DE19944579B4

DE19944579B4 - Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffbehälters

Info

Publication number: DE19944579B4
Application number: DE19944579A
Authority: DE
Inventors: Gary Sanderson; Michael Kloess; Pierre Delbarre
Original assignee: TI Automotive Technology Center GmbH
Current assignee: TI Automotive Technology Center GmbH
Priority date: 1999-09-17
Filing date: 1999-09-17
Publication date: 2011-01-05
Anticipated expiration: 2019-09-18
Also published as: DE19944579A1; JP2001105476A; JP4323702B2; US6645421B1

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffbehälters, insbesondere eines Kraftstofftanks, bei dem
– ein im wesentlichen hohlzylindrischer erster Vorformling (14) und ein im wesentlichen ballon- oder schlauchförmiger zweiter Vorformling (16) in einer zunächst geöffneten Blasform (12) angeordnet werden, wobei der zweite Vorformling (16) im Zylinderinnenraum des ersten Vorformlings (14) angeordnet wird;
– die Blasform (12) geschlossen und zunächst der erste Vorformling (14) ausgeformt wird; und
– danach der zweite Vorformling (16) so weit ausgeformt wird, dass er mit seiner Außenfläche zumindest teilweise an der Innenfläche des ersten Vorformlings (14) anliegt,
– wobei der erste und der zweite Vorformling (14, 16) von gegenüberliegenden Seiten aus in die Blasform (12) eingeführt werden und
– wobei der zweite Vorformling (16) vor dem Einführen in die Blasform (12) auf einem Blasdom (18) angeordnet wird, der einen radial inneren, mit dem Inneren des zweiten Vorformlings (16) kommunizierenden Zuluft- und Abluftkanal (20) sowie...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffbehälters, insbesondere eines Kraftstofftanks.
Kunststoffbehälter werden häufig mittels eines Blasformverfahrens hergestellt. Hierzu wird eine in der Regel zweigeteilte Blasform verwendet, deren Innenkontur der späteren Außenkontur des herzustellenden Behälters entspricht. Ein Vorformling wird in die geöffnete Blasform eingeführt, die Blasform wird geschlossen und der Vorformling dann mittels Druckluft so weit ausgeformt, bis er an der Innenwandung der Blasform anliegt und deren Gestalt annimmt. Die Druckluft wird mittels eines Blasdorns zugeführt, der von einer Seite her in den Randbereich der Blasform eingeführt wird. Beim Schließen der Blasform wird dabei auch der eine Endbereich des Vorformlings an den Hals des Blasdorns angepreßt, wodurch nach Beendigung des Ausformens eine entsprechende Öffnung in dem Behälter geschaffen wird, die beispielsweise bei Kraftstofftanks zur Aufnahme des Kraftstoff-Einfüllstutzens dienen kann. Obwohl mit einem derartigen Verfahren Behälter kostengünstig hergestellt werden können, ist es damit bisher nur möglich, einwandige Behälter herzustellen. Insbesondere bei Kraftstofftanks besteht jedoch das Bedürfnis, Behälter mit mehr als einer Wandung oder Schicht aus unterschiedlichen Materialien herzustellen, um den verschiedensten Anforderungen, beispielsweise hinsichtlich mechanischer Stabilität und Permeationsbeständigkeit gegen Kraftstoffdämpfe, gerecht zu werden. Die Herstellung derartiger Behälter erforderte bisher aufwendige, mehrstufige Herstellungsverfahren. Ein Verfahren zur Herstellung mehrwandiger Behälter ist aus der US 5 989 482 A bekannt, die als nächstkommender Stand der Technik angesehen wird.
Ausgehend hiervon besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Verfahrender eingangs genannten Art dahingehend weiterzuentwickeln, dass eine verbesserte Herstellung mehrwandiger Behälter in einer einzigen Blasform möglich wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird die Merkmalskombination des Patentanspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Die Erfindung geht vor allem von der Erkenntnis aus, dass möglich ist, mehr als einen Vorformling gleichzeitig in der Blasform anzuordnen, wobei die verschiedenen Vorformlinge aus unterschiedlichen Materialien bestehen können, und diese dann mittels eines speziellen Blasdorns nachein- ander auszuformen. Gemäß der Erfindung wird daher vorgeschlagen, dass

– ein im wesentlicher hohlzylindrischer erster Vorformling und ein im wesentlichen ballon- oder schlauchförmiger zweiter Vorformling in einer zunächst geöffneten Blasform angeordnet werden, wobei der zweite Vorformling im Zylinderinnenraum des ersten Vorformlings angeordnet wird;
– die Blasform geschlossen und zunächst der erste Vorformling ausgeformt wird; und
– danach der zweite Vorformling so weit ausgeformt wird, dass er mit seiner Außenfläche zumindest teilweise an der Innenfläche des ersten Vorformlings anliegt,
– wobei der erste und der zweite Vorformling von gegenüberliegenden Seiten aus in die Blasform eingeführt werden, und
– wobei der zweite Vorformling vor dem Einführen in die Blasform auf einem Glasdorn angeordnet wird, der einen radial inneren, mit dem Innenraum des zweiten Vorformlings kommunizierenden Zuluft- und Abluftkanal sowie mindestens einen radial äußeren Zuluft- und Abluftkanal zum Ausformen des ersten Vorformlings aufweist.

Soweit mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Kraftstofftank hergestellt werden soll, kann der erste Vorformling, der die äußere Hülle des fertigen Behälters bilden soll, mittels eines Extrusionsverfahrens aus einem hochdichten Polyethylen (HDPE) hergestellt werden, um eine schlagzähe Außenhülle zu bilden, während der zweite Vorformling, der eine innere Lage des Behälters bilden soll, mittels eines Spritzgussverfahrens aus einem für Kohlenwasserstoffe im wesentlichen undurchlässigen Material hergestellt werden kann. Der zweite Vorformling wird dann vor dem Einführen in die Blasform zweckmäßig erwärmt, beispielsweise auf eine Temperatur von 150 bis 200°C.
Während der zweite Vorformling vor dem Einführen in die Blasform bereits auf dem Blasdorn angeordnet ist, wird der blasdornseitige Endbereich des ersten Vorformlings erst beim Schließen der Blasform an einen bezüglich des zweiten Vorformlings radial außen liegenden Bereich des Blasdorns angepress.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung wird nach dem Schließen der Blasform zunächst der erste Vorformling mit einem Überdruck ausgeformt, während dabei der zweite Vorformling mit einem geringeren Druck als dem zum Ausformen des ersten Vorformlings verwendeten Druck beaufschlagt wird, um ein Kollabieren des zweiten Vorformlings während des Ausformens des ersten Vorformlings zu vermeiden. Nachdem das Ausformen des ersten Vorformlings beendet ist, wird dort vor dem Ausformen des zweiten Vorformlings der Druck reduziert, um die Außenhülle des Behälters in der Form zu stabilisieren und ein Kollabieren zu verhindern. Danach kann der zweite Vorformling ausgeformt werden. Nach einer gewissen Abkühlzeit kann dann der Druck abgelassen werden und der fertige Behälter aus der Blasform entnommen werden.
In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung kann eine Blasform mit einem oder mehreren, vorzugsweise rippenartigen, nach innen weisenden Vorsprüngen verwendet werden. Der zweite Vorformling kann dann so weit ausgeformt werden, dass er mit seiner Außenfläche an den rippenartigen Vorsprüngen an der Innenfläche des ersten Vorformlings anliegt, während in den übrigen Bereichen ein Spaltraum zwischen den ausgeformten Vorformlingen verbleibt.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen
1 eine aus zwei Hälften bestehende, geöffnete Blasform mit zwei darin angeordneten Vorformlingen, wobei der zweite Vorformling auf einem Blasdorn angeordnet ist;
2 die Blasform gemäß 1 im geschlossenen Zustand nach dem Ausformen der zwei Vorformlinge; und
3 ein Detail aus 2.
1 zeigt eine aus zwei Hälften 10, 10 bestehende, insgesamt mit 12 bezeichnete Blasform in geöffnetem Zustand. Zwischen den Hälften 10, 10' sind ein erster Vorformling 14 und ein zweiter Vorformling 16 angeordnet. Der erste Vorformling 14 weist eine hohlzylindrische Gestalt auf und ist mittels eines dem Blasformverfahren vorgeschalteten Extrusionsverfahrens aus einem hochdichten Polyethylen (HDPE) hergestellt. Der zweite Vorformling 16 weist eine ballon- oder schlauchförmige Gestalt auf und ist in einem dem Blasformverfahren ebenfalls vorgeschalteten Spritzgussverfahren aus einem für Kohlenwasserstoffe undurchlässigen Material hergestellt. Vor dem Einführen in die Blasform wird der zweite Vorformling 16 auf einem Blasdorn 18 angeordnet und in einem sich außerhalb der Blasform befindlichen Ofen auf etwa 150 bis 200°C vorgewärmt.
Der Blasdorn 18 weist einen zentralen Zuluft- und Abluftkanal 20 auf, der mit dem Innenraum des zweiten Vorformlings 16 kommuniziert, sowie zwei radial äußere Zuluft- und Abluftkanäle 22, die nach dem Schließen der Blasform 12 mit dem Zylinderinnenraum des ersten Vorformlings 14 kommunizieren. Um den zweiten Vorformling 16 auf dem Blasdorn 18 anordnen zu können, Ahne die Zuluft- und Abluftkanäle 22 zu blockieren, weist der Blasdorn 18 an seinem blasformseitigen Ende eine im Durchmesser reduzierte Partie 24 auf.
Die Innenhöhlung der Blasform 12 ist weiterhin mit mehreren rippenartigen, nach innen weisenden Vorsprüngen 26, 26', 26'' versehen, die während des Ausformens der Vorformlinge entsprechende Eindellungen an diesen erzeugen. Diese Eindellungen in der Wandung des fertigen Behälters dienen zum einen zur Aussteifung des Behältergehäuses. Zum anderen bieten die Eindellungen an der äußeren Gehäusewandung Anlageflächen für die innere Gehäusewandung, so dass beim Ausformen des zweiten Vorformlings 16 bei Bedarf ein Spaltraum zwischen den Wandungen bestehen bleiben kann.
Nachdem die Vorformlinge 14, 16 in der Blasform 12 angeordnet sind, wird diese in bekannter Weise geschlossen und die Ausformung der Vorformlinge 14, 16 begonnen. Dabei wird zunächst der erste Vorformling 14 ausgeformt, indem dessen Zylinderinnenraum über die Zuluft- und Abluftkanäle 22 mit einem Druck beaufschlagt wird. Um dabei ein Kollabieren des zweiten Vorformlings 16 zu verhindern, wird dieser über den Zuluft- und Abluftkanal 20 ebenfalls mit Druck beaufschlagt, der jedoch nicht so groß ist, dass er zu einer Ausformung des Vorformlings 16 führen würde. Sodann wird der zum Ausformen des ersten Vorformlings 14 verwendete Druck bis auf einen Restwert reduziert, um den Vorformling 14 in der Blasform 12 zu stabilisieren. Anschließend wird der zweite Vorformling 16 ausgeformt, indem er über den Zuluft- und Abluftkanal 20 mit einem Druck beaufschlagt wird.
Wie in 2 und 3 dargestellt, wird der zweite Vorformling 16 nur so weit ausgeformt, dass er mit seiner Außenfläche an den Vorsprüngen 26, 26', 26'' anliegt, während im übrigen ein Spaltraum 28 zwischen den Wandungen verbleibt. Durch den Blasdorn 18 wird in dem Behälter eine Öffnung gebildet, die im Falle eines Kraftstofftanks zur Montage des Kraftstoff-Einfüllstutzens dienen kann. Nach einer gewissen Abkühlzeit kann der fertige Behälter aus der Blasform 12 entfernt werden.
Zusammenfassend ist folgendes festzuhalten:
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffbehälters, insbesondere eines Kraftstofftanks. Um in einer einzigen Blasform einen mehrwandigen Behälter herstellen zu können, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, dass ein im wesentlichen hohlzylindrischer erster Vorformling 14 und ein im wesentlichen ballon- oder schlauchförmiger zweiter Vorformling 16 in einer zunächst geöffneten Blasform 12 angeordnet werden, wobei der zweite Vorformling 16 im Zylinderinnenraum des ersten Vorformlings 14 angeordnet wird, die Blasform 12 geschlossen und zunächst der erste Vorformling 14 ausgeformt wird, und danach der zweite Vorformling 16 so weit ausgeformt wird, dass er mit seiner Außenfläche zumindest teilweise an der Innenfläche des ersten Vorformlings 14 anliegt.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffbehälters, insbesondere eines Kraftstofftanks, bei dem – ein im wesentlichen hohlzylindrischer erster Vorformling (14) und ein im wesentlichen ballon- oder schlauchförmiger zweiter Vorformling (16) in einer zunächst geöffneten Blasform (12) angeordnet werden, wobei der zweite Vorformling (16) im Zylinderinnenraum des ersten Vorformlings (14) angeordnet wird; – die Blasform (12) geschlossen und zunächst der erste Vorformling (14) ausgeformt wird; und – danach der zweite Vorformling (16) so weit ausgeformt wird, dass er mit seiner Außenfläche zumindest teilweise an der Innenfläche des ersten Vorformlings (14) anliegt, – wobei der erste und der zweite Vorformling (14, 16) von gegenüberliegenden Seiten aus in die Blasform (12) eingeführt werden und – wobei der zweite Vorformling (16) vor dem Einführen in die Blasform (12) auf einem Blasdom (18) angeordnet wird, der einen radial inneren, mit dem Inneren des zweiten Vorformlings (16) kommunizierenden Zuluft- und Abluftkanal (20) sowie mindestens einen radial äußeren Zuluft- und Abluftkanal (22) zum Ausformen des ersten Vorformlings (14) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Vorformling (16) vor dem Einführen in die Blasform (12) erwärmt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Vorformling (16) auf eine Temperatur von 150 bis 200°C erwärmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Vorformling (14, 16) aus unterschiedlichen Kunststoffmaterialien bestehen.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Vorformling (14) aus hochdichtem Polyethylen (HDPE) und der zweite Vorformling (16) aus einem für Kohlenwasserstoffe im wesentlichen undurchlässigen Material besteht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Vorformling (14) mittels eines Extrusionsverfahrens hergestellt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Vorformling (16) mittels eines Spritzgußverfahrens hergestellt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der blasdornseitige Endbereich des ersten Vorformlings (14) beim Schließen der Blasform (12) an den Hals des Blasdorns (18) angepreßt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Schließen der Blasform (12) zunächst der erste Vorformling (14) ausgeformt wird, während der zweite Vorformling (16) mit einem geringeren Druck als dem zum Ausformen des ersten Vorformlings (14) verwendeten Druck beaufschlagt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der zum Ausformen des ersten Vorformlings (14) verwendete Druck nach dem Ausformen auf einen geringeren Druck reduziert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Blasform (12) mit einem oder mehreren vorzugsweise rippenartigen, nach innen weisenden Vorsprüngen (26, 26', 26'') verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Vorformling (16) soweit ausgeformt wird, dass er mit seiner Außenfläche an den rippenartigen Vorsprüngen an der Innenfläche des ersten Vorformlings (14) anliegt, während in den übrigen Bereichen ein Spaltraum (28) zwischen den ausgeformten Vorformlingen verbleibt.