DE2046013B2

DE2046013B2 - Verfahren zum auskleiden von metallkoerpern mit einer folie aus thermoplastischem kunststoff

Info

Publication number: DE2046013B2
Application number: DE19702046013
Authority: DE
Inventors: Bernard Paris Baumann
Original assignee: Cegedur Societe de Transformation de lAluminium Pechiney SA
Current assignee: Cegedur Societe de Transformation de lAluminium Pechiney SA
Priority date: 1969-09-18
Filing date: 1970-09-17
Publication date: 1973-03-01
Also published as: ES383724A1; DE2046013A1; FR2058621A5; DE2046013C3; US3794203A; GB1305804A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auskleiden von Metallkörpern, insbesondere Kraft- und Brennstoffbehältern, mit einer Folie aus thermoplastischem Kunststoff, bei dem die Folie erhitzt und an den Metallkörper durch Evakuieren des Zwischenraumes zwischen ihm und der Folie angeformt wird.

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, ^geSSs ErfordeSs?°m Blech Löcher vorzusehen, ist ipsoferiTnachteiHg, als die Löcher den Blechkorper ■c Si-» die Herstellungskosten erhohen und das \Wehen des Biechkörpers verschlechtern.

Der Kriimiuug Hegt deshalb die Aufgabe zuunnuie 'hs eingangs beschriebene Verfahren derart SizutScn/daß der Metallkörper weder geschwächt noüi vciuiiätültot wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemaß dadurdi gelöst daß an der Innenwand des Körpers eine Vaku-_2S Snleitune angeordnet wird, durch deren seitliche Äbsaugeiöchcr das Evakuieren des Zwischenraumes ⁰¹Bef' einer bevorzugten Ausführungsweise dieses Verfahrens wird die Vakuumleitung aus gasdurchlässieem Schaumstoff hergc teilt. _

Venn der ausgekleidete Metallkörper einen oder mehrere von seiner Innenwand nach innen ragende Vorspringe aufweisen soll, kann gemäß einem weiteren Erfindungsmcrkmal der Kern des bzw. jedes « Vorsprung von einem zwischen der Innenwand des Metallkörper und der Folie angeordneten und an die Vakuumleitung angeschlossenen, gasdurchlässigen Einsatzstück gebildet werden. Das Einsatzstuck kann beispielsweise aus offenporigem, wärmehärtendem Schauostoff gebildet werden; statt dessen kann das Einsatzstück aber auch von einem gelochten Profil gebildet werden.

Wenn die Kunststoffauskleidung glatt sein soll, wird die Vakuumleitung zweckmäßigerweise in Nuten angeordnet, die in die Innenwand des Metallkörpers eingearbeitet sind.

Zum Herstellen von Kraftstoffbehältern werden vorzugsweise zwei Metallwannen, die mit an ihnen ausgebildeten Randflanschen aneinander befestigbar sind, mit Kunststoffauskleidungen bis an die Randflansche versehen und aneinander befestigt.

Vorzugsweise wird dabei der Boden jeder der beiden Metallwannen mit einer nach innen weisenden Wölbung und mindestens einem vor dem Zusammen-5j bau der beiden Metallwannen über die Teilungsebene hinausragenden, im wesentlichen mittig zwischen den Seitenwänden angeordneten Fortsatz versehen, der die Wannenböden beim Zusammenbau derart nach außen drückt, daß die Seitenwände eine Bandagenwirkung auf die Kunststoffauskleidung ausüben.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand schemalischer Zeichnungen mehrerer Ausführungsbeispiele mit weiteren Einzelheiten erläutert. Es zeigt Fig. 1 eine ebene Folie aus thermoplastischem Kunststoff,

F i g. 2 ein Einsatzstück aus porösem und luftdurchlässigem Werkstoff,

Fig. 3 einen mit thermoplastischem Kunststoff ausgekleideten Hohlkörper aus Metall im Querschnitt,

I- i g. 4 eine Ausführungsform eines Vakuumschlauches in Draufsicht,

Fig.5 einen Schnitt längs der Linie A-A in

F; g. 4,

F i g. 6 einen Querschnitt durch eine anders gestallt Vakuumleitung, die in eine Nut des Metallhohlkö^rpers eingebettet ist, _xo

F i g. 7 einen Längsschnitt durch einen Brennstoffbehälter,

Fig. 8 die' Kunststoffauskleidung der unteren Hälfte des Behälters gemäß F i g. 7 im Längsschnitt,

Fig.9 dieselbe Kunststoffauskleidung im Querschnitt,

F i g. 10 dieselbe Kunststoff auskleidung in Draufsicht,

F i g. 11 die Kunststoffauskleidung der oberen Beh !terhälfte im Längsschnitt,

Tig. 12 dieselbe Kunststoff auskleidung im Querschnitt,

F i g. 13 eine Draufsicht der Kunststoffauskleiduna gemäß Fig. 11 und 12,

Fig. 14 eine Hälfte eines anderen Behälters mit verdichteter Kunststoff auskleidung.

Der in Fig.3 dargestellte Hohlkörper! ist durch Tiefziehen aus Metallblech hergestellt; er könnte aber auch nach einem anderen Verfahren, beispielsweise durch Gießen, hergestellt sein. Der Metallkörper 2 weist eine Auskleidung 10 auf, die dadurch hergestellt worden ist, daß auf die Ränder 21 des Metallkörpers eine zuvor erhitzte Folie 1 aus thermoplastischem Kunststoff, beispielsweise Polyäthylen, aufgelegt worden ist und im Zwischenraum zwischen dieser Folie und dem Metallkörper ein Unterdruck, der im folgenden einfach als Vakuum bezeichnet wird, erzeugt worden ist.

Der Zwischenraum zwischen der Folie und dem Metallkörper wird durch ein Vakuumrohr 3 cvakuicrt, das Löcher 3! aufweist, am Boden des Hohlkörpers aus Metall angeordnet und durch eine Leitung 39 mit einer Vakuumpumpe verbunden ist. Die erhitzte Folie verformt sich unter der Wirkung des Atmosphärendruckes und legt sich an die Innenwand des Hohlkörpers an, so daß die Auskleidung 10 aus thermoplastischem Kunststoff entsteht. Es ist vorteilhaft, wenn die Folie 1 zuvor mit einem Adhäsionsmittel bestrichen worden ist, damit sie vollständig festhaftet. Das Vakuumrohr 3 ist ein verlorenes Bauteil, d.h., es bleibt zwischen der Auskleidung 10 und dem Metallkörper 2 eingebaut.

Die eine Seitenwand 22 des Metallkörpers weist eine gewisse Abschrägung auf, während die gegenüberliegende Seitenwand 23 zwei Bereiche umfaßt, von denen der untere Bereich 231 auf dem Boden 24 des Metallkörpers senkrecht steht und nur der obere Bereich 232 eine Abschrägung oder Verjüngung aufweist; daraus ist ersichtlich, daß der Hohlkörper aus Metall eine Ausformschräge nicht aufzuweisen ^Ko braucht.

Wenn die Kunststoffauskleidung eine nach innen weisende Ausbauchung 12 aufweisen soll, kann gemäß F i g. 3 an die Vakuumlcitung 3 an der gewünschten Stelle ein poröses, luftdurchlässiges Einsatzslück 35 dadurch angeschlossen sein, daß sich eine Zweigleitung 34 der Vakuumleitung durch das Zwischenstück hindurch erstreckt. Das Einsatzstück kann beispielsweise ein Quader aus offenporigem Schaumstoff aus einem wärmehärtendem Kopolymer sein. Als Einsatzstück kann aber auch ein gelochtes Metall- oder Kunststoffprofil vorgesehen sein; in diesem Fall kann das Profil selbst einen Zweig der Vakuumleitung bilden.

Wenn man die Leitung 3 evakuiert, verformt sich die thermoplastische Folie 1 derart, daß sie um das Einsatzstück 35 herum eine Erhebung 12 bildet.

Die Leitung 3 kann von beliebiger Bauart sein, beispielsweise kann ihr Querschnitt gemäß F i g. 3 kreisförmig oder gemäß Fig.5 abgeflacht oder gemäß F i g. 6 rechteckig sein. Bei der abgeflachten Querschnittsform gemäß Fig.5 ist es zweckmäßig, wenn an der Innenseite der Leitung 3 Rippen 32 angeordnet sind, die verhindern, daß die Leitung vollständig flachgedrückt und dadurch verschlossen wird; die Rippen verhindern außerdem, daß sich eine wellige Oberfläche ergibt. Die Leitung 3 kann aus Metall oder Kunststoff bestehen und kann starr oder biegsam sein.

Die in Fig.4 und 5 dargestellte Rohr- oder Schlauchleitung 3 weist außen Quemuten 33 auf, in die der Werkstoff der in der Hitze erweichten Folie 1 eindringen kann. Die Leitung weist ferner eine ebene Sohle 30 auf, die mit einem Adhäsionsmittel 301 beschichtet ist; das Adhäsionsmittel ist durch eine Folie 302 geschützt, die sich beim Verlegen der Leitung wegen der Nuten 33 leicht abziehen läßt.

An den Innenwänden des Metallhohlkörpers 2, vor allem an dessen Boden 24, können gemäß F i g. 6 Nuten 25 vorgesehen sein, in denen sich die Vakuumleitung 3 verlegen läßt.

Die Vakuumleitung 3 kann auch abseits von der Ebene, in der sich der Hohlkörper mit einem zweiten, beispielsweise gleichen Hohlkörper zusammenfügen läßt, durch eine Öffnung nach außen geführt sein, die in die Wand des Hohlkörpers eingearbeitet ist und durch die sich ein Rohrstutzen erstreckt; in diesem Fall ist die Vakuumleitung zwischen der Metallwand und dem Rohrstutzen festgehalten.

Die beschriebene Gestaltung eignet sich besonders für Kraftstoffbehälter für Schienen- und Straßenfahrzeuge. Für diesen Verwendungsfall benutzt man zwei Hohlkörper, die dem im Vorstehenden beschriebenen entsprechen und Rand an Rand aneinander befestigt sind, so daß sie einen vollständig geschlossenen Behälter ergeben.

Ein solcher Behälter ist in Fig.7 dargestellt; er setzt sich aus einer unteren Hälfte 4 und einer oberen Hälfte 5 zusammen. Die untere Hälfte 4 umfaßt eine Metallwanne 4OT, die beispielsweise durch Tiefziehen hergestellt ist und in der in der beschriebenen Weise durch Warmverformung eine Auskleidung aus einer thermoplastischen Kunststoffolie 402, beispielsweise aus Polyäthylen von hoher Dichte, mittels Vakuumleitungen 41 hergestellt ist; die Vakuumleitungen umfassen einen oder mehrere Anschlüsse 411, die mit mindestens einer Vakuumquelle verbunden sind. In der unteren Wanne sind Versteifungselemente 42 angeordnet, bei denen der Kunststoff am Metall befestigt ist, sowie Versteifungselemente 43, bei denen der Kunststoff durch ein Zwischenstück 431 aus Schaumstoff mit kommunizierenden Poren vom Metall getrennt ist.

Die obere Hälfte kann vollständig oder annähernd symmetrisch zur unteren Hälfie sein. Sie umfaßt ebenfalls eine Metallwanne 501, in der eine ther-

nioplastische Folie 502 mittels Vakuumleitungen schriebenen Weise durch Warmverformung ausge-

warmverformt ist; die Vakuumleitungen umfassen kleidet, Einzelteile bearbeitet und das Sieb 552 befe-

einen oder mehrere Anschlüsse 511, die mit min- stigt worden ist, werden die Rohre 541 und 551 ein-

destens einer Vakuumquelle verbunden sind. In gesetzt; das Einsetzen des Rohrs 551 ist dadurch er-Verlringerung der Versteifungselemente 42 weist 5 leichtert, daß das Sieb einen trichterförmigen Aufsatz

auch die obere Behälterhälfte Versteifungselemente 5521 aufweist. Dann werden die beiden Behälterhälf-

52 auf. ten 4 und 5 zusammengefügt, wobei sie sich zuerst Die Behälterhälften 4 und 5 umfassen ferner eine mit den Kunststoffdichtflächen 404 und 504 berüh-

Anzahl unentbehrlicher Zubehörteile: Die untere Be- ren, an diesen verschweißt oder verklebt werden, sich hälterhälfte umfaßt einen Entleerungsrohrstutzen 44, io dann mit den Metallflächen 403 und 503 berüh-

der als Pumpensumpf dient, einen Behälterteil 45 für ren, an denen sie ebenfalls zusammengeschweißt

die Kraftstoffreserve, der durch eine Kunststoffwand werden.

451 begrenzt ist. Die Kunststoffwand 451 ist bei der Der beschriebene Behälter vereinigt in sich die Vakuumverformung der thermoplastischen Folie 402 Vorteile der Metallwanne mit denjenigen der therdadurch entstanden, daß sich die Folie an ein nicht 15 moplastischen Auskleidung, nämlich die guten medargestelltes poröses Einsatzstück mit kommunizic- chanischen Eigenschaften (Zug-, Druck-, Biege- und renden Poren angelegt hat. Die untere Behälter- Knickfestigkeit), die Temperaturbeständigkeit und hälfte 4 umfaßt ferner den unteren Teil 46 eines Bc- somit leichte Wärmeabfuhr, die Gasdichtheit ruhigungsgefäßes, der durch eine Wand 461 begrenzt und Abriebfestigkeit des Metalls und die Eignung ist. Die obere Behälterhälfte 5 umfaßt einen Rohr- 20 zum Tiefziehen unter Vakuum, Schall- und Wärmestutzen 57, durch den sich der Kraftstoff in den Be- isolation und Korrosionsfestigkeit des Kunststoffs,
halter einfüllen läßt, den oberen Teil 56 des Beruhi- Die Metallwanne wird vorteilhafterweise aus einer gungsgefäßes, der durch eine die Wand 461 nach Aluminiumlegierung hergestellt; in diesem Fall hat oben verlängernde Wand 561 begrenzt ist und ein der Behälter ein bemerkenswert geringes Gewicht.
Schauloch 562 aufweist, in das sich ein nicht darge- 25 Bei der Weiterbildung gemäß Fig. 14 setzt sich stellter Füllungsstandanzeiger einbauen läßt. Die der Behälter aus zwei Hälften 6 zusammen, von deobere Behälterhälfte weist ferner Beruhigungswände nen nur eine dargestellt ist, und die wie beim vorigen

53 auf, die in die thermoplastische Folie eingearbei- Ausführungsbeispiel mit ihren offenen Seiten aneintet sind, sowie einen Rohrstutzen 54 für ein Entlüf- andergefügt werden. Der Boden 61 jeder Behältertungsrohr 541 und einen Rohrstutzen 55 als Durch- 30 hälfte 6 ist derart gewölbt, daß seine konkave Seite laß für ein Rohr 551, das an eine Kraftstoffpumpe nach außen weist. Im mittleren Bereich jeder Behälterfür den Motor des mit dem Behälter ausgerüsteten hälfte ist ein Klotz 62 oder eine Wand angeordnet, Fahrzeugs verbunden ist und das sich durch ein am dessen oder deren freies Ende 621 über die Teilungsoberen Ende des Pumpensumpfes 44 befestigtes Sieb ebene 60 hinausragt. Wenn die beiden Behälterhälf-552 erstreckt. 35 ten 6 zusammengefügt werden, stoßen die freien En-

Weitere Einzelheiten des in F i g. 7 insgesamt dar- den 621 beider Hälften aufeinander, so daß eine gestellten Behälters sind aus den F i g. 8 bis 13 er- Kraft aufgebracht werden muß, um die beiden Hälfsichtlich, in denen der Deutlichkeit halber nur die ten vollständig zusammenzufügen. Infolgedessen wirwarmverformte Folie ohne die als Formen dienenden ken an den Seitenwänden 63 und 64 vom äußeren Metallwannen und ohne die Vakuumleitungen und 40 Metallmantel auf die Kunststoffauskleidung Kräfte, deren Anschlüsse an die Vakuumquellen dargestellt die einer Bandagierung der Auskleidung durch das sind. Die verschiedenen Rohrstutzen sind durch Metall entsprechen.

Warmverformung in Aussparungen ausgebildet, die Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung

in die Metallwannen eingearbeitet sind; der Boden besteht die Vakuumleitung aus einem Schaumstoff

dieser Rohrstutzen ist anschließend gefräst oder 45 dessen Poren zumindest in Richtung zunehmenden

überdreht worden. Die Kunststoffschläuche oder Vakuums miteinander kommunizieren. Dieser

-rohre lassen sich mit diesen Rohrstutzen in bekann- Schaumstoff läßt sich durch unmittelbares Gießen

ter Weise zusammenfügen, beispielsweise durch oder durch Zerschneiden größerer Blöcke herstellen

Schweißen oder Kleben. und kann durch Fasern, beispielsweise nichtent-

Nachdem die Behälterhälften 4 und S in der be- 50 flammbare Fäden, verstärkt sein.

Hierzu 3 Blatt Zeichmingen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Auskleiden von Metallkörpern, insbesondere Kraft- und Brennstoffbehältern, mit einer Folie aus thermoplastischem Kunststoff, bei dem die Folie erhitzt und an den Metallkörper durch Evakuieren des Zwischenraums zwischen ihm und der Folie angeformt wird, dadurch gekennzeichnet, daß an der Innenwand des Körpers eine Vakuumleitung angeordnet wird, durch deren seitliche Absaugelöcher das Evakuieren des Zwischenraumes erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vakuuuleitung (62; 93; 931) aus gasdurchlässigem Schaumstoff hergestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch! für einen Metallkörper mit einem oder mehreren von seiner Innenwand nach innen ragenden Vorsprüngen, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern des bzw. jedes Vorsprungs (12) von einem zwischen der Innenwand des Metallkörpers (2) und der Folie (10) angeordneten und an die Vakuumleitung (3) angeschlossenen, gasdurchlässigen Einsatzstück (35) gebildet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Einsatzstück (35) aus offenporigem, wärmehärtendem Schaumstoff gebildet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Einsatzstück (35) von einem gelochten Profil gebildet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vakuumleitung (3) in Nuten (25) angeordnet wird, die in die Innenwand des Metallkörpers (2) eingearbeitet sind.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6 zum Herstellen von Kraftstoffbehältern, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Metallwannen (6; 401; 501), die mit an ihnen ausgebildeten Randflanschen (403, 503) aneinander befestigbar sind, mit Kunststoffauskleidungen (402, 502) bis an die Randflansche versehen und aneinander befestigt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (61) jeder der beiden Metallwannen (6) mit einer nach innen weisenden Wölbung und mindestens einem vor dem Zusammenbau der beiden Metallwannen über die Teilungsebene (60) hinausragenden, im wesentlichen mittig zwischen den Seitenwänden (63, 64) angeordneten Fortsatz (62) versehen wird, der die Wannenböden beim Zusammenbau derart nach außen drückt, daß die Seitenwände eine Bandagenwirkung auf die Kunststoffauskleidung ausüben.

dann

Körner wie vor allem Behälter in Seinem äußeren Metallmantel iw _f{schicht dadurch hsrzu-

Ä^S Metallblech derart tief '_{ri es} die gewünschte Form annimmt, und eine ?olte aus thermoplastischem Kunststoff Wärmeeinwirkung verformt, wobei mau den enenBlechkörper als Matme verwendet Die enen u r _wöhnlich _m der Weise

SÄÜ Speien Metallblech ^Kunststoffolie ein Vakuum erzeugt, indem H im Zwischenraum enthaltene Luft durch Lobsaugt, die zu diesem Zweck in das Blecn ein-