WO2005007441A1 - Kraftstofftank und vefahren zu seiner herstellung - Google Patents

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WO2005007441A1
WO2005007441A1 PCT/EP2004/007677 EP2004007677W WO2005007441A1 WO 2005007441 A1 WO2005007441 A1 WO 2005007441A1 EP 2004007677 W EP2004007677 W EP 2004007677W WO 2005007441 A1 WO2005007441 A1 WO 2005007441A1
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intermediate piece
hollow body
plastic material
fuel tank
attachment
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PCT/EP2004/007677
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Josip Martis
Stephan Bonn
Thomas Felleiter
Bahri Kiraz
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Alfmeier Präzision AG
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    • B29L2031/7172—Fuel tanks, jerry cans

Definitions

  • the invention relates to a fuel tank and a method for its production.
  • fuel tanks in motor vehicles have a hollow body made of polyethylene (PE).
  • PE polyethylene
  • fuel tanks are often modified to effectively suppress the permeation.
  • the PE polyethylene
  • Such tanks are e.g. made of high pressure polyethylene (HDPE) or a multilayer material (COEX), the two outermost layers of which are made of HDPE '.
  • the basic material of such tanks is still PE.
  • Components to be attached to the motor vehicle tank are usually welded to the fuel tank in order to find a secure and permanent hold on it.
  • an add-on part has a connection surface, for example on a flange, hereinafter referred to as the first connection surface. In the assembled state, this lies against a counter surface of the fuel tank, hereinafter referred to as the second connection surface.
  • the two connections welded surfaces, which presupposes that the plastic materials of the fuel tank and add-on part are chemically related and can form a cohesive connection with each other.
  • tank add-on parts with housings made of, for example, PA or POM are necessary, since permeation through the housing wall should also be prevented in the attachments and this is not sufficiently guaranteed when using PE material.
  • Suitable materials have sufficient permeation-tightness for the housings of the add-on parts, but, since they are polymers with polar groups, cannot be welded to PE and other non-polar polymers.
  • the micropores in the respective plastic material are produced by a separate surface treatment, for example by roughening a material that has, for example, a fibrous structure.
  • a plastic material that is microporous overall also having micropores that open into its surface. It would now be conceivable to manufacture an attachment entirely from such a material. For permeation reasons, only a material with a closed-pore structure can be used.
  • the fuel tank have a first connection surface and the add-on part have a second connection surface, at least one housing area of the add-on part containing the first connection surface being made of a there is no plastic material that can be welded to the material of the hollow body and that an intermediate piece is arranged between the hollow body and the attachment part, each of which rests with a surface area on the first or on the second connecting surface, the intermediate piece having micropores opening into an upper compartment area , into which protruding projections protrude from a connecting surface.
  • the intermediate piece consists of a special material, such as a microporous plastic.
  • a microporous plastic In addition to plastic, other materials, for example microporous metals, which, like a microporous plastic material, can be produced, for example, by a sintering process are also suitable.
  • the microporous material of the intermediate piece has closed pores, that is to say which are not interconnected. This effectively prevents permeation of fuel vapors in the area of the intermediate piece.
  • fuel permeation can be prevented by using as thin as possible, foil-like intermediate pieces. It can also be achieved by a suitable procedure that a molten plastic material penetrates far into the film-like intermediate piece and thereby closes a considerable proportion of the micropores and thereby at least reduces fuel permeation.
  • a mounting part is arranged between the intermediate piece and the hollow body, which consists of a plastic material that can be welded to the material of the fuel tank.
  • a fuel tank of the type described can generally be manufactured by bringing one of the two plastic materials to be connected into contact with the other material in a flowable state, whereby it penetrates into its micropores. After the material has hardened, the above-mentioned microform connection between the two parts to be connected is formed.
  • a thermoplastic material the flowable state is achieved by heating, in principle all plastic connection and processing methods, such as welding, injection molding, molding, etc., are suitable.
  • thermosets can also be used in principle. These are applied in the liquid state to the surface of a microporous material, for example a microporous intermediate piece, and curing can take place in a physical manner (for example UV curing) or chemically (for example adding hardeners).
  • FIG. 1 shows a section of a first embodiment of a fuel tank in a partially sectioned schematic view
  • FIG. 2 shows detail II from FIG.
  • FIG. 5 a second embodiment ariante in a representation corresponding to FIG. 1, FIG. 6 the detail VI from FIG. 5,
  • FIG. 7 shows a third embodiment variant in a representation corresponding approximately to FIG. 2,
  • FIG. 8 shows a fourth embodiment variant in a dart position corresponding to FIG. 1, 9 shows the detail IX from FIG. 8.
  • Fig.l shows the detail of a fuel tank in a first embodiment, which comprises a hollow body 1 used to hold fuel and a valve 2, for example a roll-over valve.
  • a valve 2 for example a roll-over valve.
  • the valve housing is approximately cylindrical and passes through an opening 4 in a wall 5 of the hollow body 1.
  • a radially projecting flange 6 is formed on the end of the valve housing 3 protruding from the hollow body. This projects beyond the edge area of the wall 5 which borders the opening 4.
  • the hollow body is made of HDPE, the valve housing 3 is made of POM.
  • the underside of the flange 6 facing the wall 5 forms a first connecting surface 8, the opposite surface area of the wall 5 forms a second connecting surface 9.
  • An annular intermediate piece 7 is arranged between the flange 6 and the wall 5.
  • the intermediate piece rests with a surface area 12 on the first connection surface 8 of the valve 2 and with a surface area 10 on the second connection surface 9 of the wall 5.
  • It has micropores 13a which open into the surface regions 10, 12.
  • the micropores 13b are connected to one another, which is not the case with a closed-pore material.
  • Extensions 14 protruding from the first connecting surface 8 and the second connecting surface 9 extend into the micropores 13a. Many of the micropores 13a widen inwards so that undercut areas are formed.
  • the extensions 14 engage behind the areas mentioned or the pore edges 15. In this way, a form fit is achieved in the micro range. Due to the large number of pores opening into a surface area 10, 12 there is a sufficiently firm connection between the intermediate piece 7 and the valve 2 on the one hand and the wall 5 of the hollow body 1 on the other hand.
  • the intermediate piece can in principle consist of any material.
  • porous plastics are preferably used.
  • One example is a product sold under the brand name MIST ® from PPG Industries, Inc., Pittsburgh, PA and described in US 4,892,779 material. It is a mixture of ultra high molecular weight polyethylene and ultra high molecular weight polypropylene, to which a filler based on silicon has been added and which contains, for example, 35% by volume of micropores.
  • other materials can also be used, for example microporous sintered plastics based on polyether ketone or polyamide.
  • Another example of a suitable plastic is porous PTFE.
  • any plastic can be produced not only by a sintering process but also by adding blowing agents with a microporous structure. If moldings produced in this way have a closed outer skin, this can be removed, so that micropores opening into the surface then arise.
  • the micropores can be adjusted to size ranges between approximately 0.02 ⁇ m and 200 ⁇ m, for example by selecting the amounts, the type and the fine distribution of the blowing agent. It should be noted here that the attached illustrations are not to scale and in particular the pores are shown too large for drawing reasons. In the exemplary embodiment according to FIG. 2, it can be seen that both the valve 2 and the hollow body 1 are bound to the intermediate piece 7 by a micro-positive connection.
  • Polyacetals in particular POM or PA (polyamide), are particularly suitable as material for the valve 2.
  • the hollow body 1 consists mostly of HDPE.
  • the plastic material can be melted in the area of the connecting surfaces 8, 9 using conventional methods for welding plastics.
  • a practicable method is, for example, to place a heated metal plate on the connecting surfaces 8, 9 and thereby melt areas of the plastic material near the surface.
  • the intermediate piece is inserted into the injection mold and the material of the valve housing 3 is injected onto a surface area 10, 12 already during the manufacture of the valve or the valve housing 3 in the injection molding process.
  • the initially flowable plastic aces can be applied to a surface area 10, 12, whereby it is distributed on this and penetrates into the micropores 13a.
  • the plastic material has hardened, which can be done chemically or physically, the desired microform connection to the intermediate piece 7 is established.
  • a shape can be used and similar to that of the Injection molding process described above, produce an attachment while making the connection to the intermediate piece 7.
  • the intermediate piece 7 consists of a material, for example of HDPE, which can be welded to the PE material of the hollow body 1.
  • the PE hollow bodies 1, as mentioned above are treated with fluorine gas, which penetrates into the inner and outer surface of the hollow body.
  • fluorinated polyethylene is normally not weldable to non-fluorinated polyethylene.
  • the fluorinated surface layer is removed from the second connecting surface 9.
  • the intermediate piece 7 also essentially consists of fluorinated polyethylene, so that it can be welded to the fluorinated PE material of the hollow body 1.
  • Mounting part 18 consists of a plastic material that can be welded to the material of the hollow body 1. In the case of conventional PE tanks, this is also a PE material.
  • This embodiment is based on the idea of preparing a valve 2 or generally an add-on part in such a way that it can be attached to the hollow body 1 at a later point in time in the production of a tank system for a motor vehicle, for example by a mirror welding process.
  • the connection between the mounting part 18 and the intermediate piece 7 can be made using one of the methods mentioned above.
  • An advantage of the mounting ring 18 is that a manufacturer of tank systems does not have to change the manufacturing process or the devices for attaching attachments to a hollow body, or at least only slightly.
  • valve housing 3 shows a third embodiment variant, in which the intermediate piece 7 is an integral part of the valve housing 3.
  • the entire valve housing 3 could also consist of a closed-pore material 19, for example microporous POM or PA.
  • the fact that the micropores are not interconnected prevents fuel from permeating through the pores.
  • the connection of one Such valve housing 2 with the wall 5 of the hollow body 1 can be done using one of the methods described above.
  • the intermediate piece 7 is fixed with its surface area 10 to the second connecting surface 9, that is to say to the hollow body 1, for example with a microforming connection.
  • a mounting part 18 is connected, for example also with the aid of a microformed connection.
  • the mounting part consists of a plastic material that can be welded to the plastic of an add-on part.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kraftstofftank für ein Kraftfahrzeug mit einem Kraftstoff aufnehmenden Hohlkörper (1) aus einem ersten Kunststoffmaterial (K), mit einem daran fixierten Anbauteil (A), wobei K und A über zwei aneinander liegende Flächen miteinander verbunden sind. Er gekennzeichnet sich dadurch aus, dass die Fläche des Anbauteils (A, 2) von einem nicht mit dem Kunststoffmaterial des Hohlkörpers verschweißbaren Kunststoffmaterial gebildet ist, und dass in einer der beiden Flächen Mikroporen vorhanden sind in die sich das jeweils andere Kunststoffmaterial in Form von Fortsätzen hinein erstreckt, welche die Porenränder hintergreifen.

Description

Beschreibung
Kraftstofftank und Verfahren zu seiner Herstellung-
Die Erfindung betrifft einen Kraftstofftank und ein Verfahren zu seiner Herstellung. Kraftstofftanks in Kraftfahrzeugen weisen vielfach einen aus Polyethylen (PE) bestehenden Hohlkörper auf. Die Permeation von Schadstoffen, insbesondere Kohlenwasserstoff-Verbindungen, aus dem Tanksystem eines Kraftfahrzeugs, z.B. vom Tankinnenraum durch die Wand des Hohlkörpers nach außen, wird von PE nur unzureichend verhindert. Um' höhere Anforderungen an die Permeationsdichtigkeit zu erfüllen, sind Kraftstofftanks häufig modifiziert, um die Permeation wirksam zu unterdrücken. Hierbei ist das PE-
Material z.B. fluoriert oder es ist mindestens eine Sperrschicht für die Schadstoffe in die Tankwand eingearbeitet . Derartige Tanks bestehen z.B. aus Hochdruckpolyethylen (HDPE) oder einem Multilayer-Material (COEX) , dessen beide äußerste Schichten wiederum aus HDPE 'bestehen. Das Grundmaterial derartiger Tanks ist also weiterhin PE.
Am Kraftfahrzeugtank anzubringende Bauteile, wie z.B. ein Tankverschluss, ein Roll-Over-Ventil, ein Entlüftungsventil oder Anschlussnippel bzw. Stutzen für diverse Leitungen, etc. sind üblicherweise mit dem Kraftstofftank verschweißt, um sicheren und .dauerhaften Halt an diesem zu finden. Zur Fixierung am Kraftstofftank we.ist ein Anbauteil eine etwa an einem Flansch vorhandene Verbindungsfläche, im Folgenden erste Ver- bindungsflache genannt, auf. Diese liegt im Montagezustand an einer Gegenfläche des Kraftstofftanks, im Folgenden zweite Verbindungsfläche genannt, an. Im Bereich der beiden Verbin- dungsflachen erfolgt nun eine Verschweißung, was voraussetzt, dass die Kunststoffmaterialien von Kraftstofftank und Anbau- teil chemisch verwandt sind und eine Stoffschlüssige Verbindung miteinander eingehen können.
Um heutigen Permeationsanforderungen an das gesamte Tanksystem im Automobilbau zu genügen, z.B. den LEV-II- oder PSEV-Nor en in USA, sind Tankanbauteile mit Gehäusen aus beispielsweise PA oder POM notwendig, da auch bei den Anbauten die Permeation durch deren Gehäusewand verhindert sein soll und dies bei Verwendung von PE-Material nicht hinreichend gewährleistet ist. Geeignete Materialien weisen eine genügende Permeationsdichtigkeit für die Gehäuse der Anbauteile auf, sind jedoch, da es sich um Polymere mit polaren Gruppen handelt, mit PE und auch anderen unpolaren Polymeren nicht verschweißbar. Dieses Problem wurde bisher so gelöst, dass Einbauteile mit zweiteiligen Gehäusen bereitgestellt wurden, wobei der Hauptteil des Gehäuses aus für Kraftstoffdämpfe im permeablen Material und ein die erste Verbindungsfläche tragender Teil aus einem mit dem Kunststoffmaterial des Kraftstofftanks verschweißbaren Material besteht. Die Herstellung eines Anbauteils, das aus zwei unterschiedlichen, unverträglichen Kunststoff besteht ist aber relativ aufwendig. Der zweite Teil muss so in das Gehäuse integriert, beispielsweise umspritzt werden, dass zwischen den beiden Teilen eine möglichst permeationsdichte Trennfuge entsteht. Problematisch bei derartigen Anbauteilen ist weiterhin, dass sich die unterschiedlichen Kunststoffe bei der Einwirkung von Kraftstoffdämpfen unterschiedlich verhalten, beispielsweise unterschiedlich stark quellen. Dies kann dazu führen, dass zwischen den beiden Teilen Spalträume entstehen, durch die Kraftstoffdämpfe ungehindert in die Atmosphäre gelangen können. Aufgabe der Erfindung ist es, einen Kraftstofftank mit einem daran auf alternative Weise fixierten Anbauteil aus einem mit dem KunstStoffmaterial des Tanks nicht verschweißbaren Kunst- stoff und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Kraftstofftanks anzugeben.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich eines Kraftstofftanks durch Anspruch 1 und hinsichtlich eines Verfahrens durch Anspruch 14 gelöst.
Bei einem erfindungsgemäßen Kraftstofftank wird eine sich am Anbauteil befindliche Fläche mit einer am Kraftstofftank bzw. am Hohlkörper vorhandenen Fläche wie folgt verbunden. Die Fläche des Anbauteils wird von einem nicht mit dem Kunststoffmaterial des Hohlkörpers verschweißbaren Kunststoffmaterial gebildet. In einer der beiden Flächen sind Mikroporen vorhanden, in die sich das jeweils andere Kunststoffmaterial in Form von Fortsätzen hinein erstreckt. Dabei kommt es zu einem Form- schluss im Mikrobereich vor allem dadurch, dass die Fortsätze die Porenränder hintergreifen.
Die zwischen Hohlkörper und Anbauteil hergestellte Verbindung kommt somit durch Zusammenwirken vieler mikroskopischer Hin- tergreifungen und Verspreizungen der ebenfalls mikroskopischen Fortsätze in den Mikroporen zustande, ähnlich wie bei einem Klettverschluss, nur unlösbar. Eine solche Verbindung wird im Folgenden zur Abgrenzung gegenüber einer durch eine Verschweißung bzw. allgemein durch einen Stoffschluss zustande gekomme- nen Verbindung mit "Mikroformschlussverbindung" bezeichnet. Ein erfindungsgemäßer Kraftstofftank kann somit einfach z.B. dadurch hergestellt werden, dass eine der beiden miteinander zu verbindenden Flächen erwärmt und dadurch das die Fläche bildende Kunststoffmaterial in einen schmelzflüssigen Zustand gebracht wird. Das geschmolzene Kunststoffmaterial dringt in die Mikroporen des jeweils anderen Materials ein, wobei die Anwendung eines gewissen Fügedrucks das Eindringen des schmelzflüssigen Materials in die Mikroporen unterstützt .
Es ist denkbar, dass die Mikroporen in dem jeweiligen Kunst- stoffmaterial durch eine separate Oberflächenbearbeitung her- gestellt werden, etwa durch eine Aufrauung eines beispielsweise eine faserige Struktur aufweisenden Materials. Eine andere Möglichkeit besteht darin, ein Kunststoffmaterial zu verwenden, das insgesamt mikroporös ist, wobei es auch Mikroporen aufweist, die sich in seine Oberfläche öffnen. Es wäre nun denkbar, ein Anbauteil vollständig aus einem solchen Material zu fertigen. Aus Permeationsgründen kommt dabei nur ein Material mit einer geschlossenporigen Struktur in Frage.
Damit jedoch für Anbauteile herkömmliche Kunststoffe wie POM oder Polyamid verwendet werden können, ist bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen, dass der Kräftstofftank eine erste Verbindungsfläche und das Anbauteil eine zweite Verbindungsfläche aufweisen, wobei zumindest ein die erste Verbindungsfläche enthaltender Gehäusebereich des Anbauteils aus einem nicht mit dem Material des Hohlkörpers verschweißbaren Kunststoffmaterial besteht und dass zwischen dem Hohlkörper und dem Anbauteil ein Zwischenstück angeordnet ist, das mit je einem Oberflächenbereich an der ersten bzw. an der zweiten Verbindungsfläche anliegt, wobei das Zwi- schenstück sich in einen Oberfachenbereich öffnende Mikroporen aufweist, in welche aus einer Verbindungsfläche vorstehende Fortsätze hineinragen. Bei dieser Vorgehensweise können Anbau- teil und Hohlkörper in herkδmmlicherweise und aus herkömmlichen, bewährten Materialien hergestellt sein. Lediglich das Zwischenstück besteht aus einem Spezialmaterial, etwa einem mikroporösen Kunststoff. Neben Kunststoff kommen auch andere Materialien, beispielsweise mikroporöse Metalle in Frage, die ebenso wie ein mikroporöses Kunststoffmaterial beispielsweise durch einen Sinterprozess hergestellt werden können.
Aus Permeationsgründen ist es vorteilhaft, wenn das mikroporö- se Material des Zwischenstücks geschlossene, also nicht miteinander in Verbindung stehende Poren aufweist. Dadurch ist auch im Bereich des Zwischenstücks eine Permeation von Kraftstoffdämpfen wirkungsvoll verhindert. Bei Materialien mit miteinander in Verbindung stehenden Mikroporen, lässt sich die Kraftstoffpermeation dadurch verhindern, dass möglichst dünne, etwa folienartige Zwischenstücke verwendet werden. Durch geeignete Verfahrensführung lässt es sich auch erreichen, dass ein geschmolzenes Kunststoffmaterial weit in das folienartige Zwischenstück eindringt und dadurch ein erheblicher Anteil der Mikroporen verschlossen und dadurch eine Kraftstoffpermeation zumindest verringert wird.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist das Zwischenstück aus einem Kunststoff gefertigt, der für Kraftstoffdämpfe im wesentlichen impermeabel ist, also etwa POM oder PA. Im Falle eines Zwischenstücks mit offenporiger Struktur kann Kraftstoffdampf nur über die Mikroporen, nicht aber auch über das Material selbst nach außen dringen. Eine Kraftstoffpermeation ist dann nahezu ausgeschlossen, wenn das in Rede stehende Material zusätzlich noch geschlossenporig ist. 'Es ist denkbar, dass beide Oberflächenbereiche des Zwischenstücks auf die oben genannte Art und Weise mit einem Anbauteil und einem Hohlkörper verbunden sind. Es ist aber auch möglich, das Zwischenstück aus einem Material zu fertigen, dass mit einem der miteinander zu verbindenden Teile verschweißbar ist. Bei einem aus HDPE bestehenden Hohlkörper käme somit ein mikroporöses Polyethylenmaterial in Frage. Vorzugsweise besteht das Anbauteil bzw. zumindest dessen Gehäuse aus einem Polyace- tal wie POM.
Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass zwischen dem Zwischenstück und dem Hohlkörper ein Montageteil angeordnet ist, das aus einem mit dem Material des Kraftstofftanks verschweißbaren Kunststoffmaterial besteht. • Ein derart vorkon ektioniertes Anbauteil kann von dem Hersteller eines Tanksystems auf gewohnte Weise, beispielsweise im Spiegelschweißverfahren, an einen Hohlkörper angeschweißt we.rden. Eine Umstellung des Produktionsablaufes im Hinblick auf die Herstellung einer Mikroformschlussverbindung ist nicht erforderlich. Entsprechende Maßnahmen muss lediglich der Hersteller des Anbauteils vorsehen. Auch bei einem Tank-' Hohlkörper selbst kann es von Vorteil sein, wenn dieser bereits mit einem Zwischenstück ausgerüstet wird. Auch' dieses kann aus den oben genannten Gründen mit einem Montageteil versehen sein, welches dann zweckmäßigerweise aus einem mit dem Kunststoffmaterial eines am Hohlkörper zu fixierenden Anbauteils verschweißbaren Kunststoffmaterial besteht.
Ein Kraftsto ftank der beschriebenen Art kann ganz allgemein dadurch hergestellt werden, dass eines der beiden zu verbindenden Kunststoffmaterialien in einem fließfähigen Zustand mit dem jeweils anderen Material in Kontakt gebracht wird, wobei es in dessen Mikroporen eindringt. Dabei bildet sich nach dem Erhärten des Materials die oben erwähnte Mikroformschlussver- bindung zwischen beiden miteinander zu verbindenden Teilen. Der fließfähige Zustand wird bei einem thermoplastischen Mate- rial durch Erwärmen erreicht, wobei prinzipiell sämtliche Kunststoffverbindungs- bzw. Verarbeitungsmethoden, etwa Schweißen, Spritzgießen, Formgießen etc. in Frage kommen. Neben thermoplastischen Kunststoffen sind prinzipiell auch Duroplaste anwendbar. Diese werden in flüssigen Zustand auf die Oberfläche eines mikroporösen Materials, etwa ein mikroporöses Zwischenstück aufgebracht, wobei eine Härtung auf physikalische Weise (z.B. UV-Härtung) oder chemische Weise (z.B. Zusatz von Härtern) erfolgen kann.
Die Erfindung wird nun anhand von in den beigefügten Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Ausschnitt aus einer ersten Aus ührungsvariante eines Kraftstofftanks in teilweiser geschnittener sche- matischer Ansicht, Fig. 2 das Detail II aus Fig.l,
Fig. 3 das Detail II eines abgewandelten Ausführungsbeispiels, Fig. 4 das Detail II eines weiteren abgewandelten Ausführungs- beispiels,
Fig. 5 eine zweite Ausführungs ariante in einer Fig. 1 entsprechenden Darstellung, Fig. 6 das Detail VI aus Fig. 5,
Fig. 7 eine dritte Ausführungsvariante in einer etwa Fig. 2 entsprechenden Darstellung,
Fig. 8 eine vierte Ausführungsvariante in einer Fig. 1 entsprechenden DartStellung, Fig. 9 das Detail IX aus Fig. 8.
Fig.l zeigt den Ausschnitt eines Kraftstofftanks in einer ersten Ausführungsvariante, der einen zur Aufnahme von Kraft- stoff dienenden Hohlkörper 1 und ein Ventil 2, beispielsweise ein Roll-over-Ventil umfasst. Von dem Ventil 2 ist aus Gründen der Übersichtlichkeit nur dessen Ventilgehäuse 3 dargestellt. Das Ventilgehäuse ist etwa zylindrisch ausgebildet und durchsetzt eine Öffnung 4 in einer Wand 5 des Hohlkörpers 1. An dem aus dem Hohlkörper herausragenden Ende des Ventilgehäuses 3 ist ein radial abstehender Flansch 6 angeformt. Dieser überragt den die Öffnung 4 umgrenzenden Randbereich der Wand 5. Der Hohlkörper besteht aus HDPE, das Ventilgehäuse 3 aus POM. Die der Wand 5 zugewandte Unterseite des Flansches 6 bildet eine erste Verbindungsfläche 8, der gegenüberliegende Flächenbereich der Wand 5 bildet eine zweite Verbindungsfläche 9. Zwischen Flansch 6 und Wand 5 ist ein ringförmiges Zwischenstück 7 angeordnet. Das Zwischenstück liegt mit einem Oberflächenbereich 12 an der ersten Verbindungsfläche 8 des Ventils 2 und mit einem Oberflächenbereich 10 an der zweiten Verbindungsfläche 9 der Wand 5 an. Es weist Mikroporen 13a auf, die sich in die Oberflächenbereiche 10,12 öffnen. Daneben sind weitere Mikroporen 13b' orhanden, die im Inneren des Zwischenstücks 7 vorhanden sind und sich nicht in einen Oberflächenbe- reich 10,12 öffnen. Bei einem offenporigen Material sind die Mikroporen 13b untereinander verbunden, was bei einem geschlossenporigen Material nicht der Fall ist. In die Mikroporen 13a erstrecken sich aus der ersten Verbindungsfläche 8 und der zweiten Verbindungsfläche 9 vorstehende Fortsätze 14 hin- ein. Viele der Mikroporen 13a erweitern sich nach innen, so dass sich hinterschnittene Bereiche bilden. Die Fortsätze 14 hintergreifen in diesen Fällen die genannten Bereiche bzw. die den Porenränder 15. Auf diese Weise kommt ein Formschluss im Mikrobereich zustande. Aufgrund der Vielzahl von sich in einen Oberflächenbereich 10,12 öffnenden Poren ergibt sich eine ausreichend feste Verbindung zwischen dem Zwischenstück 7 und dem Ventil 2 einerseits und der Wand 5 des Hohlkörpers 1 andererseits .
Das Zwischenstück kann prinzipiell aus einem beliebigen Material bestehen. Vorzugsweise werden jedoch poröse Kunststoffe verwendet. Ein Beispiel dafür ist ein unter dem Markennamen MIST® von der PPG Industries, Inc., Pittsburgh, PA vertriebenes und in US 4,892,779 beschriebenes Material. Es handelt sich dabei um eine Mischung aus ultrahochmolekularem Polyethy- len und ultrahochmolekularem Polypropylen, der ein Füllstoff auf Silizimbasis zugesetzt ist und die beispielsweise 35 Vol.% Mikroporen enthält. Es sind jedoch auch andere Materialien verwendbar, beispielsweise mikroporöse Sinterkunststoffe auf Basis Polyetherketon oder Polyamid. Ein weiteres Beispiel für einen geeigneten Kunststoff ist poröses PTFE. Ganz allge- mein lassen sich praktisch beliebige Kunststoffe nicht nur durch einen Sintervorgang sondern auch durch Zusatz von Treibmitteln mit einer mikroporösen Struktur herstellen. Haben auf diese Weise hergestellte Formkörper eine geschlossene Außenhaut, kann diese abgetragen werden, so dass dann sich in die Oberfläche öffnende Mikroporen entstehen. Die Mikroporen können beim Herstellungsprozess etwa durch Wahl der Mengen, der Art und die Feinverteilung des Treibmittels auf Größenbereiche zwischen etwa 0,02 μm und 200 μ eingestellt werden. Hier ist anzumerken, dass die beigefügten Abbildungen nicht maßstabsge- treu sind und insbesondere die Poren aus zeichnerischen Gründen zu groß dargestellt sind. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.2 ist erkennbar, dass sowohl das Ventil 2 als auch der Hohlkörper 1 durch eine Mik- roformschlussverbindung an das Zwischenstück 7 gebunden sind. Als Material für das Ventil 2 kommen vor allem Polyacetale, insbesondere POM oder PA (Polyamid) in Frage. Der Hohlkörper 1 besteht in den meist aus HDPE. Das Aufschmelzen des Kunststoffmaterials im Bereich der Verbindungsflächen 8,9 kann mit üblichen Verfahren zum Schweißen von Kunststoffen erfolgen. Eine praktikable Methode ist z.B., an die Verbindungsflächen 8,9 eine erwärmte Metallplatte anzulegen und dadurch oberflächennahe Bereiche des Kunststoffmaterials aufzuschmelzen. Bei dieser als Spiegelschweißen bekannten Methode werden die aufgeschmolzenen Oberflächenbereiche nach Entfernen der erwärmten Platten (= Spiegel) an eine Gegenfläche, im vorliegenden Fall also an einen Oberflächenbereich 10,12 des Zwischenstücks 7 gedrückt, wobei schmelzflüssiges Material in die Mikroporen 13a eindringt. Sofern es sich um ein Material mit miteinander verbundenen Mikroporen 13 handelt, kann das Material natürlich auch in weiter innen liegende Poren 13b eindringen. Neben den genannten Verfahren ist es aber auch denkbar, dass bereits bei der Herstellung des Ventils bzw. des Ventilgehäuses 3 im Spritzgussverfahren das Zwischenstück in die Spritzgussform eingelegt und das Material des Ventilgehäuses 3 an einen Oberflächenbereich 10,12 angespritzt wird. Im Falle von nicht thermoplastisch erweichbaren Kunststoffen kann die zunächst fliesfähige Kunststoff asse auf einen Oberflächenbereich.10,12 aufgebracht werden, wobei sie sich auf diesem verteilt und in die Mikroporen 13a eindringt. Nach dem Aushärten des Kunststoffmaterials, was auf chemische oder physikalische Weise erfolgen kann, ist die gewünschte Mikroformschlussverbindung zum Zwischenstück 7 hergestellt. Auch bei einem solchen Verfahren lässt sich eine Form anwenden und ähnlich, wie bei den oben beschriebenen Spritzgussverfahren, ein Anbauteil erzeugen und dabei gleichzeitig die Verbindung zum Zwischenstück 7 herstellen.
In Fig.3 ist eine Situation gezeigt, bei der die Verbindung zwischen dem Zwischenstück 7 und dem Hohlkörper 1 nicht durch eine Mikroformschlussverbindung, sondern durch eine Verschweißung, also durch einen Stoffschluss, hergestellt ist. Das Zwischenstück 7 besteht in diesem Falle aus einem Material, beispielsweise aus HDPE, das mit dem PE-Material des Hohlkörpers 1 verschweißbar ist. Um die Permeabilität von Kraftstofftanks zu erhöhen, sind die PE-Hohlkörper 1, wie oben erwähnt, mit Fluorgas behandelt, welches in die innere und äußere Oberfläche des Hohlkörpers eindringt. Ein derart fluoriertes Poly- ethylen ist normalerweise mit nicht fluoriertem Polyethylen nicht verschweißbar. Um dies dennoch zu gewährleisten, ist von der zweiten Verbindungsfläche 9 die fluorierte Oberflächenschicht abgetragen. Denkbar ist jedoch auch, dass das Zwischenstück 7 im wesentlichen ebenfalls aus fluorierten Poly- ethylen besteht, so dass eine Verschweißbarkeit mit dem fluorierten PE-Material des Hohlkörpers 1 gegeben ist.
In Fig.4 ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem in der Oberseite der Wand 5 des Hohlkörpers 1 eine Ausnehmung 16 vorhanden ist, deren Wand die zweite Verbindungsfläche 9 bildet. In der Ausnehmung 16 liegt ein Zwischenstück 7 passgenau und mit der Oberseite der Wand 5 fluchtend ein. Dementsprechend liegt der Flansch 6 mit seiner Unterseite auf der Oberseite der Wand 5 planeben auf, so dass sich zwischen den ge- nannten Teilen eine Trennfuge 17 mit sehr geringer Spaltbreite befindet. Denkbar ist auch eine Anordnung, bei der die Ausnehmung in den Flansch 6 eingebracht ist (nicht dargestellt) . Schließlich kann sowohl im Flansch 6 als auch in der Wand 5 eine Ausnehmung vorhanden sein, wobei der von den beiden Ausnehmungen gebildete Raum von dem Zwischenstück 7 ausgefüllt ist (nicht dargestellt) . Durch die sehr enge Trennfuge 17 ist der Zutritt von Kraftstoff bzw. von Kraftstoffdampf zum Zwischenstück 7 zumindest behindert.
In Fig.5 ist eine zweite Ausführungsvariante dargestellt, bei der zwischen dem Zwischenstück 7 und der Wand 5 des Hohlkör- pers 1 ein ringförmiges Montageteil 18 angeordnet ist. Das
Montageteil 18 besteht aus einem mit dem Material des Hohlkörpers 1 verschweißbaren Kunststoffmaterial . Dieses ist im Falle herkömmlicher PE-Tanks ebenfalls ein PE-Material. Dieser Ausgestaltung liegt der Gedanke zugrunde, ein Ventil 2 bzw. all- gemein ein Anbauteil so vorzubereiten, dass es zu einem späteren Zeitpunkt bei der Herstellung eines Tanksystems für ein Kraftfahrzeug auf gewohnte Weise am Hohlkörper 1, etwa durch ein Spiegelschweißverfahren, anbringbar ist. Die Verbindung zwischen dem Montageteil 18 und dem Zwischenstück 7 kann mit einer der weiter oben erwähnten Methoden erfolgen. Ein Vorteil des Montagerings 18 besteht darin, dass ein Hersteller von Tanksystemen den Herstellungsablauf oder die Vorrichtungen zum Anbringen von Anbauteilen an einem Hohlkörper nicht oder allenfalls nur geringfügig ändern muss.
Fig.7 zeigt eine dritte Ausführungsvariante, bei der das Zwischenstück 7 ein integraler Bestandteil des Ventilgehäuses 3 ist. In Weiterbildung dieses Gedankens könnte auch das gesamte Ventilgehäuse 3 aus einem geschlossenporigen Material 19, etwa mikroporösem POM oder PA, bestehen. Dadurch, dass die Mikroporen nicht miteinander verbunden sind, ist eine Permeation von Kraftstoff über die Poren verhindert. Die Verbindung eines derartigen Ventilgehäuses 2 mit der Wand 5 des Hohlkörpers 1 kann mit einem der oben beschriebenen Verfahren erfolgen.
In Fig. 8 und 9 ist -schließlich eine vierte Ausführungsvarian- te dargestellt, bei der das Zwischenstück 7 mit seinem Oberflächenbereich 10 an der zweiten Verbindungsfläche 9, also am Hohlkörper 1, beispielsweise mit einer Mikroformschlussverbin- dung fixiert ist. Mit dem anderen Oberflächenbereich 12 ist ein Montageteil 18 verbunden, z.B. ebenfalls mit Hilfe einer Mikrofor schlussverbindung. Das Montageteil besteht aus einem Kunststoffmaterial, das mit dem Kunststoff eines Anbauteils verschweißbar ist.
Bezugszeichenliste
Hohlkörper Ventil Ventilgehäuse Öffnung Wand Flansch Zwischenstück erste Verbindungsfläche zweite Verbindungsfläche Oberflächenbereich Oberflächenbereich Mikropore Fortsatz Porenrand Ausnehmung Trennfuge Montageteil mikroporöses Material

Claims

Ansprüche
1. Kraftstofftank für ein Kraftfahrzeug, mit einem Kraftstoff aufnehmenden Hohlkörper (1) aus einem ersten Kunststoffmaterial, mit einem daran fixierten Anbauteil, wobei der Hohlkörper (1) und das Anbauteil über zwei aneinander liegende Flächen miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche des Anbauteils von einem nicht mit dem Kunststoffmaterial des Hohlkörpers (1) verschweißbaren Kunststoffmaterial gebildet ist, und dass in einer der beiden Flächen Mikroporen (13a) vorhanden sind, in die sich das jeweils andere Kunststoffmaterial in Form von Fortsätzen hinein erstreckt, welche die Porenränder (15) hintergreifen.
2. Kraftstofftank nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
- dass er eine erste Verbindungsfläche (8) und das Anbauteil eine zweite Verbindungsfläche (9) aufweist, wobei zumindest ein die erste Verbindungsfläche (8) enthalten- der Gehäusebereich des Anbauteils aus einem zweiten, nicht mit dem Material des Hohlkörpers (1) verschweißbaren Kunststoffmaterial besteht,
- und dass zwischen dem Hohlkörpers (1) und dem Anbauteil ein Zwischenstück (7) angeordnet ist, das mit je einem Oberflächenbereiσh (10,12) an der ersten bzw. zweiten Verbindungsfläche (8,9) anliegt, wobei das Zwischen- stück (7) sich in einen Oberflächenbereich (10,12) öffnende Mikroporen (13a) aufweist, in welche aus einer Verbindungsfläche (8,9) vorstehende Fortsätze (14) hineinragen.
Kraftstofftank nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenstück (7) aus einem mikroporösen Material besteht .
Kraftstofftank nach Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenstück aus einem mikroporösen Material mit geschlossenen Mikroporen besteht.
Kraftstofftank nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenstück (7) aus Kunststoff besteht.
6. Kraftstofftank nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenstück (7) aus einem Kunststoff besteht, der für Kraftstoffdämpfe im Wesentlichen impermeabel ist.
7. Kraftstofftank nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Zwischenstück (7) und dem Hohlkörper (1) ein Montagteil (18) angeordnet ist, das aus einem mit dem Material des Hohlkörpers (1) verschweißbaren Kunststoffma- terial besteht.
8. Kraftstofftank nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper (1) aus Polyethylen und zumindest ein die erste Verbindungsfläche (8) aufweisender Bereich des Anbauteils aus einem Polyacetal besteht.
9. Kraftstofftank nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyacetal POM ist.
10. Anbauteil für einen Kraftstofftank nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass an der ersten Verbindungsfläche (8) ein Zwischenstück (7) mit einem Oberflächenbereich (12) fixiert ist.
11. Anbauteil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem anderen Oberflächenbereich (10) des Zwischenstücks (7) ein Montageteil (18) verbunden ist, mit dem das Anbauteil an einem Hohlkörper (1) fixierbar ist, wobei das Montageteil (18) aus einem mit dem KunstStoffmaterial des Hohlkörpers verschweißbaren Kunststoffmaterial besteht.
12. Hohlkörper für einen Kraftstofftank nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass an ihm ein Zwischenstück (7) mit einem Oberflächenbe- reich (10) fixiert ist.
13. Hohlkörper nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem anderen Oberflächenbereich (12) des Zwischenstücks (7) ein Montageteil (18) verbunden ist, an dem ein Anbauteil mit seiner Verbindungsfläche (8) fixierbar ist, wobei das Montageteil (18) aus einem mit dem Kunststoffmaterial des Anbauteils verschweißbaren Kunststoffmaterial besteht.
14. Verfahren zur Herstellung eines Kraftstofftanks nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem das mit dem Zwischenstück (7) zu verbindende Kunststoffmaterial in einem fließfähigem Zustand mit dem Zwischenstück (7) in Kontakt gebracht wird, wobei das Kunststoffmaterial in die sich in die Oberfläche des Zwischenstücks (7) öffnenden Mikroporen (13a) eindringt und zu Fortsätzen (14) erhärtet, von denen zumindest ein Teil die Porenränder (15) hintergreift .
15. Verfahren nach Anspruch 14 , dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffmaterial eines mit dem Zwischenstück (7) zu verbindenden Anbauteils im Bereich seiner Verbindungs- fläche (8) erwärmt, dadurch in einen schmelzflüssigen Zustand gebracht, und anschließend das Zwischenstück (7) an die Verbindungsfläche (8) angedrückt wird.
16. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffmaterial im Spritzgussverfahren auf einen Oberflächenbereich (10,12) des Zwischenstücks (7) aufgebracht wird.
17. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das mit dem Zwischenstück (7) zu verbindende Kunst- stoffmaterial ein chemisch oder physikalisch 'härtbarer Kunststoff ist, wobei dieser in flüssigem Zustand auf einen Oberflächenbereich (10,12) des Zwischenstücks (7) aufgebracht wird.
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