DE19814314B4 - Process for the production of hollow bodies made of thermoplastic material and hollow body produced by this process - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Herstellung von Hohlkörpern aus thermoplastischem Kunststoff, bei dem zunächst wenigstens zwei Teilkörper aus einem Ausgangsmaterial hergestellt und dann diese zu einem Gesamthohlkörper zusammengefügt werden und bei dem wenigstens einer der wenigstens zwei Teilkörper im Pressverfahren zwischen einer Matrize (13) und einer Patrize (12) geformt wird, wobei man für das Pressverfahren als Ausgangsmaterial für jeden einzelnen Teilkörper ein mehrschichtiges thermoplastisches Material verwendet, dadurch gekennzeichnet, dass als Ausgangmaterial für jeden einzelnen Teilkörper ein kollabierter Schlauch (11) mit wenigstens einer Sperrschicht (11c) verwendet wird.Process for the production of hollow bodies of thermoplastic material, in which initially at least two partial bodies are produced from a starting material and then these are joined together to form an overall hollow body and in which at least one of the at least two partial bodies is pressed between a female mold (13) and a male mold (12) is formed using a multilayer thermoplastic material as the starting material for each individual partial body, characterized in that a collapsed tube (11) with at least one barrier layer (11c) is used as starting material for each individual partial body.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Hohlkörpern aus thermoplastischem Kunststoff, bei dem zunächst wenigstens zwei Teilkörper hergestellt und dann zu einem Gesamthohlkörper zusammengefügt werden, wobei wenigstens einer der wenigstens zwei Teilkörper im Pressverfahren hergestellt wird.The present invention relates to a method for the production of hollow bodies made of thermoplastic material, wherein initially at least two partial bodies are produced and then joined together to form an overall hollow body, wherein at least one of the at least two partial bodies is produced by the pressing process.
Die Herstellung von Hohlkörpern aus thermoplastischem Kunststoff im so genannten Pressformverfahren ist aus dem Stand der Technik bekannt. Bei diesem Verfahren kann man durch Pressformen zunächst mehrere Teilkörper, z. B. zwei Halbschalen, herstellen, die anschließend zusammengefügt werden und beispielsweise durch Schweißen, Kleben oder andere Methoden miteinander zu dem gewünschten Hohlkörper verbunden werden. Im Gegensatz zu den anderen gängigen Herstellungsverfahren für derartige Behälter hat das Pressformen gewisse Vorteile. Gegenüber dem sonst häufig angewandten Blasformen besteht ein Vorteil z. B. darin, dass die Zykluszeiten kürzer sind. Beim Pressformen erreicht man definierte Wanddicken und dadurch ist es möglich, die für den Behälter notwendige Gesamtmasse und das Gewicht des Behälters zu reduzieren. Weiter kann man beim Pressformen engere Radien erzielen und somit ein bezogen auf die Oberfläche größeres Volumen erreichen. Die Prozessführung ist einfacher als beim Blasformen. Außerdem ist beim Pressformen eine gleichmäßigere Abkühlung des Formlings möglich, so dass in diesem geringere Spannungen auftreten. Dies ermöglicht wiederum eine maßgenauere Herstellung der Teile.The production of hollow bodies made of thermoplastic material in the so-called press molding process is known from the prior art. In this method, you can first by pressing several partial body, z. B. two half-shells, produce, which are then joined together and connected, for example, by welding, gluing or other methods together to form the desired hollow body. In contrast to the other common production methods for such containers, compression molding has certain advantages. Compared to the otherwise commonly used blow molding is an advantage z. Example is that the cycle times are shorter. When press molding reaches defined wall thicknesses and thereby it is possible to reduce the total mass required for the container and the weight of the container. Next you can achieve closer radii during compression molding and thus achieve a greater volume relative to the surface. The process is easier than blow molding. In addition, during compression molding a more uniform cooling of the molding is possible, so that occur in this lower voltages. This in turn allows a dimensionally accurate production of the parts.
Gegenüber dem Spritzgießen hat das Pressformen den Vorteil, dass sich Kunststoffe einsetzen lassen, die auch für das Blasformen geeignet sind. Die beim Blasformen gewonnenen Erkenntnisse über das Materialverhalten sind im Prinzip übertragbar. Dies hat den erheblichen Vorteil, dass keine zusätzlichen Versuche notwendig sind, bevor ein Material zum Einsatz kommt. Hieraus können sich beim industriellen Einsatz erhebliche Vorteile ergeben. Auch der mögliche Einsatz vorhandener Maschinen gegebenenfalls mit gewissen Modifikationen führt zu einer Verringerung des Investitionsaufwands.Compared with injection molding, compression molding has the advantage that plastics can be used which are also suitable for blow molding. The findings on the material behavior obtained during blow molding are in principle transferable. This has the considerable advantage that no additional tests are necessary before a material is used. This can result in significant benefits for industrial use. The possible use of existing machines, where appropriate with certain modifications, also leads to a reduction of the capital expenditure.
Das erfindungsgemäße Verfahren betrifft insbesondere die Herstellung von Hohlkörpern, aus denen Kraftstoffbehälter, z. B. für die Automobilindustrie, gefertigt werden. Bei der Fertigung solcher Kraftstoffbehälter bestehen hohe Anforderungen an das Material, insbesondere im Hinblick auf den Schutz der Behälterwandung gegen Permeation durch den Kraftstoff.The inventive method relates in particular to the production of hollow bodies from which fuel tank, for. B. for the automotive industry. In the production of such fuel tanks, there are high demands on the material, in particular with regard to the protection of the container wall against permeation by the fuel.
Aus der
Des Weiteren ist ein Kunststoff-Kraftstoffbehälter bekannt, der aus unterschiedlichen Materialien besteht und eine Sperrschicht gegen Permeation aufweist. Die Materialien werden durch ein Coextrusions-Blasformen zum Kraftstoffbehälter gefertigt.Furthermore, a plastic fuel tank is known, which consists of different materials and has a barrier to permeation. The materials are made by coextrusion blow molding to the fuel tank.
Gegenüber diesem Stand der Technik besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Verfahren zu Herstellung von Hohlkörpern aus thermoplastischem Kunststoff der eingangs genannten Gattung zu schaffen, bei dem die vorgenannten Probleme nicht auftreten und das vielfältigere Anwendungsmöglichkeiten zulässt.Compared to this prior art, the object of the present invention is to provide a method for producing hollow bodies made of thermoplastic material of the type mentioned, in which the aforementioned problems do not occur and the more diverse applications allows.
Die Lösung dieser Aufgabe liefert ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung von Hohlkörpern aus thermoplastischem Kunststoff der eingangs genannten Gattung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs.The solution to this problem provides an inventive method for the production of hollow bodies made of thermoplastic material of the aforementioned type with the features of the main claim.
Die Erfindung betrifft weiter nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Hohlkörper, insbesondere für die Verwendung zur Fertigung von Kraftstoffbehältern. The invention further relates to hollow bodies produced by the process according to the invention, in particular for use in the manufacture of fuel tanks.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass man einen kollabierten Schlauch mit wenigstens einer Sperrschicht als Ausgangsmaterial verwendet, der dann gepresst wird. Damit kann man den vorgenannten Nachteil vermeiden, dass erst während des Pressvorganges zunächst eine Verbindung mehrerer Schichten des Ausgangsmaterials hergestellt wird, wie dies in dem vorgenannten Stand der Technik der Fall war.The method according to the invention is characterized in that a collapsed tube with at least one barrier layer is used as starting material, which is then pressed. Thus, one can avoid the aforementioned disadvantage that only during the pressing process, first, a compound of several layers of the starting material is produced, as was the case in the aforementioned prior art.
Die aneinander liegenden Innenflächen des kollabierten Schlauchs können miteinander verschmolzen werden. Aus der Verwendung eines solchen schlauchförmigen Materials als Ausgangsmaterial für das Verfahren ergibt sich ein ganz wesentlicher Vorteil, der darin liegt, dass man ein bereits getestetes Ausgangsmaterial verwenden kann, das bereits in industriellen Anwendungen im Blasformverfahren zur Anwendung kommt. Dieser Vorteil ist ganz erheblich, wenn man bedenkt, dass umfangreiche Materialprüfungen notwendig sind, wenn man ein neues Material z. B. für die Herstellung von Kraftstofftanks für die Automobilindustrie einsetzen möchte. In der Regel ist dabei eine emissionsmäßige Prüfung notwendig – Tests, in denen die Alterungsbeständigkeit der eingesetzten Kunststoffe geprüft wird, sowie außerdem auch Belastungstests (Crash-Tests), in denen zum Beispiel die Druckbelastbarkeit und die Sicherheit bei Einwirkung mechanischer Einflüsse, wie sie zum Beispiel bei einem Unfall auftreten können, geprüft wird. All diese Untersuchungen können also im vorliegenden Fall zumindest weitgehend entfallen, da erfindungsgemäß Ausgangsmaterialien zum Einsatz kommen können, deren Eignung für andere Formgebungsverfahren, zum Beispiel das Blasformen, bereits bekannt ist.The abutting inner surfaces of the collapsed tube can be fused together. From the use of such a tubular material as a starting material for the process, there is a very significant advantage in that one can use an already tested starting material, which is already used in industrial applications in the blow molding process. This advantage is quite significant, considering that extensive material testing is necessary when a new material z. B. would like to use for the production of fuel tanks for the automotive industry. As a rule, an emissions test is necessary - tests in which the aging resistance of the plastics used is tested, as well as stress tests (crash tests), in which, for example, the compressive strength and safety under the influence of mechanical influences, such as in an accident, is checked. All of these investigations can thus be omitted in the present case, at least largely, since starting materials according to the invention can be used whose suitability for other shaping processes, for example blow molding, is already known.
Gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann man bei Verwendung von schlauchförmigem Ausgangsmaterial Coextrusionsmaterial verwenden.According to one embodiment of the method according to the invention can be used when using tubular starting material coextrusion material.
Da im Rahmen der vorliegenden Erfindung gemäß einer bevorzugten Variante an die Herstellung von Hohlkörpern für die Fertigung von Kraftstoffbehältern gedacht ist, weist das mehrschichtige Ausgangsmaterial wenigstens eine Sperrschicht auf. Die Sperrschicht hat den Zweck, die Permeation des Behälters durch den Behälterinhalt zu verhindern. Zu diesem Zweck ist es alternativ auch möglich, später zum Beispiel eine Fluorierung des Behälters vorzunehmen.Since in the context of the present invention, according to a preferred variant, the production of hollow bodies for the production of fuel tanks is intended, the multilayer starting material has at least one barrier layer. The barrier layer has the purpose of preventing the permeation of the container through the container contents. For this purpose, it is alternatively also possible to carry out, for example, a fluorination of the container later.
Die erfindungsgemäße Formgebung im Pressverfahren hat gegenüber anderen Verfahren zur Herstellung von Hohlkörpern aus thermoplastischem Kunststoff weitere Vorteile. Gegenüber dem Tiefziehverfahren besteht der Vorteil, dass man nicht so viel Material vorhalten muss, insbesondere für Bereiche, die bei der Verformung stark gedehnt werden. Weiterhin hat man gegenüber dem Tiefziehverfahren ebenso wie gegenüber dem Blasformen den Vorteil, dass ein geringerer Verzug im Material gegeben ist. Dies ist insbesondere darauf zurückzuführen, dass beim Pressen im Gegensatz zu den anderen genannten Verfahren die beiden Pressteile, das heißt also die Matrize und die Patrize, gleichmäßig gekühlt werden können. Dies führt zu geringeren Spannungen im Material und verhindert zum Beispiel die Bildung von Beulen. Im Rahmen der Erfindung ist es bevorzugt, durch das erfindungsgemäße Verfahren Hohlkörper herzustellen, die zur Fertigung von Kraftstoffbehältern verwendet werden. Bei dieser bevorzugten Anwendung ergeben sich weitere Vorteile des Verfahrens. Zum Beispiel können für den Kraftstoffbehälter notwendige Teile wie beispielsweise Schwallwände vor der Verbindung der Teilkörper zu dem gesamten Hohlkörper, zum Beispiel durch Verschweißen, durch einfache Verfahrensschritte eingebracht werden. Beispielsweise kann man solche Schwallwände oder andere notwendige Zubehörteile des Kraftstoffbehälters einschweißen, anclipsen oder einlegen.The molding according to the invention in the pressing process has other advantages over other processes for the production of hollow bodies made of thermoplastic material. Compared to the deep-drawing process, there is the advantage that you do not have to hold so much material, especially for areas that are greatly stretched during deformation. Furthermore, you have the advantage compared to the thermoforming process as well as compared to the blow molding that a lower distortion in the material is given. This is due in particular to the fact that during pressing, in contrast to the other methods mentioned, the two pressed parts, that is to say the die and the male part, can be cooled uniformly. This leads to lower stresses in the material and prevents, for example, the formation of dents. In the context of the invention, it is preferable to produce by the inventive method hollow body, which are used for the production of fuel tanks. In this preferred application, there are further advantages of the method. For example, necessary for the fuel tank parts such as baffles before the connection of the body part to the entire hollow body, for example by welding, are introduced by simple steps. For example, such baffles or other necessary accessories of the fuel tank can be welded, clipped or inserted.
Die generellen Vorteile des Pressverfahrens gegenüber dem Blasformen beziehungsweise gegenüber dem Spritzgießen sind oben angeführt. Diese Vorteile kommen auch dem erfindungsgemäßen Verfahren zugute. Bislang wurde jedoch beim Pressverfahren in der Regel entweder von einer Masse ausgegangen, zum Beispiel angeschmolzenes Pulver oder Granulat im warmplastischen Zustand, oder es wurde homogenes plattenförmiges Material verwendet. Im Rahmen der Untersuchungen zur vorliegenden Erfindung konnte überraschend festgestellt werden, dass sich auch mehrschichtiges thermoplastisches Material, vorzugsweise Coextrusionsmaterial, im Pressverfahren verarbeiten lässt.The general advantages of the pressing process compared to blow molding or injection molding are mentioned above. These advantages also benefit the process of the invention. So far, however, was usually assumed in the pressing process either from a mass, for example, fused powder or granules in the hot plastic state, or it was used homogeneous plate-shaped material. In the context of the investigations on the present invention, it has surprisingly been found that multilayer thermoplastic material, preferably coextrusion material, can also be processed by the pressing process.
Bevorzugte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Aufgabenlösung ergeben sich aus den in den Unteransprüchen genannten Merkmalen. Weitere Vorteile der Erfindung sind der nachfolgenden Detailbeschreibung entnehmbar.Preferred developments of the task solution according to the invention emerge from the features mentioned in the subclaims. Further advantages of the invention are the following detailed description removable.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben. Dabei zeigen:The invention will be described in more detail by means of embodiments with reference to the accompanying drawings. Showing:
Zunächst wird auf die
Die Vorrichtung umfasst weiterhin ein Werkzeug für die Verformung, wobei dieses zweiteilig ist und eine Matrize
Für den Verformungsvorgang fahren Matrize
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