslinking adhesive system having a thickness in the range of 5 .mu.m to 100 .mu.m, preferably 10 .mu.m to 50 .mu.m, more preferably 10 .mu.m to 25 .mu.m. Druckbehälter (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoffbehälter (3) aus einem der nachfolgend genannten Materialen besteht: einem Polymer oder einer Kombination von Polymeren, insbesondere Polycarbonat + Acrylnitril-Butadien-Styrol (PC/ABS), Polyamide (PA), Polyphthalamid (PPA), Polycarbonat (PC), Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polyacetat (POM), Polysulfon (PSU), Polyethersulfon (PES oder PESU), Polyphenylensulfid (PPS), Polyethersulfon (PPSU), Polyphenylenether (PPE oder PPO).Pressure vessel ( 1 ) according to one of claims 7 to 11, characterized in that the plastic container ( 3 ) consists of one of the following materials: a polymer or a combination of polymers, in particular polycarbonate + acrylonitrile-butadiene-styrene (PC / ABS), polyamides (PA), polyphthalamide (PPA), polycarbonate (PC), polyethylene (PE) , Polypropylene (PP), polyacetate (POM), polysulfone (PSU), polyethersulfone (PES or PESU), polyphenylene sulfide (PPS), polyethersulfone (PPSU), polyphenylene ether (PPE or PPO). Druckbehälter (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoffbehälter (3) aus einem transparentem oder semitransparenten Kunststoff besteht.Pressure vessel ( 1 ) according to one of claims 7 to 12, characterized in that the plastic container ( 3 ) consists of a transparent or semi-transparent plastic.
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