DE102016223813A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen einer Struktur, Struktur zur Verringerung von Schwappgeräuschen und Flüssigkeitsbehälter für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Herstellen einer Struktur, die zur Verringerung von Schwappgeräuschen in einem Flüssigkeitsbehälter vorgesehen ist, mit den Verfahrensschritten:Extrusion einer Kunststoffschmelze zu einer Fadenmatrix derart, dass die Fadenmatrix eine Mehrzahl zueinander beabstandeter Fäden aufweist, die sich entlang einer Extrusionsrichtung erstrecken;Lokales Prägen der Fadenmatrix;Vernetzen der Fäden der Fadenmatrix zu einer regellosen Struktur.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen einer Struktur, eine Struktur zur Verringerung von Schwappgeräuschen und einen Flüssigkeitsbehälter für ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Struktur.
  • In modernen Kraftfahrzeugen werden eine Vielzahl verschiedener Flüssigkeiten bevorratet, wie zum Beispiel Kraftstoff zum Antrieb des Motors, Harnstofflösung zur Abgasnachbehandlung oder Reinigungslösung zur Reinigung von Front- und Heckscheibe oder der Verglasung der Scheinwerfer. Diese Flüssigkeiten werden in entsprechenden Tanks oder Behältern in dem Kraftfahrzeug mitgeführt.
  • Aufgrund der Fahrzeugbewegung schlagen die Flüssigkeiten in Wellenbewegungen an die Innenwandung des jeweiligen Behälters und führen so zu Geräuschanregungen in dem Fahrzeug, die auch als „Schwappgeräusche“ bezeichnet werden. Diese Schwappgeräusche werden in aktuellen Antriebssystemen nicht mehr vom Motorgeräusch maskiert und können von den Fahrzeuginsassen als störend empfunden werden. So ist die Geräuschemission von Hybrid- oder Elektroantrieben deutlich geringer als die eines klassischen, rein verbrennungsmotorischen Antriebs und reicht nicht mehr aus, um die Geräuschanregung durch die mitgeführten Flüssigkeiten zu überdecken. Aber auch in Fahrzeugen mit rein verbrennungsmotorischem Antrieb, die eine Start-/Stopp-Automatik aufweisen, sind die Flüssigkeitsbewegungen unmittelbar nach dem Anhalten des Fahrzeugs und dem Ausschalten des Motors in der Fahrgastzelle wahrnehmbar.
  • Zur Minderung der Flüssigkeitsbewegung ist es bekannt, Schwallwände im Inneren eines Tanks anzuordnen. Derartige Schwallwände müssen jedoch in komplexe Tankgeometrien integriert werden und dürfen zudem die Funktionalität und Zugänglichkeit etwaiger innerhalb eines Tanks angeordneter beweglicher Bauteile nicht beeinträchtigen. Die Möglichkeiten der Anordnung von Schwallwänden innerhalb eines Tanks sind daher stark eingeschränkt, so dass mithilfe von Schwallwänden kein ausreichender akustischer Schutz gewährleistet werden kann.
  • Weiter ist es bekannt, sogenannte „Igelmatten“ an Tankinnenwänden zu befestigen. Diese bestehen aus einer Vielzahl von frei in das Tankinnere auskragenden Pins, die auf einer Matte angeordnet sind. Die einzelnen Pins dienen dazu, Wellenbewegungen zu stören. Die Wirkung solcher Igelmatten ist jedoch abhängig von der Durchströmungsrichtung. Durchströmt die Flüssigkeit die Anordnung der Pins quer zu deren Längserstreckung, kann die Wellenbewegung gedämpft werden. Treffen die Wellenfronten allerdings stirnseitig auf die Pins, findet lediglich eine geringe Beeinflussung der Flüssigkeitsbewegung statt. Zudem werden Igelmatten üblicherweise nur an wenigen Punkten an der Tankinnenwand befestigt, so dass die Matte ihrerseits gegen die Tankinnenwand schlagen und so zur Geräuschanregung beitragen kann. Um ein ganzes Tanksystem mithilfe von Igelmatten akustisch zu optimieren, ist zudem ein hoher Materialeinsatz erforderlich, der das Gewicht das Tanks insgesamt erheblich steigert.
  • Zur Minderung von Wellenbewegungen und der Dämpfung von Schwappgeräuschen wird in der DE 10 2012 009 944 A1 vorgeschlagen, Matten aus einem Gestrick, Gewirk oder Gewebe in einem Flüssigkeitsbehälter anzuordnen. Das Dämpfungsvermögen dieser Matten ist aufgrund der regelmäßigen Struktur der Gewirke, Gestricke oder Gewebe richtungsabhängig, so dass, abhängig von der Durchströmungsrichtung, eine mehr oder weniger gute Dämpfung der Flüssigkeitsbewegung und der daraus resultierenden Geräuschanregung stattfindet. Weiter können sich Fäden oder kleinere Abriebteile aus dem Gewirk, Gestrick oder Gewebe lösen, die die Funktionalität von Hebelgebern, Ventilen oder Pumpen, die in einem Flüssigkeitsbehälter oder Tank angeordnet sein können, beeinträchtigen.
  • Zudem ist nachteilig, dass gemäß DE 10 2012 009 944 A1 zur Anbindung der Matten innerhalb des Behälters zusätzliche Befestigungselemente an der Matte oder dem Behälter erforderlich sind. Mithilfe dieser Befestigungselemente werden die Matten nur an ihren Rändern mit dem Tank verbunden und können im Fahrzeugbetrieb an die Behälterwand anschlagen oder daran reiben und so ihrerseits Geräusche verursachen. Weiter werden die Matten nach der Fertigstellung des Tankgehäuses an der Tankinnenwand befestigt, so dass die Möglichkeiten der Anordnung der Matten eingeschränkt sind. Die Matten aus Gestrick, Gewirk oder Gewebe sind ferner nicht vollständig automatisiert herstellbar und daher teuer in der Produktion.
  • Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die technische Problemstellung zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen einer Struktur, eine Struktur zur Verringerung von Schwappgeräuschen sowie einen Flüssigkeitsbehälter für ein Kraftfahrzeug anzugeben, welche die voranstehend beschriebenen Nachteile nicht oder zumindest in geringerem Maße aufweisen und in kostengünstiger und einfacher Weise bereitgestellt werden können.
  • Die voranstehend beschriebene, technische Problemstellung wird gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1, eine Vorrichtung nach Anspruch 11, eine Struktur nach Anspruch 12 und einen Flüssigkeitsbehälter nach Anspruch 13. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der nachstehenden Beschreibung.
  • Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Struktur, die zur Verringerung von Schwappgeräuschen in einem Flüssigkeitsbehälter vorgesehen ist, mit den Verfahrensschritten:
    1. a) Extrusion einer Kunststoffschmelze zu einer Fadenmatrix derart, dass die Fadenmatrix eine Mehrzahl zueinander beabstandeter Fäden aufweist, die sich entlang einer Extrusionsrichtung erstrecken;
    2. b) Lokales Prägen der Fadenmatrix;
    3. c) Vernetzen der Fäden der Fadenmatrix zu einer regellosen Struktur.
  • Im Verfahrensschritt a) kann ein Kunststoffgranulat zunächst zu einer extrudierbaren, homogenen Kunststoffmasse aufgeschmolzen werden. Die Kunststoffmasse kann mittels eines Extruders z.B. durch eine Matrize gepresst werden, die ein Raster bzw. eine Matrix zueinander beabstandeter Öffnungen aufweisen kann. Die Öffnungen können beispielsweise kreisförmig sein.
  • Durch das Passieren der Matrize kann die Kunststoffmasse in eine Vielzahl zueinander beabstandeter, kontinuierlich extrudierter Einzelfäden separiert werden, die, bei insbesondere vertikaler Extrusionsrichtung, im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen können.
  • Durch das lokale Prägen der Fadenmatrix im Verfahrensschritt b) kann eine Trennstelle in der Struktur vorgegeben werden, entlang derer die Struktur zerteilt werden kann. In dem Bereich der lokalen Prägung kann die Struktur derart zerteilt werden, dass keine Fadenschlaufen, Fadensegmente oder Fadenenden aus der Struktur gelöst werden oder ausfransen. So kann vermieden werden, dass sich, beim Einsatz der Struktur in einem Flüssigkeitsbehälter, im Bereich einer Trennstelle einzelne Fadenteile aus der Struktur lösen, die Funktionseinheiten eines Flüssigkeitsbehälters, wie Aktuatoren, Hebelgeber oder Ventile beeinträchtigen können.
  • Die Fadenmatrix kann im Verfahrensschritt c) zu der regellosen Struktur geformt werden, indem z.B. einzelne Fäden quer zur Extrusionsrichtung ausgelenkt werden, und mit benachbarten Fäden verkleben bzw. verschweißen.
  • Dabei kann es bereits ausreichen, einzelne Fäden einer z.B. kontinuierlich als parallele Einzelfäden extrudierten Fadenmatrix auszulenken, um ein Verwinden bzw. Verknäulen der Fadenmatrix über den gesamten Matrixquerschnitt auszulösen. Sobald sich die noch plastischen Kunststofffäden im Bereich ihrer äußeren Mantelflächen berühren, bildet sich in diesem Kontaktbereich eine stoffschlüssige Verbindung zwischen den jeweiligen Fäden aus. Die so entstehende, regellose Struktur kann nach dem Vernetzen der Fäden in einem Wasserbad oder dergleichen abgekühlt werden, um eine regellose Gitterstruktur mit lokalen stoffschlüssigen Fadenverbindungen in ihrer Form zu fixieren.
  • Die regellose Struktur miteinander vernetzter Fäden hat den Vorteil, dass die Dämpfungseigenschaften der Struktur in einem Flüssigkeitsbehälter unabhängig von der Durchströmungsrichtung sind. Auf diese Weise kann insbesondere eine zuverlässige Reduzierung von Schwappgeräusche in einem Flüssigkeitsbehälter eines Kraftfahrzeugs erreicht werden.
  • „Regellose Struktur“ bzw. „regellos“ bedeutet vorliegend, dass die Fäden der Struktur keiner vorgegebenen Ordnung folgend relativ zueinander angeordnet sind, wie es beispielsweise für Gewebe, Gestricke oder Gewirke charakteristisch wäre. Vielmehr bilden die Fäden der Struktur ein chaotisches Fadengewirr bzw. sind in einer zufälligen räumlichen Anordnung knäuelartig ineinander verwunden. Mit anderen Worten sind die Fäden nach Art einer zufälligen, räumlichen Drahtgitterstruktur miteinander vernetzt.
  • Eine Mehrzahl der Fäden der Struktur können nach einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens im Verfahrensschritt c) zumindest abschnittsweise stoffschlüssig mit wenigstens einem oder mehreren weiteren Fäden der Struktur derart vernetzt werden, dass eine im Wesentlichen monolithische Struktur gebildet wird. „Im Wesentlichen monolithisch“ bedeutet vorliegend, dass die regellose Struktur keine lose entnehmbaren Fäden umfasst. Die Fäden der Struktur sind folglich form- und/oder stoffschlüssig fest in die regellose Struktur integriert, so dass die Funktionalität von Ventilen oder Hebelgebern, die in einem Flüssigkeitsbehälter angeordnet sein können, nicht durch aus der Struktur herausgelöste Einzelfäden gestört wird.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird im Verfahrensschritt c) jeder Faden der Struktur mit wenigstens einem oder mehreren weiteren Fäden der Struktur stoffschlüssig verbunden. Die Fäden bilden in diesem Fall eine monolithische Struktur, so dass keiner der Fäden zerstörungsfrei aus der regellosen Struktur herausgelöst werden kann.
  • Die regellose Struktur kann im Wesentlichen aus einer Vielzahl einzelner Kunststofffäden aufgebaut sein, die aus PE (Polyethylen) oder PP (Polypropylen) hergestellt sein können. Die Kunststofffäden können mehrschichtig aufgebaut sein, wobei beispielsweise ein Kernfaden mit einem oder mehreren weiteren Kunststoffen ummantelt sein kann. Alternativ oder ergänzend können die Fäden hohl und damit schlauchartig ausgebildet sein, um eine hohe Steifigkeit der Struktur bei gleichzeitig geringem Gewicht und Materialaufwand zu erreichen.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann Verfahrensschritt b) den folgenden Verfahrensschritt aufweisen:
    • - Sequentielles Prägen der Fadenmatrix.
  • Auf diese Weise kann die Struktur mit einer Mehrzahl zueinander beabstandeter Prägebereiche versehen werden, entlang derer die Struktur im Rahmen einer Nach- oder Weiterbearbeitung zerteilt werden kann.
  • Insbesondere kann die Extrusion der Kunststoffschmelze gemäß Verfahrensschritte a) in einem kontinuierlich ablaufenden Endlosverfahren erfolgen, sodass fortlaufend eine Fadenmatrix entlang der Extrusionsrichtung extrudiert wird, während die Fadenmatrix gleichzeitig im Verfahrensschritt c) durch das sequentielle, lokale Prägen segmentiert wird.
  • Alternativ oder ergänzend erfolgt das Prägen der Fadenmatrix derart, dass die Fäden lokal zu einem Vollmaterial verschweißen, wobei die Fäden insbesondere über einen gesamten Querschnitt der Struktur zu einem Vollmaterial verschweißen. Demnach kann ein durchgehender Prägesteg hergestellt werden, an dem in einfacher Weise ein glatter Schnitt oder eine glatte Durchtrennung der Struktur erfolgen kann.
  • Weiter kann ein lokales Prägen von Schmelzefäden zu einem Prägesteg aus Vollmaterial dazu dienen, diesen Prägesteg zum Befestigen oder Handhaben eines von der Struktur abgetrennten Struktursegments zu nutzen. So kann der Prägesteg bei der Montage eines solchen Struktursegments in einem Flüssigkeitsbehälter als Angriffsfläche für Greifer von automatisierten Montageeinrichtungen dienen. Je nach Breite des Prägestegs können in dem Prägesteg Durchgangsöffnungen zum Herstellen einer Schrauben-, Steck- oder Klemmverbindung eingebracht werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann Verfahrensschritte b) die folgenden Schritte aufweisen:
    • - Zuführen der Fadenmatrix zu einem zwischen zwei Prägeelementen gebildeten Spalt;
    • - Prägen der Fäden der Fadenmatrix durch eine Verengung des Spalts, wobei wenigstens eines der Prägeelemente in einer Richtung quer zur Extrusionsrichtung bewegt wird.
  • Das Prägen kann in einfacher Weise durch ein Zustellen zweier Prägeelemente erfolgen, die z.B. mit einander zugewandten Prägeflächen einen Spalt begrenzen. Insbesondere können die Prägeelemente sequenziell aufeinander zu bewegt werden und wieder voneinander entfernt werden.
  • Gemäß einer Weiterbildung sind rotierende Walzen als Prägeelemente zum lokalen Prägen der Fadenmatrix vorgesehen. Mithilfe der Walzen kann ein schmaler Prägebereich gebildet werden, wobei durch eine Walzenrotation ein Aufstauen der extrudierten Fadenmatrix im Bereich der Walzen vermieden werden kann.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die Walzen gegenläufig rotieren, um ein Aufstauen der Fadenmatrix im Bereich der Walzen zu vermeiden.
  • Alternativ oder ergänzend kann vorgesehen sein, dass eine Umfangsgeschwindigkeit der Walzen an eine Extrusionsgeschwindigkeit der Fadenmatrix angepasst ist, um ein Aufstauen oder Abreißen von Fäden der Fadenmatrix im Bereich der Walzen zu vermeiden.
  • Alternativ oder ergänzend kann vorgesehen sein, dass wenigstens zwei Spaltweiten des Spalts zwischen den Walzen einstellbar sind. So kann eine erste Spaltweite einen Prägespalt zwischen den Walzen definieren, wobei die Fadenmatrix durch diese Zustellung der Walzen eine lokale Prägung erfährt. Im Falle einer zweiten Spaltweite, die größer ist als die erste Spaltweite, können die Walzen einen Abstand zu der Fadenmatrix aufweisen, so dass die Fadenmatrix die Walzen nicht kontaktiert.
  • Alternativ kann die zweite Spaltweite derart bemessen sein, dass diese größer ist als die erste Spaltweite, dass sie jedoch geringer ist, als eine Breite der Fadenmatrix, so dass einzelne Fäden der Fadenmatrix jeweils eine äußere Mantelfläche der Walzen kontaktieren und in Richtung weiterer Fäden quer zur Extrusionsrichtung versetzt werden, so dass es zu einem Verknäulen oder einem Fadengewirr durch die Auslenkung der Fäden, die im Kontakt mit der Walze stehen, kommt. Auf diese Weise kann das Vernetzen der Fäden sowie das Prägen der Fäden mithilfe eines einzelnen Walzenpaares erfolgen.
  • Eine Dichte der regellos vernetzten Struktur kann durch eine Abzugsgeschwindigkeit der vernetzen Struktur eingestellt werden. So kann die regellos vernetzte Struktur beispielsweise eine Dichte zwischen 20 kg/m3 und 100 kg/m3 aufweisen.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens sind Prägebacken als Prägeelemente zum Prägen der Fadenmatrix vorgesehen. Hierbei kann es sich beispielsweise um quer zur Extrusionsrichtung verstellbare Schieber handeln, die stirnseitige Planflächen oder stirnseitige, gewölbte Flächen zum Prägen der Fadenmatrix aufweisen. Die Prägebacken können eine Prägeposition einnehmen, in der ein zwischen den Prägebacken gebildeter Spalt verengt wird, um die Fadenmatrix lokal zu prägen. Die Prägebacken können eine zweite Stellung einnehmen, in der eine zwischen den Prägebacken gebildete Spaltweite derart bemessen ist, dass die Fadenmatrix den Spalt kontaktlos passiert.
  • Die Prägebacken können separat von Walzen vorgesehen sein. Die Prägebacken können jeweils Teil einer zweiteiligen Walze sein.
  • Soweit separate Prägebacken zum Prägen der Fadenmatrix vorgesehen sind, ist zusätzlich zu den Prägebacken ein separates Walzenpaar vorgesehen, dass zu einer Störung der Fadenmatrix führt und dadurch ein Verknäulen der Fäden zu der regellosen Struktur bewirkt.
  • Alternativ können die Prägebacken in eine Walzenpaarung integriert sein. So kann eine Walze beispielsweise zweiteilig gebildet sein und eine hausfahrbare Prägebacken aufweisen, die sich zusammen mit einem weiteren Walzenteil in einer geschlossenen Position umfangsseitig zu einer zylinderförmigen Mantelfläche ergänzt. In einer ausgerückten Position der Prägebacken wird ein lokales Prägen der Fadenmatrix durch eine Verengung eines Walzspalts ermöglicht. Es versteht sich, dass eine Walzenpaarung vorgesehen sein kann, wobei jede der Walzen eine separate Prägebacken aufweisen kann, die jeweils zur Verengung des Walzspalts dient.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung weist Verfahrensschritt c) die folgenden Verfahrensschritte auf:
    • - Zuführen der Fadenmatrix zu einem zwischen zwei Walzen gebildeten Spalt, wobei der Spalt eine geringere Spaltweite aufweist, als eine quer zur Extrusionsrichtung gemessene Breite der Fadenmatrix;
    • - Auslenken von Fäden der Fadenmatrix in einer Richtung quer zu einer Extrusionsrichtung der Fadenmatrix durch einen Kontakt zu wenigstens einer Mantelfläche einer Walze.
  • Wie voranstehend bereits dargelegt, kann mithilfe von Walzen in einfacher Weise ein Querversatz von Fäden der Fadenmatrix und damit eine Störung der Fadenmatrix bewirkt werden, um ein vernetzen der Fäden zu der regellosen Struktur zu erreichen.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann Verfahrensschritt c) die folgenden Verfahrensschritte aufweisen:
    • - Kühlen und Fixieren der regellosen Struktur, insbesondere in einem Fluid, wie einem Wasserbad oder dergleichen,
    • - wobei eine Kühleinrichtung zum Kühlen der regellosen Struktur entlang einer Extrusionsrichtung betrachtet stromabwärts einer Prägevorrichtung zum lokalen Prägen der Fadenmatrix angeordnet ist.
  • Beim Vernetzen der Fäden zu der regellosen Struktur berühren sich die Fäden im Bereich ihrer äußeren Mantelflächen, sodass es zu einem lokalen Verschweißen der einzelnen Fäden kommt. Ein anschließend daran erfolgendes Abkühlen fixiert die vernetzte Struktur in ihrer regellosen Anordnung, so dass eine im Wesentlichen monolithische Struktur gebildet werden kann.
  • Nach einem Auftauchen der Struktur aus einem Wasserbad kann eine Trocknung der Struktur erfolgen, insbesondere eine Lufttrocknung.
  • Es kann ein Verfahrensschritt d) vorgesehen sein, der ein Zerteilen der regellosen Struktur entlang einer oder mehrerer Prägestellen betrifft. Demnach kann die Struktur in eine Vielzahl von Struktursegmenten zerteilt werden. Ein solches Struktursegment ist dazu vorgesehen, in einem Flüssigkeitsbehälter für ein Kraftfahrzeug verwendet zu werden, um Schwappgeräusche zu mindern.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass
    • - wenigstens zwei seitliche Führungselemente vorgesehen sind, die eine quer zur Extrusionsrichtung gemessene Breite der regellosen Struktur definieren, wobei Verfahrensschritt c) den folgenden Verfahrensschritt aufweist:
    • - Definieren einer quer zur Extrusionsrichtung gemessenen Breite der regellosen Struktur.
  • So kann eine für die Endmontage der Struktur vorgesehene Breite der Struktur in einfacher Weise vorgegeben werden. Die Breitenabmessung der Struktur muss in diesem Fall nicht durch nachgelagerte Schneid-, Stemm- oder Walzvorgänge konfektioniert werden.
  • Hierzu kann zusätzlich vorgesehen sein, dass
    • - wenigstens zwei Walzen vorgesehen sind, deren zwischen den Walzen gebildete Spaltbreite eine quer zur Extrusionsrichtung gemessene Dicke der Struktur definiert, insbesondere,
    • - dass die Walzen und die seitlichen Führungselemente in einem Querschnitt betrachtet, die Struktur umfangsseitig vollständig einfassen, wobei Verfahrensschritt c) den folgenden Verfahrensschritt aufweist:
    • - Definieren einer quer zur Extrusionsrichtung gemessenen Breite und Dicke der regellosen Struktur.
  • So kann eine für die Endmontage der Struktur vorgesehene Breite und Dicke der Struktur in einfacher Weise vorgegeben werden, insbesondere in einem kontinuierlich ablaufenden Verfahren. Die Breiten- und Dickenabmessung der Struktur müssen in diesem Fall nicht durch nachgelagerte Schneid-, Stemm- oder Walzvorgänge konfektioniert werden.
  • Es kann vorgesehen sein, dass
    • - die Führungselemente Rollen sind, die eine zentrale Durchgangsöffnung aufweisen,
    • - wobei ein Zapfen einer ersten Walze axial in eine Durchgangsöffnung einer ersten Rolle ragt,
    • - wobei ein Zapfen einer zweiten Walze axial in eine Durchgangsöffnung einer zweiten Rolle ragt, und
    • - wobei die Walzen zur Verringerung der Spaltbreite für den Prägevorgang quer zur Extrusionsrichtung bewegbar sind,
    • - wobei Verfahrensschritt c) den folgenden Verfahrensschritt aufweist:
    • - Lokales Prägen der Fadenmatrix durch eine Verringerung der Spaltbreite.
  • Auf diese Weise kann eine kompakte und robuste Anordnung der Führungselemente und der Walzen erreicht werden.
  • Die minimale Dicke einer Trennstelle kann kleiner oder gleich 2%, 4% oder 10% einer Dicke der ungeprägten Struktur sein.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Herstellen einer Struktur, die zur Verringerung von Schwappgeräuschen in einem Flüssigkeitsbehälter vorgesehen ist, mit einer Extrusionsvorrichtung zur Extrusion einer Kunststoffschmelze zu einer Fadenmatrix derart, dass die Fadenmatrix eine Mehrzahl zueinander beabstandeter Fäden aufweist, die sich entlang einer Extrusionsrichtung erstrecken, einer Prägevorrichtung zum lokalen Prägen der Fadenmatrix und einer Einrichtung zum Vernetzen der Fäden der Fadenmatrix zu einer regellosen Struktur.
  • Bei dem Kunststoff handelt es sich insbesondere um einen thermoplastischen Kunststoff.
  • Die voranstehend beschriebene Vorrichtung ist insbesondere dazu eingerichtet, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Struktur zur Verringerung von Schwappgeräuschen in einem Flüssigkeitsbehälter, mit einer regellosen Anordnung vernetzter Kunststofffäden und mit wenigstens einer lokalen Prägung.
  • Insbesondere kann die Struktur wenigstens zwei lokale Prägungen oder Prägestege aufweisen, entlang derer die Struktur als Struktursegment aus einem Endlosmaterial abgetrennt worden ist. Die lokalen Prägungen können entlang eines Querschnitts betrachtet durchgehend aus einem Vollmaterial gebildet sein.
  • Die voranstehend beschriebene Struktur ist insbesondere mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt worden.
  • Eine Mehrzahl der Kunststofffäden der Struktur können zumindest abschnittsweise stoffschlüssig mit wenigstens einem oder mehreren weiteren Fäden der Struktur derart verbunden sein, dass eine im Wesentlichen monolithische Struktur gebildet ist. So sind eine Mehrzahl der Fäden der Struktur zumindest abschnittsweise stoffschlüssig mit wenigstens einem oder mehreren weiteren Fäden der Struktur verbunden.
  • Es können mehr als 90%, bevorzugt mehr als 95%, weiter bevorzugt mehr als 98% der Fäden der Struktur mit einem oder mehreren weiteren Fäden der Struktur stoffschlüssig verbunden sein.
  • Die Anzahl der Verbindungsstellen kann zerstörungsfrei durch bildgebende Verfahren, wie die Rasterelektronenmikroskopie (REM) oder durch Computertomographie (CT), bestimmt werden. Weiter können durch ein Herauslösen der Fäden aus der Struktur zerstörte stoffschlüssige Verbindungsstellen an Einzelfäden nachgewiesen werden.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die Struktur keine Saugwirkung für eine in einem Behälter bevorratete Flüssigkeit aufweist, insbesondere keine Saugwirkung bzw. im Wesentlichen keine Kapillarwirkung für einen in einem Kraftstofftank bevorrateten Kraftstoff aufweist.
  • Es kann vorgesehen sein, dass jeder Faden der Struktur mit wenigstens einem oder mehreren weiteren Fäden der Struktur stoffschlüssig verbunden ist. Die Fäden bilden in diesem Fall eine monolithische Struktur, so dass keiner der Fäden zerstörungsfrei aus der Struktur herausgelöst werden kann.
  • Innerhalb der Struktur können eine Vielzahl regellos angeordneter Verbindungsstellen vorgesehen sein, insbesondere lokale Verschweißungen sich kreuzender Fäden.
  • Die Struktur kann Fäden mit verschiedenen Fadenstärken oder Durchmessern aufweisen, wobei insbesondere die Fäden in einem ersten Bereich der Struktur einen größeren Durchmesser aufweisen können als in einem zweiten Bereich. Dies kann dadurch erreicht werden, dass in einer Matrize zum Formen der Fadenmatrix Ausnehmungen unterschiedlichen Durchmessers vorgesehen sind. Die Struktur kann auf diese Weise Bereiche unterschiedlicher Steifigkeit aufweisen. Beispielsweise kann ein Bereich, der zur Anbindung der Struktur an eine Wandung eines Flüssigkeitsbehälters vorgesehen ist, Fäden größeren Durchmessers aufweisen als in einem Bereich, der im fertig montierten Zustand der Wandung abgewandt ist. So kann die Struktur nach Art eines Sandwichmaterials Strukturschichten unterschiedlicher Steifigkeit und/oder Dichte aufweisen.
  • Alternativ oder ergänzend kann die Struktur Fäden unterschiedlicher Materialien aufweisen, wobei insbesondere die Fäden in einem ersten Bereich aus einem ersten Material hergestellt sind und die Fäden in einem zweiten Bereich aus einem zweiten Material hergestellt sind. Dies kann dadurch erreicht werden, dass einer Matrize zum Formen der Fäden der Struktur unterschiedliche Materialien zugeführt werden. Beispielsweise kann ein Bereich, der zur Anbindung der Struktur an die Wandung eines Flüssigkeitsbehälters vorgesehen ist, Fäden aus einem ersten Material aufweisen und in einem Bereich, der im fertig montierten Zustand der Wandung abgewandt ist, Fäden aus einem zweiten Material aufweisen. So kann die Struktur nach Art eines Sandwichmaterials Strukturschichten unterschiedlicher Materialien aufweisen.
  • Die Struktur kann aus einem oder mehreren Kunststoffen ein- oder mehrlagig hergestellt sein. Die Struktur kann im Wesentlichen aus einer Vielzahl einzelner Kunststofffäden aufgebaut sein, die aus PE (Polyethylen) oder PP (Polypropylen) hergestellt sein können. Die Kunststofffäden können mehrschichtig aufgebaut sein, wobei beispielsweise ein Kernfaden mit einem oder mehreren weiteren Kunststoffen ummantelt sein kann. Alternativ oder ergänzend können die Fäden hohl und damit schlauchartig ausgebildet sein, um eine hohe Steifigkeit der Struktur bei gleichzeitig geringem Gewicht und Materialaufwand zu erreichen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung einen Flüssigkeitsbehälter für ein Kraftfahrzeug, mit
    • - einer Wandung, die einen Innenraum zur Aufnahme von Flüssigkeit begrenzt, und
    • - einer Struktur, die zur Verringerung von Schwappgeräuschen in dem Innenraum angeordnet ist, wobei die Struktur in voranstehenden beschriebener Weise ausgebildet ist.
  • In dem Flüssigkeitsbehälter können Hebelgeber, Ventile oder Pumpen oder dergleichen angeordnet sein.
  • Die regellose Anordnung miteinander vernetzter Fäden hat den Vorteil, dass eine verbesserte Dämpfung von Schwappgeräuschen erreicht werden kann. Insbesondere ist die Dämpfung der Schwappgeräusche durch die Struktur unabhängig von der Durchströmungsrichtung der Struktur.
  • Der Flüssigkeitsbehälter kann ein Kraftstofftank für ein Kraftfahrzeug sein.
  • Die Struktur kann mit der Wandung verschweißt und/oder verklebt und/oder formschlüssig verbunden sein, wobei insbesondere eine Vielzahl regellos angeordneter Verbindungsstellen zwischen der Struktur und der Wandung gebildet sein können. Insbesondere können eine Vielzahl lokaler Verbindungsstellen, wie Verschweißungen und/oder Verklebungen, zwischen der Struktur und der Wandung gebildet sein.
  • Es kann eine vollflächige Verbindung zwischen der Struktur und der Wandung gebildet sein. Auf diese Weise kann ein Schlagen der Struktur gegen die Wandung oder Reiben der Struktur an der Wandung aufgrund von Flüssigkeits- oder Fahrzeugbewegungen verhindert werden. Die Struktur und die Wandung können einstückig ausgebildet sein.
  • Die Struktur ist bevorzugt eine offene Gitterstruktur. Der Begriff „Vollflächige Verbindung“ bedeutet in diesem Zusammenhang, dass in einem zwischen der Struktur und der Wandung aufgespannten Verbindungsbereich, der in seiner Längen- und Breitenabmessung im Wesentlichen einer Grund- oder Deckfläche der Struktur entsprechen kann, über den gesamten Verbindungsbereich verteilt eine Vielzahl lokaler, regellos angeordneter Verbindungspunkte zwischen den Fäden der Struktur und der Wandung gebildet sind. Aufgrund der regellosen Fadenanordnung können beim Verbinden von Wandung und Struktur eine Vielzahl regellos angeordneter Verbindungsstellen zwischen der Wandung und der Struktur hergestellt werden, insbesondere lokale Verschweißungen.
  • Alternativ zu einer vollflächigen Verbindung kann vorgesehen sein, separate oder lokale Verbindungsbereiche zwischen der Wandung und der Struktur auszubilden. Dies kann beispielsweise dann vorgesehen sein, wenn die Geometrie des Flüssigkeitsbehälters oder An- und Umbauteile die Anbindung der Struktur an die Wandung einschränken.
  • Alternativ oder ergänzend können mechanisch wirkende Halte- oder Verbindungselemente vorgesehen sein, um die Struktur mit der Wandung zu verbinden. Insbesondere kann es sich dabei um lösbare Befestigungselemente handeln.
  • Die Struktur kann mit der Wandung formschlüssig verbunden sein. Ein solcher Formschluss kann einerseits dadurch hergestellt werden, dass eine Außenkontur der Struktur an eine dem Innenraum zugewandte Kontur bzw. Form der Wandung angepasst ist, sei es durch eine Formgebung vor einem Verbindungsschritt der Struktur mit der Wandung, oder eine Formgebung, die beispielsweise während eines Anpressens der Struktur an die Wandung erfolgt ist. Andererseits kann ein Formschluss alternativ oder ergänzend dadurch erzeugt sein, dass einzelne oder eine Vielzahl von Fäden mit ihren Fadenenden oder Fadenschlaufen zumindest teilweise von dem Material der Wandung umschlossen sind.
  • Es können stoffschlüssige und/oder formschlüssige Verbindungen zwischen der Struktur und der Wandung gebildet sein, wobei zusätzlich Schraubenverbindungen zum Halten, Verspannen oder Formen der Struktur dienen können.
  • Die Struktur kann in einem der Wandung zugewandten Bereich verdichtet sein, sodass in dem der Wandung zugewandten Bereich eine höhere Fadendichte vorliegt, als in einem von der Wandung beabstandeten Bereich. Der Begriff „höhere Fadendichte“ bedeutet vorliegend, dass eine höhere Anzahl von Fäden je Volumeneinheit vorgesehen ist. Insbesondere kann die Struktur zweiseitig durch Walzen oder Pressen verdichtet worden sein. Das Verdichten der Struktur hat den Vorteil, dass der verdichtete Bereich eine erhöhte Steifigkeit und Formbeständigkeit aufweist.
  • Die Wandung können aus einem oder mehreren Kunststoffen ein- oder mehrlagig bereitgestellt werden. Die Wandung kann beispielsweise eine oder mehrere Schichten aus HDPE (Englisch: High-Density-Polyethylen), LDPE (Englisch: Low-Density-Polyethylen) und EVOH (Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer) aufweisen.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen jeweils schematisch:
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen jeweils schematisch:
    • 1 eine Vorrichtung zum Herstellen einer Struktur;
    • 2 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Herstellen einer Struktur;
    • 3 eine weitere erfindungsgemäße Vorrichtung zum Herstellen einer Struktur;
    • 4 eine weitere erfindungsgemäße Vorrichtung zum Herstellen einer Struktur;
    • 5 eine erfindungsgemäße Struktur in zwei Seitenansichten;
    • 6 ein Segment einer Struktur aus 5;
    • 7 ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens
    • 8 ein erfindungsgemäßer Flüssigkeitsbehälter für ein Kraftfahrzeug;
    • 9 eine weitere erfindungsgemäße Vorrichtung zum Herstellen einer Struktur.
  • In 1 ist eine Vorrichtung 2 zum Herstellen einer Struktur 4 dargestellt. Die Struktur 4 besteht aus einer regellosen Anordnung miteinander vernetzter Kunststofffäden 6.
  • Die Vorrichtung 2 weist eine Extrusionsvorrichtung 8 zur Extrusion einer Kunststoffschmelze zu einer Fadenmatrix 10 auf. Die Fadenmatrix 10 weist eine Mehrzahl zueinander beabstandeter Fäden 12 auf. Die Fäden 12 bestehen aus einem thermoplastischen Kunststoff, der sich in einem schmelzflüssigen Zustand befindet. Die Vorrichtung 2 weist zudem Walzen 14 auf, die sich gegenläufig drehen. Die Vorrichtung 2 weist ein Wasserbad 16 auf.
  • Zum Herstellen der Struktur mit regellos miteinander vernetzten Kunststofffäden 6 wird innerhalb der Extrusionsvorrichtung 8 zunächst ein Kunststoffgranulat zu einer homogenen Kunststoffschmelze plastifiziert. Die Kunststoffschmelze wird durch eine Matrix 18 gefördert, die eine Vielzahl zueinander beabstandeter Öffnungen aufweist. Die Öffnungen der Matrix 18 sind gitter- bzw. rasterartig angeordnet. Auf diese Weise wird die Kunststoffschmelze in eine Mehrzahl separater Einzelfäden bzw. Filamente separiert.
  • Ausgehend von der Matrix 18 werden die Kunststofffäden 6 in einer durch den Pfeil 19 angedeuteten, vertikalen Richtung kontinuierlich in Richtung der Walzen 14 gefördert. Die Walzen 14 begrenzen einen Spalt 20, der eine geringere Breite a aufweist, als eine Breite b der Fadenmatrix 10.
  • Dadurch, dass die Breite b der Fadenmatrix 10 größer ist, als die Breite a des Spalts, treffen Randfäden 22 jeweils auf eine äußere Mantelfläche 24 einer Walze 14 und werden auf diese Weise in Richtung innerer Fäden 26 der Fadenmatrix 10 ausgelenkt. Die Randfäden 22 werden daher quer zur vertikalen Extrusionsrichtung 19 nach innen versetzt und verkleben aufgrund ihres schmelzflüssigen Zustands umfangsseitig jeweils mit weiteren Fäden 12. Dieser Vorgang setzt sich über den gesamten Querschnitt der Fadenmatrix 10 fort, sodass es zu einem regellosen Vernetzen, Verwinden bzw. Verknäulen der einzelnen Fäden 12 der Fadenmatrix 10 kommt. Mithilfe der Walzen 14 kann daher in einfacher Weise eine regellose Struktur 4 gebildet werden. Die regellose Struktur 4 wird durch ein Abkühlen im Wasserbad 16 in ihrer Form fixiert, so dass eine Vielzahl regellos angeordneter Verschweißungen in der Struktur 4 gebildet sind.
  • Beim Konfektionieren dieser in einem kontinuierlichen Endlosverfahren hergestellten Struktur 4 besteht die Problematik, dass ein Durchtrennen oder Zerteilen der Struktur 4 zu einem Auftrennen von Fadenenden oder Fadenschlaufen der Struktur 4 führt, die zu Funktionsstörungen in einem Kraftstofftank führen können, soweit solche abgetrennten Struktursegmente zur Dämpfung von Schwappgeräuschen in einen Innenraum eines Kraftstofftanks appliziert werden.
  • 2 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 28 zum Herstellen einer Struktur 30, die zur Verringerung von Schwappgeräuschen in einem Flüssigkeitsbehälter 64 (8) vorgesehen sein kann. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird nachstehend lediglich auf die Unterschiede zur in 1 gezeigten Vorrichtung eingegangen.
  • Neben einer Extrusionsvorrichtung 8 und einem Wasserbad 16 weist die Vorrichtung 28 zusätzlich eine Prägevorrichtung 32 zum lokalen Prägen der Fadenmatrix 10 auf. Die Prägevorrichtung 32 hat zwei Walzen 34. Die Walzen 34 rotieren gegenläufig um ihre Rotationsachse c. Dabei ist die Rotationsgeschwindigkeit der Walzen 34 an die vertikale Extrusionsgeschwindigkeit der Fadenmatrix 10 angepasst, so dass es weder zu einem Aufstauen noch zu einem Abreißen der Fäden 12 der Fadenmatrix 10 kommt.
  • Neben der Rotationsbewegung sind die Walzen 34 zudem quer zur Extrusionsrichtung 19 bewegbar. Die Walzen 34 bilden Prägeelemente 34, die durch ein sequenzielles Zustellen Prägestege 36 an der regellosen Struktur 30 ausbilden können.
  • Im Bereich der Prägestege 36 werden die Fäden 12 lokal zu einem Vollmaterial verschweißt. Entlang der Prägestege 36 kann im Rahmen einer Nachbearbeitung ein glatter Schnitt zum Zerteilen bzw. Durchtrennen der regellosen Struktur 30 hergestellt werden, ohne dass es zu einem Ausfransen oder Herauslösen von Fadenteilen kommt.
  • Zum sequenziellen, lokalen Prägen der Struktur 30 sind die Walzen 34 zwischen zwei Positionen verstellbar. In einer ersten Position, die in 2 dargestellt ist, findet ein lokales Prägen der Fäden 12 statt. Zwischen den Walzen 34 bleibt lediglich ein geringer Prägespalt bzw. Prägeabstand. In einer zweiten Position der Walzen 34 entspricht die Spaltweite zwischen den Walzen 34 der Breite des Spalts a, wie in 1 dargestellt. Die Walzen 34 werden daher der zweiten Position derart positioniert, dass es zu einem regellosen Vernetzen der Fäden 12 durch ein quer zur Extrusionsrichtung 19, nach innen gewandtes Auslenken von Randfäden 22 kommt. Die Walzen 34 vereinen daher die Funktion des Prägens mit der der Auslenkung der Randfäden 22 zum Herstellen der regellosen Struktur 30.
  • 3 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Vorrichtung 38 zum Herstellen einer regellos vernetzen Struktur 46. Die Vorrichtung 38 weist Walzen 14 auf, die entsprechend 1 gestaltet sind. Zusätzlich weist die Vorrichtung 38 Prägebacken 40 auf, die zum lokalen Prägen der Fadenmatrix 10 vorgesehen sind. Hierzu sind die Prägebacken quer zur Extrusionsrichtung 19 zwischen zwei Positionen bewegbar. In einer ersten Position erzeugen die Prägebacken 40 mit ihren Stirnseiten 42 einen Prägesteg 44 an der regellosen Struktur 46. In einer zweiten Position haben die Prägebacken 40 keinen Kontakt zu den Fäden 12 der Fadenmatrix 10.
  • Neben einer Bewegung quer zur Extrusionsrichtung 19 führen die Prägebacken 40 während des Prägevorgangs zudem eine Bewegung entlang der Extrusionsrichtung 19 aus, um eine Aufstauen oder Abreißen der kontinuierlich extrudierten Fäden 12 der Fadenmatrix 10 zu verhindern. Während des Prägevorgangs ist der Bewegung der Prägebacken 40 quer zur Extrusionsrichtung daher eine Bewegung der Prägebacken 40 entlang der Extrusionsrichtung 19 überlagert.
  • 4 zeigt eine weitere Ausgestaltung einer Vorrichtung 48 zum Herstellen einer Struktur 50. In diesem Fall sind zweigeteilte Walzen 52 vorgesehen, welche integrierte Prägebacken 54 aufweisen.
  • In einer ersten Position, wie in 4 dargestellt, sind die Prägebacken 54 aufeinander zu bewegt worden und erzeugen einen Prägesteg 56 im Bereich der Fadenmatrix 10. Aus dieser Position können die Prägebacken 54 in Richtung der zweiten Walzenteile 58 zurückbewegt werden und ergänzen sich zusammen mit den zweiten Walzenteilen 58 zu einer zylinderförmigen Mantelfläche 60. Auf diese Weise kann die Prägefunktion in eine Walzenpaarung integriert werden, wobei die Walzen 52 auf ortsfesten Rotationsachsen aufgenommen sein können.
  • 5 zeigt schematisch eine Struktur 30, 50 wie sie beispielsweise mithilfe einer Vorrichtung aus 2 oder 4 hergestellt werden kann. Die Struktur 30, 50 weist Prägestege 36, 56 auf, entlang derer die Struktur 30, 50 durch einen glatten Schnitt zerteilt werden kann. Eine solche Zerteilung oder Schnittlinie ist in 5 durch die gestrichelte Linie dargestellt.
  • Durch das Zerteilen einer Struktur 30, 50 kann ein Segment 62 bzw. Struktursegment 62 von einer Struktur 30, 50 abgetrennt werden. Das Struktursegment 62 kann als Dämpfungselement in einen Innenraum eines Flüssigkeitsbehälters 64 positioniert werden.
  • 8 zeigt einen erfindungsgemäßen Flüssigkeitsbehälter 64, in dem eine Struktur 62 zur Minderung von Schwappgeräuschen aufgenommen ist.
  • 7 zeigt ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens. In einem Schritt 66 wird zunächst ein thermoplastischer Werkstoff aufgeschmolzen. In einem Schritt 68 erfolgt ein vertikaler freier Ausstoß (Extrusion) von Kunststofffäden bzw. Filamenten. In einem Schritt 70 wird erfasst, ob eine vorgegebene Länge der Fäden bzw. Filamente erreicht ist - d.h. ob die Filamente einen Walz- oder Prägebereich bereits passiert haben. Falls die vorgegebene Länge der Fäden bzw. Filamente erreicht ist, wird in einem nächsten Schritt 72 ein Prägevorgang unter Ausbildung eines Prägestegs ausgeführt. Im Schritt 74 wird der Prägevorgang beendet und die Prägevorrichtung bzw. Prägeelemente der Prägevorrichtung werden wieder auseinander bewegt. In einem Schritt 76 werden Randfäden der Fadenmatrix beispielsweise mittels einer äußeren Mantelfläche von Walzen umgeformt und quer zur Extrusionsrichtung ausgelenkt, sodass es zu einem unregelmäßigen Versatz aller Fäden einer Fadenmatrix über den gesamten Matrixquerschnitt kommt. In einem Schritt 78 erfolgt eine schnelle Abkühlung der Struktur in einem Wasserbad, so dass die Struktur in ihrer Form fixiert wird. In einem weiteren Schritt 80 wird die Struktur nach einem Auftauchen aus dem Wasserbad luftgetrocknet. In einem abschließenden Schritt 82 wird die Struktur entlang einer oder mehrerer Prägestellen zerteilt.
  • 9 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Vorrichtung 84 zu-Herstellen einer Struktur 86. Die Vorrichtung 84 hat wenigstens zwei seitliche Führungselemente 88, 90 vorgesehen sind, die eine quer zur Extrusionsrichtung 19 gemessene Breite d der regellosen Struktur 86 definieren.
  • Es sind wenigstens zwei Walzen 92, 94 vorgesehen, deren zwischen den Walzen 92, 94 gebildete Spaltbreite a eine quer zur Extrusionsrichtung gemessene Dicke e der Struktur 86 definiert.
  • Die Walzen 92, 94 und die seitlichen Führungselemente 88, 90 fassen die Struktur 86 umfangsseitig vollständig ein.
  • Die Führungselemente 88, 90 sind vorliegend Rollen 88, 90 die jeweils eine zentrale Durchgangsöffnung 96, 98 aufweisen.
  • Ein Zapfen 100 der Walze 92 ragt axial in die Durchgangsöffnung 96 der Rolle 88. Ein Zapfen 102 der Walze 94 ragt axial in die Durchgangsöffnung 98 der Rolle 90. Die Walzen 92, 94 sind zur Verringerung der Spaltbreite a für den Prägevorgang quer zur Extrusionsrichtung 19 bewegbar. Zum Prägen werden die Walzen 92, 94 aus der in 9A gezeigten Position in die in 9B gezeigte Position bewegt.
  • Bezugszeichen
  • 2
    Vorrichtung
    4
    Struktur
    6
    Kunststofffäden
    8
    Extrusionsvorrichtung
    10
    Fadenmatrix
    12
    Fäden
    14
    Walzen
    16
    Wasserbad
    18
    Matrix
    19
    Extrusionsrichtung
    20
    Spalt
    22
    Randfäden
    24
    äußere Mantelfläche
    26
    innere Fäden
    28
    Vorrichtung
    30
    regellose Struktur
    32
    Prägevorrichtung
    34
    Walzen / Prägeelemente
    36
    Prägestege / Prägestelle
    38
    Vorrichtung
    40
    Prägebacken
    42
    Stirnseite
    44
    Prägesteg
    46
    regellose Struktur
    48
    Vorrichtung
    50
    regellose Struktur
    52
    Walze
    54
    Prägebacken
    56
    Prägesteg
    58
    zweite Walzenteile
    60
    Mantelfläche
    62
    Struktursegment
    64
    Kraftstofftank
    66 -
    82 Verfahrensschritte
    84
    Vorrichtung
    86
    Struktur
    88
    Führungselement
    90
    Führungselement
    92
    Walze
    94
    Walze
    96
    zentrale Durchgangsöffnung
    98
    zentrale Durchgangsöffnung
    100
    Zapfen
    102
    Zapfen
    a
    Breite Spalt / Spaltbreite
    b
    Breite Fadenmatrix
    c
    Rotationsachse
    d
    Breite der Struktur
    e
    Dicke der Struktur
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102012009944 A1 [0006, 0007]

Claims (16)

  1. Verfahren zum Herstellen einer Struktur, die zur Verringerung von Schwappgeräuschen in einem Flüssigkeitsbehälter vorgesehen ist, mit den Verfahrensschritten: a) Extrusion einer Kunststoffschmelze zu einer Fadenmatrix (10) derart, dass die Fadenmatrix (10) eine Mehrzahl zueinander beabstandeter Fäden (12, 22, 26) aufweist, die sich entlang einer Extrusionsrichtung (19) erstrecken; b) Lokales Prägen der Fadenmatrix (10); c) Vernetzen der Fäden (12, 22, 26) der Fadenmatrix (10) zu einer regellosen Struktur (30, 46, 50).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, mit Verfahrensschritt b) aufweisend: - Sequentielles Prägen der Fadenmatrix (10); und/oder - Prägen der Fadenmatrix derart (10), dass die Fäden (12, 22, 26) lokal zu einem Vollmaterial verschweißen, wobei die Fäden (12, 22, 26) insbesondere über einen gesamten Querschnitt der Struktur zu einem Vollmaterial verschweißen.
  3. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, mit Verfahrensschritt b) aufweisend: - Zuführen der Fadenmatrix (10) zu einem zwischen zwei Prägeelementen (34, 40, 54) gebildeten Spalt; - Prägen der Fäden (12, 22, 26) der Fadenmatrix (10) durch eine Verengung des Spalts (20), wobei wenigstens eines der Prägeelemente (34, 40, 54) in einer Richtung quer zur Extrusionsrichtung (19) bewegt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei rotierende Walzen (34, 52) als Prägeelemente zum lokalen Prägen der Fadenmatrix (10) vorgesehen sind.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, - wobei die Walzen (34, 52) gegenläufig rotieren; und/oder - wobei eine Umfangsgeschwindigkeit der Walzen (34, 52) an eine Extrusionsgeschwindigkeit der Fadenmatrix (10) angepasst ist; und/oder - wobei wenigstens zwei Spaltweiten des Spalts (20) zwischen den Walzen (34, 52) einstellbar sind.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3-5, - wobei Prägebacken (40, 54) als Prägeelemente (40, 54) zum Prägen der Fadenmatrix (10) vorgesehen sind.
  7. Verfahren nach den Ansprüchen 6, - wobei die Prägebacken (40) separat von Walzen (14) vorgesehen sind; oder - wobei die Prägebacken (54) jeweils ein Teil einer zweiteiligen Walze (52) sind.
  8. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei Verfahrensschritt c) die folgenden Verfahrensschritte aufweist: - Zuführen der Fadenmatrix (10) zu einem zwischen zwei Walzen (14, 34, 52) gebildeten Spalt, wobei der Spalt eine geringere Spaltweite aufweist, als eine quer zur Extrusionsrichtung gemessene Breite der Fadenmatrix; - Auslenken von Fäden (12, 22, 26) der Fadenmatrix (10) in einer Richtung quer zu einer Extrusionsrichtung (19) der Fadenmatrix (10) durch einen Kontakt zu wenigstens einer Mantelfläche (24) einer Walze (14, 34, 52).
  9. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, mit Verfahrensschritt c) aufweisend: - Kühlen und Fixieren der regellosen Struktur (30, 46, 50), insbesondere in einem Fluid, wie einem Wasserbad (16) oder dergleichen, - wobei eine Kühleinrichtung (16) zum Kühlen der regellosen Struktur (30, 46, 50) entlang einer Extrusionsrichtung (19) betrachtet stromabwärts einer Prägevorrichtung (32, 34, 40, 52) zum lokalen Prägen der Fadenmatrix (10) angeordnet ist.
  10. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, mit dem Verfahrensschritt: d) Zerteilen der Struktur (30, 46, 50) entlang einer oder mehrerer Prägestellen (36).
  11. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, - wobei wenigstens zwei seitliche Führungselemente (88, 90) vorgesehen sind, die eine quer zur Extrusionsrichtung (19) gemessene Breite (d) der regellosen Struktur (86) definieren, wobei Verfahrensschritt c) den folgenden Verfahrensschritt aufweist: - Definieren einer quer zur Extrusionsrichtung (19) gemessenen Breite (d) der regellosen Struktur (86).
  12. Verfahren nach Anspruch 11, - wobei wenigstens zwei Walzen (92, 94) vorgesehen sind, deren zwischen den Walzen (92, 94) gebildete Spaltbreite (1) eine quer zur Extrusionsrichtung (19) gemessene Dicke e der Struktur (86) definiert, insbesondere, - dass die Walzen (92, 94) und die seitlichen Führungselemente (88, 90) in einem Querschnitt betrachtet, die Struktur umfangsseitig vollständig einfassen, wobei Verfahrensschritt c) den folgenden Verfahrensschritt aufweist: - Definieren einer quer zur Extrusionsrichtung gemessenen Breite (d) und Dicke (e) der regellosen Struktur (86).
  13. Verfahren nach Anspruch 12, - wobei die Führungselemente (88, 90) Rollen (88, 90) sind, die eine zentrale Durchgangsöffnung (96, 98) aufweisen, - wobei ein Zapfen (100, 102) einer ersten Walze (92) axial in eine Durchgangsöffnung (96) einer ersten Rolle (88) ragt, - wobei ein Zapfen (102) einer zweiten Walze (94) axial in eine Durchgangsöffnung (98) einer zweiten Rolle (90) ragt, und - wobei die Walzen (92, 94) zur Verringerung der Spaltbreite (a) für den Prägevorgang quer zur Extrusionsrichtung (19) bewegbar sind, - wobei Verfahrensschritt c) den folgenden Verfahrensschritt aufweist: - Lokales Prägen der Fadenmatrix (10) durch eine Verringerung der Spaltbreite (a).
  14. Vorrichtung zum Herstellen einer Struktur, die zur Verringerung von Schwappgeräuschen in einem Flüssigkeitsbehälter vorgesehen ist, mit - einer Extrusionsvorrichtung (8) zur Extrusion einer Kunststoffschmelze zu einer Fadenmatrix (10) derart, dass die Fadenmatrix (10) eine Mehrzahl zueinander beabstandeter Fäden (12, 22, 26) aufweist, die sich entlang einer Extrusionsrichtung (19) erstrecken, - einer Prägevorrichtung (32, 34, 40, 52, 92, 94) zum lokalen Prägen der Fadenmatrix (10) und - einer Einrichtung (16, 14, 34, 52) zum Vernetzen der Fäden der Fadenmatrix (10) zu einer regellosen Struktur (30, 46, 50) .
  15. Struktur zur Verringerung von Schwappgeräuschen in einem Flüssigkeitsbehälter, mit - einer regellosen Anordnung vernetzter Kunststofffäden (12, 22, 26) und - mit wenigstens einer lokalen Prägung (36, 44, 56).
  16. Flüssigkeitsbehälter für ein Kraftfahrzeug, mit - einer Wandung, die einen Innenraum zur Aufnahme von Flüssigkeit begrenzt, und - einer Struktur (30, 46, 50, 62, 86), die zur Verringerung von Schwappgeräuschen in dem Innenraum angeordnet ist, wobei die Struktur (30, 46, 50, 86) gemäß Anspruch 15 ausgebildet ist.
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