DE10303596A1

DE10303596A1 - Verfahren zur Herstellung eines Kraftstoffbehälters

Info

Publication number: DE10303596A1
Application number: DE2003103596
Authority: DE
Inventors: Michael Dipl.-Ing. Goeck; Uwe Dipl.-Ing. Radon; Claudia Dr. Mientkewitz
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2003-01-30
Filing date: 2003-01-30
Publication date: 2004-08-12

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kraftstoffbehälters aus Kunststoff, bei dem man mindestens auf Teilbereiche des Kraftstoffbehälters (10) und/oder diesem zugeordneter funktioneller Bauteile (11, 12) eine Sperrschicht (13, 14) zur Reduzierung von Permeation aufbringt, wobei dieses mindestens einen Verfahrensschritt umfasst, in dem man ein flüssiges Beschichtungsmedium in den Kraftstoffbehälter einleitet, welches nach Trocknung die Sperrschicht bildet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kraftstoffbehälters aus Kunststoff, bei dem man mindestens auf Teilbereiche der Innenfläche des Kraftstoffbehälters eine Sperrschicht zur Reduzierung von Permeation aufbringt, indem man ein flüssiges Beschichtungsmedium in den Kraftstoffbehälter einleitet, welches nach Trocknung die Sperrschicht bildet.
Innenbeschichtungen für Kraftstoffbehälter, die eine Sperrwirkung gegen Permeation des Kraftstoffs aufweisen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise beschreibt die DE 42 06 747 A1 einen Kunststoffhohlkörper mit herabgesetzter Durchlässigkeit, dessen Innenfläche aus einem Polyolefin besteht, die zunächst in einer ersten Stufe mit einem Plasma behandelt wird. In einer zweiten Stufe wird dann auf die so vorbehandelte Innenfläche ein Einkomponentenlack aufgebracht, der in Gegenwart von Luftfeuchte härtet. Es handelt sich um einen Einkomponentenlack auf Basis von Diisocyanaten. Zur Aufbringung der Sperrschicht wird unter anderem vorgeschlagen, das Beschichtungsmedium in den Hohlkörper einzuleiten, durch Taumeln des Behälters aufzutragen und anschließend überschüssigen Beschichtungslack mit einer Saugpumpe zu entfernen. Bei diesem bekannten Verfahren ist nachteilig, dass zunächst eine Plasmabehandlung des Kraftstoffbehälters erforderlich ist. Diese Plasmabehandlung ist mit einem erheblichen apparativen Aufwand verbunden, da der Kraftstoffbehälter in einen Reaktor eingebracht werden muss, in dem ein Prozessgas in den Plasmazustand versetzt wird. Dadurch wird eine solche Plasmabehandlung sehr kostenintensiv. Zudem wird in dem in der genannten Druckschrift beschriebenen Verfahren nur die Beschichtung der Innenfläche des den Kraftstoffbehälter bildenden Kunststoffhohlkörpers beschrieben und es finden sich keine Ausführungen für eine Behandlung weiterer dem Kraftstoffbehälter zugeordneter funktioneller Bauteile, wie Einfüllrohre, Leitungen, Nippel und dergleichen. In der Regel werden diese funktionellen Bauteile nach dem Stand der Technik nachträglich an den Kunststoffhohlkörper angebaut und bleiben entweder unbehandelt oder müssen aus speziellen Materialien mit mehrschichtigem Aufbau hergestellt werden, um auch eine Reduzierung der Permeation im Bereich dieser funktionellen Bauteile zu erzielen. Werden solche funktionellen Bauteile (Anbauteile) nachträglich an den Kunststoffhohlkörper angebracht, zum Beispiel durch Anschweißen, besteht die Gefahr der Beschädigung einer bereits vorhandenen Sperrschicht gegen Permeation.
Aus dem Stand der Technik sind weitere Verfahren zur Behandlung von Kraftstoffbehältern bekannt, bei denen wie beispielsweise in der DE 199 11 877 A1 eine Permeationssperre für Kraftstoffdämpfe dadurch erzielt wird, dass auf die Innenseite des Kunststoffhohlkörpers eine Folie aus einem besonders permeationsdichten Material aufgebracht wird. Diese Folie kann aus Metall oder Kunststoff sein. Der Kraftstoffbehälter wird aus zwei Halbschalen gefertigt, die an ihren aneinanderstoßenden Bereichen miteinander verschweißt werden. Eine Beschichtung mit einem flüssigen Beschichtungsmedium ist nicht vorgesehen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung eines Kraftstoffbehälters aus Kunststoff der eingangs genannten Gattung zur Verfügung zu stellen, welches die Bildung einer einheitlichen Sperrschicht sowohl auf der Innenseite des den Kraftstoffbehälter bildenden Kunststoffhohlkörpers als auch auf den mit dem Kraftstoff in Verbindung tretenden Bereichen weiterer dem Kraftstoffbehälter zugeordneter funktioneller Bauteile in effektiver Weise ermöglicht.
Die Lösung dieser Aufgabe liefert ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Kraftstoffbehälters aus Kunststoff der eingangs genannten Gattung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass man zunächst die dem Kraftstoffbehälter zugeordneten funktionellen Bauteile an den Kraftstoffbehälter montiert und danach die zu beschichtende Innenseite des Kraftstoffbehälters und die mit dem Kraftstoff in Berührung tretenden Flächen der funktionellen Bauteile mit dem Beschichtungsmedium in Berührung bringt und durch deren Aushärtung die Sperrschicht bildet. Das erfindungsgemäße Verfahren hat somit den Vorteil, dass nicht durch spätere nachträgliche Anbringung funktioneller Bauteile an dem Kraftstofftank, zum Beispiel durch Anschweißen von Bauteilen, die Sperrschicht beschädigt wird. Man erhält erfindungsgemäß in einem abschließenden Arbeitsgang nach der Montage der funktionellen Bauteile eine über alle Bauteile zusammenhängende Beschichtung. Eine solche zusammenhängende gleichmäßige Sperrschicht auf allen Bauteilen vermeidet Leckagestellen in den Übergangsbereichen zwischen dem Kraftstoffbehälter selbst und den an diesen angebauten funktionellen Bauteilen. Da die Montage der Anbauteile bereits vor der Beschichtung erfolgt, wird eine Beschädigung der Sperrschicht durch nachträgliche Montagearbeiten vermieden. Zudem ist die erfindungsgemäße Vorgehensweise anwenderfreundlich und einfach. Zunächst werden die funktionellen Bauteile, die für den Kraftstofftank benötigt werden wie beispielsweise Leitungen, Verbindungsstellen, Nippel und so weiter an den den Kraftstofftank bildenden Behälter montiert. Dabei müssen selbstverständlich nicht alle funktionellen Bauteile montiert werden, sondern in der Regel sind dies nur diejenigen, die mit dem Kraftstofftank fest zu verbinden sind. Weitere, insbesondere bewegliche Bauteile wie zum Beispiel Ventile oder eine Fördergebereinheit können später montiert werden. Nach der Montage der vorgenannten funktionellen Bauteile wird der vorliegende im Prinzip funktionsfähige Kraftstofftank innenseitig beschichtet. Die Beschichtung kann vorzugsweise in einem Arbeitsschritt zusammenhängend erfolgen. Dabei beschichtet man vorzugsweise mit einem Beschichtungsmedium, welches sich nach der Aufbringung durch Wärmeeinwirkung und/oder Bestrahlung trocknen lässt. Die gleichmäßige Verteilung des Beschichtungsmediums auf der Innenfläche des Kraftstoffbehälters und der diesem zugeordneten funktionellen Bauteile kann man beispielsweise dadurch erzielen, dass man das Beschichtungsmedium in den Kraftstoffbehälter einleitet und danach diesen schwenkt, ähnlich wie bei einem Rotationssinterverfahren. Nach der Verteilung wird vorzugsweise überschüssiges Beschichtungsmedium aus dem Kraftstoffbehälter entfernt. Danach erfolgt die Trocknung und Aushärtung des Beschichtungsmediums durch Wärmeeinwirkung und/oder Bestrahlung, beispielsweise durch UV- oder IR-Bestrahlung. Das erfindungsgemäß verwendete Beschichtungsmedium kann beispielsweise ein Polyamidepoxid umfassen. Mit einem derartigen Beschichtungsmedium wurden gute Ergebnisse im Hinblick auf die angestrebte dauerhafte Permeationsbeständigkeit erzielt.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist weiterhin ein Kraftstoffbehälter aus Kunststoff, welcher nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde. Die in den Unteransprüchen genannten Merkmale betreffen bevorzugte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Aufgabenlösung. Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Detailbeschreibung. Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher beschrieben. Dabei zeigt
1 eine Schnittansicht durch einen Ausschnitt eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren beschichteten Kraftstofftanks.
Der erfindungsgemäße Kraftstofftank besteht in der Regel aus einem geschlossenen Kunststoffhohlkörper, von dem in der Zeichnung gemäß 1 nur ein kleiner Detailausschnitt gezeigt ist. Dabei erkennt man die Tankblasenwand 10 im Bereich eines oberen Ausschnitts, in dem eine Leitung 11 zur Befüllung des Behälters mit Kraftstoff über einen Tanknippel 12 in den Hohlkörper, der den Kraftstoffbehälter bildet, einmündet. Diese Teile sind nach der erfindungsgemäßen Beschichtung dargestellt und weisen bereits die Sperrschicht 13, 14 auf. Diese Sperrschicht wird nach der Anbringung des Tanknippels 12 und Befestigung der sich an diesen anschließenden Leitung 11 dadurch aufgebracht, dass ein Beschichtungsmedium beispielsweise über die Leitung 11 in den Hohlkörper eingeleitet wird und der Kraftstofftank dann ähnlich wie bei einem Rotationssinterverfahren in verschiedene Richtungen geschwenkt wird, um eine gleichmäßige Verteilung des Beschichtungsmediums auf den zu beschichtenden Flächen der Teile 10, 12, 11 zu erreichen. Anschließend wird überschüssiges Beschichtungsmedium aus dem Hohlkörper entfernt und man lässt beispielsweise Wärme oder UV- oder IR-Strahlung einwirken, um die Beschichtung auszuhärten. Auf diese Weise erzielt man eine Sperrschicht, die sich sowohl auf die Tankblasenwand 10, das heißt das Innere des Kraftstoffbehälters, als auch auf die innenseitigen Flächen des Tanknippels 12 und der Leitung 11 erstrecken. In der Darstellung gemäß 1 kann man gut erkennen, dass der Tanknippel 12 in eine Bohrung in der Tankblasenwand 10 eingesetzt ist, so dass es sich hier um einen kritischen Verbindungsbereich handelt. Durch die erfindungsgemäße Vorgehensweise erreicht man, dass sich die erzielte Beschichtung 13 sowohl auf den angrenzenden Bereich der Tankblasenwand 10, der den Tanknippel 12 umgibt, als auch über den in den Kraftstofftank hineinragenden Teil 12a des Tanknippels erstreckt. Der leckgefährdete Verbindungsbereich zwischen Tanknippel 12 und angrenzender Tankblasenwand 10 im Bereich der Öffnung wird somit durch die Sperrschicht 13 abgedeckt. Weiterhin erstreckt sich die Sperrschicht 14 auch über die innenseitige Fläche des Tanknippels 12 und zwar auch in denjenigen Bereichen des Tanknippels 12, die sich außerhalb des Kraftstoffbehälters befinden. An den Tanknippel 12 schließt sich die in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel auf diesen aufgeschobene Leitung 11 an, die in der Regel durch eine zusätzliche Dichtung 15 gegenüber dem Tanknippel 12 abgedichtet ist. Dadurch, dass sich die Sperrschicht 14 sowohl auf die innenseitigen Flächen des Tanknippels 12 erstreckt, bei denen es sich aufgrund der annähernden Rohrform des Tanknippels um im Wesentlichen zylindrische Flächen handelt, und dass die Sperrschicht sich auch weiter fortsetzt und sich durchgehend auch auf die innenseitigen Flächen der sich an den Tanknippel 12 anschließenden Leitung 11 erstreckt, ist auch der Problemzonenbereich im Übergang zwischen Tanknippel 12 und Leitung 11 durch eine durchgehende Sperrschicht gegen Permeation geschützt.

10: Tankblasenwand
11: Leitung
12: Tanknippel
12a: in den Kraftstofftank hineinragendes Teil
13, 14: Sperrschicht
15: Dichtung

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Kraftstoffbehälters aus Kunststoff, bei dem man mindestens auf Teilbereiche der Innenfläche des Kraftstoffbehälters eine Sperrschicht zur Reduzierung von Permeation aufbringt, indem man ein flüssiges Beschichtungsmedium in den Kraftstoffbehälter einleitet, welches nach Trocknung die Sperrschicht bildet, dadurch gekennzeichnet, dass man nach der Montage von wenigstens einem dem Kraftstoffbehälter (10) zugeordneten funktionellen Bauteil (11, 12) das Beschichtungsmedium auf dessen Inneres und den Innenbereich des Kraftstoffbehälters einwirken lässt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man das Beschichtungsmedium im Kraftstoffbehälter verteilt, vorzugsweise durch Bewegen des Kraftstoffbehälters.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man den Kraftstoffbehälter zur Verteilung des Beschichtungsmediums schwenkt, ähnlich wie bei einem Rotationssinterverfahren.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass man überschüssiges Beschichtungsmedium nach dessen Verteilung aus dem Kraftstoffbehälter entfernt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass man das Austrocknen des Beschichtungsmediums durch Wärmeeinwirkung und/oder Bestrahlung, vorzugsweise UV- oder IR-Bestrahlung unterstützt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichtungsmedium einen aushärtbaren Kunststoff umfasst.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichtungsmedium ein Polyamidepoxid umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Erzeugung der Sperrschicht (13, 14) weitere notwendige funktionelle Bauteile (11, 12) an den Kraftstoffbehälter montiert werden.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Erzeugung der Sperrschicht wesentliche funktionelle Bauteile für einen Kraftstofftank, insbesondere Leitungen (11), Verbindungsstellen, Nippel (12), Einfüllrohre und dergleichen an den Kraftstoffbehälter montiert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Erzeugung der Sperrschicht alle Bauteile, für deren Anbringung Schweißvorgänge notwendig sind, an dem Kraftstoffbehälter angebracht werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass durch Beschichtung eine Sperrschicht (13, 14) erzeugt wird, die sich auf die innere Oberfläche des Kraftstoffbehälters (10) und/oder die innere Oberfläche von an den Kraftstoffbehälter angeschlossenen Leitungen (11), Einfüllrohren und dergleichen erstreckt.
Kraftstoffbehälter insbesondere für Kraftfahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, dass dieser nach einem Verfahren mit den Merkmalen eines der Ansprüche 1 bis 11 hergestellt wurde.